TUGAS AKHIR RAHMADELFITRI

PRA RANCANGAN PABRIK PEMBUATAN N-BUTIRALDEHID DARI PROPILEN DAN GAS SINTESIS DENGAN KATALIS RHODIUM MELALUI PROSES OXO-REACTION DENGAN KAPASITAS PRODUKSI 18.000 TON/TAHUN

TUGAS AKHIR

Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan Ujian Sarjana Teknik Kimia

Oleh :

RAHMADELFITRI 040405031

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2009 Rahmadelfitri : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 18.000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

KATA PENGANTAR Puji Syukur penulis ucapkan kepada Allah SWT karena atas kehendak dan rahmat-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir yang berjudul “PraRancangan Pabrik Pembuatan n-Butiraldehid dari Propilen dan Gas Sintesis dengan Katalis Rhodium melalui Proses Oxo-Reaction dengan Kapasitas Produksi 18.000 ton/tahun”. Tugas akhir ini disusun untuk melengkapi salah satu syarat mengikuti ujian sarjana di Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. Dalam kesempatan ini penulis ingin berterima kasih dan bersimpuh di kaki kedua orang tua (Ayah dan Ibu) penulis atas segala doa dan jerih payahnya yang takkan terbalas sampai kapanpun. Tugas akhir ini mengkin tidak akan selesai tanpa bantuan dan bimbingan dari berbagai pihak. Untuk itu, atas selesainya tugas akhir ini izinkanlah penulis mengucapkan terima kasih kepada : 1. Bapak Ir. M. Yusuf Ritonga, MT selaku Dosen Pembimbing I sekaligus sebagai Dosen Penguji I yang telah banyak membimbing dan memberi masukan selama menyelesaikan tugas akhir ini. 2. Ibu Maulida, ST, M.Sc selaku Dosen Pembimbing II yang telah membimbing dan memberi masukan selama menyelesaikan tugas akhir ini. 3. Bapak Dr. Eng. Ir. Irvan, MT selaku Dosen Penguji II sekaligus sebagai Koordinator Tugas Akhir Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik USU. 4. Bapak Ir. Syahrul Fauzi Siregar, MT, selaku Dosen Penguji III atas saran dan masukannya dalam perbaikan tugas akhir ini. 5. Ibu Ir. Renita Manurung, MT, selaku Ketua Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik USU. 6. Seluruh Bapak dan Ibu Staff pengajar di Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik USU. 7. Kak Sri, Pak Sutiyono, Buk Pono, dan seluruh pegawai Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik USU, terima kasih atas segala bantuannya. 8. Adik (Nanda) terima kasih atas segala perhatian, doa, nasehat, motivasi serta kasih sayang yang amat besar yang telah diberikan kepada penulis. Rahmadelfitri : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 18.000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

9. Keluarga besar di Pekanbaru yang telah memberikan dukungan dan nasehatnya.. 10. Deni, patner sekaligus teman seperjuangan di Teknik Kimia yang telah banyak membantu dalam meyelesaikan tugas akhir ini. 11. Andriza dan Indah yang telah banyak membantu dalam menyelesaikan tugas akhir ini 12. Bobby, untuk semua ceritanya dan perhatian ‘ 13. Suden, Indah, Welly, Kiki, Wahid, Zulfikar, Novita, Mala, Baharin, Titi, Heni, Joas, Daniel, dan teman-teman Stambuk 04 yang tidak bisa disebutkan satu persatu, atas segala doa, bantuan, dan masukannya. 14. Uni Merina, Bang Nirza, Kak Hany, Bang Ajih, Uni Meli, Kak Inur, Bang Pipin, Bang Dudi, Bang Wayan, dan semua abang, kakak, dan adik-adik di Teknik Kimia yang telah banyak membantu penulis. 15. Teman-teman kos Kamboja 38 (Isel, Yusni, Iin, Siti, Mila Yuyun, Irma dan kak ningsih), terimakasih untuk perhatiaannya. 16. Teman-teman di KAMMI Teknik yang telah memberikan banyak pelajaran hidup baru 17. Kakak-kakak Di Arif 6 dulu yang sangat membantu selama 3 tahun pertama kuliah 18. Serta seluruh pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu. Penulis menyadari dalam penyusunan tugas akhir ini masih banyak terdapat kekurangan. Oleh karena itu, penulis sangat mengharapkan saran dan kritik dari pembaca yang konstruktif demi kesempurnaan penulisan tugas akhir ini. Akhir kata, penulis berharap dapat mengaplikasikan ilmu yang selama ini penulis peroleh bagi masyarakat dan semoga tulisan ini bermanfaat bagi pembaca semua. Medan,

Maret 2009 Penulis

Rahmadelfitri

Rahmadelfitri : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 18.000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

INTISARI

Pembuatan n – Butiraldehid ini dibuat dengan bahan baku propilen dan gas sintesis dengan reaksi hidroformilasi ini direncanakan akan berproduksi dengan kapasitas 18.000 ton/tahun dan beroperasi selama 330 hati dalam setahun. Pabrik ini diharapkan akan mengurangi ketergantungan Indonesia terhadap produk impor. Lokasi pabrik direncanakan di Asahan, Sumatera Utara dengan luas area 23.914 m3. Hal ini karena daerah tersebut merupakan daerah industri dan dekat dengan lokasi transportasi. Tenaga kerja yang dibutuhkan untuk pabrik ini adalah 182 orang dengan bentuk badan usaha perseroaan terbatas (PT) yang dipimpin oleh seorang direktur utama dengan struktur organisasi sistem garis. Hasil analisa ekonomi pabrik n – Butiraldehid adalah : − Total Modal Investasi

: Rp 282.346.269.041,-

− Biaya Produksi

: Rp 227.888.257.469,-

− Hasil Penjualan

: Rp 321.753.600.000,-

− Laba Bersih

: Rp 67.211.339.866,-

− Profit Margin

: 29,01 %

− Break Event Point

: 46,5 %

− Return of Investment

: 23,805 %

− Pay Out Time

: 4,2 tahun

− Return on Network

: 39,67 %

− Internal Rate Return

: 36,47 %

Dari hasil analisa aspek ekonomi dapat disimpulkan bahwa pabrik pembuatan n – Butiraldehid ini layak untuk didirikan.


DAFTAR ISI KATA PENGANTAR .................................................................................

i

INTISARI ...................................................................................................

iii

DAFTAR ISI ...............................................................................................

iv

DAFTAR GAMBAR ..................................................................................

vi

DAFTAR TABEL .......................................................................................

vii

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

I-1

1.1 Latar Belakang ............................................................................

I-1

1.2 Rumusan Masalah .......................................................................

I-3

1.3 Tujuan Pra Rancangan Pabrik ......................................................

I-4

1.4 Manfaat Perancangan...................................................................

I-4

BAB II TINJAUAN PUSTAKA .................................................................

II-1

2.1 Aldehid........................................................................................

II-1

2.2 Butiraldehid .................................................................................

II-2

2.3 Kegunaan Butiraldehid ................................................................

II-2

2.4 Sifat Reaktan, Produk, dan Bahan Pembantu ...............................

II-4

2.5 Pemilihan Proses .........................................................................

II-11

2.6 Deskripsi Proses ..........................................................................

II-12

BAB III NERACA MASSA ........................................................................

III-1

BAB IV NERACA ENERGI.......................................................................

IV-1

BAB V SPESIFIKASI PERALATAN ........................................................

V-1

BAB VI INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA ...............

VI-1

6.1 Instrumentasi ...............................................................................

VI-1

6.2 Keselamatan Kerja Pabrik............................................................ VI-13 BAB VII UTILITAS ................................................................................... VII-1 7.1 Kebutuhan Uap ............................................................................ VII-1 7.2 Kebutuhan Air ............................................................................. VII-2 7.3 Kebutuhan Bahan Kimia .............................................................. VII-12 Rahmadelfitri : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 18.000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

7.4 Kebutuhan Listrik ........................................................................ VII-13 7.5 Kebutuhan Bahan Bakar .............................................................. VII-13 7.6 Unit Pengolahan Limbah ............................................................. VII-15 7.7 Spesifikasi Peralatan Utilitas ....................................................... VII-23 BAB VIII LOKASI DAN TATA LETAK PABRIK .................................. VIII-1 8.1 Landasan Teori ............................................................................ VIII-1 8.2 Lokasi Pabrik .............................................................................. VIII-1 8.3 Tata Letak Pabrik ........................................................................ VIII-4 8.4 Perincian Luas Tanah ................................................................. VIII-9 BAB IX ORGANISASI DAN MANAJEMEN PERUSAHAAN ..............

IX-1

9.1 Organisasi Perusahaan ................................................................

IX-1

9.2 Manajemen Perusahaan ...............................................................

IX-9

9.3 Badan Usaha................................................................................ IX-13 9.4 Uraian Tugas, Wewenang Dan Tanggung Jawab ......................... IX-18 9.5 Tenaga Kerja dan Jam kerja ........................................................ IX-22 9.6 Sistem Penggajian ....................................................................... IX-24 9.7 Kesejahteraan Tenaga Kerja ........................................................ IX-26 BAB X ANALISA EKONOMI ...................................................................

X-1

10.1 Modal Investasi .........................................................................

X-1

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

X-4

10.3 Total Penjualan (Total Sales) .....................................................

X-5

10.4 Perkiraan Rugi/ Laba Usaha.......................................................

X-5

10.5 Analisa Aspek Ekonomi ............................................................

X-5

BAB XI KESIMPULAN .............................................................................

XI-1

DAFTAR PUSTAKA .................................................................................

xi

LAMPIRAN A PERHITUNGAN NERACA MASSA LAMPIRAN B PERHITUNGAN NERACA PANAS LAMPIRAN C PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN LAMPIRAN D PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN UTILITAS LAMPIRAN E PERHITUNGAN ASPEK EKONOMI Rahmadelfitri : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 18.000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Sebuah Aldehid .........................................................................

II-1

Gambar 2.2 Reaksi Oksidasi Aldehid ...........................................................

II-1

Gambar 2.3 Struktur Molekul Butiraldehid ..................................................

II-2

Gambar 2.4 Kegunaan Butiraldehid .............................................................

II-3

Gambar 2.5 Turunan Senyawa n-Butiraldehid dan i-Butiraldehid .................

II-4

Gambar 2.6 Konsumsi Dunia Terhadap Oxo Chemical Reaction ..................

II-11

Gambar 2.7 Reaksi Pembentukan n-Burtiraldehid ........................................

II-13

Gambar 2.8 Blok Diagram alir Proses Pembuatan n-Butiraldehid .................

II-15

Gambar 6.1 Diagram balok Sistem Pengendalian Feedback .........................

VI-4

Gamabr 6.2 Loop Pengendalian ....................................................................

VI-2

Gambar 6.3 Instrumentasi Tangki Bahan Baku .............................................

VI-8

Gambar 6.4 Instrumentasi Tangki Cairan .....................................................

VI-8

Gambar 6.5 Instrumentasi Expander ............................................................

VI-9

Gambar 6.6 Instrumentasi Cooler .................................................................

VI-9

Gambar 6.7 Instrumentasi Reaktor ............................................................... VI-10 Gambar 6.8 Instrumentasi Kondensor .......................................................... VI-10 Gambar 6.9 Instrumentasi Separator ............................................................. VI-11 Gambar 6.10 Instrumentasi Hydrocyclone .................................................... VI-11 Gambar 6.11 Instrumentasi Akumulator ....................................................... VI-11 Gambar 6.12 Instrumentasi Kolom Destilasi ................................................ VI-12 Gambar 6.13 Instrumentasi Reboiler ............................................................ VI-12 Gambar 6.14 Instrumentasi Separator Reaktan ............................................ VI-13 Instrumentasi Pompa ..................................................................................... VI-13 Gambar 7.1 Blok Diagram Alir Proses Utilitas ............................................. VII-35 Gambar 8.1 Tata Letak Pabrik Butiraldehid ................................................. VIII-11 Gambar 9.1 Struktur Organisasi Garis ..........................................................

IX-4

Gambar 9.2 Struktur Organisasi Fungsional .................................................

IX-6

Gambar 9.3 Struktur Organisasi Garis dan Staf ............................................

IX-7

Gambar 9.4 Struktur Organisasi Pabrik n-Butiraldehid ................................. IX-28 Rahmadelfitri : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 18.000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Gambar LE.1 Grafik BEP Pabrik Pembuatan n-Butiraldehid ......................... LE-30

DAFTAR TABEL

Tabel 1.1 Data Statistik Kebutuhan Butiraldehid di Indonesia .......................

I-1

Tabel 1.2 Data Perkiraan Kebutuhan Butiraldehid untuk Tahun 2007-2010 ...

I-2

Tabel 1.3 Data Statistik Impor Propilen Indonesia Tahun 2008 .....................

I-3

Tabel 1.4 Data Statistik Butanol Indonesia Tahun 2006 ................................

I-3

Tabel 2.1 Sifat Fisika Butiraldehid ...............................................................

II-10

Tabel 3.1 Neraca Massa Reaktor ...................................................................

III-1

Tabel 3.2 Neraca Massa Separator Propilen ..................................................

III-2

Tabel 3.3 Neraca Massa Separator Tekanan Rendah .....................................

III-2

Tabel 3.4 Neraca Massa Separator Katalis.....................................................

III-3

Tabel 3.5 Neraca Massa Kolom Destilasi ......................................................

III-3

Tabel 3.6 Neraca Massa Kondensor ..............................................................

III-3

Tabel 3.7 Neraca Massa Reboiler ..................................................................

III-4

Tabel 4.1 Neraca Energi Pada Reaktor ..........................................................

IV-1

Tabel 4.2 Neraca Energi Pada Cooler I .........................................................

IV-1

Tabel 4.3 Neraca Energi Pada Separator Propilen .........................................

IV-1

Tabel 4.4 Neraca Energi Pada Cooler II ........................................................

IV-2

Tabel 4.5 Neraca Energi Pada Separator Tekanan Rendah.............................

IV-2

Tabel 4.6 Neraca Energi Pada Pada Cooler III ..............................................

IV-2

Tabel 4.7 Neraca Energi Pada Heater............................................................

IV-2

Tabel 4.8 Neraca Energi Pada Kondensor .....................................................

IV-3

Tabel 4.9 Neraca Panas Pada Reboiler ..........................................................

IV-3

Tabel 4.10 Neraca Energi Pada Cooler IV ....................................................

IV-3

Tabel 4.11 Neraca Energi Pada Cooler V .....................................................

IV-3

Tabel 7.1 Kebutuhan Air Pendingin ............................................................. VII-2 Tabel 7.2 Kebutuhan Air Untuk Berbagai Keperluan ................................... VII-4 Tabel 7.3 Kualitas Air Sungai Silau, Asahan ................................................ VII-5 Tabel 7.3 Perincian Kebutuhan Listrik ......................................................... VII-13 Tabel 8.1 Perincian Luas Area Pabrik .......................................................... VIII-9 Tabel 8.2 Keterangan Gambar ....................................................................... VIII-12 Rahmadelfitri : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 18.000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Tabel 9.1 Jumlah Tenaga Kerja Beserta Tingkatan Pendidikannya ............... IX-22 Tabel 9.2 Jadwal Kerja Karyawan Shift ........................................................ IX-24 Tabel 9.3 Gaji Karyawan ............................................................................. IX-25 Tabel LA.1 Neraca Massa Reaktor ................................................................

LA-5

Tabel LA.2 Neraca Massa Separator Propilen ...............................................

LA-8

Tabel LA.3 Neraca Massa Separator Tekanan Rendah .................................. LA-10 Tabel LA.4 Neraca Massa Pemisah Katalis ................................................... LA-11 Tabel LA.5 Neraca Massa Kolom Destilasi ................................................... LA-14 Tabel LA.6 Komponen Konstanta Antoine ................................................... LA-14 Tabel LA.7 Suhu Umpan Masuk Kolom Destilasi ........................................ LA-15 Tabel LA.8 Titik Embun Kolom Destilasi .................................................... LA-15 Tabel LA.9 Titik Gelembung Kolom Destilasi ............................................. LA-15 Tabel LA.10 Omega Point Kolom Destilasi ................................................. LA-16 Tabel LA.11 Perhitungan RDM ...................................................................... LA-16 Tabel LA.12 Neraca Massa Kondensor ........................................................ LA-18 Tabel LA.13 Merca Massa Reboiler ............................................................. LA-18 Tabel LB.1 Data Kapasitas Panas Gas (J/mol K) ...........................................

LB-1

Tabel LB.2 Data Kapasitas Panas Cairan (J/mol K) .......................................

LB-2

Tabel LB.3 Data Panas Latent (J/mol) ...........................................................

LB-2

Tabel LB.4 Panas Pembentukan ....................................................................

LB-2

Tabel LB.5 Tekanan Uap Antoine (kPa) ln P = A – (B/(t+C)) .......................

LB-2

Tabel LB.6 Data Steam Air Pendingin yang Digunakan ...............................

LB-3

Tanel LB.7 Neraca Panas Masuk Reaktor ....................................................

LB-4

Tabel LB.8 Neraca Panas Masuk Reaktor Komponen Propilen ....................

LB-4

Tabel LB.9 Neraca Panas Keluar Reaktor ....................................................

LB-5

Tabel LB.10 Panas Reaksi Akibat Perubahan Tekanan .................................

LB-5

Tabel LB.11 Neraca Panas Masuk Cooler I ..................................................

LB-7

Tabel LB.12 Neraca Panas Keluar Cooler I ...................................................

LB-8

Tabel LB.13 Neraca Panas Masuk Separator Propilen ..................................

LB-9

Tabel LB.14 Neraca Panas Keluar Separator Propilen (Alur 8) .................... LB-10 Tabel LB.15 Neraca Panas Keluar Separator Propilen (Alur 7) .................... LB-10 Tabel LB.16 Neraca Panas Masuk Cooler II ................................................ LB-11 Rahmadelfitri : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 18.000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Tabel LB.17 Neraca Panas Keluar Cooler II ................................................ LB-12 Tabel LB.18 Neraca Panas Masuk Separator Tekanan Rendah ..................... LB-13 Tabel LB.19 Neraca Panas Keluar Separator Tekanan Rendah (Alur 12)....... LB-14 Tabel LB.20 Neraca Panas Keluar Separator Tekanan Rendah (Alur 11)....... LB-14 Tabel LB.21 Neraca Panas Masuk Cooler III ............................................... LB-16 Tabel LB.22 Neraca Panas Keluar Cooler III ............................................... LB-16 Tabel LB.23 Neraca Panas Masuk Heater .................................................... LB-18 Tabel LB.24 Neraca Panas Keluar Heater .................................................... LB-18 Tabel LB.25 Neraca Panas Masuk Kondensor .............................................. LB-19 Tabel LB.26 Neraca Panas Keluar Kondensor .............................................. LB-20 Tabel LB.27 Neraca Panas Keluar Kondensor Sebagai Refluks .................... LB-20 Tabel LB.28 Neraca Panas Masuk Reboiler ................................................. LB-21 Tabel LB.29 Neraca Panas Keluar Reboiler yang Dikembalikan ke Kolom ... LB-21 Tabel.LB.30 Neraca Panas Keluar Reboiler ................................................. LB-22 Tabel LB.31 Neraca Panas Masuk Cooler IV ............................................... LB-23 Tabel LB.32 Neraca Panas Masuk Cooler V ................................................ LB-24 Tabel LC.1 Komponen Pada Tangki Gas Sintesis..........................................

LC-2

Tabel LC.2 Data-Data Komponen Campuran Gas ........................................ LC-15 Tabel LC.3 Data Viskositas Komponen ....................................................... LC-25 Tabel LC.4 Komponen pada Separator Reaktan II ........................................ LC-44 Tabel LC.5 Komposisi Cairan ...................................................................... LC-49 Tabel LC.6 Komposisi Gas .......................................................................... LC-50 Tabel LC.7 Komponen Pada Tangki Gas Sintesis.......................................... LC-50 Tabel LC.8 Komponen pada Separator Reaktan II ........................................ LC-59 Tabel LD.1 Sketsa Bar Screen Tampak Atas ................................................

LD-2

Tabel LD.2 Grafik Enthalpy dan Temperatur pada Cooling Tower ............... LD-58 Tabel LE.1 Perincian Harga Bangunan, dan Sarana Lainnya ........................

LE-1

Tabel LE.2 Harga Indeks Marshall dan Swift ...............................................

LE-3

Tabel LE.3 Estimasi Harga Peralatan Proses Impor .......................................

LE-6

Table LE.4 Estimasi Harga Peralatan Proses Non-Impor ...............................

LE-7

Tabel LE.5 Estimasi Harga Peralatan Utilitas Impor .....................................

LE-7

Tabel LE.6 Estimasi Harga Peralatan Utilitas Non-Impor .............................

LE-8


Tabel LE.7 Biaya Sarana Transportasi ......................................................... LE-11 Tabel LE.8 Perincian Gaji Karyawan ........................................................... LE-15 Tabel LE.9 Perincian Biaya Kas ................................................................... LE-17 Tabel LE.10 Perincian Modal Kerja ............................................................. LE-18 Tabel LE.11 Aturan Depresiasi Sesuai UU RI No. 17 Tahun 2000 ............... LE-19 Tabel LE-12 Perhitungan Biaya Depresiasi Sesuai UU RI ............................. LE-20 Tabel LE.13 Data Perhitungan Internal Rate of Return (IRR)........................ LE-29


BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Indonesia sebagai negara yang sedang berkembang akan melaksanakan pembangunan dan pengembangan di berbagai sektor, salah satunya adalah sektor industri. Dalam pembangunan, sektor industri makin berperan strategis karena merupakan motor penggerak dalam pembangunan suatu negara. Sektor ini diharapkan disamping sebagai penyerap tenaga kerja terbesar, penghasil devisa, juga sebagai pemacu pertumbuhan ekonomi yang tinggi. Industri yang tengah dikembangkan di Indonesia yaitu industri kimia. Melalui industri ini diharapkan Indonesia mampu memanfaatkan potensi yang ada, karena industri kimia membutuhkan perangkat-perangkat lain untuk mencapai tujuannya. Adanya peningkatan disektor industri kimia ini akan menyebabkan kebutuhan bahan baku industri kimia tersebut pun semakin meningkat. Untuk menopang kelangsungan industri yang bergerak dalam bidang menghasilkan barang jadi maka dibutuhkan industri yang dapat menghasilkan bahan baku. Sampai saat ini kebutuhan akan bahan baku dan bahan penunjang di Indonesia masih banyak didatangkan dari luar negeri. Jika bahan baku dan bahan penunjang tersebut bisa dihasilkan di dalam negeri, hal ini tentunya akan sangat menghemat pengeluaran devisa negara. Tabel 1.1 Data Statistik Kebutuhan Butiraldehid di Indonesia Tahun

Berat (kg)

2002

4.905.807

2003

6.478.645

2004

7.073.154

2005

6.222.921

2006

11.604,996

(Sumber : DIS HS No. 2912.13.000, 2007) Dari data di atas, dapat dilihat bahwa kebutuhan Indonesia akan butiraldehid terus meningkat dari tahun 2002 sampai tahun 2006. Sama halnya dengan kebutuhan Rahmadelfitri : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 18.000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

dunia akan butiraldehid juga terus meningkat seiring dengan berkembangnya pembangunan disektor industri kimia. Peningkatan kebutuhan dunia akan butiraldehid tersebut meningkat antara 2 – 3 % setiap tahunnya (Asley dan Tudor, 2007). Dengan dibangunnya pabrik butiraldehid di Indonesia akan memacu perkembangan industri-industri yang menggunakan butiraldehid sebagai bahan baku maupun bahan pembantu. Butiraldehid dihasilkan melalui reaksi hidroformilasi propilen atau reaksi antara gas propilen dengan gas sintesis (karbon monoksida dan hidrogen). Proses ini disebut juga dengan oxo reaction (Orthmer, 1998) Reaksi : 2CH3CH=CH2 + 2CO + 2H2 → CH3CH2CH2CHO + (CH3)2CHCHO Propilen

gas sintesis

n-butiraldehid

i-butiraldehid

Propilen dan gas sintesis merupakan reaktan yang digunakan dalam proses hidroformilasi ini. Sedangkan katalis yang digunakan yaitu rodium yang berikatan dengan ligannya yaitu tripenilpospin. Katalis ini akan dilarutkan dalam air. Butiraldehid sangat banyak digunakan dalam dunia industri kimia, terutama sebagai zat perantara atau sebagai zat intermediet, misalnya sebagai bahan pembuat 2-Etil heksanol (2-EH), n-butanol, dan Poli Vinil Butiral (PVB) (Orthmer, 1998). Tabel 1.2 Data Statistik Impor Butanol Indonesia Tahun 2006 No.

Negara

Berat (kg)

1.

Jepang

8.595.524

2.

Singapura

6.457.112

3.

Malaysia

12.968.652

(Sumber : Biro Pusat Statistik, 2006)


1.2 Perumusan Masalah Semakin tingginya penggunaan butiraldehid di dunia yang merupakan produk antara dalam suatu proses industri seperti n-butanol dan 2-etil heksanol, memacu Indonesia untuk memberikan suatu prospek baru untuk dibuat suatu perancangan pabrik pembuatan butiraldehid (C4H8O) dengan menggunakan bahan baku propilen (C3H6) dan gas sintesis (CO dan H2) dengan menggunakan proses hidroformilasi (oxo reaction).

1.3 Tujuan Pra Rancangan Pabrik Tujuan dari pra rancangan pabrik butiraldehid dari propilen dan gas sintesis dengan proses oxo reaction adalah : 1. Untuk memproduksi butiraldehid, serta untuk menerapkan berbagai disiplin ilmu yang telah diterima di Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara, khususnya di bidang rancangan pabrik, proses, dan operasi teknik kimia yang akan memberikan gambaran tentang kelayakan pra – rancangan pendirian pabrik ini. 2. Pendirian pabrik ini diharapkan dapat menjadikan Indonesia sebagai salah satu produsen butiraldehid di dunia. 3. Dari segi ekonomi, dengan adanya pendirian pabrik ini diharapkan dapat menyerap tenaga kerja dan secara tidak langsung dapat meningkatkan perekonomian masyarakat sehingga jumlah pengangguran di dalam negeri dapat dikurangi.

1.4 Manfaat Perancangan Manfaat pra rancangan pabrik pembuatan butiraldehid (C4H8O) dengan menggunakan bahan baku propilen (C3H6) dan gas sintesis (CO dan H2) dengan menggunakan proses oxo reaction atau hidroformilasi adalah memberi gambaran kelayakan (feasibility) pabrik ini untuk dikembangkan di Indonesia. Dimana nantinya gambaran tersebut menjadi patokan untuk pengambilan keputusan terhadap pendirian suatu pabrik.



BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Aldehid Aldehid adalah salah satu senyawa organik yang memiliki gugus karbonil (sebuah ikatan rangkap C=O) yang berikatan dengan satu atom hidrogen. Aldehid termasuk senyawa yang sederhana jika ditinjau berdasarkan tidak adanya gugusgugus reaktif yang lain seperti -OH atau -Cl yang terikat langsung pada atom karbon di gugus karbonil - seperti yang bisa ditemukan misalnya pada asam-asam karboksilat yang mengandung gugus -COOH.

Gambar 2.1 Sebuah Aldehid (Anonim, 2008 a) Keberadaan atom hidrogen dalam gugus menjadikan aldehid sangat mudah teroksidas atau dengan kata lain, aldehid adalah agen pereduksi yang kuat. Pada kondisi asam, aldehid dioksidasi menjadi sebuah asam karboksilat. Pada kondisi basa, asam karboksilat tidak bisa terbentuk karena dapat bereaksi dengan logam alkali. Namun yang terbentuk adalah garam dari asam karboksilat (Anonim, 2008 a).


Gambar 2.2 Reaksi Oksidasi Aldehid (Anonim, 2008 a) Contoh umum dari aldehid yang banyak digunakan dalam dunia industri adalah formaldehid (metanal), asetaldehid (etanal), isobutiraldehid (2-metilpropanal), dan butiraldehid (n-butanal). (Kirk- Othmer, 1998).

2.2 Butiraldehid Butiraldehid merupakan salah satu senyawa yang memiliki gugus aldehid yang banyak digunakan dalam industri kimia. Butiraldehid dikenal juga dengan nama n-butanal atau butil aldehid. Secara alami butiraldehid terdapat pada daun teh, aroma kopi, dan asap tembakau. Butiraldehid merupakan produk intermediet yang banyak digunakan untuk menghasilkan produk-produk lain seperti n-butanol, 2 etil heksanol (2-EH), dan Poli (Vinil Butiral). (Kirk- Othmer, 1998). Butiraldehid sebagai bahan baku pembuatan n-butanol ini merupakan cairan jernih yang tidak berwarna dan mempunyai bau yang khas. Sifat fisika n-butiraldehid antara lain dapat larut dalam air, etil alkohol, etil asetat, aseton, dan toluen, dan merupakan zat yang mudah terbakar (Halimatuddahliana, 2004).

Gambar 2.3 Struktur Molekul Butiraldehid (Anonim, 2008 b)

2.3 Kegunaan Butiraldehid Butiraldehid merupakan produk utama dalam proses hidroformilasi propilen dan gas sintesis serta merupakan produk antara yang banyak digunakan dalam industri kimia. Butiraldehid melalui beberapa proses pengolahan lanjut, baru dapat Rahmadelfitri : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 18.000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

dikonsumsi secara langsung oleh manusia. Misalnya proses aldolisasi dari nbutiraldehid akan menghasilkan 2-etil heksanal dan untuk selanjutnya hidrogenasi 2etil heksanal akan menghasilkan 2-etil heksanol yang banyak digunakan sebagai plasticiser. Produk n-butanol dihasilkan dari proses hidrogenasi n-butiraldehid, sedangkan penambahan polivinil alkohol pada n-butiraldehid menghasilkan polivinil butiral. Untuk i-butiraldehid yang merupakan produk antara dalam pembuatan nbutiraldehid pada proses hidroformilasi ini juga memiliki banyak kegunaan. Hidrogenasi dari i-butiraldehid akan menghasilkan isobutanol yang berguna sebagai bahan plasticiser dan pelarut. Sedangkan oksidasi i-butiraldehid menghasilkan asam isobutiral (Anonim, 2003 b). Untuk kegunaan lebih lengkapnya dapat dilihat pada gambar 2.4.


Gambar 2.4 Kegunaan Butiraldehid (Anonim, 2003 b)


Gambar 2.5 Turunan Senyawa n-Butiraldehid dan i-Butiraldehid (Agar, 2003)

2.4 Sifat Reaktan, Produk, dan Bahan Pembantu 2.4.1 Propilen (C3H6) A. Sifat – sifat Fisika 1. Berat molekul

: 42 gr/mol

2. Titik didih

: 225,4 K- 47,7 oC

3. Titik beku

: 87,9 K

4. Temperatur kritis

: 365 K

5. Tekanan kritis

: 4,6 MPa

6. Volume kritis

: 181 cm3/mol

7. Densitas cairan pada 223 K : 0,612 gr/cm3 8. Entalpi pembentukan

: 20,42 kJ/mol4

9. Wujud

: Gas

10. Merupakan senyawa yang tidak berwarna yang memiliki bau harum. (Kirk-Orthmer, 1998). B. Sifat – sifat Kimia 1. Propilen diproduksi melalui proses steam craking hidrokarbon pada pemurnian minyak bumi yang juga menghasilkan etilen, metana dan hidrogen. Rekasi : 2CH3CH2CH3 → CH3CH=CH2 + CH2=CH2 + CH4 + H2 2. Reaksi propilen dengan amonia dan oksigen menghasilkan akrilonitrit pada industri asam akrilik. Reaksi : CH3CH=CH2 + NH3 + 3/2 O2 →

CH2=CHCN + 3H2O


3. Pada temperatur tinggi klorinasi propilen dengan klorida memproduksi gliserol. Reaksi : CH3CH=CH2 + Cl2

770 K

→

CH2=CHCH2Cl + HCl

4. Reaksi propilen dengan salah asam karboksilat menghasilkan propilen oksida yang banyak digunakan dalam industri plastik poliuretra dan foam. Reaksi :

5. Produk iso-propil alkohol dibuat dari propilen dengan asam sulfat yang untuk selanjutnya direaksikan dengan uap air. Produk ini banyak digunakan dalam proses industri kimia, pelarut, dan farmasi. H2SO4

Reaksi : CH2=CHCH3 →

H2O

CH3CHOSO3HCH3 → CH3CHOHCH3

6. Cumene dibuat dari reaksi antara propilen dan benzena. Cumene merupakan produk intermediet dalam industri fenol dan aseton. Reaksi :

(Speight, 1995).

2.4.2 Karbon Monoksida (CO) A. Sifat – sifat fisika 1. Berat molekul

: 28 gr/mol

2. Titik didih

: 68,09 K

3. Titik lebur

: 81,65 K

4. Densitas pada 273 K

: 1,2501 kg/m3

5. Temperatur kritis

: 132,9 K

6. Tidak berwarna 7. Tidak berbau 8. Tidak berasa 9. Bersifat racun (Kirk-Orthmer, 1998).


B. Sifat – sifat Kimia 1. Reaksi eksotermik antara uap air dan karbon akan menghasilkan gas sintetis yang digunakan sebagai bahan baku dalam proses hidroformilasi. Rekasi : H2O + C → H2 + CO 2. Karbon monoksida merupakan hasil samping dari reduksi bijih logam oksida dengan karbon. Reaksi : MO + C → M + CO 3. Produksi CO dalam skala laboratorium adalah dengan pemanasan campuran bubuk seng dan kalsium karbonat. Reaksi : Zn + CaCO3 → ZnO + CaO + CO 4. Pada besi pentakarbonil [Fe(CO)5] pasangan elektron pada karbon berinteraksi dengan logam dan karbon monoksida menyumbangkan pasangan elektronnya kepada logam. Pada kondisi

ini, karbon monoksida disebut

sebagai ligan karbonil. Reaksi :

5. Reaksi karbon monoksida dengan klorin menghasilkan COCl2 yang untuk proses selanjutnya, COCl2 bereaksi dengan toluen-2,4-diamin digunakan dalam industri yang menghasilkan toluen diisosianat. Reaksi : 6. Reaksi karbon monoksida dengan alkohol merupakan proses dalam industri etil akrilat. Reaksi : (Speight, 1995).

2.4.3 Hidrogen (H2) A. Sifat – sifat Fisika 1. Berat molekul

: 2 gr/mol


2. Viskositas pada 0 oC

: 0,00839 cP

3. Densitas pada 0 oC

: 0,04460 x 103 mol/cm3

4. Konduktivitas termal

: 1,740 mW/(cm.K)

5. Tidak berwarna 6. Tidak berbau 7. Bersifat non-logam 8. Merupakan gas diatomik yang sangat mudah terbakar. 9. Unsur teringan 10. Senyawa hidrogen relatif langka dan jarang dijumpai secara alami di bumi. (Kirk-Orthmer, 1998).

B. Sifat- sifat Kimia 1. Hidrogen biasanya dihasilkan secara industri dari berbagai senyawa hidrokarbon seperti metana. Reaksi : CH4 + H2O → CO + 3 H2 2. Elektrolisis air menghasilkan hidrogen atau disebut juga dengan dekomposisi air. Reaksi : 2H2O → 2H2 + O2 3. Keseluruhan dari reaksi steam hidrokarbon ini dalam industri akan menghasilkan efisiensi dalam operasi dan memberikan panas pada boiler. Reaksi :

4. Pirolisis dari hidrokarbon menghasilkan etilen dan hidrogen dalam industri etilen. Reaksi : C2H6 → C2H4 + H2 5. Dalam skala laboratorium, hidrogen dihasilkan dari reaksi antara logam dan asam atau air. Reaksi : Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2 6. Reaksi antara hidrogen dan karbon monoksida merupakan reakasi yang sangat penting dalam produksi metanol. Rahmadelfitri : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 18.000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Reaksi : CO + 2H2 → CH3OH 7. Sintesis gas digunakan untuk memproduksi substitisi gas alam (SNG), metana dan hidrokarbon tinggi. Reaksi : CO + 3H2 → CH4 + H2O (Kirk-Orthmer, 1998).

2.4.4 Rhodium (Rh) Sifat – sifat : 1. Berat molekul

: 102,90550 gr/mol

2. Massa jenis

: 12,41 gr/cm³

3. Titik lebur

: 2237 K

4. Titik didih

: 3968 K

5. Kalor peleburan

: 26,59 kJ/mol

6. Kalor penguapan

: 494 kJ/mol

7. Kapasitas kalor

: 24,98 J/(mol·K)

8. Kondusktivitas termal

: 150 W/(m·K)

9. Merupakan logam transisi yang berwana putih keperakan dan sering digunakan sebagai katalis. (Anonim, 2008)

2.4.5 Tripenilpospin (C18H15P) Sifat – sifat : 1. Berat molekul

: 262,29 gr/mol

2. Titik didih

: 377 oC

3. Titik lebur

: 79 – 81 oC

4. Spesifik graviti

: 1,08

5. Tidak larut dalam air.


6. Merupakan pengoksidasi kuat yang sering digunakan sebagai ligan katalis dalam dunia industri. 7. Berbentuk serbuk putih. (Baker, 2007)

2.4.6 Air (H2O) Sifat – sifat umum 1. Titik beku

: 0oC

2. Titik didih

: 100oC

3. Densitas

: 1 gr/ml

4. Berat molekul

: 18,016 gr/mol

5. Spesifik gravity (cair)

: 1 gr/ml

6. Spesifik gravity (beku) : 0,195 7. Kalor jenisnya

: 1 kal/groC

8. Viskositas

: 0,8909 mPa.s (25°C)

9. Membiaskan cahaya datang. 10. pH antara 6,8 – 7,2 11. Merupakan larutan elektrolit. 12. Larutan bersifat polar karena memiliki pasangan electron. 13. Bentuk molekulnya tetrahedral (menyudut). 14. Merupakan senyawa kovalen. (Perry, 1999)


2.4.7 Butiraldehid (C4H8O) A. Sifat – sifat Fisika Tabel 2.1 Sifat Fisika Butiraldehid No.

Keterangan

n-Butiraldehid

i-Butiraldehid

1.

Rumus kimia

n-C3H7CHO

i-C3H7CHO

2.

Berat molekul

72,11 gr/mol

72,11 gr/mol

3.

Titik didih

74, 8 oC

64,1 oC

4.

Titik lebur

- 96,4 oC

- 65,0 oC

5.

Temperatur kritis

263,95 oC

233,85

6.

Tekanan kritis

4000 kPa

4100 kPa

7.

Densitas cairan

801,6 kg/m3

789,1 kg/m3

8.

Viskositas

0,343 cP

0,504 cP

(Kirk-Orthmer, 1998)

B. Sifat – sifat Kimia 1. Dihasilkan melalui reaksi antara propilen dan gas sintesis. Reaksi : CH3CH=CH2 + CO + H2 → CH3CH2CH2CHO + (CH3)2CHCHO 2. Hidrogenasi n-butiraldehid menghasilkan n-butanol. Reaksi : C3H7CHO + H2 → C4H9OH 3. Proses aldolisasi dari n-butiraldehid menghasilkan 2-etil heksanal dan untuk selanjutnya hidrogenasi 2-etil heksanal akan menghasilkan 2-etil heksanol yang banyak digunakan sebagai plasticiser. 4. Penambahan polivinil alkohol pada n-butiraldehid menghasilkan polivinil butiral. 5. Hidrogenasi dari i-butiraldehid akan menghasilkan isobutanol yang berguna sebagai bahan plasticiser dan pelarut. 6. Oksidasi i-butiraldehid menghasilkan asam isobutiral. (Kirk-Orthmer, 1998)


2.5 Pemilihan Proses Salah satu cara pembuatan aldehid adalah dengan cara reaksi hidroformilasi (oxo reaction).

CHO RCH=CH2 + CO + H2

RCHCH3 RCH2CH2CHO

Reaksi ini ditemukan oleh Roelen of Ruhrchemie AG di Jerman pada tahun 1938. Katalis yang digunakan pertama kali adalah HCo(CO)4 pada temperatur operasi 110 – 180 oC dan tekanan 200 – 250 atm dengan konversi olefin sebesar 85 – 90 %. Reaksi hidroformilasi ini merupakan proses yang paling banyak digunakan dalam produksi bahan kimia dengan logam transisi kompleks, yaitu sekitar 3,5 x 109 kg/tahun. Reaksi ini dapat mengkonversi olefin menjadi rantai lurus dan cabang dengan perbandingan 3 : 1 (freepatens, 2008). Hasil dari reaksi ini selanjutnya dapat dihidrolisa menjadi oxo alcohol yang dapat digunakan sebagai pelarut dan pembuatan plasticizer. Khusus alkohol rantai lurus C12 – C15 dapat disulfonasi dalam skala besar menjadi detergen. Pembuatan butiraldehid dari propilen di dunia sangat banyak dilakukan melalui proses oxo. Produksi dan konsumsi dunia akan oxo reaction pada tahun 2005 mencapai 2,9 juta meter ton.


Gambar 2.6 Konsumsi Dunia Terhadap Oxo Chemichal (Anonim, 2003 b)

Berikut beberapa pertimbangan yang dilakukan dalam pemilihan proses, bahan dan reaktor dalam pembuatan butiraldehid : 1. Reaktor yang digunakan yaitu CSTR (Continious Strirred Tank Reaktor) atau tangki tangki berpengaduk. Reaktor ini terdiri dari suatu tangki yang dilengkapi dengan agitator mekanik dan suatu jaket pendingin. Hal ini dikarenakan reaksi yang terjadi merupakan reaksi eksotermis dan perlu adanya perpindahan massa dan panas yang baik (Levenspiel, 2001). 2. Pemurnian produk menggunakan destilasi karena adanya perbedaan titik didih antara n-butiraldehid dan i-butiraldehid. Dimana titik didih n-C4H8O yaitu 74, 8 oC dan i-C4H8O yaitu 64,1 oC. 3. Katalis yang digunakan yaitu rodium tripenilpospin (Rh-TPP). Hal ini disebabkan karena rodium merupakan katalis logam yang sangat reaktif bila dibandingkan dengan katalis logam lainnya. Proses oxo merupakan proses yang menggunakan katalis logam komplek. Penelitian mengenai reaksi hidroformilasi dewasa ini terfokus pada penggunaan katalis cobalt, rhodium dan platinum walaupun lebih cenderung pada rhodium karena rhodium merupakan logam yang paling reaktif. Perbandingan kereaktifan logamlogam katalis adalah sebagai berikut: Rh >> Co >> Ir, Ru > Os> Pt > Pd > Fe > Ni Rahmadelfitri : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 18.000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

2.6 Deskripsi Proses Proses pembuatan butiraldehid dari propilen dan gas sintesis dengan ini meliputi : 2.6.1 Persiapan Bahan Baku Propilen dan gas sintesis digunakan sebagai bahan baku dari pembuatan butiraldehid dengan menggunakan proses hidroformilasi. Propilen yang digunakan diperoleh dari hasil samping pengilangan minyak bumi terdiri dari campuran propilen 96,5 % dan propana 3,5 %. Untuk tahap persiapan bahan baku, propilen dimasukkan ke dalam tangki penyimpanan TT-101. Gas sintesis yang merupakan campuran dari gas hidrogen (H2) dan karbon monoksida (CO) dengan perbandingan komposisi yaitu 49 % CO dan 51 % H2 untuk selanjutnya dimasukkan ke dalam tangki penyimpanan TT-102 (freepatens, 2008). Dalam proses ini digunakan rhodium tripenilphospin sebagai katalis dan air sebagai pelarut dari katalis. Campuran katalis dan pelarutnya dimasukkan ke dalam tangki penyimpanan TT-103.

2.6.2 Tahap Reaksi Propilen dan gas sintesis (CO dan H2) yang digunakan sebagai reaktan memiliki perbandingan 1 : 1 : 1 Reaksi : 2 CH3CH=CH2 + 2 CO + 2 H2 → CH3CH2CH2CHO + (CH3)2CHCHO Propilen

Gas sintesis

n-butiraldehid

iso-butiraldehid

(freepatents, 2008)

Reaktan berupa propilen dari tangki penyimpanan T-101 dipompakan ke reaktor R-101 dan gas sintesis dari tangki penyimpanan T-102 sebelum dimasukkan ke dalam reaktor, tekanannya diturunkan dari keadaan 13 atm hingga mencapai 6 atm pada expander E-101. Katalis dari tangki TT-103 juga dimasukkan ke dalam reaktor R-101. Di dalam reaktor akan terjadi pencampuran dari semua bahan-bahan yang digunakan. Reaksi yang terjadi di dalam reaktor yaitu reaksi eksotermis dengan konversi reaktan 99 %. Reaksi yang terjadi adalah :


Gambar 2.7 Reaksi Pembentukan Butiraldehid (n/i) (Agar, 2003)

Campuran gas yang keluar dari reaktor selanjutnya didinginkan pada cooler E-102 yang selanjutnya akan dialirkan ke separator pemisah propilen (V-101). Di dalam separator propilen, propilen akan dipisahkan dari campurannya. Produk atas berupa propilen dengan komposisi 2,8 %, gas sintesis 95 %, dan campuran n-dan ibutiraldehid sebesar 2,2 %. Produk atas tersebut didinginkan pada separator reaktan sisa I V-102. Propilen dan gas sintesis yang dipisahkan akan dikembalikan lagi ke reaktor sedangkan n- dan i-butiraldehid disimpan dalam tangki penyimpanan TT-106 sebagai hasil samping. Produk bawah yang masih mengandung gas sintesis selanjutnya dipompakan dan dialirkan ke separator tekanan rendah V-103. Produk atas dari separator tekanan rendah ini yaitu 95 % gas sintesis dan 5 % campuran ndan i-butiraldehid. Produk atas ini didinginkan pada separator reaktan sisa II V-104. Gas sintesis akan dikembalikan ke reaktor sedangkan n-dan i butiraldehid akan disimpan dalam tangki penyimpanan TT-106. Untuk selanjutnya, produk akan dimurnikan dari katalis yang digunakan, maka campuran produk dan katalis ini dipisahkan pada separator katalis/ hydrocyclon (V-105). Pada hydro cyclon

ini,

katalis yang memiliki berat jenis yang lebih besar dibandingkan dengan produk, akan mengendap pada bagian bawah, dan selanjutnya akan dikembalikan ke tangki persiapan katalis (TT-103). Produk yang dihasilkan terdiri dari campuran n- dan ibutiraldehid. Produk ini akan dimurnikan berdasarkan perbedaan titik didihnya pada kolom destilasi V-106. Sebelum dimurnikan pada kolom destilasi, larutan ini dipanaskan pada heater E-103 untuk mencapai suhu operasi pada kolom destilasi.

2.6.3 Tahap Pemurnian Produk Rahmadelfitri : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 18.000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Di dalam kolom destilasi akan terjadi proses pemisahan dari larutan tersebut berdasarkan titik didihnya. Sehingga produk atas dari destilasi ini selanjutnya dikondensasi pada E-104 dan dihasilkan n- dan i- butiraldehid dan air. Hasil dari kondensasi sebagian di refluks ke kolom destilasi dan sebagian lagi masukkan ke dalam akumulator V-107. Selanjutnya didinginkan pada cooler E-107 sehingga suhu i-butiraldehid mencapai suhu kamar (25

o

C) dan disimpan dalam tangki

penyimpanan TT-105. Produk bawah dari kolom destilasi dipanaskan pada reboiler E-105. Sebagian produk dikembalikan ke kolom destilasi dan sebagian lagi dipompakan ke cooler E-106 sehingga suhu n-butiraldehid mencapai 25

o

C.

Selanjutnya n-butiraldehid dipompa dan disimpan dalam tangki penyimpanan TT104.



BLOK DIAGRAM PROSES PEMBUATAN N-BUTIRALDEHID

CO H2

C 3H 6 C 3H 8

Tangki Gas Sintesis

80 oC 13 atm

Expander

80 oC 6 atm

100 oC 6 atm

o

Tangki Propilen

-49,85 C 6 atm C 3H 6 C 3H 8

Tangki Katalis + Air

Separator Reaktan II

Separator Reaktan I

CO H2

CO H2

Reaktor

Cooler I CO H2 C 3H 6 C 3H 8 n-C4H8O i-C4H8O Katalis

85 oC 6 atm

105 oC 1,29310 atm

Separator Propilen

CO H2 C 3H 6 C 3H 8 n-C4H8O i-C4H8O Katalis

50,52 oC 0,06014 atm

50,52 oC 0,06014 atm

Separator Katalis

Separator Tekanan Rendah CO H2 n-C4H8O i-C4H8O Katalis

n-C4H8O i-C4H8O Katalis

n-C4H8O i-C4H8O Air

76,85 oC 1,30274 atm

Destilasi

25 oC 6 atm

n-C4H8O i-C4H8O Air 63,3 oC 0,88823 atm

25 oC 1 atm

Tangki i-Butiraldehid

Cooler II

Kondensor

Akumulator

Tangki n- dan i-Butiraldehid

Heater

76,82 oC 1,30274 atm

n-C4H8O Air

65,3 oC 0,88823 atm

n-C4H8O i-C4H8O Air

Tangki n-Butiraldehid

25 oC 1 atm

Cooler II

71,85 oC 1,30274 atm

71,85 oC 1,30274 atm

Reboiler

n-C4H8O Air

Gambar 2.8 Blok Diargram Alir Pembuatan n-Butiraldehid



BAB III NERACA MASSA

Hasil perhitungan neraca massa pada proses pembuatan n-butiraldehid dengan kapasitas produksi 18.000 ton per tahun dapat diuraikan sebagai berikut: Basis perhitungan

: 1 jam operasi

Waktu kerja

: 330 hari

Satuan operasi

: kg/jam

3.1 Reaktor (R-101) Tabel 3.1 Neraca massa reaktor

Komponen

Neraca Masuk N (kmol)

Neraca Keluar

F (kg)

N (kmol)

F (kg)

Propilen

33,96124

1.429,13096

0,19385

8,15697

Propana

1,23179

54,31459

0,07754

3,41895

Karbon monoksida

39,15422

1.096,70967

4,12157

118,52634

Hidrogen

39,44641

79,66596

5,67801

11,44688

n-butiraldehid

0

0

31,719652

2.287,30407

Iso- butiraldehid

0

0

3,20299

230,96797

6,90585

127,17652

6,90585

127,17652

120,69951

2.786,99770

51,89947

2.786,99770

Larutan katalis Total


3.2 Kolom Pemisah Propilen Sisa (V-101) Tabel 3.2 Neraca massa separator tekanan tinggi

Neraca Masuk

Neraca Keluar

Komponen

Produk Atas N (kmol)

F (kg)

N (kmol)

Produk Bawah

F (kg)

N (kmol)

F (kg)

Propilen

0,19384

8,15697

0,19384

8,15697

0

0

Propilen

0,07754

3,41895

0,07754

3,41895

0

0

monoksida

4,12157

118,52634

3,87689

108,59159

0,35467

9,93475

Hidrogen

5,67802

11,44688

5,33072

10,74673

0,34723

0,70015

31,71965 2287,30408

0,18415

13,27921

Kebon

n-butiraldehid

31,53550 2274,02487

Iso-butiraldehid

3,20299

230,96797

0,02908

2,09672

3,17392

228,87125

Larutan katalis

6,90585

127,17652

0

0

6,90585

127,17652

51,89947 2786,99770

9,69222

146,29016

Total

42,20726 2640,70754

3.3 Separator Tekanan Rendah (V-102) Tabel 3.3 Neraca massa separator tekanan rendah

Neraca Masuk Komponen

Neraca Keluar Produk Atas

N (kmol)

F (kg)

N (kmol)

Produk Bawah

F (kg)

N (kmol)

F (kg)

Karbon monoksida

0,35469

9,93475

0,35469

9,93475

0

0

Hidrogen

0,34730

0,70015

0,34730

0,70015

0

0

31,53550 2274,02487

0,01478

1,06569

n- butiraldehid

31,52072 2272,95918

Iso-butiraldehid

3,173918344

228,87125

0,02217

1,59853

3,15175

227,27273

Larutan Katalis

6,90585

127,17652

0

0

6,90585

127,17652

42,20725 2640,70754

0,73893

13,29911

Total

41,57832 2627,40843


3.4 Pemisah Katalis (V-103) Tabel 3.4 Neraca massa pemisah katalis

Neraca Masuk

Neraca Keluar

Komponen


n- butiraldehid

F (kg)

31,52072 2272,95918

N (kmol)

Produk Bawah

F (kg)

N (kmol)

31,52072 2272,95918

F (kg) 0

0

Iso-butiraldehid

3,15175

227,27273

3,15175

227,27273

0

0

Air

6,88637

124,02353

6,88637

124,02353

0

0

Larutan Katalis

0,01948

3,15299

0

0

0,01948

3,15299

41,55884 2624,25544

0,01948

3,15299

Total

41,57832 2627,40843

3.5 Kolom Destilasi (V-104) Tabel 3.5 Neraca massa kolom destilasi Neraca Masuk

Neraca Keluar

Komponen


F (kg)

N (kmol)

Produk Bawah

F (kg)

N (kmol)

F (kg)

n- butiraldehid

31,52072

2272,95918

0,00322

0,23191

Iso-butiraldehid

3,15175

227,27273

3,15175

227,27273

0

0

Air

6,88408

124,02353

0,24458

4,40631

6,63950

119,61723

41,55655 2.624,25544

3,39954

231,91095

Total

31,51750 2272,72727

38,15700 2392,34450

3.6 Kondensor (E-106) Tabel 3.6 Neraca massa kondensor

Alur Keluar

Alur Masuk

Alur Destilat

Komponen

Alur Refluks

N

F

N

F

N

F

(kmol/jam)

(kg/jam)

(kmol/jam)

(kg/jam)

(kmol/jam)

(kg/jam)

n-butiraldehid

0,00369

0,26630

0,00322

0,23191

0,00047

0,03440

Iso-butiraldehid

3,61915

260,97664

3,15175

227,27273

0,46750

33,70391

Air

0,25364

4,56956

0,24458

4,40631

0,00906

0,16326


Total

3,87648

265,81250

3,39955

231,91095

0,47693

33,90157

3.7 Reboiler (E-105) Tabel 3.7 Neraca massa reboiler

Alur Keluar

Alur Masuk

Alur Cairan

Komponen

n-butiraldehid Air Total

Alur Uap

N

F

N

F

N

F

(kmol/jam)

(kg/jam)

(kmol/jam)

(kg/jam)

(kmol/jam)

(kg/jam)

35,21169

2539,11510

6,82179

123,12650

42,03348 2.662,24160

31,51750 2.272,72727

3,69419

266,38783

119,61722

0,19443

3,50928

38,14486 2.392,34449

3,88862

269,89711

6,62736



BAB IV NERACA ENERGI Pada proses pembuatan n-butiraldehid perubahan panas untuk masing-masing komponen terjadi pada : 1. Cooler (E-102)

7. Cooler (E-105)

2. Reaktor (R-101)

8. Pemisah katalis (V-103)

3. Cooler (E-103)

9. Kondensor (E-106)

4. Separator Tekanan Tinggi (V-

10. Kolom Destilasi (V-104)

101) 5. Cooler (E-104) 6. Separator Tekanan Rendah (V-

-

Kondensor (E-107)

-

Reboiler (E-108)


102)


Perhitungan pada neraca panas menggunakan basis perhitungan 1 jam dan temperamtur acuan 298,15 K dan disajikan pada lampiran B. Satuan panas yang digunakan adalah kJ/jam

4.1 Reaktor (R-101) Tabel 4.1 Neraca Panas Reaktor (R-101)

Alur masuk Umpan

557.990,0442

Produk

358.360,7029

ΔHf (panas reaksi)

-11.402,68118

ΔHf (panas tekanan) Air pendingin Total

Alur keluar

-803.748,88433 -1.014.496,92886 -456.506,88386

-456.506,88386


4.2 Cooler I (E-103) Tabel 4.2 Neraca Panas Cooler I (E-103)

Alur masuk Umpan

Alur keluar

358.360,7029

Produk

246.442,74062

Air pendingin

112.201,94023

Total

358.360,7029

358.360,7029

4.3 Separator Propilen Sisa (V-101) Tabel 4.3 Neraca Panas Pada Separator Tekanan Tinggi (V-101)

Alur masuk Umpan

Alur keluar atas

Alur keluar bawah

246.442,74062

Produk

25.664.52917

Steam

137.566,99322

Total

384.009,73384

358.345,2047

384.009,73384

4.4 Cooler II (E-102) Tabel 4.4 Neraca Panas Cooler II (E-102)

Alur masuk Umpan

Alur keluar

25.664,52917

Produk

5.330,51866

ΔH laten

- 6.763,54443

Air pendingin

27.097,55449

Total

25.664,52917

25.664,52917


4.5 Separator Tekanan Rendah (V-102) Tabel 4.5 Neraca Panas Pada Separator Tekanan Rendah (V-102)

Alur masuk Umpan

Alur keluar

358.345,2047 Alur atas

Alur bawah

614.01570

-164.101,40776

Produk Panas laten

1.100.608,09488

Air pendingin Total

1.622.440,69161 1.458.953,22935

1.458.953,22935

4.6 Cooler III (E-103) Tabel 4.6 Neraca Panas Cooler III (E-103)

Alur masuk Umpan

Alur keluar

614,01570

Produk

408,13367

Air pendingin

205,88202

Total

614,01570

614,01570

4.7 Heater (E-106) Tabel 4.7 Neraca Panas Heater (E-106)

Alur masuk Umpan

Alur keluar

174.576,57329

Produk

359.423,79545

Steam

184.847,22216

Total

359.423,79545

359.423,79545


4.8 Kolom Distilasi (V-104) 4.8.1 Kondensor (E-107) Tabel 4.8 Neraca Panas Kondensor (E-107) Alur masuk Umpan

Alur keluar

16.807,75530 Alur kondensat

Produk

87.684,53854 -13.392.24380

Air pendingin Total

Alur refluks

-117.884,53764 16.807,75530

16.807,75530

4.8.2 Reboiler (E-106) Tabel 4.9 Neraca Panas Reboiler (E-106)

Alur masuk Umpan

Alur keluar

317.939,18386 Alur produk

Produk

Alur uap

378.308,60550 122.460,08799 Steam

182.829,50962

Total

500.769,69349

500.769,69349

4.9 Cooler IV (E-108) Tabel 4.10 Neraca Panas Cooler IV (E-108)

Alur masuk Umpan

20.424,33508

Produk

0

Air pendingin Total

Alur keluar

20.424,33508 20.424,33508

20.424,33508


4.10 Cooler V (E-109) Tabel 4.11 Neraca Panas Cooler V (E-109)

Alur masuk Umpan

286.635,54940

Produk

0

Air pendingin Total

Alur keluar

286.635,54940 286.635,54940

286.635,54940



BAB V SPESIFIKASI PERALATAN 5.1 Tangki Penyimpanan Propilen (TT-101) Fungsi

: Menyimpan propilen untuk kebutuhan 30 hari

Bahan konstruksi

: Carbon Steel SA – 212 Grade B

Bentuk

: Tangki silinder dengan alas datar dan tutup ellipsoidal

Jumlah

: 2 unit

Kondisi operasi

: Tekanan 1 atm Temperatur 223 K

Volume per unit

: 1.042,31819 m3

Diameter tangki

: 10,20329 m

Tinggi tangki

: 12,75411 m

Pdesain

: 1,92861 atm

Tebal tangki

: 1 in

Tinggi tutup tangki

: 2,55082 m

Diameter tutup

: 10,20329 m

Tebal tutup

: 1 in

5.2 Tangki Penyimpanan Gas Sintesis (TT-102) Fungsi

: Menyimpan gas sintesis untuk kebutuhan 7 hari

Bahan konstruksi

: Low alloy steels SA – 202 Grade B

Bentuk

: Tangki silinder dengan alas dan tutup ellipsoidal

Jumlah

: 4 unit

Kondisi operasi

: Tekanan 13 atm Temperatur 353,15 K

Volume per unit

: 123,58186 m3

Diameter tangki

: 5,01255 m

Tinggi tangki

: 6,26568 m

Pdesain

: 15,60355 atm

Tebal silinder

: 11/2 in

Diameter tutup

: 5,01255 m


Tinggi tutup

: 1,25314 m

Tebal tutup

: 11/2 in

5.3 Tangki Persiapan Katalis (TT-103) Fungsi

: Menyimpan katalis untuk kebutuhan 2 jam produksi

Bahan konstruksi


Bentuk

: Silinder datar berpengaduk

Jumlah

: 1 unit

Kondisi operasi


Volume per unit

: 0,14913 m3

Diameter tangki

: 0,52229 m

Tinggi tangki

: 0,69639 m

Pdesain

: 11,26614 atm

Tebal silinder

:

3

/16 in

Tebal ellipsoidal

:

3

/16 in

Daya pengaduk

:

1

/60 hp

5.4 Expander (E-101) Fungsi

: Menurunkan tekanan campuran gas sintesis dari tangki penyimpanan sebelum masuk ke reaktor

Bahan konstruksi

: Comercial stell

Jumlah

: 1 unit

Kondisi operasi


Ukuran pipa

: 4 in

Daya motor

:

1

/20 hp

5.5 Pompa I(J-101) Fungsi

: Sebagai alat transportasi propilen ke reaktor

Bahan konstruksi

: Commercial steel

Jenis

: Centrifugal pump


Jumlah

: 1 unit

Ukuran pipa

: 11/4 in

Daya

: 1,5 hp

5.6 Pompa II (J-102) Fungsi

: Sebagai alat transportasi katalis ke reaktor

Bahan konstruksi

: Carbon stainless steel

Jenis

: Centrifugal pump

Jumlah

: 1 unit

Ukuran pipa

:

1

/8 in

Daya

:

1

/8 hp

5.7 Reaktor (R-101) Fungsi

: Tempat berlangsungnya reaksi

Bahan konstruksi

: Low-Aloy steels SA-203, Grade A

Bentuk

: Silinder vertikal dengan alas dan tutup berbentuk elips yang dilengkapi dengan pengaduk dan jaket

Jumlah

: 1 unit

Kondisi operasi

: Tekanan 6 atm Temperatur 100 oC

Volume

: 516,14610 m3

Diameter tangki

: 7,90050 m

Tinggi tangki

: 10,53400 m

Pdesain

: 7,20056 atm

Tebal silinder

: 11/2 in

Tebal tutup

: 11/2 in

Jenis pengaduk

: flat six-blade turbin dengan empat buah baffle

Daya motor

: 1 hp

ID jaket

: 79,315 in

OD jaket

: 80,315 in

Tebal jaket

: 1 in


5.8 Pompa III (J-103) Fungsi

: Sebagai alat transportasi bahan-bahan dari reaktor ke pendingin

Bahan konstruksi


Jenis

: Centrifugal pump

Jumlah

: 1 unit

Ukuran pipa

: 8 in

Daya

:

1

/8 hp

5.9 Cooler I (J-103) Fungsi

: Menurunkan temperatur campuran gas dan cair sebelum dimasukkan ke dalam separator propilen

Jenis

: Double Pipe Heat Exchanger (DPHE)

Jumlah

: 1 unit

Dimensi

: Pipa 2 × 1 ¼ in IPS, 12 ft hairpin

Kondisi operasi

: Fluida dingin masuk = 100 0C Fluida keluar = 80 0C

Jumlah Hairpin

: 2

Panjang hairpin

: 12 ft

Presurre Drop

: Pada anulus = 0,32554 psi Pada inner pipe = 0,35289 psi

5.10 Separator Propilen (V-101) Fungsi

: Memisahkan propilen dan propana dari campuran

Bahan konstruksi

: Low Aloy Steels SA – 202 Grade B

Bentuk

: Silinder dengan alas dan tutup elipsoidal

Jumlah

: 1 unit

Kondisi operasi

: Tekanan 1,2831 atm Temperatur 378,15 K

Volume

: 516,14610 m3

Diameter tangki

: 7,90050 m

Tinggi tangki

: 14,48426 m


Pdesain

: 7,20056 atm

Tebal silinder

:

Diameter tutup

: 7,90050 m

Tebal tutup

:

Tinggi tutup

: 1,97512 m

5.11

3

3

/8 in /8 in

Pompa IV (J-104)

Fungsi

: Sebagai alat

transportasi bahan-bahan dari separator

pemisah propilen ke separator tekanan rendah Bahan konstruksi

: Comercial steel

Jenis

: Centrifugal pump

Jumlah

: 1 unit

Ukuran pipa

: 14 in

Daya

:

5.12

1

/20 hp

Pemisah Reaktan Sisa I (J-103)

Fungsi

: Mendinginkan reaktan sisa

Bahan konstruksi

: Low-Aloy steels SA-302, Grade B

Bentuk

: Silinder vertikal dengan alas dan tutup berbentuk elips yang dilengkapi dengan jaket

Jumlah

: 1 unit

Kondisi operasi

: Tekanan 1,29 atm Suhu keluaran 43 0C

Volume

: 2,38294 m3

Diameter tangki

: 1,2219 m

Tinggi tangki

: 2,23886 m

Pdesain

: 1,548 atm

Tebal silinder

:

Tebal tutup

: 11/2 in

ID jaket

: 48,4533 in

OD jaket

: 49,4533 in

Tebal jaket

: 1 in

3

/16 in


5.13 Separator Tekanan Rendah (V-102) Fungsi

: Memisahkan reaktan sisa

Bahan konstruksi

: Low Alloy Steel SA – 302 Grade B

Bentuk


Jumlah

: 1 unit

Kondisi operasi


Volume

: 216,25669 m3

Diameter tangki

: 5,91181 m

Tinggi tangki

: 10,83826 m

Pdesain

: 0,08291 atm

Tebal silinder

:

Diameter tutup

: 5,91181 m

Tebal tutup

:

Tinggi tutup

: 1,47795 m

5.14

3

3

/16 in

/16 in

Pompa V (J-105)

Fungsi

: Sebagai alat transportasi bahan-bahan dari separator tekanan rendah ke separator katalis

Bahan konstruksi

: Comercial steel

Jenis

: Centrifugal pump

Jumlah

: 1 unit

Ukuran pipa

: 5 in

Daya

:

5.15

1

/20 hp

Pemisah Reaktan Sisa II (V-104)

Fungsi

: Memisahkan reaktan sisa sebelum dikembalikan ke reaktor

Bahan konstruksi


Bentuk


Jumlah

: 1 unit

Kondisi operasi



Volume

: 15,25667 m3

Diameter tangki

: 2,26760 m

Tinggi tangki

: 4,15727 m

Pdesain

: 0,07217 atm

Tebal silinder

:

Diameter tutup

: 5,91181 m

Tebal tangki

:

ID jaket

: 89,6506 in

OD jaket

: 90,6506 in

Tebal jaket

:

3

3

3

/16 in

/16 in

/8 in

5.16 Separator katalis (V-105) Fungsi

:

Memisahkan katalis dari larutan

Bahan konstruksi

:

Carbon steel SA – 212 Grade B

Bentuk

:

Silinder dengan alas dan tutup konis

Jumlah

:

1 unit

Kondisi operasi

:

Tekanan 1 atm Temperatur 323,65 K

Cairan yang dipisahkan

:

3,71050 m3

Diameter siklon

:

0,54881 m

Tinggi tangki

:

2,19524 m

Kecepatan putaran

:

50 ft/s

Daya

:

93 hp

5.17

Pompa VI (J-106)

Fungsi

: Sebagai alat transportasi bahan-bahan dari separator katalis ke kolom destilasi

Bahan konstruksi

: Comercial steel

Jenis

: Centrifugal pump

Jumlah

: 1 unit

Ukuran pipa

: 10 in

Daya

:

1

/20 hp


5.18

Heater (E-103)

Fungsi

: Menaikkan temperatur cairan

sebelum dimasukkan ke

dalam kolom destilasi Jenis


Jumlah

: 1 unit

Dimensi

: Pipa 3 × 2 in IPS

Kondisi operasi

: Fluida dingin masuk = 50,52 0C Fluida keluar = 76,82 0C

Jumlah Hairpin

: 1

Panjang hairpin

: 12 ft

Presurre Drop


5.19

Kolom Destilasi I (V-106)

Fungsi

:

Memisahkan campuran n- dan i-butiraldehid

Bahan konstruksi

:

Carbon steel SA-283 Grade C

Bentuk

:

Silinder vertikal dengan alas dan tutup elipsoidal

Jenis tray

:

Sieve tray

Jumlah

:

1 unit

Kondisi operasi

:

Tekanan 1,3 atm Temperatur 350 K

Jumlah tray

:

26

Letak tray umpan

:

Tray ke 9 dari bawah kolom

Diameter kolom

:

0,13096 m

Tinggi tangki

:

7,86548 m

Tebal tangki

:

3

Tinggi tutup

:

0,03274 m 3

Tebal tutup Pressure Drop

:

/16 in /16 in

0,7 kPa /tray


5.20

Kondensor (E-104)

Fungsi

: Menurunkan

temperatur

cairan

sebelum

masuk

ke

akumulator Jenis


Jumlah

: 1 unit

Dimensi

: Pipa 2 × 1 ¼ in IPS

Kondisi operasi

: Fluida masuk = 70 0C Fluida keluar = 63,3 0C

Jumlah Hairpin

: 1

Panjang hairpin

: 12 ft

Presurre Drop


5.21

Pompa VII (J-107)

Fungsi

: Sebagai alat transportasi bahan dari reboiler ke kolom destilasi

Bahan konstruksi

: Comercial steel

Jenis

: Centrifugal pump

Jumlah

: 1 unit

Ukuran pipa

: 11/2 in

Daya

: 2 hp

5.22

Reboiler (E-105)

Fungsi


sebelum dikemblikan ke

dalam kolom destilasi Jenis


Jumlah

: 1 unit

Dimensi


Kondisi operasi

: Fluida masuk = 70 0C Fluida keluar = 76 0C

Jumlah Hairpin

: 13


Panjang hairpin

: 20 ft

Presurre Drop


5.23

Cooler II (E-106)

Fungsi

: Menurunkan temperatur cairan sebelum

dimasukkan ke

dalam tangki penyimpanan Jenis


Jumlah

: 1 unit

Dimensi


Kondisi operasi


Jumlah Hairpin

: 8

Panjang hairpin

: 20 ft

Presurre Drop


5.24

Pompa VIII (J-108)

Fungsi

: Sebagai alat transportasi bahan dari cooler ke tangki penyimpanan

Bahan konstruksi

: Comercial steel

Jenis

: Centrifugal pump

Jumlah

: 1 unit

Ukuran pipa

: 11/4 in

Daya

: 2,5 hp

5.25 Akumulator (V-107) Fungsi

:

Mengakumulasi kondensat sebelum didinginkan di cooler

Bahan konstruksi

:

Low alloy steel SA – 353

Bentuk

:

Silinder horizontal dengan tutup ellipsoidal

Jumlah

:

1 unit


Kondisi operasi

:

Tekanan 108,562 atm Temperatur 338,45 K

Volume

:

0,35088 m3

Diameter

:

0,57788 m

Tinggi tangki

:

0,44902 m 11/2 in

Tebal tangki Panjang tangki

:

1,87812 m

Tebal ellipsoidal

:

11/2 in

5.26

Cooler III (E-107)

Fungsi

: Menurunkan temperatur cairan sebelum

dimasukkan ke

dalam tangki penyimpanan Jenis


Jumlah

: 1 unit

Dimensi


Kondisi operasi


Jumlah Hairpin

: 7

Panjang hairpin

: 12 ft

Presurre Drop


5.27

Pompa 1X (J-107)

Fungsi


Bahan konstruksi

: Comercial steel

Jenis

: Centrifugal pump

Jumlah

: 1 unit

Ukuran pipa

:

1

/2 in

Daya

:

1

/20 hp


5.28

Tangki Penyimpanan n-Butiraldehid (TT-104)

Fungsi


Bahan konstruksi

: Carbon steel SA – 285 Grade C

Bentuk

: Silinder dengan alas dan tutup datar

Jumlah

: 1 unit

Kondisi operasi


Volume per unit

: 2.547,05472 m3

Diameter tangki

: 13,45065 m

Tinggi tangki

: 17,93420 m

Pdesain

: 2,55133 atm

Tebal tangki

: 11/4 in

Tebal tutup

: 11/4 in

5.29

Tangki Penyimpanan iso-Butiraldehid (TT-105)

Fungsi


Bahan konstruksi

: Carbon steel SA – 129 Grade A

Bentuk


Jumlah

: 1 unit

Kondisi operasi


Volume per unit

: 252,63364 m3

Diameter tangki

: 6,22626 m

Tinggi tangki

: 8,30169 m

Pdesain

: 1,45487 atm

Tebal tangki

:

1

/2 in

Tebal tutup

:

1

/2 in


5.30

Tangki Penyimpanan n-Butiraldehid dan iso-Butiraldehid (TT-106)

Fungsi


Bahan konstruksi


Bentuk


Jumlah

: 1 unit

Kondisi operasi


Volume per unit

: 9,0936 m3

Diameter tangki

: 2,05578 m

Tinggi tangki

: 2,74103 m

Pdesain

: 1,40185 atm

Tebal tangki

:

1

/4 in

Tebal tutup

:

1

/4 in



BAB VI INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA 6.1 Instrumentasi Instrumentasi merupakan alat yang digunakan di dalam suatu proses kontrol untuk mengatur jalannya proses agar diperoleh hasil sesuai dengan yang diharapkan. Dengan adanya alat kontrol maka dapat diketahui dan dikorelasi segala kesalahan ataupun penyimpangan proses yang mungkin terjadi. Namun, tujuan dasar dari pengendalian tersebut adalah agar tingkat kesalahan (error) pada kondisi proses di pabrik dapat mencapai tingkat paling minimum sehingga produk dapat dihasilkan secara maksimal. Instrumentasi pada dasarnya terdiri dari : 1.

