TAHUN

TUGAS AKHIR

PRARANCANGAN PABRIK GLYCERINE TRINITRATE DARI GLISERIN DAN ASAM NITRAT DENGAN PROSES BIAZZI KAPASITAS 10.000 TON / TAHUN

Oleh : Dwi Endah Cahyani

I 0502020

Wahyu Setyo Nugroho E P I 0502050

JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2007

Halaman Pengesahan TUGAS AKHIR PRARANCANGAN PABRIK GLYCERINE TRINITRATE DARI GLISERIN DAN ASAM NITRAT DENGAN PROSES BIAZZI KAPASITAS 10.000 TON / TAHUN Oleh : DWI ENDAH CAHYANI NIM. I 0502020 WAHYU SETYO NUGROHO EDY PURWANTO NIM. I 0502050

Dosen pembimbing

Sperisa Distantina, ST, MT NIP. 132 285 054

Dipertahankan di depan Tim Penguji : 1. Ir. Endah Retno D, MT

1. ......................................

NIP. 132 258 055 2. Bregas STS, ST, MT

2. ......................................

NIP. 132 243 335 Mengetahui

Disahkan

a.n. Dekan Fakultas Teknik

Ketua Jurusan

Pembantu Dekan I

Teknik Kimia

Ir. Noegroho Djarwanti, MT NIP. 131 415 237

Ir. Nunik Sri Wahjuni, M.Si. NIP. 131 569 187

ii

KATA PENGANTAR

Syukur Alhamdulillah, segala puji hanya bagi Allah SWT, hanya karena rahmat dan hidayah-Nya, penulis akhirnya dapat menyelesaikan penyusunan laporan tugas akhir dengan judul “Prarancangan Pabrik Glycerine Trinitrate dari Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi Kapasitas 10.000 Ton / tahun”. Dalam penyusunan tugas akhir ini penulis memperoleh banyak bantuan baik berupa dukungan moral maupun spiritual dari berbagai pihak. Oleh karena itu sudah sepantasnya penulis mengucapkan terima kasih kepada : 1. Sperisa Distantina, S.T., M.T., selaku Dosen Pembimbing atas bimbingan dan bantuannya dalam penulisan tugas akhir. 2. Yc. Danarto , ST,MT, selaku Pembimbing Akademik. 3. Ir. Nunik Sri Wahjuni, M.Si., selaku Ketua Jurusan Teknik Kimia FT UNS. 4. Segenap Civitas Akademika, atas semua bantuannya. Penulis menyadari bahwa laporan tugas akhir ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu penulis membuka diri terhadap segala saran dan kritik yang membangun. Semoga laporan tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi penulis dan pembaca sekalian.

Surakarta,

Juli 2007

Wahyu Setyo Nugroho Edy Purwanto

DAFTAR ISI

Halaman Judul

i

Halaman Pengesahan

ii

Kata Pengantar

iii

Daftar Isi

iv

Daftar Tabel

xi

Daftar Gambar

xiv

Intisari

xv

BAB I PENDAHULUAN

1

1.1 Latar Belakang

1

1.2 Kapasitas Perancangan

3

1.2.1 Kebutuhan nitrogliserin

3

1.2.2 Ketersediaan Bahan Baku

5

1.2.3 Kapasitas minimum Pabrik Nitrogliserin

5

1.3 Pemilihan Lokasi Pabrik

6

1.3.1 Faktor Primer

6

1.3.2 Faktor Sekunder

7

1.4 Tinjauan Pustaka 1.4.1 Macam-macam Proses Nitrogliserin BAB II DESKRIPSI PROSES 2.1 Spesifikasi Bahan Baku dan Produk 2.1.1 Spesifikasi Bahan Baku

8 9 13 13 13

2.1.2 Spesifikasi Produk 2.2 Konsep Proses

14 15

2.2.1 Mekanisme Reaksi

15

2.2.2 Kondisi Operasi

15

2.3 Tinjauan Kinetika

15

2.4 Tinjauan Termodinamika

16

2.5 Langkah Proses

18

2.5.1 Tahap Penyiapan Bahan Baku

18

2.5.2 Tahap Reaksi Nitrasi Pembentukan Nitrogliserin

19

2.6 Diagram Alir

20

2.6.1 Diagram Alir Proses

21

2.6.2 Diagram Alir Kualitatif

22

2.6.3 Diagram Alir Kuantitatif

23

2.7 Neraca Massa dan Neraca Panas

24

2.7.1 Neraca Massa

24

2.7.2 Neraca Panas

25

2.8 Lay Out Pabrik dan Peralatan

29

2.8.1 Lay Out Pabrik

29

2.8.2 Lay Out Peralatan

33

BAB III SPESIFIKASI ALAT

35

3.1 Mixer-01

35

3.2 Mixer-02

36

3.3 Reaktor

37

3.4 Dekanter 01

38

3.5 Dekanter

39

3.6 Tangki Pencuci

40

3.7 Tangki Netraliser

41

3.8 Tangki Asam Sulfat

42

3.9 Tangki Asam Nitrat

43

3.10 Tangki Gliserol

44

3.11 Tangki Nitrogliserin

45

3.12 Tangki Brine Water

46

3.13 Cooler 1

47

3.14 Cooler 2

48

3.15 Cooler 3

50

3.16 Cooler 4

51

3.17 Pompa 1

52

3.18 Pompa 2

53

3.19 Pompa 3

54

3.20 Pompa 4

54

3.21 Pompa 5

55

3.22 Pompa 6

56

3.23 Pompa 7

56

3.24 Pompa 8

57

3.25 Pompa 9

58

3.26 Pompa 10

59

BAB IV UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM 4.1 Unit Pendukung Proses 4.1.1 Unit Pengadaan Air

60 60 61

4.1.1.1 Air Pendingin dan Pemadam Kebakaran

61

4.1.1.2 Air Proses

65

4.1.1.3 Air Umpan Boiler

65

4.1.1.4 Air Konsumsi Umum dan Sanitasi

68

4.1.2 Unit Pengadaan Steam

75

4.1.3 Unit Pengadaan Udara Tekan

76

4.1.4 Unit Pengadaan Listrik

77

4.1.4.1 Listrik untuk keperluan proses dan utilitas

78

4.1.4.2 Listrik untuk Penerangan

79

4.1.4.3 Listrik untuk AC

81

4.1.4.4 Listrik untuk Laboratorium dan Instrumentasi

81

4.1.5 Unit Pengadaan Bahan Bakar

82

4.1.6 Unit Refrigerasi

84

4.2 Laboratorium

85

4.2.1 Laboratorium Fisik

87

4.2.2 Laboratoruim Analitik

87

4.2.3 Laboratoruim Penelitian dan Pengenbangan

87

4.3 Unit Pengolahan Limbah

88

4.3.1 Limbah Cair

88

4.3.2 Limbah Gas

89

BAB V MANAJEMEN PERUSAHAAN

90

5.1 Bentuk Perusahaan

90

5.2 Struktur Organisasi

91

5.3 Tugas dan Wewenang

95

5.3.1 Pemegang Saham

95

5.3.2 Dewan Komisaris

95

5.3.3 Dewan Direksi

96

5.3.4 Staf Ahli

97

5.3.5 Penelitian dan Pengembangan (Litbang)

97

5.3.6 Kepala Bagian

98

5.3.7 Kepala Seksi

102

5.4 Pembagian Jam Kerja Karyawan

102

5.4.1 Karyawan Non-Shift

102

5.4.2 Karyawan Shift

103

5.5 Status Karyawan dan Sistem Upah

105

5.5.1 Karyawan Tetap

105

5.5.2 Karyawan Harian

105

5.5.3 Karyawan Borongan

105

5.6 Penggolongan Jabatan, Jumlah Karyawan, dan Gaji

105

5.6.1 Penggolongan Jabatan

105

5.6.2 Jumlah Karyawan dan Gaji

106

5.7 Kesejahteraan Sosial Karyawan 5.7.1 Gaji Pokok

108 108

5.7.2 Tunjangan

108

5.7.3 Cuti

109

5.7.4 Pakaian Kerja

109

5.7.5 Pengobatan

109

5.7.6 Asuransi Tenaga Kerja (Astek)

109

5.8 Manajemen Perusahaan

109

5.8.1 Perencanaan Produksi

110

5.8.2 Pengendalian Produksi

111

BAB VI ANALISA EKONOMI

113

6.1 Penafsiran Harga Peralatan

118

6.2 Dasar Perhitungan

120

6.3 Penentuan Total Capital Investment (TCI)

120

6.4 Hasil Perhitungan

122

6.4.1 Fixed Capital Invesment (FCI)

122

6.4.2 Working Capital Investment (WCI)

123

6.4.3 Total Capital Investment (TCI)

123

6.4.4 Direct Manufacturing Cost (DMC)

123

6.4.5 Indirect Manufacturing Cost (IMC)

124

6.4.6 Fixed Manufacturing Cost (FMC)

124

6.4.7 Total Manufacturing Cost (TMC)

124

6.4.8 General Expense (GE)

125

6.4.9 Total Production Cost (TPC)

125

6.4.10 Analisa Kelayakan

126

DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN Lampiran A Data Sifat Fisis Bahan Lampiran B Neraca Massa Lampiran C Neraca Panas Lampiran D Perancangan Reaktor

DAFTAR TABEL Tabel 1.1Data impor nitrogliserin di Indonesia tahun 1997-2004

3

Tabel 1.2 Produsen nitrogliserin di dunia

5

Tabel 2.1 Harga ∆Hof masing-masing komponen

16

Tabel 2.2 Harga ∆Gof masing-masing komponen

17

Tabel 2.3 Neraca Massa Overall

24

Tabel 2.4 Neraca Panas di mixer M-01

25

Tabel 2.5 Neraca Panas di cooler HE-01

25


26

Tabel 2.7 Neraca Panas di Reaktor

26

Tabel 2.8 Neraca Panas di Dekanter D-01

26


27

Tabel 2.10 Neraca Panas di Tangki Pencuci

27

Tabel 2.11 Neraca Panas di Dekanter D-02

27

Tabel 2.12 Neraca Panas di Mixer-02

28


28

Tabel 2.14 Neraca Panas di Tangki Netraliser

28

Tbael 3.1 Pipa Pemasukan dan Pengeluaran pada Reaktor

38

Tabel 4.1 Total Kebutuhan Air Tanah (make up)

70

Tabel 4.2 Kebutuhan Listrik Pabrik untuk proses dan utilitas

78

Tabel 4.3 Jumlah Lumen Berdasarkan Luas Bangunan

80

Tabel 4.4 Total Kebutuhan Listrik Pabrik

81

Tabel 5.1 Jadwal Pembagian Kelompok Shift

104

Tabel 5.2 Jumlah Karyawan Menurut Jabatan

106

Tabel 6.1 Indeks Harga Alat

118

Tabel 6.2 Fixed Capital Invesment

122

Tabel 6.3 Working Capital Investment

123

Tabel 6.4 Direct Manufacturing Cost

123

Tabel 6.5 Indirect Manufacturing Cost

124

Tabel 6.6 Fixed Manufacturing Cost

124

Tabel 6.7 General Expense

125

Tabel 6.8 Analisa Kelayakan

126

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1 Grafik Impor Nitrogliserin di Indonesia

4

Gambar 2.1 Diagram Alir Proses

21

Gambar 2.2 Diagram Alir Kualitatif

22

Gambar 2.3 Diagram Alir Kuantitatif

23

Gambar 2.4 Tata Letak Peralatan Proses

31

Gambar 2.5 Tata Letak Pabrik

32

Gambar 4.1 Diagram Alir Pengolahan Air Laut

64

Gambar 4.2 Diagram Alir Pengolahan Air Tanah

68

Gambar 5.1 Struktur Organisasi Pabrik Nitrogliserin

94

Gambar 6.1 Chemical Engineering Cost Index

119

Gambar 6.2 Grafik Analisa Kelayakan

127

xv

INTISARI Dwi Endah Cahyani & Wahyu Setyo Nugroho Edy Purwanto, 2007, Prarancangan Pabrik Nitrogliserin dari Gliserin dan Asam Nitrat Kapasitas 10.000 ton/tahun, Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret, Surakarta. Nitrogliserin banyak digunakan dalam bidang kedokteran sebagai obat penghilang rasa nyeri, militer, dan pertambangan sebagai propelant. Untuk memenuhi kebutuhan dalam negeri dan adanya peluang ekspor yang masih terbuka, maka dirancang pabrik nitrogliserin proses Biazzi dengan kapasitas 10.000 ton / tahun dengan bahan baku gliserin dan asam campuran (asam nitrat dan asam sulfat). Pabrik direncanakan berdiri di kawasan industri Tasikmalaya, Jawa Barat pada tahun 2015. Reaksi pembentukan nitrogliserin dari gliserin melalui proses nitrasi di mana gliserin akan dinitrasi dengan asam nitrat. Hasil reaksi adalah nitrogliserin dan air. Reaksi berlangsung dalam reaktor alir tangki berpengaduk (RATB) pada suhu 15 °C dan tekanan 1 atm yang dilengkapi dengan koil pendingin dan sistem isolasi. Konversi untuk reaksi ini adalah 95%. Tahapan proses meliputi penyiapan bahan baku gliserin dan asam campuran (asam nitrat dan asam sulfat), pembentukan nitrogliserin dalam reaktor, dan pemurnian produk. Pemurnian produk dilakukan oleh dekanter, tangki pencuci dan netraliser. Unit pendukung proses pabrik meliputi unit pengadaan air, steam, udara tekan, tenaga listrik, dan bahan bakar. Pabrik juga didukung laboratorium yang mengontrol mutu bahan baku dan produk serta bahan buangan pabrik bahan buangan pabrik berupa cairan dan gas. Limbah cair berasal dari hasil bawah decanter 1 dan hasil atas decanter 2, limbah ini dinetralkan dengan NaOH . Limbah gas yang berasal dari netraliser langsung dibuang langsung ke udara bebas . Bentuk perusahaan yang dipilih adalah Perseroan Terbatas (PT), dengan struktur organisasi line and staff. Sistem kerja karyawan berdasarkan pembagian jam kerja yang terdiri dari karyawan shift dan non-shift. Dari hasil analisis ekonomi diperoleh, ROI (Return on Investment) sebelum dan sesudah pajak sebesar 71,17 % dan 60,49 %, POT (Pay Out Time) sebelum dan sesudah pajak selama 1,27 dan 1,47 tahun, BEP (Break Event Point) 45,33 %, dan SDP 35,35 %. Sedangkan DCF (Discounted Cash Flow) sebesar 27,91 %. Jadi dari segi ekonomi pabrik tersebut layak untuk didirikan.

*** Prarancangan Pabrik Nitrogliserin

dari Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi kapasitas 10.000 ton/tahun BAB I PENDAHULUAN

1.1

Latar Belakang Pada suatu negara yang sedang berkembang seperti Indonesia, sektor pembangunan di bidang industri merupakan suatu hal yang penting. Hal ini terbukti secara nyata dengan tumbuhnya berbagai macam industri, baik industri yang secara nyata menghasilkan produk untuk kebutuhan dalam negeri maupun untuk luar negeri (ekspor). Tumbuhnya suatu industri sudah tentu sangat membantu pemerintah, khususnya dalam hal ketenagakerjaan karena secara otomatis akan menurunkan tingginya angka pengangguran sehingga akan meningkatkan tingkat kesejahteraan hidup penduduk di sekitar wilayah industri pada khususnya dan masyarakat luas pada umumnya. Mulai tahun 1973, Indonesia mulai mengembangkan industri strategis yang mencakup industri senjata, industri dirgantara dan industri perkapalan. Namun industri tersebut saat ini mulai mati suri seiring dengan kesulitan bahan baku dan tenaga ahli serta kurangnya minat dari intelektual terutama di bidang industri persenjataan itu sendiri. Industri senjata baik yang berupa propelan maupun yang berwujud senjata api merupakan industri yang cukup strategis untuk kepentingan pertahanan negara. Jika sewaktu-waktu negara dalam keadaan perang, maka senjata sudah siap dan dapat digunakan sewaktu-waktu

BAB I Pendahuluan ***


dari Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi kapasitas 10.000 ton/tahun Glycerol trinitrate atau dikenal dengan nama lain Nitrogliserin atau 1,2,3 propanotriol merupakan zat kimia yang mempunyai rumus molekul C3H5N3O9, dapat dihasilkan melalui proses nitrasi gliserin pada kondisi tertentu dengan menggunakan asam campuran berupa asam nitrat dan asam sulfat. Nitrogliserin merupakan salah satu bahan dasar dari propelant dari jenis double base. Campuran nitrogliserin dan nitroselulosa merupakan bahan yang umum digunakan dalam industri bahan peledak. Selain itu nitrogliserin juga digunakan dalam ilmu kedokteran, yaitu sebagai obat pereda rasa sakit dan mengurangi frekusensi serangan jantung (angina pectoris). Tablet nitrogliserin biasa larut di bawah lidah dalam 20 detik dan meredakan rasa sakit dalam 3 menit (Zaidar, 2003). Sampai saat ini kebutuhan bahan peledak masih diperoleh dari luar negeri termasuk nitrogliserin yang merupakan bahan dasar utama dalam pembuatan propelant jenis double base. Hal ini disebabkan karena di Indonesia belum ada pabrik yang memproduksi nitrogliserin. Dengan tersedianya bahan baku pembuatan nitrogliserin di dalam negeri, maka perlu untuk melakukan studi pembuatan nitrogliserin dan pendirian pabrik nitrogliserin dengan memanfaatkan sumber daya yang ada di dalam negeri, yang bertujuan unutk membantu pemerintah dalam memecahkan masalah ketergantungan dari luar negeri dalam pemenuhan kebutuhan bahan baku tersebut. Di sisi lain juga membantu industri itu sendiri di dalam pengembangan diri dalam berproduksi.



dari Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi kapasitas 10.000 ton/tahun 1.2

Kapasitas Perancangan Dalam penentuan kapasitas rancangan pabrik diperlukan beberapa pertimbangan yaitu kebutuhan produk, ketersediaan bahan baku, dan kapasitas rancangan minimum. Pada prarancangan pabrik nitrogliserin ini direncanakan berdiri pada tahun 2015, berkapasitas 10.000 ton/tahun, dengan pertimbangan sebagai berikut : 1. Pabrik nitrogliserin di dunia saat ini memiliki kapasitas produksi antara 6.500-15.000 ton/tahun. (Lihat data pada tabel 1.2) 2. Kebutuhan dunia akan nitrogliserin semakin besar sehingga perlu didirikan plan baru.

1.2.1 Kebutuhan Nitrogliserin Berdasarkan data Statistik Perdagangan Luar Negeri Indonesia Impor, kebutuhan nitrogliserin di Indonesia cukup besar. Tabel 1.1 menyajikan data impor nitrogliserin di Indonesia dari tahun 1997-2004 Tabel 1.1 Data impor Nitrogliserin di Indonesian tahun 1997-2004 Tahun

Impor (kg/tahun)

1997

6160

1998

3694

1999

3745

2000

6030

2001

6442

2002

5597

2003

5550

2004

6077 (Biro Pusat Statistik)



dari Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi kapasitas 10.000 ton/tahun Pada tabel 1.1 dapat dilihat impor nitrogliserin cenderung mengalami kenaikan seiring dengan kenaikan kebutuhan nitrogliserin di bidang militer dan medis. Dari data impor tabel 1.1 diatas, kemudian dilakukan regresi linier untuk mendapatkan tren kenaikan impor nitrogliserin dan untuk memperkirakan impor nitrogliserin pada tahun 2015 di Indonesia. Data impor dan regresi linier untuk data impor ditunjukkan dalam gambar 1.1. impor = 174,61.tahun + 4626,1

7000 kapasitas

6000 5000 4000 3000 2000 1000 0 0

2

4

6

8

10

tahun ke

Gambar 1.1 Grafik hubungan antara tahun dan impor Nitrogliserin Kenaikan impor nitrogliserin sesuai dengan persamaan garis lurus : Impor = 174,61.tahun + 4626,1 . Dari persamaan tersebut dapat dihitung besarnya impor nitrogliserin pada tahun 2015 adalah sebesar 7943,69 ton/tahun, sehingga perancangan pabrik ini berkapasitas 10.000 ton/tahun, kelebihan kapasitas produksi direncanakan akan diekspor



dari Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi kapasitas 10.000 ton/tahun 1.2.2

Ketersediaan Bahan Baku Bahan baku utama pembuatan Nitrogliserin adalah Gliserin dan asam nitrat. Kebutuhan Gliserin dapat dipenuhi dari PT Dover Chemical, Serang Jawa Barat yang berkapasitas 50.000 ton/tahun. Asam sulfat diperoleh dari PT Kanindo Success Chemical, Jakarta yang berkapasitas 48.000 ton/tahun. Asam Nitrat diperoleh dengan impor dari India melalui Pelabuhan Tanjung Priok.

1.2.3

Kapasitas Minimum Pabrik Nitrogliserin Kapasitas rancangan minimum pabrik nitrogliserin dapat diketahui dari data kapasitas pabrik nitrogliserin yang telah berdiri pada tabel 1.2. Tabel 1.2 Daftar pabrik produsen nitrogliserin di dunia Kapasitas Nama Perusahaan

Lokasi

ton/th

Biazzi SA

Swiss

15.000

Biazzi SA

Italia

6.500

Akzo Nobel

Afrika Selatan

8.000

Akzo Nobel

Italia

9.500

Copperhead Chemical

Amerika

10.000

Akzo Nobel

Swedia

12.500

Total

61.500

Rata - rata

10.250 (www.wikipedia.org)

Berdasarkan tabel 1.2, kapasitas pabrik nitrogliserin di dunia berkisar 6.500-15.000 ton/tahun, kapasitas rancangan minimum pabrik BAB I Pendahuluan ***


dari Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi kapasitas 10.000 ton/tahun nitrogliserin yang masih layak didirikan adalah 6.500 ton/tahun. Sehingga pemilihan kapasitas 10.000 ton/tahun masih layak karena masih dalam kisaran kapasitas pabrik yang telah beroperasi di dunia. 1.3

Pemilihan Lokasi Pabrik Penentuan lokasi pabrik yang tepat, ekonomis, dan menguntungkan dipengaruhi oleh banyak faktor. Idealnya, lokasi yang dipilih harus dapat memberikan kemungkinan memperluas atau memperbesar pabrik dan memberikan keuntungan untuk jangka panjang. Lokasi pabrik yang dipilih adalah daerah kawasan industri Tasikmalaya, dengan mempertimbangkan faktor-faktor sebagai berikut :

1.3.1

Faktor Primer

1.3.1.1 Bahan Baku Lokasi bahan baku sangat mempengaruhi kelangsungan hidup suatu pabrik. Lokasi pabrik harus dekat dengan sumber bahan baku. Bahan baku utama yaitu Gliserol diperoleh dari PT Dover Chemical, Serang Jawa Barat. Asam sulfat diperoleh dari PT Kanindo Success Chemical, Jakarta, sedang Asam Nitrat diperoleh dengan impor dari India yang didatangkan melalui Pelabuhan Tanjung Priok. 1.3.1.2 Pemasaran Pemasaran produk sebagian besar untuk mencukupi kebutuhan impor dalam negeri dengan prioritas utama pemasaran nitrogliserin antara lain bahan peledak, bidang militer, dan bidang kedokteran dan sebagian lagi untuk tujuan ekspor ke negara lain.



dari Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi kapasitas 10.000 ton/tahun Pemasaran di dalam negeri dapat langsung diserap oleh PT Dahana sebagai pabrik pembuat dinamit dan bahan peledak lain. 1.3.1.3 Utilitas Utilitas yang dibutuhkan adalah keperluan tenaga listrik, air dan bahan bakar. Kebutuhan tenaga listrik sudah tersedia karena merupakan kawasan industri. Kebutuhan air dapat diambil dari air laut karena dekat dengan laut. Kebutuhan bahan bakar dapat diperoleh dari Pertamina dan distributornya sebagai pemasok bahan bakar solar. 1.3.1.4 Tenaga Kerja Jawa berpenduduk padat sehingga penyediaan tenaga kerja kasar, menengah, dan ahli dapat terpenuhi dari masyarakat sekitar. 1.3.1.5 Transportasi dan Telekomunikasi Lokasi pabrik dekat dengan pelabuhan Cilacap sehingga mempermudah pemasokan bahan baku dan pemasaran produk baik untuk dalam negeri maupun luar negeri (ekspor). Transportasi lewat darat juga dapat dilakukan dengan mudah. Telekomunikasi di Jawa sangat baik dan berjalan dengan lancar. 1.3.2

Faktor Sekunder

1.3.2.1 Buangan Pabrik Buangan air pendingin yang berasal dari air laut dan air tanah bisa dialirkan kembali ke laut. Sedangkan limbah cair yang mengandung larutan kimia yang berasal dari dekanter-01 dan dekanter-02 diolah terlebih dahulu di WWTP (Waste Water Treatment Plant) sebelum dialirkan ke pembuangan. BAB I Pendahuluan ***


dari Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi kapasitas 10.000 ton/tahun 1.3.2.2 Kebijakan Pemerintah Tasikmalaya Jawa Barat merupakan kawasan industri dan berada dalam teritorial negara Indonesia, sehingga kebijakan pemerintah dalam hal perijinan, lingkungan masyarakat sekitar, faktor sosial dan perluasan pabrik memungkinkan untuk berdirinya pabrik nitrogliserin. 1.3.2.3 Tanah dan Iklim Penentuan suatu kawasan industri terkait dengan masalah tanah, yaitu tidak rawan terhadap bahaya tanah longsor, gempa maupun banjir, jadi pemilihan lokasi pendirian pabrik di kawasan industri Tasikmalaya tepat, walaupun masih diperlukan kajian lebih lanjut tentang masalah tanah sebelum pabrik didirikan. Kondisi iklim di Tasikmalaya seperti iklim di Indonesia pada umumnya dan tidak membawa pengaruh yang besar terhadap jalannya proses produksi. 1.3.2.4 Keadaan Masyarakat Masyarakat Jawa merupakan campuran dari berbagai suku bangsa yang hidup saling berdampingan. Pembangunan pabrik di lokasi tersebut dipastikan akan mendapat sambutan baik dan dukungan dari masyarakat setempat, dan dapat meningkatkan taraf hidup masyarakat. 1.4

Tinjauan Pustaka Nitrogliserin (glycerine trinitrate) ditemukan oleh Sobrero pada tahun 1847. Nitroglycerin diproduksi secara besar-besaran pada tahun 1863, tetapi pada tahun 1866 dilarang untuk digunakan di beberapa negara. Pelarangan ini dapat diatasi oleh Alfred Nobel dengan adanya



dari Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi kapasitas 10.000 ton/tahun pengenalan dinamit, sehingga pengangkutan dan penggunaan Nitrogliserin dalam bentuk dinamit lebih aman. Nitrogliserin pada suhu biasa (suhu kamar) merupakan cairan tak berwarna. Nitrogliserin mudah larut dalam aceton, ethilene dichlorid, ethil eter, glacial acetic acid, nitrobenzene, chloroform dan metanol. Tetapi hanya sedikit larut dalam ethyl alkohol, propil alkohol, isopropil alkohol dan amyl alkohol. Proses pembuatan nitrogliserin yaitu nitrasi antara gliserin dan asam nitrat di dalam asam campuran yang terdiri dari asam nitrat (HNO3) dan asam sulfat (H2SO4). Asam sulfat berguna untuk membuat ion nitric dan menyerap air yang terbentuk selama reaksi berlangsung. Karena reaksinya berlangsung secara eksotermis, maka untuk mempertahankan suhu reaksi panas yang timbul harus secepatnya dihilangkan. Reaksi yang terjadi pada proses pembuatan Nitrogliserin adalah sebagai berikut : H 2 SO4 → C3H5O9 + 3 H2O C3H8O3 + 3 HNO3 ⎯⎯⎯

(Technical Manual : Military Explosive,1984) 1.4.1

Macam-Macam Proses Pembuatan Nitrogliserin

a. Proses Batch Pada proses batch, gliserol dengan kadar tinggi dilarutkan dalam larutan asam campuran yang terdiri dari 45-50% asam nitrat dan 50-55% asam sulfat. Sebanyak 6800 lb asam campuran digunakan untuk mereaksikan gliserol dalam tangki yang dilengkapi dengan pengaduk. Perbandingan berat antara asam dengan gliserol sebanyak 5,5 – 6,5. Jika gliserol terlalu BAB I Pendahuluan ***


dari Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi kapasitas 10.000 ton/tahun banyak

ditambahkan maka akan sulit untuk mengontrol suhu reaksi.

