TAHUN

PRA RANCANGAN PABRIK PEMBUATAN SHAMPOO DENGAN BAHAN BAKU SODIUM LAYRYL ETHER SULFONAT KAPASITAS PRODUKSI 8.000 TON / TAHUN TUGAS AKHIR Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan Ujian Sarjana Teknik Kimia

Oleh :

HERRI PUTRA NIM : 060425008

PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA EKSTENSI FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2009 Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether Sulfonat Kapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009. USU Repository © 2009

LEMBAR PENGESAHAN PEMBUATAN SHAMPOO DENGAN BAHAN BAKU SODIUM LAYRYL ETHER SULFONAT KAPASITAS PRODUKSI 8.000 TON / TAHUN Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan Ujian Sarjana Teknik Kimia Oleh : HERRI PUTRA NIM : 060425008

Telah diperiksa/disetujui :

Dosen Pembimbing I

Dosen Pembimbing II

Dr. Ir. Iriany, MSi NIP : 131 822 286

Erni Misran, ST. MSc NIP : 132 258 002

Diketahui, Koordinator Tugas Akhir

Dr.Eng. Ir. Irvan, MSi NIP : 132 126 842 PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA EKSTENSI FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2009 Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether Sulfonat Kapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009. USU Repository © 2009

INTI SARI

Pabrik Shampoo ini direncanakan berproduksi dengan kapasitas 8.000 ton/tahun dengan 340 hari kerja dalam 1 (satu) tahun. Proses yang digunakan melalui 2 tahap yaitu proses pembuatan Lauryl Ether Sulfonat dan proses pembuatan shampoo. Pembuatan Lauryl Ether Sulfonat dilakukan melalui proses pencampuran Lauryl ether dengan oleum 20% di sulfonator (R-101) dengan temperatur proses 46oC sehingga terbentuk senyawa lauryl ether sulfonat. Kemudian lauryl ether sulfonat ini dinetralisasi dengan menggunakan NaOH 20% di dalam neutralizer (R-102) dengan temperatur operasi 51oC maka diperolehlah senyawa sodium lauryl ether sulfonat. Pada proses pembuatan shampoo ini, senyawa sodium lauryl ether sulfonat yang berfungsi untuk menghasilkan busa dicampurkan dengan air, EDTA, dan ethylene glycol monostearate di dalam mixer (M-201) pada temperatru proses 60oC, kemudian campuran ini ditambahkan hydantoin, citric acid, pewarna dan parfum shampoo. Lokasi pabrik ini direncanakan dibangun di daerah Labuhan yang merupakan hilir Sungai Deli, Sumatera Utara dengan luas tanah yang dibutuhkan adalah 14.929,2 m2. Jumlah tenaga kerja yang di butuhkan untuk mengoperasikan pabrik sebanyak 153 orang dan bentuk badan usaha yang direncanakan adalah perseroan terbatas (PT) dan bentuk organisasinya adalah organisasi garis dan staf. Hasil analisa terhadap aspek ekonomi Pra-Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo, adalah : •

Total modal investasi

: Rp. 233.285.671.600,-

•

Biaya Produksi

: Rp. 281.648.306.800,-

•

Hasil penjualan/ tahun

: Rp. 366.084.175.100,-

•

Laba Bersih

: Rp. 59.122.607.850,-

•

Profit Margin

: 23,06 %

Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether Sulfonat Kapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009. USU Repository © 2009

•

Break Even Point (BEP)

: 41,65 %

•

Return of Investment (ROI)

: 25,34 %

•

Pay Out Time (POT)

: 3,95 tahun

•

Internal Rate of Return (IRR)

: 36,00 %

Dari hasil analisa aspek ekonomi, maaka dapat disimpulkan bahwa pabrik pembuatan Shampoo ini layak didirikan.


DAFTAR ISI

LEMBAR PENGESAHAN KATA PENGANTAR ..............................................................................................i INTI SARI .............................................................................................................. ii DAFTAR ISI ......................................................................................................... iii DAFTAR GAMBAR ............................................................................................... v DAFTAR TABEL .................................................................................................. vi BAB I PENDAHULUAN ................................................................................... I-1 1.1. Latar Belakang .................................................................................. I-1 1.2. Rumusan Masalah ............................................................................. I-2 1.3. Tujuan Perancangan .......................................................................... I-2 1.4. Manfaat Perancangan ........................................................................ I-2 BAB II TINJAUAN PUSTAKA ........................................................................ II-1 2.1. Shampoo .......................................................................................... II-1 2.1.1 Jenis Jenis Shampoo Berdasarkan Bentuknya ........................... II-3 2.1.2 Jenis Jenis Shampoo Berdasarkan Kegunaannya ...................... II-3 2.2. Dasar Pemilihan Bahan Baku ........................................................... II-5 2.3. Deskripsi Pembuatan Shampoo......................................................... II-5 2.3.1 Proses Pembuatan Sodium Lauryl Ether Sulfonat ..................... II-5 2.3.2 Proses Pembuatan Shampoo ..................................................... II-6 2.4. Bahan-Bahan Baku Pembuatan Shampoo ......................................... II-7 BAB III NERACA MASSA .............................................................................. III-1 BAB IV NERACA ENERGI ............................................................................ IV-1 BAB V SPESIFIKASI PERALATAN ..............................................................V-1 BAB VI INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA ...................... VI-1 6.1. Instrumentasi ................................................................................. VI-1 6.2. Keselamatan Kerja Pabrik ............................................................ VI-11 BAB VII UTILITAS....................................................................................... VII-1 Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether Sulfonat Kapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009. USU Repository © 2009

7.1. Kebutuhan Steam ....................................................................... VII-1 7.2. Kebutuhan Air ........................................................................... VII-2 7.3. Kebutuhan Bahan Kimia .......................................................... VII-10 7.4. Kebutuhan Listrik .................................................................... VII-11 7.5. Kebutuhan Bahan Bakar .......................................................... VII-11 7.6. Unit Pengolahan Limbah.......................................................... VII-13 7.7. Spesifikasi Peralatan Utilitas .................................................... VII-17 BAB VIII LOKASI DAN TATA LETAK PABRIK ...................................... VIII-1 8.1. Lokasi Pabrik ............................................................................ VIII-1 8.2. Tata Letak Pabrik ...................................................................... VIII-3 8.3. Perincian Luas Tanah ................................................................ VIII-5 BAB IX

ORGANISASI DAN MANAJEMEN PERUSAHAAN .................. IX-1 9.1. Pengertian Organisasi dan Manajemen ........................................ IX-1 9.2. Bentuk Badan Usaha ................................................................... IX-1 9.3. Struktur Organisasi ..................................................................... IX-2 9.4. Uraian Tugas, Wewenang, dan Tanggung Jawab......................... IX-3 9.5. Sistem Kerja ............................................................................... IX-7 9.6. Kesejahteraan Tenaga Kerja ...................................................... IX-11

BAB X

EKONOMI DAN PEMBIAYAAN ....................................................X-1 10.1. Modal Investasi........................................................................... X-1 10.2. Biaya Produksi Total................................................................... X-4 10.3. Total Penjualan ........................................................................... X-5 10.4. Perkiraan Rugi/Laba Usaha ......................................................... X-5 10.5. Analisa Aspek Ekonomi .............................................................. X-5

BAB XI

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

DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN A PERHITUNGAN NERACA MASSA LAMPIRAN B PERHITUNGAN NERACA ENERGI LAMPIRAN C PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN LAMPIRAN D PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN UTILITAS LAMPIRAN E PERHITUNGAN ASPEK EKONOMI Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether Sulfonat Kapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009. USU Repository © 2009

DAFTAR GAMBAR

Gambar 6.1

Blok Diagram Sistem Pengendalian Feedback ............................. VI-4

Gambar 6.2

Sebuah loop Pengendalian ........................................................... VI-5

Gambar 6.3

Suatu Proses Terkendali ............................................................... VI-5

Gambar 6.4

Alat-Alat Pengendali Pada Pabrik Shampoo ............................... VI-11

Gambar 6.5

Tingkat Kerusakan di Suatu Pabrik ............................................ VI-12

Gambar 8.1

Tata Letak Lokasi Pabrik ......................................................... VIII-11

Gambar 9.1

Struktur Organisasi Perusahaan .................................................. IX-13

Gambar LD.1 Diagram RF .............................................................................. LD-95 Gambar LE.1 Harga Peralatan Untuk Tangki Penyimpanan ............................... LE-5 Gambar LE.2 Grafik BEP ................................................................................ LE-31


DAFTAR TABEL

Tabel 1.1

Perkembangan Ekspor-Impor Shampoo di Indonesia ......................... I-2

Tabel 3.1

Neraca Massa di Unit Reaktor 101...................................................III-1

Tabel 3.2

Neraca Massa di Unit Mixer 101 .....................................................III-1

Tabel 3.3

Neraca Massa di Unit Dekanter 101 .................................................III-2

Tabel 3.4

Neraca Massa di Unit Reaktor 102...................................................III-2

Tabel 3.5


Tabel 3.6


Tabel 4.1

Neraca Panas di Reaktor (R-101) .................................................... IV-1

Tabel 4.2

Neraca Panas di Reaktor (R-102) .................................................... IV-1

Tabel 4.3

Neraca Panas di Mixer (M-201) ...................................................... IV-1

Tabel 4.4

Neraca Panas di Cooler (E-201) ...................................................... IV-2

Tabel 6.1

Daftar Penggunaan Instrumentasi.................................................. VI-10

Tabel 7.1

Kebutuhan Steam........................................................................... VII-1

Tabel 7.2

Kebutuhan Air Pendingin .............................................................. VII-2

Tabel 7.3

Kebutuhan Air Proses pada Alat .................................................... VII-3

Tabel 7.4

Pemakaian Air Untuk Berbagai Kebutuhan .................................... VII-3

Tabel 7.5

Kualitas Air Sungai Deli ................................................................ VII-4

Tabel 8.1

Perincian Luas Tanah ................................................................... VIII-5

Tabel 8.2

Keterangan Gambar ...................................................................... VIII-6

Tabel 9.1

Jumlah Tenaga Kerja Beserta Tingkat Pendidikan .......................... IX-8

Tabel 9.2

Gaji Karyawan ............................................................................. IX-9

Tabel LA.1 Komposisi Berbagai Bahan Dalam Shampoo .............................. LB-1 Tabel LE.1

Perincian Harga Bangunan ........................................................... LE-2

Tabel LE.2

Indeks Marshall dan Swift ........................................................... LE-3

Tabel LE.3

Perincian Harga Peralatan Proses ................................................. LE-6

Tabel LE.4

Perincian Harga Peralatan Utilitas ................................................ LE-7


Tabel LE.5

Sarana Transportasi...................................................................... LE-9

Tabel LE.6

Perincian Gaji Pegawai .............................................................. LE-16

Tabel LE.7

Perincian Biaya Kas .................................................................. LE-18

Tabel LE.8 Perincian Modal Kerja ................................................................. LE-19 Tabel LE.9 Aturan Depresiasi Sesuai UU R.I No. 17 Thn. 2000...................... LE-21 Tabel LE.10 Perkiraan Biaya Depresiasi ....................................................... LE-21


BAB I PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang Dalam era industrialisasi dewasa ini, pembangunan nasional yang mantap harus diimbangi dengan peningkatan pertumbuhan ekonomi yang didukung oleh sektor industri yang canggih, maju dan berdaya saing kuat. Pengembangan industri juga diusahakan terhadap perluasan kesempatan dan lapangan pekerjaan, sehingga sumber daya manusia termanfaatkan. Indonesia merupakan negara yang kaya akan bahan-bahan alam berpotensi dan sangat bervariasi. Sumber bahan alam tersebut dapat digunakan untuk berbagai kebutuhan seperti sebagai bahan pangan, kosmetik, obat-obatan, bahan baku industri, insektisida, bahan pemberi citra rasa (flavour) dan wangi-wangian (perfume) dan lain-lain. Hal ini memacu kita untuk melakukan pengembangan dalam memproduksi produk-produk yang bermutu. Shampoo sejak dahulu telah dikenal khalayak ramai sebagai salah satu jenis kosmetik yang paling banyak digunakan. Hingga saat ini hasil produksi shampoo di Indonesia dipasarkan dalam negeri maupun keluar negeri. Mengingat potensi dan prospek perkembangan shampoo di masa mendatang sebagai suatu jenis kosmetik yang sangat dibutuhkan (sesuai dengan tabel 1.1),

sehingga

diperlukan suatu ekspansi dengan dorongan dari para investor agar bernilai ekonomi tinggi dan menciptakan lapangan kerja baru. Mengingat shampoo ini banyak digunakan oleh masyarakat, perlu juga diperhatikan kualitas bahan baku yang akan digunakan yaitu dari segi komposisi atau bahan yang terkandung dalam shampoo. Selain itu, pemilihan bahan baku shampoo dalam hal ini bahan baku utama

(sodium

lauryl

ether

sulphate)

sangat

berpengaruh

juga

pada

perkembangan pabrik sendiri.


Tabel 1.1 Perkembangan ekspor-impor shampoo di Indonesia Tahun

Jumlah impor (kg)

Jumlah ekspor (kg)

2002

8.106.941

5.330.160

2003

10.945.261

5.333.146

2004

18.592.913

5.137.151

2005

18.714.339

5.803.913

2006

18.424.775

6.111.579

(Sumber : Badan Pusat Statistik, 2006)

1.2. Perumusan masalah Mengingat sampai saat ini kebutuhan akan shampoo begitu meningkat dan pembuatan shampoo berkualitas dalam skala industri lebih sedikit di Indonesia, sementara masyarakat Indonesia lebih suka menggunakan produk yang berkualitas

baik

sehingga perlu

dilakukan

suatu

pengembangan untuk

memproduksi shampoo yang berkualitas untuk menarik konsumen dengan berbagai variasi keunggulan.

1.3. Tujuan PraRancangan Pabrik Tujuan

rancangan

pabrik

pembuatan

shampoo

adalah

untuk

mengaplikasikan ilmu Teknik Kimia yang meliputi neraca massa, neraca energi, operasi teknik kimia, utilitas dan ilmu teknik kimia lainnya sehingga dapat memberi gambaran kelayakan perancangan pabrik pembuatan shampoo.

1.4. Manfaat PraRancangan Pabrik Manfaat dari pra perancangan pabrik pembuatan shampoo ini adalah untuk memberi gambaran tentang kelayakan pra rancangan pabrik pembuatan shampoo.


BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Shampoo Shampoo adalah produk perawatan rambut

yang digunakan untuk

menghilangkan minyak, debu, serpihan kulit, ketombe, partikel-partikel kotor yang berasal dari lingkungan dan kotoran lain dari rambut. Perkataan shampoo berasal dari kata champna yang berasal dari bangsa Anglo-Indian yang berarti memijat. Awalnya shampoo ini berasal dari bunga Michelia champaca yang secara tradisional digunakan untuk membuat rambut menjadi wangi. Pada tahun 1759, salah satu pengusaha di Inggris bernama Mahomed memperkenalkan shampoo untuk mandi yang kemudian dikenal dengan istilah Mahomed's Indian Vapour Baths. Akhirnya pada tahun 1930, Kasey Hebert memperkenalkan shampoo ini untuk rambut dengan penambahan herbal-herbal. (Sumber : wikipedia, 2008) Pada zaman dahulu, di Indonesia shampoo dibuat dari kulit ari dan jerami padi. Kulit ari dan jerami padi ini dibakar dalam abu dan ditambahkan bahan alkali, lalu dicampur dengan air sehingga berbentuk seperti bubur. Shampoo ini dapat membersihkan rambut tetapi menyebabkan rambut menjadi sangat kering. Setelah itu minyak kelapa digunakan untuk melembabkan rambut tersebut. Shampoo bekerja dengan melepaskan minyak alami rambut. Sebum adalah minyak yang disekresi oleh folikel rambut yang siap diserap oleh untaian rambut dan membentuk lapisan pelindung. Sebum melindungi struktur protein rambut dari kerusakan, tetapi perlindungan ini menyebabkan suatu akibat lain. Akibat itu adalah rambut cenderung mengumpulkan kotoran dan serpihan dari kulit kepala dan rambut. Surfaktan melepaskan sebum dari pori-pori rambut dan dengan demikian kotoran pada rambut dapat dilepaskan. Baik sabun dan shampoo mengandung surfaktan. Sabun mengikat minyak dengan daya afinitas yang lebih besar daripada yang dibutuhkan. Sedangkan Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether Sulfonat Kapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009. USU Repository © 2009

shampoo menggunakan jenis surfaktan yang berbeda yang seimbang untuk menghindari pelepasan minyak alami rambut secara berlebihan dari rambut. Mekanisme kimia shampoo yang mendasari pembersihan rambut adalah mirip dengan sabun tradisional. Rambut yang tidak rusak mempunyai permukaan hidrofobik dimana lemak dari kulit seperti sebum melekat, tetapi air pertama kali tetap ditolak. Lemak tidak mudah dilepaskan dari rambut dengan pembilasan menggunakan air tawar. Surfaktan anionik secara substansi menghilangkan ketegangan permukan antarmuka dan memperhitungkan pemindahan sebum dari pori rambut. Material minyak non polar pada pori rambut dilarutkan dalam struktur misel surfaktan shampoo dan dihilangkan selama pembilasan. Pembusaan terjadi karena pemijatan shampoo pada kulit kepala. Beberapa sifat-sifat shampoo secara umum antara lain : 1. Bersifat homogen 2. Memiliki warna tergantung pada warna yang dinginkan 3. Memiliki aroma tergantung parfum yang diberikan 4. Memiliki pH antara 5,5 – 6,5 5. Mengandung surfaktan anionik aktif sebesar 12 – 14 6. Specific gravity sebesar 1,02 – 1,05 gr/cm3 (Sumber : wikipedia, 2008) Formula shampoo yang dibuat biasanya digunakan untuk memaksimalkan kualitas-kualitas seperti di bawah ini : 1. Kemudahan membilas 2. Akhir yang baik setelah pencucian rambut 3. Meminimalkan iritasi mata dan kulit 4. Tidak ada kerusakan pada rambut 5. Terasa lebih tebal dan lembut 6. Terasa harum 7. Tidak mengandung racun 8. Kandungan shampoo dapat diuraikan dengan baik 9. Derajat keasaman (pH) tidak kurang dari 7 Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether Sulfonat Kapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Beberapa shampoo ada yang berbentuk mutiara karena adanya penambahan butiran-butiran yang kecil sekali dari beberapa bahan seperti glikol, derivasi secara kimia dari asam sitrat. Beberapa produk shampoo dibuat untuk menghindari kerusakan rambut yang diakibatkan oleh radiasi sinar ultraviolet.dan shampoo juga dibuat dengan perlakuan medis.

2.1.1 Jenis-jenis Shampoo Berdasarkan Bentuknya Berdasarkan bentuknya, shampoo dapat dibedakan menjadi beberapa jenis antara lain a. Shampoo Padat Shampoo padat atau shampoo batangan menggunakan surfaktan sabun dan atau surfaktan lain yang sesuai untuk diformulasi seperti padatan. Sabun padatan ini harus dilarutkan terlebih dahulu sebelum digunakan. b. Shampoo Jeli/Gel Shampoo jeli/gel ini dibuat dengan meningkatkan viskositas dari shampoo cair biasa. Shampoo ini tidak dapat mengalir tetapi tidak padat, shampoo ini digunakan dengan cara mengoleskannya pada kulit atau rambut. Pada zaman dahulu, shampoo ini dibuat dengan melarutkan sabun sodium ke dalam air panas. c. Shampoo Pasta/Krim Shampoo dalam bentuk pasta biasanya dipasarkan dalam bentuk tube atau botol. Shampoo ini basah dan lebih mudah digunakan daripada shampoo padat serta lebih cepat larut. d. Shampoo Kering Shampoo kering ini berbentuk seperti tepung dan dibuat tanpa menggunakan air.

2.1.2 Jenis-jenis Shampoo Berdasarkan Kegunaannya a. Shampoo Anti ketombe Perusahaan-perusahaan telah mengembangkan shampoo yang secara khusus dibuat untuk anti ketombe. Shampoo ini mengandung fungisida Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether Sulfonat Kapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009. USU Repository © 2009

seperti ketoconazole, zinc pyrithione dan selenium sulfide yang digunakan untuk mengurangi atau membunuh Malassezia furfur. Tar batubara dan turunan senyawa silikat sering digunakan. b. Shampoo Alami Beberapa perusahaan menggunakan bahan-bahan alami (bahan-bahan dari tumbuh-tumbuhan) seperti ekstrak tanaman atau minyak-minyak tanaman. Bahan-bahan tambahan ini dikombinasi dengan satu atau lebih surfaktan. c. Shampoo Bayi Shampoo untuk bayi dan anak-anak dibuat dengan efek iritasi yang sangat kecil dan biasanya cenderung diproduksi dengan sangat sedikit menyebabkan kepedihan pada mata. Hal ini disempurnakan dengan satu atau lebih formulasi di bawah ini : 1. Produk ini kontak dengan mata setelah mengalir dari atas kepala dengan aliran yang begitu kecil. 2. Menyesuaikan pH shampoo dengan pH air mata dan dibuat dengan menyesuaikan juga dengan keadaan kulit kepala. 3. Menggunakan satu surfaktan atau dikombinasi untuk membuat iritasi yang sangat kecil. 4. Menggunakan surfaktan anionik dalam bentuk polietoksilat sintesis glikolemak dan atau polietoksilat sintetis monogliserida, dimana surfaktan menetralkan kepedihan mata dari surfaktan yang lain tanpa membuat pengaruh anastesi dari alkil polietoksilat atau alkil fenol polietoksilat. Perbedaan dalam keempat formulasi di atas tidak mengatasi secara lengkap kontroversi penggunaan kandungan-kandungan shampoo untuk meredakan kepedihan mata oleh kandungan-kandungan lain. Formulasi 3 dan 4 sering menghasilkan keberagaman surfaktan yang digunakan pada shampoo bayi daripada shampoo-shampoo lain. Surfaktan sulfonat monoanionik

dan

peningkatan

viskositas

atau

penstabilan

busa

alkanolamida lebih sering terlihat pada shampoo-shampoo lain. Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether Sulfonat Kapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009. USU Repository © 2009

d. Shampoo Hewan Shampoo pada hewan seperti anjing dan kucing harus diformulasi secara khusus karena kulit hewan-hewan ini mempunyai lapisan-lapisan sel yang sangat berbeda dengan kulit manusia. Kulit kucing mempunyai 2-3 lapisan sel dan kulit anjing 3-5 lapisan. Sementara kulit manusia 10-15 lapisan. Ini adalah contoh yang jelas mengapa shampoo bayi tidak digunakan pada anjing, kucing atau binatang peliharaan lainnya. Shampoo-shampoo hewan dapat mengandung insektisida atau bahan pengobatan lainnya untuk pembersihan kulit dari parasit seperti kutu atau kudis (luka-luka). Hal ini mengapa shampoo ini tidak pernah digunakan pada manusia. 2.2 Dasar Pemilihan Bahan Baku Pada proses pembuatan shampoo ini akan digunakan bahan utama yaitu sodium lauryl ether sulfonate, dimana bahan ini dibuat dari lauryl ether (C12) dan oleum. Jika persenyawaan lauryl (C12) ini digunakan pada shampoo, bahan ini dapat menghasilkan busa sekaligus meningkatkan stabilitas busa, meningkatkan kekuatan pencucian, memiliki kekentalan yang stabil, dan yang paling penting adalah persenyawaan ini merupakan persenyawaan yang paling baik untuk membuat surfaktan dibandingkan yang lain. Penggunaan oleum pada pembuatan shampoo ini hanya dimaksudkan untuk membantu proses pembuatan sodium lauryl ether sulfonate yaitu pada proses sulfonasi.

2.3 Deskripsi Pembuatan Shampoo 2.3.1 Proses Pembuatan Sodium Lauryl Ether Sulfonat Lauryl ether dicampurkan dengan oleum 20% di sulfonator (R-101) yang dilengkapi dengan pengaduk dan jaket0 pendingin, dipanaskan pada suhu 46oC dengan tekanan 1 atm, waktu tinggal 4 jam. Reaksinya adalah sebagai berikut : C12H25OC2H4OH + SO3 + H2SO4

C12H25OC2H4O SO3H + H2SO4

Lauryl ether

lauryl ether sulfonat

oleum 20%

As. Sulfat


Dalam reaksi ini, asam sulfat tidak ikut bereaksi. Hasil keluaran sulfonator berupa lauryl ether sulfonat, lauryl ether, ether dan asam sulfat. Hasil keluaran ini kemudian dimasukkan ke dalam mixer (M-101) dimana air ditambahkan sampai konsentrasi asam sulfat dari 99% menjadi 78%. Lalu campuran dari mixer (M101) menuju dekanter (FL-101). Di dalam dekanter inilah terjadi proses pemisahan lauryl ether, ether dan asam sulfat karena memiliki perbedaan densitas yang tinggi. Selain berdasarkan perbedaan densitas, pemisahan asam sulfat dan lauryl ether sulfonat ini terjadi karena kedua zat ini tidak saling larut. Kemudian lauryl ether sulfonat ini dinetralisasi dengan menggunakan NaOH 20% di dalam neutralizer (R-102) dengan temperatur operasi 51oC dimana reaksinya sebagai berikut :

C12H25OC2H4O SO3H + NaOH lauryl ether sulfonat

C12H25OC2H4O SO3Na + H2O Sodium lauryl ether sulfonat

Hasil keluaran sodium lauryl ether sulfonat ini kemudian digunakan untuk pembuatan shampoo.

2.3.2 Proses Pembuatan Shampoo Air yang telah dipanaskan pada suhu 60 oC dimasukkan ke dalam mixer (M201), selanjutnya dimasukkan EDTA, ethylene glycol monostearate. Setelah campuran ini larut, lalu dimasukkan sodium lauryl ether sulfonate dan di aduk lagi sampai homogen. Penambahan sodium lauryl ether sulfonate ini di gunakan agar shampoo yang dihasilkan dapat memberikan busa. Setelah tercapai kondisi yang homogen, campuran ini kemudian didinginkan sampai suhu 40oC dan selanjutnya ke dalam mixer (M-202) akan dimasukkan sodium lauryl sarcisonate, cocoamido prophyl betain, lauryl glucuside, coconut diethanol amide, dimethiconol dan poliquartenium dan di aduk sampai homogen. Kemudian campuran ini ditambahkan hydantoin, citric acid, pewarna dan parfum shampoo. Seluruh bahan ini akan dicampur sampai homogen. Campuran homogen (shampoo) ini selanjutnya dimasukkan ke storage tank (TT-201). Pada Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether Sulfonat Kapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009. USU Repository © 2009

storage tank ini shampoo dibiarkan sampai suhu ruang (25oC – 30oC) sebelum di kemas (packing) dan dipasarkan.

2.4 Bahan-bahan Baku Pembuatan Shampoo 2.4.1 Sodium Lauryl Ether Sulfonate Sifat-sifat umum : 1. Merupakan surfaktan anionic sebesar 68% - 73% 2. Memiliki nilai pH sebesar 7,0 – 9,0 3. Mengandung sodium sulfat sebesar 1% (maksimum) 4. Mengandung sodium klorida sebesar 0,1% (maksimum) 5. Mengandung dioksan sebesar 30 ppm (maksimum) 6. Merupakan pasta berwarna kuning transparan 7. Dibuat dari fatty alcohol 8. Biasanya digunakan sebagai surfaktan pada pembersih dalam bahan kosmetik

2.4.2 Oleum 20% Sifat-sifat umum : 1. Berat molekul

: 178,14 gr/mol

2. Titik didih

: 327,61oC

3. Titik leleh

: 21oC

4. Densitas

: 1930 kg/m3

5. Viskositas

: 8,7 cp

6. berwujud cair 7. tidak berwarna 8. Bersifat menarik air dan mudah larut dalam air 9. Sangat korosif dan mudah meledak 10. Bahan pengoksidasi yang sangat kuat


2.4.3 Natrium Hidroksida Sifat-sifat umum : 1. Berat molekul

: 40 gr/mol

2. Titik didih

: 1390oC

3. Titik leleh

: 323oC

4. Temperatur kritis

: 2546,85oC

5. Tekanan kritis

: 249,998 atm

6. Kapasitas panas

: -36,56 kkal/kg.oC

7. Densitas

: 1090,41 kg/m3

8. Panas pembentukan

: -47,234 kkal/kmol

9. Merupakan padatan berwarna putih 10. Dapat mengabsorpsi uap air dan CO2 dari udara 11. mudah larut dalam air

2.4.4 Sodium Lauryl Sarcosinate Sifat-sifat umum : 1. Merupakan surfaktan anionik 2. Merupakan cairan tak bewarna 3. Larut dalam pelarut organic, glikol dan gliserin 4. Dapat menghasilkan busa 5. Tegangan permukaan

: 27,2 mN/m

6. Konsentrasi misel kritis

: 2,35 gr/L

7. Banyak digunakan pada industri shampoo, sabun dan pasta gigi.

2.4.5 Cocoamido Prophyl Betain Sifat-sifat umum : 1. Spesifik gravity

: 1,045 – 1,070 (20oC)

2. Memiliki nilai pH sebesar 6,0 – 7,5 3. Kandungan air sebesar 63% – 65% 4. Mengandung natrium klorida sebesar 4,5% - 6,0% 5. Mengandung monoklorasetat lebih kecil dari 5 ppm Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether Sulfonat Kapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009. USU Repository © 2009

6. Mengandung amin amida maksimal 3% 7. Mengandung gliserin maksimal 3% 8. Mengandung asam glikolat maksimal 7000 ppm

2.4.6 Coconut Diethanol Amide Sifat-sifat umum : 1. Mengandung amida minimal 90% 2. Memiliki nilai pH sebesar 8,0 – 10,0 3. Mengandung amina bebas sebesar 5% (maksimum) 4. Viskositas pada 20oC sebesar 800 mPas 5. Merupakan cairan berwarna kuning 6. Merupakan bahan pembuat busa

2.4.7 Lauryl Glucuside Sifat-sifat umum : 1. Kandungan air sebesar 47% - 50% 2. Memiliki nilai pH sebesar 11,5 – 12,5 3. Mengandung free fatty alcohol sebesar 1,0% (maks) 4. Viskositas (40 oC) sebesar 2000 – 4000 m.Pa.s 5. Densitas (40oC) 1,07 – 1,08 gr/cm3 6. Kandungan abu sebesar 2,0% (maks) 7. Dibuat dari glukosa dan lauril alkohol

2.4.8 Dimethiconol Sifat-sifat umum : 1. Merupakan cairan kental berwarna putih seperti susu 2. Mengandung padatan sebesar 52% 3. Viskositas pada suhu 25oC sebesar 500 cps 4. Memiliki nilai (pH) sebesar 6-8 5. Mengandung dimetikonol 6. Tidak dapat terbakar Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether Sulfonat Kapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009. USU Repository © 2009

2.4.9 Poliquartenium Sifat-sifat umum : 1. Viskositas 350 cps 2. Mengandung 0,8 – 1,1 % nitrogen (N2) 3. Digunakan sebagai pelembab pada bahan kosmetik

2.4.10 EDTA Sifat-sifat umum : 1. Berat molekul

: 292 gr/mol

2. Densitas

: 0,86 gr/cm3

3. Titik leleh

: 237 – 245oC

4. Terdekomposisi pada suhu 245oC 5. Kelarutan dalam air sebesar 0,1 gr/l (20oC) 6. Kelarutan dalam air sebesar 0,5 gr/l (90oC) 7. Dibuat dari 1,2 diaminoetana, formaldehid, air dan natrium sianida

2.4.11 Ethylene Glycol Mono Stearate Sifat-sifat umum : 1. Berwarna putih kekuking-kuningan 2. Warna menurut Lovibond 5¼” sebesar 2,5 R 15Y (maks) 3. Mengandung air sebanyak 1,0% (maksimum) 4. Titik leleh

: 55-60oC

5. Angka asam

: 2 (maks)

6. Angka iodine

: 2 (maks)

7. Angka penyabunan

: 178-188

2.4.12 Hydantoin Sifat-sifat umum : 1. Berat molekul

: 100,076 gr/mol

2. Titik leleh

: 220oC

3. Kelarutan dalam air

: 39,7 gr/L (100oC)


4. Merupakan hasil sintesis dari 5-metildantoin dan potassium sianat 5. banyak digunakan dalam industri farmasi dan bahan kosmetik 6. Banyak terdapat dan buah jeruk atau buah asam-asaman 7. Banyak digunakan sebagai bahan aditif pada bahan makanan

2.4.13 Citric Acid Sifat-sifat umum : 1. Berat molekul

: 192,123 gr/mol

2. Densitas

: 1,665 gr/cm3

3. Titik leleh

: 153oC

4. Titik didih

: 175oC

5. Kelarutan dalam air

: 133 gr/100 mm (20oC)

6. Merupakan serbuk kristal berwarna putih 7. Larut dalam etanol anhidrat pada suhu 15oC 8. Banyak terdapat dan buah jeruk atau buah asam-asaman 9. Banyak digunakan sebagai bahan aditif pada bahan makanan

2.4.14 Parfum (Green Silk) 1. Berat molekul

: 322 gr/mol

2. Merupakan zat cair bening 3. Memiliki indeks bias 1,446 – 1,466 (20oC) 4. Berwarna agak kekuning-kuningan 5. Banyak digunakan sebagai bahan aditif

2.4.15 Pewarna 1. Densitas cairan sebesar 0,49 gr/cm3 2. Memiliki nilai pH sebesar 8,5 – 9,5 3. Merupakan serbuk berwarna merah gelap kecoklat-coklatan


2.4.16 Air (H2O) Sifat-sifat umum : 1. Berat molekul

: 18,016 gr/mol

2. Densitas

: 0,99708 gr/cm3 (25oC)

3. Titik didih

: 100oC (1 atm)

4. Titik beku

: 0oC (1 atm)

5. Viskositas

: 0,8937 cp (25oC)

6. Tekanan uap

: 23,76 mmHg (25oC)

7. Kapasitas panas

: 1 kal/g

8. Panas laten peleburan (es) : 80 kal/g 9. Panas laten pengembunan : 540 kal/g 10. Sebagai pelarut universal 11. Merupakan cairan yang tidak berwarna dan berbau


BAB III NERACA MASSA

Kapasitas pabrik

: 8.000 kg/tahun

Waktu operasi

: 340 hari/tahun

Basis perhitungan

: 1 jam operasi

Satuan operasi

: kg/jam

3.1 Reaktor 101 (R-101) Tabel 3.1 Neraca Massa di Unit Reaktor 101 Bahan Lauril Eter Sulfat Lauryl ether Ether Asam Sulfat Air SO3 Sub total Total

Masuk(kg/jam) 1 2 52,2500 2,7500 71,7870 0,9087 18,1739 55,0000 90,8696 145,8696

Keluar (kg/jam) 3 69,7197 0,5225 2,7500 71,7870 0,9087 0,1817 145,8696

3.2 Mixer 101 (M-101) Tabel 3.2 Neraca Massa di Unit Mixer 101 Bahan Lauril Eter Sulfat Lauryl Ether Ether Asam Sulfat Air SO3 Sub total Total

Keluar Masuk (kg/jam) (kg/jam) 3 4 5 69,7197 69,7197 0,5225 0,5225 2,7500 2,7500 71,7870 72,0096 0,9087 19,4017 20,2695 0,1817 145,8696 19,4017 165,2713 165,2713


3.3 Dekanter 101 (FL-101) Tabel 3.3 Neraca Massa di Unit Dekanter 101 Masuk (kg/jam) 5 69,7197 0,5225 2,7500 72,0096 20,3104

Bahan Lauril Eter Sulfat Lauryl Ether Ether Asam Sulfat Air Sub total Total

165,3122

Keluar (kg/jam) 6 7 69,7197 0,0000 0,0261 0,4964 0,1375 2,6125 3,6005 68,4091 1,0155 19,2949 74,4993 90,8129 165,3122

3.4 Reaktor 102 (R-102) Tabel 3.4 Neraca Massa di Unit Reaktor 102 Bahan SodiumLauril Eter Sulfat NaOH Lauryl Ether Ether Asam Sulfat Air Lauril Eter Sulfat Sub total Total

Masuk (kg/jam) 6 10 8,9061 0,0261 0,1375 3,6005 1,0155 35,6245 69,7197 74,4993 44,5306 119,0299

Keluar (kg/jam) 11 73,9208 0,0000 0,0261 0,1375 3,6005 40,6478 0,6972 119,0299

3.5 Mixer 102 (M-102) Tabel 3.5 Neraca Massa di Unit Mixer 102 Bahan NaOH Air Subtotal Total

Masuk (kg/jam) 8 9 8,9061 0,1818 35,4427 9,0879 35,4427 44,5306

Keluar (kg/jam) 10 8,9061 35,6245 44,5306


3.6 Mixer 201 (M-201) Tabel 3.6 Neraca Massa di Unit Mixer 201 Bahan 12 Sodium Lauril Eter Sulfat Sodium Lauril Eter Coocoamido P Betain Coconut Diethanol amide lauryl glucoside Dimethiconol Poliquartenium EDTA Ethylene Glycol M.stearat Hydantoin Asam Sitrat Parfum Pewarna Air Subtotal Total

Masuk (kg/jam) 13 14

17

119,0299

119,0299

0,9919

0,9919 39,6766

119,0299

Keluar (kg/jam) 15

0,9919 39,6766 809,4035

39,6766

649,7050 649,7050

649,7050 809,4035


3.7 Mixer 202 (M-202) Tabel 3.7 Neraca Massa di Unit Mixer 202 Lanjutan Bahan

16 Sodium Lauril Eter Sulfat 119,0299 Sodium Lauril Eter Coocoamido P Betain Coconut D. amide lauryl glucoside Dimethiconol Poliquartenium EDTA 0,9919 Ethylene Glycol mstearat 39,6766 Hydantoin Asam Sitrat Parfum Pewarna Air 649,7050

18

Masuk (kg/jam) 19 20

21

22

49,5958 49,5958 14,8787 39,6766 14,8787

Tabel 3.7 Neraca Massa di Unit Mixer 202 (Sambungan) Masuk (kg/jam)

Bahan 23 Sodium Lauril Eter Sulfat Sodium Lauril Eter Coocoamido P Betain Coconut D. amide lauryl glucoside Dimethiconol Poliquartenium EDTA Ethylene Glycol mstearat Hydantoin Asam Sitrat Parfum Pewarna Air

24

25

26

27

2,9757

1,9838 2,4798 5,9515 0,4960

Keluar (kg/jam) 28 119,0299 49,5958 49,5958 14,8787 39,6766 14,8787 2,9757 0,9919 39,6766 1,9838 2,4798 5,9515 0,4960 649,7050

Total massa masuk = total massa keluar = 991,9161 kg/jam Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether Sulfonat Kapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009. USU Repository © 2009

= 8094,0351 ton/tahun BAB IV NERACA PANAS

Basis Perhitungan

: 1 hari operasi

Satuan Operasi

: kJ/jam

Temperatur Basis

: 25oC (298,15 K)

4.1 Reaktor (R-101) Tabel 4.1 Neraca Panas di Reaktor (R-101) Komponen Umpan Produk Steam Reaksi Total

Masuk (kJ/jam) 593,1392 282.323,4226 282.916,5618

Keluar (kJ/jam) 3.173,6647 279.742,8972 282.916,5618

4.2 Reaktor (R-102) Tabel 4.2 Neraca Panas di Reaktor (R-102) Komponen Umpan Produk Steam Reaksi Total

Masuk (kJ/jam) 3.428,4789 1.436.266,159 1.439.690,0253

Keluar (kJ/jam) 9.774,8707 1.429.915,1546 1.439.690,0253

4.3 Mixer (M-201) Tabel 4.3 Neraca Panas di Mixer (M-201) Komponen Umpan Produk Steam Total

Masuk (kJ/jam) 69774,1532 40.720,6927 110.494,8459

Keluar (kJ/jam) 110.494,8459 110.494,8459


4.3 Cooler (E-201) Tabel 4.3 Neraca Panas di Cooler (E-201) Komponen Umpan Produk Air pendingin Total

Masuk (kJ/jam) 110.494,8459 -63.248,5743 47.246,2717

Keluar (kJ/jam) 47.246,2717 47.246,2717


BAB V SPESIFIKASI PERALATAN

Dari hasil perhitungan peralatan pada Lampiran C, maka dibuatlah data spesifikasi peralatan yang digunakan pada Pra-rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo sebagai berikut :

5.1 Tangki Penyimpanan Lauril Eter (TT-101) Fungsi

: Untuk menyimpan lauril eter

Jenis

: Silinder vertikal dengan dasar dan tutup datar

Bahan konstruksi

: Baja karbon SA-283 grade C

Kondisi penyimpanan

: T = 300C ; P = 1 atm

Jumlah

: 1 unit

Kapasitas tangki

: 10,4485 m3

Diameter tangki

: 2,2000 m

Tinggi silinder

: 2,7500 m

Tinggi tangki

: 2,7500 m

Pdesain

: 244,1944 kPa

Tebal silinder

: 0,2769 in

5.2 Pompa Tangki Penyimpanan Lauril Eter (J-101) Fungsi

: Untuk memompa lauril eter ke reaktor (R-101)

Jenis

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 unit

Spesifikasi : - Debit pompa

: 0,0001 ft3/s


- Diameter pompa : 0,1618 in - Schedule number : 40 - Kecepatan alir

: 0,25 ft/s

- Total friksi

: 1,5785 ft.lbf/lbm

- Kerja poros

: 4,5785 ft.lbf/lbm

- Daya pompa

: 1/2 hp

- Bahan konstruksi : Commercial steel

5.3 Tangki Penyimpanan Oleum (TT-102) Fungsi

: Untuk menyimpan oleum

Jenis


Bahan konstruksi

: Stainless Stell SA-316 grade C

Kondisi operasi

: T = 30oC ; P = 1 atm

Jumlah

: 1 unit

Kapasitas tangki

: 40,6794 m3

Diameter tangki

: 3,4609 m

Tinggi silinder

: 4,3262 m

Tinggi tangki

: 4,3262 m

Pdesain

: 203,4530 kPa

Tebal silinder

: 0,0751 in

5.4 Pompa Tangki Penyimpanan Oleum (J-102) Fungsi

: Untuk memompa oleum ke reaktor (R-101)

Jenis

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 unit


: 0,0005 ft3/s


: 1,25 ft/s


- Total friksi

: 4,3129 ft.lbf/lbm

- Kerja poros

: 7,3446 ft.lbf/lbm

- Daya pompa

: 1/2 hp

- Bahan konstruksi : Commercial steel 5.5 Reaktor Sulfonasi (R-101) Fungsi

: Tempat terjadi reaksi sulfonasi

Jenis

: Mixed flow reactor

Bahan konstruksi

: Carbon steel SA-283 Grade C

Kondisi operasi

: T = 46oC ; P = 1 atm

Jumlah

: 1 unit

Kapasitas tangki

: 0,2059 m3

Diameter tangki

: 0,6589 m

Tinggi silinder

: 0,8786 m

Tinggi tangki

: 0,8786 m

Pdesain

: 147,9354 kPa

Tebal silinder

: 0,0622 in

Pengaduk

: - Jenis pengaduk - Diameter pengaduk

: Propeller 3 blades : 0,7205 ft

- Kecepatan pengaduk : 0,5 rps - Daya pengaduk Jacket

: - Diameter - Tebal

: 1/2 hp : 0,7097 : 0,1527 in

5.6 Pompa Reaktor (J-103) Fungsi

: Untuk memompa campuran dari reaktor (R-101) ke mixer (M-101)

Jenis

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 unit


: 0,0005 ft3/s



: 1,25 ft/s

- Total friksi

: 5,3741 ft.lbf/lbm

- Kerja poros

: 11,3741 ft.lbf/lbm

- Daya pompa

: 1/2 hp


5.7 Mixer (M-101) Fungsi

: Untuk menurunkan konsentrasi asam sulfat

Jenis

: Silinder vertikal dengan dasar ellipsoidal dan tutup datar

Bahan konstruksi


Kondisi operasi

: T = 40oC ; P = 1 atm

Jumlah

: 1 unit

Kapasitas tangki

: 0,4941 m3

Diameter tangki

: 0,8822 m

Tinggi silinder

: 1,3969 m

Pdesain

: 121,5900 kPa

Tebal silinder

: 0,0803 in

Pengaduk



- Kecepatan pengaduk : 0,5 rps - Daya pengaduk

: 1/2 hp

5.8 Pompa Mixer (J-104) Fungsi

: Untuk memompa campuran dari mixer (M-101) ke decanter (FL-101)

Jenis

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 unit

Spesifikasi : Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether Sulfonat Kapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009. USU Repository © 2009

- Debit pompa

: 0,0005 ft3/s


: 1,25 ft/s

- Total friksi

: 101,2339 ft.lbf/lbm

- Kerja poros

: 107,2339 ft.lbf/lbm

- Daya pompa

: 1/2 hp


5.9 Dekanter (FL-101) Fungsi

: Untuk memisahkan campuran asam sulfat dan LES

Bentuk

: Silinder horizontal

Jumlah

: 1 buah

Bahan konstruksi


Kondisi penyimpanan

: T = 250C ; P = 1 atm

Jumlah

: 1 unit

Kapasitas tangki

: 1,7431 m3

Diameter tangki

: 0,7467 m

Tinggi silinder

: 3,7335 m

Pdesain

: 244,5445 kPa

Tebal silinder

: 0,1016 in

5.10 Pompa Dekanter (J-105) Fungsi

: Untuk memompa campuran dari decanter ke reaktor 102

Jenis

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 unit


: 0,0002 ft3/s



: 0,5 ft/s

- Total friksi


- Kerja poros


- Daya pompa

: 1/2 hp

- Bahan konstruksi : Commercial steel 5.11 Pompa Dekanter (J-106) Fungsi

: Untuk memompa H2SO4 sisa dari dekanter ke tangki TT-103

Jenis

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 unit


: 0,0007 ft3/s


: 0,1892 ft/s

- Total friksi

: 7,0656 ft.lbf/lbm

- Kerja poros


- Daya pompa

: 1/2 hp


5.12 Tangki Asam Sulfat (TT-103) Fungsi

: Untuk menyimpan campuran asam sulfat

Jenis


Bahan konstruksi


Kondisi penyimpanan

: T = 300C ; P = 1 atm

Jumlah

: 1 unit

Kapasitas tangki

: 44,9859 m3

Diameter tangki

: 3,579 m


Tinggi silinder

: 4,4738 m

Pdesain

: 165,0505 kPa

Tebal silinder

: 0,0753 in

5.13 Silo NaOH (G-101) Fungsi

: Untuk menyimpan padatan NaOH

Jenis

: Silinder vertikal dengan dasar runcing 30o dan tutup datar

Bahan konstruksi Jumlah

: Stainless Stell SA-316 grade C : 1 unit

Kondisi penyimpanan

: T = 300C ; P = 1 atm

Jumlah

: 1 unit

Kapasitas tangki

: 7,0569 m3

Diameter tangki

: 1,3539 m

Tinggi silinder

: 1,6924 m

Pdesain

: 191,75 kPa

Tebal silinder

: 0,0611 in

5.14 Conveyor (C-101) Fungsi

: Mengangkut NaOH dari silo ke elevator

Jenis

: Horizontal screw conveyor

Bahan konstruksi

: Carbon steel

Jumlah

: 1 unit

Laju volumetrik

: 0,0005 ft3/s

Daya

: 0,00004 hp

5.15 Elevator (C-102) Fungsi

: Mengangkut NaOH dari conveyor ke mixer 102

Jenis

: Spaced-Bucket Centrifugal-Discharge Elevator

Bahan konstruksi

: Malleable-iron


Jumlah

: 1 unit

Spesifikasi : - 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

- Daya 5.16 Mixer (M-102)

= 0,0003 hp

Fungsi

: Untuk menghilangkan warna campuran

Jenis

: Silinder vertikal dengan dasar datar dan tutup ellipsoidal.