Elemen perasa atau elemen utama (sensing element / primary element), yaitu elemen yang menunjukkan adanya perubahan dari nilai variabel yang diukur.

2.

Elemen pengukur (measuring element), yaitu elemen yang menerima output dari elemen primer dan melakukan pengukuran, dalam hal ini termasuk alatalat penunjuk (indicator) maupun alat pencatat (recorder).

3.

Elemen pengontrol (controlling element), yaitu elemen yang mengadakan perubahan nilai dari variabel yang dirasakan oleh elemen perasa dan diukur oleh elemen pengukur dengan mengatur sumber tenaga sesuai dengan perubahan yang terjadi. Tenaga tersebut dapat berupa tenaga mekanis ataupun elektrik.

Instrumentasi berfungsi sebagai pengontrol (control), penunjuk (indicator), pencatat (recorder), dan pemberi tanda bahaya (alarm). Secara umum, kerja dari alat- alat instrumentasi berdasarkan sifat konsep dasar pengendalian prosesnya dapat dibagi menjadi dua bagian yaitu : 1.

Pengendalian secara Manual Tindakan pengendalian yang dilakukan oleh manusia. Sistem pengendalian ini merupakan sistem yang ekonomis karena tidak membutuhkan begitu banyak instrumentasi dan instalasinya. Namun pengendalian ini berpotensi tidak praktis


dan tidak aman karena sebagai pengendalinya adalah manusia yang tidak lepas dari kesalahan. 2.

Pengendalian secara Otomatis Berbeda dengan pengendalian secara manual, pengendalian secara otomatis menggunakan instrumentasi sebagi pengendali proses, namun manusia masih terlibat sebagai otak pengendali. Banyak pekerjaan manusia dalam pengendalian secara manual diambil alih oleh instrumentasi sehingga membuat sistem pengendalian ini sangat praktis dan menguntungkan. Faktor-faktor yang perlu diperhatikan dalam instrumen-instrumen adalah

(Timmerhaus, 2004) : 1. Range yang diperlukan untuk pengukuran 2. Level instrumentasi 3. Ketelitian yang dibutuhkan 4. Bahan konstruksinya 5. Pengaruh pemasangan instrumentasi pada kondisi proses

Hal-hal yang diharapkan dari pemakaian alat-alat instrumentasi adalah : 1.

Kualitas produk dapat diperoleh sesuai dengan yang diinginkan.

2.

Pengoperasian sistem peralatan lebih mudah.

3.

Sistem kerja lebih efisien.

4.

Penyimpangan yang mungkin terjadi dapat dideteksi dengan cepat.

Variabel-variabel yang biasa dikontrol atau diukur oleh instrumen dapat dibedakan atas dua bagian, yaitu: 1. Variabel utama, seperti : temperatur, tekanan, laju alir, dan level cairan. 2. Variabel tambahan, seperti : densitas, viskositas, panas spesifik, konduktivitas, pH, humiditas, titik embun, komposisi kimia, kandungan kelembaban, dan variabel lainnya.


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

6.1.2 Jenis-jenis Pengendalian dan Alat Pengendali Sistem pengendalian yang digunakan pada pabrik ini menggunakan dan mengkombinasikan beberapa tipe pengendalian sesuai dengan tujuan dan keperluannya : 1. Feedback control Perubahan pada sistem diukur (setelah adanya gangguan), hasil pengukuran dibandingkan

dengan

set

point,

hasil

perbandingan

digunakan

untuk

mengendalikan variabel yang dimanipulasi. 2. Feedforward control Besarnya gangguan diukur (sensor pada input), hasil pengukuran digunakan untuk mengendalikan variabel yang dimanipulasi. 3. Adaptive control Sistem pengendalian yang dapat menyesuaikan parameternya secara otomatis sedemikian rupa untuk mengatasi perubahan yang terjadi dalam proses yang dikendalikannya, umumnya ditandai dengan adanya reset input pada controller (selain set point pada input dari sensor). 4. Inferential control Seringkali variabel yang ingin dikendalikan tidak dapat diukur secara langsung, sebagai solusinya digunakan sistem pengendalian di mana variabel yang terukur Rahmadelfitri : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 18.000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

digunakan untuk mengestimasi variabel yang akan dikendalikan, variabel terukur dan variabel tak terukur tersebut dihubungkan dengan suatu persamaan matematika. Pengendalian yang banyak digunakan adalah jenis feedback (umpan balik) berdasarkan pertimbangan kemudahan pengendalian. Diagram balok untuk sistem pengendalian ini secara umum dapat dilihat pada Gambar 6.1 berikut ini : gangguan (disturbances)

+

controller

Elemen Pengendali Akhir

Proses

measuring device

Gambar 6.1 Diagram Balok Sistem Pengendalian Feedback

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


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

ELEMEN PENGENDALI AKHIR

ELEMEN PRIMER PROSES

GANGGUAN

Gambar 6.2 Loop Pengendalian Dari gambar di atas dapat dijelaskan bahwa dalam proses terdapat variabel proses yang diantisipasi oleh elemen primer sebagai nilai perubahan proses misalnya naik turunnya level suatu tangki, tinggi rendahnya temperatur, cepat lambatnya aliran fluida, dan tinggi rendahnya tekanan dalam suatu tangki. Variabel proses ini bersifat relatif atau dalam kondisi berubah-ubah. Sensor diterjemahkan sebagai harga pengukuran. Untuk lebih jelasnya, gambar di bawah ini merupakan suatu contoh aktual dari suatu proses yang terkendali. Pada dasarnya sistem pengendalian terdiri dari (Considine,1985) : a. Elemen Primer (Primary Element) Elemen Primer berfungsi untuk menunjukkan kualitas dan kuantitas suatu variabel proses dan menerjemahkan nilai itu dalam bentuk sinyal dengan menggunakan transducer sebagai sensor. Ada banyak sensor yang digunakan tergantung variabel proses yang ada. − Sensor untuk temperatur, yaitu bimetal, thermocouple, termal mekanik, dll. − Sensor untuk tekanan, yaitu diafragma, cincin keseimbangan, dll. − Sensor untuk level, yaitu pelampung, elemen radioaktif, perbedaan tekanan, dll. − Sensor untuk aliran atau flow, yaitu orifice, nozzle dll.


b. Elemen Pengukuran (Measuring Element) Elemen Pengukuran berfungsi mengonversikan segala perubahan nilai yang dihasilkan elemen primer yang berupa sinyal ke dalam sebuah harga pengukuran yang dikirimkan transmitter ke elemen pengendali. − Tipe Konvensional Tipe ini menggunakan prinsip perbedaan kapasitansi. − Tipe Smart Tipe smart menggunakan microprocessor elektronic sebagai pemroses sinyal.

c. Elemen Pengendali (Controlling Element) Elemen pengendali berfungsi menerima sinyal dari elemen pengukur yang kemudian dibandingkan dengan set point di dalam pengendali (controller). Hasilnya berupa sinyal koreksi yang akan dikirim ke elemen pengendali menggunakan processor (computer, microprocessor) sebagai pemroses sinyal pengendalian. Jenis elemen pengendali yang digunakan tergantung pada variabel prosesnya. Elemen pengendali yang umum digunakan dalam pabrik adalah : 1. Untuk variabel temperatur: a. Temperature Controller (TC) adalah instrumentasi yang digunakan untuk mengamati temperatur suatu alat dan bila terjadi perubahan dapat melakukan pengendalian. b. Temperature Indicator (TI) adalah instrumentasi yang digunakan untuk mengamati temperatur dari suatu alat. c. Temperature Indicator Recorder Controller (TIRC) adalah instrumentasi yang digunakan untuk mengamati temperatur suatu alat yang hasilnya akan tersimpan dalam suatu memori. 2. Untuk variabel tinggi permukaan cairan a. Level Controller (LC) adalah instumentasi yang digunakan untuk mengamati ketinggian cairan dalam suatu alat dan bila terjadi perubahan dapat melakukan pengendalian. b. Level Indicator (LI) adalah instrumentasi yang digunakan untuk mengamati ketinggian cairan dalam suatu alat. Rahmadelfitri : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 18.000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

3. Untuk variabel tekanan a. Pressure Controller (PC) adalah instrumentasi yang digunakan untuk mengamati tekanan operasi suatu alat dan bila terjadi perubahan dapat melakukan pengendalian. b. Pressure Indicator (PI) adalah instrumentasi yang digunakan untuk mengamati tekanan operasi suatu alat. c. Pressure Indicator Recorder Controller (PIRC) adalah instrumentasi yang digunakan untuk mengamati tekanan suatu alat yang hasilnya akan tersimpan dalam suatu memori. 4. Untuk variabel aliran cairan a. Flow Controller (FC) adalah instrumentasi yang digunakan untuk mengamati laju alir larutan atau cairan yang melalui suatu alat dan bila terjadi perubahan dapat melakukan pengendalian. b. Flow Indicator (FI) adalah instrumentasi yang digunakan untuk mengamati laju aliran atau cairan suatu alat.

d. Elemen Pengendali Akhir Elemen pengendali akhir berperan mengonversikan sinyal yang diterimanya menjadi sebuah tindakan korektif terhadap proses. Umumnya industri menggunakan control valve dan pompa sebagai elemen pengendali akhir. 1. Control valve Control valve mempunyai tiga elemen penyusun, yaitu : − Positioner yang berfungsi untuk mengatur posisi actuator. − Actuator Valve berfungsi mengaktualisasikan sinyal pengendali (valve). Ada dua jenis actuator valve berdasarkan prinsip kerjanya yaitu : a. Actuator spring atau per Actuator ini menggunakan spring atau per sebagai penggerak piston actuator. b. Actuator aksi ganda (double acting) Untuk menggerakkan piston, actuator ini menggunakan tekanan udara yang dimasukkan ke rumah actuator. Rahmadelfitri : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 18.000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

− Valve, merupakan elemen pengendali proses. Ada banyak tipe valve berdasarkan bentuknya seperti butterfly valve, valve bola, dan valve segmen. 2. Pompa Listrik Elemen pompa terdiri dari dua bagian, yaitu : − Actuator Pompa. Sebagai actuator pompa adalah motor listrik. Motor listrik mengubah tenaga listrik menjadi tenaga mekanik. Prinsip kerjanya berdasarkan induksi elektromagnetik yang menggerakkan motor. − Pompa listrik berfungsi memindahkan/menggerakkan fluida baik itu zat cair, gas dan padat. Secara garis besar, fungsi instrumentasi adalah sebagai berikut : 1. Penunjuk (indicator) 2. Pencatat (recorder) 3. Pengontrol (regulator) 4. Pemberi tanda bahaya (alarm) Adapun instrumentasi yang digunakan pada pabrik pembuatan butiraldehid adalah : 1. Instrumentasi Tangki Bahan Baku (Gas) Instrumentasi pada tangki penyimpanan bahan baku dan produk dalam bentuk gas berupa level indicator (LI) dan pressure indicator (PI). LI berfungsi untuk menunjukkan banyaknya gas yang ada di dalam tangki dan PI bertujuan untuk menunjukkan tekanan gas yang ada di dalam tangki.

PI LI

Gambar 6.3 Instrumentasi Tangki Gas


2. Instrumentasi Tangki Pencampuran Katalis (cairan) Instrumentasi pada tangki pencampuran katalis ini berupa level indicator (LI) yang berfungsi untuk menunjukkan tinggi cairan di dalam tangki dan temperature indicator (TI) yang berfungsi untuk menunjukkan temperatur di dalam tangki cairan dalam tangki. Air

LI

TI

P-782

Gambar 6.4 Instrumentasi Tangki Cairan 3. Instrumentasi Compressor Instrumentasi pada compressor mencakup flow controller (FC) dan pressure controller (PC). Flow controller (FC) berfungsi untuk mengatur laju alir bahan dalam pipa dengan mengatur bukaan katup aliran bahan. Pressure controller (PC) berfungsi untuk mengatur tekanan bahan dalam pipa sehingga tekanan operasi dalam compressor diatur sesuai dengan kondisi operasi yang diinginkan dengan mengatur bukaan katup aliran bahan.

FC

PC

Gambar 6.5 Instrumentasi Compressor

4. Instrumentasi Cooler Temperature controlerl (TC) pada cooler berfungsi untuk mengatur besarnya suhu di dalam cooler dengan cara mengatur banyaknya air pendingin yang dialirkan. Jika temperatur di bawah kondisi yang diharapkan (set point), maka valve akan terbuka lebih besar dan jika temperatur di atas kondisi yang diharapkan maka valve akan terbuka lebih kecil. Flow indicator (FI) berfungsi untuk menunjukkan laju alir dari air pendingin yang keluar cooler dan laju alir umpan yang keluar dari cooler.


FI

FI TC

Gambar 6.6 Instrumentasi Cooller

5. Instrumentasi Reaktor Instrumentasi pada reaktor terdiri dari temperature indicator recorder controller (TIRC), pressure indicator recorder controller (PIRC), flow indikator (FI) dan level controller (LC). TIRC berfungsi untuk mengontrol dan mencatat temperatur dalam reaktor dengan mengatur bukaan katup air pendingin. PIRC berfungsi untuk mengontrol dan mencatat tekanan dalam reaktor. LC berfungsi untuk mengontrol tinggi cairan dalam reaktor dengan mengatur bukaan katup aliran produk keluar reaktor dan FI berfungsi untuk mengamati laju aliran bahan.

FI

PIRC

TIRC

LC

FI

Gambar 6.7 Instrumentasi Reaktor

6. Instrumentasi Kondensor Temperature control (TC) pada kondensor berfungsi untuk mengatur besarnya suhu di dalam kondensor dengan cara mengatur banyaknya air pendingin yang dialirkan. Jika temperatur di bawah kondisi yang diharapkan (set point), maka valve akan terbuka lebih besar dan jika temperature di atas kondisi yang diharapkan maka valve akan terbuka lebih kecil. Flow indicator (FI) berfungsi untuk menunjukkan laju alir dari air pendingin yang keluar kondensor dan laju alir umpan yang keluar dari kondensor. Rahmadelfitri : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 18.000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

FI

FI

TC

Gambar 6.8 Instrumentasi Kondensor 7. Instrumentasi Separator Instrumentasi pada separator terdiri dari pressure indicator recorder controller (PIRC) dan level controller (LC). PIRC berfungsi untuk mengontrol dan mencatat tekanan dalam separator. Level controller (LC) berfungsi untuk mengontrol tinggi cairan dalam reaktor dengan mengatur bukaan katup aliran produk keluar separator.

PIRC

LC

Gambar 6.9 Instrumentasi Separator 8. Instrumentasi Hydrocyclone Instrumentasi pada hydrocyclone mencakup level controller (LC) yang berfungsi untuk mengatur ketinggian cairan pada hydrocyclone dengan mengatur bukaan katup cairan masuk dan keluar. LC

Gambar 6.10 Instrumentasi Hydrocyclone 9. Instrumentasi Accumulator Instrumentasi pada accumulator mencakup level controller (LC) yang berfungsi untuk mengatur ketinggian cairan dalam accumulator dengan mengatur bukaan katup cairan keluar Rahmadelfitri : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 18.000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

LC

Gambar 6.11 Instrumentasi Accumulator

10. Instrumentasi Kolom Destilasi Instrumentasi pada kolom destilasi mencakup temperature indicator recorder controller (TIRC), dan pressure indicator recorder controller (PIRC). TIRC berfungsi untuk mengontrol dan mencatat temperatur dalam reaktor dengan mengatur bukaan katup air pendingin. PIRC berfungsi untuk mengontrol dan mencatat tekanan dalam reaktor. LC berfungsi untuk mengontrol tinggi cairan dalam kolom destilasi dengan mengatur bukaan katup aliran produk keluar reaktor.

TIRC

PIRC

LC

Gambar 6.12 Instrumentasi Kolom Destilasi

11. Instrumentasi Reboiler Instrumentasi pada reboiler mencakup temperature controller (TC) yang berfungsi untuk mengatur temperatur di dalam reboiler dengan mengatur bukaan katup uap pemanas masuk.

TC

Gambar 6.13 Instrumentasi Reboiler Rahmadelfitri : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 18.000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

12. Instrumentasi pompa Instrumentasi pada pompa mencakup flow indicator (FI) yang berfungsi untuk menunjukkan laju alir bahan dalam pipa dengan mengatur bukaan katup aliran bahan. FI

Gambar 6.14 Instrumentasi Pompa

6.2 Keselamatan Kerja Pabrik 6.2.1 Landasan Keselamatan Kerja Standar keselamatan kerja di Indonesia paling buruk dibandingkan dengan negara di kawasan Asia Tenggara lainnya. Indikatornya, selama tujuh bulan pertama 2003 di Indonesia tercatat sedikitnya 51.528 kecelakaan kerja, sedangkan tahun 2002 berjumlah 103.804 kasus (Global Estimates Fatalities in 2002 ILO). Menurut laporan ini, sebanyak 6.000 pekerja di seluruh dunia kehilangan nyawa mereka setiap hari akibat kecelakaan, luka-luka, serta berbagai penyakit di tempat kerja. Selain itu, setiap tahun tercatat sekitar 400.000 kematian terjadi akibat zat-zat berbahaya di tempat kerja. Jumlah ini merupakan bagian dari sekitar dua juta kecelakaan kerja dan 160 juta penyakit yang dialami akibat bekerja. Berdasarkan kondisi tersebut, ILO menyerukan usaha bersama dari berbagai pihak, termasuk pemerintah dan masyarakat pengusaha, untuk meningkatkan keselamatan pekerja di tempat kerja serta membutuhkan adanya pengawasan bahaya berdasarkan konvensi-konvensi ILO (Anonim, 2004). Konsep dasar mengenai keselamatan dan kesehatan kerja meliputi dua hal terbesar yang menjadi penyebab kecelakaan kerja yaitu : perilaku yang tidak aman dan kondisi lingkungan yang tidak aman. Berdasarkan data dari Biro Pelatihan Tenaga Kerja, penyebab kecelakaan yang pernah terjadi sampai saat ini adalah diakibatkan oleh perilaku yang tidak aman sebagai berikut : 1. Sembrono dan tidak hati – hati 2. Tidak mematuhi peraturan 3. Tidak mengikuti standar prosedur kerja Rahmadelfitri : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 18.000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

4. Tidak memakai alat pelindung diri 5. Kondisi badan yang lemah Persentase penyebab kecelakaan kerja yaitu 3 % dikarenakan oleh sebab yang tidak bisa dihindarkan (seperti bencana alam), selain itu 24 % dikarenakan lingkungan atau peralatan yang tidak memenuhi syarat dan 73 % dikarenakan perilaku yang tidak aman. Cara efektif untuk mencegah terjadinya kecelakaan kerja adalah dengan menghindari terjadinya lima perilaku tidak aman yang telah disebutkan di atas.

Tujuan keselamatan dan kesehatan kerja

Melindungi kesehatan tenaga kerja, meningkatkan efisiensi kerja, mencegah terjadinya kecelakaan kerja dan penyakit. 1. Mengantisipasi keberadaan faktor penyebab bahaya dan

Berbagai arah keselamatan dan kesehatan kerja

melakukan pencegahan sebelumnya. 2. Memahami jenis-jenis bahaya yang ada di tempat kerja 3. Mengevaluasi tingkat bahaya di tempat kerja 4. Mengendalikan terjadinya bahaya atau komplikasi.

Mengenai peraturan

Yang terutama adalah UU Keselamatan dan Kesehatan

keselamatan dan kesehatan

Tenaga Kerja dan Detail Pelaksanaan UU Keselamatan dan

tenaga kerja

Kesehatan Tenaga Kerja. 1. Bahaya jenis kimia: terhirup atau terjadinya kontak antara kulit dengan cairan metal, cairan non-metal, hidrokarbon dan abu, gas, uap steam, asap dan embun yang beracun. 2. Bahaya jenis fisika: lingkungan yang bertemperatur

Faktor penyebab berbahaya

panas dan dingin, lingkungan yang beradiasi pengion

yang sering ditemui

dan non pengion, bising, vibrasi dan tekanan udara yang tidak normal. 3. Bahaya yang mengancam manusia dikarenakan jenis proyek: pencahayaan dan penerangan yang kurang, bahaya dari pengangkutan, dan bahaya yg ditimbulkan oleh peralatan.


1. Pengendalian teknik: mengganti prosedur kerja, menutup mengisolasi bahan berbahaya, menggunakan otomatisasi pekerjaan, menggunakan cara kerja basah dan ventilasi pergantian udara.

Cara pengendalian ancaman bahaya kesehatan kerja

2. Pengendalian administrasi : mengurangi waktu pajanan, menyusun

peraturan

keselamatan

dan

kesehatan,

memakai alat pelindung, memasang tanda – tanda peringatan, membuat daftar data bahan-bahan yang aman, melakukan pelatihan sistem penangganan darurat. 3. Pemantauan

kesehatan

:

melakukan

pemeriksaan

kesehatan. Menurut H. W. Heinrich, penyebab kecelakaan kerja yang sering ditemui adalah perilaku yang tidak aman sebesar 88 Mengapa diperlukan adanya %, kondisi lingkungan yang tidak aman sebesar 10 %, atau pendidikan keselamatan dan kedua hal tersebut di atas terjadi secara bersamaan. Oleh kesehatan kerja?

karena itu, pelaksanaan diklat keselamatan dan kesehatan tenaga kerja dapat mencegah perilaku yang tidak aman dan memperbaiki kondisi lingkungan yang tidak aman. UU Keselamatan dan Kesehatan Kerja mengatur agar tenaga

Peraturan yang perlu ditaati

kerja, petugas keselamatan dan kesehatan kerja dan manajer wajib mengikuti pelatihan keselamatan dan kesehatan kerja. 1. Petugas keselamatan dan kesehatan kerja 2. Manajer bagian operasional keselamatan dan kesehatan kerja

Obyek pendidikan dan pelatihan keselamatan dan kesehatan kerja

3. Petugas

operator

mesin

dan

perlengkapan

berbahaya 4. Petugas operator khusus 5. Petugas operator umum 6. Petugas penguji kondisi lingkungan kerja 7. Petugas estimasi keselamatan pembangunan 8. Petugas estimasi keselamatan proses produksi


yang

9. Petugas penyelamat 10. Tenaga kerja baru atau sebelum tenaga kerja mendapat rotasi pekerjaan. Mencari penyebab dari seluruh tingkat lapisan, dari lapisan Prinsip analisa keselamatan dan kesehatan kerja

dalam sampai dengan akar penyebabnya, dicari secara tuntas,

hingga dapat diketahui penyebab utamanya dan

melakukan perbaikan. Untuk mencegah terjadinya kecelakaan kerja, sebelumnya harus dimulai dari pengenalan bahaya di tempat kerja, estimasi, tiga langkah pengendalian, dalam pengenalan bahaya perlu

adanya konfirmasi keberadaan bahaya di

tempat

memutuskan

kerja,

pengaruh

bahaya;

dalam

mengestimasi bahaya perlu diketahui adanya tenaga kerja di Pencegahan kecelakaan

bawah ancaman bahaya pajanan atau kemungkinan pajanan,

kerja

konfirmasi apakah kadar pajanan sesuai dengan peraturan, memahami pengendalian perlengkapan atau apakah langkah manajemen sesuai persyaratan; dalam pengendalian bahaya perlu

dilakukan

pengendalian

sumber

bahaya,

dari

pengendalian jalur bahaya, dari pengendalian tambahan terhadap tenaga kerja pajanan, menetapkan prosedur pengamanan. Berdasarkan

UU

Perlindungan

Tenaga

Kerja

dan

Kecelakaan Kerja, pemilik usaha pada saat mulai memakai tenaga kerja, harus membantu tenaga kerjanya untuk Tindakan penanganan setelah terjadi kecelakaaan kerja

mendaftar keikutsertaan asuransi tenaga kerja, demi menjamin keselamatan tenga kerja. Selain itu, setelah terjadi kecelakaan kerja, pemilik usaha wajib memberikan subsidi kecelakaan kerja, apabila pemilik usaha tidak mendaftarkan tenaga kerjanya ikut serta asuransi tenaga kerja sesuai dengan UU Standar Ketenagakerjaan, maka pemilik usaha akan dikenakan denda.

(Sumber : Anonim, 2008 g) Rahmadelfitri : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 18.000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

6.2.2 Pencegahan Kecelakaan Kerja di Pabrik Pembuatan Butiraldehid Pada pra rancangan pabrik pembuatan butiraldehid ini, usaha-usaha pencegahan terhadap bahaya-bahaya yang mungkin terjadi dilakukan dengan cara : 1. Pencegahan Terhadap Kebakaran Pencegahan kebakaran adalah usaha menyadari atau mewaspadai akan faktorfaktor yang menjadi sebab munculnya atau terjadinya kebakaran dan mengambil langkah-langkah untuk mencegah kemungkinan tersebut menjadi kenyataan. Pencegahan kebakaran membutuhkan suatu program pendidikan beserta pengawasan karyawan, suatu rencana pemeliharaan yang cermat dan teratur pada bangunan dan kelengkapannya, inspeksi/pemeriksaan, penyediaan dan penempatan yang baik dari peralatan pemadam kebakaran termasuk memeliharanya baik segi siap-pakainya maupun dari segi mudah dicapainya. Kebakaran di Indonesia dibagi menjadi tiga kelas, yaitu: 1. Kelas

Kebakaran yang disebabkan oleh benda-benda padat, misalnya kertas, kayu, plastik, karet, busa dan lain-lainnya. Media pemadaman kebakaran untuk kelas ini berupa: air, pasir, karung goni yang dibasahi, dan Alat Pemadam Kebakaran (APAR) atau racun api tepung kimia kering. 2. Kelas Kebakaran yang disebabkan oleh benda-benda mudah terbakar berupa cairan, misalnya bensin, solar, minyak tanah, spirtus, alkohol dan lain-lainnya. Media pemadaman kebakaran untuk kelas ini berupa: pasir dan Alat Pemadam Kebakaran (APAR) atau racun api tepung kimia kering. Dilarang memakai air untuk jenis ini karena berat jenis air lebih berat dari pada berat jenis bahan di atas sehingga bila kita menggunakan air maka kebakaran akan melebar kemana-mana 3. Kelas


Kebakaran yang disebabkan oleh listrik. Media pemadaman kebakaran untuk kelas ini berupa: Alat Pemadam Kebakaran (APAR) atau racun api tepung kimia kering. Matikan dulu sumber listrik agar kita aman dalam memadamkan kebakaran Kebakaran adalah suatu nyala api, baik kecil atau besar pada tempat yang tidak kita hendaki, merugikan, dan pada umumnya sukar dikendalikan. Api terjadi karena persenyawaan dari: ‫ـ‬

Sumber panas, seperti energi elektron (listrik statis atau dinamis), sinar matahari, reaksi kimia, dan perubahan kimia.

‫ـ‬

Benda mudah terbakar, seperti bahan-bahan kimia, bahan bakar, kayu, plastik dan sebagainya.

‫ـ‬

Oksigen (tersedia di udara)

Apabila ketiganya bersenyawa maka akan terjadi api. Dalam pencegahan terjadinya kebakaran kita harus bisa mengontrol sumber panas dan benda mudah terbakar, misalnya “Dilarang Merokok ketika Sedang Melakukan Pengisian Bahan Bakar”, Pemasangan Tanda-Tanda Peringatan, dan sebagainya.

Beberapa peralatan pencegahan kebakaran yang biasa ada di pabrik : 1. APAR/ Fire Extinguishers/ Racun Api Merupakan peralatan dengan reaksi cepat yang multi guna karena dapat dipakai untuk jenis kebakaran A,B, dan C. Peralatan ini mempunyai berbagai ukuran beratnya, sehingga dapat ditempatkan sesuai dengan besar-kecilnya resiko kebakaran yang mungkin timbul dari daerah tersebut, misalnya tempat penimbunan bahan bakar terasa tidak rasional bila di situ kita tempatkan racun api dengan ukuran 1,2 kg dengan jumlah satu tabung. Bahan yang ada dalam tabung pemadam api tersebut ada yang dari bahan kimia kering, foam / busa dan CO2, untuk halon tidak diperkenankan dipakai di Indonesia. 2. Hydran Ada 3 jenis hydran, yaitu : ‫ ـ‬hydran gedung, ditempatkan dalam gedung ‫ ـ‬hydran halaman, ditempatkan di halaman Rahmadelfitri : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 18.000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

‫ ـ‬hydran kota biasanya ditempatkan pada beberapa titik yang memungkinkan unit pemadam kebakaran suatu kota mengambil cadangan air 3. Detektor Asap/ Smoke Detector Merupakan

peralatan

yang

memungkinkan

secara

otomatis

akan

memberitahukan kepada setiap orang apabila ada asap pada suatu daerah maka alat ini akan berbunyi, khusus untuk pemakaian dalam gedung. 4. Fire Alarm Merupakan peralatan yang dipergunakan untuk memberitahukan kepada setiap orang akan adanya bahaya kebakaran pada suatu tempat 5. Sprinkler Merupakan peralatan yang dipergunakan khusus dalam gedung, yang akan memancarkan air secara otomatis apabila terjadi pemanasan pada suatu suhu tertentu pada daerah di mana ada sprinkler tersebut. (Anonim, 2000 a)

2. Pencegahan Terhadap Bahaya Mekanis Upaya pencegahan kecelakaan terhadap bahaya mekanis adalah : 1. Alat-alat dipasang dengan penahan yang cukup berat untuk mencegah kemungkinan terguling atau terjatuh. 2. Sistem ruang gerak karyawan dibuat cukup lebar dan tidak menghambat kegiatan karyawan. 3. Jalur perpipaan sebaiknya berada di atas permukaan tanah atau diletakkan pada atap lantai pertama kalau di dalam gedung atau setinggi 4,5 meter bila diluar gedung agar tidak menghalangi kendaraan yang lewat. 4. Letak alat diatur sedemikian rupa sehingga para operator dapat bekerja dengan tenang dan tidak akan menyulitkan apabila ada perbaikan atau pembongkaran. 5. Pada alat-alat yang bergerak atau berputar harus diberikan tutup pelindung untuk menghindari terjadinya kecelakaan kerja.

3. Pencegahan Terhadap Bahaya Listrik Upaya peningkatan keselamatan kerja terhadap listrik adalah sebagai berikut : 1. Setiap instalasi dan alat-alat listrik harus diamankan dengan pemakaian sekring Rahmadelfitri : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 18.000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

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

6.2.3 Pertolongan Pertama Pada Kecelakaan Pertolongan Pertama Pada Kecelakaan adalah bantuan pertama yang diberikan kepada orang yang cedera akibat kecelakaan sebelum ditangani oleh tenaga medis dengan sasaran menyelamatkan nyawa, menghindari cedera atau kondisi yang lebih parah dan mempercepat penyembuhan. Seorang pemberi pertolongan pertama bertugas: •

Memeriksa keadaan tanpa membahayakan diri sendiri, misalnya memeriksa apakah masih ada kabel listrik tegangan tinggi di sekitar korban, atau ada ceceran bahan kimia berbahaya dll.

•

Menenangkan korban dan melindunginya dari bahaya yang mungkin timbul

•

Jika perlu membawa korban kembali ke tempat tinggalnya atau ke tempat sarana medis terdekat.

Sikap tenang dan percaya diri selama menilai situasi dan melakukan perawatan medis yang diperlukan, akan menentramkan semua orang terutama korban dan membuat mereka yakin ia akan mampu mengatasi situasi. Seorang pemberi P3K yang bijaksana tidak hanya tergantung dari barangbarang yang ada dalam perlengkapan P3K-nya, tetapi ia akan berusaha untuk


menggunakan barang apa saja yang ada di sekitarnya, dan apabila perlu ia akan membuatnya sendiri, misalnya tandu darurat, penyangga darurat dan lain-lain. Hal-hal yang perlu dicermati dalam menangani korban yang mengalami kecelakaan antara lain : •

Urutan kejadian; Bagaimana Kecelakaan Terjadi? (Tanyakan pada korban dan saksi mata).

•

Gejala; Dengar baik-baik segala ucapan korban, apakah ia merasa sakit? Lihat secara jelas, bagian tubuh mana yang mengalami pendarahan? Dapatkah digerakkan?

•

Tanda-tanda; Periksa korban dari ujung kepala hingga kaki dengan cermat, bandingkan ke dua sisi badan korban. Adakah kejanggalan yang terlihat atau teraba? Apakah korban mengenakan tanda-tanda medis seperti gelang medis.

•

Perkecil resiko terjadinya kecelakaan susulan; misalnya terjadi kecelakaan lalu lintas, perkecil resiko terjadinya kebakaran dengan mematikan stater / kunci kontak, segera siagakan alat pemadam kebakaran. Peringatkan Kendaraan lain yang melewati tempat kejadian, seperti dengan memasang segitiga pengaman atau tunjuk beberapa orang untuk mengatur lalu lintas

•

Saksi Mata

Pertolongan terhadap korban mendapat kecelakaan yang disebabkan oleh : •

Berhubungan dengan Listrik Bila korban terkena sengatan listrik tegangan rendah, misalnya di ruang tamu, hentikan aliran listrik dengan mematikan sekering atau mencabut stop kontak. Bila hal ini sulit untuk dilakukan, berdirilah pada permukaan yang kering, misalnya gulungan kertas, keset karet dll, dan sentakkan anggota tubuh korban yang terkena aliran listrik tersebut dengan benda yang bukan menghantarkan arus listrik, misalnya tangkai sapu. Kemudian baru lakukan pertolongan pertama seperlunya. Dilarang menyentuhkan korban dengan benda basah, karena air merupakan penghantar listrik yang baik.

•

Berhubungan dengan Kendaraan Pengangkut Bahan Kimia


Biasanya kendaraan pengangkut bahan kimia selalu memberikan tanda-tanda peringatan, misalnya apakah cairan yang dimuat mengandung zat beracun, zat mudah terbakar, zat korosif dll. untuk itu kita harus berhati-hati dalam menanganinya. Misalnya kita ragu-ragu untuk menolongnya, usaha paling bagus adalah dengan segera melaporkan kecelakaan tersebut dengan datadata yang ada. •

Berhubungan dengan Binatang Buas atau Berbisa Sebelum kita melakukan pertolongan pertama, alangkah bijaksananya bila kita terlebih dahulu mengecek apakah binatang tersebut masih ada di tempat kejadian atau sudah pergi.

Kenyamanan dan kondisi cedera harus menjadi pertimbangan utama dalam memindahkan korban. Ada dua hal penting, yaitu: 1. Lebih baik pindahkan barang-barang yang bisa membahayakan korban, bila hal ini tidak mungkin untuk dilakukan, baru dilakukan usaha memindahkan korban. 2. Jangan memindahkan sendiri korban, bila ada orang lain yang dapat membantu. Agar cedera korban tidak tambah parah, tunggu sampai orang yang ahli datang karena penanganan yang ceroboh dapat memperparah cedera. Misalnya tulang yang patah dapat merobek pembuluh darah dan menyebabkan pendarahan hebat. Pilihlah teknik yang sesuai dengan kondisi cedera, jumlah tenaga penolong, ukuran tubuh korban, dan rute yang akan dilewati (Anonim, 2000 b). 6.2.4 Menggunakan Alat Pelindung Diri (APD) Upaya peningkatan keselamatan kerja bagi karyawan pada pabrik ini adalah dengan menyediakan fasilitas sesuai bidang kerjanya. Fasilitas yang diberikan berupa alat pelindung diri yang wajib digunakan oleh setiap karyawan selama berada di lokasi pabrik. Adapun alat pelindung diri yang disediakan adalah sebagai berikut: 1. Pakaian kerja


Pakaian dibuat dari bahan-bahan seperti katun, wol, serat, sintetis, dan asbes. Pada musim panas sekalipun tidak diperkenankan bekerja dengan keadaan badan atas terbuka. 2. Helm Helm digunakan untuk melindungi kepala dari percikan-percikan bahan kimia, terutama apabila bekerja dengan pipa-pipa yang letaknya lebih tinggi dari kepala, maupun tangki-tangki serta peralatan lain yang dapat bocor. 3. Sarung tangan Dalam menangani beberapa bahan kimia yang bersifat korosif, maka karyawan diwajibkan menggunakan sarung tangan untuk menghindari hal-hal yang tidak diinginkan. 4. Masker Berguna untuk memberikan perlindungan terhadap debu-debu yang berbahaya ataupun uap bahan kimia agar tidak terhirup. 5. Sepatu pengaman Sepatu harus kuat dan harus dapat melindungi kaki dari bahan kimia dan panas. Sepatu pengaman bertutup baja dapat melindungi kaki dari bahaya terjepit. Sepatu setengah tertutup atau bot dapat dipakai tergantung pada jenis pekerjaan yang dilakukan. 6.

Penutup telinga Berguna untuk melindungi telinga dari kebisingan yang berlebihan yang dapat merusak pendengaran.

7.

Kacamata kerja Berguna untuk melindungi mata dari debu yang berlebihan ataupun benda-benda lain yang melayang di udara.

6.2.5 Penyediaan Poliklinik di Lokasi Pabrik Poliklinik disediakan untuk tempat pengobatan akibat kecelakaan yang terjadi di lokasi pabrik seperti terhirup gas beracun, luka terbakar, patah tulang dan lain sebagainya.



BAB VII UTILITAS Dalam suatu pabrik, utilitas merupakan sarana penunjang utama untuk memperlancar proses produksi.

Agar proses produksi dapat

dapat terus

berkesinambungan , harus didukung oleh sarana dan prasarana utilitas yang baik. Berdasarkan kebutuhannya, utilitas pada pra-rancangan pabrik pembuatan nbutiraldehid terdiri dari: 1. Kebutuhan uap (steam) 2. Kebutuhan air 3. Kebutuhan bahan kimia untuk pengolahan air 4. Kebutuhan tenaga listrik 5. Kebutuhan tenaga bahan bakar 6. Unit pengolahan limbah

7.1 Kebutuhan Uap (Steam) Pada pengoperasian pabrik dibutuhkan uap sebagai media pemanas. Uap yang digunakan adalah saturated steam dengan temperatur 100 oC dan tekanan 1 atm. Uap ini akan digunakan pada alat pemisah propilen, heater dan reboiler. Jumlah uap yang diperlukan adalah 1.617,53026 kg/jam. Tambahan untuk kebocoran (faktor keamanan) diambil sebesar 30% dari total kebutuhan uap (Perry, 1999). Maka kebutuhan uap adalah : Tambahan untuk kebocoran (faktor keamanan) = 30% x 1.617,53026 kg/jam = 485,25908 kg/jam Total uap yang dihasilkan ketel, = (1.617,53026 + 485,25908) kg/jam = 2.102,789338 kg/jam Diperkirakan 80% kondensat dapat digunakan kembali (Evans, 1978), sehingga kondensat yang digunakan kembali adalah : = 80% x 1.617,53026 kg/jam = 1.294,024208 kg/jam Rahmadelfitri : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 18.000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Kebutuhan air tambahan untuk ketel: = (2.102,789338 - 1.294,024208) kg/jam = 808,76513 kg/jam

7.2 Kebutuhan Air Dalam proses produksi, air memegang peranan penting, baik untuk kebutuhan proses maupun kebutuhan domestik. Adapun kebutuhan air pada pabrik pembuatan n-butiraldehid ini adalah sebagai berikut: 1. Air untuk umpan ketel = 808,76513 kg/jam 2. Air Pendingin : Tabel 7.1 Kebutuhan Air Pendingin pada Alat

Nama Alat

Kebutuhan Air (kg/jam)

Reaktor

20.284,58685

Cooler

2.243,44691

Cooler

541,80815

Pemisah tekanan rendah

32.440,25505

Cooler Kondensor

4,11655 2.305,81527

Cooler

408,37896

Cooler

5.731,19891

Total

63.959,60665

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

(Perry, 1999)

Di mana: Wc = Jumlah air masuk menara = 63.959,60665 kg/jam Rahmadelfitri : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 18.000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

T1 = Temperatur air masuk = 40 °C = 104 °F T2 = Temperatur air keluar = 28 °C = 82,4 °F Maka, We = 0,00085 × 63.959,60665 × (104 – 82,4) = 1.174,298378 kg/jam Air yang hilang karena drift loss biasanya 0,1 – 0,2 % dari air pendingin yang masuk ke menara air (Perry, 1999). Ditetapkan drift loss 0,2 %, maka: Wd = 0,002 × 63.959,60665 = 127.9192133 kg/jam Air yang hilang karena blowdown bergantung pada jumlah siklus sirkulasi air pendingin, biasanya antara 3 – 5 siklus (Perry, 1999). Ditetapkan 5 siklus, maka: Wb =

We 1.174,298378 = = 293,5745945 kg/jam S −1 5 −1

(Perry, 1999)

Sehingga air tambahan yang diperlukan = We + Wd + Wb = 1.174,298378 + 127.9192133 + 293,5745945 = 1.595,79219 kg/jam 3. Air proses = 127,17652 kg/jam pada tangki pencampur 4. Air untuk berbagai kebutuhan a. Kebutuhan air domestik Kebutuhan air domestik untuk tiap orang/shift adalah 40–100 ltr/hari (Metcalf, 1991). Diambil 60 liter/hari = 2,5 liter/jam ρair = 995,68 kg/m3 = 0,99568 kg/liter Jumlah karyawan = 195 orang Maka total air domestik = 2,5 liter/jam × 195 = 492,5 ltr/jam × 0,99568 kg/liter = 490,3724 kg/jam b. Kebutuhan air laboratorium Kebutuhan air untuk laboratorium adalah 1000 – 1800 ltr/hari (Metcalf dan Eddy, 1991), Maka diambil 1200 ltr/hari = 50 kg/jam. c. Kebutuhan air kantin dan tempat ibadah


Kebutuhan air untuk kantin dan rumah ibadah adalah 40 – 120 litert/hari (Metcalf dan Eddy, 1991), Maka diambil 100 liter/hari × = 4,17 liter/jam ρair = 995,68 kg/m3 = 0,99568 kg/liter Pengunjung rata – rata = 150 orang. Maka total kebutuhan airnya = 4,17 × 150 = 625,5 ltr/jam × 0,99568 kg/liter = 622,79784 kg/jam d. Kebutuhan air poliklinik Kebutuhan air untuk poliklinik adalah 1000 – 1500 ltr/hari. (Metcalf dan Eddy, 2003), Maka diambil 1200 ltr/hari = 50 kg/jam Tabel 7.2 Pemakaian Air Untuk Berbagai Kebutuhan

Tempat

Jumlah (kg/jam)

Domestik

490,3724

Laboratorium

50

Kantin dan tempat ibadah

622,79784

Poliklinik

50 Total

1.213,17024

Sehingga total kebutuhan air adalah: = 808,76513 + 1.595,79219 + 127,17652 + 1.213,17024= 3.745,95408 kg/jam

Sumber air untuk pabrik pembuatan n-butiraldehid ini adalah dari Sungai Silau, Kabupaten Asahan, Provinsi Sumatera Utara. Adapun kualitas air Sungai Silau, Asahan dapat dilihat pada tabel berikut: Tabel 7.3. Kualitas Air Sungai Silau, Asahan No

Parameter

Satuan

Hasil

1

Suhu

0

2

Besi (Fe)

mg/L

0,42

3

Cadmium (Cd)

mg/L

0,023

4

Klorida (Cl)

mg/l

60

C

26,5


5

Mangan (Mn)

mg/L

0,028

6

Kalsium (K)

mg/L

45

7

Magnesium (Mg)

mg/L

28

8

Oksigen terlarut (O2)

mg/L

5,66

9

Seng (Zn)

mg/L

>0,0004

10

Sulfat (SO42-)

mg/L

42

11

Tembaga (Cu)

mg/L

0,01

12

Timbal (Pb)

mg/L

0,648

13

Total Dissolved Solid

mg/L

52,8

14

Hardness (as CaCO3)

mg/L

95

Sumber : Laporan Baku Mutu Air, Bapedal SUMUT, 2007.

Untuk menjamin kelangsungan penyediaan air, maka di lokasi pengambilan air dibangun fasilitas penampungan air (water intake) yang juga merupakan tempat pengolahan awal air sungai. Pengolahan ini meliputi penyaringan sampah dan kotoran yang terbawa bersama air. Selanjutnya air dipompakan ke lokasi pabrik untuk diolah dan digunakan sesuai dengan keperluannya. Pengolahan air di pabrik terdiri dari beberapa tahap, yaitu (Degremont, 1991) : 1. Screening 2. Koagulasi dan flokulasi 3. Filtrasi 4. Demineralisasi 5. Deaerasi

7.2.1 Screening Tahap screening merupakan tahap awal dari pengolahan air. Adapun tujuan screening adalah (Degremont, 1991): − Menjaga struktur alur dalam utilitas terhadap objek besar yang mungkin merusak fasilitas unit utilitas. − Memudahkan pemisahan dan menyingkirkan partikel-partikel padat yang besar yang terbawa dalam air sungai.


Pada tahap ini, partikel yang besar akan tersaring tanpa bantuan bahan kimia. Sedangkan partikel-partikel yang lebih kecil akan terikut bersama air menuju unit pengolahan selanjutnya.

7.2.2 Koagulasi dan Flokulasi Koagulasi dan flokulasi merupakan proses penghilangan kekeruhan di dalam air dengan cara mencampurkannya dengan larutan Al2(SO4)3 dan Na2CO3 (soda abu). Larutan Al2(SO4)3 berfungsi sebagai koagulan utama dan larutan Na2CO3 sebagai bahan koagulan tambahan yaitu berfungsi sebagai bahan pambantu untuk mempercepat pengendapan dan penetralan pH. Pada bak clarifier, akan terjadi proses koagulasi dan flokulasi. Tahap ini bertujuan menyingkirkan Suspended Solid (SS) dan koloid (Degremont, 1991) : Koagulan yang biasa dipakai adalah koagulan trivalent. Reaksi hidrolisis akan terjadi menurut reaksi : M3+ + 3H2O

M(OH)3

+ 3 H+

Dalam hal ini, pH menjadi faktor yang penting dalam penyingkiran koloid. Kondisi pH yang optimum penting untuk terjadinya koagulasi dan terbentuknya flok-flok (flokulasi). Koagulan yang biasa dipakai adalah larutan alum Al2(SO4)3. Sedangkan pengatur pH dipakai larutan soda abu Na2CO3 yang berfungsi sebagai bahan pembantu untuk mempercepat pengendapan dan penetralan pH. Dua jenis reaksi yang akan terjadi adalah (Degremont, 1991) : Al2(SO4)3 + 6 Na2CO3 + 6H2O

2Al(OH)3 ↓ + 12Na+ + 6HCO3- + 3SO43-

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

4Al(OH)3↓ + 12Na+ + 6CO2 + 6SO43-

Reaksi koagulasi yang terjadi : Al2(SO4)3 + 3H2O + 3Na2CO3

2Al(OH)3 + 3Na2SO4 + 3CO2

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

Na2SO4 + CaCO3

CaCl2 + Na2CO3

2NaCl + CaCO3

Selanjutnya flok-flok yang akan mengendap ke dasar clarifier karena gaya gravitasi, sedangkan air jernih akan keluar melimpah (overflow) yang selanjutnya akan masuk ke penyaring pasir (sand filter) untuk penyaringan. Rahmadelfitri : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 18.000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Pemakaian larutan alum umumnya hingga 50 ppm terhadap jumlah air yang akan diolah, sedangkan perbandingan pemakaian alum dan abu soda = 1 : 0,54 (Crities, 2004). Perhitungan alum dan abu soda yang diperlukan : Total kebutuhan air

= 3.745,95408 kg/jam

Pemakaian larutan alum

= 50 ppm

Pemakaian larutan soda abu

= 0,54 × 50 = 27 ppm

Larutan alum Al2(SO4)3 yang dibutuhkan = 50.10-6 × 3.745,95408 = 0,18724 kg/jam Larutan abu soda Na2CO3 yang dibutuhkan = 27.10-6 × 3.745,95408 = 0,10111 kg/jam 7.2.3 Filtrasi Filtrasi dalam pemurnian air merupakan operasi yang sangat umum dengan tujuan menyingkirkan Suspended Solid (SS), termasuk partikulat BOD dalam air (Metcalf, 1991). Unit filtrasi dalam pabrik pembuatan n-butiraldehid dari gas sintesis dan propilen menggunakan media filtrasi granular (Granular Medium Filtration) sebagai berikut : 1. Lapisan atas terdiri dari pasir hijau (green sand). Lapisan ini bertujuan memisahkan flok dan koagulan yang masih terikut bersama air. Lapisan yang digunakan setinggi 0,309 m. 2. Untuk menghasilkan penyaringan yang efektif, perlu digunakan medium berpori misalnya atrasit atau marmer. Untuk beberapa pengolahan dua tahap atau tiga tahap pada pengolahan effluent pabrik, perlu menggunakan bahan dengan luar permukaan pori yang besar dan daya adsorpsi yang lebih besar, seperti Biolite, pozzuolana ataupun Granular Active Carbon/GAC) (Degremont, 1991). Pada pabrik ini, digunakan antrasit setinggi 0,155 m. 3. Lapisan bawah menggunakan batu kerikil/gravel setinggi 0,077 m. Untuk air domestik, laboratorium, kantin, dan tempat ibadah, serta poliklinik, dilakukan proses klorinasi, yaitu mereaksikan air dengan klor untuk membunuh kuman-kuman di dalam air. Klor yang digunakan biasanya berupa kaporit, Ca(ClO)2. Rahmadelfitri : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 18.000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Perhitungan kebutuhan kaporit, Ca(ClO)2 : Total kebutuhan air yang memerlukan proses klorinasi = 1.213,17024 kg/jam Kaporit yang digunakan direncanakan mengandung klorin 70 % Kebutuhan klorin

= 2 ppm dari berat air

Total kebutuhan kaporit

= (2.10-6 × 1.213,17024)/0,7 = 0,003466 kg/jam

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

Ca2+R + 2H+

2H+R + Mg2+

Mg2+R + 2H+

2H+R + Mn2+

Mn2+R + 2H+

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

CaSO4 + 2H+R

Mg2+R + H2SO4

MgSO4 + 2H+R

Mn2+R + H2SO4

MnSO4 + 2H+R

Perhitungan Kesadahan Kation : Air Sungai Silau, Sumatera Utara mengandung kation Fe2+, Cd+2, Mn+2, K+1, Mg2+, Zn+2, Cu+2 dan Pb+2, dan masing-masing 0,42 ppm, 0,023 ppm, 0,028 ppm, 45 ppm, 28 ppm, 0,0004 ppm, 0,01 ppm dan 0,648 ppm (Tabel 7.3) 1 gr/gal = 17,1 ppm Total kesadahan kation = 0,42 + 0,023 + 0,028 + 45 + 28 + 0,0004 + 0,01 + 0,648 = 74,1294 ppm = 74,1294 ppm = 74,1294 ppm / 17,1 Rahmadelfitri : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 18.000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

= 4,33505 gr/gal Jumlah air yang diolah = 808,76513 kg/jam (air umpan ketel) =

808,76513 kg/jam × 264,17 gal/m 3 3 995,68 kg/m

= 214,57846 gal/jam = 3,57631 gal/menit Kesadahan air

= 4,33505 gr/gal × 214,57846 gal/jam × 24 jam/hari = 22.325,00047 gr/hari = 22,325 kg/hari

Perhitungan ukuran Cation Exchanger : Jumlah air yang diolah = 3,57631 gal/menit Dari Tabel 12.4, Nalco Water Treatment, 1988 diperoleh data – data sebagai berikut: -

Diameter penukar kation

= 2 ft

-

Luas penampang penukar kation

= 4,91 ft2

-

Jumlah penukar kation

= 1 unit

Volume Resin yang Diperlukan Total kesadahan air = 22,325 kg/hari Dari Tabel 12.2, Nalco, 1988 diperoleh : -

Kapasitas resin

= 25 kg/ft3

-

Kebutuhan regenerant

= 6 lb H2SO4/ft3 resin

Kebutuhan resin

=

22,325 kg/hari = 0,893 ft3/hari 3 25 kg/ft

Tinggi resin

=

0,893 = 0,18187 ft 4,91

Tinggi minimum resin adalah 30 in = 2,5 ft

(Tabel 12.4, Nalco, 1988)

Sehingga volume resin yang dibutuhkan = 2,5 ft × 4,91 ft2 = 12,275 ft3 Waktu regenerasi

=

12,275 ft 3 × 25 kg/ft 3 22,325 kg/hari

= 13,745 hari ≈ 14 hari


= 22,325 kg/hari ×

Kebutuhan regenerant H2SO4

6 lb/ft 3 25 kg/ft 3

= 5,358 lb/hari = 2,43035kg/hari = 0,10126 kg/jam

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

R2SO4 + 2OH+ OH-

RCl

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

Na2SO4 + 2ROH

RCl

NaCl

+ NaOH

+ ROH

Perhitungan Kesadahan Anion : Air Sungai Silau, Sumatera Utara mengandung Anion Cl- dan SO4-, - sebanyak 60 ppm dan 42 ppm (Tabel 7.3) 1 gr/gal = 17,1 ppm Total kesadahan anion

= 60 + 42 ppm =

102 17,1

= 5,96491 gr/gal Jumlah air yang diolah

= 925,94165 kg/jam = 345,66729 gal/jam = 4,09445 gal/menit

Kesadahan air

= 5,96491 gr/gal × 214,57846 gal/jam × 24 jam/hari = 30.718,58888 gr/hari = 30,719 kg/hari


Perhitungan Ukuran Anion Exchanger : Jumlah air yang diolah = 4,09445 gal/menit Dari Tabel 12.4 , Nalco, 1988, diperoleh : - Diameter penukar anion

= 2 ft

- Luas penampang penukar anion

= 3,14 ft2

- Jumlah penukar anion

= 1 unit

Volume resin yang diperlukan : Total kesadahan air

= 30,719 kg/hari

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

= 32 kg/ft3

- Kebutuhan regenerant

= 6 lb NaOH/ft3 resin

Maka : Kebutuhan resin

=

30,719 kg/hari = 0,95997 ft3/hari 3 32 kg/ft

Tinggi resin

=

0,95997 = 0,30572 ft 3,14

Tinggi minimum resin adalah 30 in = 2,5 ft (Tabel 12.4, The Nalco Water Handbook) Volume resin = 2,5 ft x 3,14 ft2 = 7,85 ft3 Waktu regenerasi

=

7,85 ft 3 x 12 kgr/ft 3 = 3,06651 hari 30,719 kg/hari

Kebutuhan regenerant NaOH = 30,719 kg/hari ×

3,5 lb/ft 3 12 kg/ft 3

= 8,95970 lb/hari = 4,06406 kg/hari = 0,16808 kg/jam

7.2.5 Deaerator Deaerator berfungsi untuk memanaskan air yang keluar dari alat penukar ion (ion exchanger) dan kondensat bekas sebelum dikirim sebagai air umpan ketel. Pada deaerator ini, air dipanaskan supaya gas-gas yang terlarut dalam air, seperti O2 dan Rahmadelfitri : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 18.000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

CO2 dapat dihilangkan, sebab gas-gas tersebut dapat menyebabkan korosi. Pemanasan dilakukan dengan menggunakan koil pemanas di dalam deaerator. 7.3

Kebutuhan Bahan Kimia Kebutuhan bahan kimia :

7.4

•

Al2(SO4)3 = 0,18724 kg/jam

•

Na2CO3

= 0,10111 kg/jam

•

Kaporit

= 0,003466 kg/jam

•

H2SO4

= 0,10126 kg/jam

•

NaOH

= 0,16808 kg/jam

Kebutuhan Listrik Perincian kebutuhan listrik dapat dilihat pada Tabel 7.3, dimana :

-

Kebutuhan listrik total

= 898,22813 hp = 669,80872 kW

-

Efisiensi generator

= 80%

-

Daya output generator

=

669,80872 kW = 837,26089 kW 0,8

Digunakan generator diesel AC, 1 MW, 480 volt, 50 Hz, 3 fasa sebanyak 2 unit (satu unit sebagai cadangan). Tabel 7.3 Perincian Kebutuhan Listrik No.

Pemakaian

Daya (hP)

1.

Unit Proses

97,07

2.

Unit utilitas

142,72

3.

Ruang kontrol dan laboratorium

30

4.