Temperatur dijaga 10-20oC. Pengadukan dilakukan antara 50-60 menit. Setelah itu produk dipisahkan, dimana lapisan bawah yang berupa asam bekas dibuang dan bagian atas yang berupa nitrogliserin diambil untuk dinetralkan. Larutan 2-3% soda abu digunakan untuk menetralkan asam yang mungkin masih tersisa dalam nitrogliserin. Selanjutnya produk dicuci dengan air sampai air bebas alkali dan nitrogliserin netral. Konversi yang bisa diperoleh adalah 95 % (Technical Manual : Military Explosive, 1984).

b. Proses kontinyu 1. Proses Biazzi Proses Biazzi merupakan proses pembuatan Nitrogliserin yang paling banyak digunakan. Hal ini dikarenakan proses ini memiliki tingkat keamanan yang cukup baik, karena emulsi terdiri dari 3 bagian air dan nitrogliserin. Temperatur dijaga 10-20oC. Konversi yang dihasilkan 95%. Umpan asam campuran dengan perbandingan tertentu dimasukkan bersama gliserin ke dalam tangki nitrator. Karena adanya pengadukan, maka reaktan akan turun ke bawah dan terbawa turun melalui ruang tengah yang dibentuk oleh koil. Campuran kemudian naik kembali karena pusaran dan sebagian terbawa oleh aliran pipa menuju separator. Aliran campuran yang telah melalui koil, berlawanan arah dengan aliran garam pendingin yang disirkulasikan melalui koil. Karena pengaturan tersebut menjadikan rekasi berlangsung dengan cepat dan penyerapan panas juga berlangsung dengan cepat. BAB I Pendahuluan ***


dari Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi kapasitas 10.000 ton/tahun Setelah meninggalkan separator pertama, asam akan dialirkan menujuseparator berikutnya, dimana produk nitrasi akan di-recover. Pada pemisahan, produk nitrasi akan secara kontinyu dialirkan dari separator pertama menuju tangki pencuci yang dilengkapi dengan impeller dan baffle. Air secara kontinyu ditambahkan ke dalamnya dan campuran mengalir ke separator selanjutnya. Produk nitrasi akan keluar dari bagian bawah separator dan dilakukan pencucian kedua dengan larutan soda ash. Jika produk nitrasi yang diinginkan dalam kemurnian tinggi, maka emulsi dari pencucian kedua, bersama dengan larutan soda ash, dikonduksikan dengan air pencuci secara berlawanan arah. Kemudian emulsi dilewatkan separator-separator yang disusun seri dan kemudian ditampung dalam tangki penyimpanan (Technical Manual : Military Explosive, 1984).

2. Proses Nobel Proses ini terdiri dari injector nitrator dan separator sentrifugal untuk memisahkan nitrogliserin dari asam keluar. Asam campuran yang digunakan dalam proses ini sekitar 1,7 bagian asam keluar dan satu bagian konvensional, 50% asam nitrat dan 50 asam sulfat. Campuran ini terdiri 27% asam nitrat dan 10% air. Gliserin mengalir ke dalam tangki injector dikontrol oleh asam melalui injector proses ini. Dan yang paling tidak disukai dari proses ini adalah proses berlangsung pada suhu tinggi, sekitar 45-50oC. Dalam injector panas reaksi menjaga temperatur fluida 45-50oC. Kontrol otomatis atau shutdown operasi akan dilakukan jika temperatur naik beberapa BAB I Pendahuluan ***


dari Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi kapasitas 10.000 ton/tahun derajat diatas ambang normal. Emulsi nitrogliserin-air masuk ke sistem pendinginan segera setelah meninggalkan injektor. Temperatur 45-50oC dijaga hanya untuk sekitar setengah detik. Selanjutnya selama 80-90 menit, campuran didinginkan hingga 15oC. Untuk selanjutnya selama 30 menit nitrogliserin dipisahkan dari asam keluar. Separator sentrifugal kontinyu bertugas memisahkan nitrogliserin dari asam keluar. Alat ini beroperasi pada 3200 rpm. Untuk unit dengan kapasitas 25000 liter per jam, jumlah nitrogliserin pada separator selama operasi hanya 3,5 kg (Technical Manual : Military Explosive, 1984). 1.4.1.1 Alasan Pemilihan Proses Dari beberapa macam proses pembuatan nitrogliserin, masing-masing terdapat kekurangan dan kelebihan masing-masing. Beberapa kelebihan proses kontinyu bila dibandingkan dengan proses batch : •

Produksi lebih cepat

•

Skala produksi lebih besar.

•

Kotrol proses lebih baik

•

Biaya karyawan (labor) lebih rendah

•

Lebih aman.

Sedangkan pada proses kontinyu sendiri ada 2 macam proses yaitu Proses Biazzi dan Proses Nobel, di mana masing-masing proses juga mempunyai kekurangan dan kelebihan. Pada proses Biazzi lebih banyak dipakai karena lebih aman karena suhu yang digunakan selama proses baik di reaktor maupun pada unit pemurniannya adalah rendah, antara 10-20oC. Konversi yang dihasilkan lebih besar yaitu 95%. Pada proses Nobel kurang disukai BAB I Pendahuluan ***


dari Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi kapasitas 10.000 ton/tahun karena suhu yang digunakan pada reaktor adalah tinggi yaitu sekitar 4550oC. Sedangkan pada proses pemurnian produk digunakan suhu 15 oC. Konversi yang diperoleh juga kecil, bisa dilihat pada uraian di atas bahwa untuk unit dengan kapasitas 25000 liter per jam, jumlah nitrogliserin pada separator selama operasi hanya 3,5 kg. 1.4.2 Kegunaan Produk Kegunaan Nitrogliserin yaitu: o Bahan dasar pembuatan propelant o Obat pereda rasa sakit dan mengurangi serangan jantung (angina pectoris) o Obat sakit pada hati. o Bahan peledak pada pertambangan. 1.4.3 Sifat Fisis dan Kimia Bahan Baku, Bahan Pembantu dan Produk Reaksi 1.4.3.1 Bahan Baku • Gliserol Sifat Fisis : Rumus Molekul

: C3H8O3

Berat Molekul

: 92,09 kg/kgmol

Fase Penyimpanan

: cair

Titik Didih (1 atm)

: 290oC

Titik Lebur(1 atm)

: 17,9oC

Densitas pada 0oC, 1atm

: 0,815 g/cm3

Panas pembentukan (25 oC)

: -582,8 kJ/mol

Energi Bebas pembentukan (25 oC)

: -448,49 kJ/mol BAB I Pendahuluan ***


dari Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi kapasitas 10.000 ton/tahun Sifat Kimia (Griffin, 1927) : Jika direaksikan denga Sodium Acetate akan menghasilkan Triacetin dan Acetic Anhydrid Jika direaksikan dengan K2Cr2O dengan bantuan H2SO4 akan teroksidasi sempurna menghasilkan CO2 dan H2O. Jika direaksikan dengan HNO3 dengan bantuan H2SO4 akan menghasilkan Nitrogliserin dan air. • Asam Nitrat Sifat Fisis : Rumus Molekul

: HNO3

Berat molekul

: 63,02 kg/kgmol

Bentuk

: cair

Warna

: tidak berwarna

Titik Didih (1 atm)

: 78oC

Titik Beku (1 atm)

: -42oC


: 1,504 g/cm3

Viskositas (25 oC)

: 0,761 cp


: -131,38 kJ/mol

Panas pencampuran (25 oC)

: 10,48 kJ/mol


: -74,7 kJ/mol



dari Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi kapasitas 10.000 ton/tahun Sifat Kimia (Fessenden, 1997) : Asam nitrat merupakan senyawa yang sangat berperan dalam proses nitrasi, yaitu sebagai nitrating agent. Komponen-komponen yang dinitrasi antara lain: Benzene Baik dengan bantuan asam sulfat ataupun tidak. Reaksinya : H 2 SO4 → C6H6NO2 + H2O C6H6 + HNO3 ⎯⎯⎯

C6H6 + HNO3 ⎯⎯ → C6H6NO2 + H2O Acetylene

→ (NO2)4C + CO2 + 4 H2O + 2 NO HC=CH + 6 HNO3 ⎯⎯ Gliserol H 2 SO4 → C3H5N3O9 + 3 H2O C3H8O3 + 3 HNO3 ⎯⎯⎯

1.4.3.2 Bahan Pembantu • Asam Sulfat Sifat Fisis : Rumus Molekul

: H2SO4

Berat molekul

: 98 kg/kgmol

Fase penyimpanan

: cair campuran

Warna

: kecoklatan

Densitas (0oC, 1 atm)

: 1,0074 g/cm3

Kemurnian

: 98% wt

Titik didih (1 atm)

: 338oC BAB I Pendahuluan ***


dari Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi kapasitas 10.000 ton/tahun Titik lebur (1 atm)

: 10,49oC

Sifat Kimia (Fessenden, 1997) : Dengan basa membentuk garam dan air Dengan garam membentuk garam dan asam lain Merupakan elektrolit kuat, asam kuat, mempunyai senyawa kovalen Sempurna mengion menjadi H+ dan HSO4 –

• Natrium Karbonat Sifat Fisis : Rumus Molekul

: Na2CO3

Berat molekul

: 106

Titik Lebur

: 851 oC

Spesific Gravity (30 oC) : 2,533 g/cm3 Kelarutan (40 oC)

: 49, 7 gr /100 gr

Penampakan

: serbuk putih

Sifat Kimia (Fessenden, 1997) : SiO2 + Na2CO3 ⎯⎯ → NaO + SiO2 + CO2 Na2CO3 + Ca(OH)2 ⎯⎯ → 2 NaOH + CaCO3

→ CaCO3 + 2 NaCl Na2CO3 + CaCl2 ⎯⎯

• Aseton Sifat Fisis (Kirk & Othmer, 1999) : Rumus Molekul

: (CH3)2CO BAB I Pendahuluan ***


dari Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi kapasitas 10.000 ton/tahun Berat molekul

: 58 g/gmol

Titik didih

: 56,29 oC

Titik beku

: -94,6 oC

Viskositas (20 oC)

: 0,32 cp

Sifat Kimia (Kirk & Othmer, 1999) : Dengan proses dehidrogenasi membentuk isopropil alkohol. Reaksi :

→ CH3CHOCH3 CH3COCH3 + H2 ⎯⎯ Dengan proses pirolisa akan membentuk etena. Reaksi :

→ HCH=C=O + CH4 CH3COCH3 ⎯⎯ Aseton dapat dikondensasi dengan asetilen membentuk 2 metil 3 butynediol, suatu intermediate unutk isoprene. Reaksi :

→ CH3C(CH3)2CCH3 CH3OCH3 + C2H2 ⎯⎯

1.4.3.3 Produk Reaksi • Nitrogliserin Sifat Fisis : Rumus Molekul

: C3H5N3O9

Berat Molekul

: 227,09 kg/kgmol

Fase Penyimpanan

: cairan BAB I Pendahuluan ***


dari Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi kapasitas 10.000 ton/tahun Warna

: tak berwarna

Titik Didih (1 atm)

: 160oC

Titik Lebur(1 atm)

: 13,3oC

Spesific Grafity (15oC)

: 1,601


: -270,9 kJ/mol


: -97,9 kJ/mol

Sifat Kimia : Pada suhu 60 oC nitrogliserin akan terdekomposisi dengan reaksi dekomposisi sebagai berikut :

→ 3CO + 2CO2 + 6NO + 4H2O + H2CO 2C3H5N3O9 ⎯⎯ (Kirk & Othmer,1999) Nitrogliserin sedikit larut dalam air, tidak larut dalam CO2, akan tetapi mudah larut dalam kebanyakan pelarut organic, seperti methanol, etanol, aseton, dietil eter, kloroform, toluene, dan lain-lain. Dalam larutan alkali terutama alkali etanolat, nitrogliserin dapat terhidrolisis menjadi gliserol dan garam nitrat.

→ C3H8O3 + 3KNO3 C3H5N3O9 + 3KOH ⎯⎯

(Zaidar, 2003)

1.4.4 Tinjauan Proses Secara Umum Reaksi Nitrasi adalah proses terjadinya reaksikimia yang menjamin masuknya satu atau lebih gugus –NO2 ke dalam suatu molekul, yang reaktannya merupakan senyawa-senyawa organik. Reaksi nitrasi merupakan reaksi yang penting dalam industri kimia organik sintesis karena menghasilkan pelarut, zat warna, zat yang mudah meledak, farmasi BAB I Pendahuluan ***


dari Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi kapasitas 10.000 ton/tahun dan bahan intermediate yang berguna untuk pembuatan senyawa lain seperti amin. Reaksi nitrasi berlangsung dengan penggantian satu atau lebih gugus nitro (–NO2) menjadi molekul yang reaktif. Gugus nitro akan menyerang Carbon membentuk Nitroaromatik atau Nitroparafin. Jika menyerang Nitrogen membentuk Nitramin dan bila menyerang Oksigen membentuk Nitrat Ester. Pada proses nitrasi, masuknya gugus –NO2 ke dalam senyawa dapat terjadi dengan menggantikan kedudukan beberapa atom atau gugus yang ada dalam senyawa. Umumnya nitrasi gugus –NO2 menggantikan atom H. Reaksi nitrasi senyawa-senyawa aromatik dapat ditulis dengan persamaan sebagai berikut :

→ ArNO2 + H2O ArH + HNO3 ⎯⎯ Nitrating Agent merupakan reaktan elektrofilik, reaksi akan terjadi pada atom karbon dari cincin aromatik yang mempunyai densitas elektron terbesar. Reaksi nitrasi lebih sering dilakukan dengan menggunakan asam campuran yaitu asam nitrat dan asam sulfat. Asam sulfat merupakan katalis dalam reaksi nitrasi ini. Dengan adanya asam sulfat tersebut berfungsi sebagai dehydrating agent (penyerap air yang terbentuk dalam reaksi), mencegah reaksi balik dari produk, dan sebagai media asam di mana terjadi disosiasi asam nitrat menjadi spesies yang reaktif yaitu NO2+(Groggins, 1954). Nitrogliserin diproduksi dari bahan baku gliserol dan asam nitrat dengan bantuan asam sulfat . Nitrasi gliserol menjadi nitrogliserin dengan BAB I Pendahuluan ***


dari Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi kapasitas 10.000 ton/tahun asam campuran (asam nitrat dan asam sulfat) terjadi pada fase cair, sehingga reaktor yang digunakan adalah isothermal-non adiabatic continuous stirred tank reactor. Suhu reaksi adalah 15 oC dan tekanan operasi adalah 1 atm. Asam nitrat dicampur terlebih dahulu dengan asam nitrat sebelum direaksikan dengan gliserol untuk mempercepat disosiasi (pemecahan) asam nitrat menjadi ion nitrit (NO2+). Reaksi : H 2 SO4 → C3H5(ONO2)3 + 3 H2O CH3(OH)3 + 3 HNO3 ⎯⎯⎯

Konversi reaksi = 95%



dari Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi kapasitas 10.000 ton/tahun BAB II DESKRIPSI PROSES

2.1. Spesifikasi Bahan Baku dan Produk 2.1.1 Spesifikasi Bahan Baku ♦ Gliserol −

Rumus Molekul

: C3H8O3

−

Berat Molekul

: 92,09 kg/kgmol

−

Fase Penyimpanan

: cair

−

Titik Didih(1 atm)

: 290oC

−

Titik Lebur(1 atm)

: 17,9oC

−


: 0,815 g/cm3

−

Kemurnian

: 99,8 % berat

−

Impuritas

: H2O (0,2% berat)

−

Kelarutan dalam air

: tak terhingga

♦ Asam Nitrat −

Rumus Molekul

: HNO3

−

Berat Molekul

: 63,02 kg/kgmol

−

Fase Penyimpanan

: cairan

−

Warna

: tidak berwarna

−

Titik Didih(1 atm)

: 78oC

−

Titik Beku (1 atm)

: -42oC

−


: 1,504 g/cm3

BAB II Desskripsi Proses ***


dari Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi kapasitas 10.000 ton/tahun −

Viskositas (25 oC)

: 0,761 cp

−

Kemurnian

: 97 % berat

−

Impuritas

: H2O (3% berat)

−

Kelarutan dalam air

: tak terhingga

♦ Asam Sulfat −

Rumus Molekul

: H2SO4

−

Berat Molekul

: 98,08 kg/kgmol

−

Fase Penyimpanan

: cairan

−

Warna

: tidak berwarna

−

Titik Didih(1 atm)

: 340 oC

−

Titik Lebur(1 atm)

: 10,4 oC

−


: 1,84 g/cm3

−

Viskositas (25 oC)

: 0,45 cp

−

Kemurnian

: 98 % berat

−

Impuritas

: H2O (2% berat)

−

Kelarutan dalam air

: tak terhingga

2.1.2. Spesifikasi Produk ♦ Nitrogliserin −

Rumus Molekul

: C3H5N3O9

−

Berat Molekul

: 227,09 kg/kgmol

−

Fase Penyimpanan

: cairan

−

Warna

: tak berwarna

−

Titik Didih(1 atm)

: 160oC



dari Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi kapasitas 10.000 ton/tahun −

Titik Lebur(1 atm)

: 13,3oC

−

Spesific Grafity (15oC)

: 1,601

−

Kemurnian

: 99 % berat

−

Impuritas

: 1 % berat

−

Kelarutan dalam air

: 0,18 gr per 1 liter pada suhu 15oC

2.2. Konsep Proses 2.2.1. Mekanisme Reaksi Reaksi yang terjadi pada proses pembuatan nitrogliserin merupakan jenis reaksi nitrasi. Adapun reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut : H 2 SO4 CH3(OH)3 + 3 HNO3 ⎯⎯⎯ → C3H5(ONO2)3 + 3 H2O

Mekanisme reaksinya analog seperti pada nitrasi nitrobenzen, sebagai berikut : 3HNO3

+

6 H2SO4

←⎯ → 3 NO2+ + 3H3O+ + 6 HSO4—

H2- C- OH H - C- OH

H2- C- OHNO2 +

3 NO2+

lambat ⎯⎯⎯ →

H - C- OHNO2

H2- C- OH

H2- C- OHNO2

H2- C- OHNO2

H2- C- ONO2

H - C- OHNO2

cepat + 3 HSO4— ⎯⎯⎯ → H - C- ONO2

H2- C- ONO2

H2- C- OHNO2 3H3O+

+

3 HSO4—

←⎯ →

H2- C- OH

3 H2SO4 +

3 H2O

H2- C- ONO2

H2- C- OH H - C- OH

+ 3 H2SO4

H 2 SO4 + 3HNO3 ⎯⎯⎯ →

H - C- ONO2

+

3 H2O

H2- C- ONO2 (Groggins, 1954)



dari Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi kapasitas 10.000 ton/tahun Pada proses pembuatan nitrogliserin safety (keamanan) merupakan hal yang paling utama. Hal ini mengingat sifat dasar nitrogliserin yang mudah meledak. Sehingga pada prarancangan pabrik ini digunakan proses Biazzi. Hal ini dikarenakan proses ini berlangsung pada suhu rendah (15oC) baik pada reaktor maupun proses pemisahannya. 2.2.2. Kondisi Operasi Pembuatan nitrogliserin dari gliserin dan asam nitrat dilakukan dalam reaktor Alir Tangki Berpengaduk dengan suhu 15 oC dan tekanan 1 atm. Reaksi berlangsung secara eksotermis, sehingga membutuhkan pendingin. Konversi pembentukan nitrogliserin adalah 95%.

2.3. Tinjauan Kinetika Proses nitrasi gliserin menjadi nitrogliserin merupakan reaksi eksotermis. Reaksi yang terjadi : H 2 SO4 CH3(OH)3 + 3 HNO3 ⎯⎯⎯ → C3H5(ONO2)3 + 3 H2O

A + 3B

C + 3D

-rA = k CA.CB3 Reaksi dijalankan pada konsentrasi asam nitrat (B) berlebih/excess 14,46% sehingga CB dapat dianggap konstan. Persamaan reaksi dapat dituliskan sebagai berikut : -rA = k’. CA Dengan k’= k. CB



dari Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi kapasitas 10.000 ton/tahun 2.4. Tinjauan Termodinamika Untuk menentukan sifat reaksi apakah berjalan eksotermis atau endotermis maka diperlukan perhitungan panas pembentukan standar (∆Hfo) pada 1 atm dan 298oK. Tabel 2.1 Harga ∆Hof masing-masing komponen Komponen

Harga ∆Hof (Kj/mol)

Gliserol (C3H8O3)

-582,800

Asam nitrat (HNO3)

-131,380

NItrogliserin (C3H5N3O9)

-270,900

Air (H2O)

-241,814 (Yaws, 1999)

Pada proses pembentukan nitrogliserin terjadi reaksi sebagai berikut : H 2SO 4 C3H8O3 + 3 HNO3 ←⎯ ⎯ ⎯→ C3H5N3O9 + 3 H2O

∆Hof298 = ∆Hofproduk – ∆Hofreaktan = (∆Hof C3H5N3O9 +3.∆Hof H2O) − (∆Hof C3H8O3 +3.∆Hof HNO3) = [(-270,900+3(−241,814)) – (-582,800+ 3(-131,380)] = -19,402 kJ/mol Karena harga ∆H298 negatif, maka reaksi bersifat eksotermis. Harga ∆Gof masing-masing komponen pada suhu 298 K dapat dilihat pada tabel 2.2 sebagai berikut :



dari Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi kapasitas 10.000 ton/tahun Tabel 2.2 Harga ∆Gof masing-masing komponen Komponen

Harga ∆Gof (Kj/mol)

Gliserol (C3H8O3)

-448,490

Asam nitrat (HNO3)

-74,700

NItrogliserin (C3H5N3O9)

-97,900

Air (H2O)

-288,590 (Yaws, 1999)

Bila ditinjau dari energi bebas Gibbs diperoleh : ∆Gof298 = ∆Gofproduk – ∆Gofreaktan = (∆Gof C3H5N3O9 +3.∆Gof H2O) − (∆Gof C3H8O3 +3.∆Gof HNO3) = [(-97,900+3(-288,590)) – (-448,490+ 3(-74,700)] = - 291,080 kJ/mol ln Ko Ko

=-

= 1,0556 x 1051

− ∆H o ⎡ 1 1 ⎤ = − R ⎢⎣ T To ⎥⎦

K ln Ko

Dengan

−291080kJ / kmol ∆G =RT 8,314kJ / kmol.K .298K

(Smith & VanNess, 1987)

K

= konsanta kesetimbangan pada suhu tertentu

T

= suhu tertentu

∆Hf

= panas reaksi standar pada 298,15 K

Sedangkan harga ∆Hof masing-masing komponen pada suhu 298,15 K dapat dilihat pada Tabel 2.1. Pada suhu 15 oC (288,15 K) besarnya konstanta kesetimbangan dapat dihitung sebagai berikut :



dari Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi kapasitas 10.000 ton/tahun

ln

K Ko

=

− ∆H o R

ln

K 1,0556.1051

=

19402 kJ/kmol ⎡ 1 1 ⎤ − ⎢ 8,314 kJ/kmol.K ⎣ 288,15 K 298,15 K ⎥⎦

⎡1 1 ⎤ ⎢ T − To ⎥ ⎦ ⎣

= 2,8674 x 1050 kJ/kmol

K

Karena harga K= k1/k2 besar, berarti harga k2 jauh lebih kecil bila dibandingkan dengan harga k1 sehingga k2 diabaikan terhadap k1 dan reaksi dianggap berjalan satu arah (irreversible).