Bahan konstruksi : Stainless Stell SA-316 grade C Kondisi operasi

: T = 30oC ; P = 1 atm

Jumlah

: 1 unit

Kapasitas tangki : 0,0527 m3 Diameter tangki

: 0,4184 m

Tinggi silinder

: 0,6625 m

Pdesain

: 126,5823 kPa

Tebal silinder

: 0,0649 in

Pengaduk


Propeller 3 blades : 0,4910 ft

- Kecepatan pengaduk : 1 rps - Daya pengaduk

: 1/2 hp


: Untuk memompa campuran dari mixer 102 ke reaktor 102

Jenis

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 unit


- Debit pompa

: 0,0004 ft3/s


: 1 ft/s

- Total friksi

: 1,9258 ft.lbf/lbm

- Kerja poros

: 3,9258 ft.lbf/lbm

- Daya pompa

: 1/2 hp

- Bahan konstruksi : Commercial steel 5.18 Reaktor Netralisasi (R-102) Fungsi

: Tempat terjadi reaksi netralisasi

Jenis


Bahan konstruksi : Stainless steel SA-316 Grade C Kondisi operasi

: T = 51oC ; P = 1 atm

Jumlah

: 1 unit


: 0,4816 m

Tinggi silinder

: 0,7646 m

Pdesain

: 131,6504 psi

Tebal silinder

: 0,0519 in

Pengaduk



- Kecepatan pengaduk : 1 rps - Daya pengaduk Jacket

: - Diameter - Tebal

: 1/2 hp : 0,5324 m : 0,1447 in

5.19 Pompa Reaktor (J-108) Fungsi

: Untuk memompa campuran dari reaktor 102 ke tangki SLES

Jenis

: Pompa sentrifugal


Jumlah

: 1 unit


: 0,0007 ft3/s


: 1 ft/s

- Total friksi


- Kerja poros


- Daya pompa

: 1/2 hp


5.20 Tangki Penyimpanan Sodium Lauril Eter Sulfat (TT-104 Fungsi

: Untuk menyimpan Sodium Lauril Eter Sulfat.

Jenis


Bahan konstruksi


Kondisi penyimpanan

: T = 300C ; P = 1 atm

Jumlah

: 1 unit

Kapasitas tangki

: 57,8961 m3

Diameter tangki

: 3,893 m

Tinggi silinder

: 4,8663 m

Pdesain

: 171,9205 kPa

Tebal silinder

: 0,352 in

5.21 Pompa Sodium Lauril Eter Sulfat (J-201) Fungsi

: Untuk memompa SLES dari tangki SLES ke mixer 201.

Jenis

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 unit


: 0,0007 ft3/s

- Diameter pompa : 0,2904 in Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether Sulfonat Kapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009. USU Repository © 2009

- Schedule number : 40 - Kecepatan alir

: 1 ft/s

- Total friksi


- Kerja poros


- Daya pompa

: 1/2 hp



: Untuk mencampurkan bahan-bahan pembuat shampoo

Jenis

: Silinder vertikal dengan dasar ellipsoidal dan tutup datar ellipsoidal.


: T = 60C ; P = 1 atm

Jumlah

: 1 unit


: 0,9936 m

Tinggi silinder

: 1,5732 m

Pdesain

: 137,6727 kPa

Tebal silinder

: 0,0891 in

Pengaduk




: 1/2 hp


: Untuk memompa campuran dari mixer 201 ke heater.

Jenis

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 unit


: 0,0058 ft3/s

- Debit pompa


: 1,5675 ft/s

- Total friksi

: 0,3349 ft.lbf/lbm

- Kerja poros

: 3,3349 ft.lbf/lbm

- Daya pompa

: 1/2 hp


5.24 Cooler (E-201) : Menurunkan temperatur campuran dari 60oC

Fungsi

menjadi 40oC Jenis

: 2-4 Shell and Tube heat Exchanger

Jumlah

: 1 unit

Jenis tube

: 18 BWG

Diameter dalam, ID

: 13,25 in

Diameter luar, OD

: 3/4 in

Panjang tube

: 9 ft

Jumlah tube

: 102 ft


: Untuk mencampurkan bahan-bahan pendukung shampoo

Jenis

: Silinder vertikal dengan dasar ellipsoidal dan tutup datar ellipsoidal.


: T = 40C ; P = 1 atm

Jumlah

: 1 unit


: 2,2474 m

Tinggi silinder

: 3,5585 m


Pdesain

: 148,548 kPa

Tebal silinder

: 0,1443 in

Pengaduk




: 1/2 hp


: Untuk memompa SLES dari tangki SLES ke mixer 201.

Jenis

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 unit


: 0,0095 ft3/s


: 2,5676 ft/s

- Total friksi

: 0,0047 ft.lbf/lbm

- Kerja poros


- Daya pompa

: 1/2 hp


5.27 Tangki Penyimpanan Shampoo (TT-201) Fungsi

: Untuk menyimpan shampoo

Jenis


Bahan konstruksi


Kondisi penyimpanan

: T = 300C ; P = 1 atm

Jumlah

: 3 unit


Kapasitas tangki

: 27,2068 m3/unit

Diameter tangki

: 3,0266 m

Tinggi silinder

: 3,7833 m

Pdesain

: 198,6571 kPa

Tebal silinder

: 0,454 in

5.28 Gudang Bahan Baku Fungsi

: Untuk penyimpanan bahan baku.

Jenis

: Gudang beton

Bahan konstruksi : Beton Kondisi operasi

: T = 30oC ; P = 1 atm

Jumlah

: 1 unit

Volume

: 48 m3

Panjang

: 4m

Lebar

: 3m

Tinggi

: 4m

5.29 Tangki penyimpanan sodium lauryl sarcisonat (TT-202) Fungsi

: Untuk menyimpan sodium lauryl sarcisonate

Jenis


Bahan konstruksi


Kondisi penyimpanan

: T = 300C ; P = 1 atm

Jumlah

: 1 unit

Kapasitas tangki

: 15,4409 m3

Diameter tangki

: 2,5059 m

Tinggi silinder

: 3,1324 m

Pdesain

: 172,317 kPa

Tebal silinder

: 0,0697 in

5.30 Pompa sodium lauryl sarcisonat (J-204) Fungsi

: Untuk memompa SLS dari tangki SLS ke mixer 202


Jenis

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 unit


: 0,0002 ft3/s


: 0,5 ft/s

- Total friksi

: 9,2449 ft.lbf/lbm

- Kerja poros


- Daya pompa

: 1/2 hp

- Bahan konstruksi : Commercial steel 5.31 Tangki penyimpanan cocoamido prophyl betain (TT-203) Fungsi

: Untuk menyimpan cocoamido prophyl betain

Jenis


Bahan konstruksi


Kondisi penyimpanan

: T = 300C ; P = 1 atm

Jumlah

: 1 unit

Kapasitas tangki

: 41,0055 m3

Diameter tangki

: 3,4701 m

Tinggi silinder

: 4,3377 m

Pdesain

: 138,346 kPa

Tebal silinder

: 0,0706 in

5.32 Pompa cocoamido prophyl betain (J-205) Fungsi

: Untuk memompa CPB dari tangki CPB ke mixer 202

Jenis

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 unit


: 0,0005 ft3/s

- Diameter pompa : 0,1984 in Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether Sulfonat Kapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009. USU Repository © 2009

- Schedule number : 40 - Kecepatan alir

: 1,25 ft/s

- Total friksi


- Kerja poros


- Daya pompa

: 1/2 hp


5.33 Tangki penyimpanan lauryl glucoside (TT-204) Fungsi

: Untuk menyimpan lauryl glucoside

Jenis


Bahan konstruksi


Kondisi penyimpanan

: T = 300C ; P = 1 atm

Jumlah

: 1 unit

Kapasitas tangki

: 17,8502 m3

Diameter tangki

: 2,6299 m

Tinggi silinder

: 3,2874 m

Pdesain

: 152,8884 kPa

Tebal silinder

: 0,0672 in

5.34 Pompa lauryl glucoside (J-206) Fungsi

: Untuk memompa lauryl glucoside dari tangki lauryl glucoside ke mixer 202

Jenis

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 unit


: 0,0002 ft3/s


: 0,5 ft/s

- Total friksi



- Kerja poros


- Daya pompa

: 1/2 hp


5.35 Tangki penyimpanan ethylene glycol monostearate (TT-205) Fungsi

: Untuk menyimpan ethylene glycol monostearate

Jenis


Bahan konstruksi


Kondisi penyimpanan

: T = 300C ; P = 1 atm

Jumlah

: 1 unit

Kapasitas tangki

: 6,1344 m3

Diameter tangki

: 1,3695 m

Tinggi silinder

: 1,7119 m

Pdesain

: 206,4223 kPa

Tebal silinder

: 0,0663 in

5.36 Pompa ethylene glycol monostearate (J-207) Fungsi

: Untuk memompa EGMS dari tangki EGMS ke mixer 202

Jenis

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 unit


: 0,0001 ft3/s


: 0,25 ft/s

- Total friksi

: 3,7932 ft.lbf/lbm

- Kerja poros


- Daya pompa

: 1/2 hp

- Bahan konstruksi : Commercial steel Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether Sulfonat Kapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009. USU Repository © 2009

BAB VI INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA

6.1 Instrumentasi Instrumentasi adalah suatu alat yang dipakai di dalam suatu proses kontrol untuk mengatur jalannya proses agar diperoleh hasil sesuai dengan yang diharapkan. Dalam suatu pabrik kimia, pemakaian instrumen merupakan suatu hal yang sangat penting karena dengan adanya rangkaian instrumen tersebut maka operasi semua peralatan yang ada di dalam pabrik dapat dimonitor dan dikontrol dengan cermat, mudah dan efisien, sehingga kondisi operasi selalu berada dalam kondisi yang diharapkan. Namun pada dasarnya, tujuan pengendalian tersebut adalah agar kondisi proses di pabrik mencapai tingkat kesalahan (error) yang paling minimum sehingga produk dapat dihasilkan secara optimal (Perry, 1999). Fungsi instrumentasi adalah sebagai pengontrol, penunjuk (indicator), pencatat (recorder), dan pemberi tanda bahaya (alarm). Instrumentasi bekerja dengan tenaga mekanik atau tenaga listrik dan pengontrolannya dapat dilakukan secara manual atau otomatis. Instrumen digunakan dalam industri kimia untuk mengukur variabel – variabel proses seperti temperatur, tekanan, densitas, Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether Sulfonat Kapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009. USU Repository © 2009

viskositas, panas spesifik, konduktifitas, pH, kelembaman, titik embun, tinggi cairan (liquid level), laju alir, komposisi, dan moisture content. Instrumen – instrumen tersebut mempunyai tingkat batasan operasi sesuai dengan kebutuhan pengolahan (Timmerhaus, 2004). Variabel – variabel proses yang biasanya dikontrol/diukur oleh instrumen adalah (Considine,1985) : 1. Variabel utama, seperti temperatur, tekanan, laju alir, dan level cairan. 2. Variabel

tambahan,

seperti

densitas,

viskositas,

panas

spesifik,

konduktivitas, pH, humiditas, titik embun, komposisi kimia, kandungan kelembaban, dan variabel lainnya. Secara umum, kerja dari alat – alat instrumentasi dapat dibagi dua bagian yaitu operasi secara manual dan operasi secara otomatis. Penggunaan instrumen pada suatu peralatan proses bergantung pada petimbangan ekonomis dan sistem peralatan itu sendiri. Pada pemakaian alat – alat instrumentasi juga harus ditentukan apakah alat – alat itu dipasang pada peralatan proses (manual control) atau disatukan dalam suatu ruang kontrol yang dihubungkan dengan bagian peralatan (automatic control). (Perry,1999). Menurut sifatnya konsep dasar pengendalian proses ada dua jenis, yaitu : − Pengendalian secara manual Tindakan

pengendalian

yang

dilakukan

oleh

manusia.

Sistem

pengendalian ini merupakan sistem yang ekonomis karena tidak membutuhkan begitu banyak instrumentasi dan instatalasinya. Namun pengendalian ini berpotensi tidak praktis dan tidak aman karena sebagai pengendalinya adalah manusia yang tidak lepas dari kesalahan. − Pengendalian secara otomatis Berbeda dengan pengendalian secara manual, pengendalian secara otomatis menggunakan instrumentasi sebagi pengendali proses, namun manusia masih terlibat sebagai otak pengendali. Banyak pekerjaan manusia dalam pengendalian secara manual diambil alih oleh instrumentasi sehingga membuat sistem pengendalian ini sangat praktis dan menguntungkan. Hal – hal yang diharapkan dari pemakaian alat – alat instrumentasi adalah: Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether Sulfonat Kapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009. USU Repository © 2009

− Kualitas produk dapat diperoleh sesuai dengan yang diinginkan − Pengoperasian sistem peralatan lebih mudah − Sistem kerja lebih efisien − Penyimpangan yang mungkin terjadi dapat diketahui dengan cepat Faktor-faktor yang perlu diperhatikan dalam instrumen – instrumen adalah (Timmerhaus, 2004) : 1. Range yang diperlukan untuk pengukuran 2. Level instrumentasi 3. Ketelitian yang dibutuhkan 4. Bahan konstruksinya 5. Pengaruh pemasangan instrumentasi pada kondisi proses

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

6.1.2 Jenis – Jenis Pengendalian dan Alat Pengendali Sistem pengendalian yang digunakan pada pabrik ini menggunakan dan mengkombinasikan beberapa tipe pengendalian sesuai dengan tujuan dan keperluannya : Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether Sulfonat Kapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009. USU Repository © 2009

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

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

+

controller

Elemen Pengendali Akhir

Proses

measuring device


Gambar 6.1 Blok Diagram Sistem Pengendalian Feedback

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

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

ELEMEN PENGENDALI AKHIR

ELEMEN PRIMER PROSES

GANGGUAN

Gambar 6.2 Sebuah loop Pengendalian

Dari gambar di atas dapat dijelaskan bahwa dalam proses terdapat variabel proses yang diantisipasi oleh elemen primer sebagai nilai perubahan proses misalnya naik turunnya level suatu tangki, tinggi rendahnya temperatur, Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether Sulfonat Kapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009. USU Repository © 2009

cepat lambatnya aliran fluida, dan tinggi rendahnya tekanan dalam suatu tangki. Variabel proses ini bersifat relatif atau dalam kondisi berubah – ubah. Sensor diterjemahkan sebagai harga pengukuran. Untuk lebih jelasnya, gambar di bawah ini merupakan suatu contoh aktual dari suatu proses yang terkendali.

SUPLAI

LEVEL CONTROLER

LEVEL

h

O

A

A G

CONTROL

Gambar 6.3 Suatu Proses Terkendali Pada dasarnya sistem pengendalian terdiri dari (Considine,1985) : a. Elemen Primer (Primary Element) Elemen Primer berfungsi untuk menunjukkan kualitas dan kuantitas suatu variabel proses dan menerjemahkan nilai itu dalam bentuk sinyal dengan menggunakan transducer sebagai sensor. Ada banyak sensor yang digunakan tergantung variabel proses yang ada. − Sensor untuk temperatur, yaitu bimetal, thermocouple, termal mekanik, dll. − Sensor untuk tekanan, yaitu diafragma, cincin keseimbangan, dll. − Sensor untuk level, yaitu pelampung, elemen radioaktif, perbedaan tekanan, dll. − Sensor untuk aliran atau flow, yaitu orifice, nozzle dll. b. Elemen Pengukuran (Measuring Element) Elemen Pengukuran berfungsi mengonversikan segala perubahan nilai yang dihasilkan elemen primer yang berupa sinyal ke dalam sebuah harga pengukuran yang dikirimkan transmitter ke elemen pengendali. − Tipe Konvensional Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether Sulfonat Kapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009. USU Repository © 2009

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

akhir

berperan

mengonversikan

sinyal

yang

diterimanya menjadi sebuah tindakan korektif terhadap proses. Umumnya industri menggunakan control valve dan pompa sebagai elemen pengendali akhir. 1. Control valve Control valve mempunyai tiga elemen penyusun, yaitu: − Positioner yang berfungsi untuk mengatur posisi actuator. − Actuator Valve berfungsi mengaktualisasikan sinyal pengendali (valve). Ada dua jenis actuator valve berdasarkan prinsip kerjanya yaitu : a. Actuator spring/per. Actuator ini menggunakan spring/per sebagai penggerak piston actuator. b. Actuator aksi ganda (double acting) Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether Sulfonat Kapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009. USU Repository © 2009

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

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

•

Temperature Indicator Controller (TIC) adalah instrumentasi yang digunakan untuk mengamati temperature 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 (LIC) 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 (PIC) 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 (FIC) adalah instrumentasi yang digunakan untuk mengamati laju aliran atau cairan suatu alat.

(Sumber: Kallen, 1961)

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


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

6.1.4 Syarat Perancangan Pengendalian Beberapa syarat penting yang harus diperhatikan dalam perancangan pabrik antara lain : 1. Tidak boleh terjadi konflik antar unit, di mana terdapat dua pengendali pada satu aliran. 2. Penggunaan supervisory computer control untuk mengkoordinasikan tiap unit pengendali. 3. Control valve yang digunakan sebagai elemen pengendali akhir memiliki opening position 70 %. 4. Dilakukan pemasangan check valve pada mixer dan pompa dengan tujuan untuk menghindari fluida kembali ke aliran sebelumnya. Check valve Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether Sulfonat Kapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009. USU Repository © 2009

yang dipasangkan pada pipa tidak boleh lebih dari satu dalam one dependent line. Pemasangan check valve diletakkan setelah pompa. 5. Seluruh pompa yang digunakan dalam proses diletakkan di permukaan tanah dengan pertimbangan syarat safety dari kebocoran. 6. Pada perpipaan yang dekat dengan alat utama dipasang flange dengan tujuan untuk mempermudah pada saat maintenance. Tabel 6.1 Daftar Instrumentasi Pada Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo No. Nama Alat 1. Tangki Penyimpanan

Jenis Instrumen Level Controller (LC)

2.

Dekanter

Level Controller (LC)

3.

Silo

Level Controller (LC)

4.

Mixer

Temperature Controller (TC)

5.

Cooler

Temperature Controller (TC)

6.

Reaktor

Temperature Controller (TR)

7.

Pompa

Flow Controller (FC)

8.

Belt Conveyor

Flow Controller (FC)


Bahan masuk PC

steam

Air pendingin TC TC

LC

PC

E- 251 Bahan keluar

Tangki Penyimpanan

Reaktor

Air pendingin bekas

Cooler

Bahan masuk PC

steam FC TC

LC

E- 251 Bahan keluar

Mixer

Pompa

Silo LC

FC

Belt Conveyor

Dekanter

Gambar 6.4 Alat-alat pengendali pada pabrik shampoo

6.2 Keselamatan Kerja Pabrik Aktivitas masyarakat umumnya berhubungan dengan resiko yang dapat mengakibatkan kerugian pada badan atau usaha. Karena itu usaha – usaha keselamatan merupakan tugas sehari – hari yang harus dilakukan oleh seluruh karyawan. Keselamatan kerja dan keamanan pabrik merupakan faktor yang perlu diperhatikan secara serius. Dalam hubungan ini bahaya yang dapat timbul dari mesin, bahan baku dan produk, sifat zat, serta keadaan tempat kerja harus mendapat perhatian yang serius sehingga dapat dikendalikan dengan baik untuk menjamin kesehatan karyawan. Perusahaan yang lebih besar memiliki divisi keselamatan

tersendiri.

Divisi tersebut mempunyai tugas memberikan penyuluhan, pendidikan, petunjuk – petunjuk, dan pengaturan agar kegiatan kerja sehari – hari berlangsung aman dan Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether Sulfonat Kapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009. USU Repository © 2009

bahaya – bahaya yang akan terjadi dapat diketahui sedini mungkin, sehingga dapat dihindarkan (Bernasconi, 1995). Statistik menunjukkan bahwa angka kecelakan rata – rata dalam pabrik kimia relatif tidak begitu tinggi. Tetapi situasi beresiko memiliki bentuk khusus, misalnya reaksi kimia yang berlangsung tanpa terlihat dan hanya dapat diamati dan dikendalikan berdasarkan akibat yang akan ditimbulkannya. Kesalahan – kesalahan dalam hal ini dapat mengakibatkan kejadian yang fatal. (Bernasconi, 1995) Dari 330 peristiwa

300

Hanya kerusakan benda

28

Cedera ringan

2

Cedera berat sampai cedera mematikan

Gambar 6.5 Tingkat kerusakan di suatu pabrik Kerusakan (badan atau benda) dapat terjadi secara tiba – tiba tanpa dikehendaki dan diduga sebelumnya. Keadaan atau tindakan yang bertentangan dengan aturan keselamtan kerja dapat memancing bahaya yang akut dan mengakibatkan terjadinya kerusakan. Untuk menjamin keselamatan kerja, maka dalam perencanaan suatu pabrik perlu diperhatikan beberapa hal, yaitu : Lokasi pabrik − Sistem pencegahan kebocoran − Sistem perawatan − Sistem penerangan − Sistem penyimpanan material dan perlengkapan − Sistem pemadam kebakaran Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether Sulfonat Kapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Disamping itu terdapat beberapa peraturan dasar keselamatan kerja yang harus diperhatikan pada saat bekerja di setiap pabrik – pabrik kimia, yaitu: − Tidak boleh merokok atau makan − Tidak boleh minum minuman keras (beralkohol) selama bertugas Bahaya dan tindakan – tindakan yang tidak memperhatikan keselamatan akan mengakibatkan kerusakan. Yang menjamin keselamatan kerja sebetulnya adalah pengetahuan mengenai bahaya sedini mungkin, sehingga pencegahan dapat diupayakan sebelum bahaya tersebut terjadi. Berikut ini upaya – upaya pencegahan terhadap bahaya – bahaya yang mungkin terjadi pada pra – rancangan pabrik pembuatan shampoo dapat dilakukan dengan cara : 1. Pencegahan terhadap kebakaran − Memasang sistem alarm pada tempat yang strategis dan penting, seperti power station, laboratorium dan ruang proses. − Mobil pemadam kebakaran harus selalu dalam keadaan siap siaga di fire station. − Fire hydrant ditempatkan di daerah storage, proses, dan perkantoran. − Fire extinguisher disediakan pada bangunan pabrik untuk memadamkan api yang relatif kecil. − Smoke detector ditempatkan pada setiap sub – stasiun listrik untuk mendeteksi kebakaran melalui asapnya. 2. Memakai peralatan perlindungan diri Di dalam pabrik disediakan peralatan perlindungan diri, seperti : − Pakaian pelindung Pakaian luar dibuat dari bahan – bahan seperti katun, wol, serat, sintetis, dan asbes. Pada musim panas sekalipun tidak diperkenankan bekerja dengan keadaan badan atas terbuka. − Sepatu pengaman Sepatu harus kuat dan harus dapat melindungi kaki dari bahan kimia dan panas. Sepatu pengaman bertutup baja dapat melindungi kaki dari bahaya Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether Sulfonat Kapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009. USU Repository © 2009

terjepit. Sepatu setengah tertutup atau bot dapat dipakai tergantung pada jenis pekerjaan yang dilakukan. − Topi pengaman Topi yang lembut baik dari plastik maupun dari kulit memberikan perlindungan terhadap percikan – percikan bahan kimia, terutama apabila bekerja dengan pipa – pipa yang letaknya lebih tinggi dari kepala, maupun tangki-tangki serta peralatan lain yang dapat bocor. − Sarung tangan Dalam menangani beberapa bahan kimia yang bersifat korosif, maka para operator diwajibkan menggunakan sarung tangan untuk menghindari hal – hal yang tidak diinginkan. − Masker Berguna untuk memberikan perlindungan terhadap debu – debu yang berbahaya ataupun uap bahan kimia agar tidak terhirup. (Bernasconi, 1995)

3. Pencegahan terhadap bahaya mekanis − Sistem ruang gerak karyawan dibuat cukup luas dan tidak menghambat kegiatan kerja karyawan. − Alat-alat dipasang dengan penahan yang cukup kuat − Peralatan yang berbahaya seperti ketel uap bertekanan tinggi, reaktor bertekanan tinggi dan tangki gas bertekanan tinggi, harus diberi pagar pengaman 4. Pencegahan terhadap bahaya listrik − Setiap instalasi dan alat – alat listrik harus diamankan dengan pemakaian sekering atau pemutus hubungan arus listrik secara otomatis lainnya. − Sistem perkabelan listrik harus dipasang secara terpadu dengan tata letak pabrik, sehingga jika ada perbaikan dapat dilakukan dengan mudah − Memasang papan tanda bahaya yang jelas pada daerah sumber tegangan tinggi Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether Sulfonat Kapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009. USU Repository © 2009

− Kabel-kabel listrik yang letaknya berdekatan dengan alat – alat yang beroperasi pada suhu tinggi harus diisolasi secara khusus − Setiap peralatan atau bangunan yang menjulang tinggi harus dilengkapi dengan penangkal petir yang dibumikan (Bernasconi, 1995) 5. Menerapkan nilai – nilai disiplin bagi karyawan − Setiap karyawan bertugas sesuai dengan pedoman-pedoman yang diberikan dan mematuhi setiap peraturan dan ketentuan yang diberikan. − Setiap kecelakaan kerja atau kejadian yang merugikan segera dilaporkan ke atasan. − Setiap karyawan harus saling mengingatkan akan perbuatan yang dapat menimbulkan bahaya. − Setiap ketentuan dan peraturan harus dipatuhi.

6. Penyediaan poliklinik di lokasi pabrik Poliklinik disediakan untuk tempat pengobatan akibat terjadinya kecelakaan secara tiba – tiba, misalnya menghirup gas beracun, patah tulang, luka terbakar pingsan/syok dan lain sebagainya. Apabila terjadi kecelakaan kerja, seperti terjadinya kebakaran pada pabrik, maka hal-hal yang harus dilakukan adalah : a. Mematikan seluruh kegiatan pabrik, baik mesin maupun listrik. b. Mengaktifkan alat pemadam kebakaran, dalam hal ini alat pemadam kebakaran yang digunakan disesuaikan dengan jenis kebakaran yang terjadi, yaitu (Bernasconi, 1995) : − Instalasi pemadam dengan air Untuk kebakaran yang terjadi pada bahan berpijar seperti kayu, arang, kertas, dan bahan berserat. Air ini dapat disemprotkan dalam bentuk kabut. Sebagai sumber air, biasanya digunakan air tanah yang dialirkan melalui pipa – pipa yang dipasang pada instalasi – instalasi tertentu di sekitar areal pabrik. Air dipompakan dengan menggunakan pompa yang bekerja dengan Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether Sulfonat Kapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009. USU Repository © 2009

instalasi listrik tersendiri, sehingga tidak terganggu apabila listrik pada pabrik dimatikan ketika kebakaran terjadi. − Instalasi pemadam dengan CO2 CO2 yang digunakan berbentuk cair dan mengalir dari beberapa tabung gas yang bertekanan yang disambung secara seri menuju nozel – nozel. Instalasi ini digunakan untuk kebakaran dalam ruang tertutup, seperti pada tempat tangki penyimpanan dan juga pemadam pada instalasi listrik.


BAB VII UTILITAS

Utilitas merupakan unit penunjang utama guna memperlancar jalannya proses produksi. Oleh karena itu, agar proses produksi dapat terus berlangsung secara berke- sinambungan maka haruslah didukung oleh sarana dan prasarana utilitas yang baik. Berdasarkan kebutuhannya, utilitas pada pabrik pembuatan Shampoo ini adalah sebagai berikut: 1. Kebutuhan uap (steam) 2. Kebutuhan air 3. Kebutuhan bahan kimia 4. Kebutuhan bahan bakar 5. Kebutuhan listrik 6. Unit pengolahan limbah

7.1 Kebutuhan Uap (Steam) Uap digunakan dalam pabrik sebagai media pemanas alat-alat perpindahan panas. Kebutuhan uap pada pabrik pembuatan Shampoo dapat dilihat pada tabel di bawah ini. Tabel 7.1: Kebutuhan uap sebagai media pemanas Nama Alat

Jumlah Uap(kg/jam)

Reaktor 101

125,0859

Reaktor 102

636,3506

Mixer 201

18,0417

Total

779,4782

Tambahan untuk faktor keamanan diambil sebesar 30 %. Jadi total steam yang dibutuhkan

= 1,3 × 779,4782 kg/jam = 1.013,3217 kg/jam.


Diperkirakan 80 % kondensat dapat digunakan kembali, sehingga Kondensat yang digunakan kembali = 80 % × 1.013,3217 kg/jam = 810,6574 kg/jam Kebutuhan air tambahan untuk ketel = 20 % × 1.013,3217 kg/jam = 202,6643 kg/jam. 7.2 Kebutuhan Air Dalam proses produksi, air memegang peranan penting, baik untuk kebutuhan proses maupun kebutuhan domestik. Kebutuhan air pada pabrik pembuatan Shampoo adalah sebagai berikut:  Air untuk umpan ketel uap = 202,6643 kg/jam  Air pendingin Tabel 7.2: Kebutuhan air pendingin pada alat Nama Alat

Jumlah Air (kg/jam)

Cooler 201

604,8154

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

(Perry, 1997)

Di mana: Wc = jumlah air masuk menara = 604,8154 kg/jam T1 = temperatur air masuk = 40°C = 104°F T2 = temperatur air keluar = 28°C = 82,4 °F Maka, We = 0,00085 × 604,8154 × (104-82,4) = 11,1044 kg/jam


Air yang hilang karena drift loss biasanya 0,1 – 0,2 % dari air pendingin yang masuk ke menara air (Perry, 1997). Ditetapkan drift loss 0,2 %, maka: Wd = 0,002 × 604,8154 = 1,2096 kg/jam Air yang hilang karena blowdown bergantung pada jumlah siklus sirkulasi air pendingin, biasanya antara 3 – 5 siklus (Perry, 1997). Ditetapkan 3 siklus, maka: Wb =

We 11,1044 = = 5,5522 kg/jam S −1 3 −1

Sehingga air tambahan yang diperlukan

(Perry, 1997) = We + Wd + Wb = 11,1044+ 1,2906 + 5,5522 = 17,9472 kg/jam

 Air proses

Tabel 7.3: Kebutuhan air proses pada alat Nama alat

Jumlah Air (kg/jam)

Mixer 101

19,4017

Mixer 102

35,4427

Mixer 201

649,7050

Total

704,5494

 Air untuk berbagai kebutuhan

Tabel 7.4: Pemakaian air untuk berbagai kebutuhan Nama Tempat

Jumlah Air (kg/jam)

Domestik dan kantor Lab Kantin dan tempat ibadah Poliklinik Total

300 50 100 30 480

Sehingga total kebutuhan air yang memerlukan pengolahan awal adalah: = 202,6643 + 17,9472 + 704,5494 + 480 Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether Sulfonat Kapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009. USU Repository © 2009

= 1405,1609 kg/jam Sumber air untuk pabrik pembuatan Shampoo ini berasal dari Sungai Deli, daerah Labuhan, Sumatera Utara. Debit air sungai 12 m3/detik (Bapedal Sumut, 22 September 2006). Kualitas air Sungai Deli dapat dilihat pada tabel 7.5 di bawah ini : Tabel 7.5 Kualitas air Sungai Deli Parameter

Satuan

Keterangan

m3/detik

12

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

Debit

Lokasi Sampling: Sungai Deli Sumber: Laporan Baku Mutu Air, Bapedal SUMUT, 22 September 2006 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: 1. Screening Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether Sulfonat Kapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009. USU Repository © 2009

2. Klarifikasi 3. Filtrasi 4. Demineralisasi 5. Deaerasi

7.2.1 Screening Pengendapan merupakan tahap awal dari pengolahan air. Pada screening, partikel-partikel padat yang besar akan tersaring tanpa bantuan bahan kimia. Sedangkan partikel-partikel yang lebih kecil akan terikut bersama air menuju unit pengolahan selanjutnya.

7.2.2 Klarifikasi Klarifikasi merupakan proses penghilangan kekeruhan di dalam air. Air dari screening dialirkan ke dalam clarifier setelah diinjeksikan larutan alum Al2(SO4)3 dan larutan soda abu Na2CO3. Larutan Al2(SO4)3 berfungsi sebagai koagulan utama dan larutan Na2CO3 sebagai koagulan tambahan yang berfungsi sebagai bahan pembantu untuk mempercepat pengendapan dengan penyesuaian pH (basa) dan bereaksi substitusi dengan ion-ion logam membentuk senyawaan karbonat yang kurang/tidak larut. Setelah pencampuran yang disertai pengadukan maka akan terbentuk flokflok yang akan mengendap ke dasar clarifier karena gaya gravitasi, sedangkan air jernih akan keluar melimpah (overflow) yang selanjutnya akan masuk ke penyaring pasir (sand filter) untuk penyaringan. Pemakaian larutan alum umumnya hingga 50 ppm terhadap jumlah air yang akan diolah, sedangkan perbandingan pemakaian alum dan soda abu = 1 : 0,54 (Baumann, 1971). Total kebutuhan air

= 1405,1609 kg/jam

Pemakaian larutan alum

= 50 ppm

Pemakaian larutan soda abu

= 0,54 × 50 = 27 ppm

Massa alum yang dibutuhkan

= 50×10-6× 1405,1609 = 0,0703 kg/jam


Massa soda abu yang dibutuhkan = 27×10-6× 1405,1609 = 0,0379 kg/jam

7.2.3 Filtrasi Filtrasi dalam pemurnian air merupakan operasi yang sangat umum dengan tujuan menyingkirkan Suspended Solid (SS), termasuk partikulat BOD dalam air (Metcalf, 1984). Material yang digunakan dalam 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 umumdipakai di Afrika dan Asia adalah pasir dan gravel sebagai bahan filter utama, menimbang tipe lain cukup mahal (Kawamura,1991). Unit filtrasi dalam pabrik pembuatan Shampoo menggunakan media filtrasi granular (Granular Medium Filtration) sebagai berikut : 1.

Lapisan atas terdiri dari pasir hijau (green sand). Lapisan ini bertujuan memisahkan flok dan koagulan yang masih terikut bersama air. Lapisan yang digunakan setinggi 24 in (60,96 cm).

2. Untuk menghasilkan penyaringan yang efektif, perlu digunakan medium berpori misalnya atrasit atau marmer. Untuk beberapa pengolahan dua tahap atau tiga tahap pada pengolahan effluent pabrik, perlu menggunakan bahan dengan luar permukaan pori yang besar dan daya adsorpsi yang lebih besar, seperti

Biolite,

pozzuolana

ataupun

Granular

Active

Carbon/GAC)

(Degremont, 1991). Pada pabrik ini, digunakan anterasit setinggi 12,5 in (31,75 cm). 3. Lapisan bawah menggunakan batu kerikil/gravel setinggi 7 in (17,78 cm) (Metcalf & Eddy, 1991). Bagian bawah alat penyaring dilengkapi dengan strainer sebagai penahan. Selama pemakaian, daya saring sand filter akan menurun. Untuk itu diperlukan regenerasi secara berkala dengan cara pencucian balik (back washing). Dari sand


filter, air dipompakan ke menara air sebelum didistribusikan untuk berbagai kebutuhan. Untuk air domestik, laboratorium, kantin, dan tempat ibadah, serta poliklinik, dilakukan proses klorinasi, yaitu mereaksikan air dengan klor untuk membunuh kuman-kuman di dalam air. Klor yang digunakan biasanya berupa kaporit, Ca(ClO)2. Perhitungan kebutuhan kaporit, Ca(ClO)2 : Total kebutuhan air yang memerlukan proses klorinasi = 480 kg/jam Kaporit yang digunakan direncanakan mengandung klorin 70 % Kebutuhan klorin

= 2 ppm dari berat air

Total kebutuhan kaporit

= (2.10-6 x 480) / 0,7 = 0,0014 kg/jam

7.2.4 Demineralisasi Air untuk umpan ketel harus semurni mungkin dan bebas dari garamgaram terlarut. Untuk itu perlu dilakukan proses demineralisasi, yaitu proses penghilangan ion-ion terlarut dari dalam air. Alat demineralisasi dibagi atas: 1. Penukar Kation (Cation Exchanger) Penukar kation berfungsi untuk mengikat logam-logam alkali dan mengurangi kesadahan air yang digunakan. Proses yang terjadi adalah pertukaran antara kation Ca, Mg dan kation lain yang larut dalam air dengan kation dari resin. Resin yang digunakan bermerek Daulite C-20. Reaksi yang terjadi: 2H+R + Ca2+ → Ca2+R + 2H+ 2H+R + Mg2+ → Mg2+R + 2H+ Untuk regenerasi dipakai H2SO4 berlebih dengan reaksi: Ca2+R + H2SO4 → CaSO4 + 2H+R Mg2+R + H2SO4 → MgSO4 + 2H+R


Perhitungan Kation Air sungai Deli mengandung kation Fe2+,Cd+2,Mn2+,Ca2+,Mg2+,Zn+2,Cu2+dan Pb+2 masing-masing 0,42 mg/l; 0,023 mg/l; 0,028 mg/l; 45 mg/l; 28 mg/l; 0,0004 mg/l; 0,01 dan 0,648 mg/l (Bapedal SUMUT, 2006). Total konsentrasi kation = 0,42 + 0,023 + 0,028 + 45 + 28 + 0,0004 + 0,01 + 0,648 = 74,1294

mg 1 g ltr × × 0,2642 = 0,01958 gr/gal ltr 1000 mg gal

Air yang diolah adalah air umpan ketel uap. Jumlah air yang diolah =

202,6643 kg/jam x 264,17 gal/m 3 3 996,24 kg/m

= 53,649 gal/jam Kesadahan air = 0,01958 gr/gal x 53,649 gal/jam x 24 jam/hari = 25,2108 gr/hari = 0,0252 kg/hari Ukuran Cation Exchanger Jumlah air yang diolah = 202,6643 kg/jam Total kesadahan air

= 0,0252 kg/hari

Dari Tabel 12.4 , Nalco, 1979, diperoleh: - Diameter penukar kation

= 1 ft

- Luas penampang penukar kation

= 0,7854 ft2

- Jumlah penukar kation

= 1 unit paralel (satu unit operasi)

Volume resin yang diperlukan: Dari Tabel 12.2, Nalco, 1979, diperoleh : - Kapasitas resin

= 20 kg/ft3

- Kebutuhan regenerant

= 6 lb NaCl /ft3 resin

Kebutuhan resin =

Tinggi resin =

0,0252 kg/hari = 0,001 ft3/hari 3 20 kg/ft

0,001 = 0,0013 ft < tinggi minimum resin = 2,5 ft (Nalco,1979) 0,7854


Direncanakan tinggi resin = 2,5 ft Volume resin

= 2,5 ft × 0,7854 ft2 = 1,9635 ft3

Waktu regenerasi H2SO4 =

1,9635 ft 3 × 20 kg/ft 3 = 1.944,0594 hari 0,0252 kg/hari

= 46.657,4257 jam Kebutuhan regenerant H2SO4 = 0,0252 kg/hari x

6 lb / ft 3 = 0,0061 lb/hari 20 kg / ft 3

= 0,0027 kg/hari 2. Penukar Anion (Anion Exchanger) Penukar anion berfungsi untuk menukar anion 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 + SO42- → R2SO4 + 2OHROH + Cl-

→ RCl

+ OH-

Untuk regenerasi dipakai larutan NaOH dengan reaksi: R2SO4 + 2NaOH → Na2SO4 + 2ROH RCl

+ NaOH → NaCl

+ ROH

Perhitungan Kesadahan Anion Air Sungai Deli mengandung Anion Cl-, SO42-, CO32- masing-masing 60 mg/l; 42 mg/l dan 95 mg/l (Bapedal SUMUT, 2006). Total konsentrasi anion = 60 + 42 + 95 = 197

mg 1 g ltr × × 0,2642 ltr 1000 mg gal

= 0,05204 gr/gal Jumlah air yang diolah =

202,6643 kg/jam x 264,17 gal/m 3 3 996,24 kg/m

= 53,649 gal/jam Total anion dalam air

= 0,05204 gr/gal × 53,649 gal/jam × 24 jam/hari = 67,0055 gr/hari = 0,067 kg/hari


Perhitungan Ukuran Anion Exchanger : Jumlah air yang diolah = 202,6643 kg/jam Dari Tabel 12.3 , Nalco, 1988, diperoleh: - Diameter penukar anion

= 1 ft

- Luas penampang penukar anion

= 0,7854 ft2

- Jumlah penukar anion

= 1 unit

Volume resin yang diperlukan Total kesadahan air = 0,0537 kg/hari Dari Tabel 12.7, Nalco, 1988, diperoleh : - Kapasitas resin

= 12 kg/ft3

- Kebutuhan regenerant

= 5 lb NaOH/ft3 resin

Jadi, Kebutuhan resin =

Tinggi resin =

0,0537 kg/hari = 0,0045 ft3/hari 12 kg/ft 3

0,0045 = 0,0057 ft 0,7845

Sehingga volume resin yang dibutuhkan = 0,0057 ft x 0,7845 ft2 = 0,0045 ft3 Waktu regenerasi =

0,0045 ft 3 x 12 kg/ft 3 = 1 hari = 24 jam 0,0537 kg/hari

Kebutuhan regenerant NaOH = 0,0537 kg/hari x

5 lb/ft 3 12 kg/ft 3

= 0,0224 lb/hari = 0,01 kg/hari = 0,0004 kg/jam

7.2.5 Deaerator Deaerator berfungsi untuk memanaskan air dan menghilangkan gas terlarut yang keluar dari alat penukar ion (ion exchanger) sebelum dikirim sebagai air umpan ketel. Pada deaerator ini, air dipanaskan hingga 90°C supaya gas-gas yang terlarut dalam air, seperti O2 dan CO2 dapat dihilangkan, sebab gas-gas tersebut dapat menyebabkan korosi selain itu deaerator juga berfungsi sebagai preheater, mencegah perbedaan suhu yang mencolok antara air make-up segar Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether Sulfonat Kapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009. USU Repository © 2009

dengan suhu air dalam boiler. Pemanasan dilakukan dengan menggunakan pemanas listrik.