Bengkel

35

5

Penerangan dan perkantoran

30

6

Perumahan

85

Total

Total kebutuhan listrik dalam kW

419,79

= 419,79 ×

0,7457 kW hP

= 313,03740 kW Efisiensi generator 93 % (Geankoplis, 1997) Rahmadelfitri : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 18.000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009


=

313,03740 kW 0,93

= 336,59936 kW

7.5 Kebutuhan bahan bakar Bahan bakar yang digunakan untuk pembangkit tenaga listrik (generator) adalah minyak solar, karena minyak solar memiliki efisiensi dan nilai bakar yang tinggi. Keperluan Bahan Bakar Generator Nilai bahan bakar solar

= 19.860 Btu/lbm

...................(Perry, 1999)

Densitas bahan bakar solar

= 0,89 kg/l

...................(Perry, 1997)


= 336,59936 kW

= 1.148.520 btu/jam

Jumlah solar yang dibutuhkan untuk bahan bakar generator adalah : =

1.148.520 btu/jam = 57,83082 lb/jam 19.860 btu/lbm

=

26,23148 kg/jam 0,89 kg/l

= 26,23148 kg/jam

= 29,47357 liter/jam

Jumlah bahan bakar untuk ketel uap a. Total panas keluar ketel Panas latent saturated steam (100 0C) = 2.256,9 kJ/kg

(Rekleitis, 1983)

Maka panas total yang dibutuhkan untuk menjadi saturated steam = 2.256,9 kJ/kg x 2.102,78934 kg/jam = 4.745.785,261 kJ/jam b. Panas masuk ketel •

Panas kondensat masuk

= massa kondensat x ΔHliquid kondensat = 1.294,024208 kg/jam x 419,1 kJ/kg = 542.325,5486 kJ/jam

•

Panas air tambahan dari deaerator

 363.15  = ∑ N H 2O  ∫ Cp (l)dT   298.15  = 4.909,5336 kJ/kmol x 44,9314 kmol/jam = 220.592,1989 kJ/jam Panas total masuk ketel uap = 542.325,5486 kJ/jam + 220.592,1989 kJ/jam = 762.917,7475 kJ/jam Rahmadelfitri : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 18.000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Jumlah panas pada ketel uap = panas keluar – panas masuk = 4.745.785,261 kJ/jam - 762.917,7475 kJ/jam = 3.982.867,514 kJ/jam Efisiensi ketel uap = 75 % Panas yang harus disuplai ke ketel =

3.982.867,514 kJ/jam = 5.310.490,018 kJ/jam 0,75

= 5.033.353,57 btu/jam Nilai bahan bakar solar = 19.860 btu/lb Jumlah bahan bakar

= 253,44177 lbm/jam = 114,95866 kg/jam

Kebutuhan solar

=

114,95866 kg/jam 0,89 kg/liter

= 129,16702 liter/jam Total kebutuhan solar = 158,64059 liter/jam

7.6 Unit Pengolahan Limbah Limbah dari suatu pabrik harus diolah sebelum dibuang ke badan air atau atmosfer, karena limbah tersebut mengandung bermacam-macam zat yang dapat membahayakan alam sekitar maupun manusia itu sendiri. Demi kelestarian lingkungan hidup, maka setiap pabrik harus mempunyai unit pengolahan limbah. Sumber-sumber limbah cair pabrik pembuatan n-butiraldehid meliputi: 1. Limbah proses Limbah rhodium yang tidak digunakan lagi, cara pengolahan limbah ini dengan cara limbah dikumpulkan pada suatu wadah dan pada jumlah tertentu dikirimkan ke Bogor, karena limbah rhodium merupakan limbah B3. 2. Limbah cair hasil pencucian peralatan pabrik. Limbah ini diperkirakan mengandung kerak dan kotoran-kotoran yang melekat

pada peralatan pabrik.

3. Limbah domestik Limbah ini mengandung bahan organik sisa pencernaan yang berasal dari kamar mandi di lokasi pabrik, serta limbah dari kantin berupa limbah padat dan limbah cair. 4. Limbah laboratorium


Limbah yang berasal dari laboratorium ini mengandung bahan-bahan kimia yang digunakan untuk menganalisa mutu bahan baku yang dipergunakan dan mutu produk yang dihasilkan, serta yang dipergunakan untuk penelitian dan pengembangan proses. Pengolahan limbah cair pabrik ini dilakukan dengan menggunakan activated sludge (sistem lumpur aktif), mengingat cara ini dapat menghasilkan effluent dengan BOD yang lebih rendah (20 – 30 mg/l) (Perry, 1999). 1. Pencucian peralatan pabrik

= 50 liter/jam

2. Limbah domestik dan kantor Dari Tabel 3–2 hal 157 Metcalf & Eddy, 1991, diperoleh : •

Limbah domestik untuk kantor per orang = 75 liter/hari

•

Limbah domestik untuk perumahan karyawan per rumah = 450 liter/hari

•

Limbah domestik untuk kantin per orang = 35 liter/hari

Jadi, total limbah domestik yang dihasilkan: = (197 orang × 75 ltr/hari.orang) + (150 rumah × 450 ltr/rumah.hari) + (197 orang × 35 ltr/orang/hari) = 89.170 liter/hari = 3.715,4 liter/jam 3. Laboratorium

= 15 liter/jam

Jadi, total air buangan = (50 + 3.715,4 + 15) liter/jam = 3.780,4 liter/jam = 3,7804 m3/jam

7.6.1

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

= 3,7804 m3/jam

Waktu penampungan air buangan

= 10 hari

Volume air buangan

= 3,7804 × 10 × 24 = 907,296 m3

Bak dijaga agar terisi 90 %. Maka volume bak =

907,296 = 1.008,10667 m3 0,9

Direncanakan akan digunakan 4 bak penampungan, sehingga: Volume 1 bak = 1/4 × 1.008,10667 m3 Rahmadelfitri : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 18.000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

= 252,02667 m3 Direncanakan ukuran bak yaitu sebagai berikut: - panjang bak (p)

= 1,5 × lebar bak (l)

- tinggi bak (t)

= lebar bak (l)

Maka : Volume bak = p × l × t 252,02667 m3 = 1,5l × l × l l = 5,51804 m Jadi, panjang bak

7.6.2

= 8,27706 m

Lebar bak

= 5,51804 m

Tinggi bak

= 5,51804 m

Luas bak

= 45,67317 m2

Bak Pengendapan Awal Fungsi : Menghilangkan padatan dengan cara pengendapan. Laju volumetrik air buangan = 3,7804 m3/jam Waktu tinggal air = 2 jam Volume bak (V)

...............................(Perry, 1997)

= 3,7804 m3/jam × 2 jam = 7,5608 m3

Bak terisi 90 % maka volume bak =

7,5608 = 8,4009 m3 0,9

Direncanakan ukuran bak sebagai berikut: - panjang bak (p) = 2 × lebar bak (l) - tinggi bak (t)

= lebar bak (l)

Maka: Volume bak

= p×l×t

8,4009 m3

= 2l × l × l l = 1,6135 m

Jadi,

panjang bak = 3,2269 m Lebar bak

= 1,6135 m

Tinggi bak

= 1,6135 m

Luas bak

= 5,2066 m2

7.6.3 Bak Netralisasi Fungsi : Tempat menetralkan pH limbah. Rahmadelfitri : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 18.000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Laju volumetrik air buangan = 3,7804 m3/jam Direncanakan waktu penampungan air buangan selama 1 hari. Volume air buangan = 3,7804 m3/ jam × 1 hari × 24 jam/1 hari = 90,7296 m3 Direncanakan menggunakan 1 buah bak penetralan. Bak yang digunakan direncanakan terisi 90% bagian. Volume bak =

90,7296 = 100,8107 m3 0,9

Direncanakan ukuran bak sebagai berikut: - panjang bak (p) = 2 × lebar bak (l) - tinggi bak (t) Maka: Volume bak

= lebar bak (l) = p×l×t

100,8107 m3 = 2l × l × l l = 3,6939 m Jadi, panjang bak

= 7,3878 m

Lebar bak

= 3,6939 m

Tinggi bak

= 3,6939 m

Luas bak

= 27,2898 m2

Air buangan pabrik yang mengandung bahan organik mempunyai pH = 5 (Hammer 1998). Limbah pabrik yang terdiri dari bahan-bahan organik harus dinetralkan sampai pH = 6 (Kep.42/MENLH/10/1998). Untuk menetralkan limbah digunakan soda abu(Na2CO3). Kebutuhan Na2CO3 untuk menetralkan pH air limbah adalah 0,15 gr Na2CO3/ 30 ml air limbah (Lab. Analisa FMIPA USU,1999). Jumlah air buangan = 90,7296 m3/hari = 90.729,6 liter/hari Kebutuhan Na2CO3: = (90.729,6 liter/hari) × (15 mg/liter) × (1 kg/106 mg) × (1 hari/24 jam) = 0,056706 kg/jam

7.6.4 Pengolahan Limbah dengan Sistem Activated Sludge (Lumpur Aktif) Proses lumpur aktif merupakan proses aerobis di mana flok biologis (lumpur yang mengandung bahan-bahan biologis) tersuspensi di dalam campuran lumpur Rahmadelfitri : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 18.000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

yang mengandung oksigen. Biasanya mikroorganisme yang digunakan merupakan kultur campuran. Flok biologis ini sendiri merupakan makanan bagi mikroorganisme ini sehingga akan diresirkulasi kembali ke tangki aerasi.

Data: Laju volumetrik (Q) air buangan Q = 3,7804 m3/ jam = 998,676 gal/jam = 23.968,224 gal/hari

BOD5 (So)

= 783 mg/l

Efisiensi (E) = 95%

(Punmia & Ashok, 1998)

Koefisien pertumbuhan yield (Y) = 0,6 mg VSS/mg BOD5 ( Punmia & Ashok, 1998) Koefisien endogenous decay (Kd) = 0,06 hari-1 (Tabel 14.2, Punmia & Ashok, 1998) Mixed Liquor Suspended Solid

= 441 mg/l

Mixed Liquor Volatile Suspended Solid (X) = 353 mg/l Direncanakan: Waktu tinggal sel (θc) = 10 hari 1. Penentuan BOD Effluent (S)

Es =

So − S × 100 So

95 =

So − S × 100 So

(Pers. 14.17, Punmia & Ashok, 1998)

S = 39,15 mg/l BOD hasil pengolahan sudah sesuai dengan keputusan Menteri Negara Lingkungan Hidup No. KEP-03/MENLH/1/1998 yaitu kadar maksimum BOD dalam limbah cair industri adalah 50 mg/l

2. Penentuan Volume Aerator (V)

xV= V =

Y × Q × (So − S)θ c (1 + k d .θ c )

(Pers. 14.15a, Punmia & Ashok, 1998)

(0,6) × (23.968,224 gal/hari) × (783 − 39,15)mg/l × (10 hari) (353 mg/l) × (1 + 0,06 × 10)


= 189.399,0449 gal = 716,953 m3 3. Penentuan Ukuran Kolam Aerasi Direncanakan Panjang bak

= 2 × tinggi bak

Lebar bak

= 2 × tinggi bak

Selanjutnya : V= p×l×t V = 2t × 2t × t 716,953 m3 = 4 t3 t = 5,63824 m

Jadi, ukuran aeratornya sebagai berikut: Panjang

= 11,27648 m

Lebar

= 11,27648 m

Faktor kelonggaran = 0,5 m di atas permukaan air Tinggi

(Metcalf & Eddy, 1991)

= (5,63824 + 0,5 ) m = 6,13824 m

4. Penentuan Jumlah Lumpur yang Dibuang

Q

Tangki aerasi

Q + Qr X

Qr Xr θc =

Tangki sedimentasi

Qe Xe

Qw Qw' Xr

Vr.X Qw.X + Q.X e

dimana, Xe = konsentrasi lumpur setelah diolah = 0,8 × S 10 hari = Qw

(189.399,0449 gal)(353 mg/l) Qw(353 mg/l) + (23.968,224 gal)(0,8 × 39,15 mg/l)

= 13.813,31872 gal/hari = 3,125 m3/jam


5. Penentuan Jumlah Flok yang Diresirkulasi (Qr) Qe = Q = 23.968,224 gal/hari Qr = 0,25 Q

………………...(Metcalf, 1991)

Qr = 23.968,224 x 0.25 = 5.992,056 gal/hari Px = Qw × Xr


Px = Yobs .Q.(So – S)


Yobs =

Y 1 + k dθc


Yobs =

0,6 = 0,375 1 + (0,06).(10)

Px

= (0,375) × (23.968,224 gal/hari) × (783 – 39,15 )mg/l = 6.685.786,283 gal.mg/l.hari

Px

= Qw.Xr

dimana, = lumpur aktif yang dibuang

Px

Qw = laju alir lumpur yang dibuang Xr = konsentrasi solid yang dikembalikan ke reaktor 8,34 = faktor konversi maka, 6.685.786,283 gal.mg/l.hari

= 13.813,31872 gal/hari. Xr .

Xr = 484,01 mg/liter 6. Laju alir effluent (Qe) Akumulasi = laju alir massa masuk – laju alir massa keluar 0

= Q + Qr – Qe – (Qr + Qw)

0

= Q – Qe – Qw Qe

= Q – Qw

Qe

= 23.968,224 gal/hari - 13.813,31872 gal/hari

Qe

= 10.154,90528 gal.hari

0

=

Q.X + Qr.Xr – Qe.Xe – (Qr.Xr + Qw.Xw)

Xw = Xr = 484,01 mg/liter Rahmadelfitri : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 18.000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

= 0

Q.X – Qe.Xe – Qw.Xw

= 23.968,224 gal/hari . 353 mg/l - 10.154,90528 gal.hari. Xe – 13.813,31872 gal/hari. 484,01 mg/l

Xe = 174,792 mg/l

5. Penentuan Waktu Tinggal di Aerator (θ)

θ=

Vr 189.399,0449 gal = 6,32167 hari = Q + Qr 23.968,224 gal/hari + 5.992,056 gal/hari

6. Penentuan Daya yang Dibutuhkan P = 10 hp

………..(Metcalf, 1991, hal.574)

Udara yang dihasilkan = 3 lb/hp.jam

..............(Metcalf, 1991, hal.573)

Maka udara yang dihasilkan aerator untuk daya = 10 hp = 3 lb/hp.jam × 10 hp = 30 lb/jam = 13,6054 kg/jam

7.6.5 Tangki Sedimentasi Fungsi : mengendapkan flok biologis dari tangki aerasi dan sebagian diresirkulasi kembali ke tangki aerasi Laju volumetrik air buangan = Q + Qr = (23.968,224 + 5.992,056) gal/hari = (29.960,28 gal/hari) / 264,172 gal/m3 = 113,41202 m3/hari Diperkirakan kecepatan overflow maksimum = 33 m3/m2 hari ............(Perry, 1999) Waktu tinggal air

= 2 jam = 0,0833 hari

............(Perry, 1999)

Volume tangki (V) = 113,41202 m3/hari x 0,0833 hari = 9,44722 m3 Luas tangki (A)

= (113,41202 m3/hari) / (33 m3/m2 hari) = 3,43672 m2

A D

= 1 π D2 4 =

4.3,43672 m 2 3,14

= 4,37799 m


Kedalaman tangki, H = V/A = 9,44722 / 4,37799 = 2,15789 m.

7.7

Spesifikasi Peralatan Utilitas

7.7.1 Screening (SC) Fungsi

: untuk menyaring kotoran air sungai

Jenis

: Bar Screen

Laju massa air (F) = 3.745,95408 kg/jam Ditentukan : Panjang screen = 2 m Lebar screen

=1 m

Ukuran bar Lebar

= 5 mm

Tebal

= 20 mm

Bar cleaning space = 20 mm Derajat kemiringan = 300

7.7.2 Pompa Screening (PU – 01) Fungsi

: untuk memompakan air sungai menuju bak pengendapan

Tipe

: pompa sentrifugal

Spesifikasi : -

Debit pompa

= 0,03689 ft3/s

-

Jumlah pompa

= 1 buah

-

Diameter pipa

= 2 in

-

Schedule number = 40

-

Kecepatan alir

= 1,58349 ft/s

-

Total friksi

= 0,35965 lbf.ft/lbm

-

Kerja poros

= 20,35965 lbf.ft/lbm

-

Daya pompa

= 1/8 hp

-

Bahan konstruksi = commercial steel pipe

7.7.3 Water Reservoir (WR-01) Fungsi

: untuk menampung air sementara


Tipe

: beton kedap air

Laju massa air = 3.744,90408 kg/jam Spesifikasi Panjang : 8,781 m Lebar

: 5,854 m

Tinggi

: 5,854 m

7.7.4 Pompa Screening (PU – 01) Fungsi

: Memompa air dari water reservoir ke bak sedimentasi

Tipe

: pompa sentrifugal

Spesifikasi : -

Debit pompa

= 0,03689 ft3/s

-

Jumlah pompa

= 1 buah

-

Diameter pipa

= 2 in

-


-

Kecepatan alir

= 1,58349 ft/s

-

Total friksi


-

Kerja poros

= 20,35965 lbf.ft/lbm

-

Daya pompa

= 1/8 hp

-


7.7.5 Bak Sedimentasi (BS) Fungsi

: untuk mengendapkan lumpur yang terikut dengan air

Tipe

: bak dengan permukaan persegi

Spesifikasi : -

Volume bak

= 20 ft3

-

Panjang bak

= 1 ft

-

Lebar bak

= 2 ft

-

Tinggi bak

= 10 ft

-

Bahan konstruksi = beton


7.7.6 Tangki Pelarutan Al2(SO4)3 (TP – 01) Fungsi

: Membuat larutan alum, Al2(SO4)3 30% berat

Jenis

: Tangki berpengaduk flat six blade open turbine dengan tutup dan alas ellipsoidal

Bahan konstruksi : carbon steel, SA-283, Grade C Spesifikasi : -

Kapasitas tangki = 0.39564 m3

-

Diameter tangki = 0,69520 m

-

Tinggi tangki

= 1,0428 m

-

Tebal tangki

= 1/4 in

-

Diameter impeller = 0,20856 m

-

Lebar impeller

= 0,04171 m

-

Tinggi impeller

= 0,20856 m

-

Daya pengaduk

= 0,05 hp

7.7.7 Pompa Larutan Al2(SO4)3 (PU-04) Fungsi

: untuk mengalirkan larutan alum ke clarifier

Spesifikasi : -

Debit

= 1,34756 x 10-6 ft3/s

-

Diameter pipa

= 1/8 in

-


-

Kecepatan alir

-


-

Daya pompa

= 0,00337 ft/s = 1/60 hp

7.7.8 Tangki Pelarutan Na2CO3 (TP – 02) Fungsi : Membuat larutan Na2CO3 30% berat Jenis

: Tangki berpengaduk flat six blade open turbine dengan tutup dan alas ellipsoidal

Bahan konstruksi

: carbon steel, SA-283, Grade C Spesifikasi :


-

Kapasitas tangki = 0,27429 m3

-


-

Tinggi tangki

= 0,34941 m

-

Tebal tangki

= 1/4 in

-


-

Lebar impeller

= 0,01397 m

-

Tinggi impeller

= 0,06988 m

-

Daya pengaduk

= 1/60 hp

7.7.9 Pipa Larutan Na2CO3 (PU-05) Fungsi

: untuk mengalirkan larutan Na2CO3 ke clarifier

Spesifikasi : -

Debit

= 0,74743.10-6 ft3/s

-

Jumlah

= 1 buah

-

Diameter pipa

= 1/8 in

-


-

Kecepatan alir

= 0,00186 ft/s

-

Daya pompa

= 1/60 hp

7.7.10 Clarifier Fungsi : sebagai tempat untuk memisahkan kontaminan-kontaminan terlarut dan tersuspensi dari air dengan menambahkan alum yang menyebabkan flokulasi dan penambahan soda abu agar reaksi alum dengan lumpur dapat terjadi lebih sempurna. Tipe

: External Solid Recirculation Clarifier

Bentuk : Circular desain Bahan konstruksi : Carbon steel SA – 283, Grade C Spesifikasi : -

Diameter clarifier

= 1,56501 m

-

Tinggi clarifier

= 2,08668 m

-

Tinggi conic

= 0,78250 m

-

Waktu pengendapan

= 1 jam


-

= 1/20 hp

Daya pengaduk

7.7.11 Pompa Sand Filter (PU – 06) Fungsi : untuk memompakan air dari clarifier ke sand filter Tipe

: pompa sentrifugal

Spesifikasi : -

Debit pompa

= 0,03689 ft3/s

-

Jumlah pompa

= 1 buah

-

Diameter pipa

= 2 in

-


-

Kecepatan alir

= 1,58349 ft/s

-

Total friksi


-

Kerja poros

= 17,35965 lbf.ft/lbm

-

Daya pompa

= 1/8 hp

-


7.7.12 Sand Filter (SF) Fungsi

: untuk menyaring kotoran-kotoran dari clarifier

Tipe

: silinder tegak dengan tutup ellipsoidal

Bahan Konstruksi

: Carbon steel SA – 283, Grade C

Spesifikasi : -

Kapasitas sand filter

= 1,50488 m3/jam

-

Diameter sand filter

= 1,04776 m

-

Tinggi sand filter

= 1,92089 m

-

Tebal tangki

= 3/16 in

7.7.13 Pompa Tangki Utilitas (PU-06) Fungsi : untuk memompakan air dari clarifier ke sand filter Tipe

: pompa sentrifugal

Spesifikasi : -

Debit pompa

= 0,03689 ft3/s

-

Jumlah pompa

= 1 buah


-

Diameter pipa

= 2 in

-


-

Kecepatan alir

= 1,58349 ft/s

-

Total friksi


-

Kerja poros

= 17,35965 lbf.ft/lbm

-

Daya pompa

= 1/8 hp

-


7.7.14 Tangki Utilitas - 01 (TU-01) Fungsi

: menampung air untuk didistribusikan sebagai air proses, air domestik, air pendingin, air umpan ketel, dan air pelarut bahan kimia lainnya.

Tipe

: silinder tegak dengan tutup ellipsoidal

Bahan konstruksi

: carbon steel, SA-283, Grade C

Spesifikasi : -


-

Jumlah

-


-

Tinggi tangki

= 3,94392 m

-

Tebal dinding

= 1/4 in

= 1 buah

7.7.15 Pompa Utilitas I (PU-07) Fungsi

: untuk mengalirkan air dari tangki utilitas meuju penampung keperluan domestik

Spesifikasi : -

Debit

= 0,01195 ft3/s

-

Jumlah

= 1 buah

-

Diameter pipa

= 1 in

-


-

Kecepatan alir

= 1,99167 ft/s

-

Total friction

= 0,81902 ft lbf/lbm

-

Daya

= 1/20 hp


7.7.16 Water Resesvoir (WR – 02)) Fungsi

: untuk menampung air sementara

Tipe

: beton kedap air

Laju massa air = 3.744,90408 kg/jam Spesifikasi Panjang : 4,29002 m Lebar

: 2,86001 m

Tinggi

: 2,86001 m

7.7.17 Tangki Pelarutan Kaporit [Ca(ClO)2] (TP-05) Fungsi : Melarutkan kaporit ke dalam air kebutuhan domestik (Nalco,1958) Jenis

: Tangki berpengaduk flat six blade open turbine alas dan tutup datar

Bahan konstruksi : Carbon steel, SA-283, Grade C Spesifikasi : -


-


-

Tinggi tangki

= 0,27254 m

-

Tebal tangki

= 3/16 in

-


-

Lebar impeller

= 0,01090 m

-

Tinggi impeller

= 0,05451 m

-

Daya pengaduk

= 1/60 hp

7.7.18 Pompa Kaporit (PU-10) Fungsi

: untuk mengalirkan air dari kaporit menuju reservoir

Spesifikasi : -

Debit

= 2,67297 x 10-8 ft3/s

-

Jumlah

= 1 buah

-

Diameter pipa

= 1/8 in

-



-

Kecepatan alir

= 6,68242 x 10-5 ft/s

7.7.19 Pompa Air Domestik (PU-15) Fungsi

: untuk memompakan air dari water reservoir 2 menuju kebutuhan domestik

Spesifikasi : -

Debit

= 0,01195 ft3/s

-

Jumlah

= 1 buah

-

Diameter pipa

= 1 in

-


-

Kecepatan alir

-

Total friction loss = 4,11132 ft lbf/lbm

-

Daya

= 1,99167 ft/s = 1/60 hp

7.7.20 Pompa Utilitas II (PU-08) Fungsi

: untuk memompakan air dari tangki utilitas untuk air pendingin

Spesifikasi : -

Debit

= 0,01572 ft3/s

-

Jumlah

= 1 buah

-

Diameter pipa

= 11/4 in

-


-

Kecepatan alir

-


-

Daya

= 1,51154 ft/s = 1/20 hp

7.7.21 Water Cooling Tower (WCT) Fungsi : Mendinginkan air pendingin bekas dari temperatur 400C menjadi 280C Jenis : Mechanical Draft Cooling Tower Bahan konstruksi : Carbon Steel SA–53 Grade B. Spesifikasi : -



-

Luas menara

= 170,283 ft2

-

Tinggi tangki

= 14,81072 m

-

Daya pengaduk

= 7,5 hp

7.7.22 Pompa Menara Air (PU-16) Fungsi : untuk memompakan air dari menara air menuju alat yang membutuhkan air pendingin Spesifikasi : -

Debit

= 0,62979 ft3/s

-

Jumlah

= 1 buah

-

Diameter pipa

= 6 in

-


-

Kecepatan alir

-


-

Daya

= 3,13953 ft/s = 11/2 hp

7.7.23 Pompa Utilitas III (PU-09) Fungsi

: untuk memompakan air dari tangki utilitas untuk air kebutuhan steam dan air proses.

Spesifikasi : -

Debit

= 0,00922 ft3/s

-

Jumlah

= 1 buah

-

Diameter pipa

= 1 in

-


-

Kecepatan alir

-


-

Daya

= 1,53667 ft/s = 1/60 hp

7.7.24 Penukar Kation /Cation Exchanger (CE) Fungsi : Mengurangi kesadahan air Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup datar Bahan konstruksi : Carbon Steel SA–283 grade C Rahmadelfitri : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 18.000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Spesifikasi : -


-

Tinggi tangki

-

Luas penampang = 0,45615

-

Tebal tangki

= 1,0668 m = 1/8 in

7.7.25 Pompa Penukar Anion (PU-11) Fungsi

: untuk memompakan air dari penukar kation menuju penukar anion

Spesifikasi : -

Debit

= 0,00922 ft3/s

-

Jumlah

= 1 buah

-

Diameter pipa

= 1 in

-


-

Kecepatan alir

-


-

Daya

= 1,53667 ft/s = 1/60 hp

7.7.26 Pelarutan Asam Sulfat [H2SO4] (TP-03) Fungsi : Membuat larutan asa m sulfat Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup datar Bahan konstruksi : Low Alloy Steel SA–203 grade A Spesifikasi : -


-


-

Tinggi tangki

= 0,57929 m

-

Tebal tangki

= 3/16 in

-


-

Lebar impeller

= 0,02607 m

-

Tinggi impeller

= 0,03621 m

-

Daya pengaduk

= 1/20 hp


7.7.27 Pompa Asam Sulfat [H2SO4] (PU-13) Fungsi

: Memompa larutan asam sulfat dari tangki pelarutan asam sulfat ke cation exchanger

Spesifikasi : -

Debit

= 9,95691 x 10-7 ft3/s

-

Jumlah

= 1 buah

-

Diameter pipa

= 1/8 in

-


-

Kecepatan alir

= 2,48923 x 10-3 ft/s

-

Daya

= 1/60 hp

7.7.28 Penukar Anion / Anion Exchanger (AE) Fungsi : Mengurangi kesadahan air Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup datar Bahan konstruksi : Carbon Steel SA–283 grade C Spesifikasi : -


-

Tinggi tangki

-

Luas penampang = 0,45615

-

Tebal tangki

= 1,0668 m = 1/8 in

7.7.29 Tangki Pelarutan NaOH (TP-04) Fungsi : Membuat larutan NaOH Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup datar Bahan konstruksi

: Carbon Steel, SA-283, grade C

Spesifikasi : -


-


-

Tinggi tangki

= 0,60060 m

-

Tebal tangki

= 1/2 in


-


-

Lebar impeller

= 0,02703 m

-

Tinggi impeller

= 0,13514 m

-

Daya pengaduk

= 1/20 hp

7.7.30 Pompa Larutan NaOH (PU-14) Fungsi

: memompa dari tangki pelarutan NaOH ke tangki anion

Spesifikasi : -

Debit

= 1,08617 x 10-6 ft3/s

-

Jumlah

= 1 buah

-

Diameter pipa

= 1/8 in

-


-

Kecepatan alir

= 2,71543 x 10-3 ft/s

-

Daya

= 1/60 hp

7.7.31 Pompa Deaerator (PU-12) Fungsi

: untuk memompakan air dari tangki utilitas menuju deaerator

Spesifikasi : -

Debit

= 0,00929 ft3/s

-

Jumlah

= 1 buah

-

Diameter pipa

= 1 in

-


-

Kecepatan alir

-


-

Daya

= 1,54833 ft/s = 1/60 hp

7.7.32 Deaerator (DE) Fungsi : menghilangkan gas-gas yang terlarut dalam air umpan ketel Bentuk : silinder horizontal dengan tutup dan alas ellipsoidal Bahan konstruksi : Carbon Steel SA–283 grade C Spesifikasi : -

Volume tangki

= 24,12874 m3


-


-

Tinggi tangki

= 2,84605 m

-

Panjang tangki

= 3,79473 m

-

Tebal tangki

= ¼ in

7.7.33 Pompa Ketel Uap (PU-17) Fungsi

: untuk memompakan air dari tangki utilitas menuju deaerator

Spesifikasi : -

Debit

= 0,00929 ft3/s

-

Jumlah

= 1 buah

-

Diameter pipa

= 1 in

-


-

Kecepatan alir

-


-

Daya

= 1,54833 ft/s = 1/60 hp

7.7.34 Ketel Uap (KU) Fungsi

: Menyediakan uap untuk keperluan proses

Bahan Konstruksi : Carbon steel SA-283, Grade C Spesifiaksi -

Luas permukaan perpindahan panas : 1.344,0854 ft2

-

Panjang tube

: 18 ft

-

Ukuran pipa

: 21/2 in

-

Jumlah tube

: 116



BAB VIII LOKASI DAN TATA LETAK PABRIK

8.1

Landasan Teori Lokasi suatu pabrik dapat mempengaruhi kedudukan pabrik dalam

persaingan. penentuan lokasi pabrik yang tepat tidak semudah yang diperkirakan, banyak faktor yang dapat mempengaruhinya. Idealnya, lokasi yang dipilih harus dapat memberikan

keuntungan untuk jangka panjang dan dapat memberikan

kemungkinan untuk memperluas pabrik. Lokasi pabrik yang baik akan menentukan hal-hal sebagai berikut: 1. Kemampuan untuk melayani konsumen. 2. Kemampuan untuk mendapatkan bahan mentah yang berkesinambungan dan harganya sampai di tempat relatif murah. 3. Kemudahan untuk mendapatkan tenaga karyawan. Oleh karenanya pemilihan tempat bagi berdirinya suatu pabrik harus memperhatikan beberapa faktor yang berperan yaitu faktor utama dan faktor khusus.

8.2

Lokasi Pabrik Penentuan lokasi pabrik sangat menentukan kemajuan dan kelangsungan dari

industri, baik pada masa sekarang maupun pada masa yang akan datang, karena hal ini berpengaruh terhadap faktor produksi dan distribusi dari pabrik yang didirikan. Pemilihan yang tepat mengenai lokasi pabrik harus memberikan suatu perhitungan biaya produksi dan distribusi yang minimal serta pertimbangan sosiologi, yaitu pertimbangan dalam mempelajari sikap dan sifat masyarakat di sekitar lokasi pabrik. Berdasarkan faktor-faktor tersebut, maka Pabrik Pembuatan butiraldehid ini direncanakan berlokasi di daerah Kuala Tanjung Kabupaten Asahan Sumatera Utara. Kabupaten Asahan sudah merupakan salah satu kota dengan banyak kegiatan baik itu di bidang perindustrian, ekonomi, dan pendidikan. Rahmadelfitri : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 18.000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Dasar pertimbangan dalam pemilihan lokasi pabrik adalah: 1. Bahan Baku Suatu pabrik sebaiknya berada di daerah yang dekat dengan sumber bahan baku dan daerah pemasaran sehingga transportasi dapat berjalan dengan lancar. Bahan baku direncanakan diperoleh dari pabrik-pabrik yang ada Sumatera Utara.

2. Letak dari Pasar dan Kondisi Pemasaran Produk butiraldehid ini dapat diangkut ataupun dikapalkan dengan mudah ke daerah pemasaran dalam dan luar negeri. Kebutuhan butiraldehid menunjukkan peningkatan dari tahun ke tahun sehingga tidak menjadi hambatan dalam hal pemasaran. Sarana transportasi darat yang baik sehingga mempermudah untuk transportasi produk menuju negara tujuan penjualan. Kawasan industri Kuala Tanjung, Asahan mempunyai pelabuhan dan relatif dekat dengan negara lain seperti Singapura dan Malaysia. Selain itu, daerah ini merupakan daerah industri sehingga produknya dapat dipasarkan kepada pabrik yang membutuhkannya di kawasan industri tersebut atau diekspor ke manca negara seperti : Singapura, Malaysia, Jepang, China dan Korea.

3. Fasilitas Transportasi Lokasi yang dipilih dalam rencana pendirian pabrik ini merupakan kawasan industri, yang telah memiliki sarana pengangkutan darat dan pelabuhan sehingga pembelian bahan baku dan pelemparan produk dapat dilakukan melalui jalan darat maupun laut.

4. Kebutuhan Tenaga Listrik dan Bahan Bakar Dalam pendirian suatu pabrik, tenaga listrik dan bahan bakar adalah faktor penunjang yang paling penting. Kebutuhan tenaga listrik untuk operasi pabrik dapat diperoleh dari Perusahaan Listrik Negara (PLN) wilayah Tebing Tinggi Sumatera Utara. Disamping itu juga digunakan generator diesel (bila terjadi pemadaman listrik) yang bahan bakarnya diperoleh dari Pertamina. Rahmadelfitri : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 18.000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

5. Kebutuhan Air Air merupakan kebutuhan penting bagi suatu pabrik industri kimia, baik itu untuk keperluan proses, domestik, maupun untuk keperluan lainnya. Air yang diperoleh untuk seluruh kebutuhan pabrik diperoleh dari aliran sungai Silau Asahan yang ada di sekitar pabrik. Sebelum dapat digunakan untuk berbagai keperluan tertentu, air sungai ini terlebih dahulu mengalami proses pengolahan air di bagian utilitas.

6. Tenaga Kerja Tenaga kerja merupakan modal untuk pendirian suatu pabrik. Dengan didirikannya pabrik di Kabupaten Asahan ini diharapkan akan dapat menyerap tenaga kerja potensial yang cukup banyak di daerah tersebut. Tenaga kerja ini merupakan tenaga kerja yang produktif dari berbagai tingkatan baik yang terdidik maupun yang belum terdidik serta tenaga kerja yang terlatih maupun tidak terlatih. Tenaga kerja untuk pabrik ini direkrut dari : -

Perguruan tinggi lokal dan lainnya, serta masyarakat sekitar.

-

Tenaga ahli yang berasal dari daerah sekitar dan luar daerah.

7. Harga Tanah dan Bangunan Tanah yang tersedia untuk lokasi pabrik masih cukup luas, biaya tanah dan bangunan untuk pendirian pabrik relatif terjangkau.

8. Kemungkinan Perluasan dan Ekspansi Ekspansi pabrik dimungkinkan karena tanah yang tersedia cukup luas dan di sekeliling pabrik belum banyak berdiri pabrik serta tidak mengganggu pemukiman penduduk sekitarnya.

9. Kondisi Iklim dan Cuaca Seperti kebanyakan daerah lain di Indonesia, maka kondisi cuaca dan iklim di sekitar lokasi pabrik relatif stabil. Untuk daerah ini belum pernah terjadi bencana Rahmadelfitri : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 18.000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

alam yang berarti sehingga memungkinkan operasi pabrik berjalan dengan lancar. Temperatur udara tidak pernah mengalami penurunan atau kenaikan yang cukup tajam, dimana temperatur udara berada diantara 28 – 33 oC dan tekanan udara berkisar pada 760 mmHg.

10. Masyarakat di Sekitar Pabrik Sikap masyarakat diperkirakan akan mendukung pendirian pabrik pembuatan butiraldehid ini karena selain akan menyediakan lapangan kerja bagi mereka, pabrik ini ramah lingkungan, karena limbah yang dihasilkan tidak berbahaya dan diperkirakan tidak akan mengganggu keselamatan dan keamanan masyarakat di sekitarnya.

11. Perumahan Mengingat di daerah lokasi pabrik merupakan salah satu kawasan industri, maka direncanakan untuk mendirikan fasilitas perumahan karyawan (mess) beserta lapangan olah raga (terbuka maupun tertutup) di sekitarnya sebagai salah satu daya tarik bagi karyawan yang akan bekerja di pabrik. Hal ini tentu akan meningkatkan biaya investasi perusahaan.

8.3 Tata Letak Pabrik Tata letak pabrik merupakan suatu landasan utama dalam dunia industri sehingga sudah tidak perlu dibuktikan lagi bahwa setiap perusahaan atau pabrik pasti membutuhkan lay-out dalam menjalankan dan mengembangkan usahanya. Lay-out yang akan digunakan harus dirancang dengan baik, sehingga para pekerja dapat bekerja dengan efektif dan efisien. Lay-out pabrik disebut juga tata letak atau tata ruang di dalam pabrik. Lay-out pabrik adalah cara penempatan fasilitas-fasilitas produksi guna memperlancar proses produksi yang efektif dan efisien. Fasilitas pabrik dapat berupa mesin-mesin, alat-alat produksi, alat pengangkutan bahan, dan peralatan pengawasan. Perencanaan lay-out menurut James A Moore adalah rencana dari keseluruhan tata letak fasilitas industri yang didalamnya, termasuk bagaimana personelnya ditempatkan, alat-alat operasi gudang, pemindahan material, dan alat Rahmadelfitri : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 18.000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

pendukung lain sehingga akan tercipta suatu tujuan yang optimum dengan kegiatan yang ada dengan menggunakan fasilitas-fasilitas yang ada dalam perusahaan. Dengan lay-out yang baik dalam perusahaan akan menimbulkan impulse buying bagi konsumen. Prinsip dasar penyusunan lay-out suatu pabrik yaitu : 1. Integrasi secara total terhadap faktor-faktor produksi, tata letak fasilitas pabrik dilakukan secara terintegrasi dari semua faktor yang mempengaruhi proses produksi menjadi satu organisasi yang besar. 2. Jarak pemindahan bahan paling minimum. Waktu pemindahan bahan dari satu proses ke proses yang lain dalam industri dapat dihemat dengan cara mengurangi jarak perpindahan. 3. Memperlancar aliran kerja, diupayakan untuk menghindari gerakan balik (back tracking), gerakan memotong (cross movement), dan gerak macet (congestion), dengan kata lain material diusahakan bergerak terus tanpa adanya interupsi oleh gangguan jadwal kerja. 4. Kepuasan dan keselamatan kerja, sehingga memberikan suasana kerja yang menyenangkan. 5. Fleksibilitas, yaitu dapat mengantisipasi perubahan teknologi, komunikasi, kebutuhan konsumen.

8.3.1 Perencanaan Tata Letak Fasilitas Produksi Perencanaan tata letak fasilitas produksi berhubungan erat dengan proses perencanaan dan pengaturan letak mesin, peralatan, aliran bahan, dan pekerja pada masing-masing stasiun kerja (work station). Pengaturan tata letak fasilitas produksi harus mempertimbangkan faktor-faktor berikut : 1. Jenis produk, termasuk didalamnya desain produk dan volume produksi. 2. Urutan proses, apakah atas dasar arus ataukan atas dasar proses. Rahmadelfitri : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 18.000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

3. Peralatan yang digunakan, baik teknologi, jenis, maupun kapasitas mesin. 4. Pemeliharaan dan penggantian mesin dan peralatan (maintenance and replacement). 5. Keseimbangan kapasitas antar mesin dan antar departemen (balance capacity) 6. Area tenaga kerja (employee area). 7. Area pelayanan (service area). 8. Fleksibilitas (flexibility) Dasar pengaturan lay-out atau cara pengaturan rencana tata letak pabrik adalah : 1. Lay-out proses Lay-out proses atau lay-out fungsional adalah penyusunan lay-out dimana alat yang sejenis atau yang mempunyai fungsi sama ditempatkan dalam bagian yang sama. Model ini cocok untuk discret production dan bila proses produksi tidak baku, yaitu jika perusahaan membuat berbagai jenis produk yang berbeda atau suatu produk dasar yang diproduksi dalam berbagai macam variasi. Atas dasar proses, terlebih dahulu ditentukan jenis produk, tipe manufacturing, dan karakter peralatan produksi.

Mesin-mesin

dan

peralatan

yang

mempunyai

karakter

serupa

dikelompokkan menjadi satu, contoh pemakaian lay-out ini adalah untuk pergudangan, rumah sakit, universitas, dan perkantoran. Keuntungan dari lay-out proses adalah : -

Memungkinkan utilitas mesin yang tinggi

-

Memungkinkan penggunaan mesin-mesin yang multiguna sehingga dapat dengan cepat mengikuti perubahan jenis produksi.

-

Memperkecil terhentinya produksi yang diakibatkan oleh kerusakan mesin.

-

Sangat fleksibel dalam mengalokasikan personil dan peralatan.


-

Investasi yang rendah karena dapat mengurangi duplikasi peralatan.

-

Memungkinkan spesialisasi supervise. Kelemahan dari lay-out proses adalah :

-

Meningkatnya kebutuhan material handling karena aliran proses yang beragam dan tidak dapat digunakannya ban berjalan.

-

Pengawasan produksi yang lebih sulit.

-

Meningkatnya persediaan barang dalam proses.

-

Total waktu produksi per unit yang lebih lama.

-

Memerlukan skill yang lebih tinggi.

-

Pekerjaan routing, penjadwalan dan akunting biaya yang lebih sulit, Karena setiap ada order baru harus dilakukan perencanaan atau perhitungan kembali.

2. Lay-out Produk Lay-out produk dipilih apabila proses produksinya telah distandarisasikan dan berproduksi dalam jumlah besar. Setiap produk akan melalui tahapan operasi yang sama sejak dari awal sampai akhir. Penyusunan bagian diatur sedemikian rupa sehingga dari bagian tersebut dapat dihasilkan suatu jenis produk tertentu.. Atas dasar produk, terlebih dahulu ditentukan jenis pekerjaan yang harus dilakukan pada produk yang akan dihasilkan. Pengaturan tata letak fasilitas pabrik seperti mesin, tidak memandang tipenya dan penempatannya sesuai dengan urutan dari satu proses ke proses yang lain. Contoh : tempat cuci mobil otomatis, kafetaria, atau perakitan mobil Keuntungan dari model lay-out produk adalah sebagai berikut : -

Aliran material yang simple dan langsung.

-

Persediaan barang dalam proses yang rendah.


-

Total waktu produksi per unit yang rendah.

-

Tidak memerlukan skill tenaga kerja yang tinggi.

-

Kebutuhan material handling yang rendah.

-

Dapat menggunakan mesin khusus atau otomatis.

-

Dapat menggunakan ban berjalan karena aliran material sudah tertentu.

-

Kebutuhan material dapat diperkirakan dan dijadwalkan dengan lebih mudah. Kelemahan dari model lay-out produk adalah :

-

Kerusakan pada sebuah mesin dapat menghentikan produksi.

-

Perubahan desain produk dapat mengakibatkan tidak efektifnya lay-out yang bersangkutan.

-

Biasanya memerlukan investasi mesin/ peralatan yang besar.

-

Karena sifat pekerjaannya yang monoton dapat mengakibatkan kebosanan.

Manfaat Perancangan Lay-out Pabrik Dengan adanya sasaran yang akan dicapai dari lay-out suatu pabrik maka dengan sendirinya kita dapat memperoleh manfaat dari adanya perencanaan lay-out pabrik. Manfaat lay-out pabrik diantaranya adalah sebagai berikut : 1. Meningkatkan jumlah produksi, sehingga proses produksi berjalan lancar, yang berimpas pada output yang besar, biaya dan jam tenaga kerja serta mesin minimum. 2. Mengurangi waktu tunggu, artinya terjadi keseimbangan beban dan waktu antara mesin yang satu dengan mesil lainnya, selain itu juga dapat mengurangi penumpukan bahan dalam proses, dan waktu tunggu.


3. Mengurangi proses pemindahan bahan dan meminimalkan jarak antara proses yang satu dengan yang berikutnya. 4. Hemat ruang, karena tidak terjadi penumpukan material dalam proses, dan jarak antara masing-masing mesin berlebihan sehingga akan menambah luas bangunan yang tidak dibutuhkan. 5. Mempersingkat waktu proses, jarak antar mesin pendek atau antara operasi yang satu dengan yang lain. 6. Efisiensi penggunaan fasilitas, pendayagunaan elemen produksi, yaitu tenaga kerja, mesin, dan peralatan. 7. Meningkatkan kepuasan dan keselamatan kerja, sehingga menciptakan suasana lingkungan kerja yang aman, nyaman, tertib, dan rapi, mempermudah supervisi, mempermudah perbaikan dan penggantian fasilitas produksi, meningkatkan kinerja menjadi lebih baik, dan pada akhirnya akan meningkatkan produktivitas. 8. Mengurangi kesimpangsiuran yang disebabkan oleh material menunggu, adanya gerak yang tidak perlu, dan banyaknya perpotongan aliran dalam proses produksi (intersection). (Anonim, 2008 m).

8.4. Perincian Luas Tanah Luas area yang diperlukan untuk lokasi pabrik pembuatan butiraldehid diperkirakan sebagai berikut Tabel 8.1 Perincian Luas Area Pabrik No.

Area Bagian

Luas (m2)

1.

Pos Keamanan

100

2.

Tempat Parkir

600

3.

Taman

500


4.

Perkantoran

600

5.

Perpustakaan

80

6.

Masjid

7.

Laboratorium

8.

Poliklinik

100

9.

Kantin/ Koperasi

200

10.

Ruang Kontrol

300

11.

Area Bahan Baku

1.300

12.

Area Proses

3.000

13.

Area Produk

450

14.

Area Perluasan

15.

Bengkel

400

16.

Unit Pengolahan Limbah

200

17.

Unit Pengolahan Air

500

18.

Unit Pengolahan Uap

100

19.

Unit Pengolahan Listrik

500

20.

Pemadam Kebakaran

150

21.

Perumahan Karyawan

22.

Sarana Olah Raga

200

23.

Aula

800

24.

Jalan

3.000

300 80

2.000

7.000

Total

21.740

Luas area antara bangunan diperkirakan 10 % dari luas total bangunan. Sehingga: Luas tanah keseluruhan = Luas total banguna + 10 % Luas total bangunan = 21.740 + (0,1)(21.740) = 23.914 m2 Tabel 8.2 Keterangan Gambar No.

Keterangan

No.

Keterangan


1.

Pos Keamanan

13.

Areal Produk

2.

Tempat Parkir

14.

Areal Perluasan

3.

Taman

15.

Bengkel

4.

Perkantoran

16.

Unit Pengolahan Limbah

5.

Perpustakaan

17.

Unit Pengolahan Air

6.

Masjid

18.

Unit Pengolahan Uap

7.

Laboratorium

19.

Unit Pembangkit Listrik

8.

Poliklinik

20.

Pemadam Kebakaran

9.

Kantin/ Koperasi

21.

Perumahan Karyawan

10.

Ruang Kontrol

22.

Sarana Olah Raga

11.

Areal Bahan Baku

23.

Aula

12.

Areal Proses

24.

Jalan



BAB IX ORGANISASI DAN MANAJEMEN PERUSAHAAN

9.1 Organisasi Perusahaan Organisasi perusahaan merupakan hal yang penting dalam pendirian sebuah pabrik, hal ini menyangkut efektivitas dalam peningkatan kemampuan perusahaan dalam memproduksi dan mendistribusikan produk yang dihasilkan. Dalam upaya peningkatan efektivitas dan kinerja perusahaan maka pengaturan atau manajemen harus menjadi hal yang mutlak. Tanpa manajemen yang efektif dan efisien tidak akan ada usaha yang berhasil cukup lama. Adanya manajemen yang teratur dengan baik dari kinerja sumber daya manusia maupun terhadap fasilitas yang ada maka secara otomatis organisasi akan berkembang dengan baik.

9.1.1 Pengertian Organisasi 1. Organisasi Menurut Stoner Organisasi adalah suatu pola hubungan-hubungan yang melalui mana orangorang di bawah pengarahan manajer mengejar tujuan bersama.

2. Organisasi Menurut James D. Mooney Organisasi adalah bentuk setiap perserikatan manusia untuk mencapai tujuan bersama.

3. Organisasi Menurut Chester I. Bernard Rahmadelfitri : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 18.000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Organisasi merupakan suatu sistem aktivitas kerja sama yang dilakukan oleh dua orang atau lebih.

Secara umum organisasi perusahaan dibagi menjadi dua, yaitu : 1. Organisasi Formal Organisasi formal adalah kumpulan dari dua orang atau lebih yang mengikatkan diri dengan suatu tujuan bersama secara sadar serta dengan hubungan kerja yang rasional. Contoh : Perseroan terbatas, Sekolah, Negara, dan lain sebagainya. 2. Organisasi Informal Organisasi informal adalah kumpulan dari dua orang atau lebih yang telibat pada suatu aktifitas serta tujuan bersama yang tidak disadari. Contoh : Arisan ibu-ibu sekampung, belajar bersama anak-anak sd, kemping ke gunung pangrango rame-rame dengan teman, dan lain-lain (Anonim, 2006)

Agar seseorang dapat ikut mengembangkan organisasi dimana dia berada, maka adanya pengetahuan mengenai perkembangan teori organisasi yang pada hakikatnya mendasari terbentuknya organisasi. Teori organisasi dibedakan ke dalam dua bentuk, yaitu : 1. Teori Klasik Teori klasik berpangkal tolak pada struktur, hubungan, fungsi formal kegiatan orang dalam rangka mencapai tujuan bersama. Teori Klasik dibagi lagi ke dalam : a. Teori Birokrasi: organisasi berdasarkan aturan tertentu b. Teori Administrasi: organiaasi berdasarkan unsur-unsur manajemen yaitu perencana-an, pengorganisasian, perintah, koordinasi dan pengawasan c. Teori Manajemen Ilmiah: organisasi berdasarkan metode kerja ilmiah.

2. Teori Neoklasik Teori neoklasik berdasarkan pada hubungan-hubungan “informal” yang manusiawi. Teori Organisasi neoklasik mendekati organisasi sebagai kelompok orang dengan tujuan bersama.

Teori Organisasi Neoklasik berkembang dengan


pembenahan teori organisasi klasik berdasar percobaan Hawthorne yang memandang organisasi sebagai suatu sistem terbuka di mana segmen teknis dan manusiawi saling berkaitan dengan erat dan sikap karyawan merupakan faktor yang penting bagi peningkatan produktivitas. Pembenahan meliputi aspek pembagian kerja, proses skalar dan fungsional, struktur organisasi, serta rentang kendali. Teori Organisasi Neoklasik memahami adanya organisasi “informal” yang muncul karena faktor lokasi, jenis pekerjaan, minat dan masalah khusus (vested).

3. Teori Modern. Teori organisasi modern merupakan teori yang mendekati masalah sebagai suatu sistem keseluruhan, memperhatikan berbagai variabel, dan memahami adanya proses dinamis. Teori organisasi modern membicarakan sistem dan ketergantungan bagian, organisasi formal, organisasi informal, struktur status dan peranan, dan lingkungan fisik. Selain itu dikemukakan pula proses hubungan dalam sistem dan tujuan organisasi. Organisasi, menurut Teori Organisasi Modern, adalah proses yang tersusun dalam suatu sistem di mana orang di dalamnya berinteraksi untuk tujuan (Sofa, 2008).

9.1.2 Struktur Organisasi Struktur organisasi adalah suatu susunan dan hubungan antara tiap bagian serta posisi yang ada pada suatu organisasi atau perusahaan dalam menjalankan kegiatan operasional untuk mencapai tujuan. Struktur Organisasi menggambarkan dengan jelas pemisahan kegiatan pekerjaan antara yang satu dengan yang lain dan bagaimana hubungan aktivitas dan fungsi dibatasi. Dalam struktur organisasi yang baik harus menjelaskan hubungan wewenang siapa melapor kepada siapa. Ada 4 elemen struktur organisasi, diantaranya : 1. Adanya spesialisasi kegiatan kerja 2. Adanya standardisasi kegiatan kerja 3. Adanya koordinasi kegiatan kerja 4. Besaran seluruh organisasi. Rahmadelfitri : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 18.000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

(Anonim, 2007).

Bersadarkan tipe dan bentuknya, maka struktur organisasi dibagi atas : 1. Bentuk Organisasi Garis Organisasi ini diciptakan oleh Henry fayol dan biasanya organisasi ini dipakai perusahaan kecil saja. Dalam organisasi garis ini pendelegasian wewenang dilakukan secara vertical melalui garis terpendek dari seorang atasan kepada bawahannya. Pelaporan tanggung jawab dari bawahan kepada atasannya juga dilakukan melalui garis vertical yang terpendek. Perintah-perintah hanya diberikan seorang atasan saja dan pelaporan tanggung jawab kepada atasan bersangkutan. Ciri-ciri organisasi garis antara lain : 1. Organisasinya relatif kecil dan sederhana. 2. Hubungan antara atasan dengan bawahan masih bersifat langsung melalui garis wewenang terpendek. 3. Pucuk pimpinan biasanya pemilik perusahaan. 4. Jumlah karyawannya relatif sedikit dan saling menegenal. 5. Tingkat spesialisasinya belum begitu tinggi dan alat-alatnya tidak beraneka ragam. 6. Masing-masing kepala unit mempunyai wewenang dan tanggung jawab penuh atas segala bidang pekerjaan yang ada dalam unitnya, artinya disamping pekerjaan pokoknya, ia masih berkuasa dan bertanggung jawab pula dalam tugas-tugas tambahan, seperti urusan kepegawaian, keuangan, administrasi, dan sebagainya.


Direktur

Kepala Bagian Pemasaran

Kepala Bagian Produksi

Unit B

Unit A

Unit A

Unit B

Gambar 6.1 Struktur Organisasi Garis

Kebaikan bentuk organisasi garis, yaitu : a. Kesatuan pimpinan dan asas kesatuan komando tetap dipertahankan sepenuhnya. b. Garis komando dan pengendalian tegas, tidak mungkin terjadi kesimpangsiuran karena pimpinan langsung berhubungan dengan karyawan. c. Proses pengambilan, kebijakan, dan instruksi-instruksi berjalan cepat dan tidka bertele-tele. d. Pengawasan melekat (waskat) secara ketat terhadap kegiatan-kegiatan karyawan dapat dilaksanakan e. Kidisiplinan dan semangat kerja karyawan umumnya baik.

Keburukan bentuk orgabisasi garis, yaitu : a. Tujuan pribadi pucuk pimpinan dan tujuan organisasi sering kali tidak dapat dibedakan. b. Ada kecenderungan dan kesempatan pucuk pimpinan untuk bertindak secara otoritas atau diktator. c. Maju dan mundurnya organisasi bergantung kepada kesepakatan pucuk pimpinan saja. d. Organisasi secara keseluruhan terlalu bergantung pada satu orang saja. e. Kaderisasi dan pengembangan bawahan kurang mendapat perhatian. Rahmadelfitri : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 18.000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

2. Bentuk Organisasi Fungsional Organisasi fungsional adalah organisasi yang disusun berdasarkan sifat dan macam pekerjaan yang harus dilakukan. Pada tipe organisasi fungsional ini masalha pembagian kerja mendapat perhatian yang sangat penting. Pembagian kerja berdasarkan spesialisasi yang mendalam dan setiap pejabat hanya mengerjakan suatu tugas atau pekerjaan berdasarkan spesialisasinya. Organisasi fungsional ini diciptakan oleh F.W. Taylor. Ciri-ciri organisasi fungsional antara lain : 1. Penempatan pejabat berdasarkan spesialisasinya. 2. Koordinasi menyeluruh biasanya hanya diperlukan pada tingkat atas. 3. Terdapat dua kelompok wewenang, yaitu wewenang garis dan wewenang fungsi.

Kebaikan organisasi fungsional, yaitu : a. Spesialisasi karyawan dapat dikembangkan dan dimanfaatkan secara optimal. b. Keuntungan adanya spesialisasi dapat diperolah seoptimal mungkin. c. Para karyawan akan terampil dibidangnya masing-masing. d. Efesiensi dan produktivitas dapat ditingkatkan. e. Solidaritas, moral, dan kedisplinan karyawan yang mengerjakan pekerjaan yang sama tinggi. f. Direktur utama tugasnya ringan, karena para direkturnya adalah spesialis dibidangnya masing-masing.

Keburukan organisasi fungsional, yaitu : a. Para bawahan sering bingun karena mendapat perintah dari beberapa orang atasan. b. Pekerjaan yang dilakukan kadang-kadang membosankan bagi karyawan. c. Para karyawan mementingkan bidang pekerjaannya, sehingga sukar dilaksanakan koordinasi.


Direktur Utama

Direktur Perencanaan

Direktur Teknik

Proyek A

Proyek B

Direktur Peralatan

Proyek C

Proyek D

(Line Authority = garis perintah Funtional Authority

Gambar 6.2 Struktur Organisasi Fungsional

3. Bentuk Organisasi Garis dan Staf Pada dasarnya organisasi ini merupakan kombinasi dari organisasi garis dan fungsional. Kombinasi ini dilakukan dengan cara memanfaatkan kebaikankebaikannya dan meniadakan keburukan-keburukannya. Asas kesatuan komando tetap dipertahankan dan pelimpahan wewenang berlangsung secara vertikal dari pucuk pimpinan kepada pimpinan dibawahnya. Pucuk pimpinan tetap sepenuhnya berhak menetapkan keputusan, kebijaksanaan, dan merealisasikan tujuan perusahaan. Garis wewenang tetap berada pada pimpinan, sedangkan staf hanya memiliki wewenag staf saja, dipakai atau tidaknya saran-saran, data, dan informasi para staf sepenuhnya tergantung pada pimpinan sendiri. Tipe organisasi garis dan staf ini umumnya digunakan untuk organisasi yang besar, daerah kerjanya luas, dan pekerjaannya banyak. Ciri-ciri organisasi garis dan staf, antara lain : Rahmadelfitri : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 18.000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

1. Pucuk pimpinan hanya satu orang dan dibantu oleh para staf. 2. terdapat dua kelompok wewenag, yaitu wewenag garis dan wewenag staf. 3. Kesatuan perintah tetap dipertahankan, setiap atasan mempunyai bawahan tertentu dan setiap bawahan hanya mempunyai seorang atasan langsung. 4. Organisasinya besar, karyawannya banyak, dan pekerjaannya bersifat kompleks. 5. Hubungan antara atasan dengan bawahannya tidak bersifat langsung. 6. Pimpinan dan para karyawan tidak semuanya saling mengenal. 7. Spesialisasinya yang beraneka ragam diperlukan dan dipergunakan secara optimal. Direktur Utama

Staf

Manajer Produksi

Manajer Pemasaran

Staf

Staf

Unit A

Unit B

Unit C

Unit A

Unit B

Unit C

Gambar 6.3 Struktur Organisasi Garis dan Staf Kebaikan organanisasi garis dan staf iini antara lain : a. Asas kesatuan pimpinan tetap dipertahankan, sebab pimpinan tetap berada dalam satu tangan saja. b. Adanya pengelompokan wewenang, yaitu wewennag garis dan wewenag staf. c. Adanya pembagian tugas dan tanggung jawab yang jelas antara pimpinan, staf, dan pelaksana. d. Pimpinan mempunyai bawahan tertentu, sedan bawahan hanya mempunyai seorang atasan tertentu saja. e. Bawahan hanya mendapat perintah dan memberikan tanggung jawab kepada seorang atasan tertentu saja. f. Pelaksanaan tugas-tugas pimpinan relatif lebih lancar, karena mendapat bantuan data, informasi, saran-saran, dan pemikiran dari para stafnya.


g. Organisasi ini fleksibel dan luwes, karena dapat diterapkan pada organisasi besar dan kecil, organisasi perusahaan maupun organisasi sosial. h. Kedisiplinan dan moral karyawan tinggi, karena tugas-tugasnya sesuai dengan keahliannya. i.

Keuntungan dan spesialisasi dapat diperoleh seoptimal mungkin.

j.

Koordinasi relatif mudah dilakukan, karena sudah ada pembagian tugas yang jelas.

k. Bakat karyawan yang berbeda-beda dapat dikembangkan, karena mereka bekerja sesuai dengan kecakapan dan keahliannya. l.

Perintah dan pertanggungjawabannya melalui garis vertikal terpendek.

Keburukan organisasi garis dan staf, yaitu : a. Kelompok pelaksana sering bingung untuk membedakan perintah atau nasihat. b. Solidaritas karyawan kurang karena tidak saling mengenal. c. Persaingan kurang sehat sering terjadi, sebab setiap unit atau bagian menganggap tugas-tugasnyalah yang terpenting. (Siagian,1992).

Berdasarkan penjelasan mengenai struktur organisasi di atas dapat diketahui kebaikan

dan

keburukan

dari

beberapa

bentuk

organisasi.

Setelah

mempertimbangkan baik dan buruknya maka pada Pra rancangan Pabrik Pembuatan Butiraldehid dari Propilen dan Gas Sintesis ini menggunakan bentuk organisasi garis dan staf.

9.1.3 Efektivitas Organisasi Efektivitas organisasi adalah tingkat keberhasilan organisasi dalam usaha untuk mencapai tujuan atau sasarannya. Pengukuran Efektivitas Organisasi adalah : -

Pendekatan Sumber- Proses- Sasaran

-

Pendekatan Constituency


Kriteria pengukuran efektivitas organisasi antara lain : •

Adaptabilitas dan fleksibilitas organisasi

•

Produktivitas

•

Kepuasan karyawan

•

Tingkat keuntungan

•

Keberhasilan dalam mendapatkan sumber

•

Kebebasan dari rasa tertekan para anggota organisasi.

•

Kontrol terhadap lingkungan

•

Efisiensi organisasi

•

Kemampuan organisasi untuk mempertahankan anggotanya.

•

Pertumbuhan organisasi

•

Kelancaran komunikasi dalam organisasi

•

Kemampuan mempertahankan eksistensi organisasi

(Anonim, 2008 j)

9.2 Manajemen Perusahaan Manajemen suatu perusahaan adalah nyawa dari suatu perusahaan. Manajemen yang menentukan pertumbuhan atau kebangkrutan suatu perusahaan. Dengan adanya suatu pengelolaan dan manajemen yang baik maka suatu perusahaan akan mampu bertahan dari segala tekanan, kendala, dan rintangan yang ada. Bahkan akan berkembang menjadi lebih besar dan lebih baik lagi. Dalam mengelola perusahaan maka ada prinsip dan standarisasi dimana hal-hal tersebut akan sangat membantu perkembangan perusahaan bila diterapkan dengan baik. Prisip dan standar ini bukanlah nilai mutlak dalam kesuksesan suatu perusahaan. Tidak selamanya suatu perusahaan yang telah melakukan segala sesuatunya dengan baik akan sukses. Terkadang ada beberapa kendala atau halangan yang tidak dapat dihindari contohnya tertipu rekan kerja atau tertimpa bencana serta kendala-kendala lainnya. Berikut adalah beberapa prinsip dan standarisasi yang diharapkan mampu mendukung kemajuan dan perkembangan suatu perusahaan : 1. Perancanaan yang Matang


Sebelum suatu perusahaan berdiri maka biasanya modal merupakan kendala awal yang harus dipenuhi sebelum perusahaan berjalan. Tidak selamanya modal besar pasti memberikan keuntungan besar. Pengelolaan modal yang efektif dan efisien akan memberikan keuntungan yang maksimal. Untuk kita kita harus melakukan perhitungan modal dan biaya yang diperlukan untuk operasional perusahaan dalam jangka beberapa waktu ke depan. Kita harus mampu memberikan anggaran yang aman untuk operasional perusahaan dalam beberapa waktu kedepan. Jadi bukan mengamankan anggaran hanya untuk hari ini dan besok. Dengan adanya pengamanan anggaran dalam jangka panjang maka perusahaan akan mampu bertahan bila mengalami kendala atau bencana yang sifatnya mendadak dan tidak diperhitungkan sebelumnya. Dengan melakukan perencanaan dan perancangan perusahaan secara matang maka perusahaan akan siap menghadapi berbagai kendala dan rintangan karena telah diperhitungkan sebelumnya. Misalnya dalam membuat suatu produk maka kita harus melakukan penelitian terlebih dahulu mengenai pasar, konsumen, produk pesaing, dan kendala-kendala yang mungkin akan muncul agar produk kita tepat sasaran dan tidak gugur bila terkena berbagai tekanan dan kendala yang muncul. Saat ini penggunaan teknologi informasi dalam kegiatan bisnis mampu memudahkan dan mempercepat perencanaan perusahaan. Sistem yang digunakan disebut Enterprise Resource Planning (ERP) dimana sistem ini melakukan perencanaan dengan konsep Manajemen Operasional dengan suatu aplikasi yang terintegrasi. Beberapa kegiatan manajemen dapat terbantu dengan sistem ini seperti inventory management, financial management, reporting, manufacturing management, dan kegiatan lainnya.