2.5. Langkah Proses Secara garis besar, langkah proses pembuatan Nitrogliserin dapat dibagi menjadi 3 tahap utama : 1. Tahap penyiapan bahan baku 2. Tahap reaksi 3. Tahap pemurnian produk

2.5.1. Tahap Penyiapan Bahan Baku Pada tahap ini bertujuan untuk menyiapkan Gliserin dan asam campuran yang berupa campuran asam nitrat dan asam sulfat sebelum direaksikan dalam reaktor. Bahan baku gliserin diperoleh dipasaran dengan kemurnian sekitar 99.8 %. Tahap penyiapan bahan baku meliputi : 1. Asam sulfat dan asam nitrat dari tangki penyimpan (T-01 dan T-02) dialirkan menuju mixer 1 (M-01) untuk dilakukan pencampuran. Hal ini



dari Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi kapasitas 10.000 ton/tahun dilakukan untuk mendapatkan larutan asam campuran dan untuk memecah asam nitrat menjadi ion nitrit. Adapun perbandingan berat yang dipakai untuk mendapatkan larutan asam campuran adalah berat asam sulfat : berat asam nitrat = 60:40 (Technical Manual : Military Explosive, 1984). 2. Mengalirkan gliserol dari tangki penyimpan (T-03) dan larutan asam campuran dari mixer 1 (M-01) ke dalam reaktor dengan terlebih dahulu didinginkan dengan pendingin (HE-01 dan HE-02) sampai suhu operasi reaktor pada15oC. Media pendingin yang digunakan pada HE adalah cooling brine yang berupa 30 % CaCl2 dengan pertimbangan bahwa cooling brine bisa untuk pendinginan sampai suhu rendah (sub nol). Range suhu untuk pendinginan cooling brine CaCl2 : -40 s/d 20 oC (Kern, 1950). 2.5.2. Tahap Reaksi Nitrasi Pembentukan Nitrogliserin Adapun reaksi yang terjadi di reaktor adalah : H 2 SO4 CH3(OH)3 + 3 HNO3 ⎯⎯⎯ → C3H5(ONO2)3 + 3 H2O

Konversi di reaktor adalah 95 % dan reaksi berlangsung pada suhu 15oC dan tekanan 1 atm. Reaktor menggunakan pendingin koil dengan media pendingin cooling brine 30 % CaCl2 . Reaktor juga dilengkapi dengan isolasi jenis polyurethane untuk menjaga suhu di dinding reaktor dan mencegah panas masuk dari udara. 2.5.3. Tahap Pemurnian Produk Nitrogliserin hasil reaksi, gliserin sisa, air dan asam bekas keluar dari reaktor menuju dekanter D-01 untuk dipisahkan dari asam bekas berdasarkan kelarutan dan perbedaan densitas. Nitrogliserin mempunyai



dari Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi kapasitas 10.000 ton/tahun densitas lebih ringan berada di lapisan atas dipompa menuju tangki pencuci TP untuk dicuci dengan air yang sebelumnya telah didinginkan dengan HE-04 (media pendingin adalah cooling brine). Asam bekas dalam dekanter D-01 mempunyai densitas lebih besar berada pada lapisan bawah, dipompa menuju unit pengolahan limbah. Nitrogliserin dari tangki pencuci TP dipompa menuju dekanter D-02 untuk dipisahkan. Nitrogliserin berada pada lapisan bawah dipompa menuju tangki netralisasi TN untuk dinetralkan dengan larutan natrium karbonat. Natrium karbonat dilarukan dengan air di mixer M-02 hingga konsentrasi 5% berat. Sebelum digunakan di tangki netralisasi didinginkan dengan HE-04 (media pendingin yang digunakan adalah cooling brine). Dari tangki netralisasi, nitrogliserin dialirkan ke tangki penyimpanan, kemudian menuju unit packaging. Pada unit packaging, Nitrogliserin dicampur dengan aseton dengan perbandingan 30 % berat aseton dan 70 % berat Nitrogliserin. Masing-masing alat pada pemurnian produk dilengkapi dengan isolasi jenis polyurethane untuk menjaga pada suhu 15 oC. 2.6. Diagram alir 2.6.1. Diagram Alir Proses (dapat dilihat di halaman berikutnya) 2.6.2. Diagram Alir Kualitatif (dapat dilihat di halaman berikutnya) 2.6.3. Diagram Alir Kuantitatif (dapat dilihat di halaman berikutnya)




Gambar 2.2

Diagram Alir Kualitatif




Gambar 2.3

Diagram Alir Kuantitatif (kg/jam


D M R HE TP TN P T-01 T-02 T-03 T-04 T-05 W-2 FIC LIC LI TIC ILIC

No 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Komponen H2SO4 HNO3 C3H8O3 CO2 H2O C3H5N3O9 Na2CO3 Na2SO4 NaNO3 Jumlah

1

2 1283.1725

3 1924.7587 1283.1725

39.6859

78.9667

1924.7587

4

534.6552

Nomor Arus (kg/jam) 8 9 19.2475 2.4041 0.2672

5 1924.7587 240.4125 26.7328

6 1905.5112 238.0084 26.4656

7 19.2475 2.4041 0.2672

378.2051 1252.5145

374.4232 0.5170

3.7821 1251.9975

10 19.0549 2.3801 0.2647

11 0.1927 0.0240 0.0027

654.7346 0.9035

6.6134 1251.0943

12

13

14

15

16

4.6279

0.0047

4.6232

11.2802 1251.0943

0.2282

0.2282

0.0027 0.0948

39.2808

1964.0395

1322.8584

3286.8979

Gambar

1.0713

535.7265

3822.6236

2544.9254

1277.6984

657.5659

657.5659

661.3480 1251.9975

1935.2643

677.3378

1257.9271

0.0948

4.8561

0.2329

4.6232

0.2788 0.0324 1262.6884

Diagram Alir Proses Pembuatan Glycerin Trinitrate dari Gliserin dan Asam Nitrat

Keterangan Gambar : : Dekanter : Mixer : Reaktor : Heat exchanger : Tangki Pencuci : Tangki Netralisasi : Pompa : Tangki Asam Sulfat : Tangki Asam nitrat : Tangki Gliserin : Tangki Nitrogliserin : Tangki Aseton : Packaging System Instrument : : Flow Indicator Controller : Level Indicator Controller : Level Indicator : Temperature Indicator Controller : Interface Level Indicator Controller : Nomor Arus : Suhu, °C : Tekanan, atm



Neraca Massa dan Neraca Panas Produk

: Nitrogliserin 99 %

Kapasitas perancangan

: 10.000 ton/tahun

Waktu operasi selama 1 tahun

: 330 hari

Waktu operasi selama 1 hari

: 24 jam

2.7.1 Neraca Massa Diagram alir neraca massa sistem tabel Basis perhitungan

: 1 jam operasi

Satuan

: kg Tabel 2.3 Neraca Massa Overall input

Komponen

Arus

Arus

Arus

Arus

Arus

Arus

Arus

Arus

Arus

Arus

1

2

4

8

14

15

6

10

12

16

H2SO4 HNO3

output

1924,7587 1283,1725

C 3 H8 O3

534,6552

1905,5111

19,0551

238,0084

2,3801

26,4655

0,2647

CO2 H2 O

0,0027 0,0948

39,2808

39,6859

1,0713

657,5712

0,0047

4,6232

C3H8N3O9 Na2CO3

374,4238

654,7397

11,2802

0,5167

0,9035

1251,0943

0,2282

Na2SO4

0,2788

NaNO3

0,0324 1964,0395

Total

1322,8584

535,7265

4485,0517

657,5712

0,2329

4,6232

2544,9248

677,3431

0,0948

4485,0518


1262,6884


dari Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi kapasitas 10.000 ton/tahun 2.7.2 Neraca Panas Basis perhitungan

: 1 jam operasi

Satuan

: kJ

2.7.2.1 Neraca panas di Mixer – 01 Tabel 2.4 Neraca panas di Mixer – 01 Komponen Q masuk

input

output

4822,5663

-

125950,1873

-

Q keluar

-

4822,5663

Q pendingin

-

125950,1873

130772,7536

130772,7536

Q pencampuran

Total

2.7.2.2 Neraca panas di Cooler HE-01 Tabel 2.5 Neraca panas di HE-01 Komponen

input

output

Q masuk arus 3

4822,5663

-

Q keluar arus 3

-

-11515,6846

Q pendingin

-

16338,2509

4822,5663

4822,5663

Total



dari Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi kapasitas 10.000 ton/tahun 2.7.2.3 Neraca Panas di Cooler HE-02 Tabel 2.6 Neraca panas di HE-02 Komponen

input

output

Q masuk arus 4

7652,0498

-

Q keluar arus 4

-

-15225,7760

Q pendingin

-

22877,8258

7652,0498

7652,0498

Total

2.7.2.4 Neraca Panas di Reaktor Tabel 2.7 Neraca panas di Reaktor Komponen

input

Q masuk reaktor

-26777,1663

-

Q keluar reaktor

-

-17878,4221

Q reaksi standar

-45227,1040

Q pendingin Total

output

-

-54125,8482

-72004,2703

-72004,2703

2.7.2.5 Neraca Panas Dekanter D-01 Tabel 2.8 Neraca panas di Dekanter 01 Komponen

input

Q masuk

-17878,4221

-

Q keluar fase atas

-

-11136,2073

Q keluar fase bawah

-

-6742,2148

-17878,4221

-17878,4221

Total

output



dari Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi kapasitas 10.000 ton/tahun 2.7.2.6 Neraca Panas Cooler HE-03 Tabel 2.9 Neraca panas di HE-03 Komponen

input

output

Q masuk

14022,8635

-

Q keluar

-

-28076,2215

Q pendingin

-

42099,0851

14022,8635

14022,8635

Total

2.7.2.7 Neraca Panas Tangki Pencuci Tabel 2.10 Neraca panas di Tangki Pencuci Komponen

input

Q masuk arus 7

-11136,2073

-

Q keluar arus 8

-28076,2215

-

-

-39212,4288

-39212,4288

-39212,4288

Q pendingin Total

output

2.7.2.8 Neraca Panas Dekanter D-02 Tabel 2.11 Neraca panas di Dekanter 02 Komponen

input

Q masuk

-39212,4288

-

Q keluar fase atas

-

-27870,8219

Q keluar fase bawah

-

-11341,6049

-39212,4288

-39212,4288

Total

output



dari Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi kapasitas 10.000 ton/tahun 2.7.2.9 Neraca panas Mixer-02 Tabel 2.12 Neraca panas di Mixer – 02 Komponen Q masuk

input

output

99,4023

-

6042,9137

-

Q keluar

-

99,4023

Q pendingin

-

6042,9137

6124,3160

6124,3160

Q pelarutan

Total

2.7.2.10

Neraca Panas di Cooler HE-04

Tabel 2.13 Neraca panas di HE-04 Komponen

input

output

Q masuk arus 13

99,4023

-

Q keluar arus 13

-

-198,8196

Q pendingin

-

298,2219

99,4023

99,4023

Total

2.7.2.11

Neraca Panas di Tangki Netraliser

Tabel 2.14 Neraca panas di Tangki Netraliser Komponen

input

Q masuk arus 11

-11341,6045

-

Q masuk arus 13

-198,8196

-

-

-11547,2246

Q keluar Q reaksi standar Q pendingin Total

output

-1801,9995 -

-1795,1990

-13342,4236

-13342,4236




Lay Out Pabrik dan Peralatan

2.8.1

Lay Out Pabrik Tata letak pabrik merupakan suatu pengaturan yang optimal dari seperangkat fasilitas-fasilitas dalam pabrik. Tata letak yang tepat sangat penting untuk mendapatkan efisiensi, keselamatan, dan kelancaran kerja para pekerja serta keselamatan proses. Untuk mencapai kondisi yang optimal, maka hal-hal yang harus diperhatikan dalam menentukan tata letak pabrik adalah (Vilbrant & Dryden, 1959) : 1.

Pabrik

nitrogliserin

ini

merupakan

pabrik

baru

(bukan

pengembangan), sehingga penentuan lay out tidak dibatasi oleh bangunan yang ada. 2.

Kemungkinan perluasan pabrik sebagai pengembangan pabrik di masa depan.

3.

Faktor keamanan sangat diperlukan untuk bahaya kebakaran dan ledakan, maka perencanaan lay out selalu diusahakan jauh dari sumber api, bahan panas, dan dari bahan yang mudah meledak, juga jauh dari asap atau gas beracun.

4.

Sistim kontruksi yang direncanakan adalah out door untuk menekan biaya bangunan dan gedung, dan juga karena iklim Indonesia memungkinkan konstruksi secara out door.

5.

Harga tanah amat tinggi sehingga diperlukan efisiensi dalam pemakaian dan pengaturan ruangan / lahan.



dari Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi kapasitas 10.000 ton/tahun Secara garis besar lay out dibagi menjadi beberap bagian utama, yaitu : a.

Daerah administrasi / perkantoran, laboratorium dan ruang kontrol Merupakan pusat kegiatan administrasi pabrik yang mengatur kelancaran operasi. Laboratorium dan ruang kontrol sebagai pusat pengendalian proses, kualitas dan kuantitas bahan yang akan diproses serta produk yang dijual.

b.

Daerah proses Merupakan daerah dimana alat proses diletakkan dan proses berlangsung.

c.

Daerah penyimpanan bahan baku dan produk. Merupakan daerah untuk tangki bahab baku dab produk.

d.

Daerah gudang, bengkel dan garasi. Merupakan daerah untuk menampung bahan-bahan yang diperlukan oleh pabrik dan untuk keperluan perawatan peralatan proses.

e.

Daerah utilitas Merupakan daerah dimana kegiatan penyediaan bahan pendukung proses berlangsung dipusatkan.




U Tangki Asam Sulfat

Mixer-01 Dekanter-01

Dekanter-02

Tangki Asam Nitrat

Tangki Netralisasi

HE-01 Reaktor

Tangki Pencuci HE-04

HE-02 Tangki Gliserol HE-03

Mixer-02

Tangki Nitrogliserin

Skala = 1: 500 Gambar 2. 4 Layout Alat Proses



dari Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi kapasitas 10.000 ton/tahun Jalan Raya

1

2 3

9

8

7

5

Skala = 1 : 6500 4

11

10

Keterangan :

6

1. Pos keamanan 2. Parkir 3. Kantor 4. Garasi

12

5. Bengkel

13

6. Pemadam kebakaran 7. Poliklinik 8. Kantin 9. Musholla 10. Laboratorium

15 11. Gudang

14 12. Area tangki bahan baku

17

13. Area proses 14. Area produk 15. Control room 16. Area perluasan

18

19 17. Area utilitas

16

18. Pengolahan limbah 19. Pembangkit listrik

20

20. Pengolahan air laut dan pompa pemadam kebakaran dengan air laut

Laut

Gambar 2.5 Tata letak pabrik




Lay out peralatan Beberapa hal yang harus diperhatikan dalam menentukan lay out peralatan proses pada pabrik nitrogliserin, antara lain (Vilbrant & Dryden, 1959) : 1.

Aliran bahan baku dan produk Pengaliran bahan baku dan produk yang tepat akan memberikan keuntungan ekonomi yang besar serta menunjang kelancaran dan keamanan produksi.

2.

Aliran udara Aliran udara di dalam dan di sekitar area proses perlu diperhatikan kelancarannya. Hal ini bertujuan untuk menghindari terjadinya stagnasi udara pada suatu tempat sehingga mengakibatkan akumulasi bahan kimia yang dapat mengancam keselamatan pekerja.

3.

Cahaya Penerangan seluruh pabrik harus memadai dan pada tempat-tempat proses yang berbahaya atau beresiko tinggi perlu adanya penerangan tambahan.

4.

Lalu lintas manusia Dalam perancangan lay out pabrik perlu diperhatikan agar pekerja dapat mencapai seluruh alat proses dangan cepat dan mudah. Hal ini bertujuan apabila terjadi gangguan pada alat proses dapat segera diperbaiki. Keamanan pekerja selama menjalani tugasnya juga diprioritaskan.



dari Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi kapasitas 10.000 ton/tahun 5.

Pertimbangan ekonomi Dalam menempatkan alat-alat proses diusahakan dapat menekan biaya operasi dan menjamin kelancaran dan keamanan produksi pabrik.

6.

Jarak antar alat proses Untuk alat proses yang mempunyai suhu dan tekanan operasi tinggi sebaiknya dipisahkan dengan alat proses lainnya, sehingga apabila terjadi ledakan atau kebakaran pada alat tersebut maka kerusakan dapat dieliminir. Tata letak alat-alat proses harus dirancang sedemikian rupa

sehingga : -

Kelancaran proses produksi dapat terjamin

-

Dapat mengefektifkan luas lahan yang tersedia

-

Biaya kapital handling menjadi rendah dan dapat menghemat pengeluaran untuk kapital yang kurang penting

-

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



dari Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi kapasitas 10.000 ton/tahun BAB III SPESIFIKASI ALAT

3.1

Mixer-01 Kode

: M-01

Fungsi

: Mencampur asam sulfat dan asam nitrat

Tipe

: Silinder tegak, head and bottom torisperical

Jumlah

: 1 buah

Kondisi operasi •

Tekanan

: 1 atm

•

Suhu umpan

: 30 °C

Dimensi tangki

:

Diameter

: 1,1493 m

Tinggi

: 1,1493 m

Tebal shell

: 0,1875 in (0,47625 cm)

Dimensi head

:

Tebal

: 0,1875 in (0,47625 cm)

Tinggi

: 0,2462 m

Pengaduk Jenis

: : flade blade turbine impellers dengan 6 blade dan baffle

Diameter

: 0,3831 m

Panjang blade : 0,09577 m Jumlah

:2 BAB III Spesifikasi Alat ***


dari Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi kapasitas 10.000 ton/tahun Kecepatan

: 82,8299 rpm

Tenaga motor : 0,5 HP

3.2

Mixer 02 Kode

: M-02

Fungsi

: Melarutkan Na2CO3 dalam air

Tipe


Jumlah

: 1 buah

Kondisi operasi •

Tekanan

: 1 atm

•

Suhu umpan

: 30 °C

Dimensi tangki

:

Diameter

: 1,0604 m

Tinggi

: 1,0604 m

Tebal shell

: 0,1875 in (0,47625 cm)

Dimensi head

:

Tebal

: 0,25 in (0,635 cm)

Tinggi

: 0,2274 m

Pengaduk Jenis


Diameter

: 0,3535 m





: 65,8441 rpm

Tenaga motor : 0,5 HP

3.3

Reaktor Kode

: R-01

Fungsi

: Sebagai tempat terjadinya reaksi gliserin dan asam campuran menjadi nitrogliserin

Tipe

: Continuous Stirred Tank Reactor (CSTR)

Kondisi operasi

: P = 1 atm, T = 15 oC

Bahan Konstruksi

: Stainless steel SA 333 grade C

Jumlah

: 1 buah

Volume

: 641,2388 ft3 = 18,1535 m3

Tinggi cairan

: 13,8097 ft

= 4,2092 m

Tinggi total

: 17,7316 ft

= 5,4046 m

Diameter

: 7,4193 ft

= 2,2614 m

Tinggi head

: 1,4465 ft

= 0,4409 m

Tebal shell

: 0,25 in

= 0,0064 m

Tebal head

: 0,3125 in

= 0,0079 m

Pengaduk

Jenis Pengaduk : Turbin enam flat blade dengan empat baffle

Diameter

: 2,4731 ft = 0,7538 m

Kecepatan

: 253,4927 rpm

Daya

: 60 HP BAB III Spesifikasi Alat ***


dari Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi kapasitas 10.000 ton/tahun Pendingin

Jenis

: pendingin koil

Pendingin

: cooling brine

Jumlah lilitan : 37

Pipa Koil

:

-

IPS

: 1,5 in

-

OD

: 1,9 in

-

SN

: 40

-

ID

: 1,61 in

Tinggi koil

Diameter helix : 1,5830 m

Volume koil

: 0,0086 m3

Konstruksi


: 3,5712m

Tabel 3.1 Pipa pemasukan dan pengeluaran pada reaktor

3.4

Komponen

IPS

SN

ID (in)

OD (in) Flow area (in2)

Gliserol

1,5

40

1,5

1,9

1,76

Asam Campuran

1,5

40

1,5

1,9

1,76

Produk Nitrogliserin

1,5

40

1,5

1,9

1,76

Pendingin

2

40

2,067

2,38

3,35

Dekanter 01 Fungsi

: Memisahkan fase asam dari produk nitrogliserin

Tipe

: Continuous gravity decanter BAB III Spesifikasi Alat ***


dari Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi kapasitas 10.000 ton/tahun Jumlah

: 1 buah

Kondisi operasi

: T = 15 °C P = 1 atm

3.5

Bahan konstruksi

: Carbon steel SA 283 grade C

Diameter

: 1,1367 m

Panjang

: 3,4101 m

Panjang head

: 0,2477 m

Tebal shell

: 0,1875 in

Tebal head

: 0,25 in

Dekanter 02 Fungsi

: Memisahkan fase air dari produk nitrogliserin

Tipe

: Continuous gravity decanter

Jumlah

: 1 buah

Kondisi operasi

: T = 15 °C P = 1 atm

Bahan konstruksi

: Carbon steel SA 283 grade C

Diameter

: 0,5431 m

Panjang

: 1,6293 m

Panjang head

: 0,1502 m

Tebal shell

: 0,1875 in

Tebal head

: 0,1875 in

BAB III Spesifikasi Alat ***



Tangki Pencuci Kode

: TP

Fungsi

: Mencuci sisa asam dan gliserol yang masih terikut dalam produk nitrogliserin dengan menggunakan air.

Tipe


Bahan Konstruksi


Jumlah

: 1 buah

Kondisi operasi •

Tekanan

: 1 atm

•

Suhu umpan

: 15 °C

Dimensi tangki

:

Diameter

: 1,1632 m

Tinggi

: 1,1632 m

Tebal shell

: 0,1875 in (0,47625 cm)

Dimensi head

:

Tebal

: 0,25 in (0,635 cm)

Tinggi

: 0,3254 m

Pengaduk Jenis


Diameter

: 0,5377 m





: 277,6574 rpm

Tenaga motor : 60 HP

3.7

Tangki Netraliser Kode

: TN

Fungsi

: Netralisasi sisa asam yang masih terikut dalam produk nitrogliserin dengan menggunkan larutan Na2CO3

Tipe


Bahan Konstruksi


Jumlah

: 1 buah

Kondisi operasi •

Tekanan

: 1 atm

•

Suhu umpan

: 15 °C

Dimensi tangki

:

Diameter

: 1,3429 m

Tinggi

: 1,3429 m

Tebal shell

: 0,1875 in (0,47625 cm)

Dimensi head

:

Tebal

: 0,25 in (0,635 cm)

Tinggi

: 0,2821 m

Pengaduk Jenis

: : flade blade turbine impellers dengan 6 blade dan baffle BAB III Spesifikasi Alat ***


dari Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi kapasitas 10.000 ton/tahun Diameter

: 0,4476 m


:2

Kecepatan

: 296,5424 rpm

Tenaga motor : 30 HP

3.8

Tangki Asam Sulfat Kode

: T-01

Fungsi

: Menyimpan asam sulfat selama 1 minggu

Tipe

: Tangki silinder tegak dengan dasar datar (flat bottom) dan bagian atas conical.

Jumlah

: 1 buah

Kondisi penyimpanan • Suhu

: 30 ° C

• Tekanan

: 1 atm

Kapasitas

: 220,122 m3

Bahan konstruksi : Stainless steel SA 167 Diameter

: 6,096 m

Tinggi

: 9,144 m

Tebal shell

Course 1 : 0,4375 in


Course 3 : 0,375 in BAB III Spesifikasi Alat ***



3.9

Course 4 : 0,375 in


Tebal head

: 0,3125 in

Tinggi head

: 1,1088 m

Tinggi total

: 10,2529 m

Tangki Asam Nitrat Kode

: T-02

Fungsi

: Menyimpan asam nitrat selama 1 minggu

Tipe


Jumlah

: 1 buah


: 30 ° C

• Tekanan

: 1 atm

Kapasitas

: 180,202 m3


: 6,0961 m

Tinggi

: 7,3153 m

Tebal shell

Course 1 : 0,375 in

Course 2 : 0,375 in




3.10


Tebal head

: 0,3125 in

Tinggi head

: 1,1088 m

Tinggi total

: 8,4241 m

Tangki Gliserol Kode

: T-03

Fungsi

: Menyimpan liserol selama 1 minggu

Tipe


Jumlah

: 1 buah


: 30 ° C

• Tekanan

: 1 atm

Kapasitas

: 86,179 m3

Bahan konstruksi : Carbon steel SA 283 Diameter

: 4,5721 m

Tinggi

: 5,4865 m

Tebal shell

Course 1 : 0,375 in

Course 2 : 0,375 in


Tebal head

: 0,3125 in BAB III Spesifikasi Alat ***



3.11

Tinggi head

: 0,8316 m

Tinggi total

: 6,3181 m

Tangki Nitrogliserin Kode

: T-04

Fungsi

: Menyimpan nitrogliserin selama 1 minggu

Tipe


Jumlah

: 1 buah


: 15 ° C

• Tekanan

: 1 atm

Kapasitas

: 140,814 m3


: 4,5721 m

Tinggi

: 9,1441 m

Tebal shell




Course 4 : 0,25 in

Course 5 : 0,25 in

Tebal head

: 0,25 in BAB III Spesifikasi Alat ***



3.12

Tinggi head

: 0,8316 m

Tinggi total

: 9,9757 m

Tangki Acetone Kode

: T-05

Fungsi

: Menyimpan Aceton selama 1 minggu

Tipe


Jumlah

: 1 buah


: 35 ° C

• Tekanan

: 1 atm

Kapasitas

: 220,122 m3


: 4,5721 m

Tinggi

: 10,9729 m

Tebal shell

Course 1 : 0,375 in

Course 2 : 0,375 in

Course 3 : 0,375 in






3.13

Tebal head

: 0,3125 in

Tinggi head

: 0,8316 m

Tinggi total

: 11,8046 m

Tangki Brine Water Kode

: T-06

Fungsi

: Menampung brine water sebagai media pendingin reaktor dan HE

Tipe


Jumlah

: 1 buah


: 15 ° C

• Tekanan

: 1 atm

Kapasitas

: 132, m3


: 3,0480 m

Tinggi

: 9,1440 m

Tebal shell

Course 1 : 0,25 in

Course 2 : 0,25 in

Course 3 : 0,25 in




3.14

Course 5 : 0,25 in

Tebal head

: 0,25 in

Tinggi head

: 0,5544 m

Tinggi total

: 9,6985 m

Cooler 1 Kode

: HE-01

Fungsi

: mendinginkan mixed acid dari Mixer-01 sebelum masuk reactor dari 30 oC sampai 15 oC

Jenis

: double pipe heat exchanger

Jumlah

: 1 buah

Beban panas

: 14.271,5643 kJ/jam

Luas area transfer

: 17,5158 ft2

Inner Pipe

Bahan konstruksi : Carbon Steel

Fluida

: brine water

IPS

: 1,5 in

SN

: 40

ID

: 1,61 in

OD

: 1,90 in

Panjang hair pin : 48 ft

Jumlah hair pin

: 2 buah

∆P

: 0,0696 psi



dari Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi kapasitas 10.000 ton/tahun Annulus

3.15

Bahan konstruksi : Cast Steel

Fluida

: asam campuran

IPS

: 2,5 in

SN

: 40

ID

: 2,469 in

OD

: 2,88 in

∆P

: 6,1892 psi

Uc

: 19,0549 Btu/hr.ft2.oF

Ud

: 15,1204 Btu/hr.ft2.oF

Rd

: 0,0137 hr.ft2.oF/Btu

Rd required


Cooler 2 Kode

: HE-02

Fungsi

: mendinginkan gliserol sebelum masuk reaktor dari 30 oC sampai 15 oC

Jenis


Jumlah

: 1 buah

Beban panas

: 61.092,7869 kJ/jam

Luas area transfer

: 32,7429 ft2

Inner Pipe





Fluida

: brine water

IPS

: 1,25 in

SN

: 40

ID

: 1,38 in

OD

: 1,66 in


Jumlah hair pin

: 4 buah

∆P

: 5,4841 psi

Annulus


Fluida

: gliserol

IPS

: 2 in

SN

: 40

ID

: 2,067 in

OD

: 2,38 in

∆P

: 2,5814 psi

Uc

: 42,6396 Btu/hr.ft2.oF

Ud

: 29,6409 Btu/hr.ft2.oF

Rd


Rd required





Cooler 3 Kode

: HE-03

Fungsi

: mendinginkan air sebelum masuk tangki pencuci dari 30 oC sampai 15 oC

Jenis


Jumlah

: 1 buah

Beban panas

: 55.238,5356 kJ/jam

Luas area transfer

: 11,9912 ft2

Inner Pipe


Fluida

: brine water

IPS

: 1 in

SN

: 40

ID

: 1,049 in

OD

: 1,32 in


Jumlah hair pin

: 2 buah

∆P

: 7,1464 psi

Annulus


Fluida

: air

IPS

: 1,5 in

SN

: 40




3.17

ID

: 1,61 in

OD

: 1,90 in

∆P

: 4,4371 psi

Uc

: 102,9365 Btu/hr.ft2.oF

Ud

: 67,7768 Btu/hr.ft2.oF

Rd


Rd required


Cooler 4 Kode

: HE-04

Fungsi

: mendinginkan campuran soda ash dari mixer 02 sebelum masuk tangki netralisasi

dari 30 oC

sampai 15 oC Jenis


Jumlah

: 1 buah

Beban panas

: 132.115,4696 kJ/jam

Luas area transfer

: 73,1867 ft2

Inner Pipe


Fluida

: brine water

IPS

: 2 in

SN

: 40

ID

: 2,067 in




OD


Jumlah hair pin

: 5 buah

∆P

: 3,4773 psi

: 2,38 in

Annulus

3.18


Fluida

: gliserol

IPS

: 3 in

SN

: 40

ID

: 3,068 in

OD

: 3,5 in

∆P

: 0,000035 psi

Uc

: 37,9634 Btu/hr.ft2.oF

Ud

: 35,8628 Btu/hr.ft2.oF

Rd


Rd required


Pompa 01 Kode

: P-01

Fungsi

: mengalirkan asam sulfat dari tangki penyimpan ke mixer-01

Jenis

: centrifugal pump

Jumlah



dari Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi kapasitas 10.000 ton/tahun Kapasitas

: 5,7534 m3/jam

Daya motor

: 5,0 HP

NPSH required

:3m

NPSH available

: 9,9348 m

Pipa :

3.19

IPS

: 0,25 in

SN

: 40

ID

: 0,364 in

OD

: 0,540 in

Pompa 02 Kode

: P-02

Fungsi

: mengalirkan asam nitrat dari tangki penyimpan ke mixer-01

Jenis

: centrifugal pump

Jumlah

:1

Kapasitas

: 4,6910 m3/jam

Daya motor

: 5,0 HP

NPSH required

:3m

NPSH available

: 9,,9636 m

Pipa : IPS

: 0,125 in

SN

: 40




3.20

ID

: 0,269 in

OD

: 0,405 in

Pompa 03 Kode

: P-03

Fungsi

: mengalirkan asam campuran dari mixer 01 ke reaktor

Jenis

: centrifugal pump

Jumlah

:1

Kapasitas

: 11,3278 m3/jam

Daya motor

: 7,5 HP

NPSH required

:3m

NPSH available

: 20,5736 m

Pipa :

3.21

IPS

: 0,25 in

SN

: 40

ID

: 0,364 in

OD

: 0,54 in

Pompa 04 Kode

: P-04

Fungsi

: mengalirkan gliserol dari tangki penyimpan ke reaktor



dari Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi kapasitas 10.000 ton/tahun Jenis

: centrifugal pump

Jumlah

:1

Kapasitas

: 2,2639 m3/jam

Daya motor

: 5,0 HP

NPSH required

:3m

NPSH available

: 11,2848 m

Pipa :

3.22

IPS

: 0,375 in

SN

: 40

ID

: 0,493 in

OD

: 0,675 in

Pompa 05 Kode

: P-05

Fungsi

: mengalirkan arus dari reaktor ke dekanter 01

Jenis

: centrifugal pump

Jumlah

:1

Kapasitas

: 12,3929 m3/jam

Daya motor

: 5,0 HP

NPSH required

:3m

NPSH available

: 8,9202 m

Pipa : IPS

: 0,375 in




3.23

SN

: 40

ID

: 0,493 in

OD

: 0,675 in

Pompa 06 Kode

: P-06

Fungsi

: mengalirkan arus atas dekanter 01 ke tangki pencuci

Jenis

: centrifugal pump

Jumlah

:1

Kapasitas

: 4,2146 m3/jam

Daya motor

: 2,0 HP

NPSH required

:3m

NPSH available

: 9,9561 m

Pipa :

3.24

IPS

: 1 in

SN

: 40

ID

: 1,049 in

OD

: 1,32 in

Pompa 07 Kode

: P-07

Fungsi

:

mengalirkan

arus

dari

tangki

pencuci

ke

dekanter 02



dari Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi kapasitas 10.000 ton/tahun Jenis

: centrifugal pump

Jumlah

:1

Kapasitas

: 7,2533 m3/jam

Daya motor

: 0,5 HP

NPSH required

:3m

NPSH available

: 7,1560 m

Pipa :

3.25

IPS

: 1,25 in

SN

: 40

ID

: 1,38 in

OD

: 1,66 in

Pompa 08 Kode

: P-08

Fungsi

: mengalirkan arus bawah dekanter 02 ke tangki netraliser

Jenis

: centrifugal pump

Jumlah

:1

Kapasitas

: 4,1618 m3/jam

Daya motor

: 1,0 HP

NPSH required

:3m

NPSH available

: 6,6002 m



dari Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi kapasitas 10.000 ton/tahun Pipa :

3.26

IPS

: 1 in

SN

: 40

ID

: 1,049 in

OD

: 1,32 in

Pompa 09 Kode

: P-09

Fungsi

: mengalirkan arus dari tangki netraliser ke tangki penyimpan nitrogliserin.