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

= 0,0703 kg/jam

2. Na2CO3

= 0,0379 kg/jam

3. Kaporit

= 0,0014 kg/jam

4. H2SO4

= 0,0027 kg/jam

5. NaOH

= 0,0004 kg/jam

7.4 Kebutuhan Listrik Perincian kebutuhan listrik diperkirakan sebagai berikut: 1. Unit Proses

= 1,1 hp

2. Unit Utilitas

= 1,85 hp

3. Ruang kontrol dan laboratorium = 10 hp 4. Penerangan dan kantor

= 10 hp

5. Bengkel

= 10 hp

Total kebutuhan listrik = 32,95 hp × 0,7457 kW/hp = 24,5708 kW Efisiensi generator 80 %, maka : Daya output generator = 24,5708 /0,8 = 30,7135 kW Dipakai 2 unit diesel generator AC 1000 kW, 220-260 Volt, 50 Hz (1 unit cadangan)

7.5 Kebutuhan Bahan Bakar Bahan bakar yang digunakan untuk ketel uap pipa api dan pembangkit tenaga listrik (generator) adalah minyak solar karena minyak solar memiliki nilai bakar yang tinggi. Kebutuhan bahan bakar adalah: Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether Sulfonat Kapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Untuk bahan bakar Generator Nilai bakar solar = 19.860 Btu/lb

(Perry,1955)

Densitas solar

= 0,89 kg/liter

(Perry,1955)

Daya generator

= 30,7135 kW × (0,9478 Btu/det)/kW x 3600 detik/jam = 104.796,9831 Btu/jam

Jumlah solar

=

Kebutuhan solar =

104.796,9831 Btu/jam × 0,45359 kg / lb = 2,3935 kg/jam 19.860 Btu/lb

2,3935 kg/jam = 2,6893 kg/jam 0,89 Btu/lb

Untuk bahan bakar ketel uap pipa api Massa umpan masuk = Massa kondensat + Massa air tambahan = 810,6574 kg/jam + 202,6643 kg/jam = 1013,3217 kg/jam Kondisi uap yang dihasilkan boiler : 100 oC, 1 atm (superheated steam) Hv(100oC; 1 atm) = 2676,1 kJ/kg Kondisi kondensat dalam tangki kondensat: 100oC, 1 atm (saturated liquid) Hl(100oC; 1 atm) = 419,064 kJ/kg Kondisi air tambahan dari deaerator: 90oC; 1 atm H(90oC;1 atm) = 377,6232 kJ/kg Neraca panas boiler: dQ = Qout - Qin dt

= 1.013,3217 × 2676,1 – (810,6574 × 419,064 + 202,6643 × 377,6232) = 2.295.502,127 kJ/jam = 2.175.707,663 Btu/jam Efisiensi panas ketel uap, η = 75 % (heat lose 25% panas pembakaran bahan bakar) Total kebutuhan panas =

2.175.707,663 = 2.920.286,684 Btu/jam 0,75


Kebutuhan bahan bakar =

2.920.286,684 Btu/jam 19860 Btu/lb

= 147,0436 lb/jam = 66,6975 kg/jam =

66,6975 kg/jam = 74,9410 ltr/jam 0,89 kg/ltr

Total kebutuhan solar = 2,6893 liter/jam + 74,9410 ltr/jam = 77,6303 ltr/jam

7.6 Unit Pengolahan Limbah Limbah dari suatu pabrik harus diolah sebelum dibuang ke badan air atau atmosfer, karena limbah tersebut mengandung bermacam-macam zat yang dapat membahayakan alam sekitar maupun manusia itu sendiri. Demi kelestarian lingkungan hidup, maka setiap pabrik harus mempunyai unit pengolahan limbah. Sumber-sumber limbah cair pabrik pembuatan Shampoo ini meliputi: 1. Limbah proses akibat zat-zat yang terbuang, bocor atau tumpah. 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 produk yang dihasilkan, serta yang dipergunakan untuk penelitian dan pengembangan proses. Perhitungan untuk Sistem Pengolahan Limbah Diperkirakan jumlah air buangan pabrik : 1. Pencucian peralatan pabrik 20 liter/jam 2. Limbah domestik dan kantor Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether Sulfonat Kapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Diperkirakan air buangan tiap orang untuk : - domestik = 20 liter/hari

(Metcalf & Eddy, 1991)

- kantor

(Metcalf & Eddy, 1991)

= 20 liter/hari

Jadi, jumlah limbah domestik dan kantor = 153 orang x (20 + 20) liter/hari x 1 hari / 24 jam = 255 liter/jam 3. Laboratorium

= 20 liter/jam

Total air buangan = 20 liter/jam + 255 liter/jam + 20 liter/jam = 295 liter/jam = 0,2950 m3/jam = 0,3 m3/jam

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

= 0,3 m3/jam

Waktu penampungan air buangan

= 10 hari

Volume air buangan

= 0,3 x 10 x 24 = 72 m3

Bak terisi 90 % maka volume bak

=

72 = 80 m3 0,9

Jika digunakan 1 bak penampungan maka : Direncanakan ukuran bak sebagai berikut: - panjang bak (p)

= 1,5 x lebar bak (l)

- tinggi bak (t)

= lebar bak (l)

Maka : Volume bak = p x l x t 80 m3 = 1,5 l x l x l l = 3,7641 m Jadi, panjang bak

= 5,6462 m

Lebar bak

= 3,7641 m

Tinggi bak

= 3,7641 m

Luas bak

= 21,2532 m2

7.6.2 Bak Pengendapan Awal Fungsi : Menghilangkan padatan dengan cara pengendapan Laju volumetrik air buangan = 0,3 m3/jam = 7,2 m3/hari Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether Sulfonat Kapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Waktu tinggal air

= 2 jam = 0,083 hari

(Perry, 1997)

3

Volume bak (V)

3

= 7,2 m /hari x 0,083 hari = 0,6 m

Bak terisi 90 % maka volume bak =

0,6 0,9

= 0,6667 m3

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

= 2 x lebar bak (l)

- tinggi bak (t)

= lebar bak (l)

Maka: Volume bak 3

0,6667 m l Jadi,

= pxlxt = 2l x l x l = 0,6934 m

Panjang bak = 1,3867 m Lebar bak

= 0,6934 m

Tinggi bak

= 0,6934 m

Luas bak

= 0,9615 m2

7.6.3 Bak Netralisasi Fungsi : Tempat menetralkan pH limbah Laju volumetrik air buangan = 0,3 m3/jam Direncanakan waktu penampungan air buangan selama 3 hari. Volume air buangan = 0,3 m3/ jam x 1 hari x 24 jam/1 hari = 7,2 m3 Direncanakan menggunakan 1 buah bak penetralan. Bak yang digunakan direncanakan terisi 90% bagian. Volume bak =

7,2 = 8 m3 0,9

Direncanakan ukuran bak sebagai berikut: - panjang bak, p

= 2 × lebar bak, l

- tinggi bak, t

= 1 × lebar bak

maka; Volume bak

= p×l×t

106,6667 m3 = 2l × l × l l

= 1,5874 m


Jadi, Panjang bak = 3,1748 m Lebar bak

= 1,5874 m

Tinggi bak

= 1,5874 m

Luas bak

= 5,0397 m2

Air buangan pabrik yang mengandung bahan organik mempunyai pH = 5 (Hammer 1998). Limbah pabrik yang terdiri dari bahan-bahan organik harus dinetralkan sampai pH = 6 (Kep.42/MENLH/10/1998) . Untuk menetralkan limbah digunakan soda abu (Na2CO3). Kebutuhan Na2CO3 untuk menetralkan pH air limbah adalah 0,15 mg Na2CO3/ 30 ml air limbah (Lab. Analisa FMIPA USU,1999). Jumlah air buangan = 7,2 m3/hari = 8000 L/hari Kebutuhan Na2CO3 : = (8000 L/hari) (0,15 mg/30 ml) (1 kg/103 gr) (1 hari/24 jam) (103 ml/1 L) = 0,0017 kg/jam


7.7 Spesifikasi Peralatan Utilitas 7.7.1 Screening (SC) Fungsi

: Menyaring partikel-partikel padat yang besar

Jenis

: Bar screen

Jumlah

: 1 unit

Bahan konstruksi

: Stainless steel

Panjang screening : 0,3 m Lebar screening

: 0,3 m

Lebar bar

: 5 mm

Tebal bar

: 20 mm

Spasi antar bar

: 20 mm

Kemiringan

: 30°

Jumlah bar

: 7 buah

7.7.2 Pompa Utilitas (J-01) Fungsi

: Memompa air sungai ke bak pengendapan

Jenis

: Sentrifugal aliran radial

Material

: Commercial steel

Jumlah

: 1 unit

Kapasitas

: 0,0004 m3/s

Daya motor

: 0,0818 hp


7.7.3 Bak Sedimentasi (BS) Fungsi

: Mengendapkan lumpur yang terikut dengan air

Jumlah

: 1 unit

Jenis

: Beton kedap air

Bentuk

: Persegi panjang

Tinggi bak

: 1,09 m

Lebar bak

: 3,28 m

Panjang bak

: 3,28 m


: Memompa air dari bak pengendapan ke Clarifier

Jenis

: Pompa sentrifugal

Material

: Commercial steel

Jumlah

: 1 unit

Kapasitas

: 0,0004 m3/s

Daya motor

: 0,0818 hp

7.7.5 Clarifier (CL) Fungsi

: Mengendapkan flok yang terbentuk

Tipe

: External Solid Recirculation Clarifier

Bentuk

: Circular desain

Jumlah

: 1 unit

Material

: Carbon steel SA-283, Grade C

Diameter shell

: 0,7739 m

Tinggi shell

: 1,1609 m

Tebal plat

: 0,1567 m

Daya motor

: 0,0069 Hp


: Memompa air dari clarifier ke unit filtrasi

Jenis

: Pompa sentrifugal


Material

: Commercial steel

Jumlah

: 1 unit

Kapasitas

: 0,0004 m3/s

Daya motor

: 0,0818 hp

7.7.7 Tangki Filtrasi (TF) Fungsi

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

Bentuk

: Silinder Vertikal dengan tutup atas dan bawah ellipsoid

Bahan

: Carbon steel SA-283 grade C

Jumlah

: 1 unit

Kapasitas

: 0,4937 m3

Tinggi media saring : 0,7218 m Diameter tangki

: 0,594 m

Tinggi tangki

: 2,5039 m

Tinggi tutup

: 0,1485 m

Tebal plat

: 0,1706 in


: Memompa air dari tangki filtrasi ke tangki utilitas – 01

Jenis

: Pompa sentrifugal

Material

: Commercial steel

Jumlah

: 1 unit

Kapasitas

: 0,0004 m3/s

Daya motor

: 0,0818 hp


7.7.9 Tangki Utilitas (TU-01) Fungsi

: Menampung air untuk didistribusikan

Bentuk

: Silinder tegak dengan alas dan tutup datar

Bahan konstruksi


Kondisi penyimpanan

: Temperatur 28°C dan tekanan 1 atm

Jumlah

: 1 unit

Kapasitas

: 5,0777 m3

Diameter

: 1,7534 m

Tinggi

: 2,104 m

Tebal dinding

: 0,1949 in


: Memompa air dari tangki utilitas 01 ke menara air pendingin

Jenis

: Pompa sentrifugal

Material

: Commercial steel

Jumlah

: 1 unit

Kapasitas

: 0,0002 m3/s

Daya motor

: 0,0252 hp

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

: Mendinginkan air pendingin bekas dari 50oC ke 28oC

Jenis

: Mechanical draft cooling tower

Material

: Carbon Steel SA–53 Grade B

Jumlah

: 1 unit

Kapasitas

: 2,6951 gal/mnt

Suhu air masuk

: 50oC

Suhu air keluar

: 28oC

Tinggi tower

: 13,4854 ft



: Memompa air pendingin dari menara pendingin air ke unit cooler

Jenis

: Pompa sentrifugal

Material

: Commercial steel

Jumlah

: 1 unit

Kapasitas

: 0,0002 m3/s

Daya motor

: 0,0252 hp


: Memompa air dari Tangki Utilitas -01 ke cation exchanger

Jenis

: Pompa sentrifugal

Material

: Commercial steel

Jumlah

: 1 unit

Kapasitas

: 0,00005 m3/s

Daya motor

: 0,0081 hp

7.7.14 Penukar Kation/Cation Exchanger (CE) Fungsi

: Mengurangi kesadahan air

Bentuk


Bahan

: Carbon Steel SA-283 grade C

Jumlah

: 1 unit

Resin

: Daulite C-20

Diameter

: 0,3048 m

Tinggi resin

: 0,0316 m

Tinggi tutup

: 0,25 m

Tinggi shell

: 3,25 m

Tebal plat

: 0,1342 in



: Memompa air dari cation exchanger ke anion exchager

Jenis

: Pompa sentrifugal

Material

: Commercial steel

Jumlah

: 1 unit

Kapasitas

: 0,00005 m3/s

Daya motor

: 0,0081 hp

7.7.16 Penukar Anion/Anion Exchanger (AE) Fungsi


Bentuk


Bahan


Jumlah

: 1 unit

Resin

: IRA-410

Diameter

: 0,3048 m

Tinggi resin

: 2,5 ft

Tinggi tutup

: 0,25 m

Tinggi shell

: 3,25 m

Tebal plat

: 0,1342 in


: Memompa air dari anion exchanger ke deaerator

Jenis

: Pompa sentrifugal

Material

: Commercial steel

Jumlah

: 1 unit

Kapasitas

: 0,00005 m/s

Daya motor

: 0,0081 hp

7.7.18 Deaerator (DE) Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether Sulfonat Kapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Fungsi

: Menghilangkan gas-gas terlarut dalam air umpan ketel

Bentuk

: Silinder horizontal dengan tutup elipsoidal

Bahan


Jumlah

: 1 unit

Kapasitas

: 5,8588 m3

Diameter

: 1,3082 m

Panjang tangki

: 3,9247 m

Tinggi tutup

: 0,3271 m

Tebal plat

: 0,2103 in


: Memompa air dari deaerator ke ketel uap

Jenis

: Pompa sentrifugal

Material

: Commercial steel

Jumlah

: 1 unit

Kapasitas

: 0,00005 m/s

Daya motor

: 0,0081 hp

7.7.20 Ketel Uap (KU) Fungsi

: Menyediakan uap untuk keperluan proses

Jenis

: Ketel pipa api

Bahan konstruksi

: Carbon steel

Jumlah

: 1 unit

Kapasitas

: 202,6643 kg uap/jam

Jenis tube

: 1½ in OD 8 BWG

Panjang tube

: 18 ft

Jumlah tube

: 22 tube/unit boiler


: Memompa air dari tangki utilitas 01 ke tangki utilitas 02


Jenis

: Pompa sentrifugal

Material

: Commercial steel

Jumlah

: 1 unit

Kapasitas

: 0,0001 m/s

Daya motor

: 0,0203 hp

7.7.22 Tangki Utilitas (TU-02) Fungsi

: Menampung air dari tangki utilitas 1 untuk keperluan air domestik

Bentuk

: Silinder Vertikal dengan tutup atas dan bawah datar

Bahan

: Carbon steel SA-5 grade B

Jumlah

: 1 unit

Kapasitas

: 13,8762 m3

Diameter

: 2,3668 m

Tinggi

: 3,1577 m

Tebal dinding

: 0,2141 in


: Memompa air dari tangki utilitas 2 ke ke butuhan domestik

Jenis

: Pompa sentrifugal

Material

: Commercial steel

Jumlah

: 1 unit

Kapasitas

: 0,0001 m3/s

Daya motor

: 0,0203 hp


: Memompa air dari tangki utilitas -01 ke kebutuhan air proses

Jenis

: Pompa sentrifugal

Material

: Commercial steel


Jumlah

: 1 unit

Kapasitas

: 0,0002 m3/s

Daya motor

: 0,0203 Hp

7.7.25 Tangki Bahan Bakar (TB) Fungsi

: Menyimpan bahan bakar

Bentuk

: Silinder Vertikal dengan tutup atas dan bawah datar

Bahan

: Carbon steel SA-53 grade B

Kapasitas

: 64,749 m3

Diameter

: 3,4544 m

Tinggi

: 6,9088 m

Tebal dinding

: 0,2803 m


: Memompa solar dari tangki solar ke ketel uap

Jenis

: Pompa sentrifugal

Material

: Commercial steel

Jumlah

: 1 unit

Kapasitas Daya motor

: 0,00002 m3/s : 0,0031 hp


: Memompa solar dari tangki solar ke generator

Jenis

: Pompa sentrifugal

Material

: Commercial steel

Jumlah

: 1 unit

Kapasitas Daya motor

: 0,000001 m3/s : 0,000033 hp


BAB VIII LOKASI DAN TATA LETAK PABRIK

Tata letak peralatan dan fasilitas dalam suatu rancangan pabrik merupakan syarat penting untuk memperkirakan biaya secara akurat sebelum mendirikan pabrik yang meliputi desain sarana perpipaan, fasilitas bangunan, jenis dan jumlah peralatan dan kelistrikan. Hal ini secara khusus akan memberikan informasi yang dapat diandalkan terhadap biaya bangunan dan tempat sehingga dapat diperoleh perhitungan biaya yang terperinci sebelum pendirian.

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 (Peters et.al.,2004). Berdasarkan faktor-faktor tersebut, maka Pabrik Pembuatan Shampoo ini direncanakan berlokasi di daerah Labuhan yang merupakan hilir Sungai Deli, Sumatera Utara. Dasar pertimbangan dalam pemilihan lokasi pabrik adalah : Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether Sulfonat Kapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009. USU Repository © 2009

1. Bahan baku Bahan baku pabrik yang digunakan diperoleh dari supplier bahan kimia yang ada dikota Medan dan sekitarnya, selain itu bahan baku yang digunakan diperoleh dengan mengimpor dari luar melalui pelabuhan Belawan. 2. Transportasi Pembelian bahan baku dan penjualan produk dapat dilakukan melalui jalan darat maupun laut. Lokasi yang dipilih dalam rencana pendirian pabrik ini merupakan kawasan perluasan industri, yang dekat dengan sarana pelabuhan Belawan. Selain itu, fasilitas transportasi darat dari industri ke tempat sekitar juga sangat baik dan dekat dengan jalan tol. 3. Pemasaran Kebutuhan Shampoo

terus menunjukan peningkatan dari tahun ke tahun

dengan semakin banyaknya industri kimia seperti kosmetik. Lokasi pendirian pabrik dekat dengan pelabuhan Belawan sehingga produk dapat dipasarkan baik dalam maupun luar negeri seperti ke Singapura, Malaysia. 4. Kebutuhan air Air yang dibutuhkan dalam proses diperoleh dari Sungai Deli yang mengalir di sekitar pabrik untuk proses, sarana utilitas dan keperluan domestik. 5. 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) Medan. 6. Tenaga kerja Tenaga kerja termasuk hal yang sangat menunjang dalam operasional pabrik, tenaga kerja untuk pabrik ini dapat direkrut dari : •

Perguruan Tinggi Lokal seperti Universitas Sumatera Utara dan masyarakat sekitar pabrik.

•

Tenaga ahli yang berasal dari daerah sekitar pabrik dan luar daerah.


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. 7. Biaya untuk tanah Tanah yang tersedia untuk lokasi pabrik masih cukup luas dan dalam harga yang relatif terjangkau. 8. 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.

9. Kemungkinan perluasan dan ekspansi Ekspansi pabrik dimungkinkan karena tanah sekitar memang dikhususkan untuk daerah pembangunan industri. 10. Sosial masyarakat Sikap masyarakat diperkirakan akan mendukung pendirian pabrik pembuatan kitosan 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. Desain 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 (Peters et.al.,2004): a. Urutan proses produksi. b. Pengembangan lokasi baru atau penambahan / perluasan lokasi yang belum dikembangkan pada masa yang akan datang. Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether Sulfonat Kapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009. USU Repository © 2009

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

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

keuntungan, seperti (Peters,2004) : 1. Mengurangi jarak transportasi bahan baku dan produksi, sehingga mengurangi material handling. 2. Memberikan ruang gerak yang lebih leluasa sehingga mempermudah perbaikan mesin dan peralatan yang rusak atau di-blowdown. 3. Mengurangi ongkos produksi. 4. Meningkatkan keselamatan kerja. 5. Mengurangi kerja seminimum mungkin. 6. Meningkatkan pengawasan operasi dan proses agar lebih baik.


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

Nama Bangunan

Luas (m2)

1

Areal proses

3800

3

Areal produk

700

4

Bengkel

70

5

Areal Bahan Baku

1000

6

Pengolahan Limbah

800

7

Laboratorium

200

8

Ruang Kontrol

150

9

Pengolahan air

600

10

Ruang boiler

100

11

Pembangkit listrik

100

12

Unit pemadam kebakaran

40

13

Kantin

100

14

Parkir

300


15

Perkantoran

500

16

Daerah Perluasan

2000

18

Pos Keamanan

12

19

Gudang Peralatan

100

20

Tempat Ibadah

100

21

Poliklinik

100

22

Taman

2000

23

Jalan

1500 Total

13.572

Luas areal antara bangunan diperkirakan 10% dari luas total = 1.357,2 m2. Sehingga luas areal seluruhnya adalah = 13.572 m + 1.357,2 m = 14.929,2 m2 BAB IX ORGANISASI DAN MANAJEMEN PERUSAHAAN

9.1

Pengertian Organisasi dan Manajemen Masalah organisasi dan manajemen merupakan salah satu faktor yang

penting diperhatikan dalam suatu perusahaan karena akan menentukan kelangsungan hidup dan keberhasilan suatu perusahaan. Manajemen dapat didefinisikan sebagai proses atau cara yang sistematis untuk melakukan perencanaan, pengorganisasian, kepemimpinan, dan pengendalian upaya anggota organisasi dan penggunaan semua sumber daya organisasi untuk mencapai tujuan yang telah ditetapkan. Sedangkan organisasi merupakan alat bagi manajemen untuk mencapai tujuan.

9.2

Bentuk Badan Usaha Badan

usaha

adalah

lembaga

berbadan

hukum

tempat

pengusaha

melaksanakan tugasnya, yaitu mengelola perusahaan secara teratur untuk Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether Sulfonat Kapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009. USU Repository © 2009

mencapai tujuan. Berdasarkan status kepemilikannya, bentuk badan usaha di Indonesia dapat dibedakan atas: 1. Perusahaan Perorangan 2. Persekutuan Firma/Fa. (Partnership) 3. Persekutuan Komanditer/CV (Commanditaire Verrotschap) 4. Perseroan Terbatas (PT) 5. Koperasi 6. Usaha Daerah 7. Perusahaan Negara Bentuk badan usaha yang akan didirikan harus dipertimbangkan dengan sebaik-baiknya agar tujuan pendirian pabrik dapat dipenuhi secara maksimal. Tujuan utama dari pendirian pabrik pembuatan Shampoo ini adalah untuk memperoleh keuntungan (profit). Selain itu, untuk mendirikan sebuah pabrik diperlukan modal yang besar dan tenaga-tenaga yang ahli serta profesional di dunia industri, sehingga bentuk badan usaha yang cocok bagi perusahaan ini adalah bentuk Perseroan Terbatas (PT). Pemilihan bentuk badan usaha ini didasari atas pertimbangan-pertimbangan berikut: 1. Mudah mendapatkan modal, yaitu dari bank maupun dengan menjual saham perusahaan. 2. Adanya tanggung jawab yang terbatas dari pemegang saham terhadap hutang perusahaan, sehingga pemegang saham hanya menderita kerugian sebesar jumlah saham yang dimilikinya. 3. Kelangsungan hidup perusahaan lebih terjamin sebab kehilangan seorang pemegang saham tidak begitu mempengaruhi jalannya perusahaan. 4. Terdapat efisiensi yang baik dalam kepemimpinan karena dalam perusahaan yang berbentuk PT dipekerjakan tenaga-tenaga yang ahli pada bidangnya masing-masing. Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether Sulfonat Kapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009. USU Repository © 2009

5. Adanya pemisahan antara pemilik dan pengurus, sehingga merupakan faktor pendorong positif bagi perusahaan untuk memperoleh keuntungan besar.

9.3

Struktur Organisasi Berdasarkan pola hubungan kerja dan wewenang serta tanggung jawab

maka struktur organisasi dapat dibedakan atas: 1. Struktur organisasi garis 2. Struktur organisasi fungsional 3. Struktur organisasi garis dan staf 4. Struktur organisasi fungsional dan staf Struktur organisasi yang direncanakan untuk pabrik pembuatan Shampoo ini adalah struktur organisasi garis dan staf. Hal ini didasarkan atas pertimbanganpertimbangan sebagai berikut: 1. Dapat digunakan oleh setiap organisasi yang bagaimanapun besar dan kompleks susunan organisasi tersebut. 2. Adanya kesatuan dalam pimpinan dan perintah karena adanya pembagian kewenangan dan kekuasaan serta tugas yang jelas dari pimpinan, staf, dan pelaksana sehingga koordinasi mudah dilaksanakan. 3. Pimpinan dapat lebih cepat mengambil keputusan dan dapat lebih cepat dalam pemberian perintah, sebab perintah tersebut dapat diberikan langsung kepada bawahan yang bersangkutan. 4. Bakat dan kemampuan yang berbeda-beda dari karyawan dapat dikembangkan ke arah spesialisasinya. 5. Perintah berjalan dengan baik dan lancar dari atas ke bawah, sedangkan tanggung jawab, nasehat dan saran, bergerak dari bawah ke atas. Dalam organisasi garis dan staf, pimpinan atas tetap memegang posisi komando, akan tetapi dilengkapi dan didampingi oleh departemen staf yang terdiri dari ahli-ahli di berbagai bidang. Departemen staf memberi nasehat dan pertimbangan kepada pimpinan atas dan tidak mempunyai wewenang memerintah atau membuat keputusan langsung terhadap bagian atau departeman yang lebih Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether Sulfonat Kapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009. USU Repository © 2009

rendah dalam organisasi. Dengan demikian bentuk organisasi garis dan staf pada dasarnya adalah bentuk organisasi yang melengkapi organisasi garis dengan departemen-departemen beranggotakan staf ahli dalam berbagai bidang.

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 kuorum. RUPS dihadiri oleh pemilik saham, Dewan Komisaris, dan Direktur. Hak dan wewenang RUPS: 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.


9.4.3 Direktur Direktur merupakan pimpinan tertinggi yang diangkat oleh Dewan Komisaris. Adapun tugas-tugas Direktur adalah: 1. Memimpin dan membina perusahaan secara efektif dan efisien. 2. Menyusun dan melaksanakan kebijaksanaan umum pabrik sesuai dengan kebijaksanaan RUPS. 3. Mengadakan kerjasama dengan pihak luar demi kepentingan perusahaan. 4. Mewakili perusahaan dalam mengadakan hubungan maupun perjanjianperjanjian dengan pihak ketiga. 5. Merencanakan dan mengawasi pelaksanaan tugas setiap personalia yang bekerja pada perusahaan. Dalam melaksanakan tugasnya, Direktur dibantu oleh Manajer Pemasaran, Manajer Keuangan, Manajer Personalia, Manajer Teknik, dan Manajer Produksi. 9.4.4 Staf Ahli Staf ahli bertugas memberikan masukan, baik berupa saran, nasehat, maupun pandangan terhadap segala aspek operasional perusahaan. 9.4.5 Sekretaris Sekretaris diangkat oleh Direktur untuk menangani masalah suratmenyurat untuk pihak perusahaan, menangani kearsipan dan pekerjaan lainnya untuk membantu direktur dalam menangani administrasi perusahaan. 9.4.6 Manajer Pemasaran Manajer pemasaran bertugas untuk membantu direktur dalam hal yang berkaitan dengan pemasaran produk dari mulai promosi produk, penjualan hingga kepada pelayanan purna jual selain itu juga berkaitan dengan pengadaan bahan dan barang yang dibutuhkan perusahaan. Dalam menjalankan tugasnya Manajer Pemasaran dibantu oleh dua kepala bagian, yaitu Kepala Bagian Penjualan dan Kepala Bagian Pembelian


9.4.7 Manajer Administrasi dan Keuangan Manajer Keuangan bertanggung jawab langsung kepada Direktur dalam mengawasi dan mengatur keuangan. Tugasnya antara lain mengkoordinir kegiatan perusahaan yang berkaitan dengan administrasi seperti korespondensi dan pengarsipan serta keuangan yang menyangkut perencanaan, distribusi dan juga pelaporan keuangan perusahaan serta pembayaran pajak. Dalam menjalankan tugasnya dibantu oleh Kepala Bagian Administrasi dan Kepala Bagian Keuangan. 9.4.8 Manajer Umum dan Personalia Manajer Personalia bertanggung jawab langsung kepada Direktur dalam mengawasi dan mengatur segala hal yang berkaitan dengan personalia/karyawan serta hal umum seperti kesehatan dan keamanan. Dalam menjalankan tugasnya Manajer Personalia dibantu oleh dua kepala bagian, yaitu Kepala Bagian Personalia dan Kepala Bagian Umum. 9.4.9 Manajer Teknik Manajer Teknik bertanggung jawab langsung kepada Direktur dalam mengkoordinir segala kegiatan perusahaan yang berhubungan dengan masalah teknik dan peralatan. Dalam menjalankan tugasnya Manajer Teknik dibantu oleh dua kepala bagian, yaitu Kepala Bagian Mesin dan Kepala Bagian Listrik. 9.4.10 Manajer Produksi Manajer Produksi bertanggung jawab langsung kepada Direktur dalam mengkoordinir segala kegiatan yang berhubungan dengan proses produksi. Dalam menjalankan tugasnya Manajer Produksi dibantu oleh dua kepala bagian, yaitu Kepala Bagian Proses dan Kepala Bagian Utilitas.

9.4.11 Kepala Bagian Penjualan Kepala Bagian Penjualan bertanggung jawab kepada Manajer Pemasaran. Tugasnya adalah untuk mengkoordinir dan mengawasi segala kegiatan penjualan dan pemasaran produk. Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether Sulfonat Kapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009. USU Repository © 2009

9.4.12 Kepala Bagian Pembelian Kepala Bagian Pembelian bertanggung jawab kepada Manajer Pemasaran. Tugasnya adalah untuk mengkoordinir dan mengawasi segala kegiatan pembelian atau pengadaan bahan dan barang yang dibutuhkan perusahaan. 9.4.13 Kepala Bagian Administrasi Kepala Bagian Administrasi bertanggung jawab kepada Manajer Administarsi dan Keuangan. Tugasnya adalah untuk mengkoordinir dan mengawasi segala kegiatan perusahaan yang berkaitan dengan administrasi. Halhal administratif seperti korespondensi dengan pihak luar perusahaan, pengarsipan dokumen dan surat-surat perusahaan menjadi ruang lingkup tugas Kepala Bagian Administrasi.

9.4.14 Kepala Bagian Keuangan Kepala

Bagian

Keuangan

bertanggung

jawab

kepada

Manajer

Administrasi dan Keuangan. Kepala bagian ini bertugas mengkoordinir segala kegiatan yang berhubungan dengan keuangan perusahaan. Berbagai proses akuntansi dan pencatatan segala transaksi perusahaan, pembuatan laporan keuangan, perencanaan penggunaan keuangan perusahaan dilakukan oleh Kepala Bagian Keuangan. 9.4.15 Kepala Bagian Umum Kepala Bagian Umum bertanggung jawab kepada Manajer Umum dan Personalia. Tugasnya adalah mengkoordinir kegiatan pabrik yang bersifat umum seperi kesehatan, hubungan dengan masyarakat dan keamanan. Dalam melakasanakan tugasnya Kepala Bagian Umum dibantu oleh tiga kepala seksi, yaitu Kepala Seksi Kesehatan, Kepala Seksi Keamanan dan Kepala Seksi Humas.

9.4.16 Kepala Bagian Personalia


Kepala Bagian Personalia bertanggung jawab kepada Manajer Umum dan Personalia. Tugasnya adalah untuk mengawasi dan mengontrol kegiatan perusahaan yang berkaitan dengan kepegawaian seperti rekruitmen pegawai, sistem upah, pendidikan dan latihan pegawai dan sebagainya. 9.4.17 Kepala Bagian Mesin Kepala Bagian Mesin bertanggung jawab kepada Manajer Teknik. Tugasnya adalah menyusun program perawatan, pemeliharaan serta penggantian peralatan proses. Dalam melakasanakan tugasnya Kepala Bagian Mesin dibantu oleh dua kepala seksi, yaitu Kepala Seksi Instrumentasi dan Kepala Seksi Pemeliharaan Pabrik. 9.4.18 Kepala Bagian Listrik Kepala Bagian Listrik bertanggung jawab kepada Manajer Teknik. Tugasnya adalah mengkoordinir segala kegiatan pemeliharaan, pengamanan, perawatan dan perbaikan peralatan listrik. 9.4.19 Kepala Bagian Proses Kepala Bagian Proses bertanggung jawab kepada Manajer Produksi. Tugasnya adalah untuk mengkoordinir dan mengawasi segala kegiatan produksi meliputi proses, riset dan pengembangan dan laboratorium. Dalam melaksanakan tugasnya Kepala Bagian Proses dibantu oleh tiga kepala seksi, yaitu Kepala Seksi Proses, Kepala Seksi Riset dan Pengembangan dan Kepala Seksi Laboratorium. 9.4.20 Kepala Bagian Utilitas Kepala Bagian Utilitas bertanggung jawab kepada Manajer Produksi. Tugasnya adalah untuk mengkoordinir dan mengawasi segala kegiatan utilitas meliputi pengolahan air dan limbah.


Dalam melakasanakan tugasnya Kepala Bagian Utilitas dibantu oleh dua kepala seksi, yaitu Kepala Seksi Pengolahan Air dan Kepala Seksi Pengolahan Limbah.

9.5

Sistem Kerja

9.5.1 Jumlah dan Tingkat Pendidikan Tenaga Kerja Dalam melaksanakan kegiatan perusahaan di pabrik pembuatan Shampoo dibutuhkan susunan tenaga kerja seperti pada susunan struktur organisasi. Adapun jumlah tenaga kerja beserta tingkat pendidikan yang disyaratkan dapat dilihat pada Tabel 9.1

Tabel 9.1 Jumlah Tenaga Kerja Beserta Tingkat Pendidikannya Jabatan Dewan Komisaris Direktur Staf Ahli Sekretaris Manajer Pemasaran Manajer Administrasi dan Keuangan Manajer Umum dan Personalia Manajer Teknik Manager Quality Control Manajer Produksi Kepala Bagian Penjualan Kepala Bagian Pembelian Kepala Bagian Administrasi Kepala Bagian Keuangan Kepala Bagian Umum Kepala Bagian Personalia Kepala Bagian Mesin Kepala Bagian Listrik

Jumlah 2 1 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Pendidikan Ekonomi (S1) Teknik Kimia (S2) Sekretaris (D3) Ekonomi/Manajemen (S1) Akuntansi (S1) Ekonomi/Manajemen (S1) Teknik Mesin (S1) Teknik Kimia (S1) Teknik Kimia (S1) Teknik Industri/Manajemen (S1) Teknik Industri/Manajemen (S1) Sekretaris (D3) Ekonomi (S1) Fisipol (S1) Teknik Industri (S1) Teknik Mesin (S1) Teknik Elektro (S1)


Kepala Bagian Proses Kepala Bagian Utilitas Kepala Seksi Kesehatan Kepala Seksi Keamanan Kepala Seksi Hubungan Masyarakat Kepala Seksi Instrumentasi Kepala Seksi Pemeliharaan Pabrik Kepala Seksi Proses Kepala Seksi Riset dan Pengembangan Kepala Seksi Laboratorium Kepala Seksi Pengolahan Air Kepala Seksi Limbah Karyawan Produksi Karyawan Teknik Karyawan Administrasi dan Keuangan Karyawan Pemasaran Karyawan Umum dan Personalia Dokter Perawat Petugas Keamanan Petugas Kebersihan Supir Jumlah

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 42 16 10 12 8 2 4 14 10 4 153

Teknik Kimia (S1) Teknik Kimia (S1) Kesehatan Masyarakat (S1) Perwira TNI yang masih aktif Ilmu Komunikasi (S1) Teknik Elektro (S1) Teknik Kimia (S1) Teknik Kimia (S1) Kimia (S1) Kimia (S1) Teknik Kimia (S1) Teknik Kimia (S1) STM/SMU/Politeknik STM/SMU/Politeknik SMEA/Politeknik SMEA/Politeknik SMEA/Politeknik Kedokteran (S1) Akademi Perawat (D3) SMU/Pensiunan ABRI SMU SMU/STM -

9.5.2 Sistem Penggajian Penggajian karyawan didasarkan kepada jabatan, tingkat pendidikan, pengalaman kerja, keahlian dan resiko kerja. Tabel 9.2 Perincian Gaji Karyawan Jabatan Dewan Komisaris Direktur Staf Ahli Sekretaris Manajer Pemasaran Manajer Administrasi dan Keuangan Manajer Umum dan Personalia Manajer Teknik

Jumlah

Gaji/bulan (Rp)

2 1 2 1 1 1 1 1

15.000.00 13.000.00 9.000.000 2.000.000 7.000.000 7.000.000 7.000.000 7.000.000

Gaji total/ bulan (Rp) 30.000.000 13.000.000 18.000.000 2.000.000 7.000.000 7.000.000 7.000.000 7.000.000


Manajer Produksi Kepala Bagian Penjualan Kepala Bagian Pembelian Kepala Bagian Administrasi Kepala Bagian Keuangan Kepala Bagian Umum Kepala Bagian Personalia Kepala Bagian Mesin Kepala Bagian Listrik Kepala Bagian Proses Kepala Bagian Utilitas Kepala Seksi Kesehatan Kepala Seksi Keamanan Kepala Seksi Hubungan Masyarakat Kepala Seksi Instrumentasi Kepala Seksi Pemeliharaan Pabrik Kepala Seksi Proses Kepala Seksi Riset dan Pengembangan Kepala Seksi Laboratorium Kepala Seksi Pengolahan Air Kepala Seksi Limbah Karyawan Produksi Karyawan Teknik Karyawan Administrasi dan Keuangan Karyawan Pemasaran Karyawan Umum dan Personalia Dokter Perawat Petugas Keamanan Petugas Kebersihan Supir Jumlah

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 44 16 10 12 8 2 4 14 10 4 153

7.000.000 4.500.000 4.500.000 4.500.000 4.500.000 4.500.000 4.500.000 4.500.000 4.500.000 4.500.000 4.500.000 3.000.000 3.000.000 3.000.000 3.000.000 3.000.000 3.000.000 3.000.000 3.000.000 3.000.000 3.000.000 2.000.000 2.000.000 2.000.000 2.000.000 2.000.000 3.000.000 1.200.000 1.100.000 900.000 1.100.000

7.000.000 4.500.000 4.500.000 4.500.000 4.500.000 4.500.000 4.500.000 4.500.000 4.500.000 4.500.000 4.500.000 3.000.000 3.000.000 3.000.000 3.000.000 3.000.000 3.000.000 3.000.000 3.000.000 3.000.000 3.000.000 84.000.000 32.000.000 20.000.000 24.000.000 16.000.000 6.000.000 4.800.000 15.400.000 9.000.000 4.400.000 388.600.000

9.5.3 Pengaturan Jam Kerja Pabrik pembuatan Shampoo ini direncanakan beroperasi 340 hari per tahun secara kontinu 24 jam sehari. Berdasarkan pengaturan jam kerja, karyawan dapat digolongkan menjadi dua golongan, yaitu: Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether Sulfonat Kapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009. USU Repository © 2009

1. Karyawan non-shift, yaitu karyawan yang tidak berhubungan langsung dengan proses produksi, misalnya bagian administrasi, bagian gudang, dan lain-lain. Jam kerja karyawan non-shift ditetapkan 43 jam per minggu dan jam kerja selebihnya dianggap lembur. Perincian jam kerja non-shift adalah: Senin – Kamis - Pukul 07.00 – 12.00 WIB → Waktu kerja -

Pukul 12.00 – 13.00 WIB → Waktu istirahat

-

Pukul 13.00 – 16.00 WIB → Waktu kerja

Jum’at -


-

Pukul 12.00 – 14.00 WIB → Waktu istirahat

-


-


Sabtu

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

Shift I

: pukul 07.00 – 15.00 WIB

-

Shift II

: pukul 15.00 – 23.00 WIB

-

Shift III

: pukul 23.00 – 07.00 WIB

Untuk memenuhi kebutuhan pabrik, setiap karyawa shift dibagi menjadi 4 regu dimana 3 regu kerja dan 1 regu istirahat. Pengaturan Tugas Shift Shift I

Shift II

Shift III

Libur

•

Senin dan Selasa

A

B

C

D

•

Rabu dan Kamis

B

C

D

A

•

Jumat dan Sabtu

C

D

A

B

•

Minggu dan Senin

D

A

B

C


•

dst

A, B, C, D = regu shift 9.6

Kesejahteraan Tenaga Kerja Besarnya gaji dan fasilitas kesejahteraan tenaga kerja tergantung pada

tingkat pendidikan, jumlah jam kerja, dan resiko kerja. Untuk mendapatkan hasil kerja yang maksimal dari setiap tenaga kerja diperlukan dukungan fasilitas yang memadai. Fasilitas yang tersedia pada pabrik pembuatan Shampoo ini adalah: 1. Fasilitas cuti tahunan. 2. Tunjangan hari raya dan bonus. 3. Tunjangan kecelakaan kerja. 4. Tunjangan kematian, yang diberikan kepada keluarga tenaga kerja yang meninggal dunia baik karena kecelakaan sewaktu bekerja maupun di luar pekerjaan. 5. Penyediaan sarana transportasi/bus karyawan. 6. Penyediaan tempat ibadah, balai pertemuan, dan sarana olah raga. 7. Pelayanan kesehatan secara cuma-cuma. 8. Beasiswa kepada anak-anak karyawan yang berprestasi.


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) Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether Sulfonat Kapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009. USU Repository © 2009

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. 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 50.931.701.320,2. 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 23.937.102.590,-

Maka total modal investasi tetap, MIT = MITL + MITTL = Rp 53.193.561.320,- + Rp 23.937.102.590,= Rp 77.130.663.910,-

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

Modal untuk biaya bahan baku proses dan utilitas

-

Modal untuk kas


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

Modal untuk mulai beroperasi (start-up)

-

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

IP × HPT 12

Dengan: PD = piutang dagang IP

= jangka waktu yang diberikan (3 bulan)

HPT = hasil penjualan tahunan Dari hasil perhitungan pada Lampiran E diperoleh modal kerja sebesar Rp 156.155.007.779,-

Maka, total modal investasi =

Modal Investasi Tetap + Modal Kerja

=

Rp 77.130.663.910,- + Rp 156.155.007.779,-

=

Rp. 233.285.671.600,-

Modal investasi berasal dari : -

Modal sendiri/saham-saham sebanyak 60 % dari modal investasi total Modal sendiri adalah Rp 139.971.403.000

-

Pinjaman dari bank sebanyak 40 % dari modal investai total Pinjaman bank adalah Rp 93.314.268.640

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


Biaya produksi total merupakan semua biaya yang digunakan selama pabrik beroperasi. Biaya produksi total meliput i:

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, seperti biaya untuk pelayanan kesehatan, fasilitas rekreasi karyawan, pengawasan pabrik, fasilitas penyimpanan bahan dan sebagainya.

-

Biaya administrasi umum, seperti biaya untuk perawatan kantor, komunikasi, perlengkapan kantor dan sebagainya.

-

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 60.259.503.650,-

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 221.388.803.100,-

Maka, biaya produksi total,

= Biaya Tetap (FC) + Biaya Variabel (VC) = Rp 60.259.503.650,- + Rp 221.388.803.100,= Rp 281.648.306.800,-

10.3 Total Penjualan (Total Sales) Penjualan diperoleh dari hasil penjualan produk adalah sebesar Rp 366.084.175.100,-, Maka laba atas penjualan adalah sebesar Rp 84.435.868.350,-

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

= Rp 84.435.868.350,-

2. Pajak penghasilan (PPh)

= Rp 25.313.260.500,-

3. Laba setelah pajak (netto)

= Rp 59.122.607.850,-

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

Laba sebelum pajak × 100 % total penjualan

PM =

85.253.894.900,x 100 % = 23,06 % 366.084.175.100,-

Dari hasil perhitungan diperoleh profit margin sebesar 23,06 % maka pra rancangan pabrik ini memberikan keuntungan.

10.5.2 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 =

60.259.503.650,x 100 % = 41,65 % 366.084.175.100,- - 221.388.803.100,-

Nilai penjualan pada titik BEP = 41,65 % x HPT = 41,65 % x Rp. 16.728.355.550,= Rp. 6.966.652.688,Dari data feasibilities, (Timmerhaus, 1991) : -

BEP ≤ 50 %, pabrik layak (feasible)

-

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

Dari perhitungan diperoleh BEP = 41,08 %, maka pra rancangan pabrik ini layak.

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

=

ROI =

Laba setelah pajak × 100 % Total Modal Investasi

59.122.607.850,x 100 % = 25,34 % 233.285.671.600,-

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 25,34 %; sehingga pabrik

yang akan didirikan ini termasuk resiko laju pengembalian modal rata-rata.

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

POT =

1 x1tahun = 3,95 tahun 25,34 %

Dari hasil perhitungan, didapat bahwa seluruh modal investasi akan kembali setelah 3,95 tahun operasi.

10.5.5 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 = 26,75 %, sehingga pabrik akan menguntungkan karena lebih besar dari bunga bank saat ini sebesar 19 % (Bank Rakyat Indonesia, 2007).