2. Sumber Daya Manusia yang Berkualitas, Loyal, dan Sejahtera. Sumber daya manusia (SDM) yang berkualitas merupakan kunci penggerak perusahaan. Dengan adanya SDM yang mampu menggerakkan perusahaan dengan baik maka suatu perusahaan akan mampu berkembang dan melakukan bisnisnya dengan efektif dan efisien. SDM yang berkualitas tidaklah cukup untuk menjalankan perusahaan dalam jangka panjang. Diperlukan loyalitas pegawai terhadap perusahaan tempat dimana dia bekerja. Dengan membangun hubungan emosional antara perusahaan dan pegawainya maka seorang pegawai akan berusaha semaksimal Rahmadelfitri : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 18.000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

mungkin memberikan kontribusi terbaik buat perusahaan. Bila kewajibannya telah dilakukan maka dia hanya akan berjalan ditempat tanpa memberikan inovasi, kreatifitas, dan ide cemerlang yang sebenarnya bisa dilakukan bila pegawai memiliki ikatan emosional yang membuat dia ingin ikut membangun dan mengembangkan perusahaan menjadi lebih baik. Sumber daya manusia yang berkualitas, dan loyal belum tentu dapat memberikan kontribusi terbaik yang dimilikinya. Manusia yang memiliki kebutuhan tentu akan berusaha agar dapat memenuhi segala kebutuhannya. Bila seorang pegawai merasa bahwa penghasilan yang dimilikinya tidak memenuhi kebutuhannya maka tentu dia akan berusaha untuk mencari jalan agar dapat memenuhi seluruh kebutuhannya. Bila hal ini terjadi maka pegawai mencari kerja sampingan yang akan menyita waktu, pikiran, dan tenaganya sehingga ia tidak dapat memberikan kemampuannya secara maksimal pada perusahaan. Dengan adanya dukungan dari perusahaan agar pegawai tidak dipusingkan oleh hal-hal lain diluar perusahaan maka pegawai diharapkan dapat memberikan kontribusi maksimal buat perkembangan perusahaan.

3. Manager yang Terbuka, Tegas, dan Demokrat Kepemimpinan seorang manager merupakan penunjuk jalan yang benar bagi perusahaan. Mereka adalah nakhoda kapal yang akan menentukan apakah perusahaan akan mencapai tujuan atau tidak. Jiwa kepemimpinan yang berwibawa harus dimiliki oleh seorang manager perusahaan, namun dengan wibawa bukan berarti bersikap tertutup terhadap pegawainya. Justru sikap terbuka seorang pemimpin yang mau menerima masukan dan saran dari bawahannya akan membantu seorang manager dalam memimpin perusahaan atau departemen yang dibawahinya. Ketegasan dalam memimpin dan mengambil keputusan sangat diperlukan oleh seorang manager, karena ditangan mereka keputusan akan jalan yang ditempuh oleh perusahaan akan menentukan perkembangan dan operasional perusahaan. Setiap pengambilan keputusan melibatkan banyak pihak, baik itu bawahan ataupun pihak lain yang terkait. Dengan adanya masukan dari yang lain maka manager dapat mempertimbangkan dan mengambil keputusan yang tepat dan memuaskan banyak pihak. Rahmadelfitri : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 18.000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Hubungan antara manager dan bawahan juga harus baik dan terjaga. Sebisa mungkin ada hubungan 2 arah antara manager dan bawahan Bila ada hubungan harmonis seperti keluarga dalam suatu perusahaan maka akan tercipta team kerja yang solid dan kuat dalam menjalankan perusahaan.

4. Lingkungan Kerja yang Nyaman dan Mendukung Seorang pekerja menghabiskan hampir setengah hidupnya dalam sehari berada di kantor. Untuk itu lingkungan kantor yang nyaman, kondusif, dan mendukung pekerjaan mutlak diperlukan. Lingkungan kerja bukan berarti hanya kantor saja, akan tetapi termasuk suasana kerja, dan hubungan antar pegawai perusahaan. Bila salah satu bagian dari lingkungan kerja tersebut ada yang membuat tidak nyaman seorang pekerja maka akan berdampak terhadap menurunnya kinerja dan kontribusi pegawai tersebut terhadap perusahaan. Kantor adalah tempat bekerja dimana kenyamanan kantor bergantung pada kebersihan, kerapian, ketenangan, keindahan, suhu dan udara yang sesuai, serta tata letak furnitur, dan ruangan yang baik. Perangkat kerja yang mendukung juga perlu diperhatikan. Jangan memaksakan penghematan terhadap perangkat kantor yang dapat menghambat pekerja. Kantor yang nyaman akan membuat pegawai betah dan tidak terburu-buru ingin meninggalkan kantor sehingga pekerja lebih berkosentrasi dalam melakukan pekerjaannya. Suasana kekeluargaan di kantor perlu dibina agar pegawai merasa sebagai bagian dari perusahaan dan memiliki rasa tanggung jawab terhadap perusahaan untuk menjaga nama baik perusahaan. Jangan sampai ada sifat iri, sinis, atau ada pertikaian antar pegawai karena akan mengganggu pekerjaan dan kinerja perusahaan. Perlu diperhatikan juga bagaimana pegawai berangkat dan pulang dari kantor. Bila pegawai tinggal terlalu jauh dari kantor maka perlu dipikirkan bagaimana bila terkendala macet dan terlambat sampai dikantor. Ada baiknya perusahaan menyediakan jemputan karyawan karena selain membantu karyawan juga akan mengakrabkan karyawan karena ada waktu bercerita dalam perjalanan dari atau ke kantor.

5. Terbuka dan Selalu Belajar Rahmadelfitri : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 18.000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Perkembangan dunia bisnis begitu cepat. Begitu banyak bidang yang mendukung suatu bisnis misalnya bidang teknologi informasi. Begitu banyak perubahan yang terjadi diluar perusahaan, karena itu kita tidak boleh tertutup dan harus berusaha menerima perubahan yang ada. Dengan selalu mempelajari perubahan dan perkembangan maka suatu perusahaan akan dapat bersaing dengan perusahaan lain dan tidak tertinggal oleh trend dan perkembangan yang terus berjalan. Perusahaan harus mempelajari dan menerapkan berbagai perkembangan dan perubahan yang mampu memberikan manfaat yang efektif dan efisien bagi perusahaan. Dengan demikian maka perusahaan akan selalu dapat berkembang, dan berjalan seiring dengan perubahan dan perkembangan yang ada (Anonim, 2008 f).

9.3 Badan Usaha Jenis – jenis badan usaha yang ada di Indonesia antara lain : 1. Perseorangan – Usaha Dagang Perusahaan perseorangan adalah badan usaha kepemilikannya dimiliki oleh satu orang. Individu dapat membuat badan usaha perseorangan tanpa izin dan tata cara tententu. Semua orang bebas membuat bisnis personal tanpa adanya batasan untuk mendirikannya. Pada umumnya perusahaan perseorangan bermodal kecil, terbatasnya jenis serta jumlah produksi, memiliki tenaga kerja / buruh yang sedikit dan penggunaan alat produksi teknologi sederhana. Contoh perusahaan perseorangan seperti toko kelontong, tukang bakso keliling, pedagang asongan, dan lain sebagainya. Ciri dan sifat perusahaan perseorangan antara lain : 

Relatif mudah didirikan dan juga dibubarkan.



Tanggung jawab tidak terbatas dan bisa melibatkan harta pribadi.



Tidak ada pajak, yang ada adalah pungutan dan retribusi.



Seluruh keuntungan dinikmati sendiri.



Sulit mengatur roda perusahaan karena diatur sendiri.



Keuntungan yang kecil yang terkadang harus mengorbankan penghasilan yang lebih besar.



Jangka waktu badan usaha tidak terbatas atau seumur hidup.



Sewaktu-waktu dapat dipindah tangankan


(Anonim, 2008 a)

2. Persekutuan/ Badan Usaha Persekutuan/ Partnership Perusahaan persekutuan adalah badan usaha yang dimiliki oleh dua orang atau lebih yang secara bersama-sama bekerja sama untuk mencapai tujuan bisnis. Untuk mendirikan badan usaha persekutuan membutuhkan izin khusus pada instansi pemerintah yang terkait. Badan usaha persekutuan ini dibagi menjadi 2 yaitu : a. Tidak berbadan hukum 

Persekutuan Perdata (Maatschaap) Ciri dan sifat persekutuan Perdata antara lain : -

Diatur dalam pasal 1618 KUHPdt.

-

Persetujuan dua orang atau lebih untuk memasukkan sesuatu dengan tujuan membagi keuntungan.

-

Dapat dibuat secara lisan ataupun tertulis.

-

Tanggung jawab sekutu sampai keharta pribadi masing-masing.

-

Tanggung jawab adalah pro-rata (tergantung perjanjin).

(Kristianto, 2007).



Firma Firma adalah suatu bentuk persekutuan bisnis yang terdiri dari dua orang atau lebih dengan nama bersama yang tanggung jawabnya terbagi rata tidak terbatas pada setiap pemiliknya. Firma diatur dalam pasal 15 – 35 KUHD. Ciri dan sifat firma yaitu : -

Apabila terdapat hutang tak terbayar, maka setiap pemilik wajib melunasi dengan harta pribadi.

-

Setiap anggota firma memiliki hak untuk menjadi pemimpin.

-

Seorang anggota tidak berhak memasukkan anggota baru tanpa seizin anggota yang lainnya.

-

Keanggotaan firma melekat dan berlaku seumur hidup.

-

Seorang anggota mempunyai hak untuk membubarkan firma.


-

Pendiriannya tidak memerlukan akte pendirian.

-

Mudah memperoleh kredit usaha.

(Anonim, 2008 a) 

CV (Commanditaire Venotschaap) CV adalah suatu bentuk badan usaha bisnis yang didirikan dan dimiliki oleh dua orang atau lebih untuk mencapai tujuan bersama dengan tingkat keterlibatan yang berbeda-beda diantara anggotanya. Diatur dalam pasal 1 – 21 KUHD. Satu pihak dalam CV mengelola usaha secara aktif yang melibatkan harta pribadi dan pihak lainnya hanya menyertakan modal saja tanpa harus melibatkan harta pribadi ketika krisis finansial. Yang aktif mengurus perusahaan CV disebut sekutu aktif dan yang hanya menyetor modal disebut sekutu pasif. Ciri dan sifat CV antara lain : -

Sulit untuk menarik modal yang telah disetor.

-

Modal besar karena didirikan banyak pihak.

-

Mudah mendapatkan kredit pinjaman.

-

Ada anggota aktif yang memiliki tanggung jawab tidak terbatas dan ada yang pasif tinggal menunggu keuntungan.

-

Relatif mudah untuk didirikan.

-

Kelangsungan hidup perusahaan CV tidak menentu.

(Anonim, 2008 a)

b. Berbadan hukum 

PT (perseroan Terbatas) Perseroan terbatas adalah organisasi bisnis yang memiliki badan hukum resmi yang dimiliki oleh minimal dua orang dengan tanggung jawab yang hanya berlaku pada perusahaan tanpa melibatkan harta pribadi atau perseorangan yang ada di dalamnya. Di dalam PT pemilik modal tidak harus memimpin perusahaan, karena dapat menunjuk orang lain di luar pemilik modal untuk menjadi pimpinan. Untuk mendirikan PT / perseroan terbatas dibutuhkan


sejumlah modal minimal dalam jumlah tertentu dan berbagai persyaratan lainnya. Mengenai PT diatur dalam UU Perseroan Terbatas No. 40 Tahun 2007. Ciri dan sifat dari PT antara lain : -

Kewajiban terbatas pada modal tanpa melibatkan harta pribadi.

-

Modal dan ukuran perusahaan besar.

-

Kelangsungan hidup perusahaan PT ada di tangan pemilik saham.

-

Dapat dipimpin oleh orang yang tidak memiliki bagian saham.

-

Kepemilikan mudah berpindah tangan.

-

Mudah mencari tenaga kerja untuk karyawan / pegawai.

-

Keuntungan dibagikan kepada pemilik modal / saham dalam bentuk dividen.

-

Kekuatan dewan direksi lebih besar daripada kekuatan pemegang saham.

-

Sulit untuk membubarkan PT.

-

Didirikan dengan akta notaris dan berlaku sejak disahkan oleh Menteri Kehakiman.

-

Pajak berganda pada pajak penghasilan / PPH dan pajak deviden.

-

Organ persero adalah RUPS, direksi, dan komisaris.

(Anonim, 2008 a). 

Koperasi Ciri dan sifat koperasi antara lain : -

Diatur dalam UU tentang Koperasi No. 25 Tahun 1992 tentang Perkoperasian.

-

Dibemtuk oleh orang-orang koperasi primer atau koperasi-koperasi sekunder.

-

Dibentuk dengan membuat akta pendirian yang mumuat AD.

-

Berbadan hokum setelah disahkan pemerintah.

-

Perangkat organisasi : Rapat Anggota, Pengurus, dan Pengawas.

-

Modal dari para anggota.

-

Tanggung jawab dipikul oleh para anggota.

-

Rapat anggota memberikan kuasa pengurusan kepada pengurus.


(Kristianto, 2007). 

Yayasan Ciri dan sifat yayasan antara lain : -

Diatur dalam UU tentang Yayasan No. 16 Tahun 2001 jo No. 28 Tahun 2004.

-

Bertujuan untuk tidak mengambil profit/ non-komersil

(Kristianto, 2007).

2. Bentuk lain 

Perwakilan Usaha Perdagangan Asing (Representative office) Ciri dan sifat kantor perwakilan antara lain : -

Diatur dalam Permendag No. 10/MDAG/PER/3/2006 tentang Ketentuan dan Tata Cara Penerbitan Surat Izin Usaha Perwakilan Perusahaan Perdagangan Asing.

-

Berupa izin usaha perorangan yang diberikan kepada pimpinan kantor perwakilan.

-

Tanggung jawab pribadi dari pimpinan kantor perwakilan.

-

Kegiatan usaha terbatas, hanya didirikan untuk penjualan/ pemasaran produk atau pembelian produk untuk diekspor.

(Kristianto, 2007). Dari uraian mengenai badan usaha di atas, maka badan usaha yang sesuai untuk pabrik pembuatan butiraldehid ini adalah suatu badan usaha yang memiliki ikatan badan hukum yang kuat dan tidak mudah untuk dibubarkan yaitu badan usaha dalam bentuk Perseroan terbatas (PT).

9.4.

Tugas, Wewenang, dan Tanggung Jawab

9.4.1 Rapat Umum Pemegang Saham (RUPS) Pemegang kekuasaan tertinggi pada PT adalah Rapat Umum Pemegang Saham (RUPS). RUPS tahunan diadakan dalam waktu paling lambat enam bulan setelah tutup buku. RUPS lainnya dapat diadakan sewaktu-waktu berdasarkan kebutuhan. RUPS dihadiri oleh pemilik saham, komisaris dan direksi. Rahmadelfitri : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 18.000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Hak dan wewenang RUPS antara lain : 1. Meminta pertanggungjawaban komisaris dan direksi lewat suatu sidang 2. Dengan musyawarah dapat mengganti komisaris atau direksi serta mengesahkan anggota pemegang saham bila mengundurkan diri, diatur melalui prosedur yang berlaku 3. Menetapkan besar laba tahunan yang diperoleh untuk dibagikan, dicadangkan atau ditanamkan kembali (Manulang, 1982 : 22).

9.4.2 Dewan Komisaris Dewan komisaris dipilih dalam RUPS untuk mewakili para pemegang saham dalam mengawasi jalannya perusahaan. Dewan komisaris ini bertanggung jawab kepada RUPS. Tugas dewan komisaris antara lain : 1. Menentukan garis besar kebijakan perusahaan. 2. Mengadakan pertemuan tahunan para pemegang saham. 3. Mengawasi dan memberikan nasehat kepada direksi jika dirasakan perlu. 4. Meminta laporan pertanggungjawaban direktur secara periodik. 5. Melaksanakan pembinaan dan pengawasan terhadap seluruh kegiatan dan pelaksanaan tugas direktur.

9.4.3 Direktur Direktur merupakan pimpinan tertinggi yang diangkat oleh RUPS. Tugas direktur adalah : 1. Memimpin dan membina perusahaan secara efektif dan efisien serta menyusun dan melaksanakan kebijaksanaan umum sesuai dengan kebijaksanaan RUPS. 2. Membina dan mengadakan kerja sama dengan pihak luar demi kepentingan perusahaan. 3. Mewakili perusahaan dalam mengadakan hubungan maupun perjanjianperjanjian dengan pihak ketiga. 4. Mengkoordinir tugas-tugas yang didelegasikan kepada setiap manajer. Rahmadelfitri : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 18.000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Dalam melaksanakan tugasnya, direktur dibantu oleh manajer produksi, manajer teknik, manajer personalia dan umum, manajer administrasi dan keuangan, serta manajer pemasaran.

9.4.4 Sekretaris Sekretaris diangkat oelh direktur utama untuk menangani masalah suratmenyurat untuk pihak perusahaan, menangangi kearsipan dan pekerjaan lainnya untuk membantu direktur dalam menangani administrasi perusahaan.

9.4.5 Manajer Dalam perusahaan ini terdapat empat manajer, yaitu: 1. Manajer Produksi Manajer produksi bertanggung jawab kepada direktur dan bertugas mengkoordinir segala kegiatan yang berhubungan dengan proses produksi pabrik. Manajer ini dibantu oleh kepala bagian proses dan kepala bagian utilitas. 2. Manajer Teknik Manajer teknik bertanggung jawab kepada direktur dan bertugas untuk mengkoordinir pelaksanaan aktivitas perusahaan dalam peralatan dan teknik. Dalam menjalankan tugasnya manajer teknik dibantu oleh kepala bagian mesin dan kepala bagian listrik.. 3. Manajer Bisnis dan Keuangan Manajer bisnis dan keuangan bertanggung jawab langsung kepada direktur dalam mengawasi dan mengatur masalah bisnis dan keuangan. Manajer ini dibantu oleh dua kepala bagian, yaitu kepala bagian bisnis dan kepala bagian keuangan. 4.

Manajer Umum dan Sumber Daya Manusia Manajer umum dan sumber daya manusia (SDM) bertanggung jawab

langsung kepada direktur. Tugasnya mengkoordinir segala kegiatan yang berhubungan dengan SDM dan umum. Manajer ini dibantu oleh kepala bagian umum dan kepala bagian SDM. Rahmadelfitri : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 18.000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

9.4.5 Kepala Bagian Setiap manajer dibantu oleh kepala bagian. Adapun kepala bagian yang ada diperusahaan ini adalah: 1. Kepala Bagian Proses Kepala bagian proses bertanggung jawab kepada manajer produksi. Tugasnya adalah untuk mengkoordinir dan mengawasi segala sesuatu proses meliputi operasi, laboratorium serta riset dan pengembangan. 2. Kepala Bagian Utilitas Kepala Bagian Utilitas bertanggung jawab kepada Manajer Produksi. Tugasnya adalah untuk mengkoordinir dan mengawasi segala kegiatan utilitas meliputi pengolahan air dan limbah. 3. Kepala Bagian Mesin Kepala Bagian Mesin bertanggung jawab kepada Manajer Teknik. Tugasnya adalah menyusun program perawatan, pemeliharaan serta penggantian peralatan proses. Dalam melakasanakan tugasnya Kepala Bagian Mesin dibantu oleh dua kepala seksi, yaitu seksi instrumentasi dan seksi pemeliharaan pabrik. 4. Kepala Bagian Listrik Kepala Bagian Listrik bertanggung jawab kepada Manajer Teknik. Tugasnya adalah mengkoordinir segala kegiatan pemeliharaan, pengamanan, perawatan dan perbaikan peralatan listrik. 5. Kepala Bagian Bisnis Kepala Bagian Bisnis bertanggungjawab kepada Manajer Bisnis dan Keuangan. Tugasnya adalah mengkoordinir dan mengawasi masalah pengadaan bahan baku, bahan penolong dan segala kebutuhan perusahaan serta mengurusi masalah pemasaran produk dan promosi. Dalam pelaksanaan tugasnya kepala bagian ini dibantu oleh kepala seksi pengadaan dan pemasaran. 6. Kepala Bagian Keuangan Kepala Bagian Keuangan bertanggungjawab kepada Manajer Bisnis dan Keuangan. Tugasnya adalah mengkoordinir dan mengawasi segala kegiatan pembukuan baik administrasi maupun akuntansi. Rahmadelfitri : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 18.000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

7. Kepala Bagian Umum Kepala Bagian Umum bertanggungjawab kepada Manajer Umum dan Sumber Daya Manusia (SDM). Tugasnya adalah menjalin menciptakan hubungan yang baik antara karyawan-karyawan, karyawan-perusahaan dan perusahaan-pihak luar. Selain itu, Kabag Umum juga bertugas mengurusi segala hal yang berhubungan dengan keamanan industri. 8. Kepala Bagian Sumber Daya Manusia (SDM) Kepala Bagian Sumber Daya Manusia (SDM) bertanggungjawab kepada Manajer Umum dan Sumber Daya Manusia (SDM). Tugasnya adalah mengurusi personalia, pengembangan sumber daya manusia dan kesehatan kerja karyawan.

9.5

Tugas Kerja dan Jam Kerja Jumlah tenaga kerja pada pabrik pembuatan Bituraldehid ini direncanakan

sebanyak 197 orang. Status tenaga kerja pada perusahaan ini dibagi atas: 1. Tenaga kerja bulanan dengan pembayaran gaji sebulan sekali. 2. Tenaga kerja harian dengan upah yang dibayar 2 minggu sekali. 3. Tenaga kerja honorer/kontrak dengan upah dibayar sesuai perjanjian kontrak.

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

Tabel 9.1 Jumlah Tenaga Kerja dan Kualifikasinya

Jabatan Dewan Komisaris

Jumlah 3

Pendidikan Teknik Kia\mia/Industri (S3)


Teknik Kimia (S2), berpengalaman 10

Direktur

1

Sekretaris

1

Akutansi (S1, pengalaman 2 tahun

Manajer Umum dan SDM

1

Psikologi (S1), pengalaman 2 tahun

Manajer Bisnis dan Keuangan

1

Manajer Teknik

1

Manajer Produksi

1

Teknik Kimia (S1)

Kepala Bagian Umum

1

Teknik Industri (S1)

Kepala Bagian SDM

1

Psikologi (S1)/

Kepala Bagian Bisnis

1

Akuntansi / Manajemen (S1)

Kepala Bagian Keuangan

1

Akuntansi (S1)

Kepala Bagian Mesin

1

Teknik Fisika/ Teknik Mesin (S1)

Kepala Bagian Listrik

1

Teknik Elektro (S1)

Kepala Bagian Proses

1

Teknik Kimia (S1)

Kepala Bagian Utilitas

1

Teknik Kimia/ Teknik Lingkungan (S1)

Kepala Seksi

17

Teknik/ Ekonomi/ MIPA (S1)

Karyawan Umum dan SDM

14

S1 / D3

Karyawan Bisnis dan Keuangan

14

D3 / SMK

Karyawan Teknik

17

D3 / SMK

Karyawan Produksi

75

D3 / SMK / SMA

Dokter

2

Kedokteran (S1)

Perawat

5

Akademi Keperawatan (D3)

Petugas Keamanan

15

SMA/ Pensiunan angkatan

Petugas Kebersihan

15

SMA / SMP

Supir

6

SMA / SMK

Jumlah

195

tahun

Ekonomi/ Akuntansi/ Manajemen/ (S1), pengalaman 2 tahun Teknik Mesin/ Teknik Elektro/Teknik Kimia (S1), pengalaman 2 tahun

-

9.4.3 Pengaturan Jam Kerja


Pabrik pembuatan ABS ini direncanakan beroperasi 330 hari per tahun secara kontinu 24 jam sehari. Berdasarkan pengaturan jam kerja, karyawan dapat digolongkan menjadi dua golongan, yaitu: 1. Karyawan non-shift Karyawan non-shift adalah karyawan yang tidak berhubungan langsung dengan proses produksi, misalnya bagian administrasi, bagian gudang, dan lainlain. Jam kerja karyawan non-shift ditetapkan 43 jam per minggu dan jam kerja selebihnya dianggap lembur. Perincian jam kerja non-shift adalah: a. Senin – Kamis -

Pukul 08.00 – 12.00 WIB → Waktu kerja

-

Pukul 12.00 – 13.00 WIB → Waktu istirahat

-


b. Jumat -


-

Pukul 12.00 – 14.00 WIB → Waktu istirahat

-


c. Sabtu: Pukul 08.00 – 12.00 WIB → Waktu kerja

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

: Pukul 08.00 – 16.00 WIB

b. Shift II

: Pukul 16.00 – 00.00 WIB

c. Shift III

: Pukul 00.00 – 08.00 WIB

Karyawan shift bekerja secara bergiliran. Untuk memenuhi kebutuhan pabrik maka karyawan shift dibagi menjadi empat tim dimana tiga tim kerja dan satu tim istirahat. Pada hari Minggu dan libur nasional karyawan shift tetap bekerja dan akan mendapatkan libur setelah setelah tiga kali shift. Rahmadelfitri : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 18.000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Tabel 9.2 Pengaturan Tugas Shift Hari

Senin dan

Rabu dan

Jumat dan

Minggu dan

Selasa

Kamis

Sabtu

Senin

A

I

II

LIBUR

III

B

II

LIBUR

III

I

C

LIBUR

III

I

II

D

III

I

II

LIBUR

Tim

9.5 Sistem Penggajian Penggajian karyawan didasarkan kepada jabatan, tingkat pendidikan, pengalaman kerja, keahlian, resiko kerja. Perincian gaji karyawan adalah sebagai berikut : Tabel 9.3 Gaji Karyawan Jabatan

Jumlah

Gaji/bln (Rp)

Jumlah Gaji/bln (Rp)

Dewan Komisaris

3

20.000.000

60.000.000

Direktur

1

15.000.000

15.000.000

Sekretaris

1

2.500.000

2.500.000


1

8.000.000

8.000.000


1

8.000.000

8.000.000

Manajer Teknik

1

8.000.000

8.000.000

Manajer Produksi

1

8.000.000

8.000.000

Kepala Bagian Umum

1

5.000.000

5.000.000

Kepala Bagian SDM

1

5.000.000

5.000.000


1

5.000.000

5.000.000


1

5.000.000

5.000.000

Kepala Bagian Mesin

1

5.000.000

5.000.000


1

5.000.000

5.000.000


1

5.000.000

5.000.000


1

5.000.000

5.000.000


Kepala Seksi

17

4.000.000

68.000.000


14

2.500.000

35.000.000


14

2.500.000

35.000.000

Karyawan Teknik

17

2.500.000

42.500.000

Karyawan Produksi

75

2.500.000

187.500.000

Dokter

2

3.500.000

7.000.000

Perawat

5

1.500.000

7.500.000

Petugas Keamanan

10

1.500.000

15.000.000

Petugas Kebersihan

15

1.000.000

15.000.000

Supir

6

1.200.000

7.200.000

Jumlah

197

576.700.000

9.6 Kesejahteraan Tenaga Kerja Pengusaha umumnya menilai bahwa karyawan adalah bawahan yang harus selalu tunduk pada aturan perusahaan. Banyak pengusaha yang memandang karyawan bukan sebagai mitra kerja dan asset yang berharga. Bahkan mereka tidak memberikan kesempatan karyawan untuk maju, baik dari segi pengetahuan, networking, maupun financial. Tidak sedikit pengusaha yang hanya memikirkan keuntungan bisnisnya semata. Sementara hak-hak karyawan diabaikan bahkan diinjak-njak. Ketika hak-hak karyawan diabaikan bahkan dirampas dampak yang timbul adalah: 1. Semangat karyawan menurun, kinerja menurun, produktivitas rendah, Output produksi rendah, bila terus menerus perusahaan mungkin akan merugi. 2. Timbul kecemburuan social, disatu sisi pemilik berganti mobil mewah dan terus memperkaya diri, di sisi lain karyawannya selalu kekurangan untuk menutupi biaya hidup sehari-harinya. Dampaknya mereka jadi rendah diri, apatis dan kehilangan kreativitas serta semangat untuk maju. 3. Mereka berpikir untuk mencari tempat lain yang lebih baik, dapat berupa pekerjaan atau wirausaha. Ancaman resign besar-besaran karyawan mungkin sudah di depan mata. Rahmadelfitri : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 18.000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

4. Rasa memiliki karyawan terhadap perusahaan menjadi hilang. Mereka tidak lagi komitmen terhadap visi dan misi perusahaan ke depan. 5. Memicu karyawan yang lemah iman dan tidak jujur untuk korupsi, mark-up, bahkan mencuri aset perusahan. (Anonim, 2008 b) Untuk mengantisipasi segala kemungkinan buruk yang akan terjadi di atas, maka dalam pabrik pembuatan Butiraldhid ini, ada beberapa fasilitas yang diberikan kepada para karywan. Fasilitas yang disediakan perusahaan untuk menunjang kesejahteraan karywan antara lain: 1. Fasilitas perumahan yang dilengkapi dengan sarana air dan listrik. 2. Penyediaan seragam dan alat-alat pengaman (sepatu, seragam, helm, kaca mata dan sarung tangan). 3. Fasilitas asuransi tenaga kerja, meliputi tunjangan kecelakaan kerja dan tunjangan kematian, yang diberikan kepada keluarga tenaga kerja yang meninggal dunia baik karena kecelakaan sewaktu bekerja maupun di luar pekerjaan. 4. Penyediaan sarana transportasi/bus karyawan. 5. Fasilitas cuti tahunan. 6. Tunjangan hari raya dan bonus akhir tahun. 7. Penyediaan tempat ibadah, balai pertemuan, dan sarana olah raga. 8. Pelayanan kesehatan secara cuma-cuma bagi karyawan dan keluarga (1 istri/suami dan 3 anak). 9. Pemberian beasiswa kepada anak-anak karyawan yang berprestasi.

STRUKTUR ORGANISASI PABRIK PEMBUATAN BUTIRALDEHID

Keterangan: Garis komando Garis koordinasi

RUPS

Dewan Komisaris

Rahmadelfitri : Pra Rancangan Pabrik PembuatanDirektur N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 18.000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009 Sekretaris



Manajer Teknik

Manager Produksi


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

10.1 Modal Investasi


Modal investasi adalah seluruh modal untuk mendirikan pabrik dan mulai menjalankan usaha sampai mampu menarik hasil penjualan. Modal investasi terdiri dari: 10.1.1 Modal Investasi Tetap / Fixed Capital Investment (FCI) Modal investasi tetap adalah modal yang diperlukan untuk menyediakan segala peralatan dan fasilitas manufaktur pabrik. Modal investasi tetap ini terdiri dari: 1. Modal Investasi Tetap Langsung (MITL) / Direct Fixed Capital Investment (DFCI), yaitu modal yang diperlukan untuk mendirikan bangunan pabrik, membeli dan memasang mesin, peralatan proses, dan peralatan pendukung yang diperlukan untuk operasi pabrik. Modal investasi tetap langsung ini meliputi: -

Modal untuk tanah

-

Modal untuk bangunan

-

Modal untuk peralatan proses

-

Modal untuk peralatan utilitas

-

Modal untuk instrumentasi dan alat kontrol

-

Modal untuk perpipaan

-

Modal untuk instalasi listrik

-

Modal untuk insulasi

-

Modal untuk investaris kantor

-

Modal untuk perlengkapan kebakaran dan keamanan

-

Modal untuk sarana transportasi

2. Dari hasil perhitungan pada Lampiran E diperoleh modal investasi tetap langsung, MITL sebesar = Rp 109.229.466.680,- Modal Investasi Tetap Tak Langsung (MITTL) / Indirect Fixed Capital Investment (IFCI), yaitu modal yang diperlukan pada saat pendirian pabrik (construction overhead) dan semua komponen pabrik yang tidak berhubungan secara langsung dengan operasi proses. Modal investasi tetap tak langsung ini meliputi: -

Modal untuk pra-investasi

-

Modal untuk engineering dan supervisi

-

Modal untuk biaya kontraktor (contractor’s fee)


-

Modal untuk biaya tak terduga (contigencies)

Dari perhitungan pada Lampiran E diperoleh modal investasi tetap tak langsung, MITTL sebesar Rp 34.360.103.609,Maka total modal investasi tetap, MIT = MITL + MITTL = Rp 109.895.673.078,- + Rp 34.634.558.802,= Rp 144.530.231.880,-

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

Modal untuk biaya bahan baku proses dan utilitas

-

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

-

Modal untuk mulai beroperasi (start-up)

-

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

IP × HPT 12

Dengan: PD = piutang dagang IP

= jangka waktu yang diberikan (3 bulan)

HPT = hasil penjualan tahunan Dari hasil perhitungan pada Lampiran E diperoleh modal kerja, MK sebesar Rp. 137.816.037.161,Maka, total modal investasi = Modal Investasi Tetap + Modal Kerja Rahmadelfitri : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 18.000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

= Rp 144.530.231.880,- + Rp 137.816.037.161,= Rp 282.346.269.041,-

Modal investasi berasal dari: -

Modal sendiri/saham-saham sebanyak 60 % dari modal investasi total Dari Lampiran E diperoleh modal sendiri = Rp. 169.407.761.425,-

-

Pinjaman dari bank sebanyak 40 % dari modal investai total Dari Lampiran E diperoleh pinjaman bank = Rp 112.938.507.617,

Biaya Produksi Total (BPT) / Total Cost (TC) Biaya produksi total merupakan semua biaya yang digunakan selama pabrik beroperasi. Biaya produksi total meliputi:

10.1.3 Biaya Tetap (BT) / Fixed Cost (FC) Biaya tetap adalah biaya yang jumlahnya tidak tergantung pada jumlah produksi, meliputi: -

Gaji tetap karyawan

-

Depresiasi dan amortisasi

-

Pajak bumi dan bangunan

-

Bunga pinjaman bank

-

Biaya perawatan tetap

-

Biaya tambahan

-

Biaya administrasi umum

-

Biaya pemasaran dan distribusi

-

Biaya asuransi

Dari hasil perhitungan pada Lampiran E diperoleh biaya tetap sebesar = Rp 81.442.292.463,-

10.1.4 Biaya Variabel (BV) / Variable Cost (VC)


Biaya variabel adalah biaya yang jumlahnya tergantung pada jumlah produksi. Biaya variabel meliputi: -

Biaya bahan baku proses dan utilitas

-

Biaya karyawan tidak tetap/tenaga kerja borongan

-

Biaya pemasaran

-

Biaya laboratorium serta penelitian dan pengembangan (litbang)

-

Biaya pemeliharaan

-

Biaya tambahan

Dari hasil perhitungan pada Lampiran E diperoleh biaya variabel, BV sebesar = Rp 146.445.965.007,-

Maka, biaya produksi total, BPT = Biaya Tetap + Biaya Variabel = Rp 227.888.257.469,-

10.2 Total Penjualan (Total Sales) Penjualan diperoleh dari hasil penjualan produk n-butiraldehid dan iso-butiraldehid yaitu sebesar Rp 321.753.600.000,-

10.3 Perkiraan Rugi/Laba Usaha Dari hasil perhitungan pada Lampiran E diperoleh: 1. Laba sebelum pajak

= Rp 93.349.083.147,-

2. Pajak penghasilan

= Rp 26.137.743.281,-

3. Laba setelah pajak

= Rp 67.211.339.866,-

10.4 Analisa Aspek Ekonomi 10.4.1 Profit Margin (PM) Profit Margin adalah persentase perbandingan antara keuntungan sebelum pajak penghasilan PPh terhadap total penjualan. PM

=

Laba sebelum pajak ×100 % total penjualan

=

Rp.93.349.083.147,− ×100% Rp. 321.753.600.000,−


= 29,01 %

Dari hasil perhitungan diperoleh profit margin sebesar 29,01 % maka pra rancangan pabrik ini memberikan keuntungan.

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

=

Biaya Tetap × 100 % Total Penjualan − Biaya Variabel

=

Rp. 81.442.292.463,− × 100 % (Rp. 321.753.600.000,−) − (Rp 146.445.965.007,-)

= 46,5 % Kapasitas produksi pada titik BEP = 8.362 ton/tahun Nilai penjualan pada titik BEP

= Rp. 149.476.380.725,-

Dari data feasibilities, (Timmerhaus, 2004) -

BEP ≤ 50 %, pabrik layak (feasible)

-

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

Dari perhitungan diperoleh BEP = 46,50 % maka pra rancangan pabrik ini layak.

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

=

Laba setelah pajak × 100 % Total modal investasi

=

Rp. 67.211.339.866,− ×100% Rp 282.346.269.041,-

= 23,805 %


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

ROI ≤ 15 % resiko pengembalian modal rendah

•

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

•

ROI ≥ 45 % resiko pengembalian modal tinggi Dari hasil perhitungan diperoleh ROI sebesar 23,805 %sehingga pabrik yang

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

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

1 ×1 tahun 0,23805

POT

=

POT

= 4,2 tahun

Dari harga di atas dapat dilihat bahwa seluruh modal investasi akan kembali setelah 4,2 tahun operasi.

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

=

Laba setelah pajak × 100 % Modal sendiri

Rp. 67.211.339.866,− ×100 % Rp 169.407.761.425,-

= 39,67 % Rahmadelfitri : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 18.000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

10.4.6 Internal Rate of Return (IRR) Internal Rate of Return merupakan persentase yang menggambarkan keuntungan rata-rata bunga pertahunnya dari semua pengeluaran dan pemasukan besarnya sama. Apabila IRR ternyata lebih besar dari bunga riil yang berlaku, maka pabrik akan menguntungkan tetapi bila IRR lebih kecil dari bunga riil yang berlaku maka pabrik dianggap rugi. Dari perhitungan Lampiran E diperoleh IRR = 36,47 %, sehingga pabrik akan menguntungkan karena IRR yang diperoleh lebih besar dari bunga pinjaman bank saat ini yang sebesar 15 % (Bank Indonesia, 2009).


BAB XI KESIMPULAN hasil analisa perhitungan pada Pra Rancangan Pabrik Pembuatan nButiraldehid dari Propilen dan Gas Sintesis dengan Kapasitas 18.000 Ton per Tahun diperoleh beberapa kesimpulan, yaitu: 2. Kapasitas rancangan pabrik yang direncanakan adalah 18.000 ton/tahun. 3. Bentuk perusahaan yang direncanakan adalah perseroaan terbatas (PT). 4. Bentuk organisasi yang direncanakan adalah garis. 5. Luas tanah yang dibutuhkan adalah 23.914 m3. 6. Jumlah tenaga kerja yang dibutuhkan adalah 182 orang. − Total Modal Investasi

: Rp 282.346.269.041,-

− Biaya Produksi

: Rp 227.888.257.469,-

− Hasil Penjualan

: Rp 321.753.600.000,-

− Laba Bersih

: Rp 67.211.339.866,-

− Profit Margin

: 29,01 %

− Break Event Point

: 46,5 %

− Return of Investment

: 23,805 %

− Pay Out Time

: 4,2 tahun


− Return on Network

: 39,67 %

− Internal Rate Return

: 36,47 %

7. Dari hasil analisa aspek ekonomi dapat disimpulkan bahwa pabri k pembuatan nButiraldehid ini layak untuk didirikan.


DAFTAR PUSTAKA

Agar, W, David. 2003. “Introduction to Catalyst”. University of Dortmund. Bangalore. 24 Agustus 2008. Anonim. 2000 a. “Pencegah Kebakaran”. http://[email protected]. 19 Oktober 2008. Anonim. 2000 b. “Pertolongan Pertama Pada Kecelakaan”. http://[email protected]. 19 Oktober 2008. Anonim. 2003 a. “Aldehid dan Keton”. http://chem-is-try.org. 13 Agustus 2008. Anonim. 2003 b. “Oxo Alcohol”. http://chemsystem.com 24 Agustus 2008. Anonim. 2004. “Standar Keselamatan Kerja di Indonesia”. Harian Kompas. http://KCM.com. 09 Oktober 2008. Anonim. 2006 a. “Bentuk, Jenis, dan Macam Badan Usaha-Organisasi Bisnis Perusahaan”. http://organisasi.org. 19 November 2008. Anonim. 2006 b. “Pengertian, Definisi dan Arti Organisasi - Organisasi Formal dan Informal”. http://organisasi.org. 17 November 2008. Anonim. 2007 a. “Pengertian Struktur Organisasi Serta Empat Elemen Di Dalamnya -

Ilmu

Pengetahuan

Ekonomi

Manajemen”.

http://organisasi.org.

17 November 2008. Rahmadelfitri : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 18.000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Anonim.

2007

b.

“Perhatikan

Kesejahteraan

Karyawan”.

http://dkoor.wordpress.com. 17 November 2008. Anonim. 2007 c. “UMP Sumut”. http://medankita.com. 19 November 2008 Anonim.

2008

a.

“Aldehid”.

Wikipedia.

http://wikipedia.org/wiki/aldehyde.

07 Agustus 2008. Anonim. 2008 b. “Butanal”. http://googleimage.com. 09 Agustus 2008. Anonim.

2008

c.

“Butyraldehyde”.

Digital

Information

Service

(DIS).

http://www.disb2b.com. 02 Agustus 2008. Anonim. 2008 d. “Hidrogen”. Wikipedia. http://wikipedia.org/wiki/hidrogen 09 Agustus 2008. Anonim.

2008

e.

“Karbon

Monoksida”.

Wikipedia.

http://wikipedia.org/wiki/karbonmonoksida. 09 Agustus 2008. Anonim. 2008 f. “Manajemen Bisnis-Prinsip dan Standarisasi Manajemen Perusahaan”. Posted in Article,Business,Recommended. 19 November 2008 Anonim. 2008 g. “Materi Pelajaran Keselamatan Kerja Tenaga Kerja Asing-Bidang Petrokimia. http://www.iosh.gov.tw. 19 Oktober 2008. Anonim. 2008 h. “Pengertian Destilasi”. http://acehforum.or.id/. 22 Agustus 2008. Anonim. 2008 i. “PetroChina Hydroformylation Plant, Sichuan Province, China”. http://SPGMediaGroupPLC.com. 11 Agustus 2008. Anonim. 2008 j. “Pengorganisasian dan Struktur Organisasi. ppt”. 19 Oktober 2008. Anonim. 2008 k. “Synthetic Routes of 2-Ethyl Hexanol Production. pdf”. 24 Agustus 2008. Anonim. 2008 l.“Triphenylphosphine”.http://wikipedia.org/wiki/triphenylphosphine. 13 Agustus 2008. Anonim. 2008 m. “Tugas Akhir”. http://INDOSKRIPSI.com. 09 Oktober 2008. Anonim. 2008 m. “Rhodium”. http://wikipedia.org/wiki/rhodium. 22 Agustus 2008. Anonim. 2009 a. http://KITCO.com. Price Rhodium. 28 Januari 2009. Anonim. 2009 b. http://wikipedia.com. Price Synthetic Gas. 28 Januari 2009. Ashley, Michael and Tudor, Richard. 2008. “Enhancement of Industrial Hydroformylation Processes by the Adoption of Rhodium-Based Catalyst: Part I “. http://freepatentsonline.com. 11 Agustus 2008.


Baker, J.T. 2007. “Triphenylphosphine”. Material Safety Data Sheet (MSDS). Phillipsburg. 13 Agustus 2008. Biro Pusat Statistik. 2006. Data Impor Indonesia. Sumatera Utara Brownell, L.E., Young E.H., 1959. Process Equipment Design. New Delhi: Wiley Eastern Ltd. CV. Rudang Jaya. 2008. Price Product List. Medan. Chopley, Nicolas.P. 2004. “Handbook Of Chemical Engineering Calculations”. 3rd Edition. New York: Mc. Grow-Hill Book Company Digital Information Service. 2008. http://DIS.com. 28 Januari 2008 Geankoplis, C.J. 1997. “Transport Process and Unit Operation”. 4th Edition. New Delhi: Prentice-Hall of India. Halimatuddahliana. 2004. “Pembuatan n-Butanol Dari Berbagai Proses”. USU Digital Library. Universitas Sumatera Utara. Medan. Kern, D.Q. 1950. Process Heat Transfer. New York : McGraw-Hill Book Company. Kirk-Othmer. 1998. Encyclopedia of Chemical Technology, New York: John Wiley & Sons, Inc. Kristianto, Novizal. 2007. “Pendirian Badan Usaha”. JAC Indonesia. Manulang, M. 1982. “Dasar-Dasar Marketting Modern”. Edisi 1. Penerbit Liberty. Yogyakrta. Metcalf dan Eddy, 1991. Wastewater Engineering Treatment, Disposal, Reuse. McGraw-HillBook Company, New Delhi. Nalco. 1988. The Nalco Water Handbook. 2nd Edition. McGraw-Hill Book Company. New York. Perry, Robert H. dan Dow W. Green. 1997. Chemical Engineering HandBook. 5th Edition. New York: McGraw-Hill Book Company. Perry, Robert H. dan Dow W. Green. 1999. Chemical Engineering HandBook. 7th Edition. New York: McGraw-Hill Book Company. PT. Asosiasi Asuransi Jiwa Indonesia-AAJI. 2008. Price Product List. Jakarta. PT. Media Grup Indonesia. 2009. Market Review. 17 Februari 2009 PT. Prudential Life Assurance. 2007. Price Product List. Jakarta. PT. Pertamina. 2008. Price Product List. Jakarta.


Reklaitis, G.V. 1983. “Introduction to Material and Energy Balance”. New York: McGraw-Hill Book Company. Securytas. 2009. “ Price Propylene. http://e-samuel.com. 28 Januari 2009 Smith, J.M., 1996. “Introduction to Chemical Engineering Thermodynamics”. 5th Edition. New York: McGraw- Hill Book Company. Speight, G, James. 1995. “Chemical and Process Design Handbook”. Mc Graw Hill Companies. United States. Sofa. 2008. “Organisai dan Perusahaan”. http://WordPress.com. 17 November 2008 Timmerhaus, K. D. dan Max S. Peters. 1991. Plant Design and Economics for Chemical Engineers, 4th Edition, Singapore: McGraw-Hill Book Company. Ulrich, Gael D.. 1984. A Guide to Chemical Engineering Process Design Economics. Jhon Wiley and Sons Inc, USA. New York. Yusuf, Muhammad.. 1994. “Destilasi Praktis-2. pdf”. USU Digital Library. Universitas Sumatera Utara. Medan. Walas, Stanley M. 1988. Chemical Process Equipment. United States of America; Butterworth Publicher.



LAMPIRAN A PERHITUNGAN NERACA MASSA LA.1 Perhitungan Pendahuluan Perancangan pabrik pembuatan butiraldehid dilaksanakan untuk kapasitas produksi 18.000 ton/tahun dengan ketentuan sebagai berikut : 1 tahun operasi = 330 hari kerja 1 hari kerja

= 24 jam

Basis

= 1 jam operasi

Maka kapasitas produksi butiraldehid tiap jam adalah : =

18.000 ton 1.000 kg 1 tahun 1 hari × × × 1 tahun 1 ton 330 hari 24 jam

= 2.272,727273 kg/jam

Berat Molekul (Othmer, Kirk, 1998;Reklaitis,1983; Wikipedia, 2008) Propilen

= 42,08 kg/kmol

Propana

= 44,094 kg/kmol

Karbon monoksida

= 28,01 kg/kmol


Hydrogen

= 2,016 kg/kmol

Normal butiraldehid = 72,11 kg/kmol Iso butiraldehid

= 72,11 kg/kmol

Rhodium

= 102,9055 kg/kmol

Tripenilphosphine

= 262,29 kg/kmol

Setelah melakukan perhitungan mundur didapatkan basis perhitungan untuk propilen dan propana (F1) 35,19402863 kmol dengan perincian jumlah propilen 96,5 % dan propana 3,5 % sehingga jumlah : Propilen

= 0,965 × 35,19403 = 33,96124 kmol

Propana

= 0,035 × 35,19403 = 1,23179 kmol

LA.2 Komposisi Umpan Reaktan untuk menghasilkan normal butiraldehid dan iso butiraldehid adalah propilen melalui perhitungan mundur diperoleh laju alir propilen (N1) = 35,29552912 kmol dengan komposisi umpan masuk: propilen 96,5 % dan propana 3,5 % (freepatents, 2008) sehingga jumlah : Propilen (N 1C3H 6 )

= 0,965 × 35,19403 = 33,96124 kmol

Propana (N 1C3H8 )

= 0,035 × 35,19403 = 1,23179 kmol

Laju alir gas sintesis (N2) = 78,60063 kmol, dengan komposisi 49 % karbon monoksida (CO) dan 51 % hidrogen (H2) (freepatens, 2008) sehingga 2 Karbon monoksida (N CO )

jumlah :

= 0,498 × 78,60063 kmol = 39,15422 kmol

Hidrogen (N 2H 2 )

= 0,502 × 78,60063 kmol = 39,44641 kmol


LA.3 Reaktor (R-101) Laju alir masuk rekator N1

dan N2 berturut-turut 35,29553 kmol dan

81,27921 kmol. C3H6 C3H8

n-C4H8O i- C4H8O C3H6 C3H8 CO H2 Katalis

1 2

CO H2

5

4

Katalis

Laju Alir Mol Masuk Reaktor (N5)

Laju Alir Mol Masuk Reaktor Recycle (N11)

N 1C3H 6

= 33,76739 kmol

N 8C3H 6

= 0,19384 kmol

N 1C3H8

= 1,15425 kmol

N 8C3H8

= 0,07754 kmol

2 N CO

= 35,03265 kmol

N 8CO

= 3,87689 kmol

N 2H 2

= 33,76839 kmol

N 8H 2

= 5,33072 kmol

Laju Alir Mol Masuk Reaktor (N12) N 12 CO

= 0,35469 kmol

N 12 H2

= 0,34729 kmol

Laju Alir Massa Keluar (N4) Konversi propilen 99 % dengan reaksi yang terjadi di dalam reaktor : R1 C H + CO + H CHO + CHO (Sebagai hasil samping reaksi) 3

6

Propilen

C3H8 Propilen

2

Gas Sintesis

+ CO Karbon monoksida

4

8

n-butiraldehid

4

8

iso-butiraldehid

C4H8O + C4H8O

(Sebagai hasil samping reaksi)

n-butiraldehid iso-butiraldehid

(Othmer, 1998)

R1 (laju pembentukan n dan iso butiraldehid)

= 0,99 × 33,96224 = 33,76839 kmol

R2 (laju pembentukan n dan iso butiraldehid)

= 0,94 × 1,23179 = 1,15425 kmol


= N 1C3H 6 – σR1

4

N C3H 6

= 33,96124 – (1)( 33,7684) = 0,19384 kmol = N 1C3H8 – σR2

4

N C3H8

= 1,23179 – (1)( 1,15425) = 0,07754 kmol 2 = N CO – σR1 – σR2

4 N CO

= 39,15422 – (1)( 33,76839) – (1)( 1,15425) = 4,23157 kmol = N 2H 2 – σR1

N 4H 2

= 39,44641 – (1)( 33,76839) = 5,67802 kmol N 4n −

dan i − C 4 H 8 O

= R1 + R2 = 33,76839 + 1,15425 = 34,92265 kmol

Perbandingan n- dan iso-butiraldehid = 1 : 10, sehingga: N 4n −C 4 H8O

= 0,99 × 34,92265 = 31,71965 kmol

N i4−C 4 H8O

= 0,01 × 34,92265 = 3,20299 kmol

Neraca Massa Katalis Katalis yang digunakan berupa ROPAC yang terdiri dari campuran : Berat molekul Air

= 18,01 kg/kmol

(Reklaitis, 1983)

Rhodium

= 102,9055 kg/kmol

(Wikipedia, 2008)

Karbon Monoksida

= 28,02 kg/kmol

(Reklaitis, 1983)

Triphenilphospine

= 262,69 kg/kmol

(Wikipedia, 2008)


Dari perhitungan mundur yang dilakukan didapatkan jumlah air yang menguap dan ikut pada produk adalah sejumlah 6,88637 kmol = 124,02353 kg Massa pelarut

= 124,02353 kg

ρ air

= 1 kg/liter

Volume campuran

= 124,02353 liter

Jumlah rhodium (Rh) yang dibutuhkan adalah 300 ppm (freepatents, 2004) sehingga jumlah yang dibutuhkan adalah : Volume Rh

= 300 ppm × 124,02353 liter = 0,03721 liter

Massa Rh

= v×ρ = 0,0372071 liter × 12,41 kg/liter

(Wikipedia, 2008)

= 0,46174 kg Mol Rh

=

Massa Rh Berat Molekul

=

0,46174 kg 102,9055 kg/kmol

= 0,00487 kmol

Perbandingan Rh, CO dan TPP = 1: 1: 2 (freepatent,2004), sehingga: Mol CO

= 0,00487 kmol

Massa CO

= 0,13642 kg

Jumlah TPP

= 0,00974 kmol

Massa TPP

= 2,55484 kg

Massa seluruh katalis = 127,17652 kg

Tabel LA.1 Neraca Massa Reaktor

Komponen

Neraca Masuk N (kmol)

Neraca Keluar

F (kg)

N (kmol)

F (kg)

C3H6

33,96124

1.429,13096

0,19385

8,15697

C3H8

1,23179

54,31459

0,07754

3,41895

39,15422

1.096,70967

4,12157

118,52634

CO


H2

39,44641

79,66596

5,67801

11,44688

n-C4H8O

0

0

31,719652

2.287,30407

i- C4H8O

0

0

3,20299

230,96797

6,90585

127,17652

6,90585

127,17652

120,69951

2.786,99770

51,89947

2.786,99770

Katalis Total

LA. 4 Separator Propilen (V-101) 8 n- C4H8O i- C4H8O C3H6 , C3H8, CO H2 katalis

n- C4H8O i- C4H8O C3H6 , C3H8, CO H2

6

7

n- C4H8O i- C4H8O CO H2 Katalis

Laju Alir Mol Masuk Separator N 6C3H 6

= 0,19384 kmol

N 6C3H8

= 0,07754 kmol

N 6CO

= 4,23157 kmol

N 6H 2

= 5,67802 kmol

N 6n −C 4 H8O

= 31,71965 kmol

N i6−C 4 H8O

= 3,20299 kmol

N 6katalis

= 6,90585 kmol

Komposisi produk atas (freepatents, 2008) : 5,5 % dari jumlah umpan yang masuk yaitu =

5,5 × 2659,82118 = 146,29019 kg, 100

sehingga jumlah mol pada produk atas adalah : Mol produk atas

=

5,5 % umpan masuk jumlah hasil kali komposisi dengan BM

= 9,69222 kmol Rahmadelfitri : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 18.000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Komposisi produk atas : x 8C3H 6

=2%

x 8C3H8

= 0,8 %

x 8CO

= 40 %

x 8H 2

= 55 %

x 8n −C 4 H8O

= 1,9 %

x 8i −C 4 H8O

= 0,3 %

Laju Alir Mol Produk Atas N 8C3H 6

= x 8C3H 6 × jumlah mol produk atas = 0,02 × 9,69222 kmol = 0,19384 kmol

N 8C3H8

= x 8C3H8 × jumlah mol produk atas = 0,008 × 9,69222 kmol = 0,07754 kmol

N 8CO

= x 8CO × jumlah mol produk atas = 0,4 × 9,69222 kmol = 3,87689 kmol

N 8H 2

= x 8H 2 × jumlah mol produk atas = 0,55 × 9,69222 kmol = 5,330719 kmol

N 8n −C 4 H8O

= x 8n −C 4 H8O × jumlah mol produk atas = 0,019 × 9,69222 kmol = 0,18415 kmol

N 8i −C 4 H8O

= x 8i −C 4 H8O × jumlah mol produk atas = 0,003 × 9,69222 kmol = 0,02908 kmol


Laju Alir Mol Produk Bawah N 7C3H 6

= N 6C3H 6 – N 8C3H 6 = 0,19384 – 0,19384 = 0 kmol

N 7C3H8

= N 6C3H8 – N 8C3H8 = 0,07754 – 0,07754 = 0 kmol

N 7CO

= N 6CO – N 8CO = 4,23157 – 3,87689 = 0,35469 kmol

N 7H 2

= N 6H 2 – N 8H 2 = 5,67802 – 5,33072 = 0,34730 kmol

N 7n −C 4 H8O

= N 6n −C 4 H8O – N 8n −C 4 H8O = 31,71965 – 0,18415 = 31,53550 kmol

N i7−C 4 H8O

= N i6−C 4 H8O – N 8i −C 4 H8O = 3,202995 – 0,02908 = 3,17392 kmol

F 7Katalis

= 127,17652 kg

Tabel LA.2 Neraca Massa Separator Propilen


Alur 6 N (kmol)

Neraca Keluar Alur 7

F (kg)

N (kmol)

Alur 8 F (kg)

N (kmol)

F (kg)

C3H6

0,19384

8,15697

0,19384

8,15697

0

0

C3H8

0,07754

3,41895

0,07754

3,41895

0

0

CO

4,12157

118,52634

3,87689

108,59159

0,35467

9,93475


H2 n-C4H8O

5,67802

11,44688

5,33072

10,74673

31,71965 2287,30408

0,18415

13,27921

0,34723

0,70015

31,53550 2274,02487

i- C4H8O

3,20299

230,96797

0,02908

2,09672

3,17392

228,87125

Katalis

6,90585

127,17652

0

0

6,90585

127,17652

51,89947 2786,99770

9,69222

146,29016

Total

42,20726 2640,70754

LA. 5 Separator Tekanan Rendah (V-102) 12

n-C4H8O i-C4H8O CO H2 Katalis

n-C4H8O i-C4H8O CO H2

7

11

n-C4H8O i-C4H8O Katalis

Laju Alir Mol Masuk Separator N 7CO

= 0,35469 kmol

N 7H 2

= 0,34730 kmol

N 7n −C 4 H8O

= 31,53550 kmol

N i7−C 4 H8O

= 3,17392 kmol

F 7Katalis

= 127,17652 kg

Laju Alir Mol Keluar Produk Atas Komposisi produk atas: 0,5 % dari jumlah umpan yang masuk yaitu =

0,5 × 2659,82118 = 13,29911 kg, 100

sehingga jumlah mol pada produk atas adalah: =

0,5 % umpan masuk jumlah hasil kali komposisi dengan BM

= 0,73893 kmol

Komposisi produk atas : x 12 CO

= 48 %


x 12 H2

= 47 %

x 12 n −C 4 H 8O

=2%

x 12 i −C 4 H8O

=3%

Laju Alir Mol Produk Atas N 12 CO

= x 12 CO × jumlah mol produk atas = 0,48 × 0,73893 kmol = 0,35469 kmol

N 12 H2

= x 12 H 2 × jumlah mol produk atas = 0,47× 0,73893 kmol = 0,34730 kmol

N 12 n −C 4 H 8O

= x 12 n − C 4 H 8 O × jumlah mol produk atas = 0,02 × 0,73893 kmol = 0,01478 kmol

N 12 i −C 4 H8O

= x 12 i − C 4 H 8 O × jumlah mol produk atas = 0,03 × 0,73893 kmol = 0,02217 kmol

Laju Alir Mol Keluar Produk Bawah N 11 CO

= N 7CO –

N 12 CO

= 0,35469 – 0,35469 = 0 kmol N 11 H2

= N 7H 2 – N 12 H2 = 0,34730 – 0,34730 = 0 kmol

N 11 n −C 4 H 8O

= N 7n −C 4 H8O –

N 12 n −C 4 H 8O

= 31,53550 – 0,01478 = 31,52072 kmol N 11 i −C 4 H8O

= N i7−C 4 H8O –

N 12 i −C 4 H8O


= 3,17392 – 0,02217 kmol = 3,15175 kmol F 11 Katalis

= 127,17652 kg

Tabel LA.3 Neraca Massa Separator Tekanan Rendah


Neraca Keluar

Alur 7 N (kmol)

Alur 11 F (kg)

N (kmol)

Alur 12

F (kg)

N (kmol)

F (kg)

CO

0,35469

9,93475

0,35469

9,93475

0

0

H2

0,34730

0,70015

0,34730

0,70015

0

0

31,53550 2274,02487

0,01478

1,06569

n-C4H8O

31,52072 2272,95918

i- C4H8O

3,17392

228,87125

0,02217

1,59853

3,15175

227,27273

Larutan Katalis

6,90585

127,17652

0

0

6,90585

127,17652

42,20725 2640,70754

0,73893

13,29911

Total

41,57832 2627,40843

LA.6 Pemisah Katalis (V-103) n-C4H8O i- C4H8O Katalis

11 15

n-C4H8O i- C4H8O

16 Katalis

Laju Alir Mol Masuk pada Pemisah Katalis N 11 n −C 4 H 8O

= 31,52072 kmol

N 11 i −C 4 H8O

= 3,15175 kmol

F 11 Katalis

= 127,17652 kg

N 11 Katalis

= 6,90585 kmol

Laju Alir Mol Keluar pada Produk Cair N 15 n −C 4 H 8O

= 31,52072 kmol


N 15 i −C 4 H8O

= 3,15175 kmol

N 15 Air

= 6,88637 kmol (dari perhitungan jumlah katalis pada reaktor)

F 15 Air

= 124,02353 kg Laju alir massa keluar pada produk bawah, yang keseluruhannya adalah

katalis yang digunakan untuk reaksi, kecuali air yang telah menguap.

N 16Katalis

= 0,01948 kmol

Tabel LA.4 Neraca Massa Pemisah Katalis


Alur 11 N (kmol)

n-C4H8O

Neraca Keluar Alur 15

F (kg)

N (kmol)

31,52072 2272,95918

Alur 16

F (kg)

N (kmol)

31,52072 2272,95918

F (kg) 0

0

i- C4H8O

3,15175

227,27273

3,15175

227,27273

0

0

Air

6,88637

124,02353

6,88637

124,02353

0

0

Katalis

0,01948

3,15299

0

0

0,01948

3,15299

41,55884 2624,25544

0,01948

3,15299

Total

41,57832 2627,40843

LA.7 Kolom Destilasi (V-104) 21

n- C4H8O i- C4H8O Air

22

23

17

n- C4H8O i- C4H8O Air

20 18

19

n- C4H8O

Rahmadelfitri : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan AIrGas Sintesis Dengan Katalis Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 18.000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Laju Alir Mol Masuk Kolom Destilasi N 17 n −C 4 H 8O

= 31,52072 kmol

N 17 i −C 4 H8O

= 3,15175 kmol

N 17 Air

= 6,88408 kmol

Laju alir mol keluar produk bawah sesuai dengan kapasitas produksi yang diharapkan: x 19 n −C 4 H 8O

= 95 %

x 19 Air

=5%

N 19 n −C 4 H 8O

= 31,51750 kmol

F 19 n −C 4 H 8O

= 31,51750 × 72,11

(Othmer, 1998)

= 2272,727273 kg F 19 Air

=

2272,727273 × 0,05 0,95

= 119,61722 kg N 19 Air

=

20 FAir BM

=

119,31722 18,016

= 6,63950 kmol Laju Alir Mol Keluar Produk Atas x i23−C 4 H8O

= 98 %

x 23 n −C 4 H 8O

= 0,1 %

x 23 Air

= 1,9 %

(Othmer, 1998)

Perbandingan n-butiraldehid dan i-butiraldehid yang dihasilkan = 1 : 10 sehingga : N i23−C 4 H8O

= 0,1× N19 n − C 4 H 8O = 0,1× 31,51750


= 3,15175 kmol = N i23-C 4 H8O × BM i − butiraldehid

F i23−C 4 H8O

= 3,151750 × 72,11 = 227,27273 kg

Jumlah mol pada produk atas = =

N i23-C 4 H8O 0,98

3,15175 kmol 0,98

= 3,21607 kmol = 0,1 % × jumlah mol produk atas

N 23 n −C 4 H 8O

= 0,001× 3,21607 kmol = 0,00322 kmol = 1,9 % × jumlah massa produk atas

F 23 Air

= 0,019 × 227,27272 kmol = 4,40631 kg N 23 Air

=

F 23 Air BM Air

=

4,40631 72,11

= 0,24458 kmol

Tabel LA. 5 Neraca Massa Kolom Destilasi Neraca Masuk Komponen

Alur 17 N (kmol)

n-C4H8O

F (kg)

31,52072 2272,95918

Neraca Keluar Alur 21 N (kmol)

Alur 19

F (kg)

0,00322

0,23191

N (kmol)

F (kg)

31,51751 2272,72727

i- C4H8O

3,15175

227,27273

3,151751

227,27273

0

0

Air

6,88408

124,02353

0,24458

4,40631

6,63950

119,61723

41,55655 2624,25544

3,39954

231,91095

Total

38,15700 2392,34450


LA.7.1 Kondensor (E-106) i- C4H8O n- C4H8O Air

21

Kondensor 22

i- C4H8O n- C4H8O Air

23

Tekanan uap komponen, dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan Antoine: ln P = A -

B (T + C)

(Reklaitis, 1983)

Keterangan : P

= Tekanan (kPa)

A,B,C

= Konstanta Antoine

T

= Temperatur (K)

Tabel LA-6 Komponen Konstanta Antoine

Komponen n-butiraldehid Iso-butiraldehid Air

A

B

C

7,21736

1317,94

229,115

14,851

2998,05

-44,2128

16,5362

3985,44

-38,9974

Sumber : Reklaitis, 1983

Suhu Umpan Masuk Kolom Distilasi Trial T = 350 K P

= 132 kPa

Tabel LA.7 Suhu Umpan Masuk Kolom Distilasi

Komponen

Xif

Pa

Ki (Pa/P)

Ki.Xif

αif (Ki/Kj)

n-butiraldehid

0,86605

139,99086

1,06054

0,91847

33,87830

Iso-butiraldehid

0,04735

155,49799

1,17801

0,05578

2,05738

Air

0,08661

41,32169

0,31304

0,02711

1


Total

1,00136

1

Dari hasil perhitungan diperoleh Σ Ki.Xi ≈ 1, sehingga trial T dapat diterima. Penentuan Titik Embun Distilat Trial T = 338,45 K Tabel LA. 8 Titik Embun Kolom Distilasi


Yid

Pa

Ki (Pa/P)

Yid/Ki

αid (Ki/Kj)

0,001

133,65538

1,01254

1,01254E-06

4,41862

0,98

105,82340

0,96203

0,99831

4,19820

0,019

25,20684

0,22915

0,00175

1

Total

1,00005

Dari hasil perhitungan diperoleh Σ Yid/Ki ≈ 1, sehingga trial T dapat diterima.