Jenis

: centrifugal pump

Jumlah

:1

Kapasitas

: 4,1829 m3/jam

Daya motor

: 3,0 HP

NPSH required

:3m

NPSH available

: 6,3170 m

Pipa : IPS

: 1 in

SN

: 40

ID

: 1,049 in

OD

: 1,32 in




Pompa 10 Kode

: P-10

Fungsi

: mengalirkan asam sulfat dari tangki penyimpan ke mixer-01

Jenis

: centrifugal pump

Jumlah

:1

Kapasitas

: 6,3745 m3/jam

Daya motor

: 0,5 HP

NPSH required

:3m

NPSH available

: 9,5376 m

Pipa : IPS

: 1,25 in

SN

: 40

ID

: 1,38 in

OD

: 1,66 in



dari Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi kapasitas 10.000 ton/tahun BAB IV UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM

4.1

Unit Pendukung Proses Unit pendukung proses atau yang lebih dikenal dengan sebutan utilitas merupakan bagian penting untuk penunjang proses produksi dalam pabrik. Utilitas di pabrik nitrogliserin yang dirancang antara lain meliputi unit pengadaan air, unit pengadaan udara tekan, unit pengadaan listrik, unit pengadaan bahan bakar dan unit refrigerasi. 1. Unit Pengadaan Air Unit ini bertugas menyediakan dan mengolah air untuk memenuhi kebutuhan air sebagai berikut : a. Air pendingin dan pemadam kebakaran b. Air proses (pencuci sisa asam dan gliserol di tangki pencuci serta air pelarut Na2CO3 untuk netraslisasi asam) c. Air konsumsi umum dan sanitasi Sumber air berasal dari air laut dan air tanah. 2. Unit Pengadaan Udara Tekan Unit ini bertugas untuk menyediakan udara tekan untuk kebutuhan instrumentasi pneumatic, untuk penyediaan udara tekan di bengkel dan untuk kebutuhan umum yang lain.

BAB IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium ***


dari Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi kapasitas 10.000 ton/tahun 3. Unit Pengadaan Listrik Unit ini bertugas menyediakan listrik sebagai tenaga penggerak untuk peralatan proses, keperluan pengolahan air, peralatan-peralatan elektronik atau listrik AC, maupun untuk penerangan. Listrik disupplay dari PLN dan dari generator sebagai cadangan bila listrik dari PLN mengalami gangguan. 4. Unit Pengadaan Bahan Bakar Unit ini bertugas menyediakan bahan bakar untuk kebutuhan boiler dan generator. 5. Unit Refrigerasi Unit ini bertugas untuk untuk menyuplai pendingin yang berupa cooling brine dengan suhu -5oC.

4.1.1

Unit Pengadaan Air

4.1.1.1 Air Pendingin dan Pemadam Kebakaran Air pendingin yang digunakan dibagi menjadi 2 yaitu air pendingin yang berasal dari cooling brine (CaCl2 dilarutkan dalam air tanah hingga konsentrasi 30% berat) dan dari air laut. Cooling brine digunakan sebagai pendingin pada reaktor dan heat exchanger, sedangkan yang dari air laut digunakan pada condenser refrigerasi. Kedua jenis air pendingin ini tidak memerlukan cooling tower. Cooling brine setelah digunakan untuk pendingin reaktor dan heat exchanger dilakukan proses pendinginan di sistem refrigerasi sehingga bisa digunakan kembali. Air laut langsung dialirkan ke saluran pembuangan air setelah digunakan sebagai media BAB IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium ***


dari Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi kapasitas 10.000 ton/tahun pendingin. Air tanah untuk pelarut CaCl2 dipompa bersama dengan air tanah untuk kebutuhan pelarut Na2CO3, air umpan boiler dan air konsumsi umum dan sanitasi dengan menggunakan pompa berdaya 10 HP. Kemudian diolah terlebih dahulu sesuai keperluannya. Air laut diperoleh dari laut yang tidak jauh dari lokasi pabrik. Selain sebagai media pendingin, air laut juga digunakan sebagai air pemadam kebakaran. Air pendingin yang dibutuhkan tidak terlalu besar karena hanya digunakan pada condenser refrigerasi sebagai media pendingin Amonia. Alasan digunakannya air laut sebagai media pendingin dan pemadam kebakaran adalah karena faktor - faktor sebagai berikut : a. Air laut dapat diperoleh dalam jumlah yang besar dengan biaya murah b. Mudah dalam pengaturan dan pengolahannya c. Dapat menyerap sejumlah panas per satuan volume yang tinggi d. Tidak terdekomposisi e. Tidak dibutuhkan cooling tower, karena langsung dibuang lagi ke laut Hal-hal yang perlu diperhatikan dalam pengolahan air laut sebagai pendingin adalah : a. Partikel-partikel besar / mikroba (organisme laut dan konstituen lain) b. Partikel-partikel kecil / mikroba laut (ganggang dan mikroorganisme laut) yang dapat menyebabkan fouling pada alat heat exchanger Kebutuhan air pendingin dari air laut yang digunakan sebesar 8693,2269 kg/jam ( 8,7330m3/jam).



dari Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi kapasitas 10.000 ton/tahun Untuk menghindari fouling yang terjadi pada alat – alat penukar panas maka perlu diadakan pengolahan air laut. Pengolahan dilakukan secara fisis (screening) dan kimia (penambahan Chlorine). Tahapan pengolahan air laut adalah : Air laut dihisap dari bak suction / basin yang langsung berada di pinggir laut dengan menggunakan pompa menuju strainer. Dalam pengoperasian digunakan 2 buah pompa (1 service dan 1 stand by) untuk air pendingin sedangkan untuk air pemadam digunakan 2 buah pompa yang dalam keadaan stand by semua. Sebelum masuk pompa, air dilewatkan pada traveling screen untuk menyaring partikel dengan ukuran besar. Di dalam basin diinjeksikan sodium hipoklorit NaOCl secara kontinyu untuk menjaga kandungan klorin minimum 1 ppm. Klorin berguna untuk mencegah pertumbuhan ganggang, kerang laut dan binatang (organisme) air laut lainnya. Injeksi klorin dilakukan dengan 2 cara yaitu injeksi kontinyu di basin dan intermitten di pipa pengaliran yang menuju area proses. Strainer yang digunakan mempunyai saringan stainless steel 0,4 mm, fungsinya untuk menyaring partikel dengan ukuran kecil. Dari strainer, air langsung mengalir menuju area proses. Diagram pengolahan air pendingin dan pemadam dari air laut sebagai berikut :




Gambar 4.1 Diagram alir pengolahan air laut Sodium hipoklorit (NaOCl) dihasilkan dari proses elektrolisa air laut. Sistem pembuatan hipoklorit (Chloropac) terdiri dari dua buah komponen utama yaitu sel-sel pembangkit dan penyedia tegangan. Sel-sel pembangkit terdiri dari pipa-pipa yang dialiri air laut dan sel-sel penyedia tegangan menghasilkan arus DC sehingga proses elektrolisa dapat terjadi. Dalam perancangan ini diinjeksikan klorin sebanyak 1,7 ppm. Untuk kondisi normal jika digunakan klorin 1 ppm maka residual klorin sebanyak 0,05 ppm, kandungan klorin sebesar ini tidak menyebabkan korosi pada pipa (Powell, hal. 508). Untuk memompakan air laut dan mengatasi penurunan tekanan pada perpipaan dan di peralatan, digunakan jenis pompa centrifugal 1 stage dengan daya motor tiap pompa 2 HP, sedangkan untuk air pemadam



dari Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi kapasitas 10.000 ton/tahun kebakaran disediakan pompa dengan daya motor tiap pompa 11 HP, dengan kapasitas masing-masing 550 gpm. 4.1.1.2 Air tanah untuk kebutuhan air proses, keperluan umum dan sanitasi Untuk kebutuhan air proses, air keperluan umum dan sanitasi sumber yang digunakan adalah air yang diambil dari dalam tanah. Hal yang perlu diperhatikan dalam pengolahan air proses adalah : a. Kesadahan (hardness), yang dapat menyebabkan kerak b. Adanya zat besi, yang dapat menimbulkan korosi Pengolahan air tanah untuk kebutuhan air proses sama dengan pengolahan air untuk konsumsi umum dan sanitasi. Skema pengolahannya dapat dilihat pada gambar 4.2. Air proses dalam perancangan pabrik nitrogliserin ini digunakan sebagai pencuci sisa asam dan gliserol pada tangki pencuci serta untuk melarutkan Na2CO3. Jumlah kebutuhan air tanah untuk keperluan ini adalah sebesar 1423,9756 kg/jam (1,4326 m3/jam).




Gambar 4.2 Diagram alir pengolahan air tanah 4.1.1.3 Air Konsumsi Umum dan Sanitasi Sumber air untuk keperluan konsumsi dan sanitasi juga berasal dari air tanah. Air ini digunakan untuk memenuhi kebutuhan air minum, laboratorium, kantor, perumahan, dan pertamanan. Air konsumsi dan sanitasi harus memenuhi beberapa syarat, yang meliputi syarat fisik, syarat kimia, dan syarat bakteriologis. Syarat fisik : a. Suhu di bawah suhu udara luar b. Warna jernih c. Tidak mempunyai rasa dan tidak berbau BAB IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium ***


dari Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi kapasitas 10.000 ton/tahun Syarat kimia : a. Tidak mengandung zat organik b. Tidak beracun Syarat bakteriologis : Tidak mengandung bakteri – bakteri, terutama bakteri yang pathogen. (Raymond D, 1999) Jumlah air tanah untuk air konsumsi dan sanitasi

= 815,8798 kg/jam = 0,8208 m3/jam

Tahap pengolahan air konsumsi umum dan sanitasi : Rangkaian proses pengolahan air konsumsi umum dan sanitasi menjadi 1 bagian dengan proses pengolahan air umpan boiler, hanya saja setelah melalui proses penyaringan di Iron Removal Filter, air untuk konsumsi umum selanjutnya diinjeksi larutan calsium hipoklorit untuk mematikan kandungan biologis air. Konsentrasi calsium hipoklorit dijaga sekitar 0,2 – 0,5 ppm. Untuk menjaga pH air minum, ditambah larutan Ca(OH)2 sehingga pH-nya sekitar 6,8 – 7,0. Skema pengolahan dapat dilihat di gambar 4.2.



dari Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi kapasitas 10.000 ton/tahun Tabel 4.1 Total Kebutuhan Air Tanah (make up air) Jumlah kebutuhan Jenis air m3/jam

kg/jam Air konsumsi dan sanitasi

802,6267

0,8075

Air pencuci sisa asam

657,5660

0,6616

0,2282

0,0002

1460,4210

1,4693

Air pelarut Na2CO3 Total

Untuk keamanan dipakai 10 % berlebih, maka : Total kebutuhan

= 1606,4630 kg/jam = 1,6162 m3/jam

Untuk memompakan air tanah dengan jumlah di atas dan untuk mengatasi perbedaan tekanan karena beda elevasi dan penurunan tekanan pada perpipaan, digunakan pompa jenis Single Stage Centrifugal dengan daya motor 7,5 HP. Perancangan alat – alat yang diperlukan untuk pengolahan air tanah meliputi : 1. Aerator Spesifikasi : Fungsi : Menghilangkan

gas-gas

terlarut

dalam

air

dan

mengoksidasi besi agar mudah mengendap dengan cara menghembuskan udara ke air Jenis

: Tangki silinder horisontal dengan torispherical head Dari bagian atas dihembuskan udara dari sebuah fan

Jumlah : 1 BAB IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium ***


dari Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi kapasitas 10.000 ton/tahun Bahan konstruksi : Carbon steel SA-283 grade C Kondisi operasi : P

= 7 atm

T

= 35 oC

:D

= 0,7 m

Dimensi

H

=2m

Tebal shell Head

= 0,3125 in

: Tebal head = 0,4375 in Panjang head = 0,1922 m

2. Iron Removal Filter Spesifikasi : Fungsi

: Menyaring endapan besi yang lolos dari surge aerator

Jenis

: Tangki silinder tegak dengan torispherical head

Jumlah

:1

Bahan konstruksi : Low-alloy steel SA-202 grade A Kondisi operasi : P

= 7 atm

T

= 35 oC

Resin

: Manganese dioxide

Dimensi

:D

=1m

H

=1m

Tebal shell Head

= 0,3155 in

: Tebal head = 0,4135 in Tinggi head = 0,2478 m



dari Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi kapasitas 10.000 ton/tahun 3. Tangki Penyimpan air proses konsumsi umum Spesifikasi : Kode

: TU-02

Fungsi : Menyimpan air proses, umpan boiler dan konsumsi umum keluar dari IRF Tipe

: Tangki silinder tegak dengan flat bottom dan conical roof

Kapasitas

: 945 bbl (150,2456 m3)

Jumlah

:1

Kondisi penyimpanan

:P

= 1 atm

T

= 35oC

Bahan konstruksi : Carbon steel SA-283 grade C Dimensi

:D

= 15 ft (4,5720 m)

H

= 30 ft (9,1440 m)

Tebal shell = course 1

= 0,25 in (0,65 cm)

course 2

= 0,25 in (0,65 cm)

course 3

= 0,25 in (0,65 cm)

course 4

= 0,1875 in (0,476 cm)

course 5

= 0,1875 in (0,476 cm)

Bottom & roof

: Tebal bottom = 0,25 in (0,65 cm) Tebal roof

= 0,1875 in (0,476 cm)

Tinggi roof = 3,2002 ft (0,9754 m)




Unit Pengadaan Udara Tekan Kebutuhan udara tekan untuk prarancangan pabrik nitrogliserin ini diperkirakan sebesar 200 m3/jam, tekanan 100 psi dan suhu 35oC. Alat untuk menyediakan udara tekan berupa kompresor yang dilengkapi dengan dryer yang berisi silica gel untuk menyerap kandungan air sampai maksimal 84 ppm. Spesifikasi Kompresor yang dibutuhkan :

4.1.3

Kode

: KU-01

Fungsi

: Memenuhi kebutuhan udara tekan

Jenis

: Single Stage Reciprocating Compressor

Jumlah

: 1 buah

Kapasitas

: 200 m3/jam

Tekanan suction

: 1 atm (14,7 psi)

Tekanan discharge

: 100 psi (6,8027 atm)

Suhu udara

: 35 oC

Efisiensi

: 80 %

Daya kompresor

: 15 HP

Unit Pengadaan Listrik Kebutuhan tenaga listrik di pabrik nitrogliserin ini dipenuhi oleh PLN dan generator pabrik. Hal ini bertujuan agar pasokan tenaga listrik dapat berlangsung kontinyu meskipun ada gangguan pasokan dari PLN.



dari Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi kapasitas 10.000 ton/tahun Generator yang digunakan adalah generator arus bolak–balik karena : a. Tenaga listrik yang dihasilkan cukup besar b. Tegangan dapat dinaikkan atau diturunkan sesuai kebutuhan Kebutuhan listrik di pabrik ini antara lain terdiri dari : 1. Listrik untuk keperluan proses dan utilitas 2. Listrik untuk penerangan 3. Listrik untuk AC 4. Listrik untuk laboratorium dan instrumentasi Besarnya kebutuhan listrik masing–masing keperluan di atas dapat diperkirakan sebagai berikut : 4.1.3.1 Listrik untuk Keperluan Proses dan Utilitas Kebutuhan

listrik

untuk

keperluan

proses

dan

keperluan

pengolahan air diperkirakan sebagai berikut : Tabel 4.2 Kebutuhan Listrik untuk Keperluan Proses dan Utilitas Nama Alat

service

HP

Total HP

P-01

1

5

5

P-02

1

5

5

P-03

1

7,5

7,5

P-04

1

5

5

P-05

1

5

5

P-06

1

2

2

P-07

1

0,5

0,5

P-08

1

1

1

P-09

1

3

3



dari Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi kapasitas 10.000 ton/tahun Nama Alat

service

HP

Total HP

P-10

1

0,5

0,5

PU-01

1

2

2

PU-02

1

5

5

PU-03

1

3

3

PU-04

1

2

2

PU-05

1

2

2

PU-06

1

2

2

PU-07

1

15

15

PU-08

1

10

10

KU-01

1

15

15

Pengaduk Mixer-01

1

1

1

Pengaduk Mixer-02

1

1

1

Pengaduk Reaktor

1

60

60

Pengaduk Tangki Pencuci

1

60

60

Pengaduk Tangki Netralisasi

1

30

30

Jumlah

242,5

Jadi jumlah listrik yang dikonsumsi untuk keperluan proses dan utilitas sebesar 242,5 HP. Diperkirakan kebutuhan listrik untuk alat yang tidak terdiskripsikan sebesar ± 10 % dari total kebutuhan. Maka total kebutuhan listrik adalah 266,75 HP atau sebesar 198,9155 kW. 4.1.4.2 Listrik untuk Penerangan Untuk menentukan besarnya tenaga listrik digunakan persamaan : L=

dengan :

a.F U .D

L

: Lumen per outlet

a

: Luas area, ft2 BAB IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium ***


dari Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi kapasitas 10.000 ton/tahun F

: foot candle yang diperlukan (tabel 13 Perry 3th ed)

U

: Koefisien utilitas (tabel 16 Perry 3th ed)

D

: efisiensi lampu (tabel 16 Perry 3th ed)

Tabel 4.3 Jumlah Lumen Berdasarkan Luas Bangunan Bangunan

Luas, m2

Luas, ft2

F

U

D

F/U.D

Lumen

20

0,5 0,75 53,3333

17221,8378

Pos keamanan

30

322,9095

Parkir

400

4305,4595

10 0,49 0,75 27,2109

117155,3593

Musholla

100

1076,3649

20 0,55 0,75 48,4848

52187,3873

Kantin

50

538,1824

10 0,51 0,75 26,1438

14070,1289

Kantor

1000

10763,6486

30 0,60 0,75 66,6667

717576,5760

Poliklinik

75

807,2736

20 0,56 0,75 47,6190

38441,6023

Ruang kontrol

300

3229,0946

35 0,60 0,75 77,7778

251151,8016

Laboratorium

300

3229,0946

35 0,60 0,75 77,7778

251151,8016

Proses

3000

32290,9459

10 0,59 0,75 22,5989

729738,8908

Utilitas

2000

21527,2973

10 0,59 0,75 22,5989

486492,5939

Bengkel

200

2152,7297

10 0,53 0,75 25,1572

54156,7227

Gudang

400

4305,4595

5 0,53 0,75 12,5786

54156,7227

Power Plant

200

2152,7297

10 0,53 0,75 25,1572

54156,7227

Garasi

100

1076,3649

10 0,51 0,75 26,1438

28140,2579

Jalan dan taman

700

7534,5540

5 0,55 0,75 12,1212

91327,9279

Area perluasan

1000

10763,6486

5 0,57 0,75 11,6959

125890,6274

Jumlah

9855

106075,7573

3083016,9609

Jumlah lumen : ∗ untuk penerangan dalam bangunan

= 2.865.798,4057 lumen

∗ untuk penerangan bagian luar ruangan

= 217.218,4057 lumen



dari Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi kapasitas 10.000 ton/tahun Untuk semua area dalam bangunan direncanakan menggunakan lampu fluorescent 40 Watt dimana satu buah lampu instant starting daylight 40 W mempunyai 1.920 lumen (Tabel 18 Perry 3th ed.). Jadi jumlah lampu dalam ruangan

=

2.865.798, 4057 1920

= 1493 buah Untuk penerangan bagian luar ruangan digunakan lampu mercury 100 Watt, dimana lumen output tiap lampu adalah 3.000 lumen (Perry 3th ed.). Jadi jumlah lampu luar ruangan

=

217.218,5552 3000

= 72 buah Total daya penerangan

= ( 40 W x 1493 + 100 W x 72 ) = 66.944,75196 W = 66,9448 kW

4.1.3.3 Listrik untuk AC Diperkirakan menggunakan tenaga listrik sebesar 15.000 Watt atau 15 kW 4.1.3.4 Listrik untuk Laboratorium dan Instrumentasi Diperkirakan menggunakan tenaga listrik sebesar 10.000 Watt atau 10 kW.

Tabel 4.4 Total Kebutuhan Listrik Pabrik No.

Kebutuhan Listrik

Tenaga listrik, kW

1.

Listrik untuk keperluan proses dan utilitas

191,1229

2.

Listrik untuk keperluan penerangan

66,9448



dari Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi kapasitas 10.000 ton/tahun No.

Kebutuhan Listrik

Tenaga listrik, kW

3.

Listrik untuk AC

15

4.

Listrik untuk laboratoriun dan instrumentasi

10

Total

283,0677

Generator yang digunakan sebagai cadangan sumber listrik mempunyai efisiensi 80 %, sehingga generator yang disiapkan harus mempunyai output sebesar 353,8346 kW. Dipilih menggunakan generator dengan daya 400 kW, sehingga masih tersedia cadangan daya sebesar 46,1654 kW. Spesifikasi Generator yang diperlukan : Kode

: GU-01

Fungsi

: Memenuhi kebutuhan listrik

Jenis

: AC generator

Jumlah

: 1 buah

Kapasitas

: 400 kW

Tegangan

: 220/360 Volt

Efisiensi

: 80 %

Bahan bakar

: solar

Kebutuhan bahan bakar

: 47,3084 L/jam




Unit Pengadaan Bahan Bakar Unit pengadaan bahan bakar mempunyai tugas untuk memenuhi kebutuhan bahan bakar generator. Jenis bahan bakar yang digunakan adalah solar. Solar diperoleh dari Pertamina dan distributornya. Pemilihan solar sebagai bahan bakar didasarkan pada alasan : 1. Mudah didapat 2. Kesetimbangan terjamin 3. Mudah dalam penyimpanan Bahan bakar solar yang digunakan mempunyai spesifikasi sebagai berikut : Heating value

: 18.800 Btu/lb

Efisiensi bahan bakar : 80 % Specific gravity

: 0,8691

Densitas

: 54,31875 lb/ft3

Kebutuhan bahan bakar dapat diperkirakan sebagai berikut : Bahan bakar =

Kapasitas alat eff . ρ . h

a. Kebutuhan bahan bakar untuk generator Kapasitas generator

= 400 kW = 1.364.861,6372 Btu/jam

Kebutuhan bahan bakar = 47,3084 L/jam Untuk menyimpan kebutuhan bahan bakar solar selama 1 bulan, dirancang tangki penyimpan bahan bakar dengan spesifikasi sebagai berikut : BAB IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium ***


dari Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi kapasitas 10.000 ton/tahun Kode

: TU-01

Fungsi

: Menyimpan bahan bakar solar selama 1 bulan

Tipe tangki

: Silinder tegak dengan flat bottom dan conical roof

Kapasitas

: 250 bbl

Jumlah

:3

Kondisi penyimpanan : P

= 1 atm

T

= 30oC

Bahan konstruksi

: Carbon steel SA-283 grade C

Dimensi

:D

= 10 ft (3,0480 m)

H

= 18 ft (5,4865 m)

Tebal shell

= course 1

= 0,375 in

course 2

= 0,375 in

course 3

= 0,3125 in

Tebal bottom = 0,375 in Tebal roof

= 0,3125 in

Tinggi roof = 0,7973 ft 4.1.6

Unit Refrigerasi Untuk unit ini digunakan pendingin berupa amonia cair dengan suhu masuk -12oC. Dipilihnya amonia untuk refrigeran adalah karena zat ini memiliki suhu yang rendah dan murah. Unit ini bertugas untuk mendinginkan sampai suhu -5 oC. Adapun beban unit ini adalah 192,83 ton refrigeran(1 ton refrigeran = 12.000 BTU/jam). Unit ini terdiri dari Heat Exchanger, kompresor, kondensor dan expantion valve.