BAB XI KESIMPULAN

Dari hasil analisa perhitungan pada Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo dengan kapasitas 8.000 ton/tahun, diperoleh beberapa kesimpulan sebagai berikut : Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether Sulfonat Kapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009. USU Repository © 2009

2. Pabrik di rencanakan beroperasi selama 340 hari dalam setahun. 3. Jumlah tenaga kerja yang di butuhkan untuk mengoperasikan pabrik sebanyak 153 orang dan bentuk badan usaha yang direncanakan adalah perseroan terbatas (PT) dan bentuk organisasinya adalah organisasi garis dan staf. 4. Lokasi pabrik yang di rencanakan adalah di daerah Labuhan yang merupakan hilir Sungai Deli, Sumatera Utara dengan luas tanah yang dibutuhkan adalah 14.929,2 m2 5. Hasil analisa ekonomi adalah sebagai berikut : •

Total modal investasi

: Rp. 233.285.671.600,-

•

Biaya Produksi

: Rp. 281.648.306.800,-

•

Hasil penjualan/ tahun

: Rp. 366.084.175.100,-

•

Laba Bersih

: Rp. 59.122.607.850,-

•

Profit Margin

: 23,06 %

•

Break Even Point (BEP)

: 41,65 %

•

Return of Investment (ROI)

: 25,34 %

•

Pay Out Time (POT)

: 3,95 tahun

•

Internal Rate of Return (IRR)

: 36,00 %

DAFTAR PUSTAKA

Anonim, ”Statisitik Perdagangan Luar Negeri”, Medan : Badan Pusat Statistik, 2000 – 2007 Brownell, L.E, Young, E. H, 1959, “Process Equipment Design”, Wilay Eastern Ltd, New York.


Considine, Douglas M. 1985, “Instruments

and Control Handbook”, 3

rd

Edition, Mc Graw-Hill, Inc., USA Davidson, L. Robert, 1980, “Handbook of Water Soluble Gums and Resins”, Mc Graw Hill Book Company, New York Degremont, 1979, “Water Treatment Handbook”, 5th Edition, Jhon Willey, London Foust, A.S, 1979, “Principle of Unit Opertions”, 3rd Edition, Jhon Willey & Sons, Inc, London Geankoplis,C.J, 1997, “Transport Process and Unit Opertion”, Prentice-Hall, Inc, New York. Kern, D.Q, 1965, “Process Heat Transfer”, Mc Graw-Hill Book Company, New York. Kawamura, 1991, “An Integrated Calculation of Waste Water Engineering”, New York : Jhon Willey & Sons Inc. Kirk, R.E, Othmer, D.F, 1949, “Encyclopedia of Chemical Engineering Technology”, Vol. 18, The Intescience Publisher Division of Jhon Willey & Sons Inc, New York Levenspiel, Octave, 1999, “Chemical Reaction Engineering”, Jhon Willey & Sons Inc, New York Lorch, Walter, 1981, “Handbook of Water Purification, Britain”, Mc GrawHill Book Company, Inc. Manulang, M. (Alih Bahasa, 1982, Dasar – dasar Marketing Modern, Edisi 1, Yogyakarta : Penerbit Liberty Metcalf and Eddy Inc, 1991, “Waste water Engineering Treatment Disposat and Reuse”, Mc Graw-Hill Book company, New York Nalco, 1988, “The Nalco Water Handbook”, New York : Mc Graw-Hill Book Company Perry, R.H, Green, D, 1999, “Chemical Engineering Handbook”, Mc Graw-Hill Company, New York Reklaitis, G.V., 1983, “Introduction to Material and Energy Balance”, Mc Graw-Hill Book Company, New York Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether Sulfonat Kapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Rusjdi, Muhammad, 2004, “PPN dan PPnBM : Pajak Pertambahan Nilai dan Pajak atas Barang Mewah”, PT. Indeks Gramedia, Jakarta Rusjdi, Muhammad, 2004, “PPh Pajak Penghasilan”, PT. Indeks Gramedia, Jakarta Smith, J.M, H.C. Van Ness dan M.M. Abot, 1996, “Introduction to Chemical Engineering Thermodynamic”, Mc Graw-Hill Book Company, New York Sutarto, 2002, “Dasar-Dasar Organisasi”, Gajah Mada University Press, Yogyakarta Timmerhaus, K. D., Peters, M.S., 2004, “Plant Design and Economics for Chemical Engineering 5th edition”, Jhon Willey & Sons Inc, New York Ulrich, D. A., 1984, “A Guide to Chemical Engineers Process Design and Economics”, Jhon Willey & Sons Inc. New York Walas & Stanley M, “Chemical Process Equipment”, United States of America : Butter worth Publisher, 1988.

LAMPIRAN A PERHITUNGAN NERACA MASSA

Kapasitas pabrik

: 8.000 ton/tahun

Waktu operasi

: 340 hari/tahun


Basis perhitungan

: 1 jam operasi

Satuan operasi

: kg/jam

Setelah melalui perhitungan alur mundur diperoleh jumlah bahan baku Lauryl Ether yang digunakan untuk memproduksi 8.000 ton shampoo/tahun sebesar 55 kg/jam.

Tabel LA-1 Komposisi berbagai bahan dalam shampoo Bahan Sodium lauryl ether sulfonate

Komposisi (%) 12,00

Sodium lauryl sarcosinate

5,00

Cocoamido prophyl betain

5,00

Coconut diethanol amide

1,50

Lauryl glucoside

4,00

Dimethiconol

1,50

Poliquartenium

0,30

EDTA

0,10

Ethylene glycol monostearate

4,00

Hydantoin

0,20

Citric acid

0,25

Parfum

0,60

Pewarna

0,05

Air

65,50

LA.1 Reaktor (R-101)


1 Lauril Eter 95% Eter 5%

2

3

SO3 20% H2SO4 79% Air 1%

R-101

Lauril Eter Eter Lauril Eter Sulfonat SO3 H2SO4 Air

: F1 + F2 = F3

Neraca massa total Reaksi :

C12H25OC2H4OH + SO3 + H2SO4


Neraca massa komponen : Lauril eter : Massa lauril eter mula-mula (F1LE) = (95%)(55 kg/jam) = 52,25 kg/jam Mol lauril eter mula-mula =

52,25 kg / jam = 0,2272 kgmol/jam 230 kg / kgmol

Konversi reaksi pada reaktor adalah 99%, maka Mol lauril eter yang bereaksi = (0,2272)(99%) = 0,2249 kgmol/jam Maka, Mol lauril eter sisa = 0,2272 kgmol/jam – 0,2249 kgmol/jam = 0,0023 kgmol/jam Jadi, massa lauril eter sisa (F3LE)= (0,0023 kgmol/jam)(230 kg/kgmol) = 0,5225 kg/jam

SO3 : Dengan cara stoikiometri, mol SO3 yang bereaksi = 0,2249 kgmol/jam Maka massa SO3 yang bereaksi = (0,2249 kgmol/jam)(80) = 17,9922 kg/jam Massa SO3 sisa (F3SO3) =

1 x 17,9922 kg/jam = 0,1817 kg/jam 99

Massa SO3 awal (F2SO3) = 17,9922 kg/jam + 0,1817 kg/jam = 18,1739 kg/jam Lauril Eter Sulfonat : Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether Sulfonat Kapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Dengan cara stoikiometri, mol Lauril Eter Sulfonat terbentuk = 0,2249 kgmol/jam Massa Lauril Eter Sulfonat terbentuk (F3LES) = (0,2249 kgmol/jam)(310 kg/kgmol) = 69,7197 kg/jam

Asam Sulfat : Massa asam sulfat awal (F2H2SO4) =

79 x 18,1739 kg/jam = 71,7870 kg/jam 20

Massa asam sulfat sisa (F3H2SO4) = (F2H2SO4) = 71,7870 kg/jam Eter : Massa eter awal (F1eter) = massa eter sisa (F3eter) = (5%)(55 kg/jam) = 2,75 kg/jam Air : Massa air awal (F2air) = massa air sisa (F3air) =

1 x 18,1739 kg/jam 20

= 0,9047 kg/jam

LA.2 Mixer (M-101) 4 Air

3

M-101


Neraca massa total

5 Lauril Eter Eter Lauril Eter Sulfonat H2SO4 Air

: F3 + F4 = F5


Reaksi : SO3 + H2O

H2SO4

(konversi = 100%)

Neraca massa komponen : Lauril eter sulfonat

: (F5LES) = (F3LES) = 69,7197 kg/jam

Lauril eter

: (F5LE) = (F3LE) = 0,5225 kg/jam

Eter

: (F5eter) = (F3eter) = 2,7500 kg/jam

Asam sulfat : Asam sulfat yang terbentuk = (mol SO3 yang bereaksi )(BM asam sulfat) =

0,1817 kg / jam x 98 kg/kgmol 80 kg / kgmol

= 0,2226 kg/jam Maka massa asam sulfat keluar (F5H2SO4) = (F3H2SO4) + 0,2226 kg/jam = 71,7870 kg/jam + 0,2226 kg/jam = 72,0096 Air : Massa air yang ditambahkan untuk mencapai konsentrasi asam sulfat 78% adalah X=

asam sulfat asam sulfat + air

78 % =

72,0096 72,0096 + air

Air (F5air) = 20,3104 kg/jam F4air = F5air – F3air = 20,3104 kg/jam – 0,9047 kg/jam = 19,4017 kg/jam Mol air yang bereaksi =

0,1817 kg / jam = 0,0023 kgmol/jam 80 kg / kgmol

Massa air yang bereaksi = (0,0023 kgmol/jam)(18 kg/kgmol) = 0,0049 kg/jam Massa air yang keluar

= 20,3104 kg/jam - 0,0049 kg/jam = 20,2694 kg/jam


LA.3 Dekanter (FL-101) 5

6

FL-101

Lauril Eter Eter Lauril Eter Sulfonat H2SO4 Air


7

Lauril Eter Eter H2SO4 Air

: F3 + F4 = F5

Neraca massa total Efisiensi alat = 95%

Neraca massa komponen : Lauril eter sulfonat

: (F6LES) = (F5LES) = 69,7197 kg/jam

Lauril eter

: (F6LE) = (F5LE) - (F5LE)(95%) = (0,5225 – 0,4964) kg/jam = 0,0261 kg/jam : (F6eter) = (F5LE) - (F5eter)(95%) = (2,7500 – 2,6125) kg/jam

Eter

= 0,1375 kg/jam 6

Asam sulfat

: (F

H2SO4)

= (F5H2SO4) - (F5H2SO4) (95%) = (72,0096 – 68,4091) kg/jam = 3,6005 kg/jam

: (F6air) = (F5air) - (F5air) (95%) = (20,3104 – 19,2949)

Air kg/jam

= 1,0155 kg/jam

LA.4 Reaktor (R-102)

10 NaOH Air

6 Lauril Eter Eter Lauril Eter Sulfonat H2SO4 Air

R-102

11 Lauril Eter Eter Lauril Eter Sulfonat H2SO4 Air NaOH Sodium Lauril Eter Sulfonat


Neraca massa total

: F6 + F10 = F11

Reaksi : C12H25OC2H4OSO3H + NaOH

C12H25OC2H4O SO3Na + H2O (X = 99%)

Neraca massa komponen : Lauril eter sulfonat : Mol Lauril eter sulfonat awal

= (69,7197 kg/jam)/(310 kg/kgmol) = 0,2249 kgmol/jam

Mol Lauril eter sulfonat bereaksi (r) = (0,2249 kgmol/jam)(99%) = 0,2227 kgmol/jam

Mol Lauril eter sulfonat sisa

= (0,2249 kgmol/jam - 0,2227 kgmol/jam) = 0,0022 kgmol/jam

Massa Lauril eter sulfonat sisa (F11LES) = (0,0022 kgmol/jam)(310 kg/kgmol) = 0,6972 kg/jam

Sodium lauril eter sulfonat : Massa sodium lauril eter sulfonat terbentuk adalah F11SLES = (0,2227 kgmol/jam)(332 kg/kgmol) = 73,9208 kg/jam

Natrium hidroksida : F10NaOH = (0,2227 kgmol/jam)(40 kg/kgmol) = 8,9061 kg/jam Air : Karena NaOH yang digunakan adalah 20%, maka massa air yang terdapat pada NaOH 20% adalah F10air = (80/20)(F11NaOH) = (80/20)(8,9061 kg/jam) = 35,6245 kg/jam Air yang terbentuk oleh rekasi = (0,2227 kgmol/jam)(18 kg/kgmol) = 4,0078 kg/jam 11

F

10

6

= F air + F air + air yang terbenutuk oleh reaksi air Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether Sulfonat Kapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009. USU Repository © 2009

= (1,0155 + 35,6245 + 4,0078) kg/jam = 40,6478 kg/jam Lauril eter

: F11LE = F6LE = 0,0261 kg/jam

Eter

: F11eter = F6eter = 0,1375 kg/jam

Asam sulfat

: F6H2SO4 = F6H2SO4 = 3,6005 kg/jam


8

M-102

NaOH Air

10 NaOH Air

: F8 + F9 = F10

Neraca massa total

Neraca massa komponen : : F10NaOH = F8NaOH = 8,9061 kg/jam

NaOH Air :

Karena NaOH yang digunakan memiliki kadar 98%, maka kandungan air dalam NaOH tersebut adalah (F8air) = (2/98)(8,9061) = 0,1818 kg/jam Maka, F9air = F10air – F8air = (35,6245 – 0,1818) kg/jam = 35,4427 kg/jam


13

EDTA

M-201 12 SLES 14 Ettilen Glikol m.stearat

Neraca massa total

15 Air EDTA SLES Ettilen Glikol m.stearat

: F12 + F13 + F14 + F17= F15

Neraca massa komponen : Sodium lauril eter sulfonat

: F12SLES = F15SLES = F11SLES + F11LE + F11eter + F11H2SO4 + F11air + F11LES = 119,0299 kg/jam


: F13EDTA = F15EDTA

EDTA

14

15

Etilen glikol

:F

Air

: F13air = F15air

EG

=F

...(1) ...(2)

EG

....(3)

LA.7 Mixer (M-202) SLS 18 CPB CPA

16 Air

19

EDTA SLES Ettilen Glikol mst

20

21 DMT 22 PQ 23 LG

M-202

28

Air EDTA SLES Ettilen Glikol m.stearat SLS

PQ HD

AS

24 25

CPB CPA

AS

GS

26

LG

GS

SR

27

DMT

SR

HD

Neraca massa total

:

F16 + F18 + F19 + F20 + F21 + F22 + F23 + F24 + F25 + F26 + F27= F28 = F29 Neraca massa komponen : Sodium lauril eter sulfonat

: F29SLES = F28SLES = F16SLES = 119,0299 kg/jam

Maka, laju alir total keluar adalah (F29) = (119,0299 kg/jam)/(12%) = 991,9161 kg/jam Sodium lauril sarcisonate

: F29SLS = F28SLS = F18SLS = (5%)(991,9161 kg/jam) = 49,5958 kg/jam

Cocoamido propel betain

29

:F

CPB

=F28CPB = F19CPB = (5%)(991,9161 kg/jam) = 49,5958 kg/jam

Coconut dietanol amida

: F29CPA = F28CPA = F20CPA = (1,5%)(991,9161 kg/jam) = 14,8787 kg/jam

Lauril glukosid

29

:F

LG

= F28LG = F21LG = (4%)(991,9161 kg/jam)


= 39,6766 kg/jam Dimetikonol

29

:F

DMT

= F28DMT = F22DMT

= (1,5%)(991,9161 kg/jam) = 14,8787 kg/jam Poliquartenium

: F29PQ = F28PQ = F23PQ = (0,3%)(991,9161 kg/jam) = 2,9757 kg/jam

EDTA

29

:F

EDTA

= F28EDTA = F16EDTA= F15EDTA= F13EDTA

= (0,1%)(991,9161 kg/jam) = 0,9919 kg/jam Etilen glikol monostearat

: F29EG = F28EG = F16EG = F15EG= F13EG = (4%)(991,9161 kg/jam) = 39,6766 kg/jam

Hidantoin

29

:F

HD

= F28HD = F24HD = (0,2%)(991,9161 kg/jam) = 1,9838 kg/jam

Asam sitrat

: F29AS = F28 AS = F26AS = (0,25%)(991,9161 kg/jam) = 2,4798 kg/jam

Parfum (Green Silk)

29

:F

GS

= F28GS = F25GS = (0,6%)(991,9161 kg/jam) = 5,9515 kg/jam

Pewarna (Sanolin Red)

: F29SR = F28SR = F27SR = (0,05%)(991,9161 kg/jam) = 0,4960 kg/jam

Air

: F29air = F28air = F16air = F15air= F13air = (65,5%)(991,9161 kg/jam) = 649,7050 kg/jam


LAMPIRAN B PERHITUNGAN NERACA PANAS

Kapasitas

= 1 hari operasi

Satuan operasi

= kJ/jam

Temperatur basis

= 25oC

Neraca panas ini menggunakan rumus-rumus sebagai berikut : Perhitungan panas untuk bahan dalam fasa cair/gas T

Qi/o =

∫ F .Cp.dT

(Van Ness, 1975)

T = 298 K

Data perhitungan Cp dan ∆Hf298 untuk air : Cpl = 18,2964 + 0,472118 T + (-0,00133878) T2 + 0,000001314 T3 (Reklaitis,1983) = 4,182 kJ/kg.K ∆Hf298 = -15,9407 kJ/kg = - 286,9326 kJ/kmol Data perhitungan Cp dan ∆Hf298 untuk SO3 : Cp = 15,507 + 1,457.10-1 T + 1,1325.10-4 T2 + 3,2405.10-8 T3 (Reklaitis,1983) ∆Hf298 = -5.409,0750 kJ/kg = -396,774 kJ/kmol Data Estimasi untuk perhitungan Cp dan ∆Hf298 Lauril eter

: Cp

= 2,0795 kJ/kg.K

∆Hf298 = 4,4858 kJ/kg Asam sulfat

: Cp

= 0,0017 kJ/kg.K

∆Hf298 = -8.301 kJ/kg Lauril eter sulfat

: Cp

= 2,0090 kJ/kg.K

∆Hf298 = 3,4219 kJ/kg Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether Sulfonat Kapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009. USU Repository © 2009

NaOH

: Cp

= 0,0017 kJ/kg.K

∆Hf298 = -7.150,7823 kJ/kg Na- Lauril eter sulfat : Cp

= 2,7590 kJ/kg.K

∆Hf298 = 4,6719 kJ/kg Eter

: Cp

= 2,2050 kJ/kg.K

EDTA

: Cp

= 1,4677 kJ/kg.K

Etilen Glikol

: Cp

= 2,8011 kJ/kg.K

B.1 Reaktor (R-101) o

1

30 C

Saturated vapor 100oC

Lauril Eter 95% Eter 5% o 3 46 C

30oC 2 SO3 20% H2SO4 79% Air 1%

R-101

Kondensat 100oC (Sat liq)


Gambar LB-1 Sketsa alur di Reaktor (R-101)

C12H25OC2H4OH + SO3 + H2SO4


Panas reaksi pada suhu 25oC (293,15 K) r = 51,7275 kg/jam r. ∆Hr,25 = [(3,4219 + (-8.301)) - (4,4858 + (-5.409,0750) + (-8.301))]kJ/kg x 51,7275 kg/jam = 279.742,8972 kJ/jam


303,15

Panas masuk = F1LE

∫

303,15

∫

Cp dT + F1E

298,15

298,15

303,15

2

F

∫

H2SO4

303,15

Cp dT + F2SO3

∫

Cp dT +

298,15

303,15

2

Cp dT + F

∫

Air

298,15

Cp dT

298,15

= (52,25 kg/jam)(2,0795 kJ/kg.K)( 303,15-298,15 K) + (2,75 kg/jam)(2,2050 kJ/kg.K) (303,15-298,15 K) + ((18,1739 kg/jam) ((15,507)(303,15-298,15) + (1,457.10-1)( 303,152-298,152)+ (1,1325.10-4)(303,153-298,153)+(3,2405.10-8) (303,154-298,154)) kJ/kg) + (71,7870 kg/jam)(0,017 kJ/kg)( 303,15-298,15 K) + (0,9087 kg/jam)(((18,2964)(303,15-298,15)+(0,472118)(303,152298,152)+( -0,00133878)(303,153-298,153)+( 0,000001314)(303,154-298,154) kJ/kg)) = 593,1392 kJ/ jam

319 ,15

Panas keluar = F3LE

∫

319 ,15

∫

Cp dT + F3E

298,15

∫

298,15

∫

3

Cp dT + F

298,15

Air

Cp dT +

298,15

319 ,15

319 ,15

F3H2SO4

319 ,15

Cp dT + F3SO3

∫

319 ,15

3

Cp dT + F

298,15

LES

∫

Cp dT

298,15

= (0,5225 kg/jam)(2,0795 kJ/kg.K)(319,15-298,15) + (2,75 kg/jam) (2,2050 kJ/kg.K)( 319,15-298,15) + (0,1817 kg/jam) (22,4696 kg/jam)(15,507)(319,15-298,15) + (1,457.10-1)( 319,152-298,152)+ (1,1325.10-4)(319,153-298,153)+(3,2405.10-8) (319,154-298,154)) kJ/kg) + (71,7870 kg/jam)(0,0017 kJ/kg.K)( 319,15-298,15) + (0,9087 kg/jam)(18,2964)(319,15-298,15)+(0,472118)(319,152298,152)+( -0,00133878)( 319,153-298,153)+( 0,000001314)( 319,154-298,154) kJ/kg)) + (69,7197 kg/jam)(2,0090 kJ/kg.K)( 319,15-298,15 K) = 3.173,6647 kJ/jam Panas yang dilepas steam (Q) = r . ∆Hr 25 + ( Qo - Qi ) Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether Sulfonat Kapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009. USU Repository © 2009

= 282.323,4226 kJ/jam 0

Saturated steam pada 100 C, Hv (100oC) = 2676,1 kJ/kg

(Reklaitis, 1983)

Hl (100oC) = 419,064 kJ/kg (Reklaitis, 1983) λ = [Hv(100oC) – Hl(100oC)] λ = [2.676,1- 419,064] λ = 2.257,0360 kJ/kg Jumlah steam yang diperlukan (m) = Q/λ =

282.323,4226 kJ / jam 2.257,0360 kJ / kg

= 125,0859 kg/jam

B.2 Mixer (M-101) Air

28oC 3

46oC

5


T oC

M-101 Lauril Eter Eter Lauril Eter Sulfonat H2SO4 Air

Gambar LB-2 Sketsa alur di Mixer (M-101)

SO3 + H2O

H2SO4

r = 0,0028 kmol/jam r.∆Hr,25 =[(-8.301)(98) - (-15,9407)(18)+(-94,47)(80)]kJ/kmol x 0,0028 kmol/jam = -2.255,8297 kJ/jam


319 ,15

∫

Panas masuk = F3LE

319 ,15

∫

Cp dT + F3E

298,15

298,15

319 ,15

3

F

∫

H2SO4

319 ,15

∫

Cp dT + F3LES

298,15

319 ,15

3

Cp dT + F

Air

298,15

Cp dT +

∫

319 ,15

3

Cp dT + F

SO3

298,15

∫

Cp dT +

298,15

301,15

F4Air

∫

Cp dT

298,15

= 3.173,6647 kJ/jam + (1,0779 kmol/jam)(246,0764 kJ/kmol.K)(3K) = 3.428,4789 kJ/jam T

11

Panas keluar = F

LE

∫

T

11

Cp dT + F

E

298,15

∫

Cp dT + F

LES

298,15

T

F11H2SO4

T

11

∫

∫

Cp dT +

298,15

T

Cp dT + F11Air

298,15

∫

Cp dT

298,15 T

∫

= (0,5225 kg/jam)

T

Cp dT + (2,7500 kg/jam)

298,15 T

(69,7197 kg/jam)

∫

∫

Cp dT +

298,15 T

Cp dT + (72,0096 kg/jam)

298,15

∫

Cp dT +

298,15

T

(20,3104/jam)

∫

Cp dT

298,15

Dengan melakukan trial-error untuk T = 49oC diperoleh Panas masuk = Panas keluar + ∆Hr 3.428,4789 = 3.434,9735 diasumsikan sama dengan T keluar bahan = 49oC

B.3 Reaktor (R-102)


Saturated vapor 100oC

10

30oC

NaOH Air

49oC 6

o 11 51 C

R-102

Lauril Eter Eter Lauril Eter Sulfonat H2SO4 Air NaOH Sodium Lauril Eter Sulfonat



Gambar LB-3 Sketsa alur di Reaktor (R-102) C12H25OC2H4OSO3H + NaOH

C12H25OC2H4O SO3Na + H2O

Panas reaksi pada suhu 25oC (293,15 K) r = 69,0225 kg/jam r. ∆Hr,25 = [(4,6719+(-15,9407)) - (3,4219+(-7150,7823))]kJ/kg x 69,0225 kg/jam = 1.429.915,1546 kJ/jam 322 , 95

6

Panas masuk = F

LE

∫

322 , 95

6

Cp dT + F

∫

E

298,15

Cp dT + F

LES

298,15

322 , 95

∫

F6H2SO4

322 , 95

6

∫

322 , 95

Cp dT + F6Air

298,15

Cp dT +

298,15

∫

303,15

∫

Cp dT + F10Air

298,15

Cp dT+

298,15

303,15

10

F

NaOH

∫

Cp dT

298,15

= 3.428,4789 kJ/jam

324 ,15

11

Panas keluar = F

LE

∫

324 ,15

11

Cp dT + F

298,15

E

∫

Cp dT + F

298,15

324 ,15

F11H2SO4

324 ,15

11

∫

298,15

LES

∫

324 ,15

Cp dT + F11Air

Cp dT +

298,15

∫

298,15

324 ,15

Cp dT + F11SLES

∫

Cp dT

298,15

= (0,0261 kg/jam)(2,0795 kJ/kg.K)(324,15-298,15 K) + (0,1375 kg/jam) (2,2050 kJ/kg.K)(322,15-298,15) + (0,6972 Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether Sulfonat Kapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009. USU Repository © 2009

kg/jam)(2,0090 kJ/kg.K) (324,15-298,15) + (3,6005 kg/jam)(0,0017 kJ/kg.K)(324,15-298,15 K) + (40,6478 kg/jam) (((18,2964)(324,15-298,15)+ (0,472118) (324,152-298,152)+(0,00133878)(324,153-298,153)+ (0,000001314) (324,154-298,154) kJ/kg)) + (73,9208 kg/jam)(2,7590 kJ/kg.K) (324,15-298,15 K) = 9.774,8707 kJ/jam Panas yang dilepas steam (Q) = r . ∆Hr 25 + ( Qo - Qi ) = 1.436.266,159 kJ/jam Saturated steam pada 1000C, Hv(100oC) = 2676,1 kJ/kg

(Reklaitis, 1983)

Hl(100oC) = 419,064 kJ/kg (Reklaitis, 1983) λ = [Hv(100oC) – Hl(100oC)] λ = [2.676,1- 419,064] λ = 2.257,0360 kJ/kg Jumlah steam yang diperlukan (m) = Q/λ =

1.436.266,159 kJ / jam 2.257,0360 kJ / kg

= 636,3506 kg/jam B.4 Mixer (M-201) Saturated vapor 100oC 28 C 17 30oC

Air

13 EDTA o

M-201

12 30 C SLES

30oC

14

Ettilen Glikol m.stearat

15

60oC

Air EDTA SLES Ettilen Glikol m.stearat


Gambar LB-4 Sketsa alur di Mixer (M-201)


303,15

Panas masuk = F12SLES

∫

303,15

Cp dT + F13EDTA

298,15

∫

303,15

∫

Cp dT + F14EG

298,15

Cp dT +

298,15

301,15

17

F

∫

Air

Cp dT

298,15

= 9.774,8707 kJ/jam + (0,9919 kg/jam)(1,4677 kJ/kg)(303,15298,15 K) + (39,6766 kg/jam)(2,8011 kJ/kg.K)( 303,15-298,15 K) + (649,7050 kg/jam)(18,2964)(301,15-298,15) = 69774,1532 kJ/jam 333,15

15

Panas keluar = F

SLES

∫

333,15

15

Cp dT + F

EDTA

298,15

∫

333,15

15

Cp dT + F

EG

298,15

∫

Cp dT +

298,15

333,15

F15Air

∫

Cp dT

298,15

= (119,0299 kg/jam)(2,7590 kJ/kg.K)(333,15-298,15 K) + (0,9919 kg/jam)(1,4677 kJ/kg)(333,15-298,15 K) + (39,6766 kg/jam)(2,8011 kJ/kg.K)( 333,15-298,15 K) + (649,7050 kg/jam))(((18,2964) (333,15-298,15)+ (0,472118) (333,152298,152)+(-0,00133878) (333,153-298,153)+ (0,000001314) (333,154-298,154) kJ/kg)) = 110.494,8459 kJ/jam Panas yang dilepas steam (Q) = Qo – Qi

= 40.720,6927 kJ/jam

Saturated steam pada 1 atm, 1000C, HV(1000C) = 2676,1 kJ/kg

(Reklaitis,

1983) HL(1000C) = 419,064 kJkKg

(Reklaitis,

1983) λ = [Hv(100oC) – Hl(100oC)] λ = [2.676,1- 419,064] λ = 2.257,0360 kJ/kg Jumlah steam yang diperlukan (m) = Q/λ =

40.720,6927 kJ / jam 2.257,0360 kJ / kg

= 18,0417 kg/jam Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether Sulfonat Kapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009. USU Repository © 2009

B.5 Cooler (E-201) Air Pendingin 25oC

60oC

15


16 E-101

40oC


Air Pendingin Bekas 50oC

Gambar LB-5 Sketsa alur di Cooler (E-201)

333,15

15

Panas masuk = F

∫

Cp dT

298,15

= 110.494,8459 kJ/jam 313,15

Panas keluar = F16SLES

∫

313,15

Cp dT + F16EDTA

298,15

∫

298,15

313,15

Cp dT + F16EG

∫

Cp dT +

298,15

313,15

16

F

Air

∫

Cp dT

298,15

= (119,0299 kg/jam)(2,7590 kJ/kg.K)(313,15-298,15 K) + (0,9919 kg/jam)(1,4677 kJ/kg)(313,15-298,15 K) + (39,6766 kg/jam)(2,8011 kJ/kg.K)( 333,15-298,15 K) + (649,7050 kg/jam) (((18,2964) (313,15-298,15)+ (0,472118) (313,152-298,152)+(0,00133878) (313,153-298,153)+ (0,000001314) (313,154-298,154) kJ/kg)) = 47.246,2717 kJ/jam

Panas yang diserap air pendingin (Q) = Qo– Qi = -63.248,5743 kJ/jam Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether Sulfonat Kapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Pada media pendingin yang digunakan air pada 25oC dan diasumsikan keluar pada 50oC, dimana : Cp air (23oC) = 4,183 kJ/kg.K

(Tabel A.2-5 Geankoplis, 1983)

Q = m . Cp . ∆T Sehingga, Jumlah air pendingin yang diperlukan (m) =

=

Q Cp (T2 − T1 ) 63.248,5743 kJ / hari 4,183 (50 − 25) kJ / kg

= 604,8154 kg/jam

LAMPIRAN C PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN

C.1 Tangki Penyimpanan Lauril Eter (TT-101) Fungsi

: Untuk menyimpan lauril eter

Bentuk


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

: 1 unit

Kondisi operasi : Temperatur

= 30°C

Tekanan

= 1 atm

Kebutuhan perancangan = 30 hari = 720 jam Faktor kelonggaran

= 20 %


Laju alir

= 55 kg/jam

Densitas (ρ)

= 4.548,0336 kg/m3

Vcamp =

55 kg / jam = 0,0121 m3/jam 3 4.548,0336 kg / m

Perhitungan: a. Volume bahan, Vl = 0,0121 m3/jam x 720 jam = 8,7071 m3 Volume tangki, Vt = (1 + 0,2) x 8,7071 m3 = 10,4485 m3 b. Diameter dan tinggi shell Volume shell tangki (Vs) : Vs = 14 πDi 2 H

Direncanakan perbandingan diameter dengan silinder tangki D:H = 4 : 5

Vs =

5 16

πDi 3

10,4485 = 165 πDi 3 Di = 2,2000 m H = 2,7500 m c. Tebal shell tangki

t=

PD 2SE − 1,2P

(Brownell,1959)

di mana: t = tebal shell

P = tekanan desain

D = diameter dalam tangki

S = allowable stress

E = joint efficiency Tekanan udara luar, Po = 1 N/m2 = 0,0010 kPa P = F/A = (55 kg/jam)(720 jam)(9,8 m/s2) / [π/4 (2,2000)2 m2] = 102.142,4435 N/m2 = 102,1424 kPa Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether Sulfonat Kapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Poperasi = 203,4953 kPa Faktor keamanan = 20 % Maka, Pdesign

= (1,2) (203,4953 kPa) = 244,1944 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 (244,1944 kPa) (2,2000 m) = 2(87.218,714 kPa)(0,8) − 1,2(244,1944 kPa) = 0,0038 m = 0,1519 in

t=

Faktor korosi = 1/8 in Maka tebal shell yang dibutuhkan

= 0,1519 in + 1/8 in = 0,2769 in

C.2 Pompa Tangki Penyimpanan Lauril Eter (J-101) Fungsi

: Untuk memompa lauril eter ke reaktor (R-101)

Jenis

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 unit

Bahan konstruksi : Commercial steel Kondisi operasi : − Temperatur

= 30 oC

− Densitas fluida (ρ)

= 4.548,0336 kg/m3 = 283,9238 lbm/ft3

− Viskositas larutan (µ) = 39,2403 cp = 94,9262 lbm/ft⋅jam − Laju alir massa (F)

= 55 kg/jam = 0,0337 lbm/s

Debit air/laju alir volumetrik, Q =

F

ρ

=

0,0337 lbm / s 283,9238 lbm / ft 3

= 0,0001 ft3/s = 0,000004 m3/s Penentuan diameter optimum untuk pipa : Di,opt = 0,363 × Q0,45 × ρ0,13

(Timmerhaus, 2004)


= 0,363 × (0,000004)0,45× (4.548,0336)0,13 = 0,0041 m = 0,1618 in Ukuran spesifikasi pipa :

(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 = 0,0337 ft

- Luas penampang dalam (At) = 0,0004 ft2 - Bahan konstruksi Kecepatan linier, v =

= Commercial steel

Q 0,0001 =0,25 ft/s = A t 0,0004

Bilangan Reynold, N Re =

ρ v D (283,9238)(0,25)(0,0224 )(3.600 ) = = 60,2966 μ 94,9262

Karena NRe <2100, maka aliran laminar. Maka, f = 16/60,2966 = 0,2654 Instalasi pipa: -

Panjang pipa lurus, L1 = 30 ft

-

1 buah gate valve fully open ; L

D L2 = 1 × 13 × 0,0303 = 0,3943 ft

= 13

(App. C–2a, Foust, 1980)

-

2 buah standard elbow 90°; L

-

1 buah sharp edge entrance; K= 0,5 ; L

D L3 = 2 × 30 × 0, 0303 = 1,82 ft

= 30


D

1 buah sharp edge exit; K = 1,0 ; L

(App.C–2c;C–2d, Foust, 1980)

L4 = 0,5 × 27 × 0, 0303 = 0,4095 ft -

= 27

D

= 55

(App.C–2c;C–2d, Foust,

1980) L5 = 1,0 × 55 × 0, 0303 = 1,6683 ft Panjang pipa total (ΣL) = 34,2921 ft Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether Sulfonat Kapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Faktor gesekan, 2 4 f v 2 ΣL (4)(0,2654 )(0,25) (34,2921) F= = = 1,5785 ft ⋅ lb f /lb m 2g c D 2(32,174)(0,0224 ) Tinggi pemompaan, ∆z = 3 ft Static head, Δz

g = 0,0109 ft ⋅ lb f /lb m gc

Δv 2 Velocity head, =0 2gc Pressure head,

∆P

ρ

=0

Maka : Ws = Δz

g Δv 2 ΔP + + +F gc 2gc ρ

+ 0,15 == 330 + 0++00++01,5785 30,15 ft.lb f / lbm == 4,5785

Tenaga pompa, P =

Ws Q ρ (4,5785)(0,0001)(283,9238) = = 0,0002 Hp 550 550

Untuk efisiensi pompa 80 %, maka : Tenaga pompa yang dibutuhkan = (0,0002)/(0,8)= 0,0003 Hp Pompa yang digunakan sebesar 1/2 hp

C.3 Tangki Penyimpanan Oleum (TT-102) Fungsi

: Untuk menyimpan oleum

Bentuk


Bahan konstruksi : Stainless Stell SA-316 grade C Jenis sambungan : Double welded butt joints Jumlah

: 1 unit


= 30°C


Tekanan

= 1 atm


= 20 %

Laju alir

= 90,8696 kg/jam

Densitas (ρ)

= 1930 kg/m3

Vcamp =

90,8696 kg / jam = 0,0471 m3/jam 3 1930 kg / m

Perhitungan: a. Volume bahan, Vl = 0,0471 m3/jam x 720 jam = 33,8995 m3 Volume tangki, Vt = (1 + 0,2) x 33,8995 m3 = 40,6794 m3 b. Diameter dan tinggi shell Volume shell tangki (Vs); Vs = 14 πDi 2 H

Direncanakan perbandingan diameter dengan silinder tangki; D:H = 4 : 5

Vs =

5 16

πDi 3

40,6794 =

5 16

πDi 3

Di = 3,4609 m H = 4,3262 m

c. Tebal shell tangki

t=

PD 2SE − 1,2P

(Brownell,1959)


P = tekanan desain



E = joint efficiency Tekanan udara luar, Po = 1 N/m2 = 0,0010 kPa


P = F/A = (90,8696 kg/jam)(720 jam)(9,8 m/s2) / [π/4 (3,4609)2 m2] = 68.191,3404 N/m2 = 68,1913 kPa Poperasi

= 169,5442 kPa

Faktor keamanan = 20 % Maka, Pdesign

= (1,2) (169,5442 kPa) = 203,4530 kPa

Joint efficiency

= 0,8

(Brownell, 1959)

Allowable stress = 100.000 lbm/in2 = 689.476 kPa Tebal shell tangki:

(Perry, 1999)

PD 2SE − 1,2P (203,4530 kPa) (3,4609 m) = 2(689.476 kPa)(0,8) − 1,2(203,4530 kPa) = 0,0006 m = 0,0251 in

t =


= 0,0251 in + 1/20 in = 0,0751 in

C.4 Pompa Tangki Penyimpanan Oleum (J-102) Fungsi

: Untuk memompa oleum ke reaktor (R-101)

Jenis

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 unit


= 30 oC


= 1930 kg/m3 = 120,4857 lbm/ft3


= 90,8696 kg/jam = 0,0556 lbm/s


F

ρ

=

0,0556 lbm / s 120,4857 lbm / ft 3


(Timmerhaus, 2004)


= 0,363 × (0,00001)0,45× (1930)0,13 = 0,0055 m = 0,3010 in Ukuran spesifikasi pipa :

(Geankoplis,1997)


= 1/8 in

- Schedule pipa

= 40


= 0,269 in = 0,0224 ft


= 0,405 in = 0,0338 ft


= Commercial steel

Q 0,0005 = 1,25 ft/s = A t 0,0004


ρ v D (120,4857 )(1,25)(0,0224)(3.600) = = 576,5687 μ 21,0642

Karena NRe < 2100, maka aliran laminar Maka, f = 16/576,5687 = 0,0278 Instalasi pipa: -


-


-


-


D L2 = 1 × 13 × 0,0518 = 0,6738 ft D L3 = 2 × 30 × 0, 0518 = 1,555 ft

= 13


= 30


D



L4 = 0,5 × 27 × 0, 0518 = 0,6997 ft -

= 27

D

= 55


1980) L5 = 1,0 × 55 × 0, 0518 = 2,8505 ft Panjang pipa total (ΣL) = 35,7794 ft Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether Sulfonat Kapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Faktor gesekan, 2 4 f v 2 ΣL (4) (0,0278)(1,25) (35,7794) F= = = 4,3129 ft ⋅ lb f /lb m 2g c D 2(32,174)(0,0224 ) Tinggi pemompaan, ∆z = 3 ft Static head, Δz

g = 3 ft ⋅ lb f /lb m gc

Velocity head,

Δv 2 =0 2gc

Pressure head,

∆P

ρ

=0

Maka : Ws = Δz


0,15 == 330 + 0++00++04+,3129 = 30,15 ft.lb f / lbm

= 7,3129

Tenaga pompa, P =

Ws Q ρ (7,3129 )(0,0005)(120,4857 ) = = 0,0008 Hp 550 550


C.5 Reaktor Sulfonasi (R-101) Fungsi

: Tempat terjadi reaksi sulfonasi

Jenis


Bentuk

: Silinder vertikal dengan alas ellipsoidal dan tutup datar

Bahan konstruksi : Carbon steel SA-283 Grade C Jumlah

: 1 unit

Reaksi yang terjadi : C12H25OC2H4OH + SO3 + H2SO4



Temperatur operasi

= 46°C

Tekanan operasi

= 1 atm

Laju alir umpan masuk

= 145,8696 kg/hari

Tabel LC.7 Komposisi bahan yang masuk ke reaktor F Bahan (kg/jam) xi ρi xi. ρi µi xi.µi Lauril eter 55,0000 0,5881 4.429,5712 2.605,0308 39,2403 23,0772 Oleum 90.8696 0,4119 1.930,0000 794,9670 8,7000 3,5835 145,8696 3.399,9978 26,6607 total (Sumber : Lyman, 1982) ρ campuran = 3.399,9978 kg/m3 = 212,2661 lbm/ft3 µ campuran = 26,6607 cp = 0,0179 lb/ft.s Laju alir

= 145,8696 kg/jam

Menghitung volume reaktor, V : τ =

V vo

(Levenspiel, 1999)

Dimana : τ : Waktu tinggal V : Volume tangki yang ditempati cairan vo : Laju volumetrik umpan (Vo) Diket :

Waktu tinggal (τ) = 4 jam

Maka : V = vo x τ V =

145,8696 kg/jam x 4 jam = 0,1716 m3 3 3.399,9978 kg/m

Faktor kelonggaran Volume reaktor

= 20 %

= volume tangki yang ditempati cairan (V) x 1,2 = 0,1716 m3 x 1,2 = 0,2059 m3

Untuk pengadukan

Dt =1 Hc

(McCabe, 1999)


Dt = Hc Dt = Hcs + He ; di mana Hcs = tinggi cairan dalam shell Diameter tutup = diameter reaktor = Dt Rasio axis ellipsoidal head = 2 : 1 Tinggi tutup = He =

Dt 4

(Brownell, 1959)

Maka, Dt = Hcs + He Dt = Hcs + Hcs =

Dt 4

3 Dt 4

Volume tutup bawah reaktor =

π 3 Dt 24

Volume cairan dalam shell =

π 2 D t .H cs 4

=

π 2 3 Dt . Dt 4 4

=

3 3 πD t 16

Volume cairan dalam tangki =

(Brownell, 1959)

3 π 3 3 πD t + Dt 16 24

11 3 πD t 48 Dt = 0,6589 m

0,2059 m3 =

Maka tinggi cairan dalam reaktor, Hc = 0,6589 m Direncanakan digunakan tangki dengan perbandingan Dt : ht = 3 : 4 Ht =

4 4 D t = (0,6589 m) = 0,8786 m 3 3

Tinggi tutup, He =

Dt 0,6589 m = = 0,1647 m 4 4

Tinggi shell, Hs = Ht – He = 0,8786 – 0,1647 = 0,8786 m Tekanan udara luar, Po = 1 atm = 101,325 kPa Tekanan hidrostatik, Phid = ρ x g x h Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether Sulfonat Kapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009. USU Repository © 2009

= 3.399,9978 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 0,6589 m = 21.954,5338 Pa = 21,9545 kPa Tekanan operasi, Poperasi = 101,325 kPa + 21,9545 kPa = 123,2795 kPa Faktor kelonggaran Maka, Pdesign

= 20 %

= (1,2) (123,2795 kPa) = 147,9354 kPa

Joint efficiency = 0,85

(Brownell, 1959) 2

Allowable stress = 16250 lbm/in = 112.039,85 kPa

(Brownell, 1959)

Tebal shell tangki: PD 2SE − 1,2P (147,9354 kPa) (0,6589 m) = 2(112.039,85 kPa)(0,85) − 1,2 (147,9354 kPa) = 0,0005 m = 0,0202 in

t=

Faktor korosi

= 0,042 in

Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,0202 in + 0,042 in = 0,0622 in Perancangan pengaduk : Jenis pengaduk

: Propeller 3 blades

Jumlah baffle

: 4 buah

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

; Da = 1/3 x 0,6589 m = 0,2196 m = 0,7205 ft

C/Dt = 1/3

; E = 0,2196 m = 0,7205 ft

L/Da = ¼

; L = ¼ x 0,7205 ft = 0,1801 ft

W/Da = 1/5

; W = 1/5 x 0,7205 ft = 0,1441 ft

J/Dt = 1/10 ; J = 1/12 x 0,6589 m = 0,0549 m = 0,1801 ft Kecepatan Pengadukan , N = 0,5 putaran/detik Da = 0,2196 m = 0,7205 ft gc = 32,17 lbm.ft/lbf.det2 Bilangan Reynold,


D a N. ρ (0,7205 ft) 2 (0,5 put/det)(212,2661 lb/ft 3 ) = 3.077,9785 = μ 0,0179 lb/ft. sec 2