Penentuan Titik Gelembung Bottom Trial T = 345 K Tabel LA.9 Titik Gelembung Kolom Distilasi

Komponen

Xib

Pa

Ki (Pa/P)

Ki. Xib

αib (Ki/Kj)

n-butiraldehid

0,95 142,74470

1,05737

0,98774

1

Air

0,05

0,46010

0,01523

0,29304

50,61014

1,00297

Total

Dari hasil perhitungan diperoleh Σ Ki.Xi ≈ 1, sehingga trial T dapat diterima. Refluks Minimum Distilat Karena umpan dimasukkan pada titik gelembung (zat cair jenuh), maka q = 1

R Dm + 1 = Σ

α i .x iD αi − Φ


1− q = Σ

α .x α i .x iF sehingga Σ i iF = 0 αi − Φ αi − Φ

Trial Φ = 1,0869 Tabel LA.10 Omega Point Kolom Distilasi

Komponen

α iF

x iF

α i .x iF αi − Φ

Σ

n-butiraldehid

0,86605

33,87830

0,89476

q

0,04735

2,05738

0,10038

Air

0,08660

1

-0,99660 -0,00147

Total Oleh karena Σ

α i .x iF ≈ 0 , sehingga trial Φ = 1,0869 dapat diterima αi − Φ

Tabel LA.11 untuk perhitungan RDm


α i .x Di i −Φ

∑α

αid

Yid 0,001

4,41862

0,00133

0,98

4,19820

1,32235

0,019

1

-0,23015

Total

1

1,09353

α i .x iD αi − Φ

R Dm + 1

=Σ

R Dm + 1

= 1,09353

R Dm

= 0,09353

RD

= 1,5 RDm

RD

= 0,140294

(Mc.Cabe dkk,1999)


N 23 LD = 21 N D

RD

=

LD

= 0,140294 x 3,39954 = 0,47693 kmol

Neraca keluar (refluks) N 22 n −C 4 H 8O

= Yid × L D = 0,001 × 0,47694 = 0,00048 kmol

N i22−C 4 H8O

= Yid × L D = 0,98 × 0,47694 = 0,46740 kmol

N 22 Air

= Yid × L D = 0,019 × 0,47694 = 0,00906 kmol

Neraca Keluar (Destilat) N i23−C 4 H8O

= 3,15175 kmol

N 23 n −C 4 H 8O

= 0,00322 kmol

N 23 Air

= 0,24458 kmol

Neraca Mol Masuk Kondensor N i21−C 4 H8O

= N i23−C 4 H8O + N i22−C 4 H8O = 3,15175 + 0,46740 = 3,61915 kmol

N 21 n −C 4 H 8O

= N n23−C 4 H8O + N 22 n −C 4 H 8O = 0,00322 + 0,00048 = 0,00369 kmol


N 21 Air

22 = N 23 Air + N Air

= 0,24458 + 0,00906 = 0,25364 kmol

Tabel LA.12 Neraca Massa Kondensor

Alur Masuk

Alur Keluar

Alur 21

Komponen

Alur 23

Alur 22

N

F

N

F

N

F

(kmol/jam)

(kg/jam)

(kmol/jam)

(kg/jam)

(kmol/jam)

(kg/jam)

n-C4H8O

0,00370

0,26630

0,00322

0,23191

0,00048

0,03439

i- C4H8O

3,61915

260,97664

3,15175

227,27273

0,46740

33,70391

Air

0,25364

4,56956

0,244578

4,40631

0,00906

0,16326

Total

3,87648

265,81251

3,39954

231,91095

0,47693

33,90156

LA.7.1 Reboiler (E-105) 20 Vb

n- C4H8O Air

18

19 Ld

n- C4H8O Air

Laju alir mol keluar sebagai destilat adalah kapasitas produksi akhir N19

= 38,14486 kmol


N 19 n −C 4 H 8O

= 31,51750 kmol

N 19 Air

= 6,62736 kmol

Laju alir mol keluar yang dikembalikan ke kolom destilasi LB

= LD + (q.f)

(Geankoplis, 1997)

q

= 1 (umpan dalam ke adaan mendidih)

f

= jumlah mol umpan yang masuk pada kolom destilasi = 41,55655 kmol

LB

= 0,47694 + (1 × 41,55655) = 42,03348 kmol

VB

= LB – D = 42,03348 - 38,14486 = 3,88862 kmol

N 20 n −C 4 H 8O

= x ib × VB = 0,95 × 3,88862 = 3,69419 kmol

N 20 Air

= x ib × VB = 0,05 × 3,88862 = 0,19443 kmol

Laju Alir Mol Masuk Reboiler N 18 n −C 4 H 8O

20 = N 19 n − C 4 H 8O + N n −C 4 H 8O

= 31,51750 + 3,69419 = 35,21169 kmol N 18 Air

20 = N 19 Air + N Air

= 6,62736 + 0,19443 = 6,82179 kmol


Tabel LA.13 Neraca Massa Reboiler

Alur Masuk Alur 18

Komponen

n-C4H8O Air Total

Alur Keluar Alur 19

Alur 20

N

F

N

F

N

F

(kmol/jam)

(kg/jam)

(kmol/jam)

(kg/jam)

(kmol/jam)

(kg/jam)

35,21169

2.539,11510

6,82179

123,12651

42,03348

2.662,24161

31,51751 2.272,72727

3,69419

266,38783

119,61722

0,19443

3,50928

38,144865 2.392,34450

3,88862

269,89711

6,62736


LAMPIRAN B PERHITUNGAN NERACA ENERGI Basis perhitungan

: 1 jam operasi

Satuan operasi

: kJ/jam

Temperatur reffernce : 25 0 C = 298,15 K

Perhitungan neraca panas menggunakan rumus sebagai berikut : Rahmadelfitri : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 18.000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Perhitungan beban panas pada masing-masing alur masuk dan keluar Q=H=

∫

T

Tref

(Smith,Van Ness, 1996)

n x Cp x dT

Persamaan umum untuk menghitung kapasitas panas gas adalah sebagai berikut : Cp (g) = a + bT + cT 2 + dT 3 + eT 4 + fT 5

Tabel LB.1 Data Kapasitas Panas Gas (J/mol K)

Komponen

a

n-butiraldehid

b

c

d

e

6,44E+01

6,48E-02

0,0003514

-3,537E-07

1,008E-10

Iso-butiraldehid

28,6774

0,184132

0,0002766

-4,638E-07

1,09E-10

Propilen

24,3657

0,0712795

0,0003384

-5,153E-07

2,305E-10

Propana

47,2659

-0,131469

0,00117

1,697E-06

8,189E-10

Hidrogen

17,6386

0,0670055

-0,000131

1,006E-07

-2,92E-11

Karbon monoksida

29,0063

0,0024924

-1,86E-05

4,799E-08

-2,87E-11

(sumber: Reklaitis, 1983)

Dan persamaan umum untuk menghitung kapasitas panas cairan adalah: Cp (l) = a + bT + cT 2 + dT 4

Table LB. 2 Data Kapasitas Panas Cairan (J/mol K)

Komponen n-butiraldehid

a

b

c

d

28,21

1,104

-0,0028523

2,953E-06

25,3636

0,966816

-0,00287136

3,757E-06

Propilen

12.2867

0.918751

-0.00434735

7.94316E-06

Propana

33.7507

0.746408

-0.00364966

7.1067E-06

18,2964

0,472118

-0,00133878

1,314E-06

Iso-butiraldehid

Air

(Sumber: Reklaitis, 1983) Rahmadelfitri : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 18.000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Table LB.3 Data Panas Latent (J/mol)

Komponen

Titik

Panas

Didih

Latent

n-butiraldehid

74,8

31790

Iso-butiraldehid

64,1

31272,9

Propilen

225,5

18372,6

Propana

231,6

18773,1

100

40565,2

Air

(Sumber: Reklaitis, 1983)

Table LB. 4 Panas Pembentukan

Komponen

∆Hf (kcal/kmol)

n-butiraldehid

-49

Iso-butiraldehid

-51,56

Propilen

4,88

Propana

-24,82

Hidrogen

0

Karbon monoksida

-26,42


Tabel LB.5 Tekanan uap Antoine (kPa) ln P = A-(B/(t+C))

Komponen

b

c

7,21736

1317,94

229,115

14,851

2998,05

-44,2128

Propilen

13,8782

1875,25

-22,9101

Propana

13,7097

1872,82

-25,1011

Hidrogen

12,7844

232,32

8,08

Karbon monoksida

13,8722

769,93

1,6369

n-butiraldehid Iso-butiraldehid

a



Tabel LB.6 Data steam air pendingin yang digunakan T (oC)

λ (kJ/kg)

28

-

40

-

100

2256,9

Air pendingin

Saturated steam


Data kapasitas panas padatan katalis = 24,98 kJ/kmol.K (freepatent, 2008)

LB.1 Reaktor (R-101) Air pendingin masuk280 C

C3H6 C3H8 CO H2

1000 C

1000 C

n-butiraldehid iso-butiraldehid C3H6 C3H8 CO H2

Air pendingin keluar 400 C

Kondisi reaksi : tekanan(P)

= 6 atm

Temperatur = 1000 C Jenis reaksi

: eksotermis

Reaksi yang terjadi: C3H6 + CO + H2

r1

Propilen Gas Sintesis

C3H8

+ CO

C4H8O + C4H8O(Sebagai hasil samping reaksi) n-butiraldehid

r2

Propilen Karbon monoksida

iso-butiraldehid

C4H8O + C4H8O(Sebagai hasil samping reaksi) n-butiraldehid

iso-butiraldehid


Neraca panas masuk reaktor: (Q in)

=

∑

373,15 n i =1

N in

∫ Cp (g) dT

(Q in)

=

∑

373,15 n i =1

N in

298.15

∫ Cp

lg)

dT

298.15

Persamaan neraca panas pada umumnya Q

=

∑

n

i =1

Dimana

N × Hi N

= jumlah mol komponen (kmol)

Hi

= enthalpi dari komponen i (kJ/kmol)

Secara umum persamaan ∫ Cp dT dapat diselesaikan dengan persamaan:

∫ Cp dT

= a(T2 − T1 ) + b ((T2 ) 2 − (T1 ) 2 ) + c ((T2 )3 − (T1 )3 ) + d ((T2 ) 4 − (T1 ) 4 ) + e ((T2 )5 − (T1 )5 ) 2

3

4

5

Tabel LB.7 Neraca panas masuk reaktor

in

Komponen

∫ Cp dT

N (kmol/jam)

Q in(kJ/jam)

298.15

Propilen

33,96224

-7.358,81455

-249.921,81

Propana

1,23179

-8.046,41058

-9.911,4961

Hidrogen

39,44641

2.154,42763

84.984,43291

Karbon monoksida

39,15422

2.189,79658

8.5739,7744

Air

6,88408

0

0

Katalis

0,01948

0

0

Total panas

-89.109,09879

Tabel LB.8 Neraca panas masuk reaktor komponen propilen pada titik didih

Komponen

ΔH laten

N (kmol/jam)

Q in(kJ/jam)

Propilen

33,96223

18.372,6

623.974,607

Propana

1,23179

18.773,1

23.124,5357

Total panas

647.099,143

Panas yang masuk dari katalis

= Cp × m × Δt


Δt = 0, sehingga: Panas yang masuk dari katalis

=0

Sehingga jumlah panas yang masuk = -89.109,09879+ 647.099,143 = 557.990,0442 kJ Panas keluar (Q out) (P = 6 atm, T = 1000 C) (Q out)

=

∑

373,15 n i =1

N out

∫ Cp

(g)

dT

298.15

Tabel LB.9 Neraca panas keluar reaktor

373.15

Komponen

∫ Cp

N (kmol/jam)

(g)

dT

Q out (kJ/jam)

298.15

n-butiraldehid

31,71965

8.523,22577

270.353,752

Iso-butiraldehid

3,20299

7.907,61923

25.328,0648

Propilen

0,19384

5.238,70824

1.015,49387

Propana

0,07754

15.834,32820

1.227,75788

Hidrogen

5,67802

2.154,42763

12.232,8734

Karbon monoksida

4,23157

2.189.79657

9.266,28256

Air

6,88408

5.671.86795

38.899,98109

Katalis

0,01876

1873,5

36,4976535

Total panas

358.360,7029

Laju reaksi pembentukan dengan reaktan propilen: r1

= 33,76839 kmol/jam

r2

= 1,15425 kmol/jam

Panas reaksi pembentukan pada suhu 250 C: ∆H1

=

∑N i

∆H1

produk

× ΔΗ f produk − ∑ N reaktan × ΔΗ f reaktan i

= -2668,37844 kcal


∆H2

=

∑N

produk

i

∆H2

i

= --56,92777

∆H1 + ∆H2

× ΔΗ f produk − ∑ N reaktan × ΔΗ f reaktan kcal

= -2725,30621

kcal = -11.402,68118 kJ

Tabel LB.10 Panas reaksi akibat perubahan tekanan:

Komponen

Tc

ω

Pr

H0

Pr

H1

n-butiraldehid

525

39,48

0,345

6,58

-12405 -29230

iso-butiraldehid

507

40,46

0,37

6,7433

-18706 -25700

Nilai H0 dan H1 didapatkan dari table E Smith, 2001 Persamaan untuk menghitung ΔH ‘ = H0 + ωH1 ΔH’ n-butiraldehid

= -12405 + 0,345 (-29230) = -22.489,98413 kJ/kmol

ΔH iso-butiraldehid ’

= -18706 + 0,37 (-25700) = -28.215,59949. kJ/kmol

Jumlah panas akibat perubahan tekanan: = -803.748,88433 kJ

Q(6 atm)

Persamaan neraca panas secara umum: Qtotal

= Qout + ΔHreaksi + ΔH’ - Qin = 358.360,7029 + -11.402,68118 + -803.748,88433 – 557.990,0442 = -1.014.496,92886 kJ

QTotal adalah panas yang dilepaskan oleh komponen-komponen pada reaktor Sehingga dibutuhkan media pendingin untuk menyerap panas yang dilepas, Dari hukum kekekalan energi yang menyatakan energi yang dilepas sama dengan energi yang diterima,sehingga panas yang diserap oleh air pendingin, Air pendingin yang digunakan memiliki temperatur 280 C dan diharapkan keluar pada suhu 400 C, Sehingga untuk enthalpi air pendingin yang digunakan adalah Cpl

= a + bT + cT2 + dT 3

Sehingga enthalpi dari air pendingin


313.15

∫ Cpl dT

= a(T2 − T1 ) + b ((T2 ) 2 − (T1 ) 2 ) + c ((T2 )3 − (T1 )3 ) + d ((T2 ) 4 − (T1 ) 4 ) 2

301.15

3

4

= 901,03766 kj/kmol Qyang diserap

= Qyang dilepas

Q

= N x ∆H

N

=

Q ΔΗ

=

1.014.496,92886 901,03766

= 1.125,92067 kmol Massa air pendingin yang dibutuhkan (m)

= N × BM = 1.125,92067 x 18,016 = 20.284,58685 kg

LB. 2 Cooler 1 (E-103) Air pendingin 280 C

n-butiraldehid iso-butiraldehid propilen propana hydrogen karbon monoksida air

850 C

1000 C

n-butiraldehid iso-butiraldehid propilen propana hydrogen karbon monoksida air

Air pendingin bekas 400 C

Panas masuk (Qin)

= ∑ in=1 N in

373,15

∫ Cp

(g)

dT

298.15

(P = 1 atm, T = 1000 C)

Tabel LB.11 Neraca panas masuk cooler


373.15

Komponen

N (kmol/jam)

∫ Cp

(g)

dT

Q in (kJ/jam)

298.15

n-butiraldehid

31,71965

8.523,22577

27.0353,752

Iso-butiraldehid

3,20299

7.907,61923

25.328,0648

Propilen

0,19384

5.238,70824

1.015,49387

Propana

0,07754

15.834,32820

1.227,75788

Hidrogen

5,67802

2.154,42763

12.232,8734

Karbon monoksida

4,23157

2.189.79657

9.266,28256

Air

6,88408

5.671.86795

38.899,98109

Katalis

0,01876

1873,5

36,4976535

Total panas

358.360,7029

Panas keluar (Q out) (P = 1 atm, T = 850 C) (Q out)

=

∑

358,15 n i =1

N out

∫ Cp

(g)

dT

298.15

Neraca massa masuk = neraca massa keluar Tabel LB.12 Neraca panas keluar cooler

358.15

Komponen

N (kmol/jam)

∫ Cp

(g)

dT

Q out (kJ/jam)

298.15

n-butiraldehid

31,71965

6.729,86660

213.469,02365

Iso-butiraldehid

3,20299

6.223,71786

19.934,53715

Propilen

0,19384

4.119,58543

798,55826

Propana

0,07754

12.034,97332

933,16452

Hidrogen

5,67802

1.720,10755

9.766,79727

Karbon monoksida

4,23157

10.750.93121

7.409,19205

Air

6,88408

-876,86160

-6.036,38286

Katalis

0,01876

8.946,587

167.85058

Total panas

246.442,74062

Qtotal

= Qout - Qin = 246.442,74062 - 358.360,7029


= -112.201,94023 kJ Qyang diserap air

= 112.201,94023 kJ 313.15

Qyang diserap air

= Nx

∫ Cpl dT

301.15

N

=

Q yang diserap 313.15

∫ Cp

(l)

301.15

= -124.52525 kJ m

= N x BM = -124.52525 x 18,016 = 2.243,44691 Kg

Jumlah kebutuhan air pendingin : 2.243,44691 kg

LB. 3 Pemisah Propilen Sisa (V-101) 105º C Steam 100º C N-butiraldehid Iso-butiraldehid Propilen Propana 85°C Hidrogen Karbon monoksida Katalis Air

105º C Kondensat 100º C

N-butiraldehid Iso-butiraldehid Propilen Propana Hidrogen Karbon monoksida

N-butiraldehid Iso-butiraldehid Hidrogen Karbon monoksida Katalis Air

Panas masuk (Qin) (T = 850 C) (Q in)

=

∑

358,15 n i =1

N in

∫ Cp

(g)

dT

298.15

Tabel LB.13 Neraca panas masuk separator


358.15

Komponen

N (kmol/jam)

∫ Cp

(g)

dT

Q in (kJ/jam)

298.15

n-butiraldehid

31,71965

6.729,86660

213.469,02365

Iso-butiraldehid

3,20299

6.223,71786

19.934,53715

Propilen

0,19384

4.119,58543

798,55826

Propana

0,07754

12.034,97332

933,16452

Hidrogen

5,67802

1.720,10755

9.766,79727

Karbon monoksida

4,23157

10.750.93121

7.409,19205

Air

6,88408

-876,86160

-6.036,38286

Katalis

0,01876

8.946,587

167.85058

Total panas

246.442,74062

Panas keluar separator alur 9 (T keluar = 1050 C) (Qout)

=

∑

378,15 n i =1

N out

∫ Cp

(g)

dT

298.15

Tabel LB.14 Neraca panas keluar separator (alur 9)

378.15

Komponen

N (kmol/jam)

∫ Cp

(g)

dT

Q out (kJ/jam)

298.15

n-butiraldehid

0,18415

9.131,01079

1681.494905

Iso-butiraldehid

0,02908

8.479,94334

246.5683361

Propilen

0,19384

5.619,58974

1089.325588

Propana

0,07754

17.180,57887

1332.143097

Hidrogen

5,33072

2.299,45724

12257.76038

Karbon monoksida

3,87689

2.336.21407

9057.236867

Total panas

25.664.52917

Panas keluar separator alur 8 (T keluar = 1050 C) (Qout)

=

∑

378,15 n i =1

N out

∫ Cp

(g)

dT

298.15


Tabel LB.15 Neraca panas keluar separator (alur 8)

378.15

Komponen

N (kmol/jam)

∫ Cp

(g)

dT

Q out (kJ/jam)

298.15

n-butiraldehid

31.53550

9.131,01079

287.950,9858

Iso-butiraldehid

3.17392

8.479,94334

26.914,64773

Hidrogen

0.34730

2.299,45724

798,59344

Karbon monoksida

0.35469

2.336.21407

828.62191

Air

6,88408

6,053,844469

41.675,13202

Katalis

0,01876

9,446,187

177.22378

Total panas

358.345,2047

= Qout(alur8) + Qout(alur9) - Qin

Qtotal

= 358.345,2047 + 25.664.52917 - 246.442,74062 = 137.566,99322 kJ Qtoral

= Qsteam

Qsteam

= 137.566,99322 kJ

Qsteam

=mx

313.15

∫ Cp

(g)

dT

301.15

m

=

Q steam 313.15

∫ Cp

(g)

dT

301.15

= 60,95396 kg

LB. 4 Pemisah Reaktan I (V-102)


Air pendingin 28ºC

N-butiraldehid Iso-butiraldehid105º C Propilen Propana Hidrogen Karbon monoksida

N-butiraldehid Iso-butiraldehid Propilen Propana Hidrogen Karbon monoksida

42ºC

Air pendingin bekas 40º C

Panas masuk vesel (T masuk = 1050 C) (Qin)

=

∑

378,15 n i =1

N in

∫ Cp

(g)

dT

298.15

Tabel LB.16 Neraca panas masuk vesel 378.15

Komponen

N (kmol/jam)

∫ Cp

(g)

dT

Q in (kJ/jam)

298.15

n-butiraldehid

0,18415

9.131,01079

1681.494905

Iso-butiraldehid

0,02908

8.479,94334

246.5683361

Propilen

0,19384

5.619,58974

1089.325588

Propana

0,07754

17.180,57887

1332.143097

Hidrogen

5,33072

2.299,45724

12257.76038

Karbon monoksida

3,87689

2.336.21407

9057.236867

Total panas

25.664.52917

Panas keluar vesel (T keluar = 420 C) (Qout)

=

∑

315,15 n i =1

N out

∫ Cp

(g)

dT

298.15

Tabel LB.17 Neraca panas keluar vesel Rahmadelfitri : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 18.000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

315.15

Komponen

∫ Cp

N (kmol/jam)

(g)

dT

Q out (kJ/jam)

298.15

n-butiraldehid

0,18415

1.835,63344

338,03577

Iso-butiraldehid

0,02908

1.678,57923

48,80746

Propilen

0,19384

1.108,88993

214,95202

Propana

0,07754

2.944,76710

228,33056

Hidrogen

5,33072

483,86948

2.579,37224

Karbon monoksida

3,87689

495.50602

1.921.02062

Total panas

5.330,51866

Panas laten n-butiraldehid dan iso butiraldehid: Panas laten (λ) n-butiraldehid

= 31790 kJ/kmol

Panas laten (λ) iso-butiraldehid

= 31272,9 kJ/kmol

Panas laten n-butiraldehid

= λ x Nn-butiraldehid = 31790 x 0,18415 = 5.854,1285 kJ

Panas laten iso-butiraldehid

= λ x Niso-butiraldehid = 31272,9 x 0,02908 = 909,41593 kJ

∆Hair pendingin

313.15

=

∫ Cpl (air) dT

= 901,03766 kJ

301.15

Hukum kekekalan energi Qyang dilepas

= Qyang diserap

Qyang dilepas

= Qout + ΔH – Qin + ΔH = 5.330,51866+(5.854,1285 +909,41593) - 25.664,52917 = -27.097,55449 kJ 25.664,52917

Qyang diserap

= 27.097,55449 kj

Banyak air pendingin yang dibutuhkan (m) =


× BM air

∫ Cpl(air)dT

301.15

=

27.097,55449 × 18.016 901,03766


= 541.80815 kg

LB. 5 Separator Tekanan Rendah (V-103)


N-butiraldehid 50,5º C Iso-butiraldehid Hidrogen Karbon monoksida

N-butiraldehid Iso-butiraldehid105°C Hidrogen Karbon monoksida Katalis Air N-butiraldehid Iso-butiraldehid Katalis Air

50,5º C Air pendingin 28º C

Panas masuk separator (T = 1050 C) (Qin)

=

∑

378,15 n i =1

N in

∫ Cp

(g)

dT

298.15

Tabel LB.18 Neraca panas masuk separator 378.15

Komponen

N (kmol/jam)

∫ Cp

(g)

dT

Q out (kJ/jam)

298.15

n-butiraldehid

31.53550

9.131,01079

287.950,9858

Iso-butiraldehid

3.17392

8.479,94334

26.914,64773

Hidrogen

0.34730

2.299,45724

798,59344

Karbon monoksida

0.35469

2.336.21407

828.62191

Air

6,88408

6,053,844469

41.675,13202

Katalis

0,01876

9,446,187

177.22378

Total panas

358.345,2047

Panas keluar separator pada alur atas (T = 50,50 C)


(Qout)

=

∑

323,67 n i =1

∫ Cp

N out

(g)

dT

298.15

Tabel LB.19 Neraca panas keluar separator pada alur atas 323.67

Komponen

N (kmol/jam)

∫ Cp

(g)

dT

Q out (kJ/jam)

298.15

n-butiraldehid

0,01478

2.776,598057

41,03416

Iso-butiraldehid

0,02217

2.545,331979

56,42457

Hidrogen

0,34730

727.54317

252,67319

Karbon monoksida

0.35469

743.99311

263,88378

Total panas

614.01570

Panas keluar separator pada alur bawah (T = 50,50 C) (Qout)

=

∑

323,67 n i =1

N out

∫ Cp

(g)

dT

298.15

Tabel LB.20 Neraca panas keluar separator pada alur bawah 323.67

Komponen

N (kmol/jam)

∫ Cp

(l)

dT

Q out (kJ/jam)

298.15

n-butiraldehid

31,52072

-4.987,06603

-157.195,91642

Iso-butiraldehid

3,15175

-6.384.37778

-20.121.96575

Air

6,88408

1.918,12410

13.204,51420

Katalis

0,01876

637,48960

11,96020

Total panas

-164.101,40776

Panas latent untuk n-butiraldehid dan iso-butiraldehid: Panas laten (λ) n-butiraldehid

= - 31790 kJ/kmol

Panas laten (λ) iso-butiraldehid

= - 31272,9 kJ/kmol

Panas laten n-butiraldehid

= λ x Nn-butiraldehid = - 31790 x 31,52072 = - 1.002.043,71722 kJ

Panas laten iso-butiraldehid

= λ x Niso-butiraldehid = - 31272,9 x 3,15175


= - 98.564,37766 kJ Jumlah panas latent

= - 1002043.71722 + -98.564,37766 = -1.100.608,09488 kJ

Panas total pada kolom pemisah tekanan rendah = Qout + λ – Qin

Qtotal

= -164.101,40776+ 614.01570 +(-1.100.608,09488) - 358.345,2047 = -1.622.440,69161 kJ Qtotal merupakan panas yang dilepas, sehingga diperlukan media pendingin, yang digunakan adalah air pada suhu 280 C, = Qyang dilepas

Qyang diserap

= 1.622.440,69161 kJ 313.15

∆Hair pendingin

=

∫ Cpl (air) dT

= 901,03766 kJ

301.15

Q yang diserap


313.15

× BM air

∫ Cpl(air)dT

301.15

=

1.622.440,69161 × 18.016 901,03766

= 32440.25505 kg

LB. 6 Cooler III (E-105) (T masuk

= 50,520 C dan T keluar

= 430 C)

Air pendingin 28ºC

N-butiraldehid 50,52 º C Iso-butiraldehid Hidrogen Karbon monoksida

43 ºC

N-butiraldehid Iso-butiraldehid Hidrogen Karbon monoksida


Panas masuk vesel (T masuk = 50,520 C) (Qin)

=

∑

323,67 n i =1

N in

∫ Cp

(g)

dT

298.15


Tabel LB.21 Neraca panas masuk vesel 323.67

Komponen

N (kmol/jam)

∫ Cp

(g)

dT

Q out (kJ/jam)

298.15

n-butiraldehid

0,01478

2.776,598057

41,03416

Iso-butiraldehid

0,02217

2.545,331979

56,42457

Hidrogen

0,34730

727.54317

252,67319

Karbon monoksida

0.35469

743.99311

263,88378

Total panas

614.01570

Panas keluar vesel (T keluar = 430 C) (Qout)

=

∑

316,15 n i =1

N out

∫ Cp

(g)

dT

298.15

Tabel LB.22 Neraca panas keluar vesel 316.15

Komponen

N (kmol/jam)

∫ Cp

(g)

dT

Q out (kJ/jam)

298.15

n-butiraldehid

0,01478

1.835,63344

27,12804

Iso-butiraldehid

0,02217

1.678,57923

37,21051

Hidrogen

0,34730

483,86948

168,04617

Karbon monoksida

0.35469

495.50602

175.74894

Total panas

408,13367

∆Hair pendingin

313.15

=

∫ Cpl (air) dT

= 901,03766 kJ

301.15

Hukum kekekalan energi Qyang dilepas

= Qyang diserap

Qyang dilepas

= Qout – Qin = 408,13367 - 614,0157 = -205,8820246kJ

Qyang diserap

= 205,88202 kj




× BM air

∫ Cpl(air)dT

301.15

=

205,88202 × 18.016 901,03766

= 4,11655 kg

LB. 7 Heater (E-103) (T masuk

= 50,520 C dan T keluar

= 76,850 C)

Saturated steam 100ºC

N-butiraldehid 50.52º C Iso-butiraldehid air

76,85ºC N-butiraldehid Iso-butiraldehid Air

Kondensat 100ºC

Panas masuk heater (T masuk = 50,520 C) (Qin)

=

∑

323,67 n i =1

N in

∫ Cp

(l)

dT

298.15

Tabel LB.23 Neraca panas masuk heater 323.67

Komponen

N (kmol/jam)

∫ Cp

(l)

dT

Q out (kJ/jam)

298.15

n-butiraldehid

31,52072

4.707,81403

148.393,69199

Iso-butiraldehid

3,15175

4.117,82823

12.978,36710

Air

6,88408

1.918,12410

13.204.51420

Total panas

174.576,57329

Panas keluar heater (T keluar = 700 C) (Qout)

=

∑

343,15 n i =1

N out

∫ Cp

(l)

dT

298.15

Tebel LB.24 Neraca panas keluar heater Rahmadelfitri : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 18.000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

343.67

Komponen

∫ Cp

N (kmol/jam)

(l)

dT

Q out (kJ/jam)

298.15

n-butiraldehid

31,52072

9.692,44048

305.512,71116

Iso-butiraldehid

3,15175

8.564,76416

26.993,99957

Air

6,88408

3.910,04987

26.917,08471

Total panas

359.423,79545

Panas total heater (Qtotal)

= Qout - Qin = 359.423,79545 - 174.576,57329 = 184.847,22216 kJ

Panas yang dibutuhkan = panas yang diberikan steam, sehingga panas yang diberikan oleh steam

= 184.847,22216 kJ

Steam yang digunakan pada suhu 1000 C, dengan panas latentnya 2256.9 kJ/kmol Jumlah steam yang dibutuhkan =

=

Qtotal

λ

× 18,016

steam

184.847,22216 × 18,016 2256,9

= 1.475,56717 kg

LB. 8 Kolom Destilasi (V-106)

Air pendingin bekas 40ºC

64.1º C

Air pendingin 28ºC

N-butiraldehid Iso-butiraldehid Air

70ºC N-butiraldehid Iso-butiraldehid Air

74.8º CSteam 100ºC

kondensat 100ºC

LB.8.1 Kondensor (E-104)

N-butiraldehid Air


Air pendingin 28 °C

N-Butiraldehid Iso-butiraldehid Air N-Butiraldehid Iso-butiraldehid Air

N-Butiraldehid Iso-butiraldehid Air

Air pendingin bekas 40 °C

Panas masuk kondensor (T = 700 C) (Qin)

=

∑

350 n i =1

N in

∫ Cp

(g)

dT

298.15

Tabel LB.25 Neraca panas masuk kondensor 350

Komponen

∫ Cp

N (kmol/jam)

(g)

dT

Q in (kJ/jam)

298.15

n-butiraldehid

0,00365

4.981,26030

18,16721

Iso-butiraldehid

3,57426

4.590,17031

16.406,04501

Air

0.25277

1.517.37654

383.54307

Total panas

16.807,75530

0

Panas keluar pada kondensor sebagai kondensat (T dew = 63,3 C) (Qout)

=

∑

342,15 n i =1

N out

∫ Cp

(g)

dT +

∑

342,15 n i =1

N out

∫ Cp

(l)

dT - Hvl

298.15

298.15

Tabel LB.26 Neraca panas keluar kondensor sebagai kondensat 350

336.45

Komponen

N (kmol/jam)

∫ Cp (l) dT

∫ Cp

Hvl

(g)

dT

Q out (kJ/jam)

336.45

298.15

n-butiraldehid

0,00322

7.110,98372

-31790

159,47118

-78,85662

Iso-butiraldehid

3,15175

6.249,30289

-31.272,9

148,16709

-78.401,14857

Air

0,24458

2.883.43079

-40.565,2

47,34282

-9.204.53336

Total panas

87.684,53854

Panas keluar pada kondensor sebagai refluks (T dew = 63,30C) (Qout)

=

∑

342,15 n i =1

N out

∫ Cp (g) dT - Hvl +

298.15

∑

342,15 n i =1

N out

∫ Cp

(l)

dT

298.15


Tabel LB. 27 Neraca panas keluar kondensor sebagai refluks 342.15

342.15

Komponen

∫ Cp

N (kmol/jam)

(l)

dT

∫ Cp

Hvl

(g)

dT

Q out (kJ/jam)

298.15

298.15

n-butiraldehid

0.00043

265.11113

-31790

159,47118

-13,51973

Iso-butiraldehid

0.42251

236.51212

-31.272,9

148,16709

-13.047,76045

Air

0.00819

105.92186

-40.565,2

47,34282

-330.96362

Total panas

-13.392.24380

Panas keseluruhan (Qtotal)

= ΣQout - Qin = -13.392.24380 + (-87.684,53854) - 16.807,75530 = -117.884,53764 kJ

Panas yang diserap oleh air pendingin (Qair) = -117.884,53764 kJ Massa air pendingin yang digunakan (m)

=


× BM air

∫ Cpl(air)dT

301.15

=

117.884,53764 × 18.016 901,03766

= 2357.068883 kg LB.8.2 Reboiler (E-105) Steam 100ºC N-butiraldehid 76,8 ºC

N-butiraldehid N-butiraldehid Air 76,8º Air 70 ºC Kondensat 100ºCC

Panas masuk reboiler (T = 70 0 C) (Qin)

=

∑

343,15 n i =1

N in

∫ Cp

(l)

dT

298.15

Tabel LB.28 Neraca panas masuk reboiler


343.15

Komponen

∫ Cp

N (kmol/jam)

(l)

dT

Q in (kJ/jam)

298.15

n-butiraldehid Air

35,16818

8.383,07168

294.816,63201

6,81950

3.390,65388

23.122,55185

Total panas

317.939,18386

Panas keluar yang dikembalikan ke dalam kolom distilasi (T buble = 76,85 0C)

Tabel LB.29 Neraca panas keluar reboiler yang dikembalikan ke kolom distilasi 350

347.15

Komponen

∫ Cp (l) dT

N (kmol/jam)

∫ Cp

Hvl

(g)

dT

Q out (kJ/jam)

347.15

298.15

n-butiraldehid

3,69419

-1.922,21923

31.790

1.168,70538

114.654,67678

Air

0,19443

-759,24411

40.565.2

339,141105

7.805,41121

Total panas

122.460,08799

Panas keluar reboiler (T buble = 76,85 0C) (Qout)

=

∑

342,15 n i =1

N out

∑

∫ Cp (g) dT -

342,15 n i =1

N out

∫ Cp

(l)

dT

298.15

298.15

Tabel LB.30 Neraca panas keluar reboiler 353,15

Komponen

∫ Cp

N (kmol/jam)

(l)

dT

Q out (kJ/jam)

298.15

n-butiraldehid Air

Panas keseluruhan (Qtotal)

31,51570

11.068,79684

348.840,88065

6.61736

4.453.09381

29.467,72484

Total

378.308,60550

= ΣQout - Qin = 378.308,60550 + 122.460,08799 - 317.939,18386 = 182.829,50962 kJ

Panas yang diberikan oleh steam (Qsteam) Massa steam yang digunakan (m)

= m

= 182.829,50962 kJ =

Q total λ (100 0 C)


=

182.829,50962 2256,9

= 81,00913 kg

LB. 9 Cooler II (E-106)


N-butiraldehid 63.3 º C Air

25ºC

N-butiraldehid Air

Air pendingin 28ºC

Gambar LA.11 Skema Cooler IV Panas masuk kondensor (T masuk 63,30 C) (Qin)

=

∑

342,15 n i =1

N in

∫ Cp

(g)

dT

298.15

Tabel LB.31 Neraca panas masuk cooler 342.15

Komponen

∫ Cp

N (kmol/jam)

(g)

dT

Q in (kJ/jam)

298.15

n-butiraldehid

0,00322

7.110,98372

22,86944

Iso-butiraldehid

3,15175

6.249,30289

19.696,24339

Air

0,24458

2.883,43079

705,22225

Total panas

20.424,33508

Panas keluar kondensor (T = 250 C) (Qout)

=

∑

298,15 n i =1

N out

∫ Cp

(l)

dT

= Δt

=0

298,15

Qtotal

= Qout - Qin = 0 – 20.424,33508


= -20.424,33508 kJ Qtotal merupakan panas yang dilepas dan dibutuhkan media pendingin, yaitu air pendingin yang masuk pada suhu 280 C. Qtotal

= Qyang diserap

Qtotal

= N×

313.15

∫ Cp

(l)

dT

301.15

N

=

20.424,33508 901,03766

= 22,66757 kmol m

= N x BM = 408,37896 kg

Jumlah air pendingin yang dibutuhkan adalah sebanyak 408,37896 kg.

LB. 10 Cooler III (E-107) Air pendingin bekas 40º C

N-butiraldehid 63.3 º C Iso-butiraldehid Air

25ºC N-butiraldehid Iso-butiraldehid Air

Air pendingin 28ºC

Gambar LA.12 Skema Cooler V Panas masuk kondensor (T masuk 70 0 C) (Qin)

=

∑

343,15 n i =1

N in

∫ Cp

(g)

dT

298.15

Tabel LB.31 Neraca panas masuk separator Rahmadelfitri : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 18.000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

343.15

Komponen

∫ Cp

N (kmol/jam)

(g)

dT

Q in (kJ/jam)

298.15

n-butiraldehid

31,51570

8.383,07168

264.198,37204

6,61736

3.390,65388

22.437,17736

Total panas

286.635,54940

Air

Panas keluar kondensor (T = 250 C) (Qout)

=

∑

298,15 n i =1

∫ Cp

N out

(l)

dT

= Δt

=0

298,15

Qtotal

= Qout - Qin = 0 – 286.635,54940 = -286.635,54940 kJ

Qtotal merupakan panas yang dilepas dan dibutuhkan media pendingin, yaitu air pendingin yang masuk pada suhu 280 C. Qtotal

= Qyang diserap

Qtotal

= N×

313.15

∫ Cp

(l)

dT

301.15

N

=

286.635,54940 901,03766

= 318,1171689 kmol m

= N x BM = 5.731,198914 kg

Jumlah air pendingin yang dibutuhkan adalah sebanyak 5.731,198914 kg.



LAMPIRAN C PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN C. 1 Tangki Penyimpanan Propilen (TT-101) Fungsi


Bahan konstruksi

: Carbon steel SA – 212 Grade B

Bentuk

: Silinder dengan alas datar dan tutup ellipsoidal

Jenis sambungan

: Double welded butt join

Jumlah

: 2 unit

Kondisi Operasi Tekanan

= 1 atm

Temperatur

= 223 K

Laju alir massa

= 1.483,44560 kg/jam

Kebutuhan perancangan

= 30 hari

Faktor kelonggaran

= 20 %

Data komposisi komponen -

C3H6

= 0,963

-

C3H8

= 0,037

Data densitas komponen -

C3H6

= 612 kg/m3

-

C3H8

= 700 kg/m3

(Kirk-Orthmer, 1998) Densitas campuran ρ = ∑ yi × ρi

= (0,963 ⋅ 612 ) + (0,037 ⋅ 700 ) = 615,22202 kg/m3


a. Volume Tangki Volume larutan

= Vpropilen + Vpropana m propilen

=

=

ρ propilen

+

m propana ρ propana

1.429,13096 54,31460 + 612 700

= 2,33518 + 0,07759 = 2,41277 m3 = ( 100 % + 20 % ) × 2,13036

Volume tangki

= 1,2 × 2,41277 = 2,89533 m3

Untuk kebutuhan 30 diperlukan volume tangki sebesar ; = 30 × 24 × 2,89533

Volume tangki

= 2.084,63637 m3 Direncanakan dibangun 2 unit tangki, maka ; Volume tangki per unit =

2.084,63637 = 1.042,31819 m3 2

b. Diameter dan Tinggi Tangki Direncanakan perbandingan tinggi dan diameter tangki (Hs : D) = 5 : 4

VS

D

=

πD 2 Hs 4

=

5π D 3 16

=

3

………………………….... (Brownell, 1959)

16 × 1.042,31819 5 × 3,14

= 10,20329 m = 402 in


= 5 ×D 4

Hs

= 5 × 10,20329 4 = 12,75411 m = 502,13 in =½ × D

r

=

402 in = 200,85176 in 2

Hs

½D

c. Tebal Tangki Untuk tutup ellipsoidal

ts

=

P⋅r + Cc ............................................... (Brownel, 1959) S.Ej − 0,6 P

Dimana: P

= Maximum allowable internal preasure

r

= Jari-jari tangki

S

= Maximum allowable working stress

Ej

= Join efficiency

Cc

= Allowance for corrosion

Tinggi cairan: Hc

= (1 – 0,2 ) × Hs = 0,8 × 12,75411 m = 10,20329 m

Phidrostatik = ρ × g × Hc Rahmadelfitri : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 18.000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

= 615,22202 kg/m3 × 9,8 m/det2 × 10,20329 m = 61,51743 kPa = 0,60718 atm

Poperasi = 1 atm + 0,60718 = 1,60718 atm Pdesign = (1 + faktor keamanan) × Poperasi = (1 + 0,2) × 1,60718 = 1,92861 atm = 28,34289 psi

ts

=

P⋅r + Cc S.Ej − 0,6 P

=

28,34289 psi × 200,85176 in + 0,125 in 10.000 psi × 0,8 − 0,6 × 28,34289 psi

= 0,83811 in Maka, tebal tangki yang digunakan adalah 1 in (Brownel, 1959).

d. Diameter dan Tinggi Tutup Tangki Diameter tutup tangki sama dengan diameter tangki.= 10,20329 m = 402 in Perbandingan tinggi dan diameter tutup tangki adalah = 1 : 4, sehingga ht

=

10,20329 m m 4

= 2,55082 m

½D

He

Tinggi tangki keseluruhan adalah tinggi silinder ditambah dengan tinggi tutup: Ttangki = 12,75411 m + 2,55082 m = 15,30493 m Rahmadelfitri : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 18.000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

e. Tebal Tutup Tangki Tebal penutup tangki untuk jenis elipsoidal

ts

=

P⋅D + Cc 2S.Ej − 0,2 P

=

28,34289 psi × 402 in + 0,125 in 2 × 10.000 psi × 0,8 − 0,2 × 28,34289 psi

= 0,83684 in Sehingga tebal tangki yang digunakan adalah 1 in (Brownel, 1959).

C. 2 Tangki Penyimpanan Gas Sintesis (TT-102) Fungsi

: Menyimpan gas sintesis untuk kebutuhan 7 hari

Bahan konstruksi


Bentuk

: Silinder dengan alas datar dan tutup ellipsoidal

Jenis sambungan


Jumlah

: 4 unit


= 13 atm

= 13,6092 bar ........... (freepatent, 2008)

Temperatur

= 353,15 K ...................................... (freepatent, 2008)


= 7 hari

Faktor kelonggaran

= 20 %

Gas sintesis terdiri dari campuran hidrogen dan karbon monoksida dengan data komposisi komponen : -

H2

= 0,501

-

Co

= 0,499

a. Volume Tangki Komponen yang disimpan berada dalam fasa gas, sehingga perhitungannya dilakukan dengan persamaan gas ideal.

P × V = z× R ×T Dimana: Rahmadelfitri : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 18.000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

P

= Tekanan (atm)

V

= Volume zat (m3)

z

= Faktor kompresibilitas

R

= Tetapan gas (0,082057

T

= Temperatur (K)

m 3atm ) kg mol K

Untuk mencari nilai dari faktor kompresibilitas (z) digunakan metode Kay dan dibutuhkan data: Tabel LC.1 Komponen Pada Tangki Gas Sintesis Komponen

Tc (K)

ZC

yi

Hidrogen

33,19

13,13

0,305

0,501

Karbon monoksida

132,9

34,99

0,299

0,499

= y i × Tci

Ti TH 2

Pc (bar)

= 0,501 × 33,19

TCO

= 0,499 × 132,9 = 66,20298 K

= 16,65669 K

∑T

= 16,65669 + 66,20298

i

= 82,85967 K Pi PC3H8

= 0,501 × 13,13

= y i × Pci PC3H8

= 6,58940 bar

= 0,499 × 34,99 = 17,4299 bar

∑P

= 6,58940 + 17,4299

i

= 24,01937 bar Zi Z C3H8

= 0,501 × 0,305

= y i × Z ci Z C3H8

= 0,15307

= 0,499 × 0,299 = 0,14894

∑Z

i

= 0,15307 + 0,14894


= 0,30201 Tr

=

Toperasi

Pr

∑T

=

=

∑P

i

i

Tr

Poperasi

353,15 82,85967

Pr

= 4,26202

=

13,6092 24,01937

= 0,57410

Dari gambar 1.3 di Handbook Of Chemical Engineering Calculation didapatkan nilai z = 1,1 sehingga volume reaktan dapat dihitung. VBahan

=

zRT P

V

=

1,1× 0,082057 × 353,15 13

VBahan

= 2,45202 m3

VTangki

= (1 + 0,2) × VBahan = 1,2 × 2,45202 = 2,94243 m3

Untuk kebutuhan 7 hari diperlukan volume tangki sebesar ; = 7 × 24 × 2,94243

Volume tangki

= 494,32743 m3

Direncanakan dibangun 4 unit tangki, maka ; Volume tangki per unit =

494,32743 = 123,58186 m3 4


VS

=

πD 2 Hs 4

……………………………

(Brownell, 1959)

5π D 3 = 16


Ds

=

3

16 × 123,58186 5 × 3,14

= 5,01255 m

= 197,34443 in

= 5 ×D 4

Hs

= 5 × 5,01255 4 = 6,26568 m =½ × D

r

=

197,34443 in 2

= 98,67221 in

Hs

½D


ts

=


Dimana: P


r

= Jari-jari tangki

S


Ej

= Join efficiency

Cc



Tinggi bahan baku : Hc

= (1 – 0,2 ) × Hs = 0,8 × 6,26568 m = 5,01255 m

Densitas campuran gas dapat dihitung dengan rumus :

ρ

=

M×P z ×R× T

Dimana : P

= Tekanan (atm)

M

= Berat molekul campuran

z


R

= Tetapan gas (0,082057

T

= Temperatur (K)

M

m 3atm ) kg mol K

= (0,501 × 2,016) + (0,499 × 28,01) = 14,965 kmol/kg

Sehingga ,

ρ

=

14,965 × 13 1,1 × 0,082057 × 353,15

= 6,10300 kg/m3 Phidrostatik = ρ × g × Hc = 6,10300 kg/m3 × 9,8 m/det2 × 5,01255 m = 0,29980 kPa = 0,00296 atm

Poperasi = 13 atm + 0,00296 atm = 13,00296 atm Pdesign = (1 + faktor keamanan) × Poperasi Rahmadelfitri : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 18.000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

= (1 + 0,2) × 13,00296 = 15,60355 atm

ts

= 229 psi

=

P⋅r + Cc S.Ej − 0,6 P

=

229 psi × 98,67221 in + 0,125 in 21.250 psi × 0,8 − 0,6 × 229 psi

= 1,46683 in Maka, tebal tangki yang digunakan adalah 1 ½ in (Brownel, 1959).

d. Diameter dan Tinggi Tutup Tangki Diameter tutup tangki sama dengan diameter tangki = 5,01255 m

= 197,34443 in

Perbandingan tinggi dan diameter tutup tangki adalah = 1 : 4, sehingga ht

=

5,01255 m 4

= 1,25314 m

½D

He

Tinggi tangki keseluruhan adalah tinggi silinder ditambah dengan tinggi tutup: Ttangki = Hs + ht = 6,26568 m + 1,25314 m = 7,51882 m


ts

=

P⋅D + Cc 2S.Ej − 0,2 P

=

229 psi × 197,34443 in + 0,125 in 2 × 21.250 psi × 0,8 − 0,2 × 229 psi

= 1,45777 in Sehingga tebal tutup tangki yang digunakan adalah 1 ½ in (Brownel, 1959).

C.3 Tangki Persiapan Katalis (TT-103) Rahmadelfitri : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 18.000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Fungsi

: Mempersiapkan campuran katalis yang akan digunakan

Bahan konstruksi


Bentuk

: Silinder datar berpengaduk

Jenis sambungan


Jumlah

: 1unit


= 1 atm

= 1,03012 bar .......... (freepatent, 2008)

Temperatur

= 293,15 K ..................................... (freepatent, 2008)


= 30 hari

Faktor kelonggaran

= 20 %

a. Volume Tangki Katalis terdiri dari campuran rhodium dan air dengan data densitas dan massa masing-masing komponen ditampilkan pada tabel di bawah ini.

Tabel LC. 2 Data-Data Komponen Campuran Katalis Komponen

Densitas (kg/m3)

Rh H2O

Massa (kg)

12.410

3,07450

1.000

124,02353

(Sumber: wikipedia, 2008)

Dari data-data di atas didapatkan volume masing-masing komponen : Vi

=

mi ρi

VRhodium

=

3,07450 12.410

= 0,00025 m3 VAir

=

124,02353 1.000

= 0,12402 m3 Volume keseluruhan = VRh + VAir Rahmadelfitri : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 18.000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

= 0,00025 m3 + 0,12402 m3 = 0,12427 m3

Volume tangki

= ( 1 + 0,2 ) Volume keseluruhan = 1,2 × 0,12427 = 0,14913 m3

b. Diameter dan Tinggi Tangki

VTangki

πD 2 = H .................................................. .. (Brownel, 1959) 4

Perbandingan tinggi dan diameter tangki (Hs : Ds) adalah 4 : 3, sehingga:

VTangki

πD 3 = 3

Ds

=3

0,14913 × 3 3,14

= 0,52229 m Hs

= 4 ×D 3 = 4 × 0,52229 3 = 0,69639 m

r

= ½ Ds = ½ × 0,52229 m = 0,2611467 m

= 10,28135 in

Hs

½D


c. Tebal Tangki Untuk Cylindrical shells

ts

=

Pr + Cc ............................................... (Brownel, 1959) S ⋅ Ej − 0,6 P

Dimana : P


r

= Jari-jari tangki

S


Ej

= Join efficiency

Cc


Tinggi cairan : Hc

= (1 – 0,2) × Hs = 0,8 × 0,69639 m = 0,55711 m

ρ Campuran =

m Campuran

ρ Campuran =

127,09804 = 1.022,74669 kg/m3 0,12427

VCampuran

PHidrostatik = ρ × g × Hc = 1.022,74669 × 9,8 × 0,55711 = 5,58390 kPa

= 0,05511 atm

POperasi = 1 + 0,05511 atm = 1,05511 atm PDesign = (1 + Faktor keamanan) × Poperasi = (1 + 0,2) × 1,05511 = 11,26614 atm

= 18,60713 psi


ts

=

P⋅r + Cc S.Ej − 0,6 P

=

18,60713 psi × 10,28135 in + 0,125 in 11.500 psi × 0,8 − 0,6 ×18,60713 psi

= 0,14582 in Tebal tangki yang digunakan adalah 3/16 in (Brownel, 1959). d. Daya Pengaduk Viskositas campuran (μ)

= 0,8937 cP

Untuk viskositas campuran yang kurang dari 100 Pa.s dapat menggunakan pengaduk jenis turbin (Geankoplis, 1997). Maka digunakan jenis pengaduk flat sixblade turbin dengan empat buah baffle dan 90 rpm. Dimana viskositas lebih besar dari 2,5 Pa.s tidak diperlukan baffle (Geankoplis, 1997). Perbandingan diameter pengaduk dan diameter tangki (Da : Dt) = 0,3, sehingga Da

= 0,3 × Dt = 0,3 × 0,52229 = 0,15669 m

Tinggi turbin dari tangki (C) = 1/3 (Dt), sehingga C

=

1 × 0,52229 3

= 0,17410 m

Lebar blade turbin (w) 1 ............................................ (Geankoplies, 2003) = Diameter turbin (D a ) 5 Sehingga, w

=

1 × D a = 0,03134 m 5

Lebar baffle (j) 1 ……………………………. (Geankoplies, 2003) = Diameter tangki (D t ) 12 Sehingga, j

=

1 × D t = 0,04352 m 12


Bilangan Reynold (Nre) N’Re

=

D a Nρ (0,15669 2 ) (1,5)(1.022,74669 ) = = 42,14539 μ 0,89370

Dimana: N’Re = Bilangan Reynold untuk pengadukan Da

= Diameter pengaduk

N

= Perbandingan kecepatan

ρ

= Densitas campuran

μ

= Viskositas campuran

Perbandingan Da dan W = 1/5 dan perbandingan j dan Dt = 1/12, sehingga dari figure 3.4-5 kurva 1 Geankoplis, didapatkan nilai Np = 4. Daya yang dibutuhkan adalah: = N p ρ N 3 D 5a

P

= 4 ×1.022,74669 × (1,53 ) × (0,15669 5 ) = 1,95601 J/s = 0,00262 hp

C.4 Expander (E-101) Fungsi

: Menurunkan tekanan campuran gas sintesis dari tangki penyimpanan sebelum masuk ke reaktor

Bahan konstruksi

: Comercial steel

Jenis

: Centrifugal expander

Jumlah

: 1 unit

Kondisi operasi Tekanan masuk (P1)

= 7 atm

Tekanan keluar (P2)

= 6 atm

Temperatur masuk

= 353,15 K

Rasio spesifik (γ)

= 1,4

Efisiensi (η)

= 0,8


Laju alir massa(m)

= 1.176,37563 kg/jam

ρcampuran

= 6,10300 kg/m3

Laju alir volumetrik (Q)

=

14,96468 6,10300

= 192,75367 m3/jam = 6806,71025 ft3/jam = 1,89075 ft3/s Diameter pipa ekonomis dapat dihitung dengan persamaan: De

= 3,9 (Q0,45)(ρ0,13) = 3,9(1,89075 0,45)( 6,10300,13) = 6,57159 in

Sehingga dipilih meterial pipa comercial steel 8 in schedule 40, dengan spesifikasi: •

Diameter dalam (ID) = 7,981 in

•

Diameter luar (OD)

= 8,625 in

•

Luas penampang

= 0,3474 ft2 .................................... (Brownel, 1959)

Kerja mekanik (Ws)

γ −1     γ RT  P2 γ   − 1 ................ (Geankoplis,2003) =   γ − 1 M  P1    1, 4 −1   1,4 8314,3 (353,15)  6  1, 4 = − 1     7  1,4 − 1 14,96468  

= - 29.589,26554 J/kg

Daya yang dibutuhkan (P)

=

- Ws m .................................. (Geankoplis,2003) (η )(1000)

=

- 29.589,26554 (0,32677 ) (0,8)(1000)

= 12,08614 kW = 16,20778 hp

C.5 Pompa Propilen (J-101) Rahmadelfitri : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 18.000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Fungsi

: Sebagai alat transportasi propilen ke reaktor

Bahan


Jenis

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 unit


= 1 atm

Laju alir masssa (F)

= 1.483,44560 kg/jam = 0,90846 lbm/s

Densitas campuran (ρ)

= 615,22202 kg/m3

= 38,4071lbm/ft3

Viskositas

= 0.23 cP

= 0,0000002


=

F ρ

= 101.325 kPa

=

0.90846 38,4071

= 0,02365 ft 3 /s

Laju alir volume pompa sentrifugal berkisar dari 6,67 × 10-5 sampai 6,3 m3/s dan viskositasnya kurang dari 0,05 Pa.s (Geankoplis, 1997). Maka dengan nilai Q dan μcampuran di atas dapat menggunakan pompa sentrifugal. Perencanaan pompa : Diameter optimum (De)

= 3,9 × (Q0,45) × (ρ0,13) = 3,9 × (0,02365 0,45) × (38,4017 0,13) = 1,16220 in

Dari hasil perhitungan diameter optimum maka diambil pipa dengan spesifikasi : - Ukuran nominal pipa

= 11/4 in

- Schedule pipa

= 40

- Inside Diameter (D)

= 1,380 in = 0,115ft = 0,035052m

- Outside Diameter

= 1,660 in

- Luas penampang pipa (A)

= 0,01040 ft2

Laju linear fluida rata-rata (v) v

=

Q A

=

0,02365 0,01040

= 2,27437 ft/s Rahmadelfitri : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 18.000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Bilangan Reynold (NRe) NRe

=

ρvDe μ

=

38,4071 × 2,27437 × 0,115 0,0000002

= 50.227.374,72

Dari bilangan Reynold yang dihitung didapatkan bahwa aliran pada pompa adalah aliran turbulen. Dari gambar 2.3-10 Geankoplis didapatkan nilai ε : 4,6 × 10-5, sehingga nilai

ε D

=

4,6 × 10 −5 = 0,0004 0,115

Didapatkan nilai f faktor fanning : 0,0048 Friction Loss 1. Contraction Loss pada Keluaran Tangki  A  Kc = 0,55 × 1 − 1   A2 

.................................................... (Geankoplis, 1997)

= 0,55 (1 – 0) = 0,55 2 hc = kc v 2 ⋅ gc

= 0,55 ×

........................................................................... (Geankoplis, 1997)

2,27437 2 2 ⋅ 32,174

= 0,04421 ft.lbf/lbm

2. Friction pada Pipa Lurus Panjang pipa lurus = 30 ft Ff = 4f

ΔL v 2 D 2 ⋅ gc

= 4 × 0,0048 ×

30 × 2,27437 2 0,115 × 2 × 32,174

= 0,40263 ft.lbf/lbm Rahmadelfitri : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 18.000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

3. Friction pada 2 buah Elbow 90 o 2 hf = n.kf v 2 ⋅ gc

= 2 × 0,75 ×

.................................................................. (Geankoplis, 1997)

2,27437 2 2 × 32,174


4. Friction pada 1 buah Check Valve v 2 ................................................................ (Geankoplis, 1997) 2 ⋅ gc

hf = n.kf = 1× 2 ×

2,27437 2 = 0,16077 ft lbf/lbm 2 × 32,174

5. Expansion Loss pada Tank Entrance  A kex = 1 − 1  A2

  ................................................................. (Geankoplis, 1997) 

= (1 – 0) =1 2 hex = kex v ................................................................. (Geankoplis, 1997) 2 ⋅ gc

= 1.

2,27437 2 2 × 32,174

= 0,08039 ft lbf/lbm Jumlah friction loss (Σf)

= 0,04421 + 0,40263 + 0,12058 + 0,16077 + 0,08039 = 0,80831 ft lbf/lbm

− Ws =

P −P  1 2 2 (v 2 − v1 ) + g(z 2 − z1 ) +  2 1  + ∑ f ...................... (Geankoplis, 1997) 2⋅α  ρ 

Dimana: Rahmadelfitri : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 18.000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Diameter pipa konstan, v1 = v2 Selisih tinggi pipa, z1 − z 2 =10 ft Tekanan konstan, p2 = p1 Sehingga, − Ws =

1 (0) + 32,174 (10) + 0 + ∑ f 2 ⋅1

– Ws =

32,174 ft/s 2 1 (0) + (10 ft) + 0 + 0,80831 ft.lbf/lbm 2 32,174 ft.lbm/lbf.s 2

= 10,80831 ft.lbf/lbm Daya pompa, P : P=

Ws × F × ρ ............................................................... (Geankoplis, 1997) 550

P=

10,80831 × 0,90846 × 38,4071 = 0,68567 hp 550

Bila efisiensi pompa 65 %, maka : Daya pompa (P) = =

P η 0,68567 = 1,05488 hp 0,65

Maka digunakan daya motor 1,5 hp.

C.6 Pompa II (J-102) Fungsi

: Sebagai alat transportasi katalis ke reaktor

Bahan


Jenis

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 unit

Kondisi Operasi Temperatur

= 25 oC

Tekanan

= 1 atm


= 127,09803 kg/jam = 0,07783 lbm/s



= 175,46 kg/m3

= 10,9536lbm/ft3

Viskositas campuran (μ)

= 0,04311 cP

= 0,00054 lbm/ft3.s


=

F ρ

=

0.07783 10,9536

= 0,00710 ft 3 /s


= 3,9 × (Q0,45) × (ρ0,13) = 3,9 × (0,00710 0,45) × (10,9536 0,13) = 0,21871 in

Dari hasil perhitungan diameter optimum maka diambil pipa dengan spesifikasi : 1

- Ukuran nominal pipa

=

/8 in

- Schedule pipa

= 40


= 0,269 in = 0,0224167ft = 0,0068326m

- Outside Diameter

= 0,405 in


= 0,00040 ft2


=

Q A

=

0,00710 0,00040

= 17,75 ft/s Bilangan Reynold (NRe) NRe

=

ρvD μ

=

10,9536 × 17,75 × 0,02242 0,00054

= 8.072,29609


Dari bilangan Reynold yang dihitung didapatkan bahwa aliran pada pompa adalah aliran turbulen. Dari gambar 2.3-10 Geankoplis didapatkan nilai ε : 4,6 × 10-5, sehingga nilai ε D

4,6 × 10 −5 = = 0,0067 0,00682


.................................................... (Geankoplis, 1997)

= 0,55 (1 – 0) = 0,55 2 hc = kc v 2 ⋅ gc

= 0,55 ×

........................................................................... (Geankoplis, 1997)

17,75 2 2 ⋅ 32,174



ΔL v 2 D 2 ⋅ gc

20 × 17,75 2 = 4 × 0,01 × 0,02242 × 2 × 32,174 = 17,47093 ft.lbf/lbm 3. Friction pada 2 buah Elbow 90 o 2 hf = n.kf v 2 ⋅ gc

= 2 × 0,75 ×

.................................................................. (Geankoplis, 1997)

17,75 2 2 × 32,174




hf = n.kf = 1× 2 ×

17,75 2 = 9,79246 ft lbf/lbm 2 × 32,174


  ................................................................. (Geankoplis, 1997) 


= 1.