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



dari Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi kapasitas 10.000 ton/tahun Laboratorium melaksanakan kerja 24 jam sehari dalam kelompok kerja shift dan nonshift. 1. Kelompok shift Kelompok ini melaksanakan tugas pemantauan dan analisa – analisa rutin terhadap proses produksi. Dalam melaksanakan tugasnya, kelompok ini menggunakan sistem bergilir, yaitu sistem kerja shift selama 24 jam dengan dibagi menjadi 4 shift. Masing – masing shift bekerja selama 8 jam. 2. Kelompok non shift Kelompok ini mempunyai tugas melakukan analisa khusus yaitu analisa yang sifatnya tidak rutin dan menyediakan reagen kimia yang diperlukan di laboratorium. Dalam rangka membantu kelancaran pekerjaan kelompok shift, kelompok ini melaksanakan tugasnya di laboratorium utama dengan tugas antara lain : a. Menyediakan reagen kimia untuk analisa laboratorium b. Melakukan analisa bahan pembuangan penyebab polusi c. Melakukan penelitian atau percobaan untuk membantu kelancaran produksi Dalam menjalankan tugasnya, bagian laboratorium dibagi menjadi : 1. Laboratorium fisik 2. Laboratorium analitik 3. Laboratorium penelitian dan pengembangan




Laboratorium Fisik Bagian ini bertugas mengadakan pemeriksaan atau pengamatan terhadap sifat – sifat bahan baku dan produk. Pengamatan yang dilakukan yaitu antara lain : ∗ Densitas ∗ Viskositas ∗ Kemurnian ∗ Warna

4.2.2

Laboratorium Analitik Bagian ini mengadakan pemeriksaan terhadap bahan baku dan produk mengenai sifat – sifat kimianya. Analisa yang dilakukan antara lain : » Analisa komposisi produk utama » Analisa komposisi produk samping » Analisa komposisi bahan baku

4.2.3

Laboratorium Penelitian dan Pengembangan Bagian ini bertujuan untuk mengadakan penelitian, misalnya : Diversifikasi produk Perlindungan terhadap lingkungan Disamping

mengadakan

penelitian

rutin,

laboratorium

ini

juga

mengadakan penelitian yang sifatnya non rutin, misalnya penelitian



dari Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi kapasitas 10.000 ton/tahun terhadap produk di unit tertentu yang tidak biasanya dilakukan penelitian guna mendapatkan alternative lain terhadap penggunaan bahan baku. Alat analisa penting yang digunakan antara lain : 1. Water content tester, untuk menganalisa kadar air. 2. Hidrometer, untuk mengukur specific gravity. 3. Viscometer, untuk mengukur viskositas produk. 4. Infra Red Spectrofotometer (IRS), untuk menganalisa kandungan minyak dalam air. 4.3

Unit Pengolahan Limbah

4.3.1

Limbah cair Limbah cair yang dihasilkan oleh pabrik ini antara lain limbah buangan sanitasi, air berminyak dari alat-alat proses dan air limbah proses. a. Air buangan sanitasi Air buangan sanitasi yang berasal dari seluruh toilet di kawasan pabrik dikumpulkan dan diolah dalam unit stabilisasi dengan menggunakan Lumpur aktif, aerasi, dan penambahan desinfektan Ca-hypochlorite. b. Air berminyak dari alat proses Air berminyak berasal dari buangan pelumas pada pompa dan alat lainnya. Proses pemisahan dilakukan berdasarkan perbedaan berat jenisnya. Minyak di lapisan atas dialirkan ke penampungan minyak dan selanjutnya dibakar dalam tungku pembakar. Sedangkan air di lapisan bawah dialirkan ke penampungan akhir dan selanjutnya dibuang.



dari Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi kapasitas 10.000 ton/tahun c. Air limbah proses Limbah air sisa proses merupakan limbah cair yang dihasilkan dari proses produksi, misalnya limbah yang keluar dari dekanter D-01 dan dekanter D-02. Limbah ini dinetralkan dalam kolam penetralan dengan larutan NaOH. Selanjutnya diolah seperti pengolahan limbah pada umumnya, yakni melewati tahap koagulasi, flokulasi, flotasi dan filtrasi. 4.3.2

Limbah gas Limbah gas berasal dari output tangki netralisasi yang berupa CO2. Gas tersebut langsung dibuang ke udara bebas.



dari Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi kapasitas 10.000 ton/tahun BAB V MANAJEMEN PERUSAHAAN

5.1

Bentuk Perusahaan Bentuk perusahaan yang direncanakan pada Prarancangan Pabrik Nitrogliserin ini adalah Perseroan Terbatas. Perseroan Terbatas merupakan bentuk perusahaan yang mendapatkan modalnya dari penjualan saham, dimana tiap sekutu turut mengambil bagian sebanyak satu saham atau lebih. Saham adalah surat berharga yang dikeluarkan dari perusahaan atau perseroan terbatas tersebut dan orang yang memiliki saham berarti telah menyetorkan modal ke perusahaan, yang berarti pula ikut memiliki perusahaan.

Dalam

perseroan

terbatas,

pemegang

saham

hanya

bertanggung jawab menyetor penuh jumlah yang disebutkan dalam tiap saham. Pabrik Nitrogliserin yang akan didirikan mempunyai : » Bentuk perusahaan

: Perseroan Terbatas (PT)

» Lapangan Usaha

: Industri Nitrogliserin

» Lokasi Perusahaan

: Tasikmalaya

Alasan dipilihnya bentuk perusahaan ini didasarkan atas beberapa faktor, antara lain: 1. Mudah mendapatkan modal dengan cara menjual saham di pasar modal atau perjanjian tertutup dan meminta pinjaman dari pihak yang berkepentingan seperti badan usaha atau perseorangan. BAB V Manajemen Perusahaan ***


dari Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi kapasitas 10.000 ton/tahun 2. Tanggung jawab pemegang saham bersifat terbatas, artinya kelancaran produksi hanya akan ditangani oleh direksi beserta karyawan sehingga gangguan dari luar dapat dibatasi. 3. Kelangsungan

hidup

perusahaan

lebih

terjamin

karena

tidak

terpengaruh dengan berhentinya pemegang saham, direksi berserta stafnya, dan karyawan perusahaan. 4. Efisiensi dari manajemen Para pemegang saham dapat memilih orang yang ahli sebagai dewan komisaris dan direktur utama yang cukup cakap dan berpengalaman. 5. Lapangan usaha lebih luas Suatu Perseroan Terbatas dapat menarik modal yang sangat besar dari masyarakat, sehingga dengan modal ini PT dapat memperluas usahanya. 6. Pemilik dan pengurus perusahaan terpisah satu sama lain, pemilik perusahaan adalah para pemegang saham dan pengurus perusahaan adalah direksi beserta stafnya yang diawasi oleh dewan komisaris. (Djoko, 2003) 5.2

Struktur Organisasi Struktur organisasi merupakan salah satu faktor penting yang dapat menunjang kelangsungan dan kemajuan perusahaan, karena berhubungan dengan komunikasi yang terjadi dalam perusahaan demi tercapainya kerjasama yang baik antar karyawan. Untuk mendapatkan sistem

BAB V Manajemen Perusahaan ***


dari Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi kapasitas 10.000 ton/tahun organisasi yang baik maka perlu diperhatikan beberapa azas yang dapat dijadikan pedoman, antara lain:

Pendelegasian wewenang

Perumusan tujuan perusahaan dengan jelas

Pembagian tugas kerja yang jelas

Kesatuan perintah dan tanggung jawab

Sistem kontrol atas kerja yang telah dilaksanakan

Organisasi perusahaan yang fleksibel (Djoko, 2003) Dengan berpedoman terhadap azas-azas tersebut, maka dipilih

organisasi kerja berdasarkan Sistem Line and Staff. Pada sistem ini, garis wewenang lebih sederhana, praktis dan tegas. Demikian pula dalam pembagian tugas kerja seperti yang terdapat dalam sistem organisasi fungsional, sehingga seorang karyawan hanya akan bertanggung jawab pada seorang atasan saja. Untuk kelancaran produksi, perlu dibentuk staf ahli yang terdiri dari orang-orang yang ahli di bidangnya. Bantuan pikiran dan nasehat akan diberikan oleh staf ahli kepada tingkat pengawas demi tercapainya tujuan perusahaan. Ada 2 kelompok orang yang berpengaruh dalam menjalankan organisasi garis dan staff ini, yaitu: 1. Sebagai garis atau lini, yaitu orang-orang yang melaksanakan tugas pokok organisasi dalam rangka mencapai tujuan.



dari Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi kapasitas 10.000 ton/tahun 2. Sebagai staff, yaitu orang-orang yang melakukan tugas sesuai dengan keahliannya, dalam hal ini berfungsi untuk memberi saran-saran kepada unit operasional. (Djoko, 2003) Pemegang saham sebagai pemilik perusahaan, sedangkan dalam pelaksanaan tugas sehari-harinya diwakili oleh Dewan Komisaris, sementara itu tugas untuk menjalankan perusahaan dilaksanakan oleh seorang Direktur Utama yang dibantu oleh Direktur Produksi dan Direktur Keuangan-Umum. Direktur Produksi membawahi bidang produksi dan teknik, sedangkan direktur keuangan dan umum membawahi bidang pemasaran, keuangan, dan administrasi. Kedua direktur ini membawahi beberapa kepala bagian yang akan bertanggung jawab atas bagian dalam perusahaan, sebagai bagian dari pendelegasian wewenang dan tanggung jawab. Masing-masing kepala bagian akan membawahi beberapa seksi dan masing-masing seksi akan membawahi dan mengawasi para karyawan perusahaan pada masing-masing bidangnya. Karyawan perusahaan akan dibagi dalam beberapa kelompok regu yang dipimpin oleh seorang kepala regu dimana setiap kepala regu akan bertanggung jawab kepada pengawas masing - masing seksi (Gunawan, 2003). Manfaat adanya struktur organisasi adalah sebagai berikut : a. Menjelaskan, membagi, dan membatasi pelaksanaan tugas dan tanggung jawab setiap orang yang terlibat di dalamnya b. Penempatan tenaga kerja yang tepat BAB V Manajemen Perusahaan ***


dari Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi kapasitas 10.000 ton/tahun c. Pengawasan, evaluasi dan pengembangan perusahaan serta manajemen perusahaan yang lebih efisien.

Kasi Pemasaran

Kasi Pembelian

Kasi Keamanan

Kasi Humas

Kasi Personalia

Kasi Keuangan

Kasi Administrasi

Kasi Utilitas

Kasi Pemeliharaan

Kasi Laboratorium

Kasi Pengendalian

Kasi Proses

Struktur organisasi pabrik nitrogliserin sebagai berikut :

Gambar 5.1 Struktur organisasi pabrik nitrogliserin

5.3

Tugas dan Wewenang

5.3.1

Pemegang Saham Pemegang Saham adalah beberapa orang yang mengumpulkan modal untuk kepentingan pendirian dan berjalannya operasi perusahaan tersebut. Para pemilik saham adalah pemilik perusahaan. Kekuasaan tertinggi pada perusahaan yang mempunyai bentuk perseroan terbatas adalah Rapat Umum Pemegang Saham (RPUS). Pada RPUS tersebut para pemegang saham berwenang : BAB V Manajemen Perusahaan ***


dari Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi kapasitas 10.000 ton/tahun 1. Mengangkat dan memberhentikan Dewan Komisaris 2. Mengangkat dan memberhentikan Direksi 3. Mengesahkan hasil-hasil usaha serta laba rugi tahunan perusahaan (Gunawan, 2003) 5.3.2

Dewan Komisaris Dewan komisaris merupakan pelaksana tugas sehari-hari dari pemilik saham sehingga dewan komisaris akan bertanggung jawab kepada pemilik saham. Tugas-tugas Dewan Komisaris meliputi : ∗ Menilai dan menyetujui rencana direksi tentang kebijakan umum, target perusahaan, alokasi sumber-sumber dana dan pengarahan pemasaran ∗ Mengawasi tugas - tugas direksi ∗ Membantu direksi dalam tugas - tugas penting (Gunawan, 2003)

5.3.3

Dewan Direksi Direksi Utama merupakan pimpinan tertinggi dalam perusahaan dan bertanggung jawab sepenuhnya terhadap maju mundurnya perusahaan. Direktur utama bertanggung jawab kepada dewan komisaris atas segala tindakan dan kebijakan yang telah diambil sebagai pimpinan perusahaan. Direktur utama membawahi direktur produksi dan direktur keuanganumum.



dari Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi kapasitas 10.000 ton/tahun Tugas direktur umum antara lain : 1. Melaksanakan kebijakan perusahaan dan mempertanggung jawabkan pekerjaannya secara berkala atau pada masa akhir pekerjaannya pada pemegang saham. 2. Menjaga kestabilan organisasi perusahaan dan membuat kelangsungan hubungan yang baik antara pemilik saham, pimpinan, karyawan, dan konsumen. 3. Mengangkat dan memberhentikan kepala bagian dengan persetujuan rapat pemegang saham. 4. Mengkoordinir kerja sama antara bagian produksi (direktur produksi) dan bagian keuangan dan umum (direktur keuangan dan umum). Tugas dari direktur produksi antara lain : 1. Bertanggung jawab kepada direktur utama dalam bidang produksi, teknik, dan rekayasa produksi. 2. Mengkoordinir, mengatur, serta mengawasi pelaksanaan pekerjaan kepala - kepala bagian yang menjadi bawahannya. Tugas dari direktur keuangan antara lain: 1. Bertanggung jawab kepada direktur utama dalam bidang pemasaran, keuangan, dan pelayanan umum. 2. Mengkoordinir, mengatur, dan mengawasi pelaksanaan pekerjaan kepala - kepala bagian yang menjadi bawahannya. (Djoko , 2003)




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

5.3.5

Penelitian dan Pengembangan (Litbang) Litbang terdiri dari tenaga-tenaga ahli sebagai pembantu direksi dan bertanggung jawab kepada direksi. Litbang membawahi 2 departemen, yaitu : -

Departemen Penelitian

-

Departemen Pengembangan Tugas dan wewenangnya meliputi :

1. Memperbaiki mutu produksi 2. Memperbaiki dan melakukan inovasi terhadap proses produksi 3. Meningkatkan efisiensi perusahaan di berbagai bidang




Kepala Bagian Secara umum tugas kepala bagian adalah mengkoordinir, mengatur, dan mengawasi pelaksanaan pekerjaan dalam lingkungan bagiannya sesuai dengan garis wewenang yang diberikan oleh pimpinan perusahaan. Kepala bagian dapat juga bertindak sebagai staf direktur. Kepala bagian bertanggung jawab kepada direktur Utama. Kepala bagian terdiri dari: 1. Kepala Bagian Produksi Bertanggung jawab kepada direktur produksi dalam bidang mutu dan kelancaran produksi. Kepala bagian produksi membawahi seksi proses, seksi pengendalian, dan seksi laboratorium. Tugas seksi proses antara lain : a. Mengawasi jalannya proses produksi b. Menjalankan tindakan seperlunya terhadap kejadian-kejadian yang tidak diharapkan sebelum diambil oleh seksi yang berwenang. Tugas seksi pengendalian : Menangani hal-hal yang dapat mengancam keselamatan pekerja dan mengurangi potensi bahaya yang ada. Tugas seksi laboratorium, antara lain: a. Mengawasi dan menganalisa mutu bahan baku dan bahan pembantu b. Mengawasi dan menganalisa mutu produksi BAB V Manajemen Perusahaan ***


dari Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi kapasitas 10.000 ton/tahun c.

Mengawasi hal-hal yang berhubungan dengan buangan pabrik

2. Kepala Bagian Teknik Tugas kepala bagian teknik, antara lain: a. Bertanggung jawab kepada direktur produksi dalam bidang peralatan dan utilitas b. Mengkoordinir kepala-kepala seksi yang menjadi bawahannya Kepala Bagian teknik membawahi seksi pemeliharaan, seksi utilitas, dan seksi keselamatan kerja-penanggulangan kebakaran. Tugas seksi pemeliharaan, antara lain : a. Melaksanakan pemeliharaan fasilitas gedung dan peralatan pabrik b. Memperbaiki kerusakan peralatan pabrik Tugas seksi utilitas, antara lain : Melaksanakan dan mengatur sarana utilitas untuk memenuhi kebutuhan proses, air, steam, dan tenaga listrik. Tugas seksi keselamatan kerja antara lain : a. Mengatur, menyediakan, dan mengawasi hal-hal yang berhubungan dengan keselamatan kerja b. Melindungi pabrik dari bahaya kebakaran 3. Kepala Bagian Keuangan Kepala bagian keuangan ini bertanggung jawab kepada direktur keuangan dan umum dalam bidang administrasi dan keuangan dan membawahi 2 seksi, yaitu seksi administrasi dan seksi keuangan.



dari Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi kapasitas 10.000 ton/tahun Tugas seksi administrasi : Menyelenggarakan pencatatan utang piutang, administrasi persediaan kantor dan pembukuan, serta masalah perpajakan. Tugas seksi keuangan antara lain : a. Menghitung penggunaan uang perusahaan, mengamankan uang, dan membuat ramalan tentang keuangan masa depan b. Mengadakan perhitungan tentang gaji dan insentif karyawan (Djoko, 2003) 4. Kepala Bagian Pemasaran Bertanggung jawab kepada direktur keuangan dan umum dalam bidang bahan baku dan pemasaran hasil produksi, serta membawahi 2 seksi yaitu seksi pembelian dan seksi pemasaran.Tugas seksi pembelian, antara lain : a. Melaksanakan pembelian barang dan peralatan yang dibutuhkan perusahaan dalam kaitannya dengan proses produksi b. Mengetahui harga pasar dan mutu bahan baku serta mengatur keluar masuknya bahan dan alat dari gudang. Tugas seksi pemasaran : a. Merencanakan strategi penjualan hasil produksi b. Mengatur distribusi hasil produksi



dari Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi kapasitas 10.000 ton/tahun 5. Kepala Bagian Umum Bertanggung jawab kepada direktur keuangan dan umum dalam bidang personalia, hubungan masyarakat, dan keamanan. Membawahi 3 seksi, yaitu seksi personalia, seksi humas, dan seksi keamanan. Seksi personalia bertugas : a. Membina tenaga kerja dan menciptakan suasana kerja yang sebaik mungkin antara pekerja, pekerjaan, dan lingkungannya supaya tidak terjadi pemborosan waktu dan biaya. b. Mengusahakan disiplin kerja yang tinggi dalam menciptakan kondisi kerja yang tenang dan dinamis. c.

Melaksanakan hal-hal yang berhubungan dengan kesejahteraan karyawan.

Seksi humas bertugas : Mengatur hubungan antar perusahaan dengan masyarakat di luar lingkungan perusahaan. Seksi Keamanan bertugas : a. Mengawasi keluar masuknya orang - orang baik karyawan maupun bukan karyawan di lingkungan pabrik. b. Menjaga semua bangunan pabrik dan fasilitas perusahaan c. Menjaga dan memelihara kerahasiaan yang berhubungan dengan intern perusahaan. (Masud, 1989) BAB V Manajemen Perusahaan ***



Kepala Seksi Kepala seksi adalah pelaksana pekerjaan dalam lingkungan bagiannya sesuai dengan rencana yang telah diatur oleh kepala bagian masing-masing agar diperoleh hasil yang maksimum dan efektif selama berlangsungnya proses produksi. Setiap kepala seksi bertanggung jawab kepada kepala bagian masing-masing sesuai dengan seksinya.

5.4

Pembagian Jam Kerja Karyawan Pabrik nitrogliserin direncakan beroperasi 330 hari dalam satu tahun dan proses produksi berlangsung 24 jam per hari. Sisa hari yang bukan hari libur digunakan untuk perawatan, perbaikan, shutdown. Sedangkan pembagian jam kerja karyawan digolongkan dalam dua golongan yaitu :

5.4.1

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

Hari Senin – Kamis

: Jam 07.00 – 16.00 BAB V Manajemen Perusahaan ***


dari Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi kapasitas 10.000 ton/tahun •

Hari Jum’at

: Jam 07.00 – 17.00

Jam Istirahat :

5.4.2

•

Hari Senin – Kamis

: Jam 12.00 – 13.00

•

Hari Jum’at

: Jam 11.00 – 13.00

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

: Jam 07.00 – 15.00

Shift Sore

: Jam 15.00 – 23.00

Shift Malam

: Jam 23.00 – 07.00

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



dari Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi kapasitas 10.000 ton/tahun Tabel 5.1 Jadwal pembagian kelompok shift Tgl

1

2

3

4

Pagi

D

D

A

A

B

B

C

C

C

D

Sore

C

C

D

D

A

A

B

B

B

C

Malam B

B

C

C

D

D

A

A

A

B

Off

A

A

B

B

C

C

D

D

D

A

Tgl

11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Pagi

D

A

A

B

B

B

C

C

D

D

Sore

C

D

D

A

A

A

B

B

C

C

Malam B

C

C

D

D

D

A

A

B

B

Off

A

B

B

C

C

C

D

D

A

A

Tgl

21 22 23 24 25 26 27 28

Pagi

A

A

A

B

B

C

C

D

Sore

D

D

D

A

A

B

B

C

Malam C

C

C

D

D

A

A

B

B

B

B

C

C

D

D

A

Off

5

6

7

8

9 10

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




Status Karyawan dan Sistem Upah Pada pabrik ini sistem upah karyawan berbeda-beda tergantung pada status, kedudukan, tanggung jawab, dan keahlian. Menurut status karyawan dapat dibagi menjadi tiga golongan, yaitu :

5.5.1 Karyawan Tetap Yaitu karyawan yang diangkat dan diberhentikan dengan surat keputusan (SK) direksi dan mendapat gaji bulanan sesuai dengan kedudukan, keahlian, dan masa kerjanya. 5.5.2

Karyawan Harian Yaitu karyawan yang diangkat dan diberhentikan direksi tanpa SK direksi dan mendapat upah harian yang dibayar tiap akhir pekan.

5.5.3

Karyawan Borongan Yaitu karyawan yang digunakan oleh pabrik bila diperlukan saja. Menerima upah borongan untuk suatu pekerjaan. (Masud, 1989)

5.6

Penggolongan Jabatan, Jumlah Karyawan, dan Gaji

5.6.1

Penggolongan Jabatan 1. Direktur Utama

: Sarjana Ekonomi / Teknik / Hukum

2. Direktur produksi

: Sarjana Teknik Kimia

3. Direktur Keuangan Dan Umum : Sarjana Ekonomi 4. Kepala Bagian Produksi

: Sarjana Teknik Kimia

5. Kepala Bagian Teknik

: Sarjana Teknik Kimia / Mesin / Elektro BAB V Manajemen Perusahaan ***



5.6.2

6. Kepala Bagian Pemasaran

: Sarjana Ekonomi / Teknik Kimia

7. Kepala Bagian Keuangan

: Sarjana Ekonomi

8. Kepala Bagian Umum

: Sarjana Ekonomi/Hukum

9. Kepala Seksi

: Sarjana Muda

10. Operator

: D3 atau STM

11. Sekretaris

: Sarjana atau D3 Sekretaris

12. Tenaga Kesehatan

: Dokter atau Perawat

13. Sopir, Keamanan, Pesuruh

: SLTA / Sederajat

Jumlah Karyawan dan Gaji Jumlah Karyawan harus ditentukan dengan tepat, sehingga semua pekerjaan dapat diselenggarakan dengan baik dan efektif. Tabel 5.2 Jumlah Karyawan Menurut Jabatan No.

Jabatan

Jumlah

1

Direktur Utama

1

2

Direktur Produksi dan Teknik

1

3

Direktur Keuangan dan Umum

1

4

Staff Ahli

4

5

Litbang

4

6

Sekretaris

4

7

Kepala Bagian Produksi

1

8

Kepala Bagian Teknik

1

9

Kepala Bagian Pemasaran

1

10

Kepala Bagian Umum

1

11

Kepala Bagian Keuangan

1

12

Kepala Seksi Proses

1 BAB V Manajemen Perusahaan ***


dari Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi kapasitas 10.000 ton/tahun No.

Jabatan

Jumlah

13

Kepala Seksi Pengendalian

1

14

Kepala Seksi Laboratorium

1

15

Kepala Seksi Pemasaran

1

16

Kepala Seksi Pembelian

1

17

Kepala Seksi pemeliharaan

1

18

Kepala Seksi Utilitas

1

19

Kepala Seksi K3

1

20

Kepala Seksi Administrasi

1

21

Kepala Seksi Keuangan

1

22

Kepala Seksi Personalia

1

23

Kepala Seksi Hubungan Masyarakat

1

24

Kepala Seksi Keamanan

1

25

Karyawan Proses

28

26

Karyawan Pengendalian

10

27

Karyawan Laboratorium

5

28

Karyawan Pemasaran

3

29

Karyawan Pembelian

4

30

Karyawan Pemeliharaan

4

31

Karyawan Utilitas

10

32

Karyawan K3

5

33

Karyawan Administrasi

5

34

Karyawan Keuangan

5

35

Karyawan Personalia

4

36

Karyawan Hubungan Masyarakat

5

37

Karyawan Keamanan

10

38

Dokter

2

39

Perawat

2

40

Sopir

5

41

Pesuruh

8 BAB V Manajemen Perusahaan ***


dari Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi kapasitas 10.000 ton/tahun No. 42

Jabatan

Jumlah

Cleaning Service

4

Total

178

Perincian Golongan dan Gaji Karyawan Gol.

Jabatan

Kualifikasi

I.

Direktur Utama

Rp. 30.000.000,00

S1/S2/S3

II.

Direktur

Rp. 20.000.000,00

S1/S2

III.

Staff Ahli

Rp. 9.000.000,00

S1/S2

IV.

Kepala Bagian

Rp. 9.000.000,00

S1

V.

Kepala Seksi

Rp. 7.000.000,00

S1

VI.

Sekertaris

Rp. 3.500.000,00

S1/D3

Rp. 800.000-3.500.000

SLTA/D1/D3

VII. Karyawan Biasa

5.7

Gaji/Bulan

Kesejahteraan Sosial Karyawan Kesejahteraan sosial yang diberikan oleh perusahaan pada para karyawan, antara lain:

5.7.1

Gaji Pokok Diberikan berdasarkan golongan karyawan yang bersangkutan.

5.7.2 Tunjangan Berupa tunjangan jabatan yang diberikan berdasarkan jabatan yang dipegang oleh karyawan dan tunjangan lembur yang diberikan kepada karyawan yang bekerja di luar jam kerja berdasarkan jam lembur.



dari Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi kapasitas 10.000 ton/tahun 5.7.3 Cuti Cuti tahunan yang diberikan kepada karyawan selama 12 hari dalam 1 tahun. Cuti sakit diberikan kepada karyawan yang menderita sakit berdasarkan keterangan dokter. 5.7.4 Pakaian Kerja Diberikan kepada setiap karyawan setiap tahun sejumlah tiga pasang. 5.7.5 Pengobatan Bagi karyawan yang menderita sakit yang diakibatkan oleh kecelakaan kerja ditanggung perusahaan sesuai dengan undang-undang yang berlaku. Bagi karyawan yang menderita sakit tidak diakibatkan oleh kecelakaan kerja diatur berdasarkan kebijakan perusahaan. 5.7.6 Asuransi Tenaga Kerja (Astek) Astek diberikan oleh perusahaan bila jumlah karyawan lebih dari 10 orang atau dengan gaji karyawan lebih besar dari Rp. 1.000.000,00 per bulan. (Masud, 1989) 5.8

Manajemen Perusahaan Manajemen produksi merupakan salah satu bagian dari manajemen perusahaan yang fungsi utamanya adalah menyelenggarakan semua kegiatan untuk memproses bahan baku menjadi produk dengan mengatur penggunaan faktor-faktor produksi sedemikian rupa sehingga proses produksi berjalan sesuai dengan yang direncanakan.



dari Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi kapasitas 10.000 ton/tahun Manajemen produksi meliputi manajemen perancangan dan pengendalian produksi. Tujuan perencanaan dan pengendalian produksi mengusahakan perolehan kualitas produk sesuai target dalam jangka waktu tertentu. Dengan meningkatnya kegiatan produksi maka selayaknya diikuti dengan kegiatan perencanaan dan pengendalian agar penyimpangan produksi dapat dihindari. Perencanaan sangat erat kaitannya dengan pengendalian dimana perencanaan merupakan tolak ukur bagi kegiatan operasional sehingga penyimpangan yang terjadi dapat diketahui dan selanjutnya dikembalikan pada arah yang sesuai.