NRe =

Dari gambar 3.4-4 Geankoplis, untuk NRe = 3.077,9785 maka diperoleh Np = 0,4

Np =

P ρ N 3 Da 5

(Geankoplis, 1997)

maka P = Np.ρ.N3.Da5 = (0,4)( 3.399,9978)(0,5)3(0,2196)5 = 0,0868 watt = 0,0001 hp Effisiensi motor penggerak = 80% Daya motor penggerak =

0,0001 = 0,00013 hp 0,8

Perancangan Jaket Pemanas Ditetapkan jarak jaket (γ) = ½ in = 0,0127 m, sehingga : Diameter dalam jaket (D1) = Dt + (2 . t) = 0,6589 + (2 x 0,0127 ) = 0,6843 m Diameter luar jaket (D2) = 2 γ + D1 = (2 x 0,0127 ) + 0,6843 = 0,7097 m Luas yang dilalui steam (A) = π/4 (D22 – D12) = 0,0278 m2 Laju massa steam

= 125,0859 kg/jam

Densitas steam

= 0,5978 kg/m3

Laju volumetrik steam

=

125,0859 kg/jam = 209,2437 m3/jam 0,5978 kg/m3

Kecepatan superficial steam (V),

Laju volumetrik steam 209,2437 m 3 /jam V= = 7.528,7518 m/jam = Luas yang dilalui steam 0,0278 m 2 Tekanan udara luar, Po = 1 atm = 101,325 kPa Tekanan steam, Psteam = ρ x g x h = 0,5978 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 0,7139 m Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether Sulfonat Kapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009. USU Repository © 2009

= 4,1823 Pa = 0,0042 kPa Tekanan dalam jacket, Psteam = 101,325 kPa + 0,0042 kPa = 101,3292 kPa Faktor kelonggaran Maka, Pdesign

= 20 %

= (1,2) (101,3292 kPa) = 121,5950 kPa


(Brownell, 1959)

Allowable stress = 100.000 psia = 689.476 kPa

(Brownell, 1959)

Tebal shell tangki:

PD 2SE − 1,2P (121,5950 k Pa) (0,6589 m) = 2(689.476 kPa)(0,8) − 1,2 (121,5950 kPa) = 0,00007 m = 0,0029in

t=

Faktor korosi

= 1/20 in

Maka tebal jaket yang dibutuhkan = 0,0029 + 1/20 in = 0,0529 in

C.6 Pompa Reaktor (J-103) Fungsi

: Untuk memompa campuran dari reaktor (R-101) ke mixer (M-101)

Jenis

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1


= 46 oC


= 2.872,4613 kg/m3 = 179,3215 lbm/ft3


= 145,8696 kg/jam = 0,0893 lbm/s


F

ρ

=

0,0893 lbm / s 179,3215 lbm / ft 3

= 0,0005 ft3/s = 0,00001 m3/s Penentuan diameter optimum untuk pipa : Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether Sulfonat Kapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Di,opt = 0,363 × Q0,45 × ρ0,13

(Timmerhaus, 2004)


(Geankoplis,1997)


= 1/8 in

- Schedule pipa

= 40


= 0,269 in = 0,0224 ft


= 0,405 in = 0,0338 ft


= Commercial steel

Q 0,0005 = 1,25 ft/s = A t 0,0004


ρ v D (179,3215)(1,25)(0,0224 )(3.600 ) = = 369,6247 μ 48,9026

Karena NRe < 2100, maka aliran laminar f = 16/369,,6247 = 0,0433 Instalasi pipa: -


-


D L2 = 1 × 13 × 0,0518 = 0,6738 ft

= 13


-


-


= 30 D L3 = 2 × 30 × 0, 0518 = 1,5550 ft


D

= 27

1980)

L4 = 0,5 × 27 × 0, 0518 = 0,6997 ft -



D

= 55


1980) L5 = 1,0 × 55 × 0, 0518 = 2,8508 ft Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether Sulfonat Kapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Panjang pipa total (ΣL) = 35,7794 ft Faktor gesekan, 2 4 f v 2 ΣL (4) (0,0433)(1,25) (35,7794 ) F= = = 5,3741 ft ⋅ lb f /lb m 2g c D 2(32,174 )(0,0224 ) Tinggi pemompaan, ∆z = 6 ft Static head, Δz


Velocity head,

Δv 2 =0 2gc

Pressure head,

∆P

ρ

=0

Maka : Ws = Δz


+ 0,15 == 630 + 0++00++05,3741 30,15 ft.lb f / lbm == 11,3741

Tenaga pompa, P =

Ws Q ρ (11,3741)(0,0005)(179,3215) = = 0,0019 Hp 550 550


C.7 Mixer (M-101) Fungsi

: Untuk menurunkan konsentrasi asam sulfat

Bentuk


Bahan konstruksi : Stainless Stell SA-316 grade C Jenis sambungan : Double welded butt joints Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether Sulfonat Kapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Jumlah

: 1 unit


= 40°C

Tekanan

= 1 atm

Faktor kelonggaran

= 20 %

Laju alir umpan

= 165,2713 kg/jam

Densitas (ρ) umpan

= 3.362,0264 kg/m3

F (kg/jam) xi ρi xi. ρI µI (cP) xi.µI (cP) 69,7197 0,4037 5.580,6428 2.252,9055 24,1038 9,7307 0,5225 0,0025 4.400,3763 11,0009 21,8679 0,0547 2,7500 0,0259 4.400,3763 113,9697 21,8679 0,5664 71,7870 0,3179 1.834,5500 583,2034 985,3317 313,2369 20,4921 0,2500 998,8600 249,715 0,5573 0,1393 165,2713 1,0000 3.210,7945 323,7280 165,2713 kg / jam Laju alir volumetrik = = 0,0515 m3/jam 3 3.210,7945 kg / m

Bahan (i) Lauril Eter Sulfonat Lauryl Ether Ether Asam Sulfat Air + SO3 Sub total

Volume bahan Vl = 0,0515 m3/jam . 8 jam = 0,4118 m3 Volume tangki Vt = (1 + 0,2) x 0,4118 m3 = 0,4941 m3 Untuk pengadukan

Dt =1 Hc

(McCabe, 1999)

Dt = Hc Dt = Hcs + He ; di mana Hcs = tinggi cairan dalam shell Diameter tutup = diameter tangki = Dt Rasio axis ellipsoidal head = 2 : 1 Tinggi tutup = He =

Dt 4

(Brownell, 1959)

Maka, Dt = Hcs + He Dt = Hcs +

Dt 4


Hcs =

3 Dt 4

Volume tutup bawah tangki =

π 3 Dt 24


π 2 D t .H cs 4

Volume tangki

=

π 2 3 Dt . Dt 4 4

=

3 3 πD t 16

=

3 π 3 3 πD t + Dt 16 24

(Brownell, 1959)

11 3 πD t 48 Dt = 0,8822 m

0,4941 m3 =

Maka tinggi cairan dalam tangki, Hc = 0,8822 m Direncanakan digunakan tangki dengan perbandingan Dt : Ht = 3 : 4 Ht =

4 4 D t = (0,8822 m) = 1,1763 m 3 3 Dt 0,8822 m = = 0,2206 m 4 4

Tinggi alas, He =

Tinggi shell, Hs = Ht – He = 1,1763 + 0,2206 = 1,3969 m Tekanan udara luar, Po

= 1 atm = 101,325 kPa

Tekanan hidrostatik, Phid = ρ x g x h = 3.210,7945 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 0,8822 m = 27.759,1165 Pa = 27,7591 kPa Tekanan operasi, Poperasi = 101,325 kPa + 27,7591 kPa = 101,3250 kPa Faktor kelonggaran Maka, Pdesign

= 20 %

= (1,2) (101,3250 kPa)

= 121,5900 kPa Joint efficiency = 0,8

(Brownell, 1959)

Allowable stress = 12.650 lbm/in2 = 87.218,714 kPa

(Brownell, 1959)

Tebal shell tangki: Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether Sulfonat Kapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009. USU Repository © 2009

PD 2SE − 1,2P (121,5900 kPa) (0,8822 m) = 2(87.218,714 kPa)(0,8) − 1,2 (121,5900 kPa)

t =

= 0,0007 m = 0,0303 in Faktor korosi

= 1/20 in

Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,0303 in + 1/20 in = 0,0803 in Perancangan pengaduk : Jenis pengaduk


Jumlah baffle

: 4 buah


; Da

= 1/3 x 0,8822 m = 0,2941 m = 0,9648 ft

C/Dt

; C

= 0,9648 ft

L/Da = ¼

; L

= ¼ x 0,9648 ft = 0,2412 ft

W/Da = 1/5

; W

= 1/5 x 0,9648 ft = 0,1929 ft

J/Dt

; J

= 1/10 x 0,8822 m = 0,0882 m = 0,2894ft

= 1/3

= 1/10

Kecepatan Pengadukan , N = 0,5 putaran/detik Da = 0,9648 ft Bilangan Reynold, 2 D a N. ρ (0,9648 ft) 2 (0,5 put/det)(200,4538 lb/ft 3 ) NRe = = 0,2175 lb/ft. sec μ = 428,9430 Dari gambar 3.4-4 Geankoplis, untuk NRe = 428,9430 maka diperoleh Np = 1,7

Np =

P ρ N 3 Da 5

(Geankoplis, 1997)

maka P = Np.ρ.N3.Da5 = (1,7)(200,4538)(0,5)3(0,9648)5 = 35,6089 watt = 0,0478 hp Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether Sulfonat Kapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Effisiensi motor penggerak = 80 % Daya motor penggerak =

0,0478 = 0,0598 hp 0,8

C.8 Pompa Mixer (J-104) Fungsi

: Untuk memompa campuran dari mixer (M-101) ke decanter (FL-101)

Jenis

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1


= 40 oC


= 3.210,7945 kg/m3 = 200,4538 lbm/ft3

− Viskositas larutan (µ) = 323,7280 cp = 0,2175 lbm/ft⋅sec − Laju alir massa (F)

= 165,3122 kg/jam = 0,1012 lbm/s


F

ρ

=

0,1012 lbm / s 200,4538 lbm / ft 3


(Timmerhaus, 2004)


(Geankoplis,1997)


= 1/8 in

- Schedule pipa

= 40


= 0,269 in = 0,0224 ft


= 0,405 in = 0,0337 ft

- Luas penampang dalam (At) = 0,0004 ft2 - Bahan konstruksi

= Commercial steel


Kecepatan linier, v =

Q 0,0005 = 1,25 ft/s = A t 0,0004


ρ v D (200,4538)(1,25)(0,0224 ) = = 25,8055 μ 0,2175

Karena NRe < 2100, maka aliran laminar diperoleh: f = 16/25,8055 = 0,62 Instalasi pipa: -


-


-


-


D L2 = 1 × 13 × 0,0687 = 0,8927 ft

= 13

App. C–2a, Foust, 1980)

= 30 D L3 = 2 × 30 × 0, 0687 = 2,0600 ft


D

= 27

1980)

L4 = 0,5 × 27 × 0, 0687 = 0,9270 ft -



D

= 55


1980) L5 = 1,0 × 55 × 0, 0687 = 3,7766 ft Panjang pipa total (ΣL) = 37,6563 Faktor gesekan, 2 4 f v 2 ΣL (4) (0,62 )(1,25) (37,6563) F= = = 101,2339 ft ⋅ lb f /lb m 2(32,174 )(0,0224 ) 2g c D Tinggi pemompaan, ∆z = 6 ft Static head, Δz


Velocity head,

Δv 2 =0 2gc

Pressure head,

∆P

ρ

=0


Maka : Ws = Δz


+ 0,15 == 630 + 0++00++0101,2339 30,15 ft.lb f / lbm == 107,2339

Tenaga pompa, P =

Ws Q ρ (107,2339) (0,0005)(200,4538) = = 0,0195 Hp 550 550

Untuk efisiensi pompa 80 %, maka : Tenaga pompa yang dibutuhkan = (0,0195)/(0,80)= 0,0244 Hp

C.9 Dekanter (FL-101) Fungsi

: Untuk memisahkan campuran asam sulfat dan LES

Bentuk

: Silinder horizontal

Jumlah

: 1 unit

Bahan konstruksi : Baja karbon SA-283 grade C Kondisi operasi : − Temperatur

= 40 oC


= 3.362,0264 kg/m3 = 209,8840 lbm/ft3

− Viskositas larutan (µ) = 438,6573 cp = 1.061,1560lbm/ft⋅jam − Laju alir massa (F)

= 165,3122 kg/jam = 0,1012 lbm/s

− Densitas fluida (ρ) lapisan atas B

= 1.742,2830 kg/m3 = 108,7670 lbm/ft3

− Densitas fluida (ρ) lapisan bawah A = 5.334,3866 kg/m3 = 333,0141 lbm/ft3 t=

100 µ ρA − ρB

t=

100 x 1.061,1560 = 29,5282 jam 333,0141 − 108,7670


Volume cairan =

165,3122 kg / jam x 29,5282 jam =1,4526 m 3 3 3.360,54 kg / m

Factor kelonggaran = 20% Volume tangki = (1,2)(1,4526 m3) = 1,7431 m3 Volume shell tangki (Vs) : Vs =

1 π Di2 L 4

Vs =

5 π Di3 4

Volume tutup tangki : Vc =

π 24

Di3

Volume tangki (V) V = Vs + Vc V=

16 π Di3 12

1,7431 m3 =

16 π Di3 12

Di = 0,7467 m L = 5 x Di = 5 x 0,7467 m = 3,7335 m Rasio axis = 2 :1 Tinggi tutup = (1/2)( 3,7335 m/2) = 0,9334 m Volume cairan = 1,4526 m Tinggi cairan =

1,4526 x 3,7335 = 3,1112 m 1,7431

Tekanan udara luar, Po

= 1 atm = 101,325 kPa

Tekanan hidrostatik, Phid = ρ x g x h = 3.360,54 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 3,1112 m = 102.462,0581 Pa = 102,4621 kPa Tekanan operasi, Poperasi = 101,325 kPa + 102,4621 kPa = 203,7871 kPa Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether Sulfonat Kapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Faktor kelonggaran Maka, Pdesign

= 20 %

= (1,2) (203,7871 kPa)


(Brownell, 1959)


(Brownell, 1959)

Tebal shell tangki: PD 2SE − 1,2P (244,5445 kPa) (0,7467 m) = 2(87.218,714 kPa)(0,8) − 1,2 (244,5445 kPa) = 0,0013 m = 0,0517 in

t =

Faktor korosi

= 1/20 in

Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,0517 in + 1/20 in = 0,1016 in

C.10 Pompa Dekanter (J-105) Fungsi

: Untuk memompa campuran dari decanter ke reaktor 102

Jenis

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 unit

Bahan konstruksi : Commercial steel Kondisi operasi : − Temperatur Bahan Lauril Eter Sulfonat Lauryl Ether Ether Asam Sulfat Air Total

= 40 oC F (kg/jam) 69,7197 0,0261 0,1375 3,6005 1,0155 74,4993


xi 0,7133 0,0003 0,0025 0,1119 0,172 1,0000

ρi 5.580,6428 4.400,3763 4.400,3763 1.834,5500 986,8756

xi. ρi µi xi.µi 3980,6725 24,1038 17,1932 1,3201 21,8679 0,0066 11,0009 21,8679 0,0547 205,2862 985,3317 110,2586 169,7426 0,5816 0,1000 4368,0223 127,6131

= 4368,0223 kg/m3 = 272,6981 lbm/ft3

− Viskositas larutan (µ) = 127,6131cp = 308,7089 lbm/ft⋅jam − Laju alir massa (F)

= 74,4993 kg/jam = 0,0456 lbm/s



F

ρ

=

0,0456 lbm / s 272,6986 lbm / ft 3


(Timmerhaus, 2004)

= 0,363 × (0,000005)0,45× (4368,0223)0,13 = 0,0044 m = 0,1749 in Ukuran spesifikasi pipa :

(Geankoplis,1997)


= 1/8 in

- Schedule pipa

= 40


= 0,269 in = 0,0224 ft


= 0,405 in = 0,0337 ft


= Commercial steel

Q 0,0002 = 0,5 ft/s = A t 0,0004

BilanganReynold, N Re =

ρ v D (272,6981 )(0,5)(0,0224 )(3.600 ) = = 35,6167 μ 308,7089

Karena NRe < 2100, maka aliran laminar diperoleh: f = 16/35,6167 = 0,4492 Instalasi pipa: - Panjang pipa lurus, L1 = 30 ft - 1 buah gate valve fully open ; L

D L2 = 1 × 13 × 0,0303 = 0,3943 ft

- 2 buah standard elbow 90°; L L3 = 2 × 30 × 0,0303 = 0,91 ft

D

= 13


= 30

- 1 buah sharp edge entrance; K= 0,5 ; L


D

= 27 (App.C–2c;C–2d, Foust,

1980) Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether Sulfonat Kapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009. USU Repository © 2009

L4 = 0,5 × 27 × 0,0303 = 0,4095 ft - 1 buah sharp edge exit; K = 1,0 ; L

D

= 55


1980) L5 = 1,0 × 55 × 0,0303 = 1,6683 ft Panjang pipa total (ΣL) = 33,3812 ft Faktor gesekan, 2 4 f v 2 ΣL (4) (0,4492 )(0,5) (33,3812 ) F= = = 10,4029 ft ⋅ lb f /lb m 2g c D 2(32,174 )(0,0224 ) Tinggi pemompaan, ∆z = 6 ft Static head, Δz


Velocity head,

Δv 2 =0 2gc

Pressure head,

∆P

ρ

=0

Maka : Ws = Δz


+ 0,15 == 630 + 0++00++010,4029 30,15 ft.lb f / lbm == 16,4029

Tenaga pompa, P =

Ws Q ρ (16,4029 )(0,0002 )(272,6968) = = 0,0016 Hp 550 550


C.11 Pompa Dekanter (J-106)


Fungsi

: Untuk memompa H2SO4 sisa dari dekanter ke tangki TT103

Jenis

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 unit

Bahan konstruksi : Commercial steel Kondisi operasi : − Temperatur Bahan Lauryl Ether Ether Asam Sulfat Air Total

= 40 oC F (kg/jam) 0,4964 2,6125 68,4091 19,2949 90,8129


xi ρi xi. ρi µi xi.µi 0,0012 4.400,3763 5,2805 21,8679 0,0262 0,0082 4.400,3763 36,0831 21,8679 0,1793 0,3907 1.834,5500 716,7587 985,3317 384,9691 0,5999 986,8756 592,0268 0,5816 0,3489 1,0000 1.350,1491 385,5235

= 1.350,1491 kg/m3 = 84,2907 lbm/ft3


= 90,8129 kg/jam = 0,0556 lbm/s


F

ρ

=

0,0556 lbm / s 84,2907 lbm / ft 3

= 0,0007 ft3/s = 0,0002 m3/s Penentuan diameter optimum untuk pipa : Di,opt = 0,363 × Q0,45 × µ0,13

(Timmerhaus, 2004)

= 0,363 × (0,0002)0,45× (385,5235)0,13 = 0,02 m = 0,7897 in Ukuran spesifikasi pipa :

(Geankoplis,1997)


= ¾ in

- Schedule pipa

= 40


= 0,824 in = 0,0687 ft


= 1,05 in = 0,0875 ft

- Luas penampang dalam (At) = 0,0037 ft2 Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether Sulfonat Kapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009. USU Repository © 2009

- Bahan konstruksi Kecepatan linier, v =

= Commercial steel

Q 0,0007 = 0,1892 ft/s = A t 0,0037


ρ v D (84,2907 )(0,1892 )(0,0687 )(3.600 ) = = 4,2289 μ 932,6199



-


D L2 = 1 × 13 × 0,0687 = 0,8927 ft

= 13


-


-


= 30 D L3 = 2 × 30 × 0, 0687 = 2,0600 ft


D

= 27

1980)

L4 = 0,5 × 27 × 0, 0687 = 0,9270 ft -



D

= 55


1980) L5 = 1,0 × 55 × 0, 0687 = 3,7766 ft Panjang pipa total (ΣL) = 57,6563 Faktor gesekan, 2 4 f v 2 ΣL (4) (3,7835)(0,1892 ) (57,6563) F= = = 7,0656 ft ⋅ lb f /lb m 2(32,174 )(0,0687 ) 2g c D Tinggi pemompaan, ∆z = 12 ft Static head, Δz


Velocity head,

Δv 2 =0 2gc


Pressure head,

∆P

ρ

=0

Maka : Ws = Δz


30++00++0 0+ +7,0656 0,15 == 12 30,15 ft.lb f / lbm == 19,0656

Tenaga pompa, P =

Ws Q ρ (19,0656 )(0,0007 )(84,2907 ) = = 0,0021 Hp 550 550


C.12 Tangki Asam Sulfat (TT-103) Fungsi

: Untuk menyimpan campuran asam sulfat

Bentuk



: 1 unit


= 30°C

Tekanan

= 1 atm


= 20 %

Laju alir

= 2.179,5096 kg/hari

Densitas (ρ)

= 627,7807 kg/m3

Komponen Lauryl Ether Asam Sulfat

F(kg/jam) 0,4964 68,4091

xi ρi 0,0342 4400,3763 0,7533 1834,5500

xi.ρi 150,6419 1381,9621


Air

23,8555 90,8129

Vcamp =

0,2125

995,6800

211,5507 1744,1547

90,8129 kg / jam = 0,0521 m3/jam 3 1 744,1547 kg / m

Perhitungan: a. Volume bahan, Vl = 0,0521 m3/jam . 720 jam = 37,4882 m3 Volume tangki, Vt = (1 + 0,2) x 37,4882 m3 = 44,9859 m3 b. Diameter dan tinggi shell Volume shell tangki (Vs);: Vs = 14 πDi 2 H


Vs = 165 πDi 3 44,9859 =

5 16

πDi 3

Di = 3,579 m H = 4,4738 m c. Tebal shell tangki

t=

PD 2SE − 1,2P

(Brownell,1959)


P = tekanan desain



E = joint efficiency Tekanan udara luar, Po = 1 atm = 101,325 kPa P = F/A = (90,8129 kg/jam)(720 jam)(9,8 m/s2) / [π/4 (3,579)2 m2] = 63.725,4721 N/m2 = 63,7255 kPa Poperasi

= 165,0505 kPa

Faktor keamanan = 20 % Maka, Pdesign = (1,2) (165,0505 kPa) = 198,0606 kPa Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether Sulfonat Kapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Joint efficiency

= 0,8

(Brownell, 1959) 2

Allowable stress = 100.000 lbm/in = 689.476 kPa

(Perry, 1999)

Tebal shell tangki: PD 2SE − 1,2P (198,0606 kPa) (3,579 m) = 2(689.476 kPa)(0,8) − 1,2(198,0606 kPa) = 0,0006 m = 0,0253 in

t =


= 0,0253 in + 1/20 in = 0,0753 in

C.13 Silo NaOH (G-101) Fungsi

: Untuk menyimpan padatan NaOH

Bentuk

: Silinder vertikal dengan dasar runcing 30o dan tutup datar


: 1 unit


= 30°C

Tekanan

= 1 atm


= 20 %

Laju alir

= 8,9061 kg/jam

Densitas (ρ)

= 1.090,41 kg/m3

Vcamp =

8,9061 kg / jam = 0,0082 m3/hari 3 1.090,41 kg / m

Perhitungan: a. Volume bahan, Vl = 0,0082 m3/jam . 720 jam = 5,8807 m3 Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether Sulfonat Kapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Volume tangki, Vt = (1 + 0,2) x 5,8807 m3 = 7,0569 m3 b. Diameter dan tinggi shell Volume shell tangki (Vs);: Vs = 14 πDi 2 H

Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi tangki; D:H = 4 : 5 Vs = 165 πDi 3

Volume kerucut (Vk) Vt = 8π Di 3 tan 30

(Brownell, 1959)

Volume tangki (V) V = Vs + Vk

V=

1 24

πDi 3 (20 + 3 tan 30)

7,0569 m 3 =

1 24

πDi 3 (20 + 3 tan 30)

Di = 1,3539 m Hs = 1,6924 m Tinggi kerucut (Hk) Hk = =

1 Di tan 30 2 1 (1,3539) tan 30 2

= 0,3908 m Tinggi tangki = H + Hh = 2,0832 m c. Tebal shell tangki

t=

PD 2SE − 1,2P

(Brownell,1959)

di mana : t = tebal shell

P = tekanan desain




E = joint efficiency Tekanan udara luar, Po = 1 atm = 101,325 kPa P = F/A = (8,9061 kg/jam)(720 jam)(9,8 m/s2) / [π/4 (1,3539)2 m2] = 90.425,0947 N/m2 = 90,4251 kPa Poperasi

= 191,75 kPa

Faktor keamanan = 20 % Maka, Pdesign

= (1,2) (191,75 kPa) = 230,1 kPa

Joint efficiency

= 0,8

(Brownell, 1959)

Allowable stress = 100.000 lbm/in2 = 689.476 kPa

(Perry, 1999)


t =


= 0,0111 in + 1/20 in = 0,0611 in

C.14 Conveyor (C-101) Fungsi

: Mengangkut NaOH dari silo ke elevator

Jenis

: Horizontal screw conveyor

Bahan konstruksi

: Carbon steel

Kondisi operasi

: Temperatur Tekanan

Jarak angkut

: 10 m

Jumlah unit

: 1 unit

Laju alir

: 8,9061 kg/hari

= 30°C = 1 atm

Densitas campuran (ρ) : 1.090,41 kg/m3 Direncanakan dalam 1 proses cukup ditempuh 1/12 jam kerja (5 menit) Laju alir volumetrik :


F 8,9061 1 1 = ⋅ ⋅ = 0,0492 m3/jam ρ 1.090,41 1 / 12 2

Q=

= 0,0005 ft3/s Daya conveyor : P= dimana:

C xLxWxF 33.000

C = kapasitas conveyor (ft3/sekon) L = panjang conveyor (ft) W = berat material (lb/ft3) = 40 lb/ft3

(Walas, 1988)

F = faktor material = 2

(Walas, 1988)

P

=

0,0005 ft 3 /sekon × 32,808ft × 40lb/ft 3 × 2 = 0,00004 Hp 33.000

C.15 Elevator (C-102) Fungsi

: Mengangkut NaOH dari conveyor ke mixer 102

Jenis

: Spaced-Bucket Centrifugal-Discharge Elevator

Bahan

: Malleable-iron

Jumlah

: 1 unit

Kondisi operasi : - Temperatur (T)

: 30 0C

- Tekanan (P)

: 1 atm (14,699 psi)

Laju bahan yang diangkut = 8,9061 kg/jam = 0,0025 kg/s Faktor kelonggaran, fk

= 12 %

(Perry, 1999)

Kapasitas = 1,12 x 8,9061 kg/jam = 9,9748 kg/jam = 0,0999 ton/jam Untuk bucket elevator kapasitas < 14 ton/jam, spesifikasi :

(Perry, 1999)

- 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 m 0,63 ΔZ

(Timmerhaus, 2004) Dimana: P

m

= daya (kW)

= laju alir massa (kg/s)

∆Z = tinggi elevator (m) m = 0,0999 ton/jam = 0,0028 kg/s ∆Z = 1,7267 m Maka : P = 0,07 x (0,0028)0,63 x 1,7267 = 0,0003 hp = 0,0022 kW


: Untuk menghilangkan warna campuran

Bentuk

: Silinder vertikal dengan dasar datar dan tutup ellipsoidal


: 1 unit


= 30°C

Tekanan

= 1 atm

Faktor kelonggaran

= 20 %

Laju alir umpan

= 44,5306 kg/jam

Densitas (ρ) umpan

= 1.014,6260 kg/m3 = 62,7679 lbm/ft3

Laju alir volumetrik =

44,5306 kg / jam = 0,0439 m3/jam 3 1.014,6260 kg / m

Volume bahan Vl = 0,0439 m3/jam . 1 jam = 0,0439 m3 Volume tangki Vt = (1 + 0,2) x 0,0439 m3 = 0,0527 m3 Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether Sulfonat Kapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Untuk pengadukan

Dt =1 Hc

(McCabe, 1999)


Dt 4

(Brownell, 1959)


Dt 4

3 Dt 4


π 3 Dt 24


π 2 D t .H cs 4

Volume tangki

=

π 2 3 Dt . Dt 4 4

=

3 3 πD t 16

=

3 π 3 3 πD t + Dt 16 24

(Brownell, 1959)

11 3 πD t 48 Dt = 0,4184 m

0,0527 m3 =

Maka tinggi cairan dalam tangki, Hc = 0,4184 m Direncanakan digunakan tangki dengan perbandingan Dt : Ht = 3 : 4 Ht = Tinggi alas, He =

4 4 D t = (0, 4184 m) = 0,5579 m 3 3 Dt 0,4184 m = = 0,1046 m 4 4



= 1 atm = 101,325 kPa


= 20 %

= (1,2) (105,4853 kPa)


(Brownell, 1959)


(Brownell, 1959)

Tebal shell tangki:

PD 2SE − 1,2P (126,5823 kPa) (0,4184 m) = 2(87.218,714 kPa)(0,8) − 1,2 (126,5823 kPa) = 0,0003 m = 0,0149 in

t =

Faktor korosi

= 1/20 in



Jumlah baffle

: 4 buah


; Da

= 1/3 x 0,4184 m = 0,1395 m = 0,4577 ft

C/Dt

; C

= 0,1395 m = 0,4577 ft

L/Da = ¼

; L

= ¼ x 0,1395 m = 0,0349 m = 0,1144 ft

W/Da = 1/5

; W

= 1/5 x 0,1395 m = 0,0279 m = 0,0915 ft

J/Dt

; J

= 1/10 x 0,4184 m = 0,0418 m = 0,1373 ft

= 1/3

= 1/10

Kecepatan Pengadukan , N = 1,0 putaran/detik Da = 0,1497 m = 0,4910 ft Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether Sulfonat Kapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Bilangan Reynold, 2 D a N. ρ (0,4577 ft) 2 (1,0 put/det)(62,7679 lb/ft 3 ) NRe = = μ 0,0006 lb/ft. sec = 47.881,4463 Dari gambar 3.4-4 Geankoplis, untuk NRe = 47.881,4463 maka diperoleh Np = 0,36

Np =

P ρ N 3 Da 5

(Geankoplis, 1997)

maka P = Np.ρ.N3.Da5 = (0,36)( 1.014,6260)(1,0)3(0,1395)5 = 0,0643 watt = 0,00009 hp Effisiensi motor penggerak = 80 % Daya motor penggerak =

0,00009 = 0,0001 hp 0,80


: Untuk memompa campuran dari mixer 102 ke reaktor 102

Jenis

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 unit


= 30 oC


= 1.014,6260 kg/m3 = 63,3409 lbm/ft3


= 44,5306 kg/jam = 0,0273 lbm/s


F

ρ

=

0,0337 lbm / s 63,3409 lbm / ft 3

= 0,0004 ft3/s = 0,00001 m3/s Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether Sulfonat Kapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Penentuan diameter optimum untuk pipa : Di,opt = 0,363 × Q0,45 × ρ0,13

(Timmerhaus, 2004)


(Geankoplis,1997)


= 1/8 in

- Schedule pipa

= 40


= 0,269 in = 0,0224 ft


= 0,405 in = 0,0337 ft


= Commercial steel

Q 0,0004 =1 ft/s = A t 0,0004


ρ v D (63,3409)(1)(0,0224)(3.600) = = 2.511,9554 μ 2,0334

Karena > 2100, maka aliran turbulen, ε/D = 0,0067 f

= 0,013

Instalasi pipa: -


-


D L2 = 1 × 13 × 0,0303 = 0,3943 ft

= 13

-


-



= 30 D L3 = 2 × 30 × 0, 0303 = 0,9100 ft

L4 = 0,5 × 27 × 0, 0303 = 0,4095 ft


D

= 27



-


D

= 55


1980) L5 = 1,0 × 55 × 0, 0303 = 1,6683 ft Panjang pipa total (ΣL) = 53,3821 ft Faktor gesekan, 2 4 f v 2 ΣL (4)(0,013)(1) (53,3821) F= = = 1,9258 ft ⋅ lb f /lb m 2(32,174 )(0,0224 ) 2g c D Tinggi pemompaan, ∆z = 2 ft Static head, Δz



∆P

ρ

=0

Maka : Ws = Δz


+ 0,15 == 230 + 0++00++01,9258 30,15 ft.lb f / lbm == 3,9258

Tenaga pompa, P =

Ws Q ρ (3,9258)(0,0004 )(63,3409 ) = = 0,0002 Hp 550 550


C.18 Reaktor Netralisasi (R-102) Fungsi

: Tempat terjadi reaksi netralisasi


Jenis


Bentuk


Bahan konstruksi : Stainless steel SA-316 Grade C Jumlah

: 1 unit

Reaksi yang terjadi: C12H25OC2H4O SO3H + NaOH lauryl ether sulfonat

Sodium lauryl ether sulfonat

Temperatur operasi

= 51°C

Tekanan operasi

= 1 atm

Bahan NaOH 20% Lauryl ether ether asam sulfat Air LES total

F (kg/jam) 44,5306 0,0261 0,1375 3,6005 1,0155 69,7197 119,0299

C12H25OC2H4O SO3Na + H2O

xi 0,7725 0,0007 0,0006 0,0255 0,0391 0,1623 1,0000

ρi 1.014,6260 4.391,0667 4.391,0667 1.834,5500 987,8600 5.570,9718

xi. ρi 783,7986 0,3074 2,6346 46,781 38,6253 904,1687 1.776,3156

µi 0,8406 21,2488 21,2488 985,3317 0,5465 23,4316

ρ campuran = 1.776,3156 kg/m3 = 110,8959 lbm/ft3 µ campuran = 28,9254 cp = 0,0194 lb/ft.s Laju alir

= 119,0299 kg/jam

Menghitung volume reaktor, V : τ =

V vo

(Levenspiel, 1999)

Dimana : τ : Waktu tinggal V : Volume tangki yang ditempati cairan vo : Laju volumetrik umpan (Vo) Diket :

Waktu tinggal (τ) = 1 jam = 60 menit

Maka : V = vo x τ Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether Sulfonat Kapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009. USU Repository © 2009

xi.µi 0,6494 0,0015 0,0127 24,4375 0,0214 3,8029 28,9254

V =

119,0299 kg/jam x 1 jam = 0,067 m3 3 1.776,3156 kg/m

Faktor kelonggaran Volume reaktor

= 20 %

= volume tangki yang ditempati cairan (V) x 1,2 = 0,067 m3/jam x 1,2 = 0,0804 m3

Untuk pengadukan

Dt =1 Hc

(McCabe, 1999)

Dt = Hc Dt = Hcs + He ; di mana Hcs = tinggi cairan dalam shell Diameter tutup = diameter reaktor = Dt Rasio axis ellipsoidal head = 2 : 1 Tinggi tutup = He =

Dt 4

(Brownell, 1959)


Dt 4

3 Dt 4

Volume tutup bawah reaktor =

π 3 Dt 24


π 2 D t .H cs 4

=

π 2 3 Dt . Dt 4 4

=

3 3 πD t 16

Volume cairan dalam tangki = 0,0804 m3 =

(Brownell, 1959)

3 π 3 3 πD t + Dt 16 24 11 3 πD t 48


Dt = 0,4816 m Maka tinggi cairan dalam reaktor, Hc = 0,4816 m Direncanakan digunakan tangki dengan perbandingan Dt : ht = 3 : 4 Ht =

4 4 D t = (0,4816 m) = 0,6422 m 3 3

Dt 0,4816 m = = 0,1204 m 4 4

Tinggi tutup, He =

Tinggi shell, Hs = Ht – He = 0,6422 + 0,1204 = 0,7626 m Tekanan udara luar, Po = 1 atm = 101,325 kPa Tekanan hidrostatik, Phid = ρ x g x h = 1.776,3156 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 0,4816 m = 8.383,6412 Pa = 8,3836 kPa Tekanan operasi, Poperasi = 101,325 kPa + 8,3836 kPa = 109,7086 kPa Faktor kelonggaran Maka, Pdesign

= 20 %

= (1,2) (109,7086 kPa) = 131,6504 kPa


(Brownell, 1959)

Allowable stress = 100.000 lbm/in2 = 689.476 kPa

(Brownell, 1959)

Tebal shell tangki: PD 2SE − 1,2P (131,6504 kPa) (0,4816 m) = 2(689.476 kPa)(0,8) − 1,2 (131,6504 kPa) = 0,00005 m = 0,0019 in

t=

Faktor korosi

= 1/20 in

Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0, 0019 in + 1/20 in = 0,0519 in Perancangan pengaduk : Jenis pengaduk


Jumlah baffle

: 4 buah


; Da = 1/3 x 0,4816 m = 0,1605 m = 0,5266 ft


C/Dt = 1/3

; E = 0,1605 m = 0,5266 ft

L/Da = ¼

; L = ¼ x 0,1605 m = 0,0401 m = 0,1317 ft

W/Da = 1/5

; W = 1/5 x 0,1605 m = 0,0321 m = 0,1053 ft

J/Dt

; J = 1/12 x 0,4816 m = 0,0401 m = 0,1317 ft

= 1/10

Kecepatan Pengadukan , N = 1,0 putaran/detik Da = 0,1605 m = 0,5266 ft gc = 32,17 lbm.ft/lbf.det2 Bilangan Reynold, 2 D N. ρ (0,5266 ft) 2 (1,0 put/det)(110,8959 lb/ft 3 ) NRe = a = 3.010,1948 = μ 0,0194 lb/ft. sec Dari gambar 3.4-4 Geankoplis, untuk NRe = 3.010,1948, diperoleh Np = 0,4

Np =

P ρ N 3 Da 5

(Geankoplis, 1997)

maka P = Np.ρ.N3.Da5 = (0,4)(110,8959)(1,0)3(0,1605) = 0,0044 watt = 0,000005 hp Effisiensi motor penggerak = 80% Daya motor penggerak =

0,000005 = 0,000007 hp 0,8

Perancangan Jaket Pemanas Ditetapkan jarak jaket (γ) = ½ in = 0,0127 m, sehingga : Diameter dalam jaket (D1) = Dt + (2 . t) = 0,4816 + (2 x 0,0127 ) = 0,507 m Diameter luar jaket (D2) = 2 γ + D1 = (2 x 0,0127) + 0,507 = 0,5324 m Luas yang dilalui steam (A) = π/4 (D22 – D12) = 0,0207 m2 Laju massa steam

= 636,3506 kg/jam

Densitas air pendingin

= 0,5978 kg/m3


Laju volumetrik steam

=

636,3506 kg/jam = 1063,8163 m3/jam 0,5978 kg/m3

Kecepatan superficial air pendingin (V),

Laju volumetrik steam 1063,8163 m 3 /jam V= = 51.392,0931 m/jam = Luas yang dilalui steam 0,0207 m 2 Tekanan udara luar, Po = 1 atm = 101,325 kPa Tekanan steam, Psteam = ρ x g x h = 0,5978 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 0,6422 m = 3,7623 Pa = 0,0038 kPa Tekanan dalam jacket, Psteam = 101,325 kPa + 0,0038 kPa = 101,3288 kPa Faktor kelonggaran Maka, Pdesign

= 20 %

= (1,2) (101,3288 kPa) = 121,5945 kPa


(Brownell, 1959)


(Brownell, 1959)

Tebal jacket tangki: PD 2SE − 1,2P (121,5945 k Pa) (0,4816 m) = 2(78.186,8 kPa)(0,8) − 1,2 (121,5945 kPa) = 0,0005 m = 0,0197 in

t=

Faktor korosi = 1/8 in Maka tebal jaket yang dibutuhkan = 0,0197 + 1/8 in = 0,1447 in

C.19 Pompa Reaktor (J-108) Fungsi

: Untuk memompa campuran dari reaktor 102 ke tangki SLES

Jenis

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 unit

Bahan konstruksi : Commercial steel Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether Sulfonat Kapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Kondisi operasi : − Temperatur Bahan NaOH 20% Lauryl ether ether asam sulfat Air LES total

= 51 oC

F (kg/jam) 44,5306 0,0261 0,1375 3,6005 1,0155 69,7197 119,0299


ρi 1.014,6260 4.391,0667 4.391,0667 1.834,5500 987,8600 5.570,9718

xi 0,7725 0,0007 0,0006 0,0255 0,0391 0,1623 1,0000

xi. ρi 783,7986 0,3074 2,6346 46,781 38,6253 904,1687 1.776,3156

µi 0,8406 21,2488 21,2488 985,3317 0,5465 23,4316

= 1.776,3156 kg/m3 = 110,8959 lbm/ft3


= 119,0299 kg/jam = 0,0729 lbm/s


F

ρ

=

0,0729 lbm / s 110,8959 lbm / ft 3


(Timmerhaus, 2004)


(Geankoplis,1997)


= 1/4 in

- Schedule pipa

= 40


= 0,364 in = 0,0303 ft


= 0,54 in = 0,045 ft


= Commercial steel

Q 0,0007 = 1 ft/s = A t 0,0007


xi.µi 0,6494 0,0015 0,0127 24,4375 0,0214 3,8029 28,9254


ρ v D (110,8959 )(1)(0,0303)(3.600 ) = = 173,2033 μ 69,84



-


= 13 D L2 = 1 × 13 × 0, 0518 = 0,6738 ft


-



-


= 30 D L3 = 2 × 30 × 0,0518 = 1,5550 ft D

= 27

1980)

L4 = 0,5 × 27 × 0,0518 = 0,6997 ft -



D

= 55


1980) L5 = 1,0 × 55 × 0,0518 = 2,8508 ft Panjang pipa total (ΣL) = 55,7794 Faktor gesekan, 2 4 f v 2 ΣL (4) (0,0924)(1) (55,7794) F= = =10,5739 ft ⋅ lb f /lb m 2g c D 2(32,174 )(0,0303) Tinggi pemompaan, ∆z = 3 ft Static head, Δz



∆P

ρ

=0

Maka : Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether Sulfonat Kapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Ws = Δz


+ 0,15 == 330 + 0++00++010,5739 30,15 ft.lb f / lbm == 13,5739

Tenaga pompa, P =

Ws Q ρ (13,5739 )(0,0007 )(110,8959 ) = = 0,0019 Hp 550 550


C.20 Tangki Penyimpanan Sodium Lauril Eter Sulfat (TT-104) Fungsi

: Untuk menyimpan Sodium Lauril Eter Sulfat

Bentuk



: 1 unit


= 30°C

Tekanan

= 1 atm


= 20 %

Laju alir

= 119,0299 kg/jam

Densitas (ρ)

= 1.776,3156 kg/m3

Vcamp =

119,0299 kg / jam = 0,067 m3/jam 3 1.776,3156 kg / m

Perhitungan: Volume bahan, Vl = 0,067 m3/jam . 720 jam Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether Sulfonat Kapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009. USU Repository © 2009

= 48,2468 m3 Volume tangki, Vt = (1 + 0,2) x 48,2468 m3 = 57,8961 m3 Diameter dan tinggi shell Volume shell tangki (Vs), Vs = 14 πDi 2 H Direncanakan perbandingan diameter dengan silinder tangki; D:H = 4 : 5

Vs = 165 πDi 3 57,8961 =

5 16

πDi 3

Di = 3,893 m H = 4,8663 m

Tebal shell tangki,

t=

PD 2SE − 1,2P

(Brownell,1959)


P = tekanan desain



E = joint efficiency Tekanan udara luar, Po = 1 atm = 101,325 kPa P = F/A = (119,0299 kg/jam)(720 jam)(9,8 m/s2) / [π/4 (3,1618)2 m2] = 70.595,5261 N/m2 = 70,5955 kPa Poperasi = 171,9205 kPa Faktor keamanan = 20 % Maka, Pdesign

= (1,2) (171,9205 kPa) = 206,3046 kPa

Joint efficiency

= 0,8


(Brownell, 1959) (Brownell, 1959)

Tebal shell tangki:


PD 2SE − 1,2P (206,3046 kPa) (3,893 m) = 2(87.218,714 kPa)(0,8) − 1,2(206,3046 kPa) = 0,0058 m = 0,227 in

t=


= 0,227 in + 1/8 in = 0,352 in

C.21 Pompa Sodium Lauril Eter Sulfat (J-201) Fungsi

: Untuk memompa SLES dari tangki SLES ke mixer 201

Jenis

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 unit


= 30 oC


= 1.776,3156 kg/m3 = 110,8959 lbm/ft3

− Viskositas larutan (µ) = 28, 9254 cp = 69,84 lbm/ft⋅jam − Laju alir massa (F)

= 119,0299 kg/jam = 0,0729 lbm/s


F

ρ

=

0,0729 lbm / s 110,8959 lbm / ft 3


(Timmerhaus, 2004)

= 0,363 × (0,00002)0,45× (1.776,3156)0,13 = 0,0074 m = 0,2904 in

Ukuran spesifikasi pipa :

(Geankoplis,1997)


= 1/4 in

- Schedule pipa

= 40



= 0,364 in = 0,0303 ft


= 0,54 in = 0,045 ft


= Commercial steel

Q 0,0007 = 1 ft/s = A t 0,0007


ρ v D (110,8959 )(1)(0,0303)(3.600 ) = = 173,2033 μ 69,84



-


= 13 D L2 = 1 × 13 × 0, 0518 = 0,6738 ft


-



-


= 30 D L3 = 2 × 30 × 0,0518 = 1,5550 ft D

= 27

1980)