17,75 2 2 × 32,174


= 2,69292 + 17,47093 + 7,34434 + 9,79246 + 4,89623 = 42,19688 ft lbf/lbm

− Ws =


Dimana: Diameter pipa konstan, v1 = v2 Selisih tinggi pipa, z1 − z 2 =10 ft Tekanan konstan, p2 = p1 Sehingga,


− Ws =

1 (0) + 32,174 (10) + 0 + ∑ f 2 ⋅1

– Ws =



Ws × F × ρ ............................................................... (Geankoplis, 1997) 550

P=

52,19688 × 0,07783 × 10,9536 = 0,08091 hp 550


P η 0,08091 = 0,12447 hp 0,65

Maka digunakan daya motor 1/8 hp. C.7 Reaktor (R-101) Fungsi

: Tempat berlangsungnya reaksi

Jenis

: Continous Stirrer Tank Reactor (CSTR)

Bentuk

: Silinder vertikal dengan alas dan tutup berbentuk elips yang dilengkapi dengan pengaduk dan jaket

Bahan konstruksi

: Low-Aloy steels SA-203, Grade A

Jumlah

: 1 unit

Kondisi Operasi Temperatur operasi

= 100 o C

= 373,15 K

Tekanan

= 6 atm

= 607,98 kPa

Laju alir massa masuk

= 2.786,99770 kg/jam

Laju alir molar

= 120,74842 kmol/jam

Waktu tinggal di reaktor (τ) = 0,25 jam ...................................... (freepatent, 2008) Reaksi yang terjadi : Reaksi utama

: C3H6 + CO + H2 → C4H8O + (CH3)2C2H2O


: C3H8 + H2 → C4H8O + (CH3)2C2H2O

Reaksi samping

Desain Tangki C AO

=

y A P 0,29845 × 607,98 = = 0,05849 kmol/liter RT 8,314 × 373,15

a. Volume Reaktor V

=

τ FAO C AO

=

0,25 jam × 120,74842 0,05849

= 516,14610 m3

b. Diameter dan Tinggi Silinder

VTangki =

πD 2 H ………………………………………………… (Brownel, 1959) 4

Perbandingan diameter dan tinggi (Ds : Hs) = 3:4

πD 3 3

VTangki

=

Ds

=3

Ds

= 7,90050 m = 311,04281 in

rs

= 155,52141 in

516,14610 × 3 3,14

Ds 3 = , sehingga tinggi tangki silinder : Hs 4 Hs

=

4× 7,90050 = 10,53400 m 3


ts

=

Pr + Cc ………………………………… (Brownel, 1959) S ⋅ Ej − 0,6 P

Dimana : P

= Maximum allowable internal pressure


r

= Jari-jari tangki

S


Ej

= Join efficiency

Cc


Tinggi cairan : Hc

= ( 1 – 0,2 ) × 10,53400 = 10,00730 m

Faktor keamanan 20 % PDesign = (1 + faktor keamanan) × Poperasi = (1 + 0,2) × 6,00047 = 7,20056 atm

ts

= 104,3793 psi

=

Pr + Cc S.Ej − 0,6 P

=

104,3793 psi × 155,52141 in + 0,125 in = 1,37975 in 16.250 psi × 0,8 − 0,6 ×104,3793 psi

Tebal tangki yang digunakan adalah 1 ½ in (Brownel, 1959). d. Diameter dan Tinggi Ellipsoidal Diameter ellipsoidal = diameter tangki = 7,90050 m Perbandingan diameter dan tinggi tutup tangki = 4 : 1, sehingga: Tinggi tutup tangki

=

1 × 7,90050 4

= 1,97513 m Tinggi tangki keseluruhan

= 10,53400 + 1,97513 = 12,50913 m

e. Tebal Elipsoidal

ts

=

PD + Cc 2S.Ej − 0,2 P


=

104,3793 psi × 311,04281 in + 0,125 in 2 × 16.250 psi × 0,8 − 0,2 ×104,3793 psi

= 1,37471 in Tebal ellipsoidal yang digunakan adalah 1 ½ in (Brownel, 1959).

f. Daya Pengaduk

Tabel LC. 3 Data Viskositas Komponen Komponen

Berat (kg)

% Berat

Viskositas

C3H6

1.429,13096

0,51279

0,015

C3H8

54,31459

0,01949

0,009

1.096,70967

0,39351

0,0215

79,66596

0,02858

0,001

127,17652

0,04563

0,56

CO H2 Katalis

μcampuran

=

∑μ

i

× wi

= 0,04191 cP

Untuk viskositas campuran yang kurang dari 100 Pa.s dapat menggunakan pengaduk jenis turbin (Geankoplis, 1997). Maka digunakan jenis pengaduk flat sixblade turbin dengan empat buah baffle dan 90 rpm. Dimana viskositas lebih besar dari 2,5 Pa.s tidak diperlukan baffle (Geankoplis, 1997).

Perbandingan diameter pengaduk dan diameter tangki (Da : Dt) = 0,3, sehingga Da

= 0,3 × Ds = 0,3 × 7,90050 = 2,37015 m

Tinggi turbin dari tangki (C) = 1/3 (Ds), sehingga C

=

1 × 7,90050 3

= 2,63350 m


Lebar blade turbin (w) 1 ............................................ (Geankoplies, 2003) = Diameter turbin (D a ) 5 Sehingga, w

=

1 × D a = 0,47403 m 5

Lebar baffle (j) 1 ……………………………. (Geankoplies, 2003) = Diameter tangki (D s ) 12 Sehingga, j

=

1 × D t = 0,65838 m 12

Bilangan Reynold (Nre) 2

D a Nρ 2,37015 2 (1,5)(5,39963) = = = 1.085,64471 μ 0,04191

N’Re Dimana:

N’Re = Bilangan Reynold untuk pengadukan Da

= Diameter pengaduk

N

= Perbandingan kecepatan

ρ

= Densitas campuran

μ

= Viskositas campuran Perbandingan Da dan W = 1/5 dan perbandingan j dan Dt = 1/12, sehingga

dari figure 3.4-5 kurva 1 Geankoplis, didapatkan nilai Np = 0,4. Daya yang dibutuhkan adalah: P

= N p ρ N 3 D 5a

= 0, 4 × 5,39963× (1,5 3 ) × (2,37015 5 ) = 545,22752 J/s

= 0,73116 hp

g. Desain Jaket Reaktor Ditetapkan jarak jaket (γ)

= 0,5 in

Sehingga : Diameter dalam (D1)

= Dt + (2 × tebal tangki) = 311,04281 in + ( 2 × 1 ½ ) = 314,04281 in

= 7,97560 m


Jari-jari (r)

= ½ D1

= ½ × 314,04281

= 157,02141 in = 2γ + D1 = (2 × ½) + 314,04281 in

Diameter luar (D2)

= 315,04281 in

= 8,00100 m

Tinggi jaket = Tinggi silinder = 10,53400 m = ρ ×g × H

Phidrostatik

= 993,27 kg/m3 × 9,8 m/det2 × 10,53400 m = 102,53848 kPa

= 1,01205 atm

Tekanan udara luar, Po = 1 atm Poperasi

= 1 + 1,01205 = 2,01205 atm

Faktor keamanan 20 %, Pdesain

= (1 + fk) Poperasi = 1,2 × 2,01205 atm = 2,41447 atm

= 35,00010 psi

Untuk bahan konstruksi Low-Aloy steels SA-203, Grade A dan jenis sambungan double-welded butt joint : S = 16.250 psi Ej = 0,8 C = 0,02 in/tahun n = 10 tahun Cc = 0,02 in/tahun x 10 tahun = 0,2 in

+ Cc

=

35,00010 × 314,04281 + 0,125 = 0,97183 in 16.250 × 0,8 − 0,6 × 35,00010

Maka tebal jaket yang digunakan adalah 1 in (Brownell, 1959).


C.8 Pompa III (J-103) Fungsi

: Sebagai alat transportasi bahan-bahan dari reaktor ke pendingin

Bahan


Jenis

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 unit


= 100 oC

Tekanan

= 6 atm


= 2.786,99770 kg/jam = 1,70673 lbm/s


= 5,41212 kg/m3

= 0,33787 lbm/ft3


= 0,04311 cP

= 0,00003 lbm/ft3.s


=

F ρ

= 607,95 kPa

=

1,70673 0,33787

= 5,05147 ft 3 /s


= 3,9 × (Q0,45) × (ρ0,13) = 3,9 × (5,05147 0,45) × (0,33787 0,13) = 7,02004 in


= 8 in

- Schedule pipa

= 40


= 7,981 in = 0,66508 ft = 0,20272 m

- Outside Diameter

= 8,625 in


= 0,3474 ft2


=

Q A


=

5,05147 0,3474


=

ρvD μ

=

0,33787 × 14,54080 × 7,981 0,00003

= 130.699,66044


ε D

=

4,6 × 10 −5 = 0,00023 0,20272


.................................................... (Geankoplis, 1997)

= 0,55 (1 – 0) = 0,55 2 hc = kc v 2 ⋅ gc

= 0,55 ×

........................................................................... (Geankoplis, 1997)

14,54080 2 = 1,80719 ft.lbf/lbm 2 ⋅ 32,174


ΔL v 2 D 2 ⋅ gc


= 4 × 0,0045 ×

30 × 14,54080 2 = 2,66786 ft.lbf/lbm 0,66508 × 2 × 32,174


.................................................................. (Geankoplis, 1997)

14,54080 2 = 3 × 0,75 × = 7,39305 ft.lbf/lbm 2 × 32,174


hf = n.kf = 1× 2 ×

14,54080 2 = 6,57160 ft lbf/lbm 2 × 32,174


  ................................................................. (Geankoplis, 1997) 


= 1.

14,54080 2 = 3,28580 ft lbf/lbm 2 × 32,174

Jumlah friction loss (Σf)

= 1,80719 + 2,66786 + 7,39305 + 6, 57160 + 3, 28580 = 21,72551 ft lbf/lbm

− Ws =




1 (0) + 32,174 (10) + 0 + ∑ f 2 ⋅1

– Ws =


= 31,72551 ft.lbf/lbm

Daya pompa, P : P=

Ws × F × ρ ............................................................... (Geankoplis, 1997) 550

P=

31,72551 × 1,70673 × 0,33787 = 0,03326 hp 550


P η 0,03326 = 0,05544 hp 0,60

Maka digunakan daya motor 1/12 hp. C.9 Cooler I (E-102) Fungsi

: Menurunkan temperatur campuran gas dan cair sebelum dimasukkan ke dalam separator propilen

Jenis


Dipakai


Jumlah

: 1 unit

Fluida Panas Laju alir fluida masuk Temperatur awal (T1)

= 2.786,9977 kg/jam o

= 100 C

= 6.144,3103 lbm/jam = 212 oF


= 85 oC

= 185 oF

Laju alir fluida masuk

= 2.243,44691 kg/jam

= 4.945,97970 lbm/jam

Temperatur awal (t1)

= 28 oC

= 82,4 oF

Temperatur akhir (t2)

= 40 oC

= 104 oF

Panas yang diserap (Q)

= 112.201,91020 kJ/jam

= 106.346,4734 Btu/jam

Temperatur akhir (T2)

Fluida Dingin

1. Beda Suhu ( Δt ) Fluida Panas

Fluida Dingin

Selisih

T1 = 212 oF

Temperatur lebih tinggi

t2 = 104 oF

Δt 2 = 108 oF

T2 = 185 oF

Temperatur lebih rendah

t1 = 82,4 oF

Δt 1 = 102,6 oF

T1 – T2 = 27 oF

Selisih

t2 – t1 = 21,6 oF

Δt 2 – Δt 1 = 5,4 oF

=

LMTD

Δt 2 − Δt 1  Δt 2,3 log  2  Δt 1

  

=

5,4 = 105,39525 o F  108  2,3 log    102,6 

2. Temperatur Kalorik (Tc dan tc) Tc =

T1 + T2 212 + 185 = =198,5 o F 2 2

tc =

t1 + t 2 82,4 + 104 = = 93,2 o F 2 2

Fluida Panas (Anulus ; campuran gas) 3. Flow Area Untuk pipa dengan ukuran 2 in IPS dengan schedule 40 diperoleh : OD = D1 = ID = D2

=

1,66 in = 0,13833 ft 12 2,067 in = 0,17225 ft ..............................................(Tabel 11, Kern) 12

π(D 2 − D1 ) 3,14 (0,17225 2 − 0,13833 2 ) aa = = = 0,00827 ft 2 4 4 2

2


Da =

(D

− D1 D1

2 2

2

) = (0,17225

− 0,13833 2 ) = 0,07615 ft 0,13833 2

4. Kecepatan Massa

Ga =

W 6.144,31028 = = 743.039,9641 lb/jam ⋅ ft 2 aa 0,00827

5. Bilangan Reynold Viskositas campuran gas ( μ ) = 0,04311 cP μ = 0,04311 cP × 2,42 = 0,10432 lb/ft.jam

Rea =

D a × G a 0,07615 × 743.039,9641 = = 542.401,5237 μ 0,10432

6. Dari bilangan Reynold = 542.401,5237 diperoleh JH = 960 ... (Gambar 24, Kern) 7. Kapasitas Panas c = 0,01255 Btu/lbm.oF k=

=

(3,52 + 1,32 ⋅ c) × μ BM

(3,52 + 1,32 ⋅ 0,01255) × 0,10432 = 0,02772 Btu/jam.ft2.(oF/ft) 13,30827

 c⋅μ     k 

1

3

 0,01255 ⋅ 0,10432  =  0,02772  

1

3

= 0,36145

8. Koefisien Koreksi, ho

k  c⋅μ  ho = JH ⋅   Da  k  = 960 ⋅

1

3

 μ   μw

  

0,14

..................................................(Pers. 6.15 b, Kern)

0,02772 × 0,36145 × 1 0,07615

= 55,84327 Btu/jam.ft2.oF

Fluida Dingin (Inner pipe ; air) 3’. Flow Area Rahmadelfitri : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 18.000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Untuk pipa dengan ukuran 1¼ in IPS dengan schedule 40 diperoleh : OD =

1,66 in = 0,13833 ft 12

ID =

1,380 in = 0,115 ft ..............................................................(Tabel 11, Kern) 12

D = ID = 0,115 ft

π(D 2 ) 3,14 (0,115 2 ) 2 ap = = = 0,01038 ft 4 4 4’. Kecepatan Massa

Gp =

W 4.945,97970 = = 476.416,7127 lb/jam ⋅ ft 2 ap 0,01038

5’. Bilangan Reynold Pada tc = 93,2 oF, μ = 0,77 cP ......................................... (Gambar 14, Kern) μ = 0,77 cP × 2,42 = 1,86340 lb/ft.jam

Re =

D× Gp μ

=

0,115 × 476.416,7127 = 29.402,12620 1,86340

6’. Dari bilangan Reynold = 29.402,12620 diperoleh JH = 110 .... (Gambar 24, Kern) 7’. Kapasitas Panas Pada tc = 93,2 oF, diperoleh c = 0,99 Btu/lbm.oF ........................(Gambar 2, Kern) k = 0,36 Btu/jam.ft2.(oF/ft) ................................................. (Tabel 4, Kern)

 c⋅μ     k 

1

3

 0,99 ⋅ 1,86340  =  0,36  

1

3

= 1,72404

8’. Koefisien Koreksi, hi

k hi = JH ⋅ Da = 110 ⋅

 c⋅μ     k 

1

3

 μ   μw

  

0,14

0,36 × 1,72404 × 1 0,115

.............................................. (Pers. 6.15 a, Kern) = 593,66796 Btu/jam.ft2.oF


9. Koreksi hi hio =

h i ⋅ ID 593,66796 ⋅ 0,115 = = 493,53119 Btu/jam.ft2.oF OD 0,13833

10. Clean Overall Coefficient, Uc Uc =

h io × h o 493,53119 × 55,84327 = = 50,16686 Btu/jam.ft2.oF h io + h o 493,53119 + 55,84327

11. Design Overall Coefficient, UD

1 1 1 = + Ro = + 0,002 = 0,02193 Btu/jam.ft2.oF UD Uc 50,16686 UD = 45,59241 Btu/jam.ft2.oF 12. Luas Permukaan

A=

Q 106.346,47338 = = 22,13143 ft2 U D × LMTD 45,59241 × 105,39524

Untuk pipa 1 ¼ in diperoleh A’ = 0,435 ft2/ft ……………. (Tabel 11, Kern) Panjang pipa yang dibutuhkan

=

A 22,13143 = = 50,87686 ft2 ' 0,435 A

Hairpin yang dipakai 12 ft

=

50,87686 = 2,11987 2 ×12

Maka A sebenarnya

= 2 × 2 × 12 × A’ = 20,88000 ft2

Berarti diperlukan 2 pipa hairpin ukuran 12 ft

13. Koreksi UD

UD =

Q 106.346,47338 = = 48,32497 Btu/jam.ft2.oF A × LMTD 20,88000 × 105,39524

14. Faktor Pengotor, RD

RD =

U c − U D 50,16686 − 48,32497 = = 0,0076 U c × U D 50,16686 × 48,32497


RD ketentuan

= 0,002

RD yang diperoleh

= 0,0076

Pressurre Drop Fluida Panas (Anulus; campuran gas) 1. Da’ = (D2 – D1) = (0,17225 – 0,13833) = 0,03392 ft

D a '×G a 0,03392 × 744.759,3475 = = 242.143,81820 μ 0,10432

Rea’ =

f = 0,0035 +

0,264 0,264 = 0,0035 + = 0,00495 0,42 (DG/μD (242.143,81820) 0,42

s = 1 ; ρ = 6,76515 × 62,5 = 422,82220

2

2. ΔFa =

4fG a L 2gρ 2 D a

=

3.

V=

4 ⋅ (0,00495) ⋅ (744.759,3475) 2 ⋅ 48

(

)

2 ⋅ 4,18 ⋅ 10 8 (422,82220 ) (0,03392 ) 2

= 0,10347 ft

Ga 744.759,3475 = = 0,48815 fps 3.600ρ (3.600)(422,82220)

 V2 ΔF1 = 2 ×   2g

ΔP a = =

  0,48815 2  = 2 ×    2 ⋅ 32,2

  = 0,00740 ft 

(∆Fa + ΔF1 )ρ 144 (0,10347 + 0,00740 ) × 422,82220 144

= 0,32554 psi Rahmadelfitri : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 18.000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

ΔP yang diperbolehkan = 10 psi Fluida Dingin (Inner pipe ; air) 1’. Untuk Re = 29.402,1262

0,264

f = 0,0035 +

(DG/μ )

0,42

= 0,0035 +

0,264

(29.402,1262)0,42

= 0,00701

; ρ = 1 × 62,5 = 62,5

s=1

4fG 2 L 2’. ΔFp = 2gρ 2 D

=

3’. ΔP a =

=

4 ⋅ (0,00701) ⋅ (476.416,7127) 2 ⋅ 48

(

)

2 ⋅ 4,18 ⋅ 10 8 (62,5) (0,115) 2

= 0,81305 ft

∆Fp × ρ 144

0,81305 × 62,5 144

= 0,35289 psi

ΔP yang diperbolehkan = 10 psi

C.10 Separator Propilen (V-101) Fungsi

: Memisahkan propilen dan propana dari campuran

Bahan konstruksi

: Low Aloy Steels SA – 202 Grade B

Bentuk


Jenis sambungan


Jumlah

: 1unit



= 130 kPa

= 1,2831 atm …..

(freepatent, 2008)

Temperatur

= 378,15 K …………………….

(freepatent, 2008)

Faktor kelonggaran

= 20 %

a. Volume Tangki Karena seluruh zat pada reaktor langsung dialirkan ke pemisah tekanan tinggi sehingga volume tangki sama dengan volume raktor yaitu : 516,14610 m3

b. Diameter dan Tinggi Tangki

Vtangki =

πD 2 H ......................................................................... (Brownel, 1959) 4

Perbandingan diameter dan tinggi (Ds : Hs) = 3:4

πD 3 3

Vtangki

=

Ds

=3

Ds

= 7,90050 m = 311,04360 in

516,14610 × 3 3,14

Ds 3 = , sehingga tinggi tangki silinder: Hs 4 Hs

=

4× 7,9005032 3

= 10,53400 m rs

=

1 2 × 311,04360

= 155,52180 in


Hs

½D


ts

=

P⋅r + Cc ............................................... (Brownel, 1959) S ⋅ Ej − 0,6 P

Dimana : P


r

= Jari-jari tangki

S


Ej

= Join efficiency

Cc


Tinggi cairan : Hc

= ( 1 – 0,2 ) × Hs = 0,8 × 10,53400

= 8,42720 m

Phidrostatik = ρ × g × Hc = 5,41212 × 9,8 × 8,42720 = 0,44594 kPa

= 0,00440 atm

Poperasi = 1,2831 + 0,00440 = 1,28750 atm

Faktor keamanan 20 % Pdesign = ( 1 + fk ) × Poperasi = (1 + 0,2) × 1,28750 = 1,54500 atm

= 22,70534 psi


ts

=

P⋅r + Cc S.Ej − 0,6 P

=

22,70534 psi ×155,52180 in + 0,125 in 21.250 psi × 0,85 − 0,6 × 22,70534 psi

= 0,33288 in Tebal tangki yang digunakan adalah 3/8 in (Brownel, 1959)

d. Diameter dan Tinggi Elipsoidal Diameter ellipsoidal = diameter tangki = 7,90050 m Perbandingan diameter dan tinggi tutup tangki = 4 : 1, sehingga: Tinggi elipsoidal

=

1 × 7,90050 4

= 1,97512 m Tinggi tangki keseluruhan

= 10,53400 + (2 × 1,97513) = 14,48426 m

Tinggi design tangki

= (1 + f k) × Tinggi tangki = 1,2 × 14,48426 = 17,38111 m

½D

He

d. Tebal Elipsoidal Untuk tutup dan alas ellipsoidal

ts

=

P⋅D + Cc 2S.Ej − 0,2 P

=

22,70534 psi × 311,04360 inch + 0,125 in 2 × 21.250 psi × 0,8 − 0,2 × 22,70534 psi

= 0,33288 in Tebal tutup tangki yang digunakan adalah 3/8 in (Brownel, 1959) C.11 Pompa IV (J-104)


Fungsi

: Sebagai alat transportasi bahan-bahan dari separator pemisah propilen ke separator tekanan rendah.

Bahan


Jenis

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 unit


= 100 oC

Tekanan

= 7 atm


= 2.640,70754 kg/jam = 1,61714 lbm/s


= 0,81124 kg/m3

= 0,05064 lbm/ft3


= 0,35232 cP

= 0,00024 lbm/ft3.s


=

F ρ

= 607,95 kPa

=

1,61714 0,05064

= 31,93167 ft 3 /s


= 3,9 × (Q 0,45) × (ρ 0,13) = 3,9 × (31,93167 0,45) × (0,05064 0,13) = 12,57629 in


= 14 in

- Schedule pipa

= 30


= 13,25 in = 1,10417ft = 0,33655m

- Outside Diameter

= 14 in


= 0,9583 ft2


=

Q A


=

31,93167 0,9583


=

ρvD μ

=

0,05064 × 33,32116 × 1,10417 0,00024

= 7.763,16010 Dari bilangan Reynold yang dihitung didapatkan bahwa aliran pada pompa adalah aliran turbulen. Dari gambar 2.3-10 Geankoplis didapatkan nilai ε : 4,6 × 10-5, sehingga nilai ε D

=

4,6 × 10 −5 = 0,00012 0,33655


.................................................... (Geankoplis, 1997)

= 0,55 (1 – 0) = 0,55 2 hc = kc v 2 ⋅ gc

= 0,55 ×

........................................................................... (Geankoplis, 1997)

33,32116 2 2 ⋅ 32,174



ΔL v 2 D 2 ⋅ gc


= 4 × 0,008 ×

10 × 33,32116 2 1,10417 × 2 × 32,174



.................................................................. (Geankoplis, 1997)

33,32116 2 = 2 × 0,75 × 2 × 32,174

= 25,88192 ft.lbf/lbm

4. Friction pada 1 buah Check Valve hf = n.kf

v 2 ................................................................ (Geankoplis, 1997) 2 ⋅ gc

= 1 × 0,17 ×

33,32116 2 = 2,93328 ft lbf/lbm 2 × 32,174


  ................................................................. (Geankoplis, 1997) 


= 1.

33,32116 2 2 × 32,174

= 17,25461 ft lbf/lbm

Jumlah friction loss (Σf) = 9,49004 + 5,00057 + 25,88192 + 2,93328 + 17,25461 = 60,55942 ft lbf/lbm − Ws =




1 (0) + 32,174 (10) + 0 + ∑ f 2 ⋅1

– Ws =


= 70,55942 ft.lbf/lbm

Daya pompa, P : P=

Ws × F ..................................................................... (Geankoplis, 1997) 550

P=

70,55942 × 1,61714 = 0,01051 hp 550


P η

0,01051 = 0,01364 hp 0,77

Maka digunakan daya motor 1/20 hp.

C.12 Pemisah Reaktan Sisa I (V-102) Fungsi

: Mendinginkan reaktan sisa

Bahan konstruksi


Bentuk

: Silinder dengan alas dan tutup ellipsoidal

Jenis sambungan


Jumlah

: 1 unit


= 130,69 kPa =1,29 atm................

(freepatent, 2008)


Temperatur

= 378,15 K ..................................... (freepatent, 2008)


= 1 jam produksi

Faktor kelonggaran

= 20 %

Data bahan konstruksi: S (maximum allowable working stress)

= 20.000 Psi

Ej (join efficiency)

= 0,85

Cc (allowance for corrosion)

= 0,125 in

a. Volume tangki Komposisi pada tangki: n-butiraldehid : 13,27921 kg/jam

Karbon monoksida : 108,59159 kg/jam

iso-butiraldehid :

2,09672 kg/jam

Propilen

:

8,15697 kg/jam

: 10,74673 kg/jam

Propana

:

3,14895 kg/jam

Gas hidrogen

Volume cairan =

m 13,27921 kg = = 0,01657 m3 3 ρ 801,6 kg/m

- iso-butiraldehid =

m 2,09672 kg = = 0,00266 m3 ρ 789,1 kg/m 3

- n-butiraldehid

Total volume keseluruhan = 0,01923 m3 Volume gas Untuk mencari nilai dari faktor kompresibilitas (z) digunakan metode Kay dan dibutuhkan data: Tabel LC.4 Komponen Pada Tangki Gas Sintesis Komponen

Tc (K)

Pc (bar)

Zc

yi

H2

33,19

13,13

0,305

CO

132,9

34,99

0,299 0,831201

C3H6

656,5

46,65

0,289

0,06244

C3H8

369,8

42,48

0,276

0,02410

Ti

0,08226

= y i × Tci

TH 2

= 0,08226 × 33,189 = 2,73019K

TC 3 H 6

TCO

= 0,83120 × 132,9 = 110,467K

TC 3 H 8 = 0,02410 × 369,8 = 8,91338

= 0,06244

× 656,5 = 40,896


∑ T = 163.1 K i

= y i × Pci

Pi

= 0,08226 × 13,13

PH 2

PC 3 H 6 = 0,06244 × 46,65

= 1,08007 bar

= 2,91266 bar

= 0,831201 × 34,99

PCO

PC 3 H 8 = 0,02410 × 42,48

= 29,.0837 bar

= 1,02391 bar

∑ P = 34,1004 bar i

= y i × Z ci

Zi Z H2

= 0,08226 × 0,305 = 0,02509

ZC 3 H 6 = 0,06244 × 0,289 = 0,01804

Z CO

= 0,831201 × 0,299 = 0,24853

PC 3 H 8 = 0,02410 × 0,276 = 0,.00665

∑ Z = 0,29831 i

Dari gambar 1.3 Handbook Of Chemical Engineering Calculation didapatkan nilai Z = 0,99 sehingga volume zat dalam fasa gas. Densitas campuran gas dapat dihitung dengan:

ρ

=

M×P z ×R× T

Dimana: P = Tekanan (kPa) M = Berat molekul campuran z


R = Tetapan gas (8,31 kPa (m3)/(kg mol. K)) T = Temperatur (K) M

= (0, 0901 × 2,016) + (0,9099 × 28,01) = 25,66794 kmol/kg

Sehingga,

ρ

=

25,66794 × 130,69 0,99 × 8,31× 378,15

= 1,07828 kg/m3 Rahmadelfitri : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 18.000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Persamaan untuk densitas campuran: ρ

=

massa , sehingga volume untuk fasa gas volume

Vgas

=

massa 10,74673 kg = ρ 1,07828 kg/m 3

= 1,96655 m3 Volume bahan keseluruhan

= (0,01923 + 1,96655) m3 = 1,98578 m.3

Volume tangki

= 20 % × volume bahan + volume bahan = 1,2 × 1,98578 m.3 = 2,38294 m3

b. Diameter dan tinggi tangki Perbandingan tinggi dan diameter tangki (H : D)= 4:3 = Vsilinder + 2Velipsoidal

Vtangki

............................... (Brownel, 1959)

=

πD 2 H + 0,2618 D 3 4

Vtangki

=

πD3 + 0,2618 D 3 3

D

=3

Hs

=

4 ×D 3

=

4 × 1,22119 = 1,62826 m 3

2,38294 1,30846

= 1,22119 m

= ½ × Ds = 0,81413 m

rs

= 32,0524 in

c. Tebal Tangki

ts

=

Pr + Cc ................................................ (Brownel, 1959) S.Ej − 0,6 P


P


r

= Jari-jari tangki

S


Ej

= Join efficiency

Cc


Tinggi cairan: Hc

= (1 – 0,2) × Hs = 0,8 × 1,62826 m = 1,30261 m

Poperasi = 1,29 atm Pdesign = (1 + faktor keamanan) × Poperasi = (1 + 0,2) × 1,29 = 1,548 atm = 22,7493 psi

ts

=

P⋅r + Cc S.Ej − 0,6 P

=

22,7493 psi × 32,0542 in + 0,125 in 20.000psi × 0,8 − 0,6 × 22,7493 psi

= 0,17061 in Tebal tangki yang digunakan adalah 3/16 in (Brownel, 1959). d. Tebal Tutup Tangki Diameter elipasoidal sama dengan diameter tangki

= 1,22119 m

Perbandingan tinggi ellipsoidal dan diameter tangki adalah = 1 : 4, sehingga ht

=

1,22119 = 0,30529 m 4

½D

He

Sehingga tinggi tangki keseluruhan Ttangki

= Tinggi silinder (Hs) + (2 × Tinggi tutup elipsoidal) = 1,62826 + ( 2 × 0,30529) = 2,23886 m


Tebal penutup tangki untuk jenis elipsoidal

ts

=

P⋅D + Cc ...........................……… 2S.Ej − 0,2 P

=

22,7493 psi × 48,0783 in + 0,125 in 2 × 20.000 psi × 0,8 − 0,2 × 22,7493 psi

(Timmerhaus, 1991)

= 0,15918 in Tebal tangki yang digunakan adalah 3/16 in (Brownel, 1959). e. Disain Jaket Ditetapkan jarak jaket (γ)

= 0,5 in

Sehingga : Diameter dalam (D1)

= Dt + (2 × tebal tangki) = 48,0783 in + ( 2 × 3/16) = 48,4533 in = 1,23071 m = ½ D1 = ½ × 1,23071 m

Jari-jari (r)

= 0,61536 in Diameter luar (D2)

= 2γ + D1 = (2 × ½) + 48,4533 in = 49,4533 in = 1,25611 m

Tinggi jaket = Tinggi silinder = 1,62826 m Phidrostatik

= ρ ×g × H = 993,27 kg/m3 × 9,8 m/det2 × 1,62826 m = 15,84956 kPa

= 0,15642 atm


= 1 + 0,15642 = 1,15642 atm

Faktor keamanan 20 %, Pdesain

= (1 + fk) Poperasi = 1,2 × 1,15642 atm = 1,38770 atm = 20,3936 psi

Untuk bahan konstruksi carbon steel SA 286 Grade A dan jenis sambungan doublewelded butt joint : S = 10.000 psi Ej = 0,8 Rahmadelfitri : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 18.000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

C = 0,125 in/tahun n = 10 tahun Cc = 0,02 in/tahun x 10 tahun = 0,2 in + Cc

=

20,3936 × 0,61536 + 0,125 10.000 × 0,8 − 0,6 × 20,3936

= 0,12657 in Maka tebal jaket yang digunakan adalah 3/8 in (Brownell, 1959).

C. 13 Separator Tekanan Rendah (V-103) Fungsi

: Memisahkan reaktan sisa

Bahan konstruksi


Bentuk


Jenis sambungan


Jumlah

: 1 unit


= 6,09 kPa

= 0,06014 atm ........ (freepatent, 2008)

Temperatur

= 323,67 K ..................................... (freepatent, 2008)


= 1 jam produksi

Faktor kelonggaran

= 20 %


= 10.000 Psi


= 0,85


= 0,125 in

Komposisi masuk pada kolom pemisah yang terdiri dari 3 fasa 1. Fasa Liquid Tabel LC.5 Komposisi Cairan Rahmadelfitri : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 18.000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Komponen

Massa

Komposisi

Densitas

Densitas Campuran

(kg)

(yi)

(kg/m3)

(kg/m3)

n-C4H8O

2.274,02487

0,86352

801,6

i- C4H8O

228,87125

0,08691

789,1

Pelarut katalis

124,02353

0,04957

1.007

2.630,07264

1

Jumlah

Densitas campuran

=

∑ y ×ρ i

810,44431

i

= 810,44431 kg/m3 Persamaan untuk densitas campuran : ρ

=

massa , sehingga volume untuk fasa cair: volume

Vliquid

=

massa 2.630,07264 = ρ 810,44431

= 3,24522 m3

2. Fasa Gas Tabel LC.6 Komposisi Gas Komponen

Massa

Komposisi

(kg)

(yi)

H2

0,70015

0,06583

CO

9,93475

0,93417

10,63490

1

Jumlah

Untuk mencari nilai dari faktor kompresibilitas (z) digunakan metode Kay dan dibutuhkan data: Tabel LC.7 Komponen Pada Tangki Gas Sintesis Komponen

Tc (K)

Pc (bar)

Zc

yi

H2

33,19

13,13

0,305

0,06583

CO

132,9

34,99

0,299

0,93417

Ti

= y i × Tci


TH 2

= 0,06583 × 33,19

TCO

= 0,93417 × 132,9 = 124,15051 K

= 2,18507 K

∑T

= 2,185067 + 124,15051

i

= 126,33558 K

Pi PH 2

= y i × Pci

= 0,06583 × 13,13

PCO

= 0,93417 × 34,99 = 32,68643 kPa

= 0,86442 kPa

∑P

= 0,86442 + 32,6864

i

= 33,5508 kPa

Zi

Z H2

= y i × Z ci

= 0,06583 × 0,305

Z CO

= 0,93417 × 0,299 = 0,27932

= 0,02008

∑Z

i

= 0,02008 + 0,27932 = 0,29940

Tr

=

Toperasi

∑T

i

=

323,67 126,33558

= 2,56199

Pr

=

Poperasi

∑P

i

=

6 ,0 9 3 3,5 5 0

= 0,18161


ρ

=

M×P z ×R× T

Dimana: P

= Tekanan (kPa)


M

= Berat molekul campuran

z


R

= Tetapan gas (8,31 kPa (m3)/(kg mol. K))

T

= Temperatur (K) = (0,06583 × 2,016) + (0,93417 × 28,01)

M

= 26,29868 kmol/kg Sehingga,

ρ

=

26,298682 × 6,09 0,99 × 8,31× 323,67

= 0,060180 kg/m3


=


Vgas

=

massa 10,63490 = ρ 0,060180

= 176,72094 m3 3. Fasa Solid ρkatalis

= 12,41 kg/m3 ................................ (Wikipedia, 2008)

Massa katalis = 3,15298 kg Vsolid

=

massa 3,15298 = ρ 12,41

= 0,24774 m3

Volume keseluruhan

= Vliquid + Vgas + Vsolid = 3,24522 + 176,72094 + 0,24774 = 180,21391 m3

a. Volume Tangki Volume tangki untuk kebutuhan produksi 1 jam V Total

= (1,2) × 180,21391 = 216,25669 m3


b. Diameter dan Tinggi Tangki Perbandingan tinggi dan diameter tangki (H : D)= 4:3

Vtangki

πD 2 = H ................................................... (Brownel, 1959) 4

Vtangki

=

Ds

=3

πD 3 3 216,25669 × 3 3,14

= 5,91181 m Hs

=

4 ×D 3

=

4 × 5,91181 3

= 7,88241 m = ½ × Ds

rs

= 2,95590 m = 116,37396 in

Hs

½D

c. Tebal Tangki

ts

=


Dimana: P


r

= Jari-jari tangki

S


Ej

= Join efficiency

Cc



Tinggi cairan: Hc

= (1 – 0,2) × Hs = 0,8 × 7,88241 = 6,30593 m

ρ campuran =

m campuran Vcampuran

=

2.643,78204 = 14,67024 kg/m 3 180,21391

Phidrostatik = ρ × g × Hc = 14,67024 × 9,8 × 6,30593 = 0,90659 kPa

= 0,00895 atm

Poperasi = 0,06014 + 0,00895 = 0,06909 atm Pdesign = (1 + faktor keamanan) × Poperasi = (1 + 0,2) × 0,06909 = 0,08291 atm

ts

= 1,21839 psi

=

P⋅r + Cc S.Ej − 0,6 P

=

1,21839 psi × 116,37396 in + 0,125 in 20.000psi × 0,8 − 0,6 ×1,21839 psi

= 0,13386 in Tebal tangki yang digunakan adalah 3/16 in (Brownel, 1959).

d. Diameter dan Tinggi Elipsoidal Diameter elipasoidal sama dengan diameter tangki

= 5,91181 m


=

5,91181 4

= 1,47795 m


He

½D

Sehingga tinggi tangki keseluruhan = Tinggi silinder (Hs) + (2 × Tinggi tutup elipsoidal)

Ttangki

= 7,88241 + ( 2 × 1,47795 ) = 10,83826 m

e. Tebal Elipsoidal Tebal penutup tangki untuk jenis elipsoidal

ts

=

P⋅r + Cc ............................……… S.Ej − 0,2 P

=

1,21839 psi × 232,74724 in + 0,125 in = 0,13386 in 2 × 20.000 psi × 0,8 − 0,2 ×1,21839 psi

(Timmerhaus, 1991)

Tebal tangki yang digunakan adalah 3/16 in (Brownel, 1959).

C.14 Pompa V (J-105) Fungsi

: Sebagai alat transportasi bahan-bahan dari separator tekanan rendah ke separator katalis

Bahan


Jenis

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 unit


= 100 oC


= 2.627,40843 kg/jam = 1,60900 lbm/s


= 14,67024 kg/m3

= 0,91583 lbm/ft3


= 0,08762 cP

= 0,00006 lbm/ft3.s


=

F ρ

=

1,60900 0,91583

=1,75687 ft 3 /s



= 3,9 × (Q 0,45) × (ρ 0,13) = 3,9 × (1,75687 0,45) × (0,91583 0,13) = 4,96859 in


= 5 in

- Schedule pipa

= 40


= 5,047 in = 0,41667 ft = 0,127 m

- Outside Diameter

= 5,563 in


= 0,139 ft2


=

Q A

=

1,75687 0,139

= 12,63935 ft/s


=

ρvDe μ

=

0,91583 × 12,63935 × 0,41667 0,00006

= 80.386,04737


ε D

=

4,6 × 10 −5 = 0,00036 0,127


Didapatkan nilai f faktor fanning : 0,0048

Friction Loss 1. Contraction Loss pada Keluaran Tangki  A  Kc = 0,55 × 1 − 1   A2 

.................................................... (Geankoplis, 1997)

= 0,55 (1 – 0) = 0,55 2 hc = kc v 2 ⋅ gc

........................................................................... (Geankoplis, 1997)

12,63935 2 = 0,55 × = 1,34185 ft.lbf/lbm 2 ⋅ 32,174

2. Friction pada Pipa Lurus Panjang pipa lurus = 10 ft ΔL v 2 Ff = 4f D 2 ⋅ gc = 4 × 0,0048 ×

10 × 12,63935 2 = 0,114399 ft.lbf/lbm 0,41667 × 2 × 32,174


= 3 × 0,75 ×

.................................................................. (Geankoplis, 1997)

12,63935 2 = 0,44195 ft.lbf/lbm 2 × 32,174


v 2 ................................................................ (Geankoplis, 1997) 2 ⋅ gc

= 1 × 0,17 ×

12,63935 2 = 0,42205 ft lbf/lbm 2 × 32,174



  ................................................................. (Geankoplis, 1997) 

= (1 – 0) =1 2 ................................................................. (Geankoplis, 1997) hex = kex v 2 ⋅ gc

= 1.

12,63935 2 = 2,48264 ft lbf/lbm 2 × 32,174

Jumlah friction loss (Σf) = 1,34185 + 0,114399 + 0,44195 + 0,42205 + 2,48264 = 4,80289 ft lbf/lbm

− Ws =


Dimana: Diameter pipa konstan, v1 = v2 Selisih tinggi pipa, z 1 − z 2 = 7 ft Tekanan konstan, p2 = p1 Sehingga, − Ws =

1 (0) + 32,174 (7) + 0 + ∑ f 2 ⋅1

– Ws =


= 11,80289 ft.lbf/lbm

Daya pompa, P : P=

Ws × F × ρ ................................................................ (Geankoplis, 1997) 550

P=

11,80289 × 1,60900 × 0,91583 = 0,03162 hp 550



0,03162 η 0,03162 = 0,04865 hp 0,65


C.15 Pemisah Reaktan II (V-104) Fungsi

:

Mendinginkan reaktan sisa

Bahan konstruksi


Bentuk


Jenis sambungan


Jumlah

: 1 unit


= 6,09 kPa

= 0,06014 atm ........ (freepatent, 2008)

Temperatur

= 323,67 K ..................................... (freepatent, 2008)


= 1 jam produksi

Faktor kelonggaran

= 20 %


= 20.000 Psi


= 0,85


= 0,125 in

a. Volume tangki Komposisi pada tangki: n-butiraldehid

: 1,06569 kg/jam

iso-butiraldehid

: 1,59853 kg/jam

Gas hidrogen

: 0,70015 kg/jam

Gas karbon monoksida

: 9,93475 kg/jam

Volume cairan Rahmadelfitri : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 18.000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

- n-butiraldehid

=

m ρ

=

1,06569 kg = 0,00133 m3 3 801,6 kg/m

m ρ

- iso-butiraldehid =

1,59853 kg = 0,00203 m3 3 789,1 kg/m

=

Total volume keseluruhan = 0,00336 m3 Volume gas Untuk mencari nilai dari faktor kompresibilitas (z) digunakan metode Kay dan dibutuhkan data: Tabel LC.8 Komponen Pada Tangki Gas Sintesis Komponen

Tc (K)

Pc (bar)

yi

H2

33,19

13,13

0,305

0,0658

CO

132,9

34,99

0,299

0,9342

Ti TH 2

Zc

= 0,0658 × 33,189

= y i × Tci TCO

= 0,9342 × 132,9 = 124,15518 K

= 2,18384 K

∑T

= 2,18384 + 124,15518

i

= 126,33902 K

Pi

PH 2

= 0,0658 × 13,13

= y i × Pci

PCO

= 32,6877 bar

= 0,86395 bar Zi

Z H2

= 0,0658 × 0,305

= 0,9342 × 34,99

= y i × Z ci

= 0,02007


Z CO

= 0,9342 × 0,299

= 0,27933


ρ

=

M×P z ×R× T

Dimana: P = Tekanan (kPa) M = Berat molekul campuran z


R = Tetapan gas (8,31 kPa (m3)/(kg mol. K)) T = Temperatur (K) M

= (0,0658 × 2,016) + (0,9342 × 28,01) = 26,29959 kmol/kg

Sehingga,

ρ

=

26,29959 × 6,09 0,99 × 8,31 × 323,67

= 0,8367 kg/m3


=


Vgas

=

massa 10,6349 kg = ρ 0,8367 kg/m 3

= 12,71053 m3 Volume bahan keseluruhan

= (0,00336 + 12,71053) m3 = 12,71389 m.3

Volume tangki

= 20 % × volume bahan + volume bahan = 1,2 × 12,71389 m.3 = 15,25667 m3

b. Diameter dan tinggi tangki Rahmadelfitri : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 18.000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Perbandingan tinggi dan diameter tangki (H : D)= 4:3 = Vsilinder + 2Velipsoidal

Vtangki

πD 2 = H + 0,2618 D 3 4

............................... (Brownel, 1959)

πD3 + 0,2618 D 3 3

Vtangki

=

D

=3

15,25667 1,30846

= 2,26760 m Hs

=

4 ×D 3

=

4 × 2,26760 = 3,02347 m 3

= ½ × Ds

rs

= 1,51173 m = 59,5169 in

c. Tebal Tangki

ts

=


Dimana: P


r

= Jari-jari tangki

S


Ej

= Join efficiency

Cc


Tinggi cairan: Hc

= (1 – 0,2) × Hs = 0,8 × 3,02347 m = 2,41878 m

Poperasi = 0,06014 atm Pdesign = (1 + faktor keamanan) × Poperasi = (1 + 0,2) × 0,06014 = 0,07217 atm

= 1,06061 psi


ts

=

P⋅r + Cc S.Ej − 0,6 P

=

1,06061 psi × 59,5169 in + 0,125 in 20.000 psi × 0,8 − 0,6 ×1,06061 psi

= 0,12895 in Tebal tangki yang digunakan adalah 3/16 in (Brownel, 1959).

d. Tebal Tutup Tangki Diameter elipasoidal sama dengan diameter tangki

= 2,26760 m


=

2,26760 4

= 0,5669 m

½D

He

Sehingga tinggi tangki keseluruhan = Tinggi silinder (Hs) + (2 × Tinggi tutup elipsoidal)

Ttangki

= 3,02347 + ( 2 × 0,5669) = 4,15727 m

Tebal penutup tangki untuk jenis elipsoidal

ts

=

P⋅D + Cc ...........................……… 2S.Ej − 0,2 P

=

1,06061 psi × 2,26760 in + 0,125 in = 0,125075 in 2 × 20.000 psi × 0,8 − 0,2 ×1,06061 psi

(Timmerhaus, 1991)

Tebal tangki yang digunakan adalah 3/16 in (Brownel, 1959). e. Disain Jaket Ditetapkan jarak jaket (γ)

= 0,5 in


Sehingga : = Dt + (2 × tebal tangki)

Diameter dalam (D1)

= 89,2756 in + ( 2 × 3/16) = 89,6506 in = 2,27713 m = ½ D1 = ½ × 2,27713 m

Jari-jari (r)

= 1,13856 in = 2γ + D1 = (2 × ½) + 89,6506 in

Diameter luar (D2)

= 90,6506 in = 2,30253 m Tinggi jaket = Tinggi silinder = 3,02347 m = ρ ×g × H

Phidrostatik

= 993,27 kg/m3 × 9,8 m/det2 × 3,02347 m = 29,43059 kPa

= 0,290457 atm


= 1 + 0,290457 = 1,290457 atm

Faktor keamanan 20 %, = (1 + fk) Poperasi = 1,2 × 1,290457 atm

Pdesain

= 1,54855 atm = 22,7574 psi Untuk bahan konstruksi carbon steel SA 286 Grade A dan jenis sambungan doublewelded butt joint :

S = 10.000 psi Ej = 0,8 C = 0,125 in/tahun n = 10 tahun Cc = 0,0125 in/tahun x 10 tahun = 0,125 in

+ Cc


=

22,7574 × 1,13856 + 0,125 10.000 × 0,8 − 0,6 × 22,7574

= 0,12824 in Maka tebal jaket yang digunakan adalah 3/8 in (Brownell, 1959).

C.16 Separator Katalis (V-105) Fungsi

: Memisahkan katalis dari larutan

Bahan konstruksi

: Carbon steel SA – 212 Grade B

Bentuk

: Silinder dengan alas dan tutup konis

Jenis sambungan


Jumlah

: 1unit


= 1 atm

Temperatur

= 323,65 K

Faktor kelonggaran

= 20 %

= 50,5 oC

a. Cairan yang akan dipisah (Nt) Jumlah partikel yang akan dipisahkan

= 99,80%

Dari persentasi yang akan dipisahkan diperoleh Dp/Dpc = 9 .....(Walas, 1988) Kecepatan putaran siklon

[ = [1,1079 − 0,00077 × 50 + 1,924(10

= 50 ft/s = 15,24 m/s

]

N t = 0,1079 − 0,00077 V + 1,924(10 −6 ) V 2 V ................................... (Walas, 1988) −6

]

) × (50 2 ) × 50

= 3,71050 m3 b. Diameter Siklon Ukuran partikel katalis

= 34,3 nm

Densitas katalis

= 12,41 gr/l

Densitas campuran

= 1.007

Viskositas

= 0,30731 cP = 0,64185 × 10 −5

= 12.410 gr/m3


Diameter partikel kritikal (Dpc) = =

Ukuran partikel 9 34,3 = 3,81111 nm 9

4π × D pc × v × (ρ katalis − ρ campuran ) 2

Diameter (Dp)

=

=

9×μ

4π × 3,811112 × 15,24 × (12.410 − 1.007) 9 × 0,64185 × 10 −5

= 5,48811 × 1011 nm = 0,54881 m

c. Tinggi Siklon Perbandingan diameter dan tinggi siklon katalis adalah = 1 : 2 Maka, tinggi siklon (ts)

= 2 × 0,54881 = 1,09762 m

Tinggi kerucut = tinggi shell = 1,09762 m Tinggi siklon keseluruhan

= 1,09762 +1,09762 = 2,19524 m

d. Daya yang dihasilkan w

=

10 × 13,10 × (5,48811 ⋅ 1011 ) 0,5 − 1 (34,3) 0,5

= -23,57997 kWh/ton waktual = =

w×F 1.000 − 23,57997 × 5.248,51088 1.000

= -123,75971 kWh

= 92,28762 hp

C.17 Pompa VI (J-106) Fungsi

: Sebagai alat transportasi bahan-bahan dari separator katalis ke kolom destilasi

Bahan



Jenis

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 unit


= 52,26 oC


= 2.624,25544 kg/jam = 1,60709 lbm/s


= 3,30927 kg/m3

= 0,20659 lbm/ft3


= 0,3525 cP

= 0,00000024 lbm/ft3.s


=

F ρ

=

1,60709 0,20659

= 7,77913 ft 3 /s


= 3,9 × (Q 0,45) × (ρ 0,13) = 3,9 × (7,77913 0,45) × (0,20659 0,13) = 7,99738 in


= 10 in

- Schedule pipa

= 40


= 10,02 in = 0,835 ft = 0,25451 m

- Outside Diameter

= 10,72 in


= 0,54722 ft2


=

Q A

=

7,77913 = 14,21573 ft/s 0.5472

Bilangan Reynold (NRe) Rahmadelfitri : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 18.000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

NRe

=

ρvD μ

=

0,20659 × 14,21573 × 0,835 = 1.226.125,256 0,000002

Dari bilangan Reynold yang dihitung didapatkan bahwa aliran pada pompa adalah aliran turbulen. Dari gambar 2.3-10 Geankoplis didapatkan nilai ε : 4,6 × 10-5, sehingga nilai ε D

=

4,6 × 10 −5 = 0,00018 0,25451

Didapatkan nilai f faktor fanning : 0,004


.................................................... (Geankoplis, 1997)

= 0,55 (1 – 0) = 0,55 2 hc = kc v 2 ⋅ gc

........................................................................... (Geankoplis, 1997)

14,21573 2 = 0,55 × = 1,72729 ft.lbf/lbm 2 ⋅ 32,174


ΔL v 2 D 2 ⋅ gc

= 4 × 0,004 ×

10 × 14,21573 2 = 0,60178 ft.lbf/lbm 0,835 × 2 × 32,174



= 2 × 0,75 ×

.................................................................. (Geankoplis, 1997)

14,21573 2 = 4,71079 ft.lbf/lbm 2 × 32,174


hf = n.kf = 1× 2 ×

14,21573 2 = 6,28106 ft lbf/lbm 2 × 32,174


  ................................................................. (Geankoplis, 1997) 


= 1.

14,21573 2 = 3,14053 ft lbf/lbm 2 × 32,174

Jumlah friction loss (Σf) = 1,72729 + 0,60178 + 4,71079 + 6,28106 + 3,14053 = 16,46145 ft lbf/lbm

− Ws =


Dimana: Diameter pipa konstan, v1 = v2 Rahmadelfitri : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 18.000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Selisih tinggi pipa, z 1 − z 2 = 8,86 ft Tekanan konstan, p2 = p1 Sehingga, 1 (0) + 32,174 (7) + 0 + ∑ f 2 ⋅1

− Ws =

32,174 ft/s 2 1 – Ws = (0) + (8,86 ft) + 0 + 16,46145 ft.lbf/lbm 2 32,174 ft.lbm/lbf.s 2 = 25,32145 ft.lbf/lbm

Daya pompa, P : P=

Ws × F ..................................................................... (Geankoplis, 1997) 550

P=

25,32145 × 1,60709 = 0,01525 hp 550

Bila efisiensi pompa 85 % (Geankoplis, 1997), maka : Daya pompa (P) = =

0,01525 η 0,01525 = 0,01798 hp 0,85


C.18 Heater (E-103) Fungsi


sebelum dimasukkan ke dalam

kolom destilasi Jenis


Dipakai


Jumlah

: 1 unit

Fluida Panas Laju alir fluida masuk

= 1.475,56717 kg/jam o

= 3.253,08576 lbm/jam

Temperatur awal (T1)

= 100 C

= 212 oF


= 100 oC

= 212 oF


= 184.847,2222 kJ/jam

= 175.200,6731 Btu/jam


= 2.624,25544 kg/jam

= 5.785,5231 lbm/jam


= 50,52 oC

= 122,936 oF


= 76,82 oC

= 170,33 oF


Fluida Dingin


Fluida Dingin

Selisih

T1 = 212 oF


t2 = 170,33 oF

Δt 2 = 41,67 oF

T2 = 212 oF


t1 = 122,936 oF

Δt 1 = 89,064 oF

T1 – T2 = 0 oF

Selisih

t2 – t1 = 47,394 oF

Δt 2 – Δt 1 = -47,394 oF

=

LMTD

Δt 2 − Δt 1  Δt 2,3 log  2  Δt 1

  

=

− 47,394 = 62,46565 o F  41,67  2,3 log    89,064 


T1 + T2 212 + 212 = = 212 o F 2 2

tc =

t 1 + t 2 122,936 + 170,33 = = 146,633 o F 2 2

Fluida Panas (Anulus ; steam) 3. Flow Area Untuk pipa dengan ukuran 2 in IPS dengan schedule 40 diperoleh : OD = D1 = ID = D2

=

1,66 in = 0,13833 ft 12

2,067 in = 0,17225 ft ............................................ (Tabel 11, Kern) 12

π(D 2 − D1 ) 3,14 (0,17225 2 − 0,13833 2 ) aa = = = 0,00827 ft 2 4 4 2

2


Da =

(D

− D1 D1

2 2

2

) = (0,17225

− 0,13833 2 ) = 0,07615 ft 0,13833 2

4. Kecepatan Massa

Ga =

W 3.253,08576 = = 393.400,17248 lb/jam ⋅ ft 2 aa 0,00827

5. Bilangan Reynold Viskositas steam pada suhu 212 oF ( μ ) = 0,24000 cP μ = 0,24000 cP × 2,42 = 0,58080 lb/ft.jam

Rea =

D a × G a 0,07615 × 393.400,17248 = = 51.578,93923 μ 0,58080

6. Dari bilangan Reynold = 51.578,93923 diperoleh JH = 180 ... (Gambar 24, Kern) 7. Kapasitas Panas Pada suhu 212 oF diperoleh c = 1,15 Btu/lbm.oF .................... (Gambar 2, Kern) k = 0,415 Btu/jam.ft2.(oF/ft) ...................................................... (Tabel 4, Kern)

 c⋅μ     k 

1

3

 1,15 ⋅ 0,58080  =  0,415  

1

3

= 1,17190


k ho = JH ⋅ Da = 180 ⋅

 c⋅μ     k 

1

3

 μ   μw

  

0,14

................................................ (Pers. 6.15 b, Kern)

0,415 × 1,17190 × 1 0,07615

= 508,22203 Btu/jam.ft2.oF

Fluida Dingin (Inner pipe ; campuran cairan) 3’. Flow Area Untuk pipa dengan ukuran 1¼ in IPS dengan schedule 40 diperoleh :


OD =

1,66 in = 0,13833 ft 12

ID =

1,380 in = 0,115 ft ............................................................. (Tabel 11, Kern) 12

D = ID = 0,115 ft

π(D 2 ) 3,14 (0,115 2 ) 2 = = 0,01038 ft 4 4

ap =

4’. Kecepatan Massa

Gp =

W 3.253,08576 = = 557.284,9277 lb/jam ⋅ ft 2 ap 0,01038

5’. Bilangan Reynold Viskositas ( μ ) = 0,36531 cP μ = 0,36531 cP × 2,42 = 0,88405 lb/ft.jam

D× Gp

Re =

μ

=

0,115 × 557.284,9277 = 72.493,66428 0,88405

6’. Dari bilangan Reynold = 72.493,66428 diperoleh JH = 220 .... (Gambar 24, Kern) 7’. Kapasitas Panas c = 0,75999 Btu/lbm.oF k = 0,05749 Btu/jam.ft2.(oF/ft)

 c⋅μ     k 

1

3

 0,75999 ⋅ 0,88405  =  0,05749  

1

3

= 2,26930


k  c⋅μ  hi = JH ⋅   Da  k  = 220 ⋅

1

3

 μ   μw

  

0,14

................................................ (Pers. 6.15 a, Kern)

0,05749 × 2,26930 × 1 0,115

= 249,58702 Btu/jam.ft2.oF


9. Koreksi hi hio =


10. . Clean Overall Coefficient, Uc Uc =


11. Design Overall Coefficient ,UD


A=

Q 175.200,67310 = = 24,64592 ft2 U D × LMTD 113,80190 × 62,46565

Untuk pipa 1 ¼ in diperoleh A’ = 0,435 ft2/ft ……………... (Tabel 11, Kern) Panjang pipa yang dibutuhkan =

A 24,64592 = = 56,65728 ft2 0,435 A'


=

56,65728 = 2,36072 2 ×12

Maka A sebenarnya

= 2 × 2 × 12 × A’ = 20,88000 ft2


13. Koreksi UD

UD =


14. Faktor Pengotor

RD =

U c − U D 147,33617 − 134,32722 = = 0,00066 U c × U D 147,33617 × 134,32722

RD ketentuan = 0,002 Rahmadelfitri : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 18.000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

RD yang diperoleh

= 0,00066

Pressurre Drop Fluida Panas (Anulus; steam) 1. Da’ = (D2 – D1) = (0,17225 – 0,13833) = 0,03392 ft

D a '×G a 0,03392 × 393.400,17248 = = 22.973,17926 μ 0,24000

Rea’ =

f = 0,0035 +

0,264

(DG/μ )

0,42

= 0,0035 +

0,264 = 0,00739 (22.973,17926) 0,42

s = 1 ; ρ = 1 × 62,5 = 62,5 2

2. ΔFa =

4fG a L 2gρ 2 D a

=

3.

V=

4 ⋅ (0,00739) ⋅ (393.400,17248) 2 ⋅ 48

(

)

2 ⋅ 4,18 ⋅ 10 8 (62,5) (0,03392 ) 2

= 1,98246 ft

Ga 393.400,17248 = = 1,74845 fps 3.600ρ (3.600)(62,5)

 V2 ΔF1 = 2 ×   2g ΔP a = =

  1,74845 2  = 2 ×    2 ⋅ 32,2

  = 0,09494 ft 

(∆Fa + ΔF1 )ρ 144 (1,98246 + 0,09494) × 62,5 144

= 0,90165 psi ΔP yang diperbolehkan = 10 psi

Fluida Dingin (Inner pipe ; campuran larutan) 1’. Untuk Re = 72.493,66428 Rahmadelfitri : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 18.000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

f = 0,0035 +

0,264

(DG/μ )

0,42

= 0,0035 +

0,264

(72.493,66428)0,42

= 0,00590

ρ = 47,59129 × 62,5 = 2.974,45552

2’. ΔFp =

4fG 2 L 2gρ 2 D 4 ⋅ (0,00590) ⋅ (557.284,9277) 2 ⋅ 48

(

=

3’. ΔP a =

=

)

2 ⋅ 4,18 ⋅ 10 8 (2.974,45552 ) (0,115) 2

= 0,00041 ft

∆Fp × ρ 144

0,00041× 2.974,45552 = 0,00854 psi 144

ΔP yang diperbolehkan = 10 psi C. 19 Kolom Destilasi (V-106) Fungsi

: Memisahkan campuran n- dan i-butiraldehid

Bahan konstruksi

: Carbon steel SA-283 Grade C

Bentuk

: Silinder vertikal dengan alas dan tutup elipsoidal

Jenis

: Sieve tray

Jenis sambungan


Jumlah

: 1 unit


= 132 kpa

Temperatur

= 350 K

Laju alir massa

= 2.624,25544 kg/jam


= 1 jam

Faktor kelonggaran

= 20 %


a. Jumlah Tray Kolom Destilasi Jumlah tahapan minimum (Nm)

=

log [(x LD /x HD )(x HW / x LW )] log (α av )

Dimana : xLD = fraksi komponen titik didih rendah pada destilat xHD = fraksi komponen titik didih tinggi pada destilat xHW = fraksi komponen titik didih rendah pada produk bawah xLW = fraksi komponen titik didih tinggi pada produk bawah

Jumlah tahapan minimum (Nm) = =

log [(x LD /x HD )(x HW / x LW )] .... (Geankoplis, 1997) log (α av ) log [(0,98/0,019)(0,95/0,05) log 2,04895

= 9,60168 Jumlah tahapan 9,60168 ≈ 10 Tray umpan minimum

=

log [(x LD /x HD )(x HF / x LF )] log (α av )

=

log [(0,98/0,019)(0.08660/0.04735) log 2,04895

…...(Treybal, 1980)

= 6,33870 ≈ 7 Perbandingan tray umpan dengan tray keseluruhan =

6,33870 9,60168

= 0,66017 ≈ 66 %

66 % artinya 66 % jumlah keseluruhan tray berada pada di atas tray umpan.

Jumlah tahapan teoritis.

R − R min R +1

=

0,14029 − 0,09353 = 0,04101 0,14029 - 1

Dari gambar 8.4 Choply didapatkan nilai

N − N min = 0,6 sehingga N +1

Jumlah tahapan teoritisnya (N)

= 25,50419

≈ 26 tahapan

Tray umpan

= 0,34 × 26

= 8,84 ≈ 9.

Tray umpan berada pada tray ke 9 dari bawah. Jarak antar tray ditetapkan

= 0,3 m


Berat molekul rata-rata komponen pada destilasi = 67,4252 kmol/kg Densitas uap (ρv)

= 3,05839 kg/m3

= 0,191 lb/ft3

Densitas cairan (ρl)

= 830, 1325 kg/m3

= 51,82 lb/ft3

b. Diameter Kolom Destilasi 0,5

2662.24161 kg/jam  0.191 lb/ft 3  L  ρV      = V  ρL  265.81251 kg/jam  51.82 lb/ft 3 

0,5

= 1,86480 m

Dari gambar 11.5-3 Geankoplis untuk jarak antar tray 0,3 m didapatkan nilai Kv

= 0,5 ft/s.

Surface tention (σ) = 70

Kecepatan masuk (vmax)

……………..(Geankoplis. 1997)

 σ  = Kv    20 

0,2

 70  = 0,5 ft/s   20 

ρL − ρV ρV 0,2

……..(Geankoplis, 1997)

51,82 - 0,191 lb/ft 3 0,191 lb/ft 3

= 10,4058 ft/s Kecepatan design (vdesign)

= 10,4058 (0,91)(0,95)(0,8) = 7,19667 ft/s

Luas permukaan kolom

=

  717,083 lb/jam  1 1    3  3600 s/jam  0,191 lb/ft  7,19667 ft/s 

= 0,14491 ft2 = 0,1666 m2

πD 2 ⇒ 4

=

Diameter (D)

= 0,13096 m = 5,15591 in

Jari-jari (r)

=½D =

Tinggi kolom (Hs)

D=

4A π

Luas permukaan (A)

=

4(0,1666) π

5,15591 = 2,57795 in 2

= jarak tray × jumlah tray

……………..(Geankoplis, 1997)

= 0,3 m × 26 = 7,8 m c. Tebal Tangki P design

= 1,2 × 132 kPa

Tekanan yang dibolehkan

= 12.650 psi

= 158,4 kPa

= 22,974 psi


Join effisiensi

= 0,8

Faktor korosi

= 0,125 in

Tebal tangki (t)

=

Pr + 0,125 SE − 0,6 P

=

22,974 psi × 2,57795 + 0,125 12.650 psi (0,8) − 0,6 (22,974 psi)

= 0,13086 in Tebal tangki yang digunakan 3/16 in ……………………………… (Brownel, 1959) d. Diameter dan Tinggi Elipsoidal Diameter elipsoidal = diameter tangki

= 0,13096 m, sehingga

Tinggi elipsoidal (He)

=

1 Diameter elipsoidal 4

=

0,13096 4

Tinggi tangki keseluruhan

= 0,03274 m

= Hs + 2 (He) = 7,8 + 2 (0,03274)

= 7,86548 m

e. Tebal Elipsoidal Tebal elipsoidal tangki

=

Pr + 0,125 SE − 0,6 P

=

22,974 psi × 2,57795 + 0,125 12.650 psi (0,8) − 0,2 (22,974 psi)

= 0,13086 in Tebal elipsoidal yang digunakan adalah 3/16 in …………………. (Brownell, 1959)

Presurre Drop Dapat dihitung dengan menggunakan persamaan dry tray losses and liquid losses. h tray

= hd + hi

Data-data : Hole diameter

= 0,25 in

Luas permukaan

=

π (0,25 in) 4

…………………………………(Choply, 2004) = 0.04906 in2


Dari gambar 8.11 Choply didapatkan nilai FH = 9. vH

= FH

ρ

0,5

=

9 = 20,59329 ft/s 0,191 lb/ft 3

Total luas permukaan lobang yang dibutuhkan : A

=

V 717,083 lb/jam = 3 [ρ v (3600 s/h)(v H )] [0,191 ft/m (3600 s/h) (20,59329 ft/s)]

= 0.05064 ft2 hd

ρ v  = 0,186 V  H  ρL  C 

dimana ; ρV

2

…………………………………………(Choply, 2004)

= densitas uap (kg/m3)

ρL

= densitas liquid (kg/m3)

vH

= kecepatan masuk hole (ft/s)

C

= discharge coefficient

C didapatkan dari gambar 8.11 dengan luas permukaan 0,05064 ft2, nilai C 0,65.