5.8.1

Perencanaan Produksi Dalam menyusun rencana produksi secara garis besar ada direktur keuangan dan umum. Hal yang perlu dipertimbangkan yaitu faktor internal dan faktor eksternal. Faktor internal adalah kemampuan pabrik sedangkan faktor eksternal adalah faktor yang menyangkut kemampuan pasar terhadap jumlah produk yang dihasilkan. 1. Kemampuan Pabrik Pada umumnya kemampuan pabrik ditentukan oleh beberapa faktor, antara lain : » Bahan Baku Dengan pemakaian yang memenuhi kualitas dan kuantitas, maka akan mencapai jumlah produk yang diinginkan.



dari Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi kapasitas 10.000 ton/tahun » Tenaga kerja Kurang terampilnya tenaga kerja akan menimbulkan kerugian, sehingga diperlukan pelatihan agar kemampuan kerja sesuai dengan yang diinginkan. » Peralatan Dipengaruhi oleh keandalan dan kemampuan mesin yaitu jam kerja efektif dan beban yang diterima. 2. Kemampuan Pasar Dapat dibagi menjadi 2 kemungkinan, yaitu : ∗ Kemampuan pasar lebih besar dibandingkan kemampuan pabrik, maka rencana produksi disusun secara maksimal. ∗ Kemampuan pasar lebih kecil dari kemampuan pabrik.

5.8.2

Pengendalian Produksi Setelah perencanaan produksi disusun dan proses produksi dijalankan, perlu adanya pengawasan dan pengendalian produksi agar proses berjalan baik. Kegiatan proses produksi diharapkan menghasilkan produk dengan mutu sesuai dengan standard dan jumlah produk sesuai dengan rencana dalam jangka waktu sesuai jadwal. a. Pengendalian Kualitas Penyimpangan kualitas terjadi karena mutu bahan baku tidak baik, kerusakan alat, dan penyimpangan operasi. Hal-hal tersebut dapat diketahui dari monitor atau hasil analisis laboratorium.



dari Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi kapasitas 10.000 ton/tahun b. Pengendalian Kuantitas Penyimpangan kuantitas terjadi karena kesalahan operator, kerusakan mesin, keterlambatan bahan baku serta perbaikan alat yang terlalu lama. Penyimpangan perlu diketahui penyebabnya, baru dilakukan evaluasi. Kemudian dari evaluasi tersebut diambil tindakan seperlunya dan diadakan perencanaan kembali dengan keadaan yang ada. c. Pengendalian Waktu Untuk mencapai kuantitas tertentu perlu adanya waktu tertentu pula. d. Pengendalian Bahan Proses Bila ingin dicapai kapasitas produksi yang diinginkan maka bahan proses harus mencukupi sehingga diperlukan pengendalian bahan proses agar tidak terjadi kekurangan.



dari Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi kapasitas 10.000 ton/tahun BAB VI ANALISA EKONOMI

Pada perancangan pabrik nitrogliserin ini dilakukan evaluasi atau penilaian investasi dengan maksud untuk mengetahui apakah pabrik yang dirancang ini dapat menguntungkan atau tidak. Yang terpenting dari perancangan ini adalah estimasi harga dari alat - alat, karena harga ini dipakai sebagai dasar untuk estimasi analisa ekonomi, dimana analisa ekonomi dipakai untuk mendapatkan perkiraan / estimasi tentang kelayakan investasi modal dalam suatu kegiatan produksi suatu pabrik dengan meninjau kebutuhan modal investasi, besarnya laba yang diperoleh, lamanya modal investasi dapat dikembalikan, dan terjadinya titik impas. Selain itu analisa ekonomi dimaksudkan untuk mengetahui apakah pabrik yang akan didirikan dapat menguntungkan atau tidak jika didirikan. Untuk itu pada perancangan pabrik nitrogliserin ini, kelayakan investasi modal dalam sebuah pabrik dapat diperkirakan dan dianalisa yaitu : 1. Profitability adalah selisih antara total penjualan produk dengan total biaya produksi yang dikeluarkan. Profitability = Total penjualan produk - Total biaya produksi (Donald, 1989) 2. Percent Profit on Sales (% POS) adalah rasio keuntungan dengan harga penjualan produk yang digunakan untuk mengetahui besarnya tingkat keuntungan yang diperoleh. BAB VI Analisa Ekonomi ***



POS =

Profit x 100% Harga jual produk

(Donald, 1989) 3. Percent Return 0n Investment (% ROI) adalah rasio keuntungan tahunan dengan mengukur kemampuan perusahaan dalam mengembalikan modal investasi. ROI membandingkan laba rata - rata terhadap Fixed Capital Investment. Prb

=

Pb ra IF

Pra

=

Pa ra IF

Prb = % ROI sebelum pajak Pra = % ROI setelah pajak Pb

= Keuntungan sebelum pajak

Pa

= Keuntungan setelah pajak

ra

= Annual production rate

IF

= Fixed Capital Investment (Aries-Newton, 1955)

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

D D

=

IF Pb ra + 0,1 I F

= Pay Out time, tahun

Pb = Keuntungan sebelum pajak BAB VI Analisa Ekonomi ***


dari Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi kapasitas 10.000 ton/tahun ra


IF

= Fixed Capital Investment (Aries-Newton, 1955)

5. Break Even Point (BEP) adalah titik impas, suatu keadaan dimana besarnya kapasitas produksi dapat menutupi biaya keseluruhan. Suatu keadaan dimana pabrik tidak mendapatkan keuntungan namun tidak menderita kerugian.

ra

=

(Fa + 0,3 R a ) Z Sa - Va - 0,7 R a

ra


Fa

= Annual fixed expense at max production

Ra

= Annual regulated expense at max production

Sa

= Annual sales value at max production

Va

= Annual variable expense at max production

Z

= Annual max production (Peters & Timmerhaus, 2003)

6. Shut Down Point (SDP) adalah suatu titik dimana pabrik mengalami kerugian sebesar Fixed Cost yang menyebabkan pabrik harus tutup.

ra

=

0,3 R a Z Sa - Va - 0,7 R a

(Peters & Timmerhaus, 2003) BAB VI Analisa Ekonomi ***



7. Discounted Cash Flow (DCF) Discounted Cash Flow dibuat dengan mempertimbangkan nilai uang yang berubah terhadap waktu dan dirasakan atas investasi yang tak kembali pada akhir tahun selama umur pabrik. DCF biasanya satu setengah kali bunga pinjaman bank. Umur pabrik (n)

=

FCI - SV Depresiasi

(FC + WC) (1 + i)n = (WC + SV) +

[(1 + i)

n −1

+ (1 + i )

n−2

]

+ ..... + 1 x c

dengan cara coba ralat diperoleh nilai i = % (Peters & Timmerhaus, 2003)

Untuk meninjau faktor - faktor di atas perlu dilakukan penafsiran terhadap beberapa faktor yaitu : 1. Penafsiran modal industri (Total Capital Investment) Capital Investment adalah banyaknya pengeluaran - pengeluaran yang diperlukan untuk fasilitas - fasilitas produktif dan untuk menjalankannya. Capital Investment meliputi : •

Fixed Capital Investment (Modal tetap) adalah investasi yang digunakan untuk mendirikan fasilitas produksi dan pembantunya.

•

Working Capital (Modal Kerja)

BAB VI Analisa Ekonomi ***


dari Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi kapasitas 10.000 ton/tahun adalah bagian yang diperlukan untuk menjalankan usaha atau modal dalam operasi dari suatu pabrik selama waktu tertentu dalam harga lancar. 2. Penentuan biaya produksi total (Production Costs), yang terdiri dari : a. Biaya pengeluaran (Manufacturing Costs) Manufacturing Cost merupakan jumlah direct, indirect, dan fixed manufacturing cost yang bersangkutan dengan produk. •

Direct Manufacturing Cost Direct Manufacturing Cost merupakan pengeluaran yang bersangkutan langsung dalam pembuatan produk.

•

Indirect Manufacturing Cost Indirect Manufacturing Cost adalah pengeluaran sabagai akibat tidak langsung dan bukan langsung dari operasi pabrik.

•

Fixed Manufacturing Cost Fixed Manufacturing Cost merupakan harga yang berkenaan dengan fixed capital dan pengeluaran yang bersangkutan dimana harganya tetap, tidak tergantung waktu maupun tingkat produksi

b. Biaya pengeluaran Umum (General Expense) General Expense adalah pengeluaran yang tidak berkaitan dengan produksi tetapi berhubungan dengan operasional perusahaan secara umum 3. Total Pendapatan penjualan produk nitrogliserin Yaitu keuntungan yang didapat selama satu periode produksi.




6.1

Penafsiran Harga Peralatan Harga peralatan proses tiap alat tergantung pada kondisi ekonomi yang sedang terjadi. Untuk mengetahui harga peralatan yang pasti setiap tahun sangat sulit sehingga diperlukan suatu metoda atau cara untuk memperkirakan harga suatu alat dari data peralatan serupa tahun-tahun sebelumnya. Penentuan harga peralatan dilakukan dengan menggunakan data indeks harga. Tabel 6.1 Indeks Harga Alat Cost Indeks tahun

Chemical Engineering Plant Index

1991

361,3

1992

358,2

1993

359,2

1994

368,1

1995

381,1

1996

381,7

1997

386,5

1998

389,5

1999

390,6

2000

394,1

2001

394,3

2002

390,4

Sumber : Tabel 6-2 Peters & Timmerhaus, ed.5, 2003 BAB VI Analisa Ekonomi ***



395

Indeks Harga

394 393 Harga = 0.55 Tahun - 708.22 392 391 390 389 1998

1999

2000

2001

2002

Tahun

Gambar 6.1 Chemical Engineering Cost Index Dengan asumsi kenaikan indeks linear, maka dapat diturunkan persamaan least square sehingga didapatkan persamaan berikut: Y = 0,55X – 708,22 Tahun 2015 adalah tahun ke 13, sehingga indeks tahun 2015 adalah 446. Harga alat dan yang lainnya diperkirakan pada tahun evaluasi (2015) dan dilihat dari grafik pada referensi. Untuk mengestimasi harga alat tersebut pada masa sekarang digunakan persamaan : Ex

= Ey .

Nx Ny

Ex

= Harga pembelian pada tahun 2015

Ey

= Harga pembelian pada tahun 2007

(Peters & Timmerhaus, 2003)




6.2

Nx

= Indeks harga pada tahun 2015

Ny

= Indeks harga pada tahun 2007

Dasar Perhitungan Kapasitas produksi

: 10.000 ton/tahun

Satu tahun operasi

: 330 hari

Pabrik didirikan

: 2015

Harga bahan baku Gliserin

: US $ 1.444 / kg

Harga bahan baku asam nitrat : US $ 0.5 / kg Harga bahan baku asam sulfat: US $ 0.78 / kg

6.3

Harga Na2CO3

: US $ 0.23 / kg

Harga produk nitrogliserin

: US $ 6 / kg (Technical grade)

Penentuan Total Capital Investment (TCI) Asumsi - asumsi dan ketentuan yang digunakan dalam analisa ekonomi : 1. Pembangunan fisik pabrik akan dilaksanakan pada tahun 2015 dengan masa konstruksi dan instalasi selama 2 tahun dan pabrik dapat beroperasi secara komersial pada awal tahun 2017 2. Proses yang dijalankan adalah proses kontinyu 3. Kapasitas produksi adalah 10.000 ton/tahun 4. Jumlah hari kerja adalah 330 hari per tahun 5. Shut down pabrik dilaksanakan selama 30 hari dalam satu tahun untuk perbaikan alat-alat pabrik BAB VI Analisa Ekonomi ***


dari Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi kapasitas 10.000 ton/tahun 6. Modal kerja yang diperhitungkan selama 1 bulan 7. Umur alat - alat pabrik diperkirakan 10 tahun kecuali alat - alat tertentu (umur pompa dan tangki adalah 5 tahun) 8. Nilai rongsokan (Salvage Value) adalah nol 9. Situasi pasar, biaya dan lain - lain diperkirakan stabil selama pabrik beroperasi 10. Upah buruh asing US $ 40 per manhour 11. Upah buruh lokal Rp. 30.000,00 per manhour 12. Satu manhour asing = 3 manhour Indonesia 13. Kurs rupiah yang dipakai Rp. 9500,00

6.4

Hasil Perhitungan

6.4.1 Fixed Capital Invesment (FCI) Tabel 6.2 Fixed Capital Invesment No

Jenis

US $

Rp.

Total Rp.

1.

Harga pembelian peralatan

903,898

-

8.587.034.129

2.

Instalasi alat-alat

80,975

439.578.000

1.208.839.501

3.

Pemipaan

314,902

535.012.698

3.526.585.199

4.

Instrumentasi

156,166

82.420.875

1.565.996.626

5.

Isolasi

72,312

72.299.013

759.261.744

6.

Listrik

64,266

72.299.013

682.824.013

7.

Bangunan

192,797

-

1.831.575.001

8.

Tanah & Perbaikan lahan

96,399

10.000.000.000

10.915.787.500



dari Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi kapasitas 10.000 ton/tahun No

US $

Rp.

Total Rp.

Utilitas

3,262,165

-

30.990.565.895

Physical Plant Cost

5,143,880

11.201.609.599

60.068.469.608

10. Engineering & Construction

1,028,776

2.240.321.920

12.013.693.922

Direct Plant Cost

6,172,656

13.441.931.519

72.082.163.529

617,266

1.344.193.152

7.208.216.353

12. Contingency

1,543,164

2.016.289.728

16.676.347.730

Fixed Capital Invesment (FCI)

8,333,086

16.802.414.399

95.966.727.613

9.

Jenis

11. Contractor’s fee

6.4.2 Working Capital Investment (WCI) Tabel 6.3 Working Capital Investment No.

Jenis

US $

Rp.

Total Rp.

2,334,515

-

22.177.895.010

791,004

400.879.854

7.915.415.530

1.

Persediaan Bahan baku

2.

Persediaan Bahan dalam proses

3.

Persediaan Produk

3,164,015

1.603.519.418

31.661.662.119

4.

Extended Credit

5,000,000

-

47.500.000.000

5.

Available Cash

3,164,015

1.603.519.418

31.661.662.119

14,453,549

3.607.918.690 140.916.634.779

Working Capital Investment (WCI)

6.4.3 Total Capital Investment (TCI) TCI

= FCI + WCI = Rp 236.883.362.392,00




6.4.4 Direct Manufacturing Cost (DMC) Tabel 6.4 Direct Manufacturing Cost No.

Jenis

US $

Rp.

Total Rp.

12,952,423

-

123.048.017.512

1.

Harga Bahan Baku

2.

Gaji Pegawai

-

3.612.000.000

3.612.000.000

3.

Supervisi

-

1.632.000.000

1.632.000.000

4.

Maintenance

583,316

1.176.169.008

6.717.670.933

5.

Plant Supplies

87,497

176.425.351

1.007.650.640

6.

Royalty & Patent

1200000

-

1.1400.000.000

7.

Utilitas

5.404.524.783

5.404.524.783

12.001.119.142

152.821.863.868

Direct Manufacturing Cost

14,823,236

6.4.5 Indirect Manufacturing Cost (IMC) Tabel 6.5 Indirect Manufacturing Cost No.

Jenis

US $

Rp.

Total Rp.

1.

Payroll Overhead

-

722.400.000

722.400.000

2.

Laboratory

-

722.400.000

722.400.000

3.

Plant Overhead

-

3.612.000.000

3.612.000.000

4.

Packaging & Shipping

22,061,643

-

209585606976

Indirect Manufacturing Cost

22,061,643

5.056.800.000

214.642.406.976




6.4.6 Fixed Manufacturing Cost (FMC) Tabel 6.6 Fixed Manufacturing Cost No.

US $

Jenis

Rp.

Total Rp.

1.

Depresiasi

833,309

1.680.241.440

9.596.672.761

2.

Property Tax

166,662

336.048.288

1.919.334.552

3.

Asuransi

83,331

168.024.144

959.667.276

1,083,301

2.184.313.872

12.475.674.590

Fixed Manufacturing Cost

6.4.7 Total Manufacturing Cost (TMC) TMC = DMC + IMC + FMC = Rp. 379.939.945.434,00

6.4.8 General Expense (GE) Tabel 6.7 General Expense No.

Jenis

US $

Rp.

Total Rp.

-

2.811.200.000

2.811.200.000

1.

Administrasi

2.

Sales

9,492,045

4810558254

94.984.986.358

3.

Research

1,822,473

923.627.185

18.237.117.381

4.

Finance

1,653,682

780.852.229

16.490.831.668

12,968,200

9.326.237.667

132.524.135.407

General Expense (GE)

6.4.9 Total Production Cost (TPC) BAB VI Analisa Ekonomi ***


dari Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi kapasitas 10.000 ton/tahun TPC

= TMC + GE

= Rp. 512.464.080.841,00 6.4.10 Analisa Kelayakan Tabel 6.8 Analisa Kelayakan No. Keterangan 1.

2.

Perhitungan

Batasan

ROI sebelum pajak

70,56%

min 44 %

ROI setelah pajak

59,98%

Persen Return On Investment (% ROI)

Pay Out Time (POT), tahun POT sebelum pajak

1,24

POT setelah pajak

1,43

3.

Break Even Point (BEP)

45,98%

4.

Shut Down Point (SDP)

36,03

5.

Discounted Cash Flow (DCF)

27,26%

max 2 tahun

40 - 60 %

min 6,5 %

KESIMPULAN Dari analisa ekonomi yang dilakukan dapat dihitung : 1. Percent Return On Investment (ROI) sebelum pajak sebesar 70,56% 2. Pay Out Time (POT) sebelum pajak selama 1,24 tahun 3. Break Event Point (BEP) sebesar 45,98 % 4. Shut Down Point (SDP) sebesar 36,03 % 5. Discounted Cash Flow (DCF) sebesar 27,26 %



dari Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi kapasitas 10.000 ton/tahun Jadi, pabrik nitrogliserin dari gliserin dan asam nitrat dengan proses Biazzi kapasitas 10.000 ton / tahun layak untuk didirikan.

Grafik hasil analisa ekonomi dapat digambarkan sebagai berikut :

700.0000

600.0000

Jumlah Uang (USD)

500.0000

400.0000

300.0000

200.0000

100.0000

0.0000 0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

Kapasitas Produksi

Gambar 6.2 Grafik Analisa Kelayakan


DAFTAR PUSTAKA

Aries, R.S., & Newton, R.D., 1955, Chemical Engineering Cost Estimation, McGraw-Hill Book Company, New York BPS, 1997-2002, Statistik Perdagangan Luar Negeri Indonesia Impor, vol.II, CV Wendy Putri Lestarindo, Jakarta Branan, C.R., 1994, Rules of Thumb for Chemical Engineers, Gulf Publishing Company, Houston Brownell, L.E., Young, E.H., 1959, Process Equipment Design Vessel Design, Michigan Coulson, J. M. and Richardson, J.F., 1983, An Introduction to Chemical Engineering, Allyn and Bacon Inc., Massachusets. Djoko, P., 2003, Komunikasi Bisnis, edisi 2, Erlangga, Jakarta Donald, E.G., 1989, Chemical Engineering Economics, Van Nostrond, New York Everett, B.W., Herbert, B.L., 1998, Steam Plant Operation, 7th edition, Mc Graw Hill, USA. Fessenden, R.J., & Fessenden, J.S., 1997, Kimia Organik Jilid 1, Edisis 3, Eralangga, Jakarta Geankoplis, C.J., 1983, Transport Processes and Unit Operations, 2nd ed., Allyn and Bacon Inc., Boston Griffin, R.C., 1927, Technical Method of Analysis, 2nd ed, Mc Graw Hill Book Company, New York

Groggins, P.H., 1954, Unit Process in Organic Synthesis, 5th ed, Mc Graw Hill Book Company, Tokyo. Gunawan, W., 2003, Tanggung Jawab Direksi atas Kepailitan Perseroan, Raja Grafindo Persada, Jakarta Holman, J.P., 1994, Perpindahan Kalor, Erlangga, Jakarta Kern, D.Q., 1950, Process Heat Transfer, McGraw Hill International Book Company, Singapura Kirk, R.E., & Othmer, V.R., 1999, Encyclopedia of Chemical Technology, John Wiley & Sons Inc., New York Ludwig, E.E., 1965, Applied Process Design for Chemical and Petrochemical Plants, volume 3, Gulf Publishing Company, Houston Perry, R.H., & Green, D., 1999, Perry’s Chemical Engineers’ Handbook, 7th ed., McGraw Hill Companies Inc., USA. Peters, M.S., Timmerhaus, K.D., & West, R.E., 2003, Plant Design and Economics for Chemical Engineers, 5th ed., Mc-Graw Hill, New York. Powell, S.T., 1954, Water Conditioning for Industry, 1st ed., McGraw-Hill Book Company Inc., New York. Raymond, D.L., 1999, Water Quality and Treatment, 5th ed., Mc Graw Hill, USA Smith, J.M., Van Ness, H.C., & Abbot, M.M., 1987, Introduction to Chemical Engineering Thermodynamics,

5th ed, McGraw-Hill Book Company

Inc., New York. Rase, H.F., & Holmes, J.R., 1977, Chemical Reactor Design for Process Plant, vol 2 : Principles and Techniques, John Wiley & Sons Inc., Kanada

US Department of Army, 1984, Military Explosive, Washington DC, USA Vilbrandt, F.C., & Dryden, C.E., 1959, Chemical Engineering Plant Design, 4th ed., McGraw-Hill Book Company, Japan Walas, S.M., 1988, Chemical Process Equipment, 3rd ed., Butterworths series in chemical engineering, USA Yaws, C.L., 1999, Chemical Properties Handbook, McGraw Hill Companies Inc., USA Zaidar, E, 2003, Nitrogliserin Dapat Digunakan Sebagai Peledak, Jurusan Kimia, FMIPA Universitas Sumatera Utara www.wikipedia.org


dari Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi kapasitas 10.000 ton/tahun LAMPIRAN A DATA SIFAT FISIS BAHAN 1. Heat capacity of liquid Cp = A+ BT + CT2 + DT3 komponen A

( cp = J/mol.K dan T = K) B

C

D

C3H8O3

132,145

8,6007E-01 -1,9745E-03

HNO3

214,480

H2SO4

26,004

7,0337E-01 -1,3856E-03

1,0342E-06

H2O

92,053

-3,995E-02 -2,1103E-04

5,3469E-07

C3H5N3O9

104,87

6,5944E-01 -1,6508E-03 -1,7649E-06

Na2CO3

51,234

1,3088E-02

Na2SO4 NaNO3

-7,6762E-01

1,8607E-06

1,4970E-03 -3,0208E-07

2,3359E-05

0

233,520

-9,5276E-03 -3,4665E-05

1,5771E-08

69,087

3,8570E-02 -4,1570E-05

1,3878E-08

2. Heat capacity of gas Cp = A+ BT + CT2 + DT3 + ET4 komponen

A

B

CO2

27,437 0,042315

( cp = J/mol.K dan T=K) C

D

-1,956E-05

E 3,997E-09

-2,9872E-13

3. Vapor Pressure Log P = A + B/T + C Log T + DT + ET2 komponen C3H8O3

A

B

( P=mmHg dan T=K)

C

D

E

-62,7929

-3658,5

-6,2839 -5,1940E-02

2,2830E-05

HNO3

71,7653

-4192,4

-22,769 -4,5988E-07

1,1856E-05

H2SO4

2,0582

-4192,4

3,2578 -1,1224E-03

5,5371E-07

H2O

29,8605

-3152,2

-7,3037

2,4247E-09

1,8090E-06

C3H5N3O9

42,9395

-6208,7

-10,088 -1,1927E-03

8,8162E-07

Na2CO3

-48,277

-1934

Na2SO4

2,2687

-15051

-17

2,9604E-11

3,9325E-07

3,5005 -1,2712E-03

1,7716E-07

Data Sifat Fisis Bahan***


dari Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi kapasitas 10.000 ton/tahun NaNO3

-2,2303

-8201,9

CO2

35.0187

-1511.9

3,8990 -2,3458E-03 -11.335

0.0093383

3,9325E-07 7.7626E-10

4. Density of liquid ρ = A.B -(1-(T/Tc))^n

(ρ=g/ml dan T=K)

komponen A

B

n

Tc

C3H8O3

0,34908

0,24902

0,1541

723

HNO3

0,43471

0,2311

0,1917

520

H2SO4

0,42169

0,19356

0,2857

925

0,3471

0,274

0,28571

647,13

0,54197

0,27886

0,29995

680

Na2CO3

0,4683

0,3

0,2857

3592,23

Na2SO4

0,26141

0,1

0,28571

3700

NaNO3

0,22127

0,10591

0,37527

3400

CO2

0,42169

0,2616

0,2903

304,19

H2O C3H5N3O9

5. Entalphy of formation Hf = kJ/mol komponen

Hf 298 K

C3H8O3

-582,800

HNO3

-131,380

H2SO4

-735,130

H2O

-241,814

C3H5N3O9

-270,900

Na2CO3

-469,415

Na2SO4

-1389,510

NaNO3

-447,480

CO2

-395,0184



dari Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi kapasitas 10.000 ton/tahun 6. Gibbs formation Gf =KJ/mol komponen

Gf 298 K

C3H8O3

-448,490

HNO3

-74,700

H2O

-288,590

C3H5N3O9

-97,900

7. Viscosity of liquid Log µ = A + B/T + CT + DT2 komponen A C3H8O3

(µ liquid=centipoise dan T=K)

B

C

D

-18,2152

4230,5

2,8705E-02

-1,8348E+02

HNO3

-3,5221

729,48

3,9634E-03

-2,2372E-06

H2SO4

-18,7045

3496,2

3,3080E-02

-1,7018E-05

H2O

-10,2158

1792,5

1,7730E-02

-1,2631E-05

C3H5N3O9

-30,0495

5606,2

5,2649E-02

-3,2609E-05

Na2CO3

-18,3286

1791,5

5,4022E-02

-4,8473E-05

Na2SO4

11,2905

-0,0046

-6,7848E-03

-9,2443E-07

-17,9151

1460,5

0,073127

-0,0001123

CO2



dari Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi kapasitas 10.000 ton/tahun LAMPIRAN B PERHITUNGAN NERACA MASSA

Kapasitas produksi = 10.000 ton/th 1 tahun produksi = 330 hari Jadi, kapasitas produksi per jam = 1262,6263 kg/jam Produk: o Nitrogliserin = ±99% berat o Impuritas berupa H2O, Gliserol dan garam-garam Na2SO4 dan HNO3 = ± 1% KOMPONEN C3H8O3 H2O H2SO4 HNO3 C3H5N3O9 Na2CO3 Na2SO4 NaNO3 CO2

BM (kg/kgmol) 92,09 18,02 98,08 63,02 227,09 106 142,05 85,01 44,01 Perhitungan Neraca Maassa ***



1. Memperkirakan kebutuhan umpan Gliserol dan Asam Campuran H 2 SO4 Reaksi : C3H8O3 + 3HNO3 ⎯⎯⎯ → C3H5N3O9 + 3H2O E A + 3B ⎯⎯ → C + 3D

Dengan : A = C3H8O3 B = HNO3 C = C3H5N3O9 D = H2O E = H2SO4 Diinginkan : 99,9% Nitrogliserin yang masuk D-01 dapat terpisah di fase atas. 99,9% Nitrogliserin yang masuk D-02 dapat terpisah di fase bawah. •

Nitrogliserin di arus 16 : C16

= 0,99 . 1262,6263 kg/jam = 1250 kg/jam

•


•

•

= C16 = 1250 kg/jam


= 99,9 %. C9

C9

=

C11 1250kg / jam = = 1251,2513 kg/jam 99,9% 99,9%

Nitrogliserin di arus 10 : C10= C9 - C11 = (1251,2513 – 1250 )kg/jam = 1,2513 kg/jam

•


•

= C9

= 1251,2513 kg/jam


= 99,9 %. C5

C5

=

C7 1251, 2513kg / jam = = 1252,5038 kg/jam 99,9% 99,9% Perhitungan Neraca Maassa ***


dari Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi kapasitas 10.000 ton/tahun •

Nitrogliserin di arus 6 : C6= C5 – C7 = (1252,5038 – 1251,2513 )kg/jam = 1,2525 kg/jam

•

Neraca massa Nitrogliserin di seluruh alat : Input – output + reaksi = acc 0 – (C6 + C10 + C16 ) + C hasil reaksi = 0 C hasil reaksi = C6 + C10 + C16 = (1,2525 + 1,2513 + 1250) kg/jam = 1252,5038 kg/jam

•

Kebutuhan gliserol (A) Kebutuhan A =

Aumpan kemurnian

=

534, 6552kg / jam = 535,7265 kg/jam 0,998

H2O impuritas = (535,7265 – 534,6552) kg/jam = 1,0713 kg/jam •

Kebutuhan HNO3 dan H2SO4 Perbandingan massa asam campuran dan gliserol = 6 : 1 (Technical Manual : Military Explosive) Sehingga, umpan asam campuran

= gliserol umpan . 6 = 534,6552 kg/jam . 6 = 3207,9312 kg/jam

Perbandingan HNO3 : H2SO4 = 0,4 : 0,6 Maka; =>>HNO3 umpan

= 0,4 (3207,9312) kg/jam

= 1283,1725 kg/jam Kebutuhan HNO3 =

HNO3umpan 1283,1725kg / jam = kemurnian 0,97 =1322,8582 kg/jam

H2O impuritas

= (1322,8582 - 1283,1725) kg/jam = 39,6859 kg/jam

Perhitungan Neraca Maassa ***


dari Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi kapasitas 10.000 ton/tahun =>>H2SO4 umpan

= 0,6 (3207,9312) kg/jam = 1924,7587 kg/jam

Kebutuhan H2SO4 =

H 2 SO4 umpan 1924, 7587 kg / jam = kemurnian 0,98

=1964,0395 kg/jam H2O impuritas

= (1964,0395 – 1924,7587) kg/jam = 39,2808 kg/jam

2. Neraca Massa Mixer-01 Komponen masuk Mixer-01 Arus 2 : H2SO4 H2O Arus 1: HNO3 H2O jumlah

Massa (kg/jam)

Komponen keluar Mixer-01 (Arus 3) H2SO4 1924,7587 HNO3 39,2808 H2O

Massa (kg/jam) 1924,7587 1283,1725 78,9667

1283,1725 39,6859 3286,8979 jumlah

3286,8979

3. Neraca Massa Reaktor C3H8O3 +

3 HNO3

534,6552

Mula-mula (kmol)

H 2 SO4 ⎯⎯ ⎯→

C3H5N3O9 +

3 H2O

1283,1725

-

-

5,8058

20,3614

-

-

Reaksi (kmol)

5,5155

16,5465

5,5155

16,5465

Sisa (kmol)

0,2903

3,8149

5,5155

16,5465

26,7328

240,4125

1252,5145

298,1679

Mula-mula (kg)

Sisa (kg)

H2O masuk reactor

= H2O dari mixer-01 + H2O impuritas Gliserol = (78,9667 + 1,0713) kg/jam = 80,0380 kg/jam.