L4 = 0,5 × 27 × 0,0518 = 0,6997 ft -



D

= 55


1980) L5 = 1,0 × 55 × 0,0518 = 2,8508 ft Panjang pipa total (ΣL) = 55,7794 Faktor gesekan, 2 4 f v 2 ΣL (4) (0,0924 )(1) (55,7794) F= = = 10,5739 ft ⋅ lb f /lb m 2(32,174 )(0,0303) 2g c D Tinggi pemompaan, ∆z = 3 ft Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether Sulfonat Kapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Static head, Δz


Velocity head,

Δv 2 =0 2gc

Pressure head,

∆P

ρ

=0

Maka : Ws = Δz


+ 0,15 == 330 + 0++00++010,5739 30,15 ft.lb f / lbm == 13,5739

Tenaga pompa, P =

Ws Q ρ (13,5739 )(0,0007 )(110,8959 ) = = 0,0019 Hp 550 550



: Untuk mencampurkan bahan-bahan pembuat shampoo

Bentuk



: 1 unit


= 60°C

Tekanan

= 1 atm

Faktor kelonggaran

= 20 %

Laju alir umpan

= 809,4035 kg/jam


= 1.376,0387 kg/m3 = 56,9024 lbm/ft3

Densitas (ρ) umpan

Bahan SLES Etilen Glikol EDTA AIR TOTAL

F (kg/jam) 119,0299 39,6766 0,9919 649,7050 809,4035


xi ρi 0,0742 5.904,5435 0,0035 5.605,5851 0,0001 860,0000 0,9222 995,68 1,0000

xi. ρi 438,1171 19,6195 0,086 918,2161 1.376,0387

µi 45,5435 74,7440 95,1948 0,8007

809,4035 kg / jam = 0,5882 m3/jam 1.376,0387 kg / m 3


Dt =1 Hc

(McCabe, 1999)


Dt 4

(Brownell, 1959)


Dt 4

3 Dt 4


π 3 Dt 24


π 2 D t .H cs 4

(Brownell, 1959)


xi.µi 3,3793 0,2616 0,0095 0,7384 4,3888

Volume tangki

=

π 2 3 Dt . Dt 4 4

=

3 3 πD t 16

=

3 π 3 3 πD t + Dt 16 24

11 3 πD t 48 Dt = 0,9936 m

0,7059 m3 =

Maka tinggi cairan dalam tangki, Hc = 0,9936 m Direncanakan digunakan tangki dengan perbandingan Dt : Ht = 3 : 4 Ht =

4 4 D t = (0,9936 m) = 1,3248 m 3 3 Dt 0,9936 m = = 0,2484 m 4 4

Tinggi alas, He =


= 1 atm = 101,325 kPa


= 20 %

= (1,2) (114,7272 kPa)

= 137,6727 kPa Joint efficiency = 0,8 2

Allowable stress = 12.650 lbm/in = 87.218,714 kPa


Tebal shell tangki:


t =

Faktor korosi

= 1/20 in




Jumlah baffle

: 4 buah


; Da

= 1/3 x 0,9936 m = 0,3312 m = 1,0866 ft

C/Dt

; C

= 0,3312 m = 1,0866 ft

L/Da = ¼

; L

= ¼ x 0,3312 m = 0,0828 m = 0,2717 ft

W/Da = 1/5

; W

= 1/5 x 0,3312 m = 0,0662 m = 0,2172 ft

J/Dt

; J

= 1/10 x 0,9936 m = 0,0994 m = 0,326 ft

= 1/3

= 1/10

Kecepatan Pengadukan , N = 1 putaran/detik Da = 0,3312 m = 1,0866 ft Bilangan Reynold, 2 D a N. ρ (1,0866 ft) 2 (1,0 put/det)(56,9024 lb/ft 3 ) NRe = = μ 0,0029 lb/ft. sec = 23.167,1168 Dari gambar 3.4-4 Geankoplis, untuk NRe = 23.167,1168 maka diperoleh Np = 0,38

Np =

P ρ N 3 Da 5

(Geankoplis, 1997)

maka P = Np.ρ.N3.Da5 = (0,38)(1.376,0387)(1,0)3(0,3312)5 = 1,9193 watt = 0,0026 hp Effisiensi motor penggerak = 80 % Daya motor penggerak =

0,0026 = 0,0047 hp 0,8


: Untuk memompa campuran dari mixer 201 ke heater


Jenis

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 unit


= 60 oC


= 1.376,03387 kg/m3 = 85,9065 lbm/ft3


= 809,4035 kg/jam = 0,4957 lbm/s


F

ρ

=

0,4957 lbm / s 85,9065 lbm / ft 3


(Timmerhaus, 2004)


(Geankoplis,1997)


= ¾ in

- Schedule pipa

= 40


= 0,824 in = 0,0687 ft


= 1,05 in = 0,0875 ft


= Commercial steel

Q 0,0058 = 1,5675 ft/s = A t 0,0037


ρ v D (85,9065)(1,5675)(0,0687 )(3.600 ) = = 3.136,83 μ 10,617

Karena NRe > 2100, maka aliran turbulen diperoleh: f = 0,004 Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether Sulfonat Kapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Instalasi pipa: -


-


D L2 = 1 × 13 × 0,0687 = 0,8927 ft

= 13


-


-


= 30 D L3 = 2 × 30 × 0, 0687 = 2,0600 ft


D

= 27

1980)

L4 = 0,5 × 27 × 0, 0687 = 0,9270 ft -



D

= 55


1980) L5 = 1,0 × 55 × 0, 0687 = 3,7766 ft Panjang pipa total (ΣL) = 37,6563 Faktor gesekan, 2 4 f v 2 ΣL (4) (0,004)(1,5675) (37,6563) F= = = 0,3349 ft ⋅ lb f /lb m 2g c D 2(32,174 )(0,0687 ) Tinggi pemompaan, ∆z = 3 ft Static head, Δz



∆P

ρ

=0

Maka : Ws = Δz


+ 0,15 == 330 + 0++00++00,3349 30,15 ft.lb f / lbm == 3,3349 Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether Sulfonat Kapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Tenaga pompa, P =

Ws Q ρ (3,3349 )(0,0058)(85,9065) = = 0,003 Hp 550 550


C.24 Cooler (E-201) Fungsi Jenis Jumlah

: Menurunkan temperatur campuran dari 60oC menjadi 40 oC : 2-4 Shell and Tube heat Exchanger :1

Fluida Panas Laju alir fluida masuk (W)

= 809,4035 kg/jam = 1.784,411

lb /unit jam

Temperatur masuk (T1)

9   = 60oC =  60 x + 32  o F = 140 oF 5  

Temperatur keluar (T2)

9   = 40oC =  40 x + 32  o F = 104 oF 5  

Fluida dingin Laju umpan dingin masuk (w)

= 604,8154 kg/jam = 1.333,3967

lb /unit jam

Temperatur masuk (t1)

9   = 28oC =  28 x + 32  o F = 82,4 oF 5  

Temperatur keluar (t2)

9   = 50 C =  50 x + 32  F = 122 oF 5  

o

o


Panas yang diserap (Q)

= 63.248,5743 kJ/jam = 59.947,8459

Btu /unit jam

(1) ∆t = beda suhu sebenarnya ∆ t2 = T1 – t2 = 140 – 122 = 18 oF ∆ t1 = T2 – t1 = 104 – 82,4 = 21,6 oF ∆t2 - ∆t1 = 18 –21,6 = -3,6 oF LMTD

=

∆t 2 - ∆t1 = ∆ t2 2,3 log ∆ t1

18 − 21,6 18 2,3 log 21,6

= 8,5849 oF Menentukan nilai ∆ t : R =

T1 - T2 140 - 104 = = 0,9091 122 - 82,4 t 2 - t1

S =

t 2 - t1 T1 - t 1

=

39,6 = 0,6875 140 − 82,4

Dari Fig. 8 (Kern, 1950, hal. 828) diperoleh FT = 0,8750 ∆ t = LMTD x FT

= 32,9127 oF x 0,8750 = 7,5118 oF (2) Temperatur Kalorik

Tc =

T1 + T2 = 2

140 + 104 = 122 oF 2

tc =

t1 + t 2 = 2

122 + 82,4 = 102,2 oF 2

Jenis pendingin shell and tube Asumsi instalasi pipa dari tabel 9 dan tabel 10 hal 841-843 (Kern,1950) : Tube Diameter luar

: 3/4 in

BWG

: 18

Pitch

: 15/16 in. triangular pitch

Panjang tube

: 9 ft

a”

: 0,1963 ft2


Dari tabel 8 (Kern, 1950, hal 840), UD = 5-75 Btu/jam. ft.oF Diambil UD A =

= 30 Btu/jam. ft.OF

Q 59.947,8459 = =159,6098 ft 2 U D x Δt 50 x 7,5118 A 159,6098 = = 101,6364 L x a" 9 x 0,1963

Jumlah tube, Nt =

Yang paling mendekati : Nt = 102 4 tube pass 3/4 in OD 18 BWG pada 15/16 in triangular pitch shell ID = 13,25 in

(Kern, 1950)

Koreksi UD A = L x Nt x a” = 9 x 102 x 0,1963 = 160,1808 ft2 UD =

Q 59.947,8459 = = 49,8218 Btu/jam ft 2o F A x Δt 160,1808 x 7,5118

Sheel side = fluida panas Tube side = air pendingin Fluida Panas - shell side (3) Flow area as =

ID x C' x B 13,25 x (0,1875) x 5 = = 0,0460 ft 2 144 x Pt 144 x 0,9375 x 2

(4) Kecepatan massa Gs = W/as

=

1.784,411 = 38.791,5435 lb/ft2.jam 0,0460

(5) Bilangan Reynold Viscositas fluida panas pada Tc = 122 oF µ = 11,1209 Cp = 26,9126 lb/ft.jam

(Lyman, 1982)

Dari Fig. 28 (Kern, 1950, hal. 838) diperoleh de=0,55 in = 0,0458 ft


Res =

D es x G s

µ

=

0,0458 x 38.791,5435 = 66,0156 26,9126

(6) Dari Fig. 24 (Kern, 1950, hal 834) dengan Res = 66,0156 diperoleh JH = 2,7 (7) Pada Tc = 122 oF Cp = 14,9370 btu/lb oF

(Geankoplis,1997)

= 0,3530 btu/jam ft2.oF

k

 Cp x µ   k   

1

3

14,9370 x 26,9126  =  0,3530  

ho k  c.μ  (8) = Jh .   ϕs De  k 

1

1

3

=10,4427

3

0,3530 ho = 2,7 x x 10,4427= 217,313 0,0458 ϕs

Fluida Dingin -Tube side (3’) Flow Area Dari tabel 10 (Kern, 1950, hal. 843) diperoleh at’ = 0,334 in2 at =

Nt x at' 102 x 0,334 = = 0,0592 144 x n 144 x 4

(4’) Kecepatan Massa Gt =

w 6338,0821 = = 107.062,1976 lb/ft 2 .jam at 0,0592

(5’) Bilangan Reynold Tube ID = 0,6520 in → Dt = 0,482/12 = 0,0543 ft Pada tc = 102 oF, µ air = 0,6569 cp = 1,5897 lb/ft.jam Ret

=

Dt x Gt 0,0543 x 107.062,1976 = = 3.656,965 μ 1,5897

(6’) Dari Fig. 24 (Kern, 1950, hal. 834) diperoleh jH = 14 (7’) Pada tc = 99,5 oF CP = 0,9986 Btu/lbOF

(Kern,1950)


= 0,3372 Btu/jam. ft2 (OF/ft)

k

 Cp x µ   k  (8’)

1

3

 0,9986 x 1,5897  =  0,3372  

k  Cp x µ  = jH x x   φt Dt  k hi

hi

φt

=12 x

(Kern,1950) 1

3

= 1,6761

1/ 3

0,3372 x 1,6761 = 124,8057 btu/jam ft 2 .O F 0,0543

h io h i ID = x φ t φ t OD h io

φt

=145,7188 x

0,652 = 126,6782 0,75

Temperature Tube Wall tw = tc +

ho /φ s ( Tc - t c ) h o / φ s + h io / φ t

= 102 +

217,3130 (122 −102) 217,3130 + 126,6348

= 114,6348 oF (9) Untuk shell µs = 15,7638 cp = 38,1484 lb/ ft.jam

µ  ϕs =  t   µw  ho =

0 ,14

 26,9126  =   38,1484 

0 ,14

= 0,9523

ho ×ϕ S = 217,3130 x 0,9395 = 204,1656 ϕs

(9’) Untuk tube µw = 0,5843 cp = 1,4140 lb/ ft.jam

µ  ϕt =  t   µw  hio =

hio

φt

0 ,14

 1,5897  =   1,4140 

(Kern, 1950)

0 ,14

= 1,0165

×φt = 126,6782 x 1,0165 = 128,7725


(10) Uc =

h o x h io 204,1656 x 128,7725 = = 78,9664 Btu/ hr.ft2.oF h 0 + h io 204,1656 + 128,7725

(11) Rd =

UC − UD 78,9664 − 49,8218 = = 0,0074 hr.ft2.oF/Btu UC x UD 78,9664 x 49,8218

Rd ketentuan = 0,003 hr.ft2.oF/Btu

(Kern, 1950)

Rd perhitungan > Rd ketentuan, maka design dapat diterima

Pressure Drop sisi shell (1) Untuk Res = 66,0156 maka dari fig 26

(Kern, 1950)

f = 0,0078 s = 1,1983 (2) N + 1 = 12 x N + 1 = 12 x

L x2 B 9 x 2 = 43,2 5

Ds = 13,25 in = 1,1042 ft f x Gs 2 x D x (N + 1) (3) ∆ Ps = 5,22 x 10 10 x Ds x s x ϕ S =

0,0078 x 38.791,5435 2 x 1,1042 x 43,2 = 0,1831 psi 5,22 x 10 10 x 0,0458 x11,1209 x 0,9523

∆ PS ≤ 10 psi maka design dapat diterima Pressure Drop sisi tube (1’) Untuk Ret = 3.656,965 maka dari fig 26

(Kern, 1950)

f = 0,00036 s = 1,0000 f x Gt 2 x L x n (2’) ∆ Pt = 5,22 x 10 10 x Dt x s x ϕt ∆ Pt =

0,00036 x 107.062,1976 2 x 9 x 4 = 0,0458 psi 5,22 x 10 10 x 0.0543 x 1 x 1,0165


V2 = 0,0016 (fig. 27 Kern) pada Gt = 107.062,1976 2g' ∆ Pr =

4n V 2 (4)(4) ⋅ = ⋅ 0,0016 = 0,0256 psi s 2 g ' 1,0000

∆ PT = ∆ Pt + ∆ Pr = 0,0458 + 0,0256 = 0,0714 psi ∆ PT ≤ 10 psi maka design dapat diterima


: Untuk mencampurkan bahan-bahan pendukung shampoo

Bentuk



: 1 unit


= 40°C

Tekanan

= 1 atm

Faktor kelonggaran

= 20 %

Laju alir umpan

= 991,9161 kg/jam

Densitas (ρ) umpan

= 1.020 kg/m3


991,9161 kg / jam = 0,9725 m3/jam 3 1.020 kg / m


Dt =1 Hc

(McCabe, 1999)



Dt 4

(Brownell, 1959)


Dt 4

3 Dt 4


π 3 Dt 24


π 2 D t .H cs 4

Volume tangki

=

π 2 3 Dt . Dt 4 4

=

3 3 πD t 16

=

3 π 3 3 πD t + Dt 16 24

(Brownell, 1959)

11 3 πD t 48 Dt = 2,2474 m

8,1687 m3 =

Maka tinggi cairan dalam tangki, Hc = 2,2474 m Direncanakan digunakan tangki dengan perbandingan Dt : Ht = 3 : 4 Ht = Tinggi alas, He =

4 4 D t = (2,2474 m) = 2,9966 m 3 3 Dt 2,2474 m = = 0,5619 m 4 4


= 1 atm = 101,325 kPa

Tekanan hidrostatik, Phid = ρ x g x h Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether Sulfonat Kapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009. USU Repository © 2009

= 1.020 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 2,2474 m = 22.465,0104 Pa = 22,465 kPa Tekanan operasi, Poperasi = 101,325 kPa + 22,465 kPa = 123,79 kPa Faktor kelonggaran Maka, Pdesign

= 20 %

= (1,2) (123,79 kPa)


(Brownell, 1959)


(Brownell, 1959)

Tebal shell tangki:


t =

Faktor korosi

= 1/20 in

Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,0943in + 1/20 in = 0,1443 in Perancangan pengaduk : Jenis pengaduk


Jumlah baffle

: 4 buah


; Da

= 1/3 x 2,2474 m = 0,7491 m = 2,4578 ft

C/Dt

; C

= 0,7491 m = 2,4578 ft

L/Da = ¼

; L

= ¼ x 0,7491 m = 0,1873 m = 0,6144 ft

W/Da = 1/5

; W

= 1/5 x 0,7491 m = 0,1498 m = 0,4915 ft

J/Dt

; J

= 1/10 x 2,2474 m = 0,2247 m = 0,7373 ft

= 1/3

= 1/10

Kecepatan Pengadukan , N = 1 putaran/detik Da = 0,7491 m = 2,4578 ft Bilangan Reynold, 2 D a N. ρ (2,4578 ft) 2 (1 put/det)(1.020 lb/ft 3 ) NRe = = 0,0093 lb/ft. sec μ = 662.537,2534 Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether Sulfonat Kapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Dari gambar 3.4-4 Geankoplis, untuk NRe = 662.537,2534 maka diperoleh Np = 0,35

Np =

P ρ N 3 Da 5

(Geankoplis, 1997)

maka P = Np.ρ.N3.Da5 = (0,35)(1.020)(1)3(0,7491)5 = 84,2163 watt = 0,1129 hp Effisiensi motor penggerak = 80 % Daya motor penggerak =

0,1129 = 0,1411 hp 0,80


: Untuk memompa SLES dari tangki SLES ke mixer 201

Jenis

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 unit

Bahan konstruksi : Commercial steel

Kondisi operasi : − Temperatur

= 40 oC


= 1.020 kg/m3 = 63,6764 lbm/ft3


= 991,9161 kg/jam = 0,6074 lbm/s


F

ρ

=

0,6074 lbm / s 63,6764 lbm / ft 3


(Timmerhaus, 2004)

= 0,363 × (0,0002)0,45× (1.020)0,13 = 0,0193 m = 0,7614 in Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether Sulfonat Kapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009. USU Repository © 2009


(Geankoplis,1997)


= ¾ in

- Schedule pipa

= 40


= 0,824 in = 0,0687 ft


= 1,05 in = 0,0875 ft


= Commercial steel

Q 0,0095 = 2,5676 ft/s = A t 0,0037

BilanganReynold,

N Re =

ρ v D (63,6764 )(2,5676)(0,0687 )(3.600) = = 1.204,2646 μ 33,5771

Karena NRe < 2100, maka aliran laminar diperoleh: f = 16/1.204,2646 = 0,0133 Instalasi pipa: -


-


D L2 = 1 × 13 × 0,0874 = 1,1364 ft

= 13


-


-


= 30 D L3 = 2 × 30 × 0,0874 = 2,6225 ft


D

= 27

1980)

L4 = 0,5 × 27 × 0,0874 = 1,1801 ft -



D

= 55


1980) L5 = 1,0 × 55 × 0,0874 = 4,8079 ft Panjang pipa total (ΣL) = 59,7469 Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether Sulfonat Kapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Faktor gesekan, 2 4 f v 2 ΣL (4) (0,0133)(2,5676 ) (59,7469 ) F= = = 0,0047 ft ⋅ lb f /lb m 2g c D 2(32,174 )(0,0687 ) Tinggi pemompaan, ∆z = 12 ft Static head, Δz


Velocity head,

Δv 2 =0 2gc

Pressure head,

∆P

ρ

=0

Maka : Ws = Δz


30++00++0 0+ +0,0047 0,15 == 12 30,15 ft.lb f / lbm == 12,0047

Tenaga pompa, P =

Ws Q ρ (12,0047 )(0,0095)(63,6764 ) = = 0,0132 Hp 550 550


C.27 Tangki Penyimpanan Shampoo (TT-201) Fungsi

: Untuk menyimpan shampoo

Bentuk



: 1 unit

Kondisi operasi : Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether Sulfonat Kapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Temperatur

= 30°C

Tekanan

= 1 atm


= 20 %

Laju alir

= 991,9161 kg/jam

Densitas (ρ)

= 1.050 kg/m3

Vcamp =

991,9161 kg / jam = 0,9447 m3/jam 1.050 kg / m 3



Vs = 165 πDi 3 27,2068 m 3 = 165 πDi 3 Di = 3,0266 m H = 3,7833 m


t=

PD 2SE − 1,2P

(Brownell,1959)


P = tekanan desain





= (1,2) (198,6571 kPa) = 238,3886 kPa

Joint efficiency

= 0,8

(Brownell, 1959)


(Brownell, 1959)


t=


= 0,204 in + 1/4 in = 0,454 in

C.28 Gudang Bahan Baku Bahan Coconut d amide Dimethiconol Poliquartenium EDTA Hydantoin Citric acid Parfum Pewarna

F V V (kg/jam) (m3/jam) (m3/30 hari) 14,8787 0,0028 2,0378 14,8787 0,0031 2,2539 2,9757 0,0008 0,5966 0,9919 0,0012 0,8347 1,9838 0,0002 0,1747 2,4798 0,0003 0,2184 5,9515 0,0006 0,4076 0,4960 0,00008 0,0582

V (liter) 2.037.,7904 2.253,9548 596,6309 834,7147 174,7051 218,3861 407,6474 58,2386

Jumlah drum 11 12 3 5 1 2 3 3

Waktu penyimpanan = 30 hari = 720 jam Kapasitas drum besar = 200 liter Kapasitas drum kecil = 25 liter Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether Sulfonat Kapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Jumlah drum besar yang digunakan = 40 Volume = (40)(200 liter) = 8.000 liter Factor kekosongan = 100% Volume = (1+100%) (8.000 liter) = 16.000 liter

Area jalan = (2)( 16.000 liter) = 32.000 liter Volume gudang = 16.000 liter + 32.000 liter = 48.000 liter = 48 m3 Jika diinginkan : p=4m l=3m t=

48 m 3 =4m (4 m)(3 m)

C.29 Tangki penyimpanan sodium lauryl sarcisonat (TT-202) Fungsi

: Untuk menyimpan sodium lauryl sarcisonate

Bentuk



: 1 unit


= 30°C

Tekanan

= 1 atm


= 20 %

Laju alir

= 49,5958 kg/jam

Densitas (ρ)

= 2.775,1446 kg/m3

Vcamp =

49,5958 kg / jam = 0,0179 m3/jam 3 2.775,1446 kg / m

Perhitungan: Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether Sulfonat Kapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009. USU Repository © 2009

a.

Volume bahan, Vl = 0,0179 m3/jam . 720 jam = 12,8674 m3 Volume tangki, Vt = (1 + 0,2) x 12,8674 m3 = 15,4409 m3

b. Diameter dan tinggi shell Volume shell tangki (Vs);: Vs = 14 πDi 2 H Direncanakan perbandingan diameter dengan silinder tangki; D:H = 4 : 5

Vs = 165 πDi 3 15,4409 m 3 =

5 16

πDi 3

Di = 2,5059 m H = 3,1324 m


t=

PD 2SE − 1,2P

(Brownell,1959)


P = tekanan desain



E = joint efficiency

Tekanan udara luar, Po = 1 atm = 101,325 kPa P = F/A = (49,5958 kg/jam)(720 jam)(9,8 m/s2) / [π/4 (2,5059)2 m2] = 70.992 N/m2 = 70,992 kPa Poperasi = 172,317 kPa Faktor keamanan = 20 % Maka, Pdesign

= (1,2) (172,317 kPa) = 206,7804 kPa

Joint efficiency

= 0,8



Tebal shell tangki:


PD 2SE − 1,2P (206,7804 kPa) (2,5059 m) = 2(689.476 kPa)(0,8) − 1,2(206,7804 kPa) = 0,0005 m = 0,0197 in

t=


= 0, 0197 in + 1/20 in = 0,0697 in

C.30 Pompa sodium lauryl sarcisonat (J-204) Fungsi

: Untuk memompa SLS dari tangki SLS ke mixer 202

Jenis

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1


= 40 oC


= 2.775,144 kg/m3 = 173,2462 lbm/ft3


= 49,5958 kg/jam = 0,0304 lbm/s


F

ρ

=

0,0304 lbm / s 173,2462 lbm / ft 3


(Timmerhaus, 2004)


(Geankoplis,1997)


= 1/8 in

- Schedule pipa

= 40


= 0,269 in = 0,0224 ft



= 0,405 in = 0,0337 ft


= Commercial steel

Q 0,0002 = 0,5 ft/s = A t 0,0004


ρ v D (173,2462)(0,5)(0,0224)(3.600) = = 66,9486 μ 104,3380



-


D L2 = 1 × 13 × 0,0518 = 0,6738 ft

= 13


-


-


= 30 D L3 = 2 × 30 × 0,0518 = 1,5550 ft


D

= 27

1980)

L4 = 0,5 × 27 × 0,0518 = 0,6997 ft -



D

= 55


1980) L5 = 1,0 × 55 × 0,0518 = 2,8508 ft Panjang pipa total (ΣL) = 55,7794 ft Faktor gesekan, 2 4 f v 2 ΣL (4) (0,2389 )(0,5) (55,7794 ) F= = = 9,2449 ft ⋅ lb f /lb m 2(32,174)(0,0224 ) 2g c D Tinggi pemompaan, ∆z = 10 ft Static head, Δz



Velocity head,

Pressure head,

Δv 2 =0 2gc

∆P

ρ

=0

Maka : Ws = Δz


30++00++0 0+ +9,2449 0,15 == 10 30,15 ft.lb f / lbm == 19,2449

Tenaga pompa, P =

Ws Q ρ (19,2449 )(0,0002 )(173,2462 ) = = 0,0012 Hp 550 550

Untuk efisiensi pompa 80 %, maka : Tenaga pompa yang dibutuhkan = (0,0012)/(0,80)= 0,0015 Hp

C.31 Tangki penyimpanan cocoamido prophyl betain (TT-203) Fungsi

: Untuk menyimpan cocoamido prophyl betain

Bentuk



: 1 unit


= 30°C

Tekanan

= 1 atm


= 20 %

Laju alir

= 49,5958 kg/jam

Densitas (ρ)

= 1.045 kg/m3

Vcamp =

49,5958 kg / jam = 0,0475 m3/jam 1.045 kg / m 3


Perhitungan: a. Volume bahan, Vl = 0,0475 m3/jam . 720 jam = 34,1713 m3 Volume tangki, Vt = (1 + 0,2) x 34,1713 m3 = 41,0055 m3 b. Diameter dan tinggi shell Volume shell tangki (Vs);: Vs = 14 πDi 2 H Direncanakan perbandingan diameter dengan silinder tangki; D:H = 4 : 5

Vs = 165 πDi 3 41,0055 m 3 =

5 16

πDi 3

Di = 3,4701 m H = 4,3377 m


t=

PD 2SE − 1,2P

(Brownell,1959)


P = tekanan desain




= (1,2) (138,346 kPa) = 166,0151 kPa

Joint efficiency

= 0,8





t=


= 0,0206 in + 1/20 in = 0,0706 in

C.32 Pompa cocoamido prophyl betain (J-205) Fungsi

: Untuk memompa CPB dari tangki CPB ke mixer 202

Jenis

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 unit


= 30 oC


= 1.045 kg/m3 = 65,2371 lbm/ft3


= 49,5958 kg/jam = 0,0304 lbm/s


F

ρ

=

0,0304 lbm / s 65,6928 lbm / ft 3


(Timmerhaus, 2004)

= 0,363 × (0,00001)0,45× (1.045)0,13 = 0,005 m = 0,1984 in Ukuran spesifikasi pipa :

(Geankoplis,1997)


= 1/8 in

- Schedule pipa

= 40


= 0,269 in = 0,0224 ft



= 0,405 in = 0,0337 ft


= Commercial steel

Q 0,0005 =1,25 ft/s = A t 0,0004


ρ v D (49,5958)(1,25)(0,0224 )(3.600 ) = = 76,1005 μ 65,6928



-


D L2 = 1 × 13 × 0,0518 = 0,6738 ft

= 13


-


-


= 30 D L3 = 2 × 30 × 0,0518 = 1,5550 ft


D

= 27

1980)

L4 = 0,5 × 27 × 0,0518 = 0,6997 ft -



D

= 55


1980) L5 = 1,0 × 55 × 0,0518 = 2,8508 ft Panjang pipa total (ΣL) = 55,7794 Faktor gesekan, 2 4 f v 2 ΣL (4) (0,2102 )(1,25) (55,7794 ) F= = = 50,8396 ft ⋅ lb f /lb m 2g c D 2(32,174 )(0,0224 ) Tinggi pemompaan, ∆z = 10 ft


Static head, Δz


Velocity head,

Δv 2 =0 2gc

Pressure head,

∆P

ρ

=0

Maka : Ws = Δz


30++00++0 0+ +50,8396 0,15 == 10 30,15 ft.lb f / lbm == 60,8396

Tenaga pompa, P =

Ws Q ρ (60,8396 )(0,0005)(65,2371) = = 0,0036 Hp 550 550


C.33 Tangki penyimpanan lauryl glucoside (TT-204) Fungsi

: Untuk menyimpan lauryl glucoside

Bentuk



: 1 unit


= 30°C

Tekanan

= 1 atm


= 20 %

Laju alir

= 39,6766 kg/jam


= 1.920,4533 kg/m3

Densitas (ρ) Vcamp =

39,6766 kg / jam = 0,0207 m3/jam 1.920,4533 kg / m 3

Perhitungan: a. Volume bahan, Vl = 0, 0207 m3/jam . 720 jam = 14,8752 m3 Volume tangki, Vt = (1 + 0,2) x 14,8752 m3 = 17,8502 m3 b. Diameter dan tinggi shell Volume shell tangki (Vs);: Vs = 14 πDi 2 H


Vs = 165 πDi 3 17,8502 m 3 = 165 πDi 3 Di = 2,6299 m H = 3,2874 m c. Tebal shell tangki

t=

PD 2SE − 1,2P

(Brownell,1959)


P = tekanan desain




= (1,2) (152,8884 kPa) = 183,4660 kPa


Joint efficiency

= 0,8

(Brownell, 1959)


(Brownell, 1959)

Tebal shell tangki: PD 2SE − 1,2P (183,4660 kPa) ( 2,6299 m) = 2(689.476 kPa)(0,8) − 1,2(183,4660 kPa) = 0,0004 m = 0,0172 in

t=


= 0,0172 in + 1/20 in = 0,0672 in

C.34 Pompa lauryl glucoside (J-206) Fungsi

: Untuk memompa lauryl glucoside dari tangki lauryl glucoside ke mixer 202

Jenis

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 unit

Bahan konstruksi : Commercial steel

Kondisi operasi : − Temperatur

= 30 oC


= 1.920,4533 kg/m3 = 119,8897 lbm/ft3


= 39,6766 kg/jam = 0,0243 lbm/s


F

ρ

=

0,0243 lbm / s 119,8897 lbm / ft 3


(Timmerhaus, 2004)

= 0,363 × (0,000006)0,45× (1.920,4533)0,13 = 0,0043 m = 0,1706 in Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether Sulfonat Kapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009. USU Repository © 2009


(Geankoplis,1997)


= 1/8 in

- Schedule pipa

= 40


= 0,269 in = 0,0224 ft


= 0,405 in = 0,0337 ft


= Commercial steel

Q 0,0002 = 0,5 ft/s = A t 0,0004


ρ v D (119,8897 )(0,05)(0,0224 )(3.600 ) = = 40,7349 μ 118,6684



-


-

D L2 = 1 × 13 × 0,0303 = 0,3943 ft 2 buah standard elbow 90°; L L3 = 2 × 30 × 0,0303 = 0,91 ft

-

D

= 13


= 30



D

= 27

1980)

L4 = 0,5 × 27 × 0,0303 = 0,4095 ft -



D

= 55


1980) L5 = 1,0 × 55 × 0,0303 = 1,6683 ft Panjang pipa total (ΣL) = 53,3821 ft Faktor gesekan, Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether Sulfonat Kapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009. USU Repository © 2009

4 f v 2 ΣL (4) (0,3928)(0,5) (53,3821) = = 14,5467 ft ⋅ lb f /lb m 2g c D 2(32,174 )(0,0224) 2

F=

Tinggi pemompaan, ∆z = 10 ft Static head, Δz



∆P

ρ

=0

Maka : Ws = Δz


30++00++0 0+ +14,5467 0,15 == 10 30,15 ft.lb f / lbm == 24,5467

Tenaga pompa, P =

Ws Q ρ (24,5467 )(0,0002 )(119,8897 ) = = 0,0011 Hp 550 550


C.35 Tangki penyimpanan ethylene glycol monostearate (TT-205) Fungsi

: Untuk menyimpan ethylene glycol monostearate

Bentuk



: 1 unit

Kondisi operasi : Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether Sulfonat Kapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Temperatur

= 30°C

Tekanan

= 1 atm


= 20 %

Laju alir

= 39,6766 kg/jam

Densitas (ρ)

= 5.605,5851 kg/m3

Vcamp =

39,6766 kg / jam = 0,0071 m3/jam 5.605,5851 kg / m 3



Vs = 165 πDi 3 7,5609 m 3 = 165 πDi 3 Di = 1,3695 m H = 1,7119 m c. Tebal shell tangki

t=

PD 2SE − 1,2P

(Brownell,1959)


P = tekanan desain



E = joint efficiency Tekanan udara luar, Po = 1 atm = 101,325 kPa Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether Sulfonat Kapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009. USU Repository © 2009

P = F/A = (39,6766 kg/jam)(720 jam)(9,8 m/s2) / [π/4 (1,8421)2 m2] = 105.097,2632 N/m2 = 105,0973 kPa Poperasi = 206,4223 kPa Faktor keamanan = 20 % Maka, Pdesign

= (1,2) (206,4223 kPa) = 247,7068 kPa

Joint efficiency

= 0,8

(Brownell, 1959)


(Brownell, 1959)


t=


= 0,0163 in + 1/20 in = 0,0663 in

C.36 Pompa ethylene glycol monostearate (J-207) Fungsi

: Untuk memompa EGMS dari tangki EGMS ke mixer 202

Jenis

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1


= 30 oC


= 5.605,5851 kg/m3 = 349,9444 lbm/ft3


= 39,6766 kg/jam = 0,0243 lbm/s


F

ρ

=

0,0243 lbm / s 349,9444 lbm / ft 3

= 0,0001 ft3/s = 0,000002 m3/s Penentuan diameter optimum untuk pipa : Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether Sulfonat Kapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Di,opt = 0,363 × Q0,45 × ρ0,13

(Timmerhaus, 2004)


(Geankoplis,1997)


= 1/8 in

- Schedule pipa

= 40


= 0,269 in = 0,0224 ft


= 0,405 in = 0,0337 ft


= Commercial steel

Q 0,0001 = 0,25 ft/s = A t 0,0004


ρ v D (349,9444 )(0,25)(0,0224 )(3.600 ) = = 39,0175 μ 180,8132



-


-

D L2 = 1 × 13 × 0,0303 = 0,3943 ft 2 buah standard elbow 90°; L L3 = 2 × 30 × 0,0303 = 0,91 ft

-

D

= 13


= 30



D

= 27

1980)

L4 = 0,5 × 27 × 0,0303 = 0,4095 ft -



D

= 55


1980) Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether Sulfonat Kapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009. USU Repository © 2009

L5 = 1,0 × 55 × 0,0303 = 1,6683 ft Panjang pipa total (ΣL) = 53,3821 ft Faktor gesekan, 2 4 f v 2 ΣL (4) (0,4101)(0,25) (53,3281) F= = = 3,7932 ft ⋅ lb f /lb m 2g c D 2(32,174)(0,0224) Tinggi pemompaan, ∆z = 10 ft Static head, Δz


Velocity head,

Δv 2 =0 2gc

Pressure head,

∆P

ρ

=0

Maka : Ws = Δz


30++00++0 0+ +3,7932 0,15 == 10 30,15 ft.lb f / lbm == 13,7932

Tenaga pompa, P =

Ws Q ρ (13,7932 )(0,0001)(349,9444 ) = = 0,0009 Hp 550 550

Untuk efisiensi pompa 80 %, maka : Tenaga pompa yang dibutuhkan = (0,0009)/(0,80)= 0,0011 Hp Pompa yang digunakan sebesar 1/2 hp LAMPIRAN D PERHITUNGAN SPESIFIKASI ALAT UTILITAS

1. Screening (SC) Fungsi

: Menyaring partikel-partikel padat yang besar

Jenis

: Bar screen

Jumlah

: 1 unit

Bahan konstruksi : Stainless steel Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether Sulfonat Kapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Kondisi operasi: - Temperatur

= 28°C

- Densitas air (ρ)

= 996,24 kg/m3

(Geankoplis, 1997)

- Laju alir massa (F) = 1.405,1609 kg/jam - Laju alir volume (Q) =

1.405,1609 kg / jam × 1 jam / 3600s = 0,0004 m3/s 3 996,24 kg / m

Dari tabel 5.1 Physical Chemical Treatment of Water and Wastewater Ukuran bar: Lebar bar = 5 mm; Tebal bar = 20 mm; Bar clear spacing = 20 mm; Slope = 30° Direncanakan ukuran screening: Panjang screen

= 0,3 m

Lebar screen

= 0,3 m

Misalkan, jumlah bar = x Maka,

20x + 20 (x + 1) = 300 40x = 280 x = 7 buah

Luas bukaan (A2) = 20(50 + 1) (300) = 306.000 mm2 = 0,3060 m2 Untuk pemurnian air sungai menggunakan bar screen, diperkirakan Cd = 0,6 dan 30% screen tersumbat. Head loss (∆h) =

Q2 2

2 g Cd A 2

2

(0,0004) 2 = 2 (9,8) (0,6) 2 (0,3060) 2

= 3,7839 x 10-7 m dari air = 0,0004 mm dari air


2000

2000

20

Gambar LD-1: Sketsa sebagian bar screen , satuan mm (dilihat dari atas)

2. Pompa Utilitas (J-01) Fungsi

: Memompa air dari sungai ke bak pengendapan

Jenis

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 unit

Bahan konstruksi : Commercial steel Kondisi operasi : -

Temperatur

= 28°C

-

Densitas air (ρ)

= 996,24 kg/m3 = 62,195 lbm/ft3

-

Viskositas air (µ) = 0,8360 cP = 0,0005 lbm/ft⋅jam

-

Laju alir massa (F) = 1.405,1609 kg/jam = 0,8605 lbm/detik


(Geankoplis, 1997) (Geankoplis, 1997)

F 0,8605 lb m /detik = ρ 62,195 lb m /ft 3

= 0,0138 ft3/s = 0,0004 m3/s Penentuan diameter optimum untuk pipa : Untuk aliran turbulen :

(Peters et.al., 2004)

Di,opt = 0,363 × Q0,45 × ρ0,13 Untuk aliran laminar : Di,opt = 0,133 × Q0,4 × µ0,2 dengan : Di,opt = diameter optimum (m)

ρ

= densitas (kg/m3)


Q

µ

= laju volumetrik (m3/s)

= viskositas (Pa.s)

Asumsi aliran turbulen, Di,opt = 0,363 × Q0,45 × ρ0,13 = 0,363 × (0,0005)0,45× (996,24)0,13 = 0,0291 m = 1,1466 in Ukuran spesifikasi pipa :

(Geankoplis, 1997)


= 11

- Schedule pipa

= 40


= 1,38 in = 0,1150 ft


= 1,66 in = 0,1383 ft

4

in


= Commercial steel


Q 0,0138 ft 3 /s = = 1,3269 ft/s At 0,0104 ft 2


ρ v D (62,195)(1,3269 )(0,1150 ) = = 26.409,6141 μ 0,0005

Karena NRe > 4000, maka aliran turbulen. ε = 4,6.10-5

(Geankoplis, 1997)

ε/D = 0,0013

(Geankoplis, 1997)

f

(Geankoplis, 1997)

= 0,007

Instalasi pipa: - Panjang pipa lurus, L1 = 30 ft - 1 buah gate valve fully open ; L

D

= 13


L2 = 1 × 13 × 0,1150 = 1,4950 ft - 3 buah standard elbow 90°; L

D

= 30


L3 = 3 × 30 × 0,1150 = 10,3499 ft Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether Sulfonat Kapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009. USU Repository © 2009

- 1 buah sharp edge entrance; K= 0,5; L

D

= 27 (App.C–2c;C–2d, Foust, 1980)

L4 = 0,5 × 27 × 0,1150= 1,5525 ft - 1 buah sharp edge exit; K = 1,0 ; L

D

= 55 (App.C–2c;C–2d, Foust, 1980)

L5 = 1,0 × 55 × 0,1150 = 6,3249 ft Panjang pipa total (ΣL) = 43,3974 ft Faktor gesekan, f v 2 ΣL (0,007 )(1,8462 ) (43,3974 ) = = 0,1399 ft ⋅ lb f /lb m 2g c D 2(32,174 )(0,1150 ) 2

ΣF =



 v2   = 0 Velocity head, ∆  2gc α 

Pressure head, P1 = P2 = 1 atm;

ΔP =0 ρ

 v 2  ΔP g  + + ∆ + ΣF gc  2 g cα  ρ = 30 + 0 + 0 + 0,1399 = 30,1399 ft.lb f / lbm

(Foust, 1980)

- Wf = Δz

Tenaga pompa, P = =

- Wf Q ρ 550

(30,1399 ft.lb f

(

)(

/lb m ) 0,0138 ft 3 /s 62,195 lb m /ft 3 550 ft.lb f /s.hp

)

= 0,0654 hp Untuk efisiensi pompa 80 %, maka Tenaga pompa yang dibutuhkan =

0,0654 hp = 0,0818 hp 0,8

3. Bak Sedimentasi (BS) Fungsi

: Mengendapkan lumpur yang terikut dengan air.