2

hd

0,191 lb/ft 3  0,05064 ft 2    = 0,186 51,82 lb/ft 3  0,65 

hliq

= β(h w − h ow )

……………………………………….. (Choply, 2004)

β

= 0,6

……………………………………….. (Choply, 2004)

hσ

=

0,04σ ρ L (diameter lobang)

=

= 0,68814 in of liquid

0,04(70) 51,82 lb/ft 3 (0,25 in)

= 0,21613 in of liquid hd + hσ = 0.90427 in of liquid Dari gambar 8.12 Choply dengan hd + hσ 0,90427 didapatkan hw – how 4,5, sehingga hliq

= 0,6 × 4,5

Pressure Drop

= (2,7 + 0,68814) in of liquid

= 2,7 in of liquid

= 3,38814 in of liquid Dengan densitas cairan 51,82 lb/ft3 pressure drop dikonversikan menjadi :  51,82  = 3,38814   62,4 

= 2.81367 in air

= 0,7 kPa/tray


C.20 Kondensor (E-104) Fungsi

: Menurunkan temperatur cairan sebelum masuk ke akumulator

Jenis


Dipakai


Jumlah

: 1 unit


= 231,91909 kg/jam

= 511,29675 lbm/jam


= 70 oC

= 158 oF


= 63,3 oC

= 145,94 oF


= 2.357,06888 kg/jam

= 5.196,47453 lbm/jam


= 28 oC

= 82,4 oF


= 40 oC

= 104 oF


= 117.884,5376 kJ/jam

=111.732,54378 Btu/jam

Fluida Dingin


Fluida Dingin

Selisih

T1 = 158 oF


t2 = 104 oF

Δt 2 = 54 oF

T2 = 145,97 oF


t1 = 82,4 oF

Δt 1 = 63,54 oF

t2 – t1 = 21,6 oF

Δt 2 – Δt 1 = - 9,54 oF

T1 – T2 = 12,06 oF Selisih =

LMTD

Δt 2 − Δt 1  Δt 2,3 log  2  Δt 1

  

=

− 9,54 = 58,70663 o F  54  2,3 log    63,54 


T1 + T2 158 + 145,97 = =151,97 o F 2 2

tc =

t1 + t 2 82,4 + 104 = = 93,2 o F 2 2

Fluida Panas (Anulus ; n-Butiraldehid) 3. Flow Area Rahmadelfitri : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 18.000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Untuk pipa dengan ukuran 2 in IPS dengan schedule 40 diperoleh : OD = D1 = ID = D2

=

1,66 in = 0,13833 ft 12

2,067 in = 0,17225 ft ............................................ (Tabel 11, Kern) 12

π(D 2 − D1 ) 3,14 (0,17225 2 − 0,13833 2 ) aa = = = 0,00827 ft 2 4 4 2

Da =

(D

− D1 D1

2 2

2

2

) = (0,17225

− 0,13833 2 ) = 0,07615 ft 0,13833 2

4. Kecepatan Massa

Ga =

W 511,29675 = = 61.831,82554 lb/jam ⋅ ft 2 aa 0,00827

5. Bilangan Reynold Viskositas campuran gas ( μ ) = 0,50466 cP μ = 0,50466 cP × 2,42 = 1,22128 lb/ft.jam Rea =

D a × G a 0,07615 × 61.831,82554 = = 3.855,31356 μ 0,93058

6. Dari bilangan Reynold = 3.855,31356 diperoleh JH = 13 ...... (Gambar 24, Kern)

7. Kapasitas Panas c = 0,75999 Btu/lbm.oF k = 0,07769 Btu/jam.ft2.(oF/ft)

 c⋅μ     k 

1

3

 0,75999 ⋅ 0,50466  =  0,07769  

1

3

= 2,28600


k  c⋅μ  ho = JH ⋅   Da  k 

1

3

 μ   μw

  

0,14

................................................ (Pers. 6.15 b, Kern)


= 13 ⋅

0,04997 × 2,28600 × 1 = 13,40458 Btu/jam.ft2.oF 0,07615

Fluida Dingin (Inner pipe ; air) 3’. Flow Area Untuk pipa dengan ukuran 1¼ in IPS dengan schedule 40 diperoleh : OD =

1,66 in = 0,13833 ft 12

ID =

1,380 in = 0,115 ft ............................................................. (Tabel 11, Kern) 12

D = ID = 0,115 ft

π(D 2 ) 3,14 (0,115 2 ) 2 = = 0,01038 ft 4 4

ap =


Gp =

W 5.196,47453 = = 500.545,38910 lb/jam ⋅ ft 2 ap 0,01038

5’. Bilangan Reynold Pada tc = 93,2 oF, μ = 0,77 cP .......................................... (Gambar 14, Kern) μ = 0,77 cP × 2,42 = 1,86340 lb/ft.jam

Re =

D× Gp μ

=

0,115 × 500.545,38910 = 3.0891,23095 1,86340

6’. Dari bilangan Reynold = 3.0891,23095 diperoleh JH = 10 ...... (Gambar 24, Kern) 7’. Kapasitas Panas Pada tc = 93,2 oF, diperoleh c = 0,99 Btu/lbm.oF ....................... (Gambar 2, Kern) k = 0,36 Btu/jam.ft2.(oF/ft) ................................................... (Tabel 4, Kern)

 c⋅μ     k 

1

3

 0,99 ⋅ 1,86340  =  0,36  

1

3

= 1,72404



k  c⋅μ  hi = JH ⋅   Da  k  = 10 ⋅

1

3

 μ   μw

  

0,14

................................................ (Pers. 6.15 a, Kern)

0,36 × 1,72404 × 1 = 53,96981 Btu/jam.ft2.oF 0,115

9. Koreksi hi hio =






A=

Q 111.732,5438 = = 188,21046 ft2 U D × LMTD 10,11227 × 58,70663


A 188,21046 = = 432,66772 ft2 ' 0,435 A


=

432,66772 = 18,02782 2 ×12

Maka A sebenarnya

= 18 × 2 × 12 × A’ = 187,92000 ft2

Berarti diperlukan 18 pipa hairpin ukuran 12 ft 13. Koreksi UD

UD =

111.732,5438 Q = = 10,12790 Btu/jam.ft2.oF A × LMTD 187,92000 × 58,70663


14. Faktor Pengotor, RD RD =

U c − U D 10,32101 − 10,12790 = = 0,00185 U c × U D 10,32101 × 10,12790

RD yang diperoleh

= 0,00185

Pressurre Drop Fluida Panas (Anulus; campuran gas) 1. Da’ = (D2 – D1) = (0,17225 – 0,13833) = 0,03392 ft Rea’ =

D a '×G a 0,03392 × 61.831,82554 = = 1.717,15066 μ 0,83006

f = 0,0035 +

0,264

(DG/μ )

0,42

= 0,0035 +

0,264 = 0,01506 (61.831,82554) 0,42

ρ = 794,25960 × 62,5 = 49.641,22500 2

2. ΔFa = =

3.

V=

4fG a L 2gρ 2 D a

4 ⋅ (0,01506) ⋅ (61.831,82554) 2 ⋅ 432

(

2 ⋅ 4,18 ⋅ 10

8

)(49.641,22500) (0,03392) 2

= 1,42400 × 10-6 ft

Ga 61.831,82554 = = 0,00035 fps 3.600ρ (3.600)(49.641,22500)

 V2 ΔF1 = 18 ×   2g

  0,00035 2  = 7 ×    2 ⋅ 32,2

  = 1,85887 × 10-9 ft 


ΔP a =

(∆Fa + ΔF1 )ρ 144

(1,42400 × 10 -6 + 1,85887 × 10 -9 ) × 49.641,225 00 = 144


Fluida Dingin (Inner pipe ; air) 1’. Untuk Re = 30.891,23095

f = 0,0035 +

0,264

= 0,0035 +

(DG/μ )

0,42

0,264

(30.891,23095)0,42

= 0,00693

; ρ = 1 × 62,5 = 62,5

s=1

2’. ΔFp =

4fG 2 L 2gρ 2 D

4 ⋅ (0,00693) ⋅ (500.545,3891) 2 ⋅ 432

(

=

3’. ΔP a =

=

)

2 ⋅ 4,18 ⋅ 10 8 (62,5) (0,115) 2

= 7,99441 ft

∆Fp × ρ 144

7,99441× 62,5 = 3,46980 psi 144


C.21 Pompa VII (J-107) Fungsi

: Sebagai alat transportasi bahan dari reboiler ke kolom destilasi

Bahan


Jenis

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 unit


= 76,85 oC

Tekanan

= 1 atm



= 2.392,34445 kg/jam = 1,46505 lbm/s


= 811,87000 kg/m3

= 50,68327 lbm/ft3


= 0,41202 cP

= 0,00028 lbm/ft3.s


=

F ρ

=

1,46505 = 0,02891 ft 3 /s 50,68327


= 3,9 × (Q 0,45) × (ρ 0,13) = 3,9 × (0,02891 0,45) × (50,68327 0,13) = 1,31868 in


= 11/2 in

- Schedule pipa

= 40


= 1,610 in = 0,134167 ft = 0,040894 m

- Outside Diameter

= 1,900 in


= 0,01414 ft2


=

Q A

=

0,02891 = 2,04455 ft/s 0,01414


=

ρvD μ

=

50,68327 × 2,04455 × 0,134167 = 49.653,62808 0,00028

Dari bilangan Reynold yang dihitung didapatkan bahwa aliran pada pompa adalah aliran turbulen. Rahmadelfitri : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 18.000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Dari gambar 2.3-10 Geankoplis didapatkan nilai ε : 4,6 × 10-5, sehingga nilai

ε D

=

4,6 × 10 −5 = 0,00034 0,134167

Didapatkan nilai faktor fanning ( f ) : 0,0052


.................................................... (Geankoplis, 1997)

= 0,55 (1 – 0) = 0,55 2 hc = kc v 2 ⋅ gc

....................................................................................................

(Geankoplis, 1997)

2,04455 2 = 0,55 × = 0,03573 ft.lbf/lbm 2 ⋅ 32,174


20 × 2,04455 2 = 0,40284 ft.lbf/lbm 0,134167 × 2 × 32,174


= 2 × 0,75 ×

.................................................................. (Geankoplis, 1997)

2,04455 2 = 0,09744 ft.lbf/lbm 2 × 32,174


v 2 ................................................................. (Geankoplis, 1997) 2 ⋅ gc


= 1× 2 ×

2,04455 2 = 0,12992 ft lbf/lbm 2 × 32,174


  ................................................................. (Geankoplis, 1997) 


2,04455 2 = 0,06496 ft lbf/lbm = 1. 2 × 32,174 Jumlah friction loss (Σf) = 0,03573 + 0,40284 + 0,09744 + 0,12992 + 0,06496 = 0,73089 ft lbf/lbm − Ws =


Dimana: Diameter pipa konstan, v1 = v2 Selisih tinggi pipa, z1 − z 2 =10 ft Tekanan konstan, p2 = p1

Sehingga, − Ws =

1 (0) + 32,174 (10) + 0 + ∑ f 2 ⋅1

32,174 ft/s 2 1 – Ws = (0) + (10 ft) + 0 + 0,73089 ft.lbf/lbm 2 32,174 ft.lbm/lbf.s 2 = 10,73089 ft.lbf/lbm

Daya pompa, P : P=

Ws × F ..................................................................... (Geankoplis, 1997) 550


P=

10,73089 × 1,4655 = 0,02859 hp 550

Bila efisiensi pompa 65 %, maka : Daya pompa (P) =

0,02859 η

=

0,02859 0,8

= 0,03574 hp


C.22 Reboiler (E-105) Fungsi


sebelum dikemblikan ke dalam

kolom destilasi Jenis


Dipakai


Jumlah

: 1 unit


= 81,00913 kg/jam

= 178,59549 lbm/jam

o


= 100 C

= 212 oF


= 100 oC

= 212 oF

Panas yang diberi (Q)

= 182.829,50962 kJ/jam

=173.288,25813 Btu/jam

= 2.392,34450 kg/jam

= 5.274,24436 lbm/jam

Fluida Dingin Laju alir fluida masuk

o


= 70 C

= 176 oF


= 76,85 oC

= 170,33 oF


Fluida Dingin

Selisih

T1 = 212 oF


t2 = 176 oF

Δt 2 = 36 oF

T2 = 212 oF


t1 = 170,33 oF

Δt 1 = 41,67 oF


T1 – T2 = 0 oF =

LMTD

t2 – t1 = 5,67 oF

Selisih Δt 2 − Δt 1  Δt 2,3 log  2  Δt 1

  

=

Δt 2 – Δt 1 = -5,67 oF

− 5,67 = 38,80949 o F 36   2,3 log    41,67 


T1 + T2 212 + 212 = = 212 o F 2 2

tc =

t 1 + t 2 170,33 + 176 = = 173,165 o F 2 2

Fluida Panas (Anulus ; steam) 3. Flow Area Untuk pipa dengan ukuran 2 in IPS dengan schedule 40 diperoleh : OD = D1 = ID = D2

=

1,66 in = 0,13833 ft 12 2,067 in = 0,17225 ft ............................................ (Tabel 11, Kern) 12

π(D 2 − D1 ) 3,14 (0,17225 2 − 0,13833 2 ) = = 0,00827 ft 2 4 4 2

aa =

Da =

(D

− D1 D1

2 2

2

2

) = (0,17225

− 0,13833 2 ) = 0,07615 ft 0,13833 2

4. Kecepatan massa

Ga =

W 178,59549 = = 21.597,80074 lb/jam ⋅ ft 2 aa 0,00827

5. Bilangan Reynold Viskositas steam pada suhu 212 oF ( μ ) = 0,24000 cP μ = 0,24000 cP × 2,42 = 0,58080 lb/ft.jam


D a × G a 0,07615 × 21597,80074 = = 2.831,70097 μ 0,58080

Rea =

6. Dari bilangan Reynold = 2.831,70097 diperoleh JH = 8 ......

(Gambar 24, Kern)

7. Kapasitas Panas Pada suhu 212 oF diperoleh c = 1,15 Btu/lbm.oF .................... (Gambar 2, Kern) k = 0,415 Btu/jam.ft2.(oF/ft) ...................................................... (Tabel 4, Kern)

 c⋅μ     k 

1

 1,15 ⋅ 0,58080  =  0,415  

3

1

3

= 1,17190


k  c⋅μ  ho = JH ⋅   Da  k  = 8⋅

1

3

 μ   μw

  

0,14

........................................ (Pers. 6.15 b, Kern)

0,415 × 1,17190 × 1 = 22,58765 Btu/jam.ft2.oF 0,07615

Fluida Dingin (Inner pipe ; n-Butiraldehid) 3’. Flow Area Untuk pipa dengan ukuran 1¼ in IPS dengan schedule 40 diperoleh : OD =

1,66 in = 0,13833 ft 12

ID =

1,380 in = 0,115 ft ............................................................. (Tabel 11, Kern) 12

D = ID = 0,115 ft

ap =

π(D 2 ) 3,14 (0,115 2 ) 2 = = 0,01038 ft 4 4


Gp =

W 5.274,24436 = = 508.036,49310 lb/jam ⋅ ft 2 ap 0,01038

5’. Bilangan Reynold Rahmadelfitri : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 18.000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Viskositas ( μ ) = 0,41202 cP μ = 0,41202 cP × 2,42 = 0,99708 lb/ft.jam

D× Gp

Re =

μ

=

0,115 × 508.036,49310 = 58.595,50671 0,99708

6’. Dari bilangan Reynold = 58.595,50671 diperoleh JH = 210 .... (Gambar 24, Kern) 7’. Kapasitas Panas c = 0,66500 Btu/lbm.oF k = 0,06134 Btu/jam.ft2.(oF/ft)

 c⋅μ     k 

1

3

 0,66500 ⋅ 0,99708  =  0,06134  

1

3

= 2,21108


k  c⋅μ  hi = JH ⋅   Da  k  = 210 ⋅

1

3

 μ   μw

  

0,14

................................................ (Pers. 6.15 a, Kern)

0,06134 × 2,21108 × 1 = 247,66371 Btu/jam.ft2.oF 0,115

9. Koreksi hi hio =


10. . Clean Overall Coefficient, Uc Uc =


11. Design Overall Coefficien ,UD Rahmadelfitri : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 18.000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009


A=

Q 173.288,25813 = = 198,29600 ft2 U D × LMTD 19,55838 × 38,80949


A 198,29600 = = 524,81839 ft2 0,435 A'


=

524,81839 = 13,12046 2 × 20

Maka A sebenarnya

= 13 × 2 × 20 × A’ = 226,20000 ft2


13. Koreksi UD

UD =


14. Faktor Pengotor, RD

RD =

U c − U D 20,35459 − 19,73961 = = 0,00153 U c × U D 20,35459 × 19,73961

RD yang diperoleh

= 0,00153

Pressurre Drop Fluida Panas (Anulus; steam) 1. Da’ = (D2 – D1) = (0,17225 – 0,13833) = 0,03392 ft Rea’ =

D a '×G a 0,03392 × 21.597,80074 = = 1.261,23521 μ 0,24000


f = 0,0035 +

0,264

(DG/μ )

0,42

= 0,0035 +

0,264 = 0,01666 (21.597,80074) 0,42

s = 1 ; ρ = 1 × 62,5 = 62,5 2

2. ΔFa =

4fG a L 2gρ 2 D a

=

3.

V=

4 ⋅ (0,01666) ⋅ (21.597,80074) 2 ⋅ 520

(

)

2 ⋅ 4,18 ⋅ 10 8 (62,5) (0,03392 ) 2

= 0,14594 ft

Ga 21.597,80074 = = 0,09599 fps 3.600ρ (3.600)(62,5)

 V2 ΔF1 = 13 ×   2g ΔP a = =

  0,09599 2  = 13 ×    2 ⋅ 32,2

  = 0,00286 ft 

(∆Fa + ΔF1 )ρ 144 (0,14594 + 0,00286) × 62,5 144


Fluida Dingin (Inner pipe ; campuran larutan) 1’. Untuk Re = 58.595,50671

f = 0,0035 +

0,264

(DG/μ )

0,42

= 0,0035 +

0,264

(58.595,50671)0,42

= 0,00612

ρ = 811,87 × 62,5 = 50.741,87500

2’. ΔFp =

=

4fG 2 L 2gρ 2 D 4 ⋅ (0,00601) ⋅ (508.036,4931) 2 ⋅ 520

(

)

2 ⋅ 4,18 ⋅ 10 8 (50.741,875) (0,115) 2

= 0,00001 ft


3’. ΔP a =

=

∆Fp × ρ 144

0,00001× 50.741,87500 144

= 0,00468 psi ΔP yang diperbolehkan = 10 psi C.23 Cooler IV (E-106) Fungsi

: Menurunkan temperatur cairan sebelum dimasukkan ke dalam tangki penyimpanan

Jenis


Dipakai


Jumlah

: 1 unit


= 2.392,34450 kg/jam

= 5.274,24436 lbm/jam


= 76 oC

= 168,8 oF


= 25 oC

= 77 oF


= 5.731,19891 kg/jam

= 12.635,19680 lbm/jam


= 28 oC

= 82,4 oF


= 40 oC

= 104 oF


= 286.635,54940 kJ/jam

=271.677,01306 Btu/jam

Fluida Dingin


Fluida Dingin

Selisih

T1 = 168,8 F


t2 = 104 F

Δt 2 = 64,8 oF

T2 = 77 oF


t1 = 82,4 oF

Δt 1 = - 5,4 oF

T1 – T2 = 81 oF

Selisih

t2 – t1 = 21,6 oF

Δt 2 – Δt 1 = 70,2 oF

o

o


=

LMTD

Δt 2 − Δt 1  Δt 2,3 log  2  Δt 1

  

=

70,2 = 25,82609 o F  64,8  2,3 log    5,4 

2. Temperatur kalorik (Tc dan tc) Tc =

T1 + T2 168,8 + 77 = =122,9 o F 2 2

tc =

t1 + t 2 82,4 + 104 = = 93,2 o F 2 2

Fluida Panas (Anulus ; n-Butiraldehid) 3. Flow Area Untuk pipa dengan ukuran 2 in IPS dengan schedule 40 diperoleh : OD = D1 = ID = D2

=

1,66 in = 0,13833 ft 12 2,067 in = 0,17225 ft ............................................ (Tabel 11, Kern) 12

π(D 2 − D1 ) 3,14 (0,17225 2 − 0,13833 2 ) = = 0,00827 ft 2 4 4 2

aa =

Da

(D =

− D1 D1

2 2

2

2

) = (0,17225

− 0,13833 2 ) = 0,07615 ft 0,13833 2

4. Kecepatan Massa

Ga =

W 5.274,24436 = = 637.821,68463 lb/jam ⋅ ft 2 aa 0,00827

5. Bilangan Reynold Viskositas campuran gas ( μ ) = 0,34300 cP μ = 0,34300 cP × 2,42 = 0,83006 lb/ft.jam

Rea =

D a × G a 0,07615 × 637.821,68463 = = 58.513,25557 μ 0,93058

6. Dari bilangan Reynold = 58.513,25557 diperoleh JH = 190 ... (Gambar 24, Kern)


7. Kapasitas Panas c = 0,21322 Btu/lbm.oF k = 0,04997 Btu/jam.ft2.(oF/ft)

 c⋅μ     k 

1

 0,21322 ⋅ 0,83006  =  0,04997  

3

1

3

= 1,52430


k  c⋅μ  ho = JH ⋅   Da  k  = 190 ⋅

1

3

 μ   μw

  

0,14

................................................ (Pers. 6.15 b, Kern)

0,04997 × 1,52430 × 1 = 84,02215 Btu/jam.ft2.oF 0,07615

Fluida Dingin (Inner pipe ; air) 3’. Flow area Untuk pipa dengan ukuran 1¼ in IPS dengan schedule 40 diperoleh : OD =

1,66 in = 0,13833 ft 12

ID =

1,380 in = 0,115 ft ............................................................. (Tabel 11, Kern) 12

D = ID = 0,115 ft

ap =

π(D 2 ) 3,14 (0,115 2 ) 2 = = 0,01038 ft 4 4


Gp =

W 12.635,1968 = = 1.217.073,125 lb/jam ⋅ ft 2 ap 0,01038

5’. Bilangan Reynold Pada tc = 93,2 oF, μ = 0,77 cP .......................................... (Gambar 14, Kern) μ = 0,77 cP × 2,42 = 1,86340 lb/ft.jam

Re =

D× Gp μ

=

0,115 × 1.217.073,125 = 75.111,84363 1,86340


6’. Dari bilangan Reynold = 75.111,84363 diperoleh JH = 220 .... (Gambar 24, Kern) 7’. Kapasitas panas Pada tc = 93,2 oF, diperoleh c = 0,99 Btu/lbm.oF ....................... (Gambar 2, Kern) k = 0,36 Btu/jam.ft2.(oF/ft) ................................................... (Tabel 4, Kern)

 c⋅μ     k 

1

3

 0,99 ⋅ 1,86340  =  0,36  

1

3

= 1,72404


k  c⋅μ  hi = JH ⋅   Da  k  = 220 ⋅

1

3

 μ   μw

  

0,14

................................................ (Pers. 6.15 a, Kern)

0,36 × 1,72404 × 1 = 1.187,33591 Btu/jam.ft2.oF 0,115

9. Koreksi hi hio =

h i ⋅ ID 1.187,33591 ⋅ 0,115 = = 987,06238 Btu/jam.ft2.oF OD 0,13833





A=

Q 271.677,0131 = = 143,26939 ft2 U D × LMTD 67,04781 × 28,28231

Untuk pipa 1 ¼ in diperoleh A’ = 0,435 ft2/ft ……………... (Tabel 11, Kern)


Panjang pipa yang dibutuhkan =

A 143,26939 = = 329,35492 ft2 ' 0,435 A


=

329,35492 = 8,23387 2 × 20

Maka A sebenarnya

= 8 × 2 × 20 × A’ = 139,20000 ft2

Berarti diperlukan 8 pipa hairpin ukuran 20 ft 13. Koreksi UD

UD =

271.677,0131 Q = = 69,00789 Btu/jam.ft2.oF A × LMTD 139,20000 × 28,28231

14. Faktor Pengotor, RD U c − U D 77,43096 − 69,00789 = = 0,00158 U c × U D 77,43096 × 69,00789

RD =

RD yang diperoleh

= 0,00158

Pressurre Drop Fluida Panas (Anulus; campuran gas) 1. Da’ = (D2 – D1) = (0,17225 – 0,13833) = 0,03392 ft Rea’ =

D a '×G a 0,03392 × 637.821,68463 = = 26.061,71297 μ 0,83006

f = 0,0035 +

0,264

(DG/μ )

0,42

= 0,0035 +

0,264 = 0,00719 (26.061,71297) 0,42

ρ = 801,60000 × 62,5 = 50.100,00000 2

2. ΔFa =

=

4fG a L 2gρ 2 D a 4 ⋅ (0,00719) ⋅ (637.821,68463) 2 ⋅ 320

(

2 ⋅ 4,18 ⋅ 10

8

)(50.100,00000) (0,03392) 2

= 5,25979 × 10-5 ft


3.

V=

Ga 637.821,68463 = = 0,00354 fps 3.600ρ (3.600)(50.100,00000)

 V2 ΔF1 = 8 ×   2g

ΔP a =

  0,00354 2  = 7 ×    2 ⋅ 32,2

  = 1,55354 × 10-6 ft 

(∆Fa + ΔF1 )ρ 144

(5,25979 × 10 -5 + 1,55354 × 10 -6 ) × 50.100,000 00 = 144



f = 0,0035 +

0,264

= 0,0035 +

(DG/μ )

0,42

0,264

(75.111,84363)0,42

= 0,00386

; ρ = 1 × 62,5 = 62,5

s=1

2’. ΔFp =

= 3’. ΔP a =

=

4fG 2 L 2gρ 2 D

4 ⋅ (0,00386) ⋅ (75.111,84363) 2 ⋅ 320

(

)

2 ⋅ 4,18 ⋅ 10 8 (62,5) (0,115) 2

= 19,48796 ft

∆Fp × ρ 144

19,48796 × 62,5 = 8,45832 psi 144


C.24 Pompa VIII (J-108) Fungsi


Bahan


Jenis

: Pompa sentrifugal


Jumlah

: 1 unit


= 25 oC

Tekanan

= 1 atm


= 2.392,34445 kg/jam = 1,46505 lbm/s


= 793,11960 kg/m3

= 49,51273 lbm/ft3


= 0,50430 cP

= 0,00034 lbm/ft3.s


=

F ρ

=

1,46505 = 0,02959 ft 3 /s 49,51273


= 3,9 × (Q 0,45) × (ρ 0,13) = 3,9 × (0,02959 0,45) × (49,51273 0,13) = 1,32858 in


= 11/4 in

- Schedule pipa

= 40


= 1,380 in = 0,115 ft = 0,035052 m

- Outside Diameter

= 1,660 in


= 0,0104 ft2


=

Q A

=

0,02959 = 2,84519 ft/s 0,0104


=

ρvD μ


=

49,51273 × 2,84519 × 0,115 = 47.648,26262 0,00034


ε D

=

4,6 × 10 −5 = 0,0004 0,115

Didapatkan nilai faktor fanning ( f ) : 0,005 Friction Loss 1. Contraction Loss pada Keluaran Tangki  A  Kc = 0,55 × 1 − 1   A2 

.................................................... (Geankoplis, 1997)

= 0,55 (1 – 0) = 0,55 2 hc = kc v 2 ⋅ gc

...........................................................................

(Geankoplis, 1997)

2,84519 2 = 0,55 × = 0,06919 ft.lbf/lbm 2 ⋅ 32,174


20 × 2,84519 2 = 0,43757 ft.lbf/lbm 0,115 × 2 × 32,174


= 2 × 0,75 ×

.................................................................. (Geankoplis, 1997)

2,84519 2 = 0,18870 ft.lbf/lbm 2 × 32,174



v 2 ................................................................. (Geankoplis, 1997) 2 ⋅ gc

= 1× 2 ×

2,84519 2 = 0,25160 ft lbf/lbm 2 × 32,174


  ................................................................. (Geankoplis, 1997) 


= 1.

2,84519 2 = 0,12580 ft lbf/lbm 2 × 32,174


 P − P1  1 2 2  + ∑ f .................. (Geankoplis, 1997) (v 2 − v1 ) + g(z 2 − z 1 ) +  2 2⋅α  ρ 

Dimana: Diameter pipa konstan, v1 = v2 Selisih tinggi pipa, z1 − z 2 =10 ft Tekanan konstan, p2 = p1 Sehingga, − Ws =

1 (0) + 32,174 (10) + 0 + ∑ f 2 ⋅1

32,174 ft/s 2 1 – Ws = (0) + (10 ft) + 0 + 1,07286 ft.lbf/lbm 2 32,174 ft.lbm/lbf.s 2 = 11,07286 ft.lbf/lbm


Daya pompa, P : P=

Ws × F ..................................................................... (Geankoplis, 1997) 550

P=

11,07286 × 1,46505 = 0,024295 hp 550

Bila efisiensi pompa 65 %, maka : Daya pompa (P) =

=

0,024295 η

0,024295 = 0,04538 hp 0,65


C.25 Akumulator (V-107) Fungsi

: Mengakumulasi kondensat sebelum didinginkan di cooler

Bahan konstruksi

: Low alloy steel SA – 353

Bentuk

: Silinder horizontal dengan tutup ellipsoidal

Jenis sambungan


Jumlah

: 1 unit


= 338,45 K

Tekanan

= 110 bar

Laju alir massa

= 231,91095 kg/jam


= 1 jam

Faktor kelonggaran

= 20 %

= 108,562 atm


n-Butiraldehid

= 0,001

-

i-Butiraldehid

= 0,98

-

Air

= 0,019


n-Butiraldehid

= 801,6 kg/m3

-

i-Butiraldehid

= 789,1 kg/m3

-

Air

= 1.000 kg/m3


(Kirk-Orthmer, 1998) Densitas campuran ρ = ∑ y i × ρ i = (0,001 ⋅ 801,6 ) + (0,98 ⋅ 789,1) + (0,019 ⋅ 1.000 ) = 793,1196 kg/m3

a. Volume Tangki Volume bahan

=

m ρ

=

231,91095 793,1196

= 0,29240 m3 = ( 1 + 0,2 ) × 0,29240

Volume tangki

= 1,2 × 0,29240 = 0,35088 m3

b. Diameter dan Tinggi Tangki Fraksi volume

=

0,29240 m 3 = 0,83333 0,35088 m 3

Untuk fraksi volume 0,83333, maka H/D = 0,77700 (Perry,1999) Vh

= V/Vo

= 2 × (H/D)2 (1,5 – (H/D) …………….. (Wallas,1988)

Vo

= 0,13090 D3

Vh

= 0,52360 D3 × (0,777002) × (1,5 – 0,77700) = 0,22855 D3

Untuk kapasitas shell θ

= 2 arc cos ( 1 – 2(H/D)) …………….. (Wallas,1988) = 2 arc cos (- 0,554)

θ

= 247,28

θ rad

=

247,28 = 4,315 rad 57,30


Vs

= Vo (V/Vo)

= (½ π)(θ − sin θ) …………………….. (Wallas,1988) =

π 2 1 ⋅ D L( π)(θ − sin θ) 2 4

= 5,22595 D2L = 0,49213 m3 = 0,2285 D3 + 0,5299 D2L

Vt

Perbandingan L/D

= 3, maka ; = 0,49213 m3 = 0,2285 D3 + 0,5299 D2 (3D)

Vt

= 1,8182 D3 D

= 0,57788 m = 311,04360 in

L

= 1,73365 m

r

= 0,28894 m = 11,37568 in

H

= 0,44902 m

R

H


ts

=

P⋅r + Cc S.Ej − 0,6 P

Dimana: P


r

= Jari-jari tangki

S


Ej

= Join efficiency

Cc



Phidrostatik = ρ × g × H = 793,1196 kg/m3 × 9,8 m/det2 × 0,44902 m = 3.490,00859 Pa = 0,03445 atm

Poperasi = 108,562 atm + 0,03856 atm = 108,59645 atm Pdesign = (1 + faktor keamanan) × Poperasi = (1 + 0,2) × 108,59645 = 130,31574 atm = 1.915,19000 psi

ts

=

P⋅r + Cc S.Ej − 0,6 P

=

1.915,19000 psi × 11,37568 in + 0,125 in 22.500 psi × 0,9 − 0,6 ×1.915,19000 psi

= 1,33699 in Maka, tebal tangki yang digunakan adalah 1 ½ in (Brownel, 1959).

d. Diameter dan Tinggi Tutup Tangki Diameter tutup tangki sama dengan diameter tangki.= 0,57788 m Perbandingan panjang dan diameter tutup tangki adalah = 1 : 4, sehingga Lt

=

0,57788 m 4

= 0,14447 m

Dt

Panjang tangki keseluruhan adalah panjang silinder ditambah dengan panjang tutup : Lt Ltangki = Ls + Lt = 1,73365 m + 0,14447 m Rahmadelfitri : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 18.000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

= 1,87812 m


th

=

P⋅D + Cc 2 × S.Ej − 0,2 P

=

1.915,19000 psi × 311,04360 in + 0,125 in 2 × 22.500 psi × 0,8 − 0,2 ×1.915,19000 psi

= 1,27569 in Sehingga tebal tangki yang digunakan adalah 1 ½ in (Brownel, 1959).

C.26 Cooler III (E-107) Fungsi

: Menurunkan temperatur cairan sebelum dimasukkan ke dalam tangki penyimpanan

Jenis


Dipakai


Jumlah

: 1 unit


= 231,91909 kg/jam

= 511,29675 lbm/jam

o


= 70 C

= 158 oF


= 25 oC

= 77 oF

= 408,37896 kg/jam

= 900,32620 lbm/jam

Fluida Dingin Laju alir fluida masuk

o


= 28 C

= 82,4 oF


= 40 oC

= 104 oF


= 20.424,33508 kJ/jam

= 19.358,45836 Btu/jam


Fluida Dingin

Selisih


T1 = 158 oF


t2 = 104 oF

Δt 2 = 54 oF

T2 = 77 oF


t1 = 82,4 oF

Δt 1 = 5,4 oF

T1 – T2 = 81 oF

Selisih

t2 – t1 = 21,6 oF

Δt 2 – Δt 1 = 59,4 oF

=

LMTD

Δt 2 − Δt 1  Δt 2,3 log  2  Δt 1

  

=

59,4 = 25,82609 o F  54  2,3 log    5,4 


T1 + T2 158 + 77 = =117,5 o F 2 2

tc =

t1 + t 2 82,4 + 104 = = 93,2 o F 2 2

Fluida Panas (Anulus ; campuran gas) 3. Flow Area Untuk pipa dengan ukuran 2 in IPS dengan schedule 40 diperoleh : OD = D1 = =

ID = D2

1,66 in = 0,13833 ft 12

2,067 in = 0,17225 ft ............................................. (Tabel 11, Kern) 12

π(D 2 − D1 ) 3,14 (0,17225 2 − 0,13833 2 ) aa = = = 0,00827 ft 2 4 4 2

Da

(D =

− D1 D1

2 2

2

2

) = (0,17225

− 0,13833 2 ) = 0,07615 ft 0,13833 2

4. Kecepatan Massa

Ga =

W 231,91909 = = 61.831,8255 lb/jam ⋅ ft 2 aa 0,00827

5. Bilangan Reynold Viskositas campuran gas ( μ ) = 0,38454 cP μ = 0,38454 cP × 2,42 = 0,93058 lb/ft.jam Rahmadelfitri : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 18.000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Rea =

D a × G a 0,07615 × 61.831,82554 = = 5.059,65126 μ 0,93058

6. Dari bilangan Reynold = 5.059,65126 diperoleh JH = 14 ...... (Gambar 24, Kern) 7. Kapasitas Panas c = 0,75999 Btu/lbm.oF k = 0,06666 Btu/jam.ft2.(oF/ft)

 c⋅μ     k 

1

3

 0,75999 ⋅ 0,93058  =  0,06666  

1

3

= 2,19734


k  c⋅μ  ho = JH ⋅   Da  k  = 14 ⋅

1

3

 μ   μw

  

0,14

................................................ (Pers. 6.15 b, Kern)

0,06666 × 2,19734 × 1 = 11,90517 Btu/jam.ft2.oF 0,07615

Fluida Dingin (Inner pipe ; air) 3’. Flow Area Untuk pipa dengan ukuran 1¼ in IPS dengan schedule 40 diperoleh : OD =

1,66 in = 0,13833 ft 12

ID =

1,380 in = 0,115 ft ............................................................. (Tabel 11, Kern) 12

D = ID = 0,115 ft

π(D 2 ) 3,14 (0,115 2 ) 2 ap = = = 0,01038 ft 4 4 4’. Kecepatan Massa

Gp =

W 900,32620 = = 86.723,05132 lb/jam ⋅ ft 2 ap 0,01038

5’. Bilangan Reynold Pada tc = 93,2 oF, μ = 0,77 cP .......................................... (Gambar 14, Kern) Rahmadelfitri : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 18.000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

μ = 0,77 cP × 2,42 = 1,86340 lb/ft.jam

Re =

D× Gp μ

=

0,115 × 86.723,05132 = 5.352,12563 1,86340

6’. Dari bilangan Reynold = 5.352,12563 diperoleh JH = 18 ....... (Gambar 24, Kern)

7’. Kapasitas Panas Pada tc = 93,2 oF, diperoleh c = 0,99 Btu/lbm.oF ....................... (Gambar 2, Kern) k = 0,36 Btu/jam.ft2.(oF/ft) ................................................... (Tabel 4, Kern)

 c⋅μ     k 

1

3

 0,99 ⋅ 1,86340  =  0,36  

1

3

= 1,72404

8’. Koefisein Koreksi, hi

k  c⋅μ  hi = JH ⋅   Da  k  = 18 ⋅

1

3

 μ   μw

  

0,14

................................................ (Pers. 6.15 a, Kern)

0,36 × 1,72404 × 1 = 97,14567 Btu/jam.ft2.oF 0,115

9. Koreksi hi hio =

10.

Clean Overall Coefficient, Uc Uc =

11.



Design Overall Coefficient, UD

1 1 1 = + Ro = + 0,002 = 0,09838 Btu/jam.ft2.oF UD Uc 10,37564 UD = 10,16471 Btu/jam.ft2.oF

12.

Luas Permukaan


A=

Q 19.358,45836 = = 73,74236 ft2 U D × LMTD 10,16471 × 25,82609


A 73,74236 = = 169,52266 ft2 0,435 A'


=

169,52266 = 7,06344 2 ×12

Maka A sebenarnya

= 7 × 2 × 12 × A’ = 73,08000 ft2

Berarti diperlukan 7 pipa hairpin ukuran 12 ft 13.

Koreksi UD

UD =

14.


Faktor Pengotor, RD

RD =

U c − U D 10,37564 − 10,25684 = = 0,00112 U c × U D 10,37564 × 10,25684

RD yang diperoleh

= 0,00112

Pressurre Drop Fluida Panas (Anulus; campuran gas) 3.

Da’ = (D2 – D1) = (0,17225 – 0,13833) = 0,03392 ft Rea’ =

D a '×G a 0,03392 × 61.831,82554 = = 2.253,56080 μ 0,93058

f = 0,0035 +

0,264

(DG/μ )

0,42

= 0,0035 +

0,264 = 0,01381 (2.253,56080) 0,42

ρ = 793,11960 × 62,5 = 49569,97500


2

4.

ΔFa = =

3.

V=

4fG a L 2gρ 2 D a

4 ⋅ (0,00867) ⋅ (61.831,82554) 2 ⋅ 168

(

2 ⋅ 4,18 ⋅ 10

8

)(49.569,97500) (0,03392) 2

= 5,09372 × 10-7 ft

Ga 61.831,82554 = = 0,00035 fps 3.600ρ (3.600)(49.569,97500)

 V2 ΔF1 = 7 ×   2g

ΔP a =

=

  0,00035 2  = 7 ×    2 ⋅ 32,2

  = 1,86421 × 10-9 ft 

(∆Fa + ΔF1 )ρ 144 (5,09372 × 10 -7 + 1,86421 × 10 -9 ) × 49.569,975 00 144



f = 0,0035 +

0,264

= 0,0035 +

(DG/μ )

0,42

0,264

(5.352,12563)0,42

= 0,01067

; ρ = 1 × 62,5 = 62,5

s=1

4fG 2 L 2’. ΔFp = 2gρ 2 D

=

3’. ΔP a =

=

4 ⋅ (0,01067) ⋅ (86.723,05132) 2 ⋅ 168

(

)

2 ⋅ 4,18 ⋅ 10 8 (62,5) (0,115) 2

= 0,14362 ft

∆Fp × ρ 144

0,14362 × 62,5 144



C.27 Pompa IX (J-109) Fungsi


Bahan


Jenis

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 unit


= 25 oC

Tekanan

= 1 atm


= 231,91909 kg/jam = 0,14202 lbm/s


= 793,11960 kg/m3

= 49,51273 lbm/ft3


= 0,38454 cP

= 0,00026 lbm/ft3.s


=

F ρ

=

0,14202 = 0,00287 ft 3 /s 49,51273


= 3,9 × (Q 0,45) × (ρ 0,13) = 3,9 × (0,00287 0,45) × (49,51273 0,13) = 0,46486 in

Dari hasil perhitungan diameter optimum maka diambil pipa dengan spesifikasi : 1


=

/2 in

- Schedule pipa

= 40



= 0,622 in = 0,05183 ft = 0,015799 m

- Outside Diameter

= 0,840 in


= 0,00211 ft2


=

Q A

=

0,00287 = 1,36019 ft/s 0,00211


=

ρvD μ

=

49,51273 × 1,36019 × 0,05183 = 13.425,30965 0,00026

Dari bilangan Reynold yang dihitung didapatkan bahwa aliran pada pompa adalah aliran turbulen dengan nilai ε

D

= 0,003..Dari gambar 2.3-10 Geankoplis

didapatkan nilai faktor fanning ( f ) : 0,007


.................................................... (Geankoplis, 1997)

= 0,55 (1 – 0) = 0,55 2 hc = kc v 2 ⋅ gc

= 0,55 ×

...........................................................................

(Geankoplis, 1997)

1,36019 2 = 0,01581 ft.lbf/lbm 2 ⋅ 32,174

2. Friction pada Pipa Lurus Rahmadelfitri : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 18.000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Panjang pipa lurus = 30 ft Ff = 4f

ΔL v 2 D 2 ⋅ gc

= 4 × 0,007 ×

30 × 1,36019 2 = 0,46597 ft.lbf/lbm 0,05183 × 2 × 32,174


= 2 × 0,75 ×

.................................................................. (Geankoplis, 1997)

1,36019 2 = 0,04313 ft.lbf/lbm 2 × 32,174


v 2 ................................................................. (Geankoplis, 1997) 2 ⋅ gc

= 1 × 0,17 ×

1,36019 2 = 0,00489 ft lbf/lbm 2 × 32,174


  ................................................................. (Geankoplis, 1997) 


= 1.

1,36019 2 = 0,02875 ft lbf/lbm 2 × 32,174


 P − P1  1 2 2  + ∑ f .................. (Geankoplis, 1997) (v 2 − v1 ) + g(z 2 − z 1 ) +  2 2⋅α  ρ 


Dimana: Diameter pipa konstan, v1 = v2 Selisih tinggi pipa, z1 − z 2 = 2 ft Tekanan konstan, p2 = p1 Sehingga, − Ws =

1 (0) + 32,174 (2) + 0 + ∑ f 2 ⋅1

– Ws =



Ws × F × ρ ................................................................ (Geankoplis, 1997) 550

P=

2,55855 × 0,14202 × 49,51273 = 0,03271 hp 550


0,03271 η 0,03271 = 0,0503 hp 0,65


C. 28 Tangki Penyimpanan n-Butiraldehid (TT-104) Fungsi

: Menyimpan n-Butiraldehid

Bahan konstruksi

: Carbon steel SA – 285 Grade C

Bentuk


Jenis sambungan


Jumlah

: 1 unit


= 1 atm


Temperatur

= 298,15 K

Laju alir massa

= 2.392,34450 kg/jam


= 1 jam

Faktor kelonggaran

= 20 %


n-Butiraldehid

= 0,05

-

Air

= 0,95


n-Butiraldehid

= 801,6 kg/m3

-

Air

= 1.000 kg/m3


= (0,05 ⋅ 801,6 ) + (0,95 ⋅ 1.000 ) = 811,52 kg/m3

a. Volume Tangki Volume bahan

= =

m ρ 2.392,34450 811,52

= 2,94798 m3 Tangki yang dipakai direncanakan untuk menyimpan produk selama 30 hari, sehingga: Volume tangki

= ( 1 + 0,2 ) × 24 jam/hari x 30 hari x 2,94798 m3/jam = 2.547,05472 m3



VS

D

=

πD 2 Hs 4

=

π D3 3

=

3

………………………………(Brownell, 1959)

3× 2.547,05472 3,14

= 13,45065 m

= 529,553 in

= 4 ×D 3

Hs

= 4 ×13,45065 3 = 17,93420 m =½ × D

r

=

529,553 in = 264,7765 in 2

Hs

½D [


ts

=


Dimana: P


r

= Jari-jari tangki

S



Ej

= Join efficiency

Cc



= (1 – 0,2 ) × Hs = 0,8 × 17,93420 m = 14,34736 m

Phidrostatik = ρ × g × H c = 811,52 kg/m3 × 9,8 m/det2 × 14,34736 m = 114,10306 kPa

= 1,12611 atm

Poperasi = 1 atm + 1,12611 atm = 2,12611 atm Pdesign = (1 + faktor keamanan) × Poperasi = (1 + 0,2) × 2,12611 = 2,55133 atm

ts

= 37,4942 psi

=

P⋅r + Cc S.Ej − 0,6 P

=

37,4942 psi × 264,7765 in + 0,125 in 13.500 psi × 0,8 − 0,6 × 37,4942 psi

= 1,04614 in Maka, tebal tangki yang digunakan adalah 1¼ in (Brownel, 1959).

d. Tebal Tutup Tangki Untuk tutup ellipsoidal

ts

=

P⋅D + Cc ............................................ (Brownel, 1959) 2.S.Ej − 0,2 P

=

37,4942 psi × 529,553 in + 0,125 in 2 × 13.500 psi × 0,8 − 0,2 × 37,4942 psi

= 1,04454 in Maka, tebal tutup tangki yang digunakan adalah 1 1/4 in Rahmadelfitri : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 18.000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

C. 29 Tangki Penyimpanan i-Butiraldehid (TT-105) Fungsi

: Menyimpan i-Butiraldehid

Bahan konstruksi


Bentuk


Jenis sambungan


Jumlah

: 1 unit


= 1 atm

Temperatur

= 298,15 K

Laju alir massa

= 231,91095 kg/jam


= 1 jam

Faktor kelonggaran

= 20 %


n-Butiraldehid

= 0,001

-

i-Butiraldehid

= 0,98

-

Air

= 0,019


n-Butiraldehid

= 801,6 kg/m3

-

i-Butiraldehid

= 789,1 kg/m3

-

Air

= 1.000 kg/m3

(Kirk-Orthmer, 1998) Densitas campuran ρ = ∑ y i × ρ i = (0,001 ⋅ 801,6 ) + (0,98 ⋅ 789,1) + (0,019 ⋅ 1.000 ) = 793,1196 kg/m3 a. Volume Tangki Volume bahan

=

m ρ


=

231,91095 793,11960

= 0,29240 m3 Tangki yang dibutuhkan adalah untuk penyimpanan selama 1 bulan produksi, sehingga: = ( 1 + 0,2 ) x 0,29240 m3/jam x 24 jam/hari x 30 hari

Volume tangki

= 252,63364 m3 b. Diameter dan Tinggi Tangki Direncanakan perbandingan tinggi dan diameter tangki (Hs : D) = 4 : 3

VS

πD 2 = Hs 4

………………………………(Brownell, 1959)

π D3 = 3 D

=

3

3× 252,63364 3,14

= 6,22626 m Hs

= 245,128 in

= 4 ×D 3 = 4 × 6,22626 3 = 8,30169 m

r

=½ × D =

245,128 in = 122,564 in 2

Hs

½D

c. Tebal Tangki Untuk tutup ellipsoidal Rahmadelfitri : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 18.000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

ts

=


Dimana: P


r

= Jari-jari tangki

S


Ej

= Join efficiency

Cc



= (1 – 0,2 ) × Hs = 0,8 × 8,30169 m = 6,64135 m

Phidrostatik = ρ × g × H c = 793,1196 kg/m3 × 9,8 m/det2 × 6,64135 m = 51,62039 kPa = 0,21239 atm

Poperasi = 1 atm + 0,21239 atm = 1,21239 atm Pdesign = (1 + faktor keamanan) × Poperasi = (1 + 0,2) × 1,21239 = 1,45487 atm

ts

= 21,3807 psi

=

P⋅r + Cc S.Ej − 0,6 P

=

21,3807 psi × 122,564 in + 0,125 in 10.000 psi × 0,8 − 0,6 × 21,3807 psi

= 0,45309 in Maka, tebal tangki yang digunakan adalah 1/2 in (Brownel, 1959). d. Tebal Tutup Tangki Rahmadelfitri : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 18.000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Untuk tutup ellipsoidal

=


=

21,3807 psi × 245,128 in + 0,125 in 2 × 10.000 psi × 0,8 − 0,2 × 21,3807 psi

ts

= 0,45265 in Maka, tebal tangki yang digunakan adalah 1/2 in (Brownel, 1959).

C. 30 Tangki Penyimpanan n- dan i-Butiraldehid (TT-106) Fungsi

: Menyimpan n- dan i-Butiraldehid

Bahan konstruksi


Bentuk


Jenis sambungan


Jumlah

: 1 unit


= 1 atm

Temperatur

= 298,15 K

Laju alir massa

= 8,34858 kg/jam


= 1 jam

Faktor kelonggaran

= 20 %


n-Butiraldehid

= 0,001

-

i-Butiraldehid

= 0,98

-

Air

= 0,019


n-Butiraldehid

= 801,6 kg/m3

-

i-Butiraldehid

= 789,1 kg/m3

-

Air

= 1.000 kg/m3


= (0,001 ⋅ 801,6 ) + (0,98 ⋅ 789,1) + (0,019 ⋅ 1.000 ) Rahmadelfitri : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 18.000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

= 793,11960 kg/m3 a. Volume Tangki Volume bahan

=

m ρ

=

8,34858 793,11960

= 0,01053 m3

Tangki penyimpanan dibuat untuk kapasitas produksi 1 bulan sehingga: = ( 1 + 0,2 ) x 0,01053 m3 x 24 jam/hari x 30 hari

Volume tangki

= 9,0936 m3 b. Diameter dan Tinggi Tangki Direncanakan perbandingan tinggi dan diameter tangki (Hs : D) = 4 : 3

VS

D

=

πD 2 Hs 4

=

π D3 3

=

3

……………………………… (Brownell, 1959)

3× 9,0936 3,14

= 2,05578 m = 80,9361in Hs

= 4 ×D 3 = 4 × 2,05578 3 = 2,74103 m

r

=½ × D =

80,9361 in = 40,46805 in 2


Hs

½D


ts

=


Dimana: P


r

= Jari-jari tangki

S


Ej

= Join efficiency

Cc



= (1 – 0,2 ) × Hs = 0,8 × 2,74103 m = 2,19282 m

Phidrostatik = ρ × g × H c = 793,11960 kg/m3 × 9,8 m/det2 × 2,19282 m = 17,04388 kPa = 0,16821 atm Poperasi = 1 atm + 0,16821 atm = 1,16821 atm Pdesign = (1 + faktor keamanan) × Poperasi = (1 + 0,2) × 1,16821 = 1,40185 atm

= 20,6015psi


ts

=

P⋅r + Cc S.Ej − 0,6 P

=

20,6051 psi × 40,46805 in + 0,125 in 10.000 psi × 0,8 − 0,6 × 20,6051 psi

= 0,22939 in Maka, tebal tangki yang digunakan adalah ¼ in (Brownel, 1959).

d. Tebal Tutup Tangki Untuk tutup ellipsoidal

ts

=


=

20,6051 psi × 80,9361 in + 0,125 in 2 × 10.000 psi × 0,8 − 0,2 × 20,6051 psi

= 0,22926 in Maka, tebal tangki yang digunakan adalah ¼ in (Brownel, 1959).


LAMPIRAN D PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN UTILITAS

LD.1 Screening (SC) Fungsi

: menyaring partikel-partikel padat yang besar.

Jenis

: Bar screen

Jumlah

: 1

Bahan konstruksi : Stainless steel Kondisi operasi: - Temperatur

= 300C


- Densitas air (ρ) = 995,68 kg/m3 ....................................... (Geankoplis, 1997) Laju alir massa (F)

= 3.745,95408 kg/jam

Laju alir volumetrik (Q) =

3.745,95408 kg/jam × 1 jam/3600 s 995,65 kg/m 3

= 0,001045 m3/s Dari tabel 5.1. Physical Chemical Treatment of Water and Wastewater. Ukuran bar: Lebar bar = 5 mm; Tebal bar = 20 mm; Bar clear spacing = 20 mm; Slope = 300

Direncanakan ukuran screening: Panjang screen

= 2m

Lebar screen

= 2m

Misalkan, jumlah bar = x Maka,

20x + 20 (x + 1) = 2000 40x = 1980 x = 49,5 ≈ 50 buah

Luas bukaan (A2) = 20(50 + 1) (2000) = 2.040.000 mm2 = 2,04 m2 Untuk pemurnian air sungai menggunakan bar screen, diperkirakan Cd = 0,6 dan 30% screen tersumbat. Head loss (Δh) =

Q2 2 2 2 g Cd A 2

=

0,001045 2 2 × 9,8 × 0,6 2 × 2,04 2

= 3,7 x 10-8 m dari air

2m

2m

20 mm

Gambar LD – 1. Sketsa Sebagian Bar Screen (dilihat dari atas)


LD.2 Pompa Screening (PU – 01) Fungsi

: Memompa air dari sungai ke bak pengendapan

Jenis

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1

Bahan konstruksi : Commercial steel

Kondisi operasi : Temperatur

= 300 C

Densitas air (ρ)

= 995,68 kg/m3 = 62,1586 lbm/ft3 ............(Geankoplis, 1997)

Viskositas air (μ) = 0,8007 cP

= 1,9370 lbm/ft.jam

Laju alir massa (F)

= 3.745,95408 kg/jam = 2,29336 lbm/s

Laju alir volumetrik, Q =

F

ρ

=

..........(Geankoplis,1997)

2,29336 lbm/s = 0,03689 ft3/s = 0,001045 m3/s 62,1586 lbm/ft 3

Laju alir volume pompa sentrifugal berkisar dari 6,67 x 10-5 sampai 6,3 m3/s dan viskositasnya kurang dari 0,05 Pa.s (Geankoplis, 1997). Maka dengan nilai Q dan μcampuran di atas dapat menggunakan pompa sentrifugal. Desain pompa : Di,opt = 3,9 (Q)0,45(ρ)0,13 ...............................................(Timmerhaus,1991) = 3,9 × (0,03689 ft3/s )0,45 × ( 62,1586 lbm/ft3)0,13 = 1,51122 in

Dari hasil perhitungan diameter optimum maka diambil pipa dengan spesifikasi: - Ukuran nominal pipa

= 2 in

- Schedule pipa

= 40

- Inside Diameter

= 2,067 in = 0,17226 m

- Outside Diameter

= 2,375 in = 0,197917 ft


= 0,0233 ft2


=

0,03689 Q = = 1,58349 ft/s 0,0233 A



=

ρ× v×D μ

=

(62,1586 lb m /ft 3 )(1,58349 ft/s)(0,.17225 ft) 0,00054 lb m /ft.s

= 31.396,55663 Dari bilangan Reynold yang dihitung didapatkan bahwa aliran pada pompa adalah aliran turbulen. Dari gambar 2.3-10 Geankoplis didapatkan nilai ε : 4,6 x 10-5, sehingga nilai

ε D

4,6 × 10 −5 = = 0,0002670 0,17226

Dan didapatkan nilai f faktor fanning : 0,006

Friction Loss 5. Contraction loss pada keluaran tangki  A  v2 hc = 0,551 − 2  ................................................. (Geankoplis, 1997)  A1  2α .g c

= 0,55(1 − 0)

1,58349 2 2(1)(32,174)


6. Friction pada pipa lurus Panjang pipa lurus = 30 ft Ff

= 4f

ΔL.v 2 D.2.g c

= 4 × 0,006

30 × 1,58349 2 2(0,17226) (32,174)

= 0,16287 ft lbf/lbm 7. Friction pada 2 buah elbow 90o hf

= n.kf.

v2 .......................................................... (Geankoplis, 1997) 2.g c


 1,58349 2   = 0,05845 ft.lbf/lbm = 2(0,75)  2(32.174)   

8. Friction pada 1 buah check valve hf = n.kf

= 1.2.

v2 ................................................................. (Geankoplis, 1997) 2.g c

1,58349 2 = 0,07793 ft lbf/lbm 2.32,174

5. Expansion loss pada tank entrance  A hex = 1 − 2 A1 

= (1 − 0)

 v2  ....................................................... (Geankoplis, 1997)  2α .g c

1,58349 2 2 (32,174)


= 0,02143 + 0,16287 + 0,05845 + 0,07793 + 0,03897 = 0,35965 ft lbf/lbm

-Ws =

............................. (Geankoplis, 1997)

Dimana: •

diameter pipa konstan, v1 = v2

•

selisih tinggi pipa, z1 − z 2 =10 ft

•

tekanan konstan, p2 = p1

Sehingga, Ws

=

1 (0) + (1)(20) + 0 + 0,35965 = 20,35965 ft lbf/lbm 2

Energi pompa, Wp: Ws = -η.Wp ...................................................................... (Geankoplis, 1997) Bila efisiensi pompa 80%, maka: Rahmadelfitri : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 18.000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Wp =

20,35965 = 25,44956 ft.lbf/lbm 0,8

P = m.Wp .................................................................................... (Geankoplis, 1997) Laju alir massa, m = 3.744,90408 kg/jam = 2,29336 lbm/s Sehingga daya pompa adalah: P = 58,36501 ft.lbf/s = 0,11 hp Maka digunakan daya motor 1/8 hp.

LD.3 Water Reservoir (WR-01) Fungsi : Tempat penampungan air sementara Jumlah : 1 Jenis

: beton kedap air

Kondisi operasi: -

Temperatur

= 30°C

-

Tekanan

= 1 atm

= 3.744,90408 kg/jam

Laju massa air

= 995,68 kg/m3

Densitas air

3.745,95408 kg/jam = 3,76221 m3/jam 3 995,68 kg/m

Laju alir volume (Q)

=

Waktu penampungan air

= 3 hari

Volume air

= 3,76221 m3/jam x 3 hari x 24 jam/hari = 270,87889 m3

Bak terisi 90 % maka volume bak

270,87889 m 3 = 300,97654 m 3 = 0,9

Direncanakan ukuran bak sebagai berikut: - panjang bak (p) = 1,5 x lebar bak (l) - tinggi bak (t)

= lebar bak (l)

Maka : Volume bak = p x l x t 300,97654 m3 = 1,5 l x l x l l

= 5,854 m


Jadi, panjang bak = 8,781 m Tinggi bak

= 5,854 m

LD.4 Pompa Screening (PU – 02) Fungsi

: Memompa air dari water reservoir ke bak sedimentasi

Jenis

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1

Bahan konstruksi : Commercial steel


= 300 C

Densitas air (ρ)



= 1,9370 lbm/ft.jam

Laju alir massa (F)

= 3.745,95408 kg/jam = 2,29336 lbm/s


F

ρ

=

..........(Geankoplis,1997)

2,29336 lbm/s = 0,03689 ft3/s = 0,001045 m3/s 3 62,1586 lbm/ft

Laju alir volume pompa sentrifugal berkisar dari 6,67 x 10-5 sampai 6,3 m3/s dan viskositasnya kurang dari 0,05 Pa.s (Geankoplis, 1997). Maka dengan nilai Q dan μcampuran di atas dapat menggunakan pompa sentrifugal. Desain pompa : Di,opt = 3,9 (Q)0,45(ρ)0,13 ...............................................(Timmerhaus,1991) = 3,9 × (0,03689 ft3/s )0,45 × ( 62,1586 lbm/ft3)0,13 = 1,51122 in Dari hasil perhitungan diameter optimum maka diambil pipa dengan spesifikasi: - Ukuran nominal pipa

= 2 in

- Schedule pipa

= 40

- Inside Diameter

= 2,067 in = 0,17226 m

- Outside Diameter

= 2,375 in = 0,197917 ft


= 0,0233 ft2

Laju linear fluida rata-rata (v) Rahmadelfitri : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 18.000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

v

=

0,03689 Q = = 1,58349 ft/s 0,0233 A


=

ρ× v×D μ

=

(62,1586 lb m /ft 3 )(1,58349 ft/s)(0,.17225 ft) 0,00054 lb m /ft.s


ε D

4,6 × 10 −5 = = 0,0002670 0,17226


Friction Loss 1. Contraction loss pada keluaran tangki  A  v2 hc = 0,551 − 2  ................................................. (Geankoplis, 1997)  A1  2α .g c

= 0,55(1 − 0)

1,58349 2 2(1)(32,174)



= 4f

ΔL.v 2 D.2.g c

= 4 × 0,006

30 × 1,58349 2 2(0,17226) (32,174)


= n.kf.

v2 .......................................................... (Geankoplis, 1997) 2.g c


 1,58349 2   = 0,05845 ft.lbf/lbm = 2(0,75)  2(32.174)   


= 1.2.

v2 ................................................................. (Geankoplis, 1997) 2.g c

1,58349 2 = 0,07793 ft lbf/lbm 2.32,174


= (1 − 0)

 v2  ....................................................... (Geankoplis, 1997)  2α .g c

1,58349 2 2 (32,174)


= 0,02143 + 0,16287 + 0,05845 + 0,07793 + 0,03897 = 0,35965 ft lbf/lbm

-Ws =

............................. (Geankoplis, 1997)

Dimana: •


•


•


Sehingga, Ws

=

1 (0) + (1)(20) + 0 + 0,35965 = 20,35965 ft lbf/lbm 2

Energi pompa, Wp: Ws = -η.Wp ...................................................................... (Geankoplis, 1997) Bila efisiensi pompa 80%, maka: Rahmadelfitri : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 18.000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Wp =

20,35965 = 25,44956 ft.lbf/lbm 0,8


LD.5 Bak Sedimentasi (BS) Fungsi : Untuk mengendapkan lumpur yang terikut dengan air. Jumlah : 1 Jenis

: Grift Chamber Sedimentation

Aliran : Horizontal sepanjang bak sedimentasi. Bahan kontruksi

: Beton kedap air

Kondisi operasi: Temperatur

= 300C

Tekanan

= 1 atm

Laju alir massa (F)

= 3.745,95408 kg/jam

=

2,29336 lbm/s Densitas air

= 995,68 kg/m3 = 62,1586 lbm/ft3

Laju air volumetrik,

=

(Geankoplis, 1997)

2,29336 lb m /s 62,1586 lb m /ft 3

= 0,03689 ft3/s = 2,21372 ft3/mnt

Desain Perancangan: Bak dibuat dua persegi panjang untuk desain efektif ............... Kawamura, 1991) Perhitungan ukuran tiap bak: Rahmadelfitri : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 18.000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Kecepatan pengendapan 0,1 mm pasir adalah:

υ 0 = 1,57 ft/min atau 8 mm/s ............................... (Kawamura, 1991) Desain diperkirakan menggunakan spesifikasi: Kedalaman tangki

= 10 ft

Lebar tangki

= 2 ft

Kecepatan aliran, v

=

2,21372 ft 3 /mnt 12 ft × 2 ft

Desain panjang ideal bak :

 h L = K   υ0

= 0,09224 ft/mnt   v......................... (Kawamura,1991) 

dengan : K = faktor keamanan = 1,5 h = kedalaman air efektif ( 10 – 16 ft); diambil 10 ft. Maka :

L = 1,5 × (10/1,57) × 0,09224 = 0,88127 ft

Diambil panjang bak = 1 ft = 0,3048 m Uji desain: Waktu retensi, t =

V Q

=

(1× 2 ×10 ) ft 3 2,21372 ft 3 /mnt

= 9,035 menit

Desain diterima, dimana t diizinkan 6 – 15 menit .................... (Kawamura, 1991) Surface loading :

Q A

=

=

laju volumetrik luas permukaan masukan air 2,2137 ft 3 /mnt (7,481 gal/ft 3 ) 2 ft ×1 ft

= 8,28034 gpm/ft2

Desain diterima, dimana surface loading diizinkan diantara 4 – 10 gpm/ft2 Headloss (∆h); bak menggunakan gate valve, full open (16 in) :


Δh

= K

v2 2g

= 0,17

((0,09224 ft/mnt )(1 mnt/60 s)(0,3048 m/ft)) 2 2 (9,8 m/s 2 )

= 4,064 x 10 -6ft

LD.6 Tangki Pelarutan Alum [Al2(SO4)3] (TP-01) Fungsi

: Membuat larutan alum [Al2(SO4)3]

Bentuk

: Silinder tegak dengan alas dan tutup datar

Bahan konstruksi : Carbon Steel SA–283 grade C Kondisi operasi −

Temperatur

= 30 oC

−

Tekanan

= 1 atm

Al2(SO4)3 yang digunakan

= 50 ppm

Al2(SO4)3 yang digunakan berupa larutan 30 % (% berat) Laju massa Al2(SO4)3

= 0,18724 kg/jam

Densitas Al2(SO4)3 30 %

= 1.363 kg/m3 = 85,0898 lbm/ft3 ..... (Perry, 1999)


= 30 hari

Faktor keamanan

= 20 %

Perhitungan: a. Ukuran Tangki Volume larutan, Vl =

0,18724 kg/jam × 24 jam/hari × 30 hari = 0,32969 m3 3 0,3 ×1363 kg/m

Volume tangki, Vt = 1,2 × 0,32969 m3 = 0.39564 m3 Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi tangki, D : H = 2 : 3 1 πD 2 H 4 1 3  0,39564 m 3 = πD 2  D  4 2  3 0,39564 m 3 = πD 3 8 V=


Maka: D = 0,69520 m ; r = 0,34750 m H = 1,0428 m b. Tebal Dinding Tangki Tinggi cairan dalam tangki =

=

volume cairan x tinggi silinder volume silinder

0,32969 x 1,0428 m 0,39564

= 0,86731 m Phid = ρ x g x Hc = 1.363 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 0,86731 = 11,58497 kPa Tekanan operasi = 1 atm = 101,325 kPa P = 11,58497 kPa + 101,325 kPa = 112,90997 kPa Faktor kelonggaran = 5% Maka, Pdesign = (1,05) × (112,90997) kPa = 118,55547 kPa Untuk bahan konstruksi Carbon Steel SA–283 grade C : S

= 13.750 psi = 94.802,9 kPa

Ej

= 0,8

C

= 0,002 in/tahun

n

= 10 tahun

Cc

= 0, 02 in/tahun x 10 tahun = 0, 2 in

Tebal shell tangki: t =

=

PD + Cc ...............................................................(Brownell, 1959) 2SE − 1,2 P (118,55547 kPa) (0,69520 m) + 0,00508 (2)(94.802,9)(08) − 1,2(118,55547)

= 0,00562 m = 0,22126 in Maka tebal tangki yang adalah 1/4 in ........................................(Brownell, 1959). c. Daya pengaduk Viskositas Al2(SO4)3 30 % = 6,72⋅10-4 lbm/ft⋅ = 0,001 Pa.s


Untuk viskositas campuran yang kurang dari 100 Pa.s dapat menggunakan pengaduk jenis turbin (Geankoplis, 1997). Maka dapat digunakan jenis pengaduk flat six-blade turbin dengan empat buah baffle dan 60 rpm. Dimana untuk viskositas lebih besar dari 2,5 Pa.s tidak diperlukan baffle (Geankoplis, 1997). Untuk pengaduk:

..................................(Geankoplis, 1997) Dimana : Dt = diameter tangki Da = diameter agitator E = tinggi turbin dari dasar tangki W = lebar blade pada turbin J

= lebar baffle

Sehingga diperoleh: Da = 0,3 x Dt

= 0,3 x 0,69520 m = 0,20856 m

E = Da

= 0,20856 m

W = 1/5 x Da

= 1/5 x 0,20856 m = 0,04171 m

J = 1/12 x Dt

= 1/12 x 0,69520 m = 0,05793 m

Kecepatan pengadukan, N = 1 putaran/det ................................................................ (Geankoplis, 1997)

=

0,20856 2 m .1s −1 1.363 kg/m 3 . 0,001 kg/m1s1

= 59.286,78329

Dari gambar 3.4-5 (Geankoplis, 1997), untuk pengaduk jenis turbin dengan 4 baffle diambil kurva 1, sehingga didapat nilai dari Np = 4 P = N p .ρ . N3 . Da

5

............................................................(Geankoplis, 1997)

= 4 . 1.363 kg/m3 . (1 S-1)3 . (0,20856 m)5 = 2,15135 J/s = 0,00215 kW


Untuk P < ½ kW, efisiensi motor 60% (Geankoplis, 2007). Maka daya motor yang digunakan:

0,00215 = 0,00358 kW 0,6

Daya motor =

= 0,00487 hp Maka daya motor yang digunakan adalah 1/20 hp

LD.7 Pompa Alum (PU – 03) Fungsi

: Memompa air dari tangki pelarutan alum ke klarifier.