H2O hasil reaksi = 16,5465 kmol/jam = 298,1679 kg/jam Rasio mol umpan = Excess HNO3

=

5,8058 1 mol C 3 H 8O 3 = = 20,3614 3,5 mol HNO 3 20,3164 − 17, 4174 × 100% 20,3164

= 14,46 % Perhitungan Neraca Maassa ***


dari Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi kapasitas 10.000 ton/tahun H2O keluar reactor

= H2O masuk reactor + H2O hasil reaksi = (80,0373 + 298,1679) kg/jam. = 378,2059 kg/jam

Komponen masuk

Massa (kg/jam)

Reaktor Arus 3 :

Komponen keluar

Massa

Reaktor (Arus 5)

(kg/jam)

C3H5N3O9

1252,5145

H2SO4

1924,7587 C3H8O3

HNO3

1283,1725 H2SO4

1924,7587

78,9667 HNO3

240,4125

H2O Arus 4 :

26,7328

H2O

C3H803

378,2059

534,6552

H2O

1,0713

jumlah

3822,6244 jumlah

3822,6244

4. Neraca massa Dekanter-01 Fase ringan merupakan fase berat, sedangkan fase berat merupakan fase asam yang terdiri dari C3H8O3, HNO3,H2SO4, dan H2O. Asumsi yang diambil : Fase asam masih terikut di fase ringan sebanyak 1% dari fase asam di umpan decanter. Data kelarutan gliserin dalam air : 1,38 x 103 ppm (berat)

Komponen

Input (Arus 5) (Kg/j)

(Yaws,C.L.)

Output (Kg/j) Atas (Arus 7)

Bawah (Arus 6)

26,7328

0,2673

26,4655

H2SO4

1924,7587

19,2476

1905,5111

HNO3

240,4125

2,4041

238,0084

H2O

378,2059

3,7821

374,4238

1252,5145

1251,9978

0,5167

C3H8O3

C3H5N3O9



dari Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi kapasitas 10.000 ton/tahun Total

3822,6244

1277,6989

2544,9255

5. Neraca Massa Tangki Pencuci Asumsi yang diambil : Air pencuci yang digunakan adalah 30:1 terhadap massa asam dan gliserol yang akan dicuci. Massa H2O pencuci = massa C3H8O3 + massa H2SO4 + massa HNO3 Komposisi masuk dan keluar Tangki Pencuci berdasarkan neraca massa: Komponen masuk tangki Massa (kg/jam)

Arus 7: C3H8O3

Komponen keluar

Massa

tangki (Arus 9)

(kg/jam)

C3H8O3

0,2673

0,2673 H2SO4

19,2476

H2SO4

19,2476 HNO3

2,4041

HNO3

2,4041 H2O

H2O

3,7821 C3H5N3O9

C3H5N3O9

661,3533 1251,9978

1251,9978

Arus 8 : H2O jumlah

657,5712 1935,2701 jumlah

1935,2701

6. Neraca Massa Dekanter-02 Fase ringan merupakan fase air yang terdiri dari H2O, C3H8O3, HNO3, dan H2SO4, , sedangkan fase berat merupakan fase Nitrogliserin. Asumsi yang diambil :



dari Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi kapasitas 10.000 ton/tahun Fase air masih terikut di fase berat sebanyak 1% dari fase air di umpan decanter. Data kelarutan gliserin dalam air : 1,38 x 103 ppm (berat)

(Yaws,C.L.)

Komposisi masuk dan keluar Dekanter 02 berdasarkan neraca massa: Komponen

Output(Kg/j)

Input (Arus 9) (Kg/j)

Atas (Arus10)

Bawah (Arus 11)

C3H8O3

0,2673

0,2647

0,0027

H2SO4

19,2476

19,0551

0,1925

HNO3

2,4041

2,3801

0,0240

661,3533

654,7397

6,6135

C3H5N3O9

1251,9978

0,9035

1251,0943

Total

1935,2701

677,3431

1257,9270

H2O

7. Neraca Massa Mixer-02 Na2CO3 98% berat, akan dilarutkan dalam air sehingga konsentrasinya menjadi 5% berat. Na2CO3 yang akan dilarutkan dihitung sesuai dengan kebutuhan untuk netralisasi H2SO4 dan HNO3 di Tangki Netraliser. Kebutuhan Na2CO3 untuk netralisasi asam sulfat (kgmol) Na2CO3 + H2SO4 Na2SO4 + Mula-mula Reaksi Sisa

0,00196242 0,00196242 0

0,00196242 0,00196242 0

0 0,00196242 0,00196242

Mula-mula Reaksi Sisa

Kebutuhan Na2CO3 untuk netralisasi asam nitrat (kgmol) Na2CO3 + 2HNO3 2NaNO3 + 0,000190743 0,000381486 0 0,000190743 0,000381486 0,000381486 0 0 0,000381486

H2O + 0 0,00196242 0,00196242

CO2 0 0,0019624 0,0019624

H2O +

CO2 0 0,0001907 0,0001907

0 0,000190743 0,000190743



dari Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi kapasitas 10.000 ton/tahun Mol Na2CO3 yang dibutuhkan untuk netralisasi H2SO4 dan HNO3 = 0,001962 +0,0001907 = 0,002153 kmol = 0,002153 kmol * 106 kg/kmol = 0,2282 kg H2O impurities dalam Na2CO3 = 0,02 * (100/98 * 0,2282) = 0,004658 kg Air sebagai pelarut Na2CO3 = (0,95 * (100/5 * 0,2282)) – 0,004658 = 4,6232 kg Komposisi masuk dan keluar Mixer berdasarkan neraca massa: Komponen masuk tangki

Massa (kg/jam)

Komponen keluar

Massa

tangki

(kg/jam)

Arus 14:

Arus 13:

Na2CO3

0,2282 Na2CO3

0,2282

H2O

0,0047 H2O

4,6279

Arus 15: H2O

4,6232

jumlah

4,8561 jumlah

4,8561

8. Neraca Massa Tangki Netraliser

Kebutuhan Na2CO3 untuk netralisasi asam sulfat (kgmol) Na2CO3 + H2SO4 Na2SO4 + 0,00196242 0,00196242 0

0 0,00196242 0,00196242

H2O

+


0,00196242 0,00196242 0

0 0,00196242 0,00196242


Kebutuhan Na2CO3 untuk netralisasi asam nitrat (kgmol) Na2CO3 + 2HNO3 2NaNO3 + H2O + 0,000190743 0,000381486 0 0 0,000190743 0,000381486 0,000381486 0,000190743 0 0 0,000381486 0,000190743

CO2 0 0,0019624 0,0019624

CO2 0 0,0001907 0,0001907



dari Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi kapasitas 10.000 ton/tahun CO2 terbentuk

= (0,001962+0,0001907 )kmol

= 0,0021527 kmol

= 0,09474 kg Na2SO4 terbentuk = 0,001962 kmol

= 0,2788 kg

NaNO3 terbentuk = 0,0003815 kmol

= 0,0324 kg

Komposisi masuk dan keluar Tangki Netraliser berdasarkan neraca massa: Komponen masuk tangki

Massa (kg/jam)

Arus 11:

Komponen keluar

Massa

tangki

(kg/jam)

Arus 16:

C3H8O3

0,0027 C3H8O3

0,0027

H2SO4

0,1925 Na2SO4

0,2788

HNO3

0,0240 NaNO3

0,0324

H2O

6,6135 H2O

C3H5N3O9

1251,0943 C3H5N3O9

Arus 13 :

1251,0943

Arus 12:

H2O

4,6279 CO2

Na2CO3

0,2282

jumlah

11,2802

0,0948

1262,7831 jumlah

1262,7831



dari Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi kapasitas 10.000 ton/tahun LAMPIRAN C PERHITUNGAN NERACA PANAS Satuan

= KJoule

T referensi

= 25oC = 298.15 K

Basis

= 1 jam operasi

1. Neraca panas Mixer 01 Panas Masuk Umpan dari tangki T-01 : T masuk = 30 oC komponen H2SO4 H2O

kg 1924,7857

n (kmol) 19,6247

∫ Cp dT -414,8704

Q -8141,6858

39,2808

2,1798

384,2808

837,6725 -7304,0133

Total Panas masuk dari T-01 = -7304,0133 kJ Umpan dari tangki T-02 T masuk = 30 oC komponen HNO3 H2O

kg 1283,1725

n (kmol) 20,3614

∫ Cp dT 554,0039

Q 11280,2683

39,6859

2,2023

384,2808

846,3113 12126,5796

Total Panas masuk dari T-02 = 12126,5796 kJ Panas Pencampuran Komponen masuk = 39,0387 % massa HNO3 58,5589 % massa H2SO4 2,4024 % massa H2O Total asam = 97,5976 % massa HNO3 bebas air

=

% HNO3 × 100% %totalasam

=

39, 0378% × 100% 97,5976%

= 39,9997 % ≅ 40 %

Perhitungan Neraca Panas ***


dari Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi kapasitas 10.000 ton/tahun Jumlah total asam = 3207,9582 kg

= 7072,2646

Dari grafik Entalpi vs Asam Campuran (%) pada fig. 4-5 Groggins diperoleh H32F = -5,8 Btu/lb Cp = 0,42 Btu/lb.F Maka entalpi pada T = 30 oC = 86 F ∆H pencampuran = m. H32F + m.Cp.∆T = (H32F + Cp.∆T) .m = (-5,8 Btu/lb + 0,42 Btu/lb.F.(86-32)F).7072,2646 lb = 119379,8273 Btu . 252,16 kal/Btu = 30102817,2402 kal = 125950187,3332 J = 125950,1873 kJ Panas Keluar T = 30 oC komponen H2SO4 HNO3 H2O

kg 1924,7857 1283,1725

n (kmol) 19,6247 20,3614

∫ Cp dT -414,8704 554,0039

Q -8141,6858 11280,2683

78,9667

4,3822

384,2808

1683,9838 4822,5663

Total Panas keluar = 4822,5663 kJ

2. Neraca Panas heat exchanger 01



dari Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi kapasitas 10.000 ton/tahun Panas masuk T masuk = 30 oC komponen H2SO4 HNO3 H2O

kg 1924,7857 1283,1725

n (kmol) 19,6247 20,3614

∫ Cp dT -414,8704 554,0039

Q -8141,6858 11280,2683

78,9667

4,3822

384,2808

1683,9838 4822,5663

kg 1924,7857 1283,1725

n (kmol) 19,6247 20,3614

∫ Cp dT -1104,9791 731,4642

Q -22498,8698 14354,7296

78,9667

4,3822

769,3779

-3371,5444 -11515,6846

Total Panas masuk = 4882,5663 kJ Panas keluar T masuk = 15 oC komponen H2SO4 HNO3 H2O

Total Total panas keluar = -11515,6846 kJ Pendingin Fluida : Cooling Brine Q pendingin

= Qin – Qout = 4822,5663 – (-11515,6846) = 16338,2509 kJ




dari Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi kapasitas 10.000 ton/tahun Panas masuk T masuk = 30 oC komponen C3H8O3 H2O

kg 534,6552

n (kmol) 5,8058

∫ Cp dT 1314,0708

Q 7629,2190

0,0595

384,2808

22,8457 7652,0647

kg 534,6552

n (kmol) 5,8058

∫ Cp dT -2614,6426

Q -15180,0659

1,0713

0,0595

-769,3779

-45,7400 -15225,8058

1,0713 Total Panas masuk = 7652,0647 kJ Panas keluar T masuk = 15 oC komponen C3H8O3 H2O

Total Total panas keluar = -15225,8058 kJ Pendingin Fluida : Cooling Brine Q pendingin

= Qin – Qout = 7652,0647 – (-15225,8058) = 22877,8706 kJ

4. Neraca Panas Reaktor Panas masuk T masuk = 15 oC Umpan dari output heat exchanger 01 komponen H2SO4 HNO3 H2O

kg 1924,7857 1283,1725

n (kmol) 19,6247 20,3614

∫ Cp dT -1104,9791 731,4642

Q -22498,8698 14354,7296

78,9667 4,3822 769,3779 -3371,5444 Total -11515,6846 Panas masuk umpan dari heat exchanger HE 01 = -11515,6846 KJ



dari Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi kapasitas 10.000 ton/tahun Umpan dari output heat exchanger 02 komponen C3H8O3 H2O

kg 534,6552

n (kmol) 5,8058

∫ Cp dT -2614,6426

1,0713

0,0595

-769,3779

Total Panas masuk umpan dari heat exchanger HE 02

Q -15180,0659 -45,7400 -15225,8058 = -15225,8058 KJ

Panas reaksi komponen C3H8O3 H2SO4 HNO3 C3H5N3O9 H2O

∆Hf 298 (kJ/mol) -582,8 -732,13 -135,1 -270,9

∆Hf 298 (kJ/kmol) -582800 -732130 -135100 -270900

-241,8

-241800

Total Reaksi C3H8O3 + 3HNO3

H 2 SO4 ⎯⎯⎯ →

C3H5N3O9

+

3H2O

∆Hf298 = m gliserol bereaksi (∆H produk - ∆H reaktan) = m gliserol masuk . konversi ((HfC3H5N3O9 +3. Hf H2O ) – (HfC3H8O3+3.Hf HNO3)) = 5,8058 . 0,95. [(-270900+3.(-241800))-( -582800+3.(-135100))] = -45227,1040 kJ Panas keluar T = 15 oC komponen C3H8O3 H2SO4

kg 26,7328

n (kmol) 0,2903

∫ Cp dT -2614,3693

Q -758,9251

1924,7587

19,6244

-769,3973

-16148,1680

240,4125

3,8149

729,5288

14316,5460

1252,5145

5,5155

-1104,9311

-4215,1578

378,2051 20,9881 Total Panas keluar reactor = -17878,4221 kJ

-2007,5643

-11072,4224 -17878,4221

HNO3 C3H5N3O9 H2O



dari Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi kapasitas 10.000 ton/tahun Qin + Qreaksi = Qout + Qpendingin Q pendingin = Qin + Qreaksi – Qout = -11515,6846 +(-15225,8058)+ (-45227,1040)–(-17878,4221) = -54125,8482 kJ

5. Neraca Panas Dekanter 01 Panas masuk T masuk = 15 oC komponen C3H8O3 H2SO4 HNO3 C3H5N3O9 H2O

kg 26,7328

n (kmol) 0,2903

∫ Cp dT -2614,3693

Q -758,9251

1924,7587

19,6244

-769,3973

-16148,1680

240,4125

3,8149

729,5288

14316,5460

1252,5145

5,5155

-1104,9311

-4215,1578

378,2051

20,9881

-2007,5643

-11072,4224 -17878,4221

Total Panas masuk Dekanter 01 = -17878,4221 kJ Panas Keluar Fase Atas T =15 oC komponen C3H8O3 H2SO4 HNO3 C3H5N3O9 H2O

kg 0,2673

n (kmol) 0,0029

∫ Cp dT -2614,3693

Q -7,5885

19,1476

0,1962

729,5288

143,1656

2,4041

0,0381

-1104,9311

-42,1511

1251,9978

5,5132

-2007,5643

-11068,1495

3,7821

0,2099

-769,3973

-161,4838 -11136,2073

Total Panas keluar fase atas Dekanter 01 = -11136,2073 kJ



dari Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi kapasitas 10.000 ton/tahun Panas Keluar Fase Bawah T =15 oC komponen C3H8O3 H2SO4

kg 26,4655

n (kmol) 0,2874

∫ Cp dT -2614,3693

Q -751,3366

1905,5111

19,4281

729,5288

14173,3805

238,0084

3,7767

-1104,9311

-4173,0067

0,5167

0,0023

-2007,5643

-4,5678

374,4230

20,7782

-769,3973

-15986,6842 -6742,2148

HNO3 C3H5N3O9 H2O

Total Panas keluar fase bawah Dekanter 01 = -6742,2148 kJ

Total panas keluar Dekanter 01 = -11136,2073 + (-6742,2148) = -17878,4221 kJ


Panas masuk T masuk = 30 oC komponen H2O

kg

n (kmol)

657,5712 36,4912 Total Panas masuk = 14022,8635 kJ

∫ Cp dT 384,2808

Q 14022,8635 14022,8635

Panas keluar T masuk = 15 oC komponen H2O

kg

n (kmol)

657,5712 36,4912 Total Total panas keluar = -28076,2215 kJ

∫ Cp dT -769,3973

Q -28076,2215 -28076,2215



dari Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi kapasitas 10.000 ton/tahun Pendingin Fluida : Cooling Brine Q pendingin

= Qin – Qout = 14022,8635 - (-28076,2215) = 42099,0851 kJ

7. Neraca Panas Tangki Pencuci Panas masuk T masuk = 15 oC Umpan dari fase atas Dekanter 01: komponen C3H8O3 H2SO4 HNO3 C3H5N3O9 H2O

kg 0,2673

n (kmol) 0,0029

∫ Cp dT -2614,3693

Q -7,5885

19,1476

0,1962

729,5288

143,1656

2,4041

0,0381

-1104,9311

-42,1511

1251,9978

5,5132

-2007,5643

-11068,1495

3,7821

0,2099

-769,3973

-161,4838 -11136,2073

Total

Panas masuk dari umpan fase atas Dekanter 01 = -11136,2073 kJ Umpan dari output heat exchanger 03: komponen H2O

kg 657,5712

n (kmol) 36,4912

∫ Cp dT

Q

-769,3973

-28076,2215 Total -28076,2215 Panas masuk dari output heat exchanger 03 = -28076,2215 kJ Panas masuk total = -11136,2073 + -28076,2215 = -39212,4288 kJ Panas keluar T = 15 oC komponen C3H8O3 H2SO4 HNO3

kg 0,2673

n (kmol) 0,0029

∫ Cp dT -2614,3693

Q -7,5885

19,1476

0,1962

729,5288

143,1656

2,4041

0,0381

-1104,9311

-42,1511



dari Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi kapasitas 10.000 ton/tahun C3H5N3O9

1251,9978

5,5132

-2007,5643

-11068,1495

661,3533

36,7011

-769,3973

-28237,7053 -39212,4288

kg 0,2673

n (kmol) 0,0029

∫ Cp dT -2614,3693

Q -7,5885

19,1476

0,1962

729,5288

143,1656

2,4041

0,0381

-1104,9311

-42,1511

1251,9978

5,5132

-2007,5643

-11068,1495

661,3533 36,7011 -769,3973 Total Panas masuk Dekanter 02 = -39212,4288 Kj

-28237,7053 -39212,4288

H2O Total

8. Neraca Panas Dekanter 02 Panas masuk T masuk = 15 oC komponen C3H8O3 H2SO4 HNO3 C3H5N3O9 H2O

Panas Keluar Fase Atas T =15 oC komponen C3H8O3 H2SO4

kg 0,2646

n (kmol) 0,0029

∫ Cp dT -2614,3693

Q -7,5118

19,0551

0,1943

729,5288

141,7338

HNO3

2,3801

0,0378

-1104,9311

-41,7301

C3H5N3O9

0,9035

0,0040

-2007,5643

-7,9877

654,7397

36,3341

-769,3973

-27955,3262 -27870,8219

H2O

Total Panas keluar fase atas Dekanter 02 = -27870,8219 kJ



dari Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi kapasitas 10.000 ton/tahun Panas Keluar Fase Bawah T =15 oC komponen C3H8O3 H2SO4

kg 0,0027

n (kmol) 2,9029E-05

∫ Cp dT -2614,3693

Q -0,0759

0,1925

0,0020

729,5288

1,4317

HNO3

0,0024

0,0004

-1104,9311

-0,4215

1251,0943

5,5092

-2007,5643

-11060,1618

6,6135

0,3670

-769,3973

-282,3770 -11341,6045

C3H5N3O9 H2O

Total Panas keluar fase bawah Dekanter 02 = -11341,6045 kJ

Total panas keluar Dekanter 02 = -27870,8219 + (-11341,6045) = -39212,4288 kJ 9. Neraca Panas mixer 02 Panas Masuk T masuk = 15 oC Panas masuk arus 14 : komponen Na2CO3

kg

n (kmol)

∫ Cp dT

0,2282

0,0025

286,3816

0,7097

H2O

0,0047

0,0003

384,2871

0,1002 0,8099

Total Panas masuk dari arus 14 = 0,8099 kJ

Q

Panas masuk arus 15 : komponen H2O

kg

n (kmol)

∫ Cp dT

4,6232 0,2566 Total Panas masuk dari arus 15 = 98,5925 kJ

384,2871

Q 98,5925 98,5925

Total panas masuk = 0,8099 + 98,5925 = 99,4023 kJ Panas Pelarutan Panas Pelarutan

= 5,57 kkal/gmol

(Perry table 2-224)

= 23304,8800 kJ/kmol = 6042,9137 kJ



dari Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi kapasitas 10.000 ton/tahun Panas keluar T masuk = 15 oC komponen Na2CO3

kg

n (kmol)

∫ Cp dT

Q

0,2282

0,0025

286,3816

0,7097

4,6279 Total Panas keluar = 99,4023 Kj

0,2568

384,2871

98,6927 99,4023

H2O

Q pendingin : Qc = (Qin + Q pelarutan) – Q output = 99,4023 + 6042,9137- 99,4023 = 6042,9137 Kj


Panas Masuk T masuk = 30 oC komponen Na2CO3

kg

n (kmol)

∫ Cp dT

Q

0,2282

0,0025

286,3816

0,7097

4,6279 Total Panas masuk = 99,4023 kJ

0,2568

384,2871

98,6927 99,4023

n (kmol) 0,0025

∫ Cp dT -570,7834

Q -1,2290

0,2568

-769,3779

-197,5906 -198,8196

H2O

Panas Keluar T = 15 oC komponen Na2CO3 H2O

kg 0,2282

4,6279 Total Panas keluar = -198,8196 kJ



dari Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi kapasitas 10.000 ton/tahun Pendingin Fluida : Cooling Brine Q pendingin

= Qin – Qout = 99,4023 - (-198,8196) = 298,2219 kJ

11. Neraca Panas Tangki Netraliser Panas Masuk T masuk = 15 oC Panas masuk umpan dari fase bawah Dekanter 02: komponen C3H8O3 H2SO4

kg 0,0027

n (kmol) 2,9029E-05

∫ Cp dT -2614,3693

Q -0,0759

0,1925

0,0020

729,5288

1,4317

HNO3

0,0024

0,0004

-1104,9311

-0,4215

1251,0943

5,5092

-2007,5643

-11060,1618

6,6135

0,3670

-769,3973

kg 0,2282

n (kmol) 0,0025

∫ Cp dT -570,7834

Q -1,2290

4,6279

0,2568

-769,3779

-197,5906 -198,8196

C3H5N3O9 H2O

-282,3770 Total -11341,6045 Panas masuk umpan dari Fase bawah Dekanter 02 = -11341,6045 kJ Panas masuk dari Mixer 02: komponen Na2CO3 H2O

Total Panas masuk dari Mixer 02 = -198,8196 Kj Panas masuk total = -11341,6045 + -198,8196 = -11540,4241 kJ Panas Reaksi Na2CO3 +

H2SO4

Na2SO4 +

H2O

Na2CO3 +

2HNO3

2NaNO3 +

H2O +

+

CO2

…..(rx1)

CO2

…..(rx2)



dari Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi kapasitas 10.000 ton/tahun KOMPONEN Na2CO3 H2SO4 HNO3 Na2SO4 NaNO3 H2O CO2

∆Hf 298 (KJ/mol) -469,4150 -735,1300 -135,1000 -1389,5100 -447,4800 -241,8000 -395,0184

Reaksi 1: ∆Hr298 = m Na2CO3 (∆H produk - ∆H reaktan) = m Na2CO3((HfNa2SO4 + Hf H2O+HfCO2) – (HfNa2CO3+Hf H2SO4)) Mol Na2CO3 = 0,002 kmol = 2 mol ∆Hr298=2.[(-1389,5100+(-1389,5100)+(-395,0184))-(-469,4150+(-735,1300))] = -1643,5668 Kj Reaksi 2: ∆Hr298 = m Na2CO3 (∆H produk - ∆H reaktan) = m Na2CO3((2HfNaNO3 + Hf H2O+HfCO2 ) – (HfNa2CO3+2.HfHNO3)) Mol Na2CO3 = 0,0002 kmol = 0,2 mol ∆Hr298=0,2[(2.(-447,4800)+(-1389,5100)+( -395,0184))-( -469,4150+2.(-735,1300))] = -158,4327 Kj ∆Hr total = -1643,5668 + (-158,4327) = -1801,9995 kJ Panas Keluar T = 15 oC Fase cair komponen C3H8O3 Na2SO4

kg 0,0027

n (kmol) 2,9029E-05

∫ Cp dT -2614,3693

Q -0,0759

0,2788

0,0020

-769,3973

-481,6293

NaNO3

0,0324

0,0004

-2281,4398

-4,4772

1251,0943

5,5092

-2007,5643

-0,2944

11,2802

0,6260

-769,3973

-11060,1618 -11546,6385

C3H5N3O9 H2O Total



dari Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi kapasitas 10.000 ton/tahun Fase Gas komponen CO2

kg

n (kmol)