Jumlah

: 1 unit

Jenis

: Beton kedap air

Data : Kondisi penyimpanan = temperatur = 28 oC tekanan

= 1 atm

Laju massa air (F)

= 1.405,1609 kg/jam = 0,8605 lbm/s

Densitas air (ρ)

= 996,24 kg/m3 = 62,195 lbm/ft3

Laju air volumetrik, Q =

0,8605 lbm/s F = = 0,0138 ft 3 /s 3 ρ 62,195 lbm/ft

= 0,0004 m3/s Lama penampungan

= 7 jam

Faktor kelonggaran

= 20 %

Volume bak =

(1 + 0,2) x 1.405,1609 kg / jam x 7 jam = 11,8479 m3 3 996,24 kg / m

Dimensi bak : Panjang bak

= 3 x tinggi bak

Lebar bak

= 3 x tinggi bak

Maka, volume bak

=pxlxt

11,8479 m3 = 3t x 3t x t t =

3

11,8479 m 3 = 1,09 m 9

p = 3 x 1,09 m = 3,28 m l = 3 x 1,09 m = 3,28 m Luas bak penampung = 10,8104 m2


: Memompa air dari bak pengendapan ke Clarifier


Jenis

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 unit


Temperatur

= 28°C

-

Densitas air (ρ)

= 996,24 kg/m3 = 62,195 lbm/ft3

-


-

Laju alir massa (F)


= 1.405,1609 kg/jam = 0,8605 lbm/s


0,8605 lb m /s F = ρ 62,195 lb m /ft 3

= 0,0138 ft3/s = 0,0004 m3/s Penentuan diameter optimum untuk pipa : Untuk aliran turbulen,


Di,opt = 0,363 × Q0,45 × ρ0,13 Untuk aliran laminar , Di,opt = 0,133 × Q0,4 × µ0,2 dengan : Di,opt = diameter optimum (m) Q


ρ

= densitas (kg/m3)

µ

= viskositas (Pa.s)


(Geankoplis, 1997)


= 11

- Schedule pipa

= 40


= 1,38 in = 0,1150 ft


= 1,66 in = 0,1383 ft

4

in



= Commercial steel


Q 0,0138 ft 3 /s = = 1,3269 ft/s At 0,0104 ft 2


ρ v D (62,195)(1,3269 )(0,1150 ) = = 26.409,6141 μ 0,0005


(Geankoplis, 1997)

ε/D = 0,0013

(Geankoplis, 1997)

f

(Geankoplis, 1997)

= 0,007


D

= 13



D

= 30


L3 = 3 × 30 × 0,1150 = 10,3499 ft - 1 buah sharp edge entrance; K= 0,5; L

D

= 27 (App.C–2c;C–2d, Foust, 1980)


D

= 55 (App.C–2c;C–2d, Foust, 1980)

L5 = 1,0 × 55 × 0,1150 = 6,3249 ft Panjang pipa total (ΣL) = 43,3974 ft Faktor gesekan, f v 2 ΣL (0,007 )(1,3269 ) (43,3974 ) = = 0,1399 ft ⋅ lb f /lb m 2(32,174)(0,1150 ) 2g c D 2

ΣF =

Tinggi pemompaan, ∆z = 30 ft Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether Sulfonat Kapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Static head, Δz


 v2   = 0 Velocity head, ∆ 2 g α  c 


ΔP =0 ρ

 v 2  ΔP g  + + ∆ + ΣF gc  2 gcα  ρ = 30 + 0 + 0 + 0,1399 = 30,1399 ft.lb f / lbm

(Foust, 1980)

- Wf = Δz

Tenaga pompa, P = =

- Wf Q ρ 550

(30,1399 ft.lb f

(

)(


)


0,0654 hp = 0,0818 hp 0,8

5. 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)

= 1.405,1609 kg/jam

Laju massa Al2(SO4)3 (F2) = 0,0703 kg/jam Laju massa Na2CO3 (F3)

= 0,0379 kg/jam

Laju massa total, m

= 1.405,2691 kg/jam

Densitas Al2(SO4)3

= 2.710 kg/m3

(Perry, 1999)


Densitas Na2CO3 Densitas air

= 2.533 kg/m3

(Perry, 1999)

3

(Perry, 1999)

= 996,2 kg/m

Reaksi koagulasi: Al2(SO4)3 + 3 Na2CO3 + 3 H2O → 2 Al(OH)3 + 3 Na2SO4 + 3CO2 Perhitungan: Dari Metcalf & Eddy, 1984, diperoleh : Untuk clarifier tipe upflow (radial): Kedalaman air = 3-10 m Settling time

= 1-3 jam

Dipilih : kedalaman air (H) = 3 m, waktu pengendapan = 1 jam Diameter dan Tinggi clarifier Densitas larutan,

ρ =

(1.405,2691 + 0,0703 + 0,0379) 1.405,2691 0,0703 0,0379 + + 996,24 2.710 2.533

ρ = 996,24 kg/m3 (dikarenakan jumlah air lebih banyak) Volume cairan, V =

1.405,2691 kg / jam × 1 jam = 1,4106 m 3 996,24 kg/m 3

V = 1/4 π D2H D= (

4V 1 / 2  4 × 1,4106  ) =   πH  3,14 × 3 

1/ 2

= 0,7739 m

Maka, diameter clarifier = 0,7739 m Tinggi clarifier

= 1,5 D = 1,1609 m

Tebal Dinding Tangki Tekanan hidrostatik Phid = ρ x g x l = 996,24 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 1,5 m = 14,6447 kPa Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether Sulfonat Kapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Tekanan udara luar, Po = 1 atm = 101,325 kPa Poperasi = 14,6447 kPa + 101,325 kPa = 115,9697 kPa Faktor kelonggaran = 5 % Maka, Pdesign = (1,05) (115,9697 kPa) = 121,3358 kPa Joint efficiency = 0,8

(Brownell,1959)


(Brownell,1959)


t =

Faktor korosi

= 1/8 in

Maka tebal shell yang dibutuhkan

= 0,0317 in + 1/8 in = 0,1567 in

Desain torka yang diperlukan untuk operasi kontinu yang diperlukan untuk pemutaran (turnable drive) :

(Azad, 1976)

T, ft-lb = 0,25 D2 LF Faktor beban (Load Factor) : 30 lb/ft arm (untuk reaksi koagulasi sedimentasi ) T = 0,25 [(0,9251 m).(3,2808 ft/m) ]2.30 lb/ft

Sehingga :

T = 69,0873 ft-lb Daya Clarifier P = 0,006 D2 dimana:

(Ulrich, 1984)

P = daya yang dibutuhkan, kW

Sehingga, P = 0,006 × (0,9251)2 = 0,0051 kW = 0,0069 Hp



: Memompa air dari clarifier ke unit filtrasi

Jenis

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 unit


Temperatur

= 28°C

-

Densitas air (ρ)

= 996,24 kg/m3 = 62,195 lbm/ft3

-


-

Laju alir massa (F)


= 1.405,1609 kg/jam = 0,8605 lbm/s


0,8605 lb m /s F = ρ 62,195 lb m /ft 3



Di,opt = 0,363 × Q0,45 × ρ0,13 Untuk aliran laminar , Di,opt = 0,133 × Q0,4 × µ0,2 dengan : Di,opt = diameter optimum (m) Q


ρ

= densitas (kg/m3)

µ

= viskositas (Pa.s)


(Geankoplis, 1997)


= 11

- Schedule pipa

= 40


= 1,38 in = 0,1150 ft

4

in



= 1,66 in = 0,1383 ft


= Commercial steel

Q 0,0138 ft 3 /s Kecepatan linier, v = = = 1,3269 ft/s At 0,0104 ft 2 Bilangan Reynold, N Re =

ρ v D (62,195)(1,3269 )(0,1150 ) = = 26.409,6141 μ 0,0005


(Geankoplis, 1997)

ε/D = 0,0013

(Geankoplis, 1997)

f

(Geankoplis, 1997)

= 0,007


D

= 13



D

= 30



D

= 27 (App.C–2c;C–2d, Foust, 1980)


D

= 55 (App.C–2c;C–2d, Foust, 1980)

L5 = 1,0 × 55 × 0,1150 = 6,3249 ft Panjang pipa total (ΣL) = 43,3974 ft Faktor gesekan, f v 2 ΣL (0,007 )(1,3269 ) (43,3974 ) ΣF = = = 0,1399 ft ⋅ lb f /lb m 2(32,174 )(0,1150 ) 2g c D 2






ΔP =0 ρ


(Foust, 1980)

- Wf = Δz

Tenaga pompa, P = =

- Wf Q ρ 550

(30,1399 ft.lb f

(

)(


)


0,0654 hp = 0,0818 hp 0,8

7. Tangki Filtrasi (TF) Fungsi

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

Bentuk

: silinder tegak dengan alas dan tutup ellipsoidal

Bahan konstruksi : Carbon steel SA-283 grade C Jumlah

: 1 unit

Data : Kondisi penyaringan : Temperatur = 28°C Tekanan

= 1 atm

Laju massa air

= 1.405,1609 kg/jam = 0,8605 lbm/s

Densitas air

= 996,24 kg/m3 = 62,195 lbm/ft3

(Geankoplis, 1997)

Tangki filter dirancang untuk penampungan ¼ jam operasi. Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether Sulfonat Kapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Direncanakan volume bahan penyaring =1/3 volume tangki Ukuran Tangki Filter Volume air, Va =

1.405,1609 kg/jam × 0,25 jam = 0,3526 m3 3 996,24 kg/m

Faktor keamanan 5 %, volume tangki = 1,05 x 0,3526 = 0,3702 m3 Volume total = (1 + 1/3) x 0,3702 m3 = 0,4937 m3

π.Di 2 Hs - Volume silinder tangki (Vs) = 4 Direncanakan perbandingan tinggi tangki dengan diameter tangki Hs : Di =3:1 Vs =

3π .Di 3 = 2,355 Di 3 4

0,4937 m3 = 2,355 Di3 Di = 0,594 m;

H = 1,7821 m + 0,7218 m = 2,5039 m

Tinggi penyaring = ¼ x 2,887 m = 0,7218 m Tinggi air = ¾ x 2,887 m = 2,1653 m Perbandingan tinggi tutup tangki dengan diameter dalam adalah 1 : 4 Tinggi tutup tangki = ¼ (0,594) = 0,1485 m Tekanan hidrostatis, Pair = ρ x g x l = 996,24 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 2,1653 m = 21.140,1530 Pa = 21,1402 kPa Faktor kelonggaran = 5 % Tekanan udara luar, Po = 1 atm = 101,325 kPa Poperasi = 21,1402 kPa + 101,325 kPa = 122,4652 kPa Maka, Pdesign = (1,05) (122,4652 kPa) = 128,5885 kPa Joint efficiency = 0,8

(Brownell,1959)

Allowable stress = 12,650 psia = 87218,714 kP

(Brownell,1959)


Tebal shell tangki : PD SE − 0,6P (128,5885 kPa) (0,6628 m) = (87.218,714 kPa)(0,8) − 0,6(128,5885 kPa) = 0,0012 m = 0,0456 in

t=

Faktor korosi

= 1/8 in



: Memompa air dari tangki filtrasi ke tangki utilitas-01

Jenis

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 unit


Temperatur

= 28°C

-

Densitas air (ρ)

= 996,24 kg/m3 = 62,195 lbm/ft3

-


-

Laju alir massa (F)


= 1.405,1609 kg/jam = 0,8605 lbm/s


0,8605 lb m /s F = ρ 62,195 lb m /ft 3



Di,opt = 0,363 × Q0,45 × ρ0,13 Untuk aliran laminar , Di,opt = 0,133 × Q0,4 × µ0,2 Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether Sulfonat Kapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009. USU Repository © 2009

dengan : Di,opt = diameter optimum (m) Q


ρ

= densitas (kg/m3)

µ

= viskositas (Pa.s)


(Geankoplis, 1997)


= 11

- Schedule pipa

= 40


= 1,38 in = 0,1150 ft


= 1,66 in = 0,1383 ft

4

in


= Commercial steel


Q 0,0138 ft 3 /s = = 1,3269 ft/s At 0,0104 ft 2


ρ v D (62,195)(1,3269 )(0,1150 ) = = 26.409,6141 μ 0,0005


(Geankoplis, 1997)

ε/D = 0,0013

(Geankoplis, 1997)

f

(Geankoplis, 1997)

= 0,007


D

= 13



D

= 30




D

= 27 (App.C–2c;C–2d, Foust, 1980)


D

= 55 (App.C–2c;C–2d, Foust, 1980)

L5 = 1,0 × 55 × 0,1150 = 6,3249 ft Panjang pipa total (ΣL) = 43,3974 ft Faktor gesekan, f v 2 ΣL (0,007 )(1,3269 ) (43,3974 ) = = 0,1399 ft ⋅ lb f /lb m 2g c D 2(32,174 )(0,1150 ) 2

ΣF =





ΔP =0 ρ


(Foust, 1980)

- Wf = Δz

Tenaga pompa, P = =

- Wf Q ρ 550

(30,1399 ft.lb f

(

)(


)


0,0654 hp = 0,0818 hp 0,8


9. Tangki Utilitas (TU-01) Fungsi

: Menampung air untuk didistribusikan

Bentuk


Bahan konstruksi


Kondisi penyimpanan


Jumlah

: 1 unit


= 28 oC

Laju massa air

= 1.405,1609 kg/jam = 0,8605 lbm/s

Densitas air

= 996,24 kg/m3 = 62,195 lbm/ft3 (Geankoplis, 1997)

Kebutuhan perancangan = 3 jam Perhitungan Ukuran Tangki : Volume air, Va =

1.405,1609 kg/jam × 3 jam = 4,2314 m3 996,24 kg/m 3

Volume tangki, Vt = 1,2 × 4,2314 m3 = 5,0777 m3 Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder, D : H = 5 : 6

1 πD 2 H 4 1 6  5,0777 m 3 = πD 2  D  4 5  3 5,0777 m 3 = πD 3 10 V=

D = 1,7534 m ; Tinggi cairan dalam tangki =

=

H = 2,104 m

volume cairan x tinggi silinder volume silinder (4,2314 m 3 )(2,104 m) = 1,9562 m = 6,4178 ft (5,0777 m 3 )


Tebal Dinding Tangki Tekanan hidrostatik Phid = ρ x g x l = 996,24 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 1,9562 m = 19.098,6779 Pa = 19,0987 kPa Tekanan operasi, Po = 1 atm = 101,325 kPa Poperasi = 19,0987 + 101,325 kPa = 120,4236 kPa Faktor kelonggaran = 5 % Maka, Pdesign = (1,05)(120,4236 kPa) = 126,4449 kPa Joint efficiency = 0,8

(Brownell,1959)

Allowable stress = 12650 psia = 87218,714 kPa

(Brownell,1959)

Tebal shell tangki:

t=

PD 2SE − 1,2P

(126,4449 kPa) (1,9562 m) 2(87.218,714 kPa)(0,8) − 1,2(126,4449 kPa) = 0,0018 m = 0,0699 in

t=

Faktor korosi = 1/8 in. Tebal shell yang dibutuhkan = 0,0699 in + 1/8 in = 0,1949 in


: Memompa air dari menara utilitas 01 ke menara air pendingin

Jenis

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 unit

Bahan konstruksi : Commercial steel Kondisi operasi: -

Temperatur

= 28°C

-

Densitas air (ρ)

= 996,24 kg/m3 = 62,195 lbm/ft3

-

Viskositas air (µ) = 0,8360 cP = 0,0005 lbm/ft⋅s

-

Laju alir massa (F) = 604,8154 kg/jam = 0,3704 lbm/s



Laju alir volume, Q =

F 0,3704 lb m /detik = = 0,0059 ft 3 /s = 0,0002 m3/s 3 ρ 62,195 lb m /ft

Diameter optimum, Di,opt = 0,363 × (0,0002)0,45× (996,24)0,13

(Peters et.al.,

2004) = 0,0193 m = 0,7591 in Digunakan pipa dengan spesifikasi:

(Geankoplis, 1997)


= 3/4 in

- Schedule pipa

= 40


= 0,824 in = 0,0687 ft


= 1,05 in = 0,0875 ft

- Luas penampang dalam (at) = 0,0037 ft2 - Bahan konstruksi

= Commercial steel


Q 0,0059 ft 3 /s = =1,5946 ft/s at 0,0037 ft 2

Bilangan

Reynold,

N Re =

ρ v D (62,195)(1,5946)(0,0687 ) = = 13.626,8026 μ 0,0005

(turbulen) Karena NRe > 4000, maka aliran turbulen. ε = 4,6.10-5

(Geankoplis, 1997)

ε/D = 0,0022

(Geankoplis, 1997)

f

(Geankoplis, 1997)

= 0,008


D

= 13



D

= 30




D

= 27 (App.C–2c;C–2d, Foust, 1980)


D

= 55 (App.C–2c;C–2d, Foust, 1980)

L5 = 1,0 × 55 × 0,1150 = 6,3249 ft Panjang pipa total (ΣL) = 43,3974 ft Faktor gesekan, f v 2 ΣL (0,008)(1,5946) (43,3974) = = 0,1997 ft ⋅ lb f /lb m 2g c D 2(32,174)(0,0687 ) 2

ΣF =





ΔP =0 ρ

 v 2  ΔP g  + - Wf = Δz + ∆ + ΣF gc 2 g α  c  ρ = 30 + 0 + 0 + 0,1997 = 30,1997 ft.lb f / lbm

Tenaga pompa, P = =

(Foust, 1980)

- Wf Q ρ 550

(30,1997 ft.lb f

(

)(


)


0,0201 hp = 0,0252 hp 0,8


11. Menara Pendingin Air /Water Cooling Tower (CT) Fungsi

: Mendinginkan air pendingin bekas dari temperatur 50°C menjadi 28°C

Jenis

: Mechanical Draft Cooling Tower

Bahan konstruksi : Carbon Steel SA–53 Grade B Kondisi operasi : Suhu air masuk menara (TL2)

= 50°C = 122°F

Suhu air keluar menara (TL1)

= 28°C = 82,4°F

Temperatur bola basah (Tw)

= 70°F

Konsentrasi air

= 2 gal/ft2.mnt

Laju massa air pendingin

= 604,8154 kg/jam = 1.333,3967 lb/jam

Densitas air (50°C)

= 988,07 kg/m3

(Perry, 1999)

Laju volumetrik air pendingin, Q = 604,8154/988,07 = 0,6121 m3/jam = 2,6951 gal/mnt Faktor keamanan

= 20 %

Luas menara, A = (2,6951 gal/menit)/(2,0 gal/ft2. menit) = 1,3475 ft2 Diambil performance 90% maka daya 0,03 Hp/ft2 Daya untuk fan

= 1,3475 x 0,03 = 0,0404 Hp

Dipakai daya fan

= 1/2 Hp

Kecepatan rata-rata udara masuk = 4-6 ft/detik diambil 5 ft/dtk Kapasitas fan yang dipakai 320.000 ft3/dtk Densitas udara (30°C) L=

= 0,0730 lb/ft3

(Perry, 1999)

1.333,3967 lb/jam = 989,5337 lb/ft2.jam 2 1,3475 ft

G = 5 ft/detik x 0,0730 lb/ft3 = 0,3650 lb/ft2.dtk = 1314 lb/ft2.jam L 989,5337 lb / ft 2 jam = = 0,7531 G 1314 lb / ft 2 jam Pada temperatur bola basah 300C diperoleh H1 = 34,09 BTU/lb (Perry, 1999) H2 = H1 + L/G (T2-T1) = 34,09 + 0,7531 (122-82,4) = 63,9128 Btu/lb udara kering Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether Sulfonat Kapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Dari gambar 17.12 kern,1965 diperoleh Pada temperatur air masuk T2 = 1220F

H2’= 130 Btu/lb

Pada temperatur air masuk T1 = 82,40F

H2’= 40 Btu/lb

Log Mean Enthalpy Difference : Bagian atas menara

: H2’-H2 = 130-47,6165 = 80,5432 Btu/lb

Bagian bawah menara

: H1’-H2 = 40-34,090 = 5,910 Btu/lb

Log mean (H’- H) =

Tinggi tower, Z =

HDU =

80,5432 − 5,910 = 29,0557 Btu / lb  80,5432  2,3 log    5,910 

nd .L k .a

(kern, 1965)

Z nd

Dimana : L = liquid loading ( lb/ft2jam) K x a = koefisien perpindahan panas overall (lb/ft2jam(lb/lb)) Z = Tinggi tower (ft) HDU = Height of Diffusion Unit (ft)

nd =

KxaV dT 122 − 82,4 = = =1,3628 L H '− H 29,0557

Untuk industri digunakan harga k x a = 100 lb/ft2jam (lb/lb) Tinggi tower, Z =

HDU =

nd .L 1,3628 x 989,5337 = =13,4854 ft k .a 100

13,4854 ft Z = = 9,8953 ft nd 1,3628

Lebar tower dipakai kelipatan 6 ft dari tinggi tower Maka lebar tower 19,4854 ft = 5,9392 meter

12. Pompa Utilitas (J-06)


Fungsi

: Memompa air pendingin dari menara pendingin air ke unit cooler

Jenis

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 unit


Temperatur

= 28°C

-

Densitas air (ρ)

= 996,24 kg/m3 = 62,195 lbm/ft3

-


-




F 0,3704 lb m /detik = = 0,0059 ft 3 /s = 0,0002 m3/s 3 ρ 62,195 lb m /ft


(Peters et.al.,

2004) = 0,0193 m = 0,7591 in (Geankoplis, 1997)

Digunakan pipa dengan spesifikasi: - Ukuran pipa nominal

= 3/4 in

- Schedule pipa

= 40


= 0,824 in = 0,0687 ft


= 1,05 in = 0,0875 ft


= Commercial steel

Q 0,0059 ft 3 /s Kecepatan linier, v = = =1,5946 ft/s at 0,0037 ft 2 Bilangan

Reynold,

N Re =

ρ v D (62,195)(1,5946)(0,0687 ) = = 13.626,8026 μ 0,0005

(turbulen) Karena NRe > 4000, maka aliran turbulen. Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether Sulfonat Kapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009. USU Repository © 2009

ε = 4,6.10-5

(Geankoplis, 1997)

ε/D = 0,0022

(Geankoplis, 1997)

f

(Geankoplis, 1997)

= 0,008


D

= 13



D

= 30



D

= 27 (App.C–2c;C–2d, Foust, 1980)


D

= 55 (App.C–2c;C–2d, Foust, 1980)

L5 = 1,0 × 55 × 0,1150 = 6,3249 ft Panjang pipa total (ΣL) = 43,3974 ft Faktor gesekan, f v 2 ΣL (0,008)(1,5946 ) (43,3974 ) ΣF = = = 0,1997 ft ⋅ lb f /lb m 2(32,174 )(0,0687 ) 2g c D 2





ΔP =0 ρ

(Foust, 1980)  v 2  ΔP g  + + ∆ + ΣF gc 2 g c αPembuatan Pabrik  ρ Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether Sulfonat Herri Putra : Pra Rancangan Kapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009. = 30 + 0 + 0 + 0,1997 = 30,1997 ft.lb f / lbm USU Repository © 2009 - Wf = Δz

Tenaga pompa, P = =

- Wf Q ρ 550

(30,1997 ft.lb f

(

)(


)


0,0201 hp = 0,0252 hp 0,8


: Memompa air dari Tangki Utilitas -01 ke cation exchanger

Jenis

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 unit


Temperatur

= 28°C

-

Densitas air (ρ)

= 996,24 kg/m3 = 62,195 lbm/ft3

-


-




0,1241 lb m /s F = = 0,0019 ft 3 /s = 0,00005 m3/s ρ 62,195 lb m /ft 3


(Peters et.al.,

2004) = 0,0103 m = 0,4068 in Digunakan pipa dengan spesifikasi: - Ukuran pipa nominal

= 3/8 in

- Schedule pipa

= 40

(Geankoplis, 1997)



= 0,493 in = 0,0411 ft


= 0,675 in = 0,0563 ft


= Commercial steel


Reynold,

N Re =

ρ v D (62,195)(1,4615)(0,0411) = = 7.472,0116 μ 0,0005


(Geankoplis, 1997)

ε/D = 0,0037

(Geankoplis, 1997)

f

(Geankoplis, 1997)

= 0,008


D

= 13



D

= 30



D

= 27 (App.C–2c;C–2d, Foust, 1980)


D

= 55 (App.C–2c;C–2d, Foust, 1980)

L5 = 1,0 × 55 × 0,1150 = 6,3249 ft Panjang pipa total (ΣL) = 43,3974 ft Faktor gesekan, Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether Sulfonat Kapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009. USU Repository © 2009

f v 2 ΣL (0,008)(1,4615) (43,3974 ) = = 0,2804 ft ⋅ lb f /lb m 2g c D 2(32,174 )(0,0411) 2

ΣF =





ΔP =0 ρ


(Foust, 1980)

- Wf = Δz

Tenaga pompa, P = =

- Wf Q ρ 550

(30,2804 ft.lb f

(

)(


)


0,0065 hp = 0,0081 hp 0,8

14. Penukar Kation/Cation Exchanger (CE) Fungsi


Bentuk

: Silinder tegak dengan alas dan tutup ellipsoidal

Bahan konstruksi


Kondisi penyimpanan : Temperatur = 28°C Tekanan

= 1 atm

Data : Laju massa air

= 202,6643 kg/jam = 0,1241 lbm/s

Densitas air

= 996,24 kg/m3 = 62,195 lbm/ft3

(Geankoplis,1997)


Kebutuhan perancangan = 1 jam = 20 %

Faktor keamanan

Ukuran Cation Exchanger Dari Tabel 12.4, The Nalco Water Handbook, diperoleh: - Diameter penukar kation

= 1 ft = 0,3048 m

- Luas penampang penukar kation = 0,7845 ft2 Tinggi resin dalam cation exchanger = 0,0316 ft Faktor keamanan = 20 % Tinggi silinder = 1,2 × 2,5 ft = 3,0 ft Diameter tutup = diameter tangki = 1 ft Rasio axis = 2 : 1 Tinggi tutup =

11   = 0,25 ft 22

(Brownell,1959)

Sehingga, tinggi cation exchanger = 3,0 m + 0,25 m = 3,25 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, 1959)


(Brownell, 1959)


t=

Faktor korosi

= 1/8 in

Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,0092 in + 1/8 in = 0,1342 in Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether Sulfonat Kapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009. USU Repository © 2009


: Memompa air dari cation exchanger ke anion exchager

Jenis

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 unit


Temperatur

= 28°C

-

Densitas air (ρ)

= 996,24 kg/m3 = 62,195 lbm/ft3

-


-




0,1241 lb m /s F = = 0,0019 ft 3 /s = 0,00005 m3/s 3 ρ 62,195 lb m /ft


(Peters et.al.,

2004) = 0,0103 m = 0,4068 in (Geankoplis, 1997)


= 3/8 in

- Schedule pipa

= 40


= 0,493 in = 0,0411 ft


= 0,675 in = 0,0563 ft


= Commercial steel


Reynold,

N Re =

ρ v D (62,195)(1,4615)(0,0411) = = 7.472,0116 μ 0,0005

(turbulen) Karena NRe > 4000, maka aliran turbulen. Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether Sulfonat Kapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009. USU Repository © 2009

ε = 4,6.10-5

(Geankoplis, 1997)

ε/D = 0,0037

(Geankoplis, 1997)

f

(Geankoplis, 1997)

= 0,008


D

= 13



D

= 30



D

= 27 (App.C–2c;C–2d, Foust, 1980)


D

= 55 (App.C–2c;C–2d, Foust, 1980)

L5 = 1,0 × 55 × 0,1150 = 6,3249 ft Panjang pipa total (ΣL) = 43,3974 ft Faktor gesekan, f v 2 ΣL (0,008)(1,4615) (43,3974 ) ΣF = = = 0,2804 ft ⋅ lb f /lb m 2(32,174 )(0,0411) 2g c D 2





ΔP =0 ρ

(Foust, 1980)  v 2  ΔP g  + + ∆ + ΣF gc 2 g c αPembuatan Pabrik  ρ Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether Sulfonat Herri Putra : Pra Rancangan Kapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009. = 30 + 0 + 0 + 0,2804 = 30,2804 ft.lb f / lbm USU Repository © 2009 - Wf = Δz

Tenaga pompa, P = =

- Wf Q ρ 550

(30,2804 ft.lb f

(

)(


)


0,0065 hp = 0,0081 hp 0,8

16. Penukar Anion (anion exchanger) (AE) Fungsi

: Mengikat anion yang terdapat dalam air umpan ketel

Bentuk

: Silinder tegak dengan tutup atas dan bawah elipsoidal

Bahan konstruksi : Carbon steel SA-53, Grade B Jumlah

: 1 unit

Kondisi operasi

: Temperatur = 280C Tekanan

= 1 atm

Laju massa air

= 202,6643 kg/jam = 0,1241 lbm/s

Densitas air

= 996,24 kg/m3

(Geankoplis, 1997)

Kebutuhan perancangan = 1 jam Faktor keamanan

= 20 %

Ukuran Anion Exchanger Dari Tabel 12.3, The Nalco Water Handbook, diperoleh: - Diameter penukar anion

= 1 ft = 0,3048 m

- Luas penampang penukar anion

= 0,7854 ft2

Tinggi resin dalam anion exchanger = 2,5 ft Tinggi silinder = 1,2 × 2,5 ft = 3 ft = 0,914 m Diameter tutup = diameter tangki = 0,3048 m Rasio axis = 2 : 1 Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether Sulfonat Kapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Tinggi tutup =

11   = 0,25 ft 22

(Brownell,1959)

Sehingga, tinggi anion exchanger = 3 + 0,25 = 3,25 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,1959)

Allowable stress = 12,650 psia = 87.218,714 kP

(Brownell,1959)

Tebal shell tangki : PD SE − 0,6P (106,3913 kPa) (0,3048 m) = (87.218,714 kPa)(0,8) − 0,6(106,3913 kPa) = 0,0002 m = 0,0092 in

t=

Faktor korosi

= 1/8 in



: Memompa air dari anion exchager ke daerator

Jenis

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 unit


Temperatur

= 28°C

-

Densitas air (ρ)

= 996,24 kg/m3 = 62,195 lbm/ft3

(Geankoplis, 1997)


-


-



(Geankoplis, 1997)



(Peters et.al.,


(Geankoplis, 1997)


= 3/8 in

- Schedule pipa

= 40


= 0,493 in = 0,0411 ft


= 0,675 in = 0,0563 ft


= Commercial steel


Q 0,0019 ft 3 /s = =1,4615 ft/s at 0,0013 ft 2

Bilangan

Reynold,

N Re =

ρ v D (62,195)(1,4615)(0,0411) = = 7.472,0116 μ 0,0005


(Geankoplis, 1997)

ε/D = 0,0037

(Geankoplis, 1997)

f

(Geankoplis, 1997)

= 0,008


D

= 13



- 3 buah standard elbow 90°; L

D

= 30



D

= 27 (App.C–2c;C–2d, Foust, 1980)


D

= 55 (App.C–2c;C–2d, Foust, 1980)

L5 = 1,0 × 55 × 0,1150 = 6,3249 ft Panjang pipa total (ΣL) = 43,3974 ft Faktor gesekan, f v 2 ΣL (0,008)(1,4615) (43,3974 ) = = 0,2804 ft ⋅ lb f /lb m 2g c D 2(32,174 )(0,0411) 2

ΣF =





ΔP =0 ρ


(Foust, 1980)

- Wf = Δz

Tenaga pompa, P = =

- Wf Q ρ 550

(30,2804 ft.lb f

(

)(


)

= 0,0065 hp Untuk efisiensi pompa 80 %, maka Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether Sulfonat Kapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Tenaga pompa yang dibutuhkan =

0,0065 hp = 0,0081 hp 0,8

18. Deaerator (DE) Fungsi

: Menghilangkan gas-gas yang terlarut dalam air umpan ketel

Bentuk

: Silinder horizontal dengan tutup atas dan bawah elipsoidal

Bahan konstruksi : Carbon steel SA-283, Grade C Jumlah

: 1 unit

Kondisi operasi

: Temperatur = 900C Tekanan

Kebutuhan Perancangan :

= 1 atm 24 jam

Laju alir massa air = 202,6643 kg/jam = 0,1241 lbm/s Densitas air (ρ)

= 996,24 kg/m3

Faktor keamanan

= 20 %

= 62,195 lbm/ft3

(Perry, 1999)

Perhitungan Ukuran Tangki : Volume air, Va =

202,6643 kg/jam × 24 jam = 4,8823 m3 3 996,24 kg/m

Volume tangki, Vt = 1,2 × 4,8823 m3 = 5,8588 m3 a. Diameter dan panjang tangki 

Volume dinding tangki (Vs) Vs = Vs =



πDi 2 4

L, dengan L direncanakan 3 : 1

3πDi 3 4

Volume tutup tangki (Ve)


Ve = 

πDi 3 24

Volume tangki (V) V = Vs + Ve 5,8588 m3 =

5πDi 3 6

Di = 1,3082 m ; H = 3,9247 m b. Diameter dan tutup tangki Diameter tutup = diameter tangki = 1,3082 m Rasio axis = 2 : 1 Tinggi tutup =

1 1,3082 x = 0,3271 m 2 2

Tinggi cairan dalam tangki = =

volume cairan x diameter volume silinder 3,9247 m x 1,3082 m = 0,8808 m 5,8588 m 3

Tebal Dinding Tangki Tekanan hidrostatik Phid = ρ x g x l = 996,24 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 0,8808 m = 8.599,8625 Pa = 8,5998 kPa Tekanan udara luar, Po = 1 atm = 101,325 kPa Poperasi = 8,5998 kPa + 101,325 kPa = 109,9249 kPa Faktor kelonggaran = 5 % Maka, Pdesign

= (1,05) (109,9249 kPa) = 115,4211 kPa

Joint efficiency

= 0,8

(Brownell,1959)


(Brownell,1959)

Tebal dinding tangki :


PD SE − 0,6P (115,4211 kPa) (1,3082 m) = (87.218,714 kPa)(0,8) − 0,6(115,4211 kPa) = 0,0022 m = 0,0853 in

t=

Faktor korosi

= 1/8 in

Maka tebal dinding yang dibutuhkan

= 0,0853 in + 1/8 in = 0,2103 in


: Memompa air dari daerator ke ketel uap

Jenis

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 unit


Temperatur

= 28°C

-

Densitas air (ρ)

= 996,24 kg/m3 = 62,195 lbm/ft3

-


-






(Peters et.al.,

2004) = 0,0103 m = 0,4068 in Digunakan pipa dengan spesifikasi: - Ukuran pipa nominal

= 3/8 in

- Schedule pipa

= 40


= 0,493 in = 0,0411 ft


= 0,675 in = 0,0563 ft

(Geankoplis, 1997)

- Luas penampang dalam (at) = 0,0013 ft2 Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether Sulfonat Kapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009. USU Repository © 2009

- Bahan konstruksi

= Commercial steel


Q 0,0019 ft 3 /s = =1,4615 ft/s at 0,0013 ft 2

Bilangan

Reynold,

N Re =

ρ v D (62,195)(1,4615)(0,0411) = = 7.472,0116 μ 0,0005


(Geankoplis, 1997)

ε/D = 0,0037

(Geankoplis, 1997)

f

(Geankoplis, 1997)

= 0,008


D

= 13



D

= 30



D

= 27 (App.C–2c;C–2d, Foust, 1980)


D

= 55 (App.C–2c;C–2d, Foust, 1980)

L5 = 1,0 × 55 × 0,1150 = 6,3249 ft Panjang pipa total (ΣL) = 43,3974 ft Faktor gesekan, f v 2 ΣL (0,008)(1,4615) (43,3974 ) = = 0,2804 ft ⋅ lb f /lb m 2(32,174 )(0,0411) 2g c D 2

ΣF =


Static head, Δz




ΔP =0 ρ


(Foust, 1980)

- Wf = Δz

Tenaga pompa, P = =

- Wf Q ρ 550

(30,2804 ft.lb f

(

)(


)


0,0065 hp = 0,0081 hp 0,8

20. Ketel Uap (KU) Fungsi

: Menyediakan uap untuk keperluan proses

Jenis

: Ketel pipa api

Jumlah

: 1 unit

Bahan konstruksi : Carbon steel Data : Total kebutuhan uap

= 202,6643 kg/jam = 446,7600 lbm/jam

Uap panas lanjut yang digunakan bersuhu 100 0C pada tekanan 1 atm. Entalpi steam (H) = 2.676,1 kj/kg = 1.148,3663 Btu/lbm a. Menentukan daya boiler Daya ketel uap, W =

34,5 x BHP x 970,3 H

(Elwalkil,1984)


Dimana : BHP

= daya boiler, Hp

W

= kebutuhan uap yang dihasilkan

H

= entalphi superheated steam pada 200oC, 1 atm

Maka, Daya ketel uap, 446,7600 lbm/jam =

BHP =

34,5 x BHP x 970,3 1.148,3663 Btu / lbm

513.044,1282 Btu / jam = 15,326 hp 33.475,35

b. Menentukan jumlah tube Dari ASTM Boiler Code, permukaan bidang pemanasan = 10 ft2/hp Luas permukaan perpindahan panas : A = BHP x 10 ft2/ hp A = 15,326 hp x 10 ft2/hp A = 153,26 ft2 Direncanakan menggunakan tube dengan spesifikasi : - Panjang tube

= 18 ft

- Diameter tube

= 1 ½ in

- Luas permukaan pipa, a’

= 0,3925 ft2 / ft

Sehingga jumlah tube, Nt =

153,26 ft 2 A = L x a . 18 ft x 0,3925 ft 2 / ft

= 21,6928 buah ≈ 22 buah


: Memompa air dari tangki utilitas 1 ke tangki utilitas 2

Jenis

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 unit

Bahan konstruksi : Commercial steel Kondisi operasi: Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether Sulfonat Kapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009. USU Repository © 2009

-

Temperatur

= 28°C

-

Densitas air (ρ)

= 996,24 kg/m3 = 62,195 lbm/ft3

-


-

Laju alir massa (F) = 480 kg/jam = 0,2939 lbm/s





(Peters et.al.,

2004) = 0,0141 m = 0,5557 in (Geankoplis, 1997)


= 1/2 in

- Schedule pipa

= 40


= 0,622 in = 0,0518 ft


= 0,840 in = 0,07 ft


= Commercial steel

Q 0,0047 ft 3 /s Kecepatan linier, v = = = 2,2381 ft/s at 0,0021 ft 2 Bilangan

Reynold,

N Re =

ρ v D (62,195)(2,2381)(0,0518) = = 14.420,978 μ 0,0005


(Geankoplis, 1997)

ε/D = 0,0029

(Geankoplis, 1997)

f

(Geankoplis, 1997)

= 0,008


D

= 13




D

= 30



D

= 27 (App.C–2c;C–2d, Foust, 1980)


D

= 55 (App.C–2c;C–2d, Foust, 1980)

L5 = 1,0 × 55 × 0,1150 = 6,3249 ft Panjang pipa total (ΣL) = 43,3974 ft Faktor gesekan, f v 2 ΣL (0,008)(2,2381) (43,3974) ΣF = = = 0,5217 ft ⋅ lb f /lb m 2g c D 2(32,174)(0,0518) 2





ΔP =0 ρ

 v 2  ΔP g  + + ∆ + ΣF gc 2 g α ρ  c  = 30 + 0 + 0 + 0,5217 = 30,5217 ft.lb f / lbm

(Foust, 1980)

- Wf = Δz

Tenaga pompa, P = =

- Wf Q ρ 550

(30,5217 ft.lb f

(

)(


)



0,0162 hp = 0,0203 hp 0,8

22. Tangki Utilitas (TU-02) Fungsi

: Menampung air dari tangki utilitas 1 untuk keperluan air domestik

Bentuk


Bahan konstruksi : Carbon steel SA-5, grade B Jumlah

: 1 unit

Kondisi operasi


Laju massa air

= 480 kg/jam

Densitas air

= 996,24 kg/m3 = 62,195 lbm/ft3 (Geankoplis, 1997)

Kebutuhan perancangan = 1 hari Perhitungan Ukuran Tangki : Volume air, Va =

480 kg/jam × 24 jam = 11,5635 m3 3 996,24 kg/m

Volume tangki, Vt = 1,2 × 11,5635 m3 = 13,8762 m3 Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder, D : H = 3 : 4

1 2 πD H 4 1 4  13,8762 m3 = πD 2  D  4 3  1 13,8762m3 = πD3 3 V=

D = 2,3668 m ; Tinggi cairan dalam tangki

H = 3,1577 m

=

volume cairan x tinggi silinder volume silinder

=

(11,5635)(3,15772) = 2,6297 m (13,8761)


Tebal Dinding Tangki Tekanan hidrostatik Phid = ρ x g x l = 996,24 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 2,6297 m = 25,6745 kPa Tekanan operasi, Po = 1 atm = 101,325 kPa Poperasi = 25,6745 + 101,325 kPa = 126,9995 kPa Faktor kelonggaran = 5 %. Maka, Pdesign = (1,05)( 126,9995 kPa) = 133,3494 kPa Joint efficiency = 0,8

(Brownell,1959)


(Brownell,1959)

Tebal shell tangki:

t=

PD 2SE − 1,2P

(133,3494 kPa) (2,3688 m) 2(87.218,714 kPa)(0,8) − 1,2(133,3494 kPa) = 0,0023 m = 0,0891 in

t=

Faktor korosi = 1/8 in. Tebal shell yang dibutuhkan = 0,0891 + 1/8 in = 0,2141


: Memompa air dari tangki utilitas 2 ke ke butuhan domestik

Jenis

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 unit


Temperatur

= 28°C

-

Densitas air (ρ)

= 996,24 kg/m3 = 62,195 lbm/ft3

-


-

Laju alir massa (F) = 480 kg/jam = 0,2939 lbm/s






(Peters et.al.,


(Geankoplis, 1997)


= 1/2 in

- Schedule pipa

= 40


= 0,622 in = 0,0518 ft


= 0,840 in = 0,07 ft


= Commercial steel


Q 0,0047 ft 3 /s = = 2,2381 ft/s at 0,0021 ft 2

Bilangan

Reynold,

N Re =

ρ v D (62,195)(2,2381)(0,0518) = = 14.420,978 μ 0,0005


(Geankoplis, 1997)

ε/D = 0,0029

(Geankoplis, 1997)

f

(Geankoplis, 1997)

= 0,008


D

= 13



D

= 30




D

= 27 (App.C–2c;C–2d, Foust, 1980)


D

= 55 (App.C–2c;C–2d, Foust, 1980)

L5 = 1,0 × 55 × 0,1150 = 6,3249 ft Panjang pipa total (ΣL) = 43,3974 ft Faktor gesekan, f v 2 ΣL (0,008)(2,2381) (43,3974) = = 0,5217 ft ⋅ lb f /lb m 2g c D 2(32,174)(0,0518) 2

ΣF =





ΔP =0 ρ

 v 2  ΔP g  + - Wf = Δz + ∆ + ΣF gc 2 g α  c  ρ = 30 + 0 + 0 + 0,5217 = 30,5217 ft.lb f / lbm

Tenaga pompa, P = =

(Foust, 1980)

- Wf Q ρ 550

(30,5217 ft.lb f

(

)(


)


0,0162 hp = 0,0203 hp 0,8



: Memompa air dari tangki utilitas 1 ke kebutuhan air proses

Jenis

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 unit


Temperatur

= 28°C

-

Densitas air (ρ)

= 996,24 kg/m3 = 62,195 lbm/ft3

-


-






(Peters et.al.,


(Geankoplis, 1997)


= 1/2 in

- Schedule pipa

= 40


= 0,622 in = 0,0518 ft


= 0,840 in = 0,07 ft


= Commercial steel


Q 0,0047 ft 3 /s = = 2,2381 ft/s at 0,0021 ft 2

Bilangan

Reynold,

N Re =

ρ v D (62,195)(2,2381)(0,0518) = = 14.420,978 μ 0,0005

(turbulen) Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether Sulfonat Kapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009. USU Repository © 2009


(Geankoplis, 1997)

ε/D = 0,0029

(Geankoplis, 1997)

f

(Geankoplis, 1997)

= 0,008


D

= 13



D

= 30



D

= 27 (App.C–2c;C–2d, Foust, 1980)


D

= 55 (App.C–2c;C–2d, Foust, 1980)

L5 = 1,0 × 55 × 0,1150 = 6,3249 ft Panjang pipa total (ΣL) = 43,3974 ft Faktor gesekan, f v 2 ΣL (0,008)(2,2381) (43,3974) = = 0,5217 ft ⋅ lb f /lb m 2g c D 2(32,174)(0,0518) 2

ΣF =





ΔP =0 ρ


 v 2  ΔP g  + + ∆ + ΣF gc 2 g α ρ  c  = 30 + 0 + 0 + 0,5217 = 30,5217 ft.lb f / lbm

(Foust, 1980)

- Wf = Δz

Tenaga pompa, P = =

- Wf Q ρ 550

(30,5217 ft.lb f

(

)(


)


0,0162 hp = 0,0203 hp 0,8

25. Tangki Bahan Bakar (TB) Fungsi

: Menyimpan bahan bakar

Bentuk


Bahan konstruksi : Carbon steel SA-53, grade B Jumlah

: 1 unit

Kondisi operasi


Laju volume solar Densitas solar

= 74,9410 L/jam

(Bab VII) 3

= 890,0712 kg/m = 55,56 lbm/ft

3

(Perry, 1997)

Kebutuhan perancangan = 30 hari Perhitungan Ukuran Tangki : Volume solar (Va) = 74,9410 L/jam x 30 hari x 24 jam/hari = 53.957,52 L = 53,9575 m3 Volume tangki, Vt = 1,2 × 53,9575 m3 = 64,749 m3 Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder, D : H = 1 : 2


1 πD 2 H 4 1 64,749 m 3 = πD 2 (2D ) 4 3 64,749 m = 1,5708 D 3 V=

D = 3,4544 m ; Tinggi cairan dalam tangki

=

H = 6,9088 m = 22,6663 ft

volume cairan x tinggi silinder volume silinder

(53,9575 m 3 )(6,9088 m ) = 5,7573 m = (64,749 m 3 ) Tebal Dinding Tangki Tekanan hidrostatik Phid = ρ x g x l = 890,0712 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 5,7573 m = 50,2192 kPa Tekanan operasi, Po = 1 atm = 101,325 kPa Poperasi = 50,2192 kPa + 101,325 kPa = 151,5442 kPa Faktor kelonggaran = 5 %. Maka, Pdesign = (1,05)( 151,5442 kPa) = 159,1214 kPa Joint efficiency = 0,8

(Brownell,1959)


(Brownell,1959)

Tebal shell tangki:

t=

PD 2SE − 1,2P

(159,1214 kPa) (3,4544 m) 2(87.218,714 kPa)(0,8) − 1,2(159,1214 kPa) = 0,0039 m = 0,1553 in

t =

Faktor korosi = 1/8 in. Tebal shell yang dibutuhkan = 0,1553 + 1/8 in = 0,2803 in


: Memompa solar dari tangki solar ke ketel uap

Jenis

: Pompa sentrifugal


Jumlah

: 1 unit


Temperatur

= 28°C

-

Densitas solar (ρ) = 890,0712 kg/m3 = 55,56 lbm/ft3

(Perry, 1997)

-

Viskositas solar (µ) = 1,1 cP = 7,392. 10-4 lbm/ft⋅jam

(Perry, 1997)

-

Laju volume (Q)

= 74,9410 L/jam = 0,00002 m3/s = 0,0007 ft3/s

Diameter optimum, De = 0,363 × Q0,45 × ρ0,13

(Timmerhaus, 1980)

= 0,363 × (0,00002)0,45× (890,0712)0,13 = 0,0067 m = 0,2654 in ( Foust, 1980)


= 1/8 in

- Schedule pipa

= 40


= 0,269 in = 0,0224 ft


= 0,405 in = 0,0338 ft

- Luas penampang dalam (at) = 0,0004 ft2 - Bahan konstruksi Kecepatan linier, v =

= Commercial steel Q 0,0007 ft 3 /s = = 1,75 ft/s at 0,0004 ft 2

Bilangan Reynold,

N Re =

ρ v D (55,56)(1,75)(0,0224)(3600 ) = = 10.606.909,09 μ 7,392. 10 − 4

(turbulen)


(Geankoplis, 1997)

ε/D = 0,0067

(Geankoplis, 1997)

f

(Geankoplis, 1997)

= 0,009

Instalasi pipa: Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether Sulfonat Kapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009. USU Repository © 2009