∫ Cp dT

Q

0,0948

0,0022

-272,2257

-0,5862

Total panas keluar = -11546,6385 + (-0,5862) = -11547,2246 kJ ∆H pendingin

= ∆Hreaktan + ∆Hr298 + ∆Hproduk = -11540,4241 + (-1801,9995) + -11547,2246 = -1795,1990 kJ



dari Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi kapasitas 10.000 ton/tahun LAMPIRAN D PERHITUNGAN REAKTOR * Kode alat

:R

* Fungsi

: Mereaksikan Gliserol (C3H8O3) dan asam campuran menjadi Nitrogliserin (C3H5N3O9)

* Jenis : tangki alir berpengaduk

* Konversi reaksi = x = 0,95 * kondisi operasi : T : 15oC P : 1 atm * Data-data yang ingin dihitung : 1. Neraca Massa 2. Dimensi Reaktor 3. Dimensi pengaduk 4. Kecepatan Pengadukan 5. Daya pengadukan 6. Merancang Koil Pendingin 7. Isolasi Reaktor Perhitungan Reaktor ***


dari Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi kapasitas 10.000 ton/tahun 1. Menghitung Neraca Massa Komponen masuk

Massa (kg/jam)

Komponen keluar

Massa

Reaktor

(kg/jam)

Reaktor Arus dari Mixer-01 :

C3H5N3O9

1252,5145

H2SO4

1924,7587 C3H8O3

HNO3

1283,1725 H2SO4

1924,7587

78,9667 HNO3

240,4125

H2O Arus dari tangki Gliserol : C3H803

H2O

378,2059

534,6552

H2O jumlah

26,7328

1,0713 3822,6244 jumlah

3822,6244

Densitas campuran = 1,6025844 kg/L = 1602,5844 kg/m3 =100,0460 lb/ft3 2. Menghitung Dimensi Reaktor Jenis Alat : Reaktor berbentuk tangki silinder tegak dengan head dan bottom torispherical dished head yang dilengkapi dengan pengaduk, dengan pertimbangan: -

tekanan operasi 15-200 psia

-

Konstruksi sederhana dan harga lebih ekonomis

Bahan reaktor dipilih dari stainless steel SA 333 grade C karena bahan ini tahan terhadap larutan yang bersifat korosif, dengan data-data : -

Allowable stress, f=13800 psia

-

Efisiensi pengelasan, E= 0.8

-

Corrosion allowance, C= 0.125

(appendix D Brownell, 1959) ♦ Mencari harga konstanta kecepatan reaksi

Perhitungan Reaktor ***


dari Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi kapasitas 10.000 ton/tahun Data pada reactor Batch (Technical Manual : Military Explosive): Rasio berat umpan =

C 3H 8O3 1 = AsamCampuran 6

Asam campuran terdiri dari asam nitrat (HNO3) dan asam sulfat (H2SO4). Rasio berat asam campuran = 40 % HNO3 : 60 % H2SO4. Konversi = 95 %. Waktu reaksi = 60 menit. Asam campuran yang diumpankan = 6800 lb. H 2 SO4 C3H8O3 + 3HNO3 ⎯⎯⎯ → C3H5N3O9 + 3H2O

Misal : C3H8O3

=A

HNO3

=B

C3H5N3O9

=C

H2O

=D

CA = CA0 (1 – XA) CB = CB0 – CA0.XA Persamaan kecepatan reaksi : Karena asam nitrat (HNO3) berlebih/excess 14,46% , maka CB dianggap konstan, sehingga persamaan kecepatan reaksinya adalah : -rA = k. CA Dari Neraca Massa A pada reaktor Batch, dapat diperoleh persamaan untuk menghitung konstanta kecepatan reaksi :

t0 = CA0 t = CA input – output – reaksi = akumulasi 0

- 0

- rA.V = −

dC A .V dt Perhitungan Reaktor ***


dari Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi kapasitas 10.000 ton/tahun Di mana –rA = k. CA Maka : −

dC A = k. CA dt

; CA= mol A/ volume

dC A = k .C A0 .(1 − X A ) dt d (C A0 (1 − X A )) − = k .C A0 .(1 − X A ) dt dX A C A0 = k .C A0 .(1 − X A ) dt −

XA

∫ 0

t

dX A = k .∫ dt (1 − X A ) 0

− ln(1 − X A ) ]0 A = k .t X

⎛ 1 ⎞ ln ⎜ ⎟ = k .t ⎝ 1− X A ⎠ ⎛ 1 ⎞ ln ⎜ ⎟ = k .60 ⎝ 1 − 0,95 ⎠ k = 0,04993 /menit = 2,9958 /jam ♦ Menghitung Volume Perancangan Dari Neraca Massa A dalam RATB :

input – output – reaksi = akumulasi FA0

- FA

Dengan:

- rA.V = 0 XA =

FA0 − FA = konversi FA0

FA0 = FV .C A0



dari Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi kapasitas 10.000 ton/tahun FA0 = molar rate = FV = flow rate =

molA waktu

volume waktu

Maka:

V=

FA0 − FA −rA

FA0 . XA −rA C A0 .Fv. X A = k .C A0 .(1 − X A )

V=

=

Fv. X A k (1 − X A )

Fv =

massa 3822, 6244kg / jam = = 2385, 2716 L / jam densitas 1, 6026kg / L

Maka : 2385, 2716 L / jam.0,95 2,9958 / jam(1 − 0,95) = 15127,8959 L

V=

= 15,1278929m3 = 534,3657 ft 3 ♦ Menghitung Diameter dan Tinggi Reaktor Volume bahan = 15,1278929 m3 Over design= 20 % Volume perancangan reactor = volume + Over design = 1,2 * 15,1278929 m3 = 18,1535 m3 = 641,2388 ft3 Volume head atau bottom

= 0.000049 * D3

(volume head dalam ft3 dan diameter(D) tangki dalam ft) Dipilih H = 2D Volume reaktor= Volume head + Volume bottom + Volume Vessel 641,2388 ft3 = 2 * 0.000049 * D3 + 0.25 *3.14 * D3 Perhitungan Reaktor ***


dari Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi kapasitas 10.000 ton/tahun D

= 7,4193 ft

= 89,0316 in = 2,2614 m

H

= 14,8386 ft = 178,0632 in = 4,5228 m

♦ Menghitung tebal vessel, head dan bottom •

Menghitung tebal vessel t=

P × ri +C fE − 0.6 P

dengan

t

= tebal vessel, in

P

= tekanan alat

rI

= jari-jari dalam tangki, in

dari data fisis bahan konstruksi tangki, tebal vessel dapat dihitung. P = tekanan perancangan = 1,2 atm = 17,64 psi. t=

17, 64 * (89, 0316 / 2) + 0,125 (13800 * 0,8) − (0, 6 *17, 64)

t = 0,2027 in dipilih tebal vessel standar 1/4 in atau 0,25 in •

Menghitung tebal head atau bottom t=

p⋅r⋅w +C 2 ⋅ f ⋅ E − 0 .2 ⋅ p

dengan

t

= Tebal head, in

p

= Tekanan total = tekanan hidrostatik + tekanan alat

r

= jari-jari dalam tangki, in

w

= stress-intensification for torispherical dished head

⎛ ⎛ r ⎞0.5 ⎞ ⎟ w = 0.25 ⋅ ⎜ 3 + ⎜ ⎜ ⎝ icr ⎟⎠ ⎟ ⎠ ⎝ dengan

r

= jari-jari crown

icr

= inside corner radius

harga dari r dan icr dapat diketahui dari tabel 5.7 Brownell. OD head = Diameter vessel + 2 tebal tangki = 89,0316 in + 2* 0,25 in Perhitungan Reaktor ***


dari Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi kapasitas 10.000 ton/tahun = 89,5316 in dengan nilai OD tersebut diambil nilai OD, r dan icr sebagai berikut: OD

= 90 in

r

= 90 in

icr

= 5,5 in

⎛ ⎛ 90 ⎞0,5 ⎞ w = 0, 25 * ⎜ 3 + ⎜ ⎟ ⎜ ⎝ 5,5 ⎟⎠ ⎟ ⎝ ⎠ w = 1.7613 t=

17, 64 * (89, 0316 / 2) *1, 7613 + 0,125 2 *13800 * 0,8 − 0.2 *17, 64

t = 0,2632 in dipilih tebal standar

=3/16 in

= 0,3125 in

♦ Menghitung Tinggi total dari reaktor OD

b

OA

icr B

sf

A

rC

th

ID a

C

•

Menghitung tinggi dari head Untuk tebal head 1/4 in, standard stright flange(sf) = 1,5-3 dipilih sf = 2 in dari persamaan di fig 5.8 Brownell : BC = r – icr

= 90 in – 5,5 in

= 94,5 in

AB= (ID/2) – icr

= (89,0316/2) in – 5,5 in

= 39,0158 in

(84,5) 2 + (39, 0158) 2

= 74,9534 in

AC =

(BC )2 + ( AB )2

=



dari Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi kapasitas 10.000 ton/tahun b

= r – AC

= 90 in - 74,9534 in

Tinggi head OA

= tebal head + b + sf

= 15,0466 in

= ( 0,3125 + 15,0466 + 2) in = 17,3591 in = 0,4409 m •

Menghitung tinggi total reaktor Tinggi total tangki = tinggi vessel + 2 tinggi head = 4,5228 m + 2* 0,4409 m = 5,4046 m

3. Menghitung dimensi Pengaduk Volume cairan

= 15,1279 m3

Viskositas campuran

= 5,8378 cp

Jenis Pengaduk

= Turbin dengan 6 blade dan 4 baffle

=0,058378 poise

Pertimbangan : −

Pemilihan jenis pengaduk turbin, karena range viskositas memenuhi.

−

(Rase)

Pemilihan menggunakan turbin karena selain sesuai untuk NRe yang besar, juga untuk mencegah vorteks dan memperbaiki transfer panas di reactor.

(Rase)

Dari halaman 507 Brown, untuk turbin dengan 6 blade diperoleh persamaan: Dt/Di

=3

Zi/Di

= 0.75 – 3

W/Dt

= 0.1

L/Di

= 0.25

Dengan

Dt

= diameter tangki

Di

= diameter impeler

Zi

= jarak pengaduk dari dasar bottom

L

= panjang blade

W

= lebar baffle

diambil Zi/Di = 1



dari Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi kapasitas 10.000 ton/tahun Maka

Dt

= 2,2614 m

Di

= Dt/3

= (2,2614/3) m

Zi

= Di

= 0,7538 m

L

= 0,25*Di

= 0,25*0,7538 m

= 0,1885 m

W

= 0,1*Dt

= 0,1*2,2614 m

= 0,2261 m

= 0,7538 m

4. Menghitung Kecepatan Pengadukan WELH ⎛ 3.14 ⋅ Di ⋅ N ⎞ dari pers. 8.8 Rase : =⎜ ⎟ 2 Di 600 ⎝ ⎠

dengan

2

WELH = water equivalent Liquid Height = Tinggi larutan dalam tangki * spesific gravity larutan N

= kecepatan putar pengaduk, rpm

Menghitung tinggi cairan dalam vessel: Volume cairan

= 15,1279 m3

Volume bottom

= 0,000049*Dt2 = 0,000049*(2,2614)2 = 2,5058.10-4 m3

Volume cairan dalam vessel

= Volume cairan – volume bottom = 15,1279 m3 – 2,5058.10-4 m3 = 15,1276 m3

Tinggi cairan dalam vessel= =

volumecairandalamvessel 0.25 ⋅ π ⋅ Dt 2

15,1276 0, 25 * 3,14 * (2, 2614) 2

= 3,7683 m Tinggi cairan dalam tangki= Tinggi bottom + Tinggi cairan dalam vessel = 0,4409 m + 3,7683 m = 4,2092 m Spesific gravity larutan

= 1,5459

Maka WELH

= Tinggi larutan dalam tangki * spesific gravity larutan = 4,2092 m * 1,5459 Perhitungan Reaktor ***


dari Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi kapasitas 10.000 ton/tahun = 6,2070 m Jumlah turbin

= WELH/Dt = 6,2070 m / 2,2614 m = 2,7448 buah = 3 buah

N=

600.(WELH / 2.Di )0,5 π .Di

=

600 * (6, 2070 / 2 * 0, 7538)0,5 3,14 * 0, 7538

= 253,4927 rpm = 0,4776 m/s

5. Menghitung Daya Motor Pengaduk 3

⎛ ρ ⎞ ⎛ N ⎞ ⎛ Di ⎞ P = 3.52 ⋅ 10 − 3 × Np × ⎜ ⎟×⎜ ⎟ ×⎜ ⎟ ⎝ 62.4 ⎠ ⎝ 60 ⎠ ⎝ 12 ⎠

Dengan

5

Np

= koefisien pengadukan, fungsi bilangan Reynold

ρ

= densitas larutan, lb/ft3

N

= kecepatan pengadukan, rpm

Di

= diameter impeler, in

P

= daya, HP

Nre larutan

= =

ρ⋅N ⋅D viskositas

1602,5844*0,4776*2,2614 0,058378

= 11025,3414 Dengan harga Re tersebut didapat harga Np = 5.5 (fig. 8.8 Rase) Sehingga daya pengaduk, 3

⎛ 100, 0460 ⎞ ⎛ 253, 4927 ⎞ ⎛ 0, 7538 × 39,37 ⎞ P = 3.52 ⋅ 10−3 × 5,5 × ⎜ ⎟×⎜ ⎟ ×⎜ ⎟ 60 12 ⎝ 62.4 ⎠ ⎝ ⎠ ⎝ ⎠

5

= 46,5760 Hp Asumsi effisiensi motor 85%, Perancangan

= 54,7952 Hp

Dipilih motor dengan daya 60 Hp Perhitungan Reaktor ***


dari Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi kapasitas 10.000 ton/tahun 6. Merancang Koil Pendingin ♦ Kebutuhan pendingin Digunakan pendingin berupa Brine Water CaCl2 30% karena pendinginan dibawah suhu kamar Kondisi operasi isotermal Jumlah panas yang diserap berdasarkan perhitungan Neraca Panas Q

= 5412,8271

kJoule/jam

= 5148,4068

Btu/jam

T operasi

= 15 oC = 288,15 oK = 59 oF

Pendingin

= brine water (CaCl2 30%)

Suhu masuk t1

= -5 oC = 268,15 oK =

Suhu keluar t2

=

23 oF

2 oC = 275,15 oK = 35,6 oF

Sifat fisis brine water (CaCl2 30%) pada suhu rata-rata (29,3 oF = -1,5 oC) Cp

= 0,71

Btu/lbm.F

ρ

= 69,4948 lbm/ft3

µ

= 10,1695 lbm/ft.jam = 4,2.10-3 kg/m.s

k

= 0,32

Btu/jam.ft.F

Jumlah brine yang dibutuhkan M brine =

=

Q Cp .(t 2 − t1 )

5148,4068 Btu/jam 0,71 Btu/lbm . F .(36,5 − 23) F

= 5762,1738

lbm/jam

= 2625,4842

kg/jam

= 0,7293

kg/s

Volume pendingin yang diperlukan = 2,35859432 m3/jam = 0,0231

ft3/s



dari Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi kapasitas 10.000 ton/tahun ♦ ∆t Log Mean Temperature Difference (LMTD) ∆t LMTD

=

(T − t 2 ) - (T − t 1 ) ⎛ T - t2 ⎞ ⎟⎟ ln ⎜⎜ ⎝ T - t1 ⎠

= 61,2491 oF = 16,2495 oC ♦ Pipa koil pendingin Ukuran pipa koil

: 1,5 – 2,5 in

Dipilih IPS

(Perry, 1999 , hal 11.20)

= 1,5 in

Spesifikasi pipa koil :

(Kern, 1983, hal 844)

Diameter pipa luar (OD) = 1,9 in = 0,04826 m Schedule Number (SN)

= 40

Diameter dalam (ID)

= 1,61 in = 0,0409 m

Flow area per pipe (ao) =

2,04 in2 = 0,002685 m2

Surface area per linier ft (Ao) = 0,498 ft2/ft = 0,1494 m2/m Susunan koil : helix Diameter helix (DH)

= 0,7 – 0,8 IDReaktor Dipilih DH

(Rase, 1977, hal 361)

= 0,7 IDr

IDr = 2,2614 m DH = 1,5830 m = 5,1935 ft Jarak antar lilitan (l)

= 1 – 1,5 OD Dipilih l l

(Perry, 1999)

= 1 x OD

= 0,04826 m

♦ Koefisien transfer panas dalam koil Digunakan data air pendingin 1

hi.ID ID ⎤ ⎡ = 0,027. Re 0,8 . Pr 3 .⎢1 + 3,5 k DH ⎥⎦ ⎣

(Kern, 1983,

hal 103) Dengan hi

=

koefisien transfer panas konveksi dalam koil,

Btu/jam.ft2.F



dari Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi kapasitas 10.000 ton/tahun ID = diameter dalam koil, ft k

= konduktifitas panas air, Btu/jam,ft.F

DH = diameter helix, ft Re = bilangan Reynold Pr = bilangan Prandtl Re

Pr

=

Gt . ID µ

Gt =

m pendingin

Re =

271,6309 kg/m s s . 0,0409 m = 2644,7793 4,2.10 −3 kg/m . s

ao

=

0 , 7293 kg/ s = 271,6309 kg/m2.s 0, 002685 m 2

0,71 Btu/lbm . F . 10,1695 lbm/ft . jam ⎡ Cp . µ ⎤ = = ⎢ ⎥ 0,32 Btu/jam . ft . F ⎣ k ⎦ air = 22,5636 1

hi

= 0,027.

k ID ⎤ ⎡ . Re 0,8 . Pr 3 .⎢1 + 3,5 ID DH ⎥⎦ ⎣

= 108,5198

Btu/jam.ft2.oF

= 0,1472

kKal/s.m2.oC

♦ Koefisien transfer panas dalam koil dilihat dari luar hio = hi

ID OD

= 108,5198

1,61 in 1,9 in

= 91,9563

Btu/jam.ft2.oF

= 0,1247

kKal/s.m2.oC

♦ Koefisien konveksi di luar koil Digunakan data fluida di dalam reaktor ho

⎛ ρ .N .D 2 ⎞ ⎟⎟ = 0,17.⎜⎜ µ ⎝ ⎠

0.67

⎛ Cp.µ ⎞ .⎜ ⎟ ⎝ k ⎠

0 , 37

⎛ µc ⎞ ⎟⎟ .⎜⎜ µ ⎝ w⎠

c

(Rase, 1977, hal 664)



dari Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi kapasitas 10.000 ton/tahun Dengan ho k

= koefisien konveksi di luar koil, kKal/m2.s.oC

= konduktifitas panas cairan, kKal/m.s.oC

OD = diameter luar pipa koil, m D = Diameter impeler, m ρ

= densitas cairan, kg/m3

µc = viskositas cairan, kg/m.s µw = viskositas air, kg/m.s Cp = panas spesifik cairan, kKal/kg.oC C = exp(-0,202 x ln µ – 0,357 = 0,31283 ho

= 3,7095

kKal/m2.s.oC

= 2734,6308

Btu/jam.ft2.oF

♦ Koefisien transfer panas keseluruhan (Uc) Uc

=

hio . ho hio + ho

=

91,9563 Btu/jam . ft 2 . F . 2734,6308 Btu/jam . ft 2 . F 91,9563 + 2734,6308 Btu/jam . ft 2 . F

= 88,9647

Btu/jam.ft2.oF

= 0,1207

kKal/s.m2.oC

♦ Koefisien transfer panas keseluruhan saat kotor (Ud) Uc . hd Uc + hd

Ud

=

hd

= 1/Rd

(Kern, 1950, pers. 6.10)

Rd = dirt factor/ fouling factor Rd = 0,001

(Kern, 1950, tabel 12)

hd = 1000 Btu/jam.ft2.oF Ud

88,9647 Btu/jam . ft 2 . F x 1000 Btu/jam . ft 2 . F = 88,9647 + 1000 Btu/jam . ft 2 . F = 72,3264

Btu/jam.ft2.oF



dari Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi kapasitas 10.000 ton/tahun Ud brine water – zat organik adalah 40-100 Btu/jam.ft2.oF, sehingga Ud memenuhi. ♦ Luas kontak perpindahan panas At

=

Q Ud . ∆TLMTD

=

51548,4068 Btu/jam 72,3264 Btu/jam . ft 2 . F x 61,2491 F

= 11,6364

ft2

= 0,8713

m2

♦ Panjang koil Lc

=

0,8713 m 2 At = a" 0,1494 m 2 /m

= 4,6694

m

♦ Jumlah koil (Nt) Nt

=

1,8477 m 2 At At = = A koil π .OD.Ao π.0,04826 m.0,1494 m 2 /m

= 36,3642 Untuk perancangan dipilih jumlah koil (Nt) = 37 lilitan ♦ Tinggi Koil dan volume koil Hc

= Nt x (OD+l) = 37 x (0.04826 + 0,04826 m) = 3,5712

Vc

m

= ¼.π.(ODkoil)2 x Lc = ¼.π.( 0,04826 m)2 x 4,6694 m = 0,0085

m3



dari Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi kapasitas 10.000 ton/tahun 7. Menghitung Tebal Isolasi Reaktor Isolator yang digunakan adalah jenis Polyurethane (range suhu -300 s.d 200 F) dengan data- data sebagai berikut : Emisivitas = e = 0,9300 k isolasi = 0,2595 W/m.C

(fig11.65 Perry) ∆x

R1 R2 Ta R3

T1

T2

T3

∆x = tebal isolasi R1 = jari-jari dalam tangki

= 1,1307 m

R2 = jari-jari luar tangki

= 1,3807 m

R3 = jari-jari tangki setelah diisolasi T1 = suhu dinding dalam tangki

= 15 °C = 288,15 K

T2 = suhu dinding luar tangki T3 = suhu isolator bagian luar (kita inginkan)

= 20 °C = 293,15 K

Ta = suhu udara luar

= 35 °C = 308,15 K

k1 = konduktivitas dinding tangki

= 49,8633 W/m.°C

k2 = konduktivitas panas isolator

= 0,2595 W/m.°C (Daftar A-2 JP Hollman)

Suhu film = Tf

= (T3 + Ta)/2 = (20 + 35)/2 = 27,5 °C = 300,65 K

β = 1/ Tf = 1/27,5

= 0,0364°C-1

∆T = Tf – T3 = 27,5 – 20 = 7,5 °C Perhitungan Reaktor ***


dari Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi kapasitas 10.000 ton/tahun Sifat fisis udara pada Tf : ρ

=1,1743 kg/m3

Cp = 1005,7052 J/kg.°C k

= 0,0263 W/m.°C

µ = 1,8194 . 10-5 kg/m.s

Mencari koefisien perpindahan panas konveksi (hc) •

Bilangan Grasshof l 3 .ρ 2 .β .g .∆t Gr = 2

µ

•

Bilangan Prandtl

Pr = •

cp.l k

Bilangan Rayleigh

Ray = Gr.Pr Bila :

0.25

Ray 104 – 109

⎛ ∆t ⎞ hc = 0.29. ⎜ ⎟ ⎝ L⎠

Ray 109 - 1015

hc = 0.19.(∆t )1/ 3

(Mc Adams, 1958)

L = tinggi tangki = 5,4046 m Dari data- data yang sudah diketahui diperoleh : Gr

= 1,7013. 1012

Pr

= 0,7074

Ray

= 1,2036.1012

hc

= 0,3719 W/m2 °C

Menghitung tebal isolasi (∆x) dengan cara trial & error Panas konveksi (qc) qc = hc. A. (Ta – T3)

………........(1)

A = Л. D. L

………........(2)

D = diameter tangki hingga ke isolator = 2. R2 +2. ∆x

………........(3) Perhitungan Reaktor ***


dari Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi kapasitas 10.000 ton/tahun L = 5,4046 m Panas konduksi (qk) pada dinding dalam tangki hingga dinding luar tangki qc = qk

= 302,1461 W

………........(4)

Panas konduksi pada silinder, dengan arah konduksi radial keluar:

r1 = jari-jari dalam reaktor r2 = jari-jari luar reaktor r3 = jari-jari isolasi reaktor qk = -k.Ar.

dT dr

di mana Ar = 2. π .r.L misal kita tinjau panas konduksi lapis 1 dan lapis 2 : kondisi batas :

r = r1

T = T1

r = r2

T = T2

dr 2 −2.π .k1 .L ∫r r = T∫ qk 1 1

r2

T

−2.π .k1 .L (T2 − T1 ) qk 2.π .k1 .L ln r 2 = (T1 − T2 ) r1 qk 2.π .k1 .L(T1 − T2 ) qk = ln r 2 r1 ln r ]r1 = r2

Tahanan termal : Rth =

ln r 2

r1 2.π .k1.L

Panas konduksi pada lapis 2 dan lapis 3 diperoleh dengan cara yang sama. Perhitungan Reaktor ***


dari Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi kapasitas 10.000 ton/tahun qk =

2.π .k2 .L(T2 − T3 ) ln r 3 r2

Tahanan termal : Rth =

ln r 3

r2 2.π .k2 .L

Panas konduksi keseluruhan arah konduksi radial ke dalam: Arah

isolasi

adalah

dari

dinding

luar

ke

dinding

dalam,

untuk

melindungi/mencegah panas dari udara luar masuk ke reaktor.

ln r 2

ln r 3

r1 2.π .k1.L

Qk =

r2 2.π .k2 .L

∆Tmenyeluruh ∑ Rth (Holman,J.P.,1994) 2π L(T3 − T1 )

qk = ln

R2

R1

k1

+

ln

R3

………........(5) R2

k2

∆x = R3 – R2

…….…........(6) Algoritma : Trial ∆x pers.(3) diperoleh D pera(2) diperoleh A pers (1) diperoleh qc

Not OK

pers (4) diperoleh qk pers (5) diperoleh R3 pers (6) diperoleh ∆x

OK Perhitungan Reaktor ***


dari Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi kapasitas 10.000 ton/tahun Dengan perhitungan excel diperoleh ∆x = 0,214990 m = 21,4990 cm

Menghitung persen panas yang bisa dicegah masuk oleh isolator % panas yang bisa dicegah oleh isolator = •

Menghitung T2 qc = qk =

2.π .k1 .L(T2 − T1 ) ln r 2 r1

302,1461 =

T2 •

Panas masuk dengan isolasi Panas masuk tanpa isolasi

2.π .89,8633.(T2 − 288,15) 1,1307 ln( ) 1,3807

= 288,1857 K

Menghitung panas konveksi qc

= hc. A. (Ta – T2)

A

= Л. D. L

D

= diameter luar reaktor = 2. R2 = 2,7614 m

L

= 5,4046 m

hc

= 0,3719 W/m2 °C

qc

= 0,3719 . 3,14. 2,7614. 5,4046 (308,15 - 288,1857) = 347,9602 W

•

% panas yang bisa dicegah oleh isolator

=

302,1461 × 100% 347,9602

= 87 %


0.03175 m

3,5712 m

5,4046 m 0.03175 m

TAHUN

Recommend Documents