- Panjang pipa lurus, L1 = 30 ft - 1 buah gate valve fully open ; L

D

= 13



= 30

D



D

= 27 (App.C–2c;C–2d, Foust, 1980)


D

= 55 (App.C–2c;C–2d, Foust, 1980)

L5 = 1,0 × 55 × 0,1150 = 6,3249 ft Panjang pipa total (ΣL) = 43,3974 ft Faktor gesekan, f v 2 ΣL (0,009 )(1,75) (43,3974 ) ΣF = = = 0,8298 ft ⋅ lb f /lb m 2g c D 2(32,174 )(0,0224 ) 2





ΔP =0 ρ


- Wf = Δz

Tenaga pompa, P =

(Foust, 1980)

- Wf Q ρ 550


=

(30,8298 ft.lb f

(

)(


)


0,0024 hp = 0,0031 hp 0,8


: Memompa solar dari tangki solar ke generator

Jenis

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 unit


Temperatur

= 28°C

-

Densitas solar (ρ) = 890,0712 kg/m3 = 55,56 lbm/ft3

(Perry, 1997)

-

Viskositas solar (µ) = 1,1 cP = 7,392. 10-4 lbm/ft⋅jam

(Perry, 1997)

-

Laju volume (Q)

= 2,6893 L/jam = 0,000001 m3/s = 0,00003 ft3/s

Diameter optimum, De = 0,363 × Q0,45 × ρ0,13

(Timmerhaus, 1980)

= 0,363 × (0,000001)0,45× (890,0712)0,13 = 0,0015 m = 0,0605 in Digunakan pipa dengan spesifikasi: - Ukuran pipa nominal

= 1/8 in

- Schedule pipa

= 40


= 0,269 in = 0,0224 ft


= 0,405 in = 0,0337 ft

( Foust, 1980)


= Commercial steel



Q 0,00003 ft 3 /s = = 0,0669 ft/s at 0,0004 ft 2

Bilangan Reynold,

N Re =

ρ v D (55,56 )(0,0669)(0,0224)(3600) = = 405.640,7862 μ 7,392. 10− 4

Dari Appendix C-1, Foust, 1980, untuk bahan pipa commercial steel dan diameter pipa 1/8 in, diperoleh ε

D

= 0,0067

Dari Appendix C-3, Foust, 1980, untuk NRe = 405.640,7862 dan ε

D

= 0,0067, diperoleh f = 0,006

Instalasi pipa: - Panjang pipa lurus, L1 = 30 ft - 1 buah gate valve fully open, L

= 13

(Appendix C–2a, Foust, 1980)

= 30

(Appendix C–2a, Foust, 1980)

D

L2 = 1 × 13 × 0,1150 = 0,2914 ft - 3 buah standard elbow 90°, L

D

L3 = 3 × 30 × 0, 1150 = 2,0175 ft - 1 buah sharp edge entrance, K = 0,5 ; L

D

= 27 (Appendix C–2c dan C–2d, Foust, 1980)

L4 = 0,5 × 27 × 0, 1150 = 0,3026 ft - 1 buah sharp edge exit, K = 1,0 ; L

D

= 55 (Appendix C–2c dan C–2d, Foust, 1980)

L5 = 1,0 × 55 ×0, 1150 = 1,2329 ft Panjang pipa total (ΣL) = 32,6115 ft Faktor gesekan, f v 2 ΣL (0,0 06) (0,0669 ) (32,6115) F= = = 0,0024 ft ⋅ lbf /lb m 2g c D 2(32,174 )(0,0224 ) 2


Static head, Δz

g = 10 ft ⋅ lbf /lb m gc

Velocity head,

Δv 2 =0 2gc

Pressure head,

ΔP =0 ρ

Ws = Δz

g Δv 2 ΔP + + +F gc 2 gc ρ

= 10 + 0 + 0 + 0,0024 = 10,0024 ft.lb f / lbm

Tenaga pompa, P =

Ws Q ρ (10,0024 )(0,00003) (55,56 ) = = 0,00003 Hp 550 550

Untuk efisiensi pompa 80 %, maka Tenaga pompa yang dibutuhkan =

0,00003 = 0,000033 hp 0,8

LAMPIRAN E PERHITUNGAN ASPEK EKONOMI

Dalam rencana pra rancangan pabrik Shampoo digunakan asumsi sebagai berikut: Pabrik beroperasi selama 340 hari dalam setahun. Kapasiatas maksimum adalah 8.000 ton/tahun Perhitungan didasarkan pada harga alat terpasang (HAT) Harga alat disesuaikan dengan basis 7 Februari 2009, dimana nilai tukar dollar terhadap rupiah adalah US$ 1 = Rp 11.700 (Harian Kompas, 7 Februari 2009)

1. Modal Investasi Tetap (Fixed Capital Investment) Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether Sulfonat Kapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009. USU Repository © 2009

1.1 Modal Investasi Tetap Langsung (MITL) A. Biaya Tanah Lokasi Pabrik Luas tanah seluruhnya = 14.929,2 m2 Biaya tanah pada lokasi pabrik berkisar = Rp. 800.000,-/m2. Harga tanah seluruhnya = 14.929,2 m2 × Rp 800.000,-/m2 = Rp.11.943.360.000,Biaya perataan tanah diperkirakan 5% Biaya perataan tanah = 0,05 x Rp. 11.943.360.000,= Rp. 597.168.000,Maka total biaya tanah (A) adalah Rp 12.540.528.000,-

B. Harga Bangunan dan Sarana Tabel LE.1 Perincian Harga Bangunan, dan Sarana Lainnya

No 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Nama Bangunan Areal proses Areal produk Bengkel Areal Bahan Baku Pengolahan Limbah Laboratorium Ruang Kontrol Pengolahan air Ruang boiler Pembangkit listrik Unit pemadam kebakaran

Luas (m2) 3800 700 70 1000 800 200 150 600 100 100 40

Harga (Rp/m2) 1.350.000,900.000,900.000,900.000,900.000,1.050.000,1.050.000,1.200.000,1.200.000,1.200.000,900.000,-

Jumlah (Rp) 5.130.000.000,630.000.000,630.000.000,900.000.000,720.000.000,210.000.000,157.500.000,240.000.000,120.000.000,120.000.000,36.000.000,-


12 13 14 15 16 17 18 19 20 21

Kantin Parkir Perkantoran Daerah Perluasan Pos Keamanan Gudang Peralatan Tempat Ibadah Poliklinik Taman Jalan Total

100 300 500 2000 12 100 100 100 2000 1500 13572

1.050.000,500.000,1.500.000,800.000,800.000,900.000,900.000,900.000,400.000,400.000,-

105.000.000,150.000.000,750.000.000,1.600.000.000,96.000.000,90.000.000,90.000.000,90.000.000,800.000.000,600.000.000,13.264.500.000,-

Total biaya bangunan dan sarana (B) = Rp 13.264.500.000,C. Perincian Harga Peralatan Harga peralatan dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan berikut:

X  I  Cx = Cy  2   x   X 1   I y  m

(Timmerhaus, 1991)

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 koefisien korelasi:

r=

[n ⋅ ΣX i ⋅ Yi − ΣX i ⋅ ΣYi ] (n ⋅ ΣX i 2 − (ΣX i )2 )× (n ⋅ ΣYi 2 − (ΣYi )2 )

Tabel LE.2 Harga Indeks Marshall dan Swift Tahun (Xi) Indeks (Yi) 1989 895

Xi * Yi 1780155

Xi^2 3956121

Yi^2 801025

N 1


1990 915 1820850 1991 931 1853621 1992 943 1878456 1993 967 1927231 1994 993 1980042 1995 1028 2050860 1996 1039 2073844 1997 1057 2110829 1998 1062 2121876 1999 1068 2134932 2000 1089 2178000 2001 1094 2189094 2002 1103 2208206 Total 14184 28307996 Sumber: Tabel 6-2, Peters et.al., 2004 Data :

n = 14

3960100 837225 3964081 866761 3968064 889249 3972049 935089 3976036 986049 3980025 1056784 3984016 1079521 3988009 1117249 3992004 1127844 3996001 1140624 4000000 1185921 4004001 1196836 4008004 1216609 55748511 14436786

∑Xi = 27937

∑Xi*Yi = 28307996 ∑Xi² = 55748511

2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 14

∑Yi = 14184 ∑Yi² = 14436786

Dengan memasukkan harga-harga pada Tabel LE – 2, maka diperoleh harga koefisien korelasi: r =

(14) . (28307996) – (27937)(14184) [(14). (55748511) – (27937)²] x [(14)(14436786) – (14184)² ]½

= 0,9841 ≈ 1 Harga koefisien yang mendekati +1 menyatakan bahwa terdapat hubungan linier antar variabel X dan Y, sehingga persamaan regresi yang mendekati adalah persamaan regresi linier. Persamaan umum regresi linier, Y = a + b ⋅ X dengan:

Y

= indeks harga pada tahun yang dicari (2009)

X

= variabel tahun ke n – 1

a, b = tetapan persamaan regresi Tetapan regresi ditentukan oleh : b=

(n ⋅ ΣX i Yi ) − (ΣX i ⋅ ΣYi ) (n ⋅ ΣX i 2 ) − (ΣX i )2


a=

ΣYi. ΣXi 2 − ΣXi. ΣXi.Yi n.ΣXi 2 − (ΣXi) 2

Maka : b = 14 .( 28307996) – (27937)(14184) 14. (55748511) – (27937)² = 16,8088 a = (14184)( 55748511) – (27937)(28307996) = - 103604228 14. (55748511) – (27937)² 3185 = -32528,8 Sehingga persamaan regresi liniernya adalah: Y=a+b⋅X Y = 16,8088X – 32528,8 Dengan demikian, harga indeks pada tahun 2009 adalah: Y = 16,809(2008) – 32528,8 Y = 1.223,2527 Perhitungan harga peralatan menggunakan adalah harga faktor eksponsial (m) Marshall & Swift. Harga faktor eksponen ini beracuan pada Tabel 6-4, Peters et.al., 2004. Untuk alat yang tidak tersedia, faktor eksponensialnya dianggap 0,6 (Peters et.al., 2004). Contoh perhitungan harga peralatan: Tangki Penyimpanan Lauril Eter (TT-101) Kapasitas tangki , X2 = 10,4485 m3. Dari Gambar LE.1 berikut, diperoleh untuk harga kapasitas tangki (X1) 1 m³ adalah (Cy) US$ 11.700. Dari tabel 6-4, Peters et.al., 2004, faktor eksponen untuk tangki adalah (m) 0,49. Indeks harga pada tahun 2002 (Iy) 1103.


Gambar LE.1 Harga Peralatan untuk Tangki Penyimpanan (Storage) dan Tangki Pelarutan.(Peters et.al., 2004) Indeks harga tahun 2006 (Ix) adalah 1.223,2527. Maka estimasi harga tangki untuk (X2) 450,1535 m3 adalah : 0 , 49

1.223,2527 10,4485 Cx = 6667 × x 1 1103 Cx = US$ 23.346,- /unit Cx = Rp. 273.145.104,- /unit Dengan cara yang sama diperoleh perkiraan harga alat lainnya yang dapat dilihat pada Tabel LE – 3 untuk perkiraan peralatan proses dan Tabel LE – 4 untuk perkiraan peralatan utilitas.

Tabel LE – 3 Perkiraan Harga Peralatan Proses Nama Alat Tangki Penyimpanan (TT-101) Pompa (J-101) Tangki Penyimpanan (TT-102) Pompa (J-102) Reaktor Sulfonasi (R-101) Pompa (J-103) Mixer (M-101) Pompa (J-104) Dekanter (FL-101) Pompa (J-105) Pompa (J-106) Tangki Penyimpanan (TT-103)

Unit 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

I/NI NI NI NI NI I NI I NI I NI NI NI

Harga per unit (Rp) 273.145.104,11.291.630,531.669.059,11.291.630,36.848.710,11.291.630,59.116.387,11.291.630,33.211.352,11.291.630,11.291.630,58.541.318,-

Harga total (Rp) 273.145.104,11.291.630,531.669.059,11.291.630,36.848.710,11.291.630,59.116.387,11.291.630,33.211.352,11.291.630,11.291.630,58.541.318,-


Silo NaOH (G-101) Conveyor (C-101) Elevator (C-102) Mixer (M-102) Pompa (J-107) Reaktor Netralisasi (R-102) Pompa (J-108) Tangki Penyimpanan (TT-104) Pompa (J-201) Mixer (M-201) Pompa (J-202) Cooler (E-201) Mixer (M-202) Pompa (J-203) Tangki Penyimpanan (TT-201) Tangki Penyimpanan (TT-202) Pompa (J-204) Tangki Penyimpanan (TT-203) Pompa (J-205) Tangki Penyimpanan (TT-204) Pompa (J-206) Tangki Penyimapanan (TT-205) Pompa (J-207)

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

NI I I I NI I NI NI NI I NI I I NI NI NI NI NI NI NI NI NI NI

250.051.595,103.804.585,19.164.547,17.653.287,11.291.630,42.176.149,11.291.630,632.042.125,11.291.630,71.675.244,11.291.630,69.093.707,268.912.168,11.291.630,249.291.942,330.748.164,11.291.630,533.753.207,11.291.630,355.101.883,11.291.630,210.405.064,11.291.630,4.315.780.047,-

250.051.595,103.804.585,19.164.547,17.653.287,11.291.630,42.176.149,11.291.630,632.042.125,11.291.630,71.675.244,11.291.630,69.093.707,268.912.168,11.291.630,249.291.942,330.748.164,11.291.630,533.753.207,11.291.630,355.101.883,11.291.630,210.405.064,11.291.630,4.315.780.047,-

Ket : I/NI = Barang Impor atau Non Impor

Tabel LE – 4 Perkiraan Harga Peralatan Utilitas Nama Alat Screening Pompa utilitas 1 Bak sedimentasi Pompa utilitas 2 Clarifier Pompa utiltias 3 Tangki filtrasi Pompa utilitas 4 Tangki utiltias 01 Pompa utilitas 5 Water Cooling Tower Pompa utiltias 6 Pompa utiltias 7

Unit 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

I/NI I NI NI NI I NI I NI NI NI I NI NI

Harga (Rp) 6.808.399,11.291.630,15.000.000,11.291.630,18.448.193,11.291.630,80.828.181,11.291.630,179.041.554,11.291.630,18.674.875,11.291.630,11.291.630,-


Penukar kation Pompa utiltias 8 Penukar anion Pompa utiltias 9 Deaerator Pompa utillitas 10 Ketel uap Pompa utiltias 11 Tangki utiltias 02 Pompa utilitas 12 Pompa utilitas13 Tangki bahan bakar Pompa utilitas 14 Pompa utilitas15

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

I NI I NI I NI I NI NI NI NI NI NI NI

448.994.559,11.291.630,448.994.559,11.291.630,71.595.778,11.291.630,2.420.714.291,11.291.630,313.884.286,11.291.630,11.291.630,667.654.937,11.291.630,11.291.630,4.860.014.062,-

Ket : I/NI = Barang Impor atau Non Impor

Untuk harga alat impor (I) sampai di lokasi pabrik ditambahkan biaya sebagai berikut : -

Biaya transportasi Biaya asuransi Bea masuk 2004) PPn 2004) PPh 2004) Biaya gudang di pelabuhan Biaya administrasi pelabuhan Transportasi lokal

= 5% = 1% = 15 %

(Rusjdi,

= 10 %

(Rusjdi,

= 10 %

(Rusjdi,

= 0,5 % = 0,5 % = 0,5 %


- Biaya tak terduga Total

= 0,5 % = 43 %

Untuk harga alat non impor (NI) sampai di lokasi pabrik ditambahkan biaya sebagai berikut : -

PPn 2004) - PPh 2004) - Transportasi lokal - Biaya tak terduga Total

= 10 %

(Rusjdi,

= 10 %

(Rusjdi,

= 0,5 % = 0,5 % = 21 %

Total harga peralatan tiba di lokasi pabrik (purchased-equipment delivered) adalah: = 1,43 x (Rp. 721.656.136,- + Rp. 3.515.058.835,-) + 1,21 x (Rp. 3.594.123.911,- + Rp. 1.344.955.227,-) = Rp. 12.034.788.170,Biaya pemasangan diperkirakan 39 % dari total harga peralatan(Peters et.al, 2004) Biaya pemasangan = 0,39 × Rp 12.034.788.170,= Rp 4.693.567.385,Harga peralatan terpasang (HPT) : = Rp 12.034.788.170,- + 4.693.567.385,- = Rp.16.728.355.550,-

D. Instrumentasi dan Alat Kontrol Biaya instrumentasi dan alat kontrol 10 % dari HPT

(Timmerhaus, 2004)

Biaya instrumentasi dan alat control = 0,1 x Rp 16.728.355.550,= Rp 1.672.835.555,-

E. Biaya Perpipaan Diperkirakan biaya perpipaan 20 % dari HPT

(Timmerhaus, 2004)


Biaya perpipaan

= 0,2 x Rp 16.728.355.550,= Rp 3.345.671.110,-

F. Biaya Instalasi Listrik Diperkirakan biaya instalasi listrik 10 % dari HPT

(Timmerhaus, 2004)

Biaya instalasi listrik = 0,1 x Rp. 16.728.355.550,= Rp 1.672.835.555,-

G. Biaya Insulasi Diperkirakan biaya insulasi 8 % dari HPT

(Timmerhaus, 2004)

Biaya insulasi = 0,08 x Rp. 16.728.355.550,= Rp 1.338.268.444,-

H. Biaya Inventaris Kantor dan Gudang Diperkirakan biaya inventaris kantor 1 % dari HPT

(Timmerhaus, 2004)

Biaya inventaris kantor = 0,01 x Rp 16.728.355.550,- = Rp 167.283.555,-

I. Biaya Sarana Pemadam Kebakaran Diperkirakan biaya inventaris kantor 1% dari HPT

(Timmerhaus, 2004)

Biaya inventaris kantor = 0,01 x Rp 16.728.355.550,- = Rp 167.283.555,J. Sarana Transportasi Tabel LE.5 Biaya Sarana Transportasi No.

Jenis Kendaraan

Unit

Jenis

1

Mobil Direktur

1

Corrola Altis

2

Mobil Manager

6

Kijang Innova

3

Bus karyawan

2

Bus

4

Truk

3

Truk

Harga/unit (Rp) 375.000.00 0 200.000.00 0 320.000.00 0 300.000.00 0

Harga total (Rp) 375.000.000 1.200.000.00 0 640.000.000 900.000.000


5

6 7

Mobil kepentingan pemasaran & pembelian Sepeda motor Mobil pemadam kebakaran

3

Mini Bus L300

100.000.00 0

4

Honda

1

Truk Tangki

14.000.000 400.000.00 0

Total

300.000.000 56.000.000 400.000.000 3.871.000.00 0

Total MITL = A + B + C + D + E + F + G + H + I + J = Rp 53.193.561.320,-

1.2 Modal Investasi Tetap Tak Langsung (MITTL) A. Pra Investasi Diperkirakan 10 % dari MITL

(Timmerhaus, 2004)

= 0,07 x Rp 53.193.561.320,- = Rp 5.319.356.132,B. Biaya Engineering dan Supervisi Diperkirakan 10% dari MITL

(Timmerhaus, 2004)

= 0,1 × Rp 53.193.561.320,- = Rp 5.319.356.132,C. Biaya Legalitas Diperkirakan 5% dari MITL

(Timmerhaus, 2004)

= 0,05 × Rp 53.193.561.320,- = Rp 2.659.678.066,D. Biaya Kontraktor Diperkirakan 10% dari MITL

(Timmerhaus, 2004)

= 0,1 × Rp 53.193.561.320,- = Rp 5.319.356.132,E. Biaya Tak Terduga Diperkirakan 10% dari MITL

(Timmerhaus, 2004)

= 0,1 × Rp 53.193.561.320,- = Rp 5.319.356.132,Total MITTL = A + B + C + D + E = Rp 23.937.102.590,Total MIT = MITL + MITTL Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether Sulfonat Kapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009. USU Repository © 2009

= Rp 53.193.561.320,- + Rp 23.937.102.590,= Rp 77.130.663.910,-

2. Modal Kerja Modal kerja dihitung untuk pengoperasian pabrik selama 3 bulan (90 hari). 2.1 Persediaan Bahan Baku 2.1.1 Bahan baku Proses 1. Bahan Lauril Eter Kebutuhan = 55 kg/jam Harga

= Rp 12.373/kg

(PT.Centra Windu Sejahtera, 2007)

Harga total = 90 hari × 24 jam/hari × 55 kg/jam x Rp 12.373 = Rp 1.469.912.400,2. Oleum Kebutuhan = 90,8696 kg/jam Harga

= Rp 15.500/kg

Harga total = 90 hari × 24 jam/hari × 90,8696 kg/jam x Rp 15.500 = Rp 3.042.314.208,-

3. NaOH Kebutuhan = 8,9061 kg/jam Harga

= Rp 1.550/kg

Harga total = 90 hari × 24 jam/hari × 8,9061 kg/jam x Rp 1.550 = Rp 29.817.622,-

4. EDTA Kebutuhan = 0,9919 kg/jam Harga

= USD 1,9/kg

(www.lsbu.org)

= Rp 22.230/kg Harga total = 90 hari × 24 jam/hari × 0,9919 kg/jam x Rp 22.230 = Rp 47.627.863,Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether Sulfonat Kapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009. USU Repository © 2009

5. Etilen Glikol Kebutuhan = 39,6766 kg/jam Harga

= Rp. 175.200/kg


Harga total = 90 hari × 24 jam/hari × 39,6766 kg/jam x Rp 175.200 = Rp 15.014.895.090,-

6. Sodium Lauryl Sarcisonate Kebutuhan = 49,5958 kg/jam Harga

= USD 3/kg

(www.lsbu.org)

= Rp 35.100/kg Harga total = 90 hari × 24 jam/hari × 49,5958 kg/jam x Rp 35.100 = Rp 3.760.155.173,-

7. Cocoamido Prophyl Betain Kebutuhan = 49,5958 kg/jam Harga

= USD 7,7/kg

(www.lsbu.org)


8. Coconut Diethanol Amide Kebutuhan = 14,8787 kg/jam Harga

= USD 2,35/kg

(www.lsbu.org)

= Rp 27.495/kg Harga total = 90 hari × 24 jam/hari × 14,8787 kg/jam x Rp 27.495 = Rp 883.634.090,-

9. Lauryl Glucoside Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether Sulfonat Kapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Kebutuhan = 39,6766 kg/jam Harga

= USD 3,1/kg

(www.lsbu.org)


10. Dimethiconol Kebutuhan = 14,8787 kg/jam Harga

= USD 30/kg

(www.lsbu.org)


11. Poliquartenium Kebutuhan = 2,9757 kg/jam Harga

= USD 15/kg

(www.lsbu.org)


12. Hydantoin Kebutuhan = 1,9838 kg/jam Harga

= USD 4/kg

(www.lsbu.org)

= Rp 46.800/kg Harga total = 90 hari × 24 jam/hari × 1,9838 kg/jam x Rp 46.800 = Rp 200.538.374,-

13. Asam Sitrat Kebutuhan = 2,4798 kg/jam Harga

= Rp. 9.800/kg

(www.h2ssafety.com, 2007)


Harga total = 90 hari × 24 jam/hari × 2,4798 kg/jam x Rp. 9.800 = Rp 52.492.406,14. Parfum (Green Silk) Kebutuhan = 5,9515 kg/jam Harga

= USD 15/kg

(www.lsbu.org)


15. Pewarna (Sanolin Red) Kebutuhan = 0,4960 kg/jam Harga

= USD 12,3/kg

(www.lsbu.org)

= Rp 143.910/kg Harga total = 90 hari × 24 jam/hari × 0,4960 kg/jam x Rp 143.910 = Rp 154.179.417,2.1.2 Persediaan Bahan Baku Utilitas 1. Alum, Al2(SO4)3 Kebutuhan = 0,0703 kg/jam Harga

= Rp 2.100 /kg

(PT.Halim Sejahtera Cipta Mandiri, 2007)

Harga total = 90 hari × 24 jam/hari × 0,0703 kg/jam × Rp 2.100 /kg = Rp 318.880,-

2. Soda abu, Na2CO3 Kebutuhan = 0,0379 kg/jam Harga

= Rp 3500/kg


Harga total = 90 hari × 24 jam/hari × 0,0379 kg/jam × Rp 3500/kg = Rp 286.524 3. Kaporit Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether Sulfonat Kapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Kebutuhan = 0,0014 kg/jam Harga

= Rp 11.500/kg


Harga total = 90 hari × 24 jam/hari × 0,0014 kg/jam × Rp 11.500/kg = Rp 34.066 4. NaOH Kebutuhan = 0,0004 kg/jam Harga

= Rp 1.550/kg


Harga total = 90 hari × 24 jam/hari × 0,0004 kg/jam × Rp 1.550/kg = Rp 1.184 5. H2SO4 Kebutuhan = 0,0027 kg/jam Harga

= Rp 6.500/kg


Harga total = 90 hari × 24 jam/hari × 0,0027 kg/jam × Rp 6.500/kg = Rp 37.908,6. Solar Kebutuhan = 77,6303 ltr/jam Harga solar untuk industri = Rp. 6.450/liter

(PT.Pertamina, 2007)

Harga total = 90 hari × 24 jam/hari × 77,6303 ltr/jam × Rp. 6.450/liter = Rp 1.081.545.340,Total biaya persediaan bahan baku proses dan utilitas selama 3 bulan (90 hari) adalah = Rp 52.535.112.940,-

2.2 Kas 2.2.1 Gaji Pegawai


Tabel LE.6 Perincian Gaji Pegawai Jabatan

Jumlah

Gaji (Rp)

Dewan Komisaris Direktur Staf Ahli Sekretaris Manajer Pemasaran Manajer Administrasi dan Keuangan Manajer Umum dan Personalia Manajer Teknik Manager Quality Control Manajer Produksi Kepala Bagian Penjualan Kepala Bagian Pembelian Kepala Bagian Administrasi Kepala Bagian Keuangan Kepala Bagian Umum Kepala Bagian Personalia Kepala Bagian Mesin Kepala Bagian Listrik Kepala Bagian Proses Kepala Bagian Utilitas Kepala Bagian Quality Control Kepala Seksi Pembelian Kepala Seksi Penjualan Kepala Seksi Administrasi Kepala Seksi Keuangan Kepala Seksi Kesehatan Kepala Seksi Keamanan Kepala Seksi Hubungan Masyarakat Kepala Seksi Instrumentasi Kepala Seksi Pemeliharaan Pabrik Kepala Seksi Proses Kepala Seksi Riset dan Pengembangan Kepala Seksi Laboratorium Kepala Seksi Pengolahan Air Kepala Seksi Limbah

2 1 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 36

13.000.000 9.000.000 2.000.000 7.000.000 7.000.000 7.000.000 7.000.000 7.000.000 7.000.000 4.500.000 4.500.000 4.500.000 4.500.000 4.500.000 4.500.000 4.500.000 4.500.000 4.500.000 4.500.000 4.500.000 3.000.000 3.000.000 3.000.000 3.000.000 3.000.000 3.000.000 3.000.000 3.000.000 3.000.000 3.000.000 3.000.000 3.000.000 3.000.000 3.000.000 2.000.000

Karyawan Produksi

Total Gaji (Rp) 13.000.000 18.000.000 2.000.000 7.000.000 7.000.000 7.000.000 7.000.000 7.000.000 7.000.000 4.500.000 4.500.000 4.500.000 4.500.000 4.500.000 4.500.000 4.500.000 4.500.000 4.500.000 4.500.000 4.500.000 3.000.000 3.000.000 3.000.000 3.000.000 3.000.000 3.000.000 3.000.000 3.000.000 3.000.000 3.000.000 3.000.000 3.000.000 3.000.000 3.000.000 72.000.000


Karyawan Teknik Karyawan Adm dan Keuangan Karyawan Pemasaran Karyawan Umum dan Personalia Dokter Perawat Petugas Keamanan Petugas Kebersihan Supir Total

16 10 12 8 2 4 14 10 4 153

Total gaji pegawai selama 1 bulan = Rp

2.000.000 2.000.000 2.000.000 2.000.000 3.000.000 1.200.000 1.100.000 900.000 1.100.000

32.000.000 20.000.000 24.000.000 16.000.000 6.000.000 4.800.000 15.400.000 9.000.000 4.400.000 370.100.000

370.100.000

Total gaji pegawai selama 3 bulan = Rp 1.110.300.000

2.2.2 Biaya Administrasi Umum Diperkirakan 20 % dari gaji pegawai = 0,2 × Rp 1.110.300.000 = Rp 222.060.000 2.2.3. Biaya Pemasaran Diperkirakan 20 % dari gaji pegawai = 0,2 × Rp 1.110.300.000 = Rp 222.060.000

2.2.4 Pajak Bumi dan Bangunan Dasar perhitungan Pajak Bumi dan Bangunan (PBB) mengacu kepada Undang-Undang RI No. 20 Tahun 2000 Jo UU No. 21 Tahun 1997 tentang Bea Perolehan Hak atas Tanah dan Bangunan sebagai berikut: 

Yang menjadi objek pajak adalah perolehan hak atas tanah dan atas bangunan (Pasal 2 ayat 1 UU No.20/00).



Dasar pengenaan pajak adalah Nilai Perolehan Objek Pajak (Pasal 6 ayat 1 UU No.20/00).



Tarif pajak ditetapkan sebesar 5% (Pasal 5 UU No.21/97).



Nilai Perolehan Objek Pajak Tidak Kena Pajak ditetapkan sebesar Rp. 30.000.000 (Pasal 7 ayat 1 UU No.21/97).




Besarnya pajak yang terutang dihitung dengan cara mengalikkan tarif pajak dengan Nilai Perolehan Objek Kena Pajak (Pasal 8 ayat 2 UU No.21/97).

Maka berdasarkan penjelasan di atas, perhitungan PBB ditetapkan sebagai berikut :

Wajib Pajak Pabrik Pembuatan Shampoo

Nilai Perolehan Objek Pajak -

Tanah

Rp

12.540.528.000,-

-

Bangunan

Rp

13.264.500.000,-

Rp

25.805.028.000,-

Total NJOP

Rp

Nilai Perolehan Objek Pajak Tidak Kena Pajak

(Rp.

Nilai Perolehan Objek Pajak Kena Pajak

Rp

25.775.028.000,-

Pajak yang Terutang (5% x NPOPKP)

Rp.

1.288.751.400,-

Tabel LE.7 Perincian Biaya Kas No. Jenis Biaya 1. Gaji Pegawai 2. Administrasi Umum 3. Pemasaran 4. Pajak Bumi dan Bangunan Total

25.805.028.000,30.000.000,-)

Jumlah (Rp) 1.110.300.000 222.060.000 222.060.000 1.288.751.400 2.843.171.400

2.3 Biaya Start – Up Diperkirakan 12 % dari Modal Investasi Tetap (Timmerhaus, 1991). = 0,12 × Rp. 77.130.663.910,= Rp 9.255.679.669,2.4 Piutang Dagang IP × HPT 12 dimana: PD = piutang dagang PD =


IP

= jangka waktu kredit yang diberikan (3 bulan)

HPT

= hasil penjualan tahunan

Penjualan : 1. Harga jual Shampoo = Rp 45.000/kg

(www.lsbu.org, 2007)

Produksi Shampoo = 991,9161 kg/jam Hasil penjualan Shampoo tahunan = 991,9161 kg/jam × 24 jam/hari × 340 hari/tahun × Rp 45.000/kg = Rp 364.231.591.900,-

2. Harga jual asam sulfat sisa = Rp 2.500/kg

(www.agpub.on.ca,2007)

Produksi asam sulfat = 90,8129 kg/jam Hasil penjualan asam sulfat = 90,8129 kg/jam × 24jam/hari × 340 hari/tahun × Rp 2.500/kg = Rp 1.852.583.160,Hasil penjualan total tahunan = Rp 366.084.175.100,Piutang Dagang =

3 × Rp 366.084.175.100,12

= Rp 91.521.043.770,Perincian modal kerja dapat dilihat pada tabel di bawah ini. Tabel LE.8 Perincian Modal Kerja No. 1. 2. 3. 4.

J i Bi Bahan baku proses dan utilitas Kas Start up Piutang Dagang Total

Jumlah (Rp) 52.535.112.940,2.843.171.400,9.255.679.669,91.521.043.770,156.155.007.779,-

Total Modal Investasi = Modal Investasi Tetap + Modal Kerja = Rp 77.130.663.910,- + Rp 156.155.007.779,= Rp. 233.285.671.600,Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether Sulfonat Kapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Modal ini berasal dari: Modal sendiri

= 60 % dari total modal investasi = 0,6 × Rp 233.285.671.600,= Rp 139.971.403.000,-

Pinjaman dari Bank

= 40 % dari total modal investasi = 0,4 x Rp 233.285.671.600,= Rp 93.314.268.640,-

3. Biaya Produksi Total 3.1 Biaya Tetap (Fixed Cost = FC) A. Gaji Tetap Karyawan Gaji tetap karyawan terdiri dari gaji tetap tiap bulan ditambah 2 bulan gaji yang diberikan sebagai tunjangan, sehingga Gaji total = (12 + 2) × Rp 370.100.000,- = Rp 5.181.400.000,B. Bunga Pinjaman Bank Bunga pinjaman bank adalah 19% dari total pinjaman (BRI, 2007). = 0,19 × Rp 93.314.268.640,= Rp 17.729.711.040,C. Depresiasi dan Amortisasi Pengeluaran untuk memperoleh harta berwujud yang mempunyai masa manfaat lebih dari 1 (satu) tahun harus dibebankan sebagai biaya untuk mendapatkan, menagih, dan memelihara penghasilan melalui penyusutan (Rusdji,2004). Pada perancangan pabrik ini, dipakai metode garis lurus atau straight line method. Dasar penyusutan menggunakan masa manfaat dan tarif penyusutan sesuai dengan Undang-undang Republik Indonesia

No. 17 Tahun

2000 Pasal 11 ayat 6 dapat dilihat pada tabel di bawah ini. Tabel LE.9 Aturan depresiasi sesuai UU Republik Indonesia No. 17 Tahun 2000


Kelompok Harta

Masa

Tarif

Berwujud

(tahun)

(%)

4

25

Beberapa Jenis Harta

I.Bukan Bangunan 1.Kelompok 1

Mesin kantor, perlengkapan, alat perangkat/ tools industri. Mobil, truk kerja

2. Kelompok 2

8

12,5

3. Kelompok 3

16

6,25

20

5

Mesin industri kimia, mesin industri mesin

II. Bangunan Permanen

Bangunan sarana dan penunjang

Sumber : Waluyo, 2000 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. 17 Tahun 2000

No.

Komponen

Biaya (Rp)

Umur (tahun)

Depresiasi (Rp)


1 Bangunan 2 Peralatan proses dan utilitas Instrumentrasi dan pengendalian 3 proses 4 Perpipaan 5 Instalasi listrik 6 Insulasi 7 Inventaris kantor Perlengkapan keamanan dan 8 kebakaran 9 Sarana transportasi

13.264.500.000, 16.728.355.550, 1.672.835.555,3.345.671.110,1.672.835.555,1.338.268.444,167.283.555,-

20

663.225.000,-

16

1.045.522.222,-

4 4 4 4 4

418.208.888,836.417.777,418.208.888,334.567.111,41.820.888,-

167.283.555,4 41.820.888,3.871.000.000,8 483.875.000,4.086.791.662,TOTAL Semua modal investasi tetap langsung (MITL) kecuali tanah mengalami

penyusutan yang disebut depresiasi, sedangkan modal investasi tetap tidak langsung (MITTL) juga mengalami penyusutan yang disebut amortisasi. Pengeluaran untuk memperoleh harta tak berwujud dan pengeluaran lainnya yang mempunyai masa manfaat lebih dari 1 (satu) tahun untuk mendapatkan, menagih, dan memelihara penghasilan dapat dihitung dengan amortisasi dengan menerapkan taat azas (UURI Pasal 11 ayat 1 No. Tahun 2000). Para Wajib Pajak menggunakan tarif amortisasi untuk harta tidak berwujud dengan menggunakan masa manfaat kelompok masa 4 (empat) tahun sesuai pendekatan prakiraan harta tak berwujud yang dimaksud (Rusdji, 2004). Untuk masa 4 tahun, maka biaya amortisasi adalah 25 % dari MITTL. sehingga : Biaya amortisasi

= 0,25 × Rp 23.937.102.590,= Rp 5.984.275.648,-

Total biaya depresiasi dan amortisasi = Rp 4.086.791.662,- + Rp 5.984.275.648,- = Rp 10.071.067.310,D. Biaya Tetap Perawatan 1. Perawatan mesin dan alat-alat proses


Perawatan mesin dan peralatan dalam industri proses berkisar 2 sampai 20%, diambil 10% dari HPT di pabrik (Peters et.al., 2004). Biaya perawatan mesin = 0,1 × Rp 16.728.355.550,= Rp 1.672.835.555,2. Perawatan bangunan Diperkirakan 5% dari harga bangunan

(Timmerhaus,2004)

= 0,05 × 13.264.500.000,= Rp 663.225.000,3. Perawatan kendaraan Diperkirakan 10 % dari harga kendaraan (Peters et.al., 2004). = 0,1 × Rp 3.871.000.000,= Rp 387.100.000,4. Perawatan instrumentasi dan alat kontrol Diperkirakan 10 % dari harga instrumentasi dan alat kontrol (Peters et.al., 2004). = 0,1 × Rp 1.672.835.555,= Rp 167.283.555,5. Perawatan perpipaan Diperkirakan 10 % dari harga perpipaan (Peters et.al., 2004). = 0,1 × Rp 3.345.671.110,= Rp 334.567.111,6. Perawatan instalasi listrik Diperkirakan 10 % dari harga instalasi listrik (Peters et.al., 2004). = 0.1 × Rp 1.672.835.555,= Rp 167.283.555,7. Perawatan insulasi Diperkirakan 10 % dari harga insulasi (Peters et.al., 2004). Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether Sulfonat Kapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009. USU Repository © 2009

= 0,1 × Rp 1.338.268.444,= Rp 133.826.844,8. Perawatan inventaris kantor Diperkirakan 10 % dari harga inventaris kantor (Peters et.al., 2004). = 0,1 × Rp 167.283.555,= Rp 16.728.355,-

9. Perawatan perlengkapan kebakaran Diperkirakan 10 % dari harga perlengkapan kebakaran (Peters et.al., 2004). = 0,1 × Rp 167.283.555,= Rp 16.728.355,-

Total biaya perawatan = Rp 3.402.078.330,-

E. Biaya Tambahan Industri (Plant Overhead Cost) Biaya tambahan industri ini diperkirakan 20 % dari MIT (Peters et.al., 2004). Plant Overhead Cost = 0,2 x Rp 77.130.663.910,= Rp 15.426.132.780,F. Biaya Administrasi Umum Diperkirakan 10% dari biaya tambahan = 0,1 x Rp 15.426.132.780,= Rp 1.542.613.278,G. Biaya Pemasaran dan Distribusi Diperkirakan 20% dari biaya tambahan = 0,2 x Rp 15.426.132.780,= Rp 3.085.226.556,H. Biaya Laboratorium, Penelitan dan Pengembangan Diperkirakan 10% dari biaya tambahan Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether Sulfonat Kapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009. USU Repository © 2009

= 0,1 x Rp 15.426.132.780,= Rp 1.542.613.278,J. Hak Paten dan Royalti Diperkirakan 1% dari MIT (Peters et.al., 2004). = 0,01 x Rp 77.130.663.910,= Rp 771.306.639,-

K. Biaya Asuransi 1. Biaya asuransi pabrik. adalah 0,31% dari MITL (Asosiasi Asuransi Jiwa Indonesia-AAJI, 2006). = 0,0031 × Rp 53.193.561.320,= Rp 164.900.040,-

2. Biaya asuransi karyawan. Premi asuransi = Rp. 351.000 /tenaga kerja (PT. Prudential Life Assurance, 2006) Maka biaya asuransi karyawan = 153 orang x Rp. 351.000/orang = Rp. 53.703.000 Total biaya asuransi = Rp 218.603.040,L. Pajak Bumi dan Bangunan Pajak Bumi dan Bangunan adalah

Rp 1.288.751.400,-

Total Biaya Tetap (Fixed Cost) = Rp 60.259.503.650,-

3.2 Biaya Variabel


A. Biaya Variabel Bahan Baku Proses dan Utilitas per tahun Biaya persediaan bahan baku proses dan utilitas selama 90 hari adalah Rp 52.535.112.940,Total biaya persediaan bahan baku proses dan utilitas selama 1 tahun = Rp 52.535.112.940,- x

340

90

= Rp 198.465.982.200,-

B. Biaya Variabel Tambahan 1. Perawatan dan Penanganan Lingkungan Diperkirakan 1 % dari biaya variabel bahan baku = 0,1 × Rp 198.465.982.200,= Rp 19.846.598.220,2. Biaya Variabel Pemasaran dan Distribusi Diperkirakan 10% dari biaya variabel bahan baku = 0,01 × Rp 198.465.982.200,= Rp 1.984.659.822,Total biaya variabel tambahan = Rp 21.831.258.040,-

C. Biaya Variabel Lainnya Diperkirakan 5 % dari biaya variabel tambahan = 0,05 × Rp 21.831.258.040,= Rp 1.091.562.902,-

Total biaya variabel = Rp 221.388.803.100,Total biaya produksi

= Biaya Tetap + Biaya Variabel = Rp 60.259.503.650,- + Rp 221.388.803.100,= Rp 281.648.306.800,-

4. Perkiraan Laba/Rugi Perusahaan Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether Sulfonat Kapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009. USU Repository © 2009

A. Laba Sebelum Pajak (Bruto) Laba atas penjualan = total penjualan – total biaya produksi = Rp 366.084.175.100,- – Rp 281.648.306.800,= Rp 84.435.868.350,B. Pajak Penghasilan Berdasarkan UURI Nomor 17 ayat 1 Tahun 2000, Tentang

Perubahan

Ketiga atas Undang-undang Nomor 7 Tahun 1983 Tentang Pajak Penghasilan adalah (Rusjdi, 2004): 

Penghasilan sampai dengan Rp 50.000.000 dikenakan pajak sebesar 10 %.



Penghasilan Rp 50.000.000 sampai dengan Rp 100.000.000 dikenakan pajak sebesar 15 %.



Penghasilan di atas Rp 100.000.000 dikenakan pajak sebesar 30 %. Maka pajak penghasilan yang harus dibayar adalah:

-

10 % × Rp 50.000.000

=

Rp

=

Rp

=

Rp

=

Rp

5.000.000,-

15 % × (Rp 100.000.000- Rp 50.000.000) 7.500.000,-

-

30 % × (Rp 84.435.868.350,- - Rp 100.000.000) 25.300.760.500,Total PPh

25.313.260.500,-

C. Laba setelah pajak (netto) Laba setelah pajak = laba sebelum pajak – PPh = Rp 84.435.868.350,- – Rp 25.313.260.500,= Rp 59.122.607.850,-

Analisa Aspek Ekonomi Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether Sulfonat Kapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Profit Margin (PM) PM =

Laba sebelum pajak × 100 % total penjualan

PM =

84.435.868.350,x 100 % = 23,06 % 366.084.175.100,-

Break Even Point (BEP) BEP =

Biaya Tetap × 100 % Total Penjualan − Biaya Variabel

BEP =

60.259.503.650,x 100 % = 41,65 % 366.084.175.100,- - 221.388.803.100,-

Nilai penjualan pada titik BEP = 41,65 % x HPT = 41,65 % x Rp. 16.728.355.550,= Rp. 6.966.652.688,-

Return on Investment (ROI) ROI

=

ROI =

Laba setelah pajak × 100 % Total Modal Investasi

59.122.607.850,x 100 % = 25,34 % 233.285.671.600,-

D. Pay Out Time (POT) POT =

1 x1tahun = 3,95 tahun 25,34 %

E. Internal Rate of Return (IRR) Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether Sulfonat Kapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Untuk menentukan nilai IRR harus digambarkan jumlah pendapatan dan pengeluaran dari tahun ke tahun yang disebut ”Cash Flow”. Untuk memperoleh cast flow diambil ketentuan sebagai berikut : - Laba kotor diasumsikan mengalami kenaikan 10 % tiap tahun. - Harga tanah diasumsikan mengalami kenaikan 10 % tiap tahun. - Amortasi dihitung untuk 5 tahun. - Masa pembangunan disebut tahun ke-nol. - Jangka waktu cash flow dipilih 10 tahun. - Perhitungan dilakukan dengan menggunakan nilai pada tahun ke-10. - Cash flow = Laba sesudah pajak + Depresiasi + Harga tanah + Amortasi Internal rate of return merupakan persentase yang menggambarkan keuntungan rata - rata bunga pertahun dari semua pengeluaran dan pemasukan, apabila IRR ternyata lebih besar dari bunga rill yang berlaku, maka pabrik akan menguntungkan, tetapi bila IRR lebih kecil dari bunga rill yang berlaku maka pabrik dianggap rugi. Dari Tabel LE.13 diperoleh IRR = 36,00 %, sehingga pabrik akan menguntungkan karena lebih besar dari bunga pinjaman bank saat ini yaitu sebesar 19 % (Bank Rakyat Indonesia, 2007).


TAHUN

Recommend Documents