Jenis

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 unit

Kondisi operasi : P = 1 atm T = 30 oC Laju alir massa (F)

= 0,18724 kg/jam = 0,000115 lbm/s

Densitas alum (ρ)

= 1.363 kg/m3

= 85,0898 lbm/ft3

Viskositas alum (µ)

= 6,72 10-4 cP

= 4,5158 . 10-7 lbm/ft.s (Othmer, 1967)


(Othmer, 1967)

0,000115 lbm/s = 1,34756 x 10-6 ft3/s 3 85,0898 lbm/ft

Desain pompa : Di,opt = 3,9 (Q)0,45(ρ)0,13 ...............................................(Timmerhaus,1991) = 3,9 × (1,34756 x 10-6 ft3/s )0,45 × (85,0898 lbm/ft3)0,13 = 0,01586 in Dari hasil perhitungan diameter optimum maka diambil pipa dengan spesifikasi: - Ukuran nominal pipa

=

1

- Schedule pipa

=

40

- Inside Diameter

=

0,269 in = 0,0069326 m

- Outside Diameter

=

0,405 in = 0,010287 m


=

0,0004 ft2

/8 in



=

Q 1,34756 x 10 -6 ft 3 /s = = 0,00337 ft/s A 0,0004 ft 2


=

ρ× v×D μ

=

(85,0898 lb m /ft 3 )(0,00337 ft/s)(0,02242 ft) 4,5158×10 −7 lb m /ft.s


ε D

4,6 ×10 −5 = = 0,006635 0,0069326


Friction Loss 1. Contraction loss pada keluaran tangki  A  v2 hc = 0,551 − 2   A1  2. α.g c

= 0,55(1 − 0)

..............................(Geankoplis, 1997)

0,00337 2 2(1)(32,174)

= 0,09707 x 10-6 ft lbf/lbm


= 4f

ΔL.v 2 D.2.g c

= 4 × 0,009

............................. (Geankoplis, 1997)

30 × 0,00337 2 2(0,02242) (32,174)

= 8,50184 x 10-6 ft lbf/lbm 3. Friction pada 2 buah elbow 90o Rahmadelfitri : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 18.000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

hf

= n.kf.

v2 2.g c

 0,00337 2 = 2(0,75)  2(32,174) 

..................................(Geankoplis, 1997)   = 0,2647 x 10-6 ft.lbf/lbm  

4. Friction pada 1 buah check valve v2 2.g c

hf = n.kf

= 1.2.

.........................(Geankoplis, 1997)

0,00337 2 = 0,35298 x 10-6 ft lbf/lbm 2.32,174

5. Expansion loss pada tank entrance

 A hex = 1 − 1  A2

2

 v2   2.α g c

..................... (Geankoplis, 1997)

0,00337 2 = 0,17649 x 10-6 = (1 − 0) 2 (32,174)


= 0,09707 x 10-6+ 8,50184 x 10-6 + 0,2647 x 10-6 + 0,35298 x 10-6

+0,17649

x 10 -6 = 9,39308 x 10-6 ft lbf/lbm -Ws =

......................(Geankoplis, 1997)

Dimana: •


•


•


Sehingga, Ws

=

1 (0) + (1)(10) + 0 + 9,39308 x 10 -6 2

≈ 10 ft lbf/lbm

Energi pompa, Wp: Rahmadelfitri : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 18.000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Ws = -η.Wp

(Geankoplis, 1997)

Bila efisiensi pompa 80%, maka: Wp =

10 = 12,5 ft.lbf/lbm 0,8

P = m.Wp

......................................................... (Geankoplis, 1997)

Laju alir massa, m = 0,18724 kg/jam = 0,000115 lbm/s Sehingga daya pompa adalah: P = 0,0014375 ft.lbf/s = 2,6136 x 10-6 hp Maka digunakan daya motor 1/60 hp. LD. 8 Tangki Pelarutan Soda Abu (Na2CO3) (TP-02) Fungsi

: Membuat larutan soda abu (Na2CO3)

Bentuk


Bahan konstruksi : Carbon Steel SA–283 grade C

Kondisi operasi: −

Temperatur = 30 oC

−

Tekanan

= 1 atm

Na2CO3 yang digunakan

= 27 ppm

Na2CO3 yang digunakan berupa larutan 30 % (% berat) Laju massa Na2CO3

= 0,10111 kg/jam

Densitas Na2CO3 30 %

= 1.327 kg/m3 = 82,8423 lbm/ft3 .........(Perry, 1999)


= 30 hari

Faktor keamanan

= 20 %

Perhitungan a. Ukuran Tangki Volume larutan, Vl =

0,10111 kg/jam × 24 jam/hari × 30 hari 0,3 × 1.327 kg/m 3

= 0,18287 m3 Volume tangki, Vt = 1,2 × 0,18287 m3 = 0,27429 m3 Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi tangki, D : H = 2 : 3 Rahmadelfitri : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 18.000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

1 πD 2 H 4 1 3  0,27429 m 3 = πD 2  D  4 2  3 0,27429 m 3 = πD 3 8 V=

Maka:

D = 0,23294 m ;

H = 0,34941 m

b. Tebal tangki Tinggi cairan dalam tangki =

=


0,18287 x 0,34941 = 0,23295 m 0,27429

Phid = ρ x g x Hc = 1.327 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 0,23295 m = 3,02946 kPa Tekanan udara luar, Po = 1 atm = 101,325 kPa Poperasi = 3,02946 kPa + 101,325 kPa = 104,35446 kPa Faktor keamanan 5%, Pdesain = (1+fk)Poperasi = 1,05 x 104,35446 kPa = 109,57218 kPa Untuk bahan konstruksi Carbon Steel SA–283 grade C : S

= 13.750 psi = 94.802,9 kPa

Ej

= 0,8

C

= 0,002 in/tahun

n

= 10 tahun

Cc

= 0, 02 in/tahun x 10 tahun = 0,2 in

t =

=

PD + Cc ...............................................................(Brownell, 1959) 2SE − 1,2 P (109,57218 kPa) (0,23294 m) + 0,00508 (2)(94.802,9)(08) − 1,2(109,57218) = 0,00525 m

= 0,20669 in

Maka tebal tangki yang adalah 1/4 in .........................................(Brownell, 1959) c. Daya Pengaduk Viskositas Na2CO3 30 % = 3,69⋅10-4 lbm/ft⋅detik = 0,00055 Pa.s Rahmadelfitri : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 18.000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Untuk viskositas campuran yang kurang dari 100 Pa.s dapat menggunakan pengaduk jenis turbin (Geankoplis, 1997). Maka dapat digunakan jenis pengaduk flat six-blade turbin dengan empat buah baffle dan 60 rpm. Dimana untuk viskositas lebih besar dari 2,5 Pa.s tidak diperlukan baffle (Geankoplis, 1997). Untuk pengaduk: .......................(Geankoplis, 1997)

Dimana : Dt = diameter tangki Da = diameter agitator E

= tinggi turbin dari dasar tangki

W = lebar blade pada turbin J

= lebar baffle

Sehingga diperoleh: Da = 0,3 x Dt = 0,3 x 0,23294 m = 0,06988 m E = Da = 0,06988 m W = 1/5 x Da = 1/5 x 0,06988 m = 0,01397 m J = 1/12 x Dt = 1/12 x 0,23294 m = 0,01941 m Kecepatan pengadukan, N = 1 putaran/det ............................................................ (Geankoplis, 1997) =

0,06988 m 2 × 1/s −1 ×1327 = 11.781,86456 0,00055 Pa.s

Dari tabel 9-2 (McCabe, 1994), untuk pengaduk jenis turbin kT = 6,3 P=

=

k T × N 3 × Da 5 × ρ gc

................................................. (McCabe, 1994)

6,3 × (1s −1 ) × (0,06988 m)5 × 1.327 kg/m 3 9,8 kg m .m/kg f .s 2

= 0,00142 J/s

= 0,00142 W

= 0,00001904 hp Maka daya motor yang digunakan adalah 1/60 hp Rahmadelfitri : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 18.000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

LD.9 Pompa Soda Abu (PU – 04) Fungsi

: Memompa air dari tangki pelarutan soda abu ke klarifier.

Jenis

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 unit

Kondisi operasi : T = 30 oC

P = 1 atm Laju alir massa (F)

= 0,10111 kg/jam = 0,000062 lbm/s

Densitas soda abu (ρ)

= 1.327 kg/m3

Viskositas soda abu (µ) = 3,69 10-4 cP Laju alir volumetrik (Q) =

= 82,8423 lbm/ft3

(Othmer, 1967)

= 2,4797.10-7 lbm/ft.s

(Othmer, 1967)

F = 0,74743.10-6 ft3/s ρ

Desain pompa : Di,opt = 3,9 (Q)0,45(ρ)0,13 ...............................................(Timmerhaus,1991) = 3,9 × (0,74743.10-6 ft3/s )0,45 × (82,8423 lbm/ft 3)0,13 = 0,01212 in Dari hasil perhitungan diameter optimum maka diambil pipa dengan spesifikasi: - Ukuran nominal pipa

=

1

- Schedule pipa

=

40

- Inside Diameter

=

0,269 in = 0,0069326 m

- Outside Diameter

=

0,405 in = 0,010287 m


=

0,0004 ft2

/8 in


=

Q 0,74743x 10 -6 ft 3 /s = = 0,00186 ft/s A 0,0004 ft 2


=

ρ× v×D μ

=

(82,8423 lb m /ft 3 )(0,00186 ft/s)(0,02242 ft) 2,4797 ×10 −7 lb m /ft.s

= 13.995,84578 Rahmadelfitri : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 18.000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Dari bilangan Reynold yang dihitung didapatkan bahwa aliran pada pompa adalah aliran turbulen. Dari gambar 2.3-10 Geankoplis didapatkan nilai ε : 4,6 x 10-5, sehingga nilai ε D

4,6 ×10 −5 = = 0,006635 0,0069326


Friction Loss 1. Contraction loss pada keluaran tangki  A  v2 hc = 0,551 − 2   A1  2. α.g c

= 0,55(1 − 0)

................................. (Geankoplis, 1997)

0,00186 2 2(1)(32,174)

= 0,02957 x 10-6 ft lbf/lbm


= 4f

ΔL.v 2 D.2.g c

= 4 × 0,009

.................................. (Geankoplis 1997)

30 × 0,00186 2 2(0,02242) (32,174)

= 2,58988 x 10-6 ft lbf/lbm 3. Friction pada 2 buah elbow 90o hf

= n.kf.

v2 2.g c

 0,00186 2 = 2(0,75)  2(32.174) 

................................. (Geankoplis, 1997)   = 0,08064 x 10-6 ft.lbf/lbm  



hf = n.kf

= 1.2.

................................. (Geankoplis, 1997)

0,00186 2 = 0,10753 x 10-6 ft lbf/lbm 2.32,174

5. Expansion loss pada tank entrance 2

 A  v2 hex = 1 − 1   A 2  2.α .g c = (1 − 0)

................................. (Geankoplis, 1997)

0,00186 2 = 0,05376 x 10-6 ft lbf/lbm 2 (32,174)


= 0,02957 x 10-6+ 2,58988 x 10-6 + 0,08064 x 10-6 + 0,10753 x 10-6 +0,05376 x 10-6 = 2,86138 x 10-6 ft lbf/lbm -Ws =

..................... (Geankoplis, 1997)

Dimana: •


•


•


Sehingga, Ws

=

1 (0) + (1)(10) + 0 + 2,86138 x 10 -6 2

≈ 10 ft lbf/lbm

Energi pompa, Wp: Ws = -η.Wp

..................................(Geankoplis, 1997)

Bila efisiensi pompa 80%, maka: Wp =

10 = 12,5 ft.lbf/lbm 0,8

P = m.Wp

..................................(Geankoplis, 1997)

Laju alir massa, m = 0,10111 kg/jam = 0,000062 lbm/s Rahmadelfitri : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 18.000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Sehingga daya pompa adalah: P = 0,00077 ft.lbf/s = 1,40712 x 10-6 hp Maka digunakan daya motor 1/60 hp.

LD.10

Clarifier (CL)

Fungsi

:

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

Tipe

: External Solid Recirculation Clarifier

Bentuk

: Circular desain

Bahan konstruksi : Carbon steel SA – 283, Grade C Kondisi operasi: Temperatur

= 300C

Tekanan

= 1 atm

Laju massa air (F1)

= 3.745,95408 kg/jam = 2,29336 lbm/s

Laju massa Al2(SO4)3 (F2)

= 0,18724 kg/jam

Laju massa Na2CO3 (F3)

= 0,10111 kg/jam

Laju massa total, m

= 3.746,24243 kg/jam

Densitas Al2(SO4)3

= 2,71 gr/ml ...................................... (Perry, 1997)

Densitas Na2CO3

= 2,533 gr/ml .................................... (Perry, 1997)

Densitas air

= 0,995 gr/ml ................................... (Perry, 1997)

Reaksi koagulasi: Al2(SO4)3 + 3 Na2CO3 + 3 H2O → 2 Al(OH)3 + 3 Na2SO4 + 3CO2 Perhitungan: Dari Metcalf & Eddy, 1984, diperoleh: Untuk clarifier tipe upflow (radial): Kedalaman air = 3 – 5 m Settling time = 1– 3 jam Dipilih : Kedalaman air (H) = 3 m Settling time = 1 jam

Diameter dan Tinggi Clarifier Rahmadelfitri : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 18.000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Densitas larutan, ρ

3.746,24243 (3.744,90408 / 995,68) + ( 0,18724 / 2710) + (0,10111 / 2533)

=

= 995,72781 kg/m3 Volume cairan, V =

m ρ

=

3.745,95408 kg/jam 3,76126 m3 995,72781kg/m 3

Faktor Keamanan = 20 % Volume clarifier = (1 + 20 %) x Vcairan = 1,2 x 3,76126 m3

= 4,51351 m3

Hs

½D

~

~

Vs

=

1 πD 2 H , dengan perbandingan H:D = 4:3,. Sehingga: 4

Vs

=

1 πD 3 3

Volume alas clarifier kerucut (Vc) ½D Hc

Vs =

................................................................................ (Perry, 1999)

Perbandingan tinggi kerucut dengan diameter kerucut (Hc : D) = 1:2 Vc =

...................................................................................... (Perry, 1999)

Volume clarifier (V) V = Vs + Ve = Rahmadelfitri : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 18.000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

4,51351 m3 = 1,1775 D3 D

= 1,56501 m = 5,1345 ft

~ Tinggi Silinder, Hs = (4/3) x D = 2,08668 m ~ Diameter kerucut = diameter silinder = 1,56501 m Perbandingan tinggi kerucut dengan diameter kerucut (Hc : D) = 1:2 ~ Tinggi kerucut (Hc)

= ((1/2) x D

= 0,78250 m

~ Tinggi clarifier keseluruhan = Hs + Hc

= 2,86918 m

Tebal Dinding Tangki Tekanan hidrostatik Phid = ρ × g × l = 995,7278 kg/m3 × 9,8 m/det2 × 3 m = 29,2744 kPa Tekanan operasi = 1 atm = 101,325 kPa P = 29,2744 kPa + 101,325 kPa = 130,59940 kPa Faktor kelonggaran = 5% Maka, Pdesign = (1,05) × (130,5994) kPa = 137,12910 kPa Joint efficien = 0,8 .........................................................................(Brownell,1959) Allowable stress = 12.650 psia = 87.218,714 kPa........................(Brownell,1959) Tebal shell tangki: t =

=

=

PD .......................................................................(Brownell, 1959) 2 SE − 1,2 P (137,12910 kPa) (1,56501 m) (2)(87.218,714)(08) − 1,2(137,12910)

214,60704 139.714,49730

= 0,001536 m = 0,06047 in

Faktor korosi = 1/8 in Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,06047 in + 1/8 in = 0,18547 in Tebal shell standar yang digunakan = 3/16 in .................................(Brownell,1959)


Daya Clarifier P = 0,006 D2 ....................................................................................(Ulrich, 1984) dimana:

P = daya yang dibutuhkan, kW

Sehingga, P = 0,006 × (1,56501)2 = 0,01469 kW = 0,01969 hp Bila efisiensi motor = 60%, maka :

P=

0,01969 hp = 0,03282 hp 0,6

Maka dipilih motor dengan daya 1/20 hp.

LD. 11 Pompa Sand Filter (PU-05) Fungsi

: untuk memompakan air dari clarifier ke sand filter

Jenis

: pompa sentrifugal

Jumlah : 1 unit


= 300 C

Densitas air (ρ) = 995,68 kg/m3 = 62,1586 lbm/ft3 ............(Geankoplis, 1997) Viskositas air (μ)= 0,8007 cP

= 1,9370 lbm/ft.jam

Laju alir massa (F)

= 3.745,95408 kg/jam = 2,29336 lbm/s


F ρ

=

..........(Geankoplis,1997)

2,29336 lbm/s 62,1586 lbm/ft 3

= 0,03689 ft3/s = 0,001045 m3/s Laju alir volume pompa sentrifugal berkisar dari 6,67 x 10-5 sampai 6,3 m3/s dan viskositasnya kurang dari 0,05 Pa.s (Geankoplis, 1997). Maka dengan nilai Q dan μcampuran di atas dapat menggunakan pompa sentrifugal. Desain pompa : Di,opt = 3,9 (Q)0,45(ρ)0,13

.....................(Timmerhaus,1991)

= 3,9 × (0,03689 ft3/s )0,45 × ( 62,1586 lbm/ft3)0,13 = 1,51122 in Dari hasil perhitungan diameter optimum maka diambil pipa dengan spesifikasi: - Ukuran nominal pipa

= 2 in


- Schedule pipa

= 40

- Inside Diameter

= 2,067 in = 0,17225 ft

- Outside Diameter

= 2,375 in = 0,197917 ft


= 0,0233 ft2


=

0,03689 Q = = 1,58349 ft/s 0,0233 A


=

ρ× v×D μ

=

(62,1586 lb m /ft 3 )(1,58349 ft/s)(0,17225 ft) 0,00054 lb m /ft.s


ε D

=

4,6 ×10 −5 = 0,0002670 0,17225


Friction Loss 1. Contraction loss pada keluaran tangki  A  v2 hc = 0,551 − 2   A1  2α .g c

= 0,55(1 − 0)

..................................(Geankoplis, 1997)

1,58349 2 2(1)(32,174)


2. Friction pada pipa lurus Panjang pipa lurus = 30 ft


Ff

= 4f

ΔL.v 2 D.2.g c

.............................................. (Genkoplis, 1997)

30 ×1,58349 2 = 4 × 0,006 2(0,17225) (32,174) = 0,16287 ft lbf/lbm 3. Friction pada 2 buah elbow 90o = n.kf.

hf

v2 ............................................................ (Geankoplis, 1997) 2.g c

 1,58349 2   = 0,05845 ft.lbf/lbm = 2(0,75)  2(32.174)   

4. Friction pada 1 buah check valve v2 hf = n.kf 2.g c = 1.2.

............... (Geankoplis, 1997)

1,58349 2 = 0,07793 ft lbf/lbm 2.32,174


= (1 − 0)

 v2   2. α.g c

......................(Geankoplis, 1997)

1,58349 2 2 (32,174)



= 0,02143 + 0,16287 + 0,05845 + 0,07793 + 0,03897 = 0,35965 ft lbf/lbm

-Ws =

.............................. (Geankoplis, 1997)


Dimana: •


•


•


Sehingga, Ws

=

1 (0) + (1)(17) + 0 + 0,35965 = 17,35965 ft lbf/lbm 2

Energi pompa, Wp: Ws = -η.Wp ...................................................................... (Geankoplis, 1997) Bila efisiensi pompa 80%, maka: Wp =

17,35965 = 21,69956 ft.lbf/lbm 0,8


LD.12

Sand Filter (SF)

Fungsi

: Menyaring partikel – partikel yang masih terbawa dalam air yang keluar dari klarifier

Bentuk

: silinder tegak dengan alas dan tutup ellipsoidal

Bahan konstruksi : Carbon steel SA – 283, Grade C


= 300C

Tekanan

= 1 atm

Laju massa air

= 3.745,95408 kg/jam = 2,29336 lbm/s

Densitas air

= 995,68 kg/m3 .......................................(Geankoplis, 1997)

Faktor keamanan

= 20 %

Sand filter dirancang untuk penampungan 1/4 jam operasi. Sand filter dirancang untuk volume bahan penyaring 1/3 volume tangki Rahmadelfitri : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 18.000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Perhitungan: a. Volume tangki Volume air, Va =

3.745,95408 kg/jam × 0,25 jam = 0,94055 m3 3 995,68 kg/m

Volume tangki = 1,2 × 0,94055 m3 = 1,12866 m3 Volume total, Vt = (1 + 1/3) × 1,12834 = 1,50488 m3

b. Diameter dan tinggi tangki Volume silinder (Vs) : Vs =

1 πD 2 H 4

...................................................................(Brownell, 1959)

Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi, D : H = 3 : 4, sehingga: V=

πD 3 3

Volume Elipsodal (Ve) : ½D

He

Perbandingan tinggi ellipsoidal dengan diameter tangki (He : D) = 1:4 Ve =

............................................................................. (Perry, 1999)

∼ Volume tangki (V) = Vs + 2Ve

V

5πD 3 = 12 1.50488 D

3

5(3,14)(D3 ) = ⇒ D = 12

3

1,50488×12 = 1,04776 m 5 × 3,14

= 1,04776 m

Hs = (4/3) x D = 1,39701 m c. Diameter dan tinggi tutup Rahmadelfitri : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 18.000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Diameter tutup = diameter tangki = 1,04776 m Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi tutup D : H = 4 : 1 Tinggi tutup =

1 × 1,04776 = 0,26194 m 4

Tinggi tangki total = 1,39701 + 2(0,26194) = 1,92089 m

d. Tebal shell dan tutup tangki Tinggi penyaring

=

1 × 1,39701 = 0,34925 m 4

Tinggi cairan dalam tangki = 80 % dari tinggi tangki = 0,8 x 1,92089 m = 1,53671 m = ρ × g × Hc

P air

= 995,68 kg/m3 × 9,8 m/det2 × 1,53671 m = 14,99324 kPa Tekanan operasi = 1 atm = 101,325 kPa P = 14,99324 kPa + 101,325 kPa = 116,31824 kPa Faktor kelonggaran = 5% Maka, Pdesign = (1,05) × (116,31824 kPa) = 122,13415 kPa Joint efficiency = 0,8 ............................................................(Brownell,1959) Allowable stress = 12.650 psia = 87.218,714 kPa

..............(Brownell,1959)

Tebal shell tangki: t= =

PD 2SE − 1,2 P

.........................................................(Wallas, 1997)

(116,31824 kPa) (1,04766 m) 2 (87.218,714 kPa)(0,8) − 1,2 (116,31824)

= 0,00087 m

= 0,03441 in Faktor korosi = 1/8 in Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,03441 in + 1/8 in = 0,15941 in Tebal shell standar yang digunakan = 3/16 in Tutup terbuat dari bahan yang sama dengan dinding tangki dan ditetapkan tebal tutup 3

/16 in.


LD.13 Pompa Tangki Utilitas (PU -06) Fungsi

: memompakan air dari sand filter ke tangki utilitas 01

Jenis

: sentrifugal

Bahan konstruksi : pipa comercial steel Jumlah

:1


= 300 C

Densitas air (ρ) = 995,68 kg/m3 = 62,1586 lbm/ft3 ............(Geankoplis, 1997) Viskositas air (μ) = 0,8007 cP

= 1,9370 lbm/ft.jam

Laju alir massa (F)

= 3.745,95408 kg/jam = 2,29336 lbm/s


F ρ

=

..........(Geankoplis,1997)

2,29336 lbm/s 62,1586 lbm/ft 3

= 0,03689 ft3/s = 0,001045 m3/s Laju alir volume pompa sentrifugal berkisar dari 6,67 x 10-5 sampai 6,3 m3/s dan viskositasnya kurang dari 0,05 Pa.s (Geankoplis, 1997). Maka dengan nilai Q dan μcampuran di atas dapat menggunakan pompa sentrifugal. Desain pompa : Di,opt = 3,9 (Q)0,45(ρ)0,13

.....................(Timmerhaus,1991)

= 3,9 × (0,03689 ft3/s )0,45 × ( 62,1586 lbm/ft3)0,13 = 1,51122 in


= 2 in

- Schedule pipa

= 40

- Inside Diameter

= 2,067 in = 0,17225 ft

- Outside Diameter

= 2,375 in = 0,197917 ft


= 0,0233 ft2


=

0,03689 Q = = 1,58349 ft/s 0,0233 A



=

ρ× v×D μ

=



ε D

4,6 ×10 −5 = = 0,0002670 0,17225

Dan didapatkan nilai f faktor fanning : 0,006 Friction Loss 1. Contraction loss pada keluaran tangki  A  v2 hc = 0,551 − 2   A1  2α .g c

= 0,55(1 − 0)

..................................(Geankoplis, 1997)

1,58349 2 2(1)(32,174)



= 4f

ΔL.v 2 D.2.g c

.............................................. (Genkoplis, 1997)

30 ×1,58349 2 = 4 × 0,006 2(0,17225) (32,174) = 0,16287 ft lbf/lbm 3. Friction pada 2 buah elbow 90o hf

= n.kf.

v2 ............................................................ (Geankoplis, 1997) 2.g c

 1,58349 2   = 0,05845 ft.lbf/lbm = 2(0,75)  2(32.174)    Rahmadelfitri : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 18.000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009


= 1.2.

v2 2.g c

............... (Geankoplis, 1997)

1,58349 2 = 0,07793 ft lbf/lbm 2.32,174


= (1 − 0)

 v2   2. α.g c

......................(Geankoplis, 1997)

1,58349 2 2 (32,174)



= 0,02143 + 0,16287 + 0,05845 + 0,07793 + 0,03897 = 0,35965 ft lbf/lbm

-Ws =

.............................. (Geankoplis, 1997)

Dimana: •


•


•


Sehingga, Ws

=

1 (0) + (1)(17) + 0 + 0,35965 = 17,35965 ft lbf/lbm 2


17,35965 = 21,69956 ft.lbf/lbm 0,8



LD.14 Tangki Utilitas – 01 (TU – 01) Fungsi

: Menampung air yang akan didistribusikan sebagai air proses, air kebutuhan domestik, air umpan ketel, air pendingin dan air pelarut bahan kimia lainnya.

Bentuk


Bahan konstruksi : Carbon steel SA – 283, Grade C Kondisi operasi: Temperatur

= 300C

Tekanan

= 1 atm

Laju massa air

= 3.745,95408 kg/jam

Densitas air

= 995,68 kg/m3

......................(Geankoplis, 1997)

Kebutuhan perancangan = 6 jam Faktor keamanan

= 20%

Perhitungan: a. Volume tangki Volume air, Va =

3.745,95408 kg/jam × 6 jam = 22,57324 m3 995,68 kg/m 3

Volume tangki, Vt = 1,2 × 22,57324 m3= 27,08789 m3 b. Diameter tangki Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder, D : H =3 : 4 V = 1 πD 2 H , sehingga, 4 V = 1 πD 2 (4D ) 4 3 D=

3

3 × 27,08789 m 3 3,14

⇒ D = 3 3V

π

⇒ D = 2,95794 m

H = 3,94392 m Rahmadelfitri : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 18.000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

c. Tebal tangki Tinggi air dalam tangki =

22,57324 m 3 × 3,97392 m = 3,28659 m 27,08789 m 3

Tekanan hidrostatik P = ρ×g×l = 995,68 kg/m3 × 9,8 m/det2 × 3,28659 m = 32,06950 kPa Tekanan operasi = 1 atm = 101,325 kPa P = 32,06950 kPa + 101,325 kPa = 133,39450 kPa Faktor kelonggaran = 5% Maka, Pdesign

= (1,05) × (133,39450 kPa) = 140,06422 kPa

Joint efficiency

= 0,8 ..................................................(Brownell,1959)

Allowable stress

= 12.650 psia = 87.218,714 kPa

..(Brownell,1959)

Tebal shell tangki: t = =

PD + Cc 2SE − 1,2 P

...................................................(Walas, 1997)

140,06422 kPa × 2,95794 m + 0,125 in 2 (87.218,714 ) (0,8) − 1,2 (140,06422 kPa)

= 0,00297 m + 0,125 in = 0,11702 in + 0,125 in = 0,24202 in Tebal shell standar yang digunakan = 1/4 in

..............(Brownell,1959)

LD. 15 Pompa Utilitas 1 (PU-07) Fungsi

: untuk memompakan air dari tangki utilitas menuju air kebutuhan domestik

Jenis

: pompa sentrifugal

Jumlah : 1 unit


= 300 C

Densitas air (ρ)



= 1,9370 lbm/ft.jam

Laju alir massa (F)

= 1.213,17024 kg/jam = 0,74294 lbm/s

..........(Geankoplis,1997)



F 0,74294 lbm/s = ρ 62,1586 lbm/ft 3

= 0,01195 ft3/s = 3,38454 x 10-4 m3/s Laju alir volume pompa sentrifugal berkisar dari 6,67 x 10-5 sampai 6,3 m3/s dan viskositasnya kurang dari 0,05 Pa.s (Geankoplis, 1997). Maka dengan nilai Q dan μcampuran di atas dapat menggunakan pompa sentrifugal. Desain pompa : Di,opt = 3,9 (Q)0,45(ρ)0,13 ...............................................(Timmerhaus,1991) = 3,9 × (0,01195 ft3/s )0,45 × ( 62,1586 lbm/ft3)0,13 = 0,91 in Dari hasil perhitungan diameter optimum maka diambil pipa dengan spesifikasi: - Ukuran nominal pipa

= 1 in

- Schedule pipa

= 40

- Inside Diameter

= 1,049 in = 0,08742 ft

- Outside Diameter

= 1,315 in = 0,03340ft


= 0,006 ft2


=

0,01195 Q = = 1,99167 ft/s 0,006 A


=

ρ× v×D μ

=



ε D

=

4,6 ×10 −5 = 0,00053 0,08742


Friction Loss Rahmadelfitri : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 18.000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

1. Contraction loss pada keluaran tangki  A  v2 hc = 0,551 − 2   A1  2α .g c

= 0,55(1 − 0)

..................................(Geankoplis, 1997)

1,99167 2 2(1)(32,174)


2. Friction pada pipa lurus Panjang pipa lurus = 30 ft = 4f

Ff

ΔL.v 2 D.2.g c

= 4 × 0,006

.............................................. (Genkoplis, 1997) 30 × 1,99167 2 2(0,08742) (32,174)


= n.kf.

v2 ............................................................ (Geankoplis, 1997) 2.g c

 1,99167 2   = 0,09246 ft.lbf/lbm = 2(0,75)  2(32.174)   


= 1.2.

v2 2.g c

............... (Geankoplis, 1997)

1,99167 2 = 0,12329 ft lbf/lbm 2.32,174


hex

 A1  v 2  = 1 − A 2  2.α .g c 

......................(Geankoplis, 1997)

1,99167 2 = (1 − 0) 2 (32,174) Rahmadelfitri : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 18.000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009


= 0,03391 + 0,50772 + 0,09246 + 0,12329 + 0,06164 = 0,81902 ft lbf/lbm

-Ws =

.............................. (Geankoplis, 1997)

Dimana: •


•


•


Sehingga, Ws

=

1 (0) + (1)(10) + 0 + 0,81902 2

= 10,81902 ft lbf/lbm


10,81902 = 13,52377 ft.lbf/lbm 0,8


LD.16

Water Reservoar – 02 (WR– 02) Fungsi : Tempat penampungan air untuk air kebutuhan

domestik Jenis

: beton kedap air

Jumlah : 1

Kondisi operasi: Rahmadelfitri : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 18.000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Temperatur

= 300C

Tekanan

= 1 atm

Laju massa air

= 1.213,17024 kg/jam

Densitas air

= 995,68 kg/m3

......................(Geankoplis, 1997)


= 20%

Perhitungan: Volume tangki Volume air, Va

=

1.213,17024 kg/jam × 24 jam 995,68 kg/m 3

= 29,24242 m3 Volume bak, Vt

= 1,2 × 29,24242 m3 = 35,09089 m3

Direncanakan ukuran bak sebagai berikut: - panjang bak (p) = 1,5 x lebar bak (l) - tinggi bak (t)

= lebar bak (l)

Maka : Volume bak = p x l x t 35,09089 m3 = 1,5 l x l x l l Jadi,

= 2,86001 m

panjang bak = 4,29002 m Tinggi bak

= 2,86001 m

LD.17 Tangki Pelarutan Kaporit [Ca(ClO)2] (TP-05) Fungsi

: Melarutkan kaporit ke dalam air kebutuhan domestik

Bentuk


Bahan konstruksi : Carbon Steel SA–283 grade C Kondisi operasi: Temperatur

= 300C

Tekanan

= 1 atm

Ca(ClO)2 yang digunakan

= 2 ppm

Ca(ClO)2 yang digunakan berupa larutan 70% (% berat) Laju massa Ca(ClO)2

= 0,003466 kg/jam

Densitas Ca(ClO)2 70 %

= 1.272 kg/m3 = 79,4088 lbm/ft3

(Perry, 1997)



= 90 hari

Faktor keamanan

= 20 %


0,003466 kg/jam × 24 jam/hari × 90 hari = 0,00589 m3 1.272 kg/m 3

Volume tangki, Vt = 1,2 × 0,00589 m3= 0,007063 m3 Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi tangki, D : H = 2 : 3 1 πD 2 H 4 1 3  0,007063 m 3 = πD 2  D  4 2  3 0,007063 m 3 = πD 3 8 V=

Maka: D = 0,18169 m ; r = 0,09085 m H = 0,27254 m b. Tebal Dinding Tangki Tinggi cairan dalam tangki =

=


0,00589 x 0,27254 m 0,007063

= 0,22728 m Phid = ρ x g x Hc = 1.272 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 0,22728 m = 2.833,15 Pa

= 2,83315 x 10-3 kPa

Tekanan operasi = 1 atm = 101,325 kPa P = 2,83315 x 10-3 kPa + 101,325 kPa = 101,32783 kPa Faktor kelonggaran = 5% Maka, Pdesign = (1,05) × (101,32783) kPa = 106,39423 kPa Untuk bahan konstruksi Carbon Steel SA–283 grade C: S

= 10.000 psi = 68947.6 kPa


Ej

= 0,8

C

= 0,0125 in/tahun

n

= 10 tahun

Cc

= 0, 02 in/tahun x 10 tahun = 0, 125 in

Tebal shell tangki: t = =

PD + Cc ...............................................................(Brownell, 1959) 2SE − 1,2 P (106,39423 kPa) (0,18169 m) + 0,003175 (2)(68.947,6)(08) −1,2(106,39423)

= 0,00335 m = 0,131907in Maka tebal tangki yang adalah 3/16 in

..............................(Brownell, 1959)

c. Daya pengaduk Viskositas kaporit

= 6,7197⋅10-4 lbm/ft⋅s

........................(Othmer, 1967)

Untuk viskositas campuran yang kurang dari 100 Pa.s dapat menggunakan pengaduk jenis turbin (Geankoplis, 1997). Maka dapat digunakan jenis pengaduk flat six-blade turbin dengan empat buah baffle dan 60 rpm. Dimana untuk viskositas lebih besar dari 2,5 Pa.s tidak diperlukan baffle (Geankoplis, 1997). Untuk pengaduk: ..................................(Geankoplis, 1997) Dimana : Dt = diameter tangki Da = diameter agitator E = tinggi turbin dari dasar tangki W = lebar blade pada turbin J

= lebar baffle


= 0,3 x 0,18169 m = 0,05451 m

E = Da

= 0,05451 m

W = 1/5 x Da

= 1/5 x 0,05451 m = 0,01090 m

J = 1/12 x Dt

= 1/12 x 0,18169 m = 0,01514 m

Kecepatan pengadukan, N = 1 putaran/det


................................................................ (Geankoplis, 1997) 0,054512 m .1s −1 1.272 kg/m 3 . 0,0001kg/m1s1

=

= 3.779,54461


5

............................................................(Geankoplis, 1997)

= 5 . 1.272 kg/m3 . (1 S-1)3 . (0,05451 m)5 = 3,06082 x10-3 J/s = 3,06082 x 10-6 kW Maka daya motor yang digunakan adalah 1/60 hP LD. 18 Pompa Kaporit [Ca(ClO)2] (PU-10) Fungsi

: untuk memompakan larutan kaporit dari tangki kaporit menuju reservoir (untuk air kebutuhan domestik)

Jenis

: pompa sentrifugal

Jumlah : 1 unit


= 300 C

Tekanan

= 1 atm

Densitas air (ρ)

= 1.272 kg/m3 = 79,4084 lbm/ft3 .........................(Perry, 1997)

Viskositas kaporit

= 6,7197⋅10-4 lbm/ft⋅s = 4,5156.10-7 lbm/ft.s .....(Othmer, 1967)

Laju massa Ca(ClO)2 = 0,003466 kg/jam = 2,12256 x 10-6 lbm/s Laju alir volumetrik, Q =

F 2,12256 × 10 -6 lbm/s = ρ 79,4084 lbm/ft 3 = 2,67297 x 10-8 ft3/s = 0,81472 x 10-8 m3/s

Desain pompa : Di,opt = 3,9 (Q)0,45(ρ)0,13 ...............................................(Timmerhaus,1991) = 3,9 × (2,67297 x 10-8 ft3/s )0,45 × (79,4084 lbm/ft3)0,13 Rahmadelfitri : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 18.000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

= 0,00269 in Dari hasil perhitungan diameter optimum maka diambil pipa dengan spesifikasi: 1


=

/8 in

- Schedule pipa

= 40

- Inside Diameter

= 0,269 in = 0,0224167 ft

- Outside Diameter

= 0,405 in = 0,03375 ft


= 0,0004 ft2

Laju linear fluida rata-rata (v)

2,67297 x 10 -8 Q = = 0,0004 A

v

= 6,68242 x 10-5 ft/s


=

ρ× v×D μ

=

(79,4084 lb m /ft 3 )(6,68242 × 10 -5 ft/s)(0,0224167 ft) 4,5156 × 10 -7 lb m /ft.s

= 263,42466 Dari bilangan Reynold yang dihitung didapatkan bahwa aliran pada pompa adalah aliran laminar. Maka dari Pers.2.10–7, Geankoplis, 1997, diperoleh: f = 16 /NRe = 16/263,42466 = 0,061


= 0,55(1 − 0)

..................................(Geankoplis, 1997)

(6,68242 × 10 -5 ) 2 2(1)(32,174)

= 0,38168 x 10-10 ft lbf/lbm 2. Friction pada pipa lurus Panjang pipa lurus = 30 ft Ff

= 4f

ΔL.v 2 D.2.g c

....................... (Genkoplis, 1997)


= 4 × 0,061

30 × (6,68242 × 10 -5 ) 2 2(0,002242) (32,174)

= 2,2657 x 10-7 ft.lbf/lbm 3. Friction pada 2 buah elbow 90o hf

= n.kf.

v2 2.g c

....................... (Geankoplis, 1997)

 6,68242 × 10 -5 2   = 2(0,75)   2(32.174)  

= 1,04093 x 10-10 ft.lbf/lbm 4. Friction pada 1 buah check valve hf

= n.kf

v2 2.g c

................. (Geankoplis, 1997)

6,68242 × 10 -5 = 1.2. 2.32,174

2

= 1,38791 x 10-10 ft lbf/lbm


hex

 A  v2 = 1 − 1  A 2  2.α .g c  = (1 − 0)

(6,68242 × 10 -5 ) 2 (32,174)

......................(Geankoplis, 1997) 2

= 0,69396 x 10-10 ft lbf/lbm Jumlah friction loss (Σf) = 0,38168 x 10-10 + 2,2657 x 10-7 + 1,04093 x 10-10 + 1,38791 x 10-10 + 0,69396 x 10-10 = 2.269,23344 x 10-10 ft lbf/lbm

-Ws =

.............................. (Geankoplis, 1997)


Dimana: •


•


•


Sehingga, Ws

=

1 (0) + (1)(10) + 0 + 2.269,23344 x 10 -10 2

≈ 10 ft lbf/lbm


10 = 12,5 ft.lbf/lbm 0,8

P = m.Wp .................................................................................... (Geankoplis, 1997) Laju massa Ca(ClO)2 = 0,003466 kg/jam = 2,12256 x 10-6 lbm/s Sehingga daya pompa adalah: P = 2,6532 x 10-5 ft.lbf/s = 4,824 x 10-8 hp Maka digunakan daya motor 1/60 hp.

LD. 19 Pompa Air Domestik (PU-15) Fungsi

: untuk memompakan air dari water reservoir 2 menuju kebutuhan domestik

Jenis

: pompa sentrifugal

Jumlah : 1 unit


= 300 C


= 1,9370 lbm/ft.jam

Laju alir massa (F)

= 1.213,17024 kg/jam = 0,74294 lbm/s


..........(Geankoplis,1997)

F 0,74294 lbm/s = ρ 62,1586 lbm/ft 3

= 0,01195 ft3/s = 3,38454 x 10-4 m3/s


Laju alir volume pompa sentrifugal berkisar dari 6,67 x 10-5 sampai 6,3 m3/s dan viskositasnya kurang dari 0,05 Pa.s (Geankoplis, 1997). Maka dengan nilai Q dan μcampuran di atas dapat menggunakan pompa sentrifugal. Desain pompa : Di,opt = 3,9 (Q)0,45(ρ)0,13 ...............................................(Timmerhaus,1991) = 3,9 × (0,01195 ft3/s )0,45 × ( 62,1586 lbm/ft3)0,13 = 0,91 in Dari hasil perhitungan diameter optimum maka diambil pipa dengan spesifikasi: - Ukuran nominal pipa

= 1 in

- Schedule pipa

= 40

- Inside Diameter

= 1,049 in = 0,08742 ft

- Outside Diameter

= 1,315 in = 0,03340ft


= 0,006 ft2


=

0,01195 Q = = 1,99167 ft/s 0,006 A


ρ× v×D = μ

(62,1586 lb m /ft 3 )(1,99167 ft/s)(0,08742 ft) = 0,00054 lb m /ft.s = 20.040,96027

Dari bilangan Reynold yang dihitung didapatkan bahwa aliran pada pompa adalah aliran turbulen. Dari gambar 2.3-10 Geankoplis didapatkan nilai ε : 4,6 x 10-5, sehingga nilai

ε D

=

4,6 ×10 −5 = 0,00053 0,08742



..................................(Geankoplis, 1997)


= 0,55(1 − 0)

1,99167 2 2(1)(32,174)

= 0,03391 ft lbf/lbm 2. Friction pada pipa lurus Panjang pipa lurus = 230 ft Ff

= 4f

ΔL.v 2 D.2.g c

.............................................. (Genkoplis, 1997)

230 × 1,99167 2 = 4 × 0,006 2(0,08742) (32,174) = 3,89249 ft lbf/lbm


v2 2.g c

............... (Geankoplis, 1997)

1,99167 2 = 1.2. = 0,12329 ft lbf/lbm 2.32,174


hex

 A  v2 = 1 − 1  A 2  2.α .g c  = (1 − 0)

......................(Geankoplis, 1997)

1,99167 2 2 (32,174)


= 0,03391 + 3,89249 + 0,12329 + 0,06164 = 4,11132 ft lbf/lbm

-Ws =

.............................. (Geankoplis, 1997)

Dimana: •


•

selisih tinggi pipa, z1 − z 2 = 0 ft


•


Sehingga, Ws

=

1 (0) + (1)(0) + 0 + 4,11132 2



4,11132 = 5,13915 ft.lbf/lbm 0,8


LD. 20 Pompa Utilitas II (PU-08) Fungsi

: untuk memompakan air dari tangki utilitas untuk air pendingin

Jenis

: pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 unit


= 280 C


= 1,9370 lbm/ft.jam

Laju alir massa (F)

= 1.595,79219 kg/jam = 0,97726 lbm/s


F

ρ

=

..........(Geankoplis,1997)

0,97726 lbm/s 62,1586 lbm/ft 3

= 0,01572 ft3/s = 4,45201 x 10-4 m3/s Laju alir volume pompa sentrifugal berkisar dari 6,67 x 10-5 sampai 6,3 m3/s dan viskositasnya kurang dari 0,05 Pa.s (Geankoplis, 1997). Maka dengan nilai Q dan μcampuran di atas dapat menggunakan pompa sentrifugal. Desain pompa : Rahmadelfitri : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 18.000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Di,opt = 3,9 (Q)0,45(ρ)0,13 ...............................................(Timmerhaus,1991) = 3,9 × (0,01572 ft3/s )0,45 × ( 62,1586 lbm/ft3)0,13 = 1,02949 in Dari hasil perhitungan diameter optimum maka diambil pipa dengan spesifikasi: - Ukuran nominal pipa

= 11/4 in

- Schedule pipa

= 40

- Inside Diameter

= 1,38 in = 0,115 ft

- Outside Diameter

= 1,66 in = 0,138 ft


=

0,0104 ft2


=

0,01572 Q = 0,0104 A

= 1,51154 ft/s


=

ρ× v×D μ

=



ε D

=

4,6 × 10 −5 = 0,0013 0,035052


= 0,55(1 − 0)

..................................(Geankoplis, 1997)

1,51154 2 2(1)(32,174)

= 0,01953 ft lbf/lbm 2. Friction pada pipa lurus Rahmadelfitri : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 18.000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Panjang pipa lurus = 30 ft Ff

= 4f

ΔL.v 2 D.2.g c

= 4 × 0,006

.............................................. (Genkoplis, 1997)

30 ×1,51154 2 2(0,115) (32,174)


= n.kf.

v2 ............................................................ (Geankoplis, 1997) 2.g c

 1,51154 2   = 0,05326 ft.lbf/lbm = 2(0,75)  2(32.174)   


v2 2.g c

............... (Geankoplis, 1997)

1,51154 2 = 1.2. 2.32,174



hex

 A  v2 = 1 − 1  A 2  2.α .g c  = (1 − 0)

1,51154 2 2 (32,174)

......................(Geankoplis, 1997)



= 0,01953 + 0,2223 + 0,05326 + 0,07101 + 0,03551 = 0,40161 ft lbf/lbm

-Ws =

.............................. (Geankoplis, 1997)

Dimana: •



•


•


Sehingga, Ws

=

1 (0) + (1)(10) + 0 + 0,40161 2

= 10,40161 ft lbf/lbm


10,40161 = 13,002 ft.lbf/lbm 0,8

P = m.Wp .................................................................................... (Geankoplis, 1997) Laju alir massa (F)

= 1.595,79219 kg/jam = 0,97726 lbm/s

Sehingga daya pompa adalah: P = 12,70635 ft.lbf/s = 0,02310 hp Maka digunakan daya motor 1/20 hp.

LD.21

Water Cooling Tower (WCT)

Fungsi

: Mendinginkan air pendingin bekas dari temperatur 400C menjadi 280C

Jenis

: Mechanical Draft Cooling Tower

Bahan konstruksi : Carbon Steel SA–53 Grade B.

Kondisi operasi : Suhu air masuk menara (TL2)

= 400C = 1040F

Suhu air keluar menara (TL1)

= 280C = 82,40F

Suhu udara (TG1)

= 300C = 860F

Laju alir massa masuk (F)

= 63.959,60665 kg/jam

Densitas air pada 400 C (ρ)

= 992,25 kg/m3


=

F

ρ

=

..........(Geankoplis, 1997)

63.959,60665 kg/jam 992,25 kg/m 3

= 64,459 m3/jam = 283,805 gal/min Rahmadelfitri : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 18.000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Dari Gambar 12-14, Perry, 1997, diperoleh suhu cembul basah, Tw = 750F. Dari Gambar 12-14, Perry, 1999, diperoleh konsentrasi air = 2 gal/ft2⋅menit Faktor keamanan = 20% Luas menara, A = 1,2 × (kapasitas air/konsentrasi air) = 1,2 × (283,805 gal/menit /(2 gal/ft2. menit) = 170,283 ft2 Dari kurva kelembaban, diperoleh H = 0,013 kg uap air/kg udara kering, sehingga, kelembaban udara yang masuk: H y1

= (1,005 + 1,88H)(T − T0 ) + 2.501,4H

..........(Geankoplis, 1997)

= (1,005 + 1,88 × 0,013 )(28 − 0) + (2.501,4 × 0,013) = 61,337 x 103 J/kg Direncanakan perbandingan laju udara dengan laju air yang masuk (G : L) = 5 : 6, sehingga laju alir udara masuk (G)

= 51.969,84538 kg/jam

G(H y2 − H y1 ) = L cL (TL2 − TL1 )

..........(Geankoplis, 1997)

5 (Hy2 – 61,337 x 103 J/kg) = 4,187 (400 C – 280 C) 6

Hy2

= 121,6298 x 103 J/kg

Enthalpy Hy

200000 180000 160000 140000 120000 100000 80000 60000 40000 20000 0 0

10

20

30

Temperatur

40

50

Garis ke se timbangan Garis ope rasi

Gambar LD.2 Grafik Enthalpy dan Temperatur pada Cooling Tower Ketinggian menara, z =

.................. (Geankoplis, 1997)


Diestimasi koefisien mass-transfer 1,207 x 10-7 kg mol/s.m3 Tabel LD.1 Perhitungan Entalpi dalam Penentuan Tinggi Menara Pendingin

hy

hy*

1/(hy*-hy)

61,337

69,311

0,125

73,396

82,937

0,105

85,455

96,564

0,09

97,514

110,191

0,079

109,573

123,817

0,070

121,6298

137,442

0,063

0.14

1/(Hy - Hy*)

0.12 0.1 0.08 0.06 0.04 0.02 0 0

20

40

60

80

100

120

140

Hy

Gambar LD.2 Kurva Hy terhadap 1/(Hy*– Hy) Luas daerah di bawah kurva dari pada Gambar LD.3:

dHy

∫ Hy * −Hy

= 5,672

Estimasi kG.a = 1,207.10-7 kg.mol /s.m3 (Geankoplis, 1997). Tinggi menara air (z)

dH y

=

G M B k Ga P

=

0,92588 (5,672) 29(1,207 × 10 −7 )(1,013 × 10 5 )

∫

H − Hy * y

= 14,81072 m


Diambil performance menara 90%, maka dari Gambar 12–15, Perry, 1997, diperoleh tenaga kipas 0,03 hp/ft2. Daya yang diperlukan = 0,03 hp/ft2 × 170,283 ft2 = 5,10849 hp Digunakan daya standard 7,5 hp

LD. 22 Pompa Menara Air (PU-16) Fungsi

: untuk memompakan air dari menara air menuju alat yang membutuhkan air pendingin

Jenis

: pompa sentrifugal

Jumlah : 1 unit


= 280 C

Densitas air (ρ) = 996,24 kg/m3 = 62.1932 lbm/ft3 ............(Geankoplis, 1997) Viskositas air (μ) = 0,8360 cP

= 2,02237 lbm/ft.jam ..........(Geankoplis,1997)

Laju alir massa (F)

= 63.959,60665 kg/jam = 39,16861 lbm/s


F 39,16861 lbm/s = ρ 62,1932 lbm/ft 3

= 0,62979 ft3/s = 0,0178336 m3/s Laju alir volume pompa sentrifugal berkisar dari 6,67 x 10-5 sampai 6,3 m3/s dan viskositasnya kurang dari 0,05 Pa.s (Geankoplis, 1997). Maka dengan nilai Q dan μcampuran di atas dapat menggunakan pompa sentrifugal. Desain pompa : Di,opt = 3,9 (Q)0,45(ρ)0,13 ...............................................(Timmerhaus,1991) = 3,9 × (0,62979 ft3/s )0,45 × ( 62,1932 lbm/ft3)0,13 = 5,41862 in Dari hasil perhitungan diameter optimum maka diambil pipa dengan spesifikasi: - Ukuran nominal pipa

= 6 in

- Schedule pipa

= 40

- Inside Diameter

= 6,065 in = 0,50542ft = 0,15405 m

- Outside Diameter

= 6,625 in



= 0,2006 ft2


=

0,62979 Q = 0,2006 A

= 3,13953 ft/s


ρ× v×D = μ


Dari bilangan Reynold yang dihitung didapatkan bahwa aliran pada pompa adalah aliran turbulen. Dari gambar 2.3-10 Geankoplis didapatkan nilai ε : 4,6 x 10-5, sehingga nilai

ε D

=

4,6 × 10 −5 = 0,0003 0,15405


= 0,55(1 − 0)

..................................(Geankoplis, 1997)

3,13953 2 2(1)(32,174)



= 4f

ΔL.v 2 D.2.g c

= 4 × 0,004

.............................................. (Genkoplis, 1997) 170 × 3,13953 2 2(0,50542) (32,174)

= 0,82435 ft lbf/lbm 3. Friction pada 2 buah elbow 90o Rahmadelfitri : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 18.000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

hf

= n.kf.

v2 ............................................................ (Geankoplis, 1997) 2.g c

 3,139532   = 0,22977 ft.lbf/lbm = 2(0,75)  2(32.174)   


v2 2.g c

............... (Geankoplis, 1997)

3,13953 2 = 0,30635 ft lbf/lbm = 1.2. 2.32,174


hex

 A  v2 = 1 − 1  A 2  2.α .g c  = (1 − 0)

......................(Geankoplis, 1997)

3,13953 2 2 (32,174)



= 0,08425 + 0,82435 + 0,22977 + 0,30635 + 0,15318 = 1,59791 ft lbf/lbm

-Ws =

.............................. (Geankoplis, 1997)

Dimana: •


•


•


Sehingga, Ws

=

1 (0) + (1)(10) + 0 + 0,81902 2

= 11,59791 ft lbf/lbm

Energi pompa, Wp: Rahmadelfitri : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 18.000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Ws = -η.Wp ...................................................................... (Geankoplis, 1997) Bila efisiensi pompa 80%, maka: Wp =

11,59791 = 14,49739ft.lbf/lbm 0,8

P = m.Wp .................................................................................... (Geankoplis, 1997) Laju alir massa, m = 63.959,60665 kg/jam = 39,16861 lbm/s Sehingga daya pompa adalah: P = 1,03244 hp Maka digunakan daya motor 11/2 hp.

LD. 23 Pompa Utilitas III (PU-09) Fungsi

: untuk memompakan air dari tangki utilitas untuk air kebutuhan steam dan air proses.

Jenis

: pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 unit


= 300 C

Densitas air (ρ) = 995,68 kg/m3 = 62,1586 lbm/ft3 ............(Geankoplis, 1997) Viskositas air (μ)

= 0,8007 cP

Laju alir massa (F)

= 925,94165 kg/jam = 0,57317 lbm/s


= 1,9370 /ft.ja.........(Geankoplis,1997)

F 0,57317 lbm/s = ρ 62,1586 lbm/ft 3


= 1 in

- Schedule pipa

= 40


- Inside Diameter

= 1,049 in = 0,08742 ft

- Outside Diameter

= 1,315 in = 0,10958ft


=

0,006 ft2


=

0,00922 Q = 0,006 A

= 1,53667 ft/s


=

ρ× v×D μ

=


= 15.463,14888 Dari bilangan Reynold yang dihitung didapatkan bahwa aliran pada pompa adalah aliran turbulen. Dari gambar 2.3-10 Geankoplis didapatkan nilai ε : 4,6 x 10-5, sehingga nilai ε D

4,6 ×10 −5 = = 0,00053 0,08742


= 0,55(1 − 0)

..................................(Geankoplis, 1997)

1,53667 2 2(1)(32,174)

= 0,02018 lbf/lbm 2. Friction pada pipa lurus Panjang pipa lurus = 30 ft Ff

= 4f

ΔL.v 2 D.2.g c

= 4 × 0,006

.............................................. (Genkoplis, 1997) 30 × 1,53667 2 2(0,08742) (32,174)

= 0,30224 ft lbf/lbm Rahmadelfitri : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 18.000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

3. Friction pada 2 buah elbow 90o hf

= n.kf.

v2 ............................................................ (Geankoplis, 1997) 2.g c

 1,53667 2   = 0,05505 ft.lbf/lbm = 2(0,75)  2(32.174)   


= 1.2.

v2 2.g c

............... (Geankoplis, 1997)

1,53667 2 2.32,174



hex

 A  v2 = 1 − 1  A 2  2.α .g c  = (1 − 0)

1,53667 2 2 (32,174)

......................(Geankoplis, 1997)



= 0,02018 + 0,30224 + 0,05505 + 0,07339 + 0,03367 = 0,48453 ft lbf/lbm

-Ws =

.............................. (Geankoplis, 1997)

Dimana: •


•


•


Sehingga, Rahmadelfitri : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 18.000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Ws

=

1 (0) + (1)(10) + 0 + 0,48453 2

= 10,48453 ft lbf/lbm


10,484531 = 13,10566 ft.lbf/lbm 0,8


= 925,94165 kg/jam = 0,57317 lbm/s


LD.24 Penukar Kation / Kation Exchanger (CE) Fungsi

: Mengurangi kesadahan air

Bentuk


Bahan konstruksi : Carbon Steel SA–283 grade C Kondisi operasi −

Temperatur

= 30 oC

−

Tekanan

= 1 atm

Laju alir massa (F)

= 925,94165 kg/jam = 0,57317 lbm/s

Densitas air

= 995,68 kg/m3


= 24 jam

Faktor keamanan

= 20 %

.................. (Perry, 1999)

Perhitungan: a. Ukuran Cation Exchanger Dari Tabel 12.4, The Nalco Water Handbook, diperoleh: Rahmadelfitri : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 18.000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

- Diameter penukar kation

= 2 ft = 0,6096 m

- Luas penampang penukar kation = 4,91 ft2 Tinggi resin dalam cation exchanger = 2,5 ft = 0,7620 m Tinggi silinder = 1,2 × 2,5 ft = 3,0 ft

= 0,9144 m

Tinggi tutup tangki direncanakan ¼ dari diameter tutup. Diameter tutup = diameter tangki = 0,6096 m Tinggi tutup tangki = 1 × 0,6096 m 4

= 0,1524 m

Tinggi penukar kation keseluruhan

= 0,9144 m + 0,1524 m = 1,0668 m

b. Tebal Dinding Tangki Phid = ρ x g x Hc = 992,68 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 0,7620 m = 7.412,93716 Pa

= 7,41294 kPa

Tekanan operasi = 1 atm = 101,325 kPa P = 7,41294 kPa + 101,325 kPa = 108,73794 kPa Faktor kelonggaran = 5% Maka, Pdesign = (1,05) × (108,73794) kPa = 114,17493 kPa Untuk bahan konstruksi Carbon Steel SA–283 grade C : S

= 13.750 psi = 94.802,9 kPa

Ej

= 0,8

C

= 0,00125 in/tahun

n

= 10 tahun

Cc

= 0, 0125 in/tahun


=

PD + Cc ...............................................................(Brownell, 1959) 2SE − 1,2 P (114,17493 kPa) (0,6096 m) + 0,0003175 m (2)(94.802,9)(08) − 1,2(114,17493)

= 0,000777 m = 0,030582 in Maka tebal tangki yang adalah 1/8 in ........................................(Brownell, 1959). Rahmadelfitri : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 18.000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

LD. 25 Pompa Penukar Anion (PU-11) Fungsi

: untuk memompakan air dari penukar kation menuju penukar anion

Jenis

: pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 unit


= 300 C


= 0,8007 cP

Laju alir massa (F)

= 926,04291 kg/jam = 0,57317 lbm/s


= 1,9370 /ft.ja.........(Geankoplis,1997)

F 0,57317 lbm/s = ρ 62,1586 lbm/ft 3


= 1 in

- Schedule pipa

= 40

- Inside Diameter

= 1,049 in = 0,08742 ft

- Outside Diameter

= 1,315 in = 0,10958ft


=

0,006 ft2


=

0,00922 Q = 0,006 A

= 1,53667 ft/s



=

ρ× v×D μ

=



ε D

4,6 ×10 −5 = = 0,00053 0,08742


= 0,55(1 − 0)

..................................(Geankoplis, 1997)

1,53667 2 2(1)(32,174)

= 0,02018 lbf/lbm 2. Friction pada pipa lurus Panjang pipa lurus = 30 ft Ff

= 4f

ΔL.v 2 D.2.g c

= 4 × 0,006

.............................................. (Genkoplis, 1997) 30 × 1,53667 2 2(0,08742) (32,174)


= n.kf.

v2 ............................................................ (Geankoplis, 1997) 2.g c

 1,53667 2   = 0,05505 ft.lbf/lbm = 2(0,75)  2(32.174)   



hf = n.kf

= 1.2.

............... (Geankoplis, 1997)

1,53667 2 2.32,174



hex

 A  v2 = 1 − 1  A 2  2.α .g c  = (1 − 0)

......................(Geankoplis, 1997)

1,53667 2 2 (32,174)



= 0,02018 + 0,30224 + 0,05505 + 0,07339 + 0,03367 = 0,48453 ft lbf/lbm

-Ws =

.............................. (Geankoplis, 1997)

Dimana: •


•


•


Sehingga, Ws

=

1 (0) + (1)(10) + 0 + 0,48453 2

= 10,48453 ft lbf/lbm


10,484531 = 13,10566 ft.lbf/lbm 0,8


= 925,94165 kg/jam = 0,57317 lbm/s



LD. 26 Pelarutan Asam Sulfat [H2SO4] (TP-03) Fungsi

: Membuat larutan asam sulfat

Bentuk


Bahan konstruksi

: Low Alloy Steel SA–203 grade A

Kondisi operasi: −

Temperatur

= 30 oC

−

Tekanan

= 1 atm

H2SO4 yang digunakan mempunyai konsentrasi 4 % (% berat) ............(Nalco, 1988) Laju massa H2SO4

= 0,10126 kg/jam

Densitas H2SO4

= 1.061,7 kg/m3 = 66,2801 lbm/ft3 ........(Perry, 1999)


= 30 hari

Faktor keamanan

= 20 %


0,10126 kg/hari × 30 hari 0,04 × 1.061,7 kg/m

3

= 0,07153 m3

Volume tangki, Vt = 1,2 × 0,07153 m3 = 0,0858 m3 Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi tangki, D : H = 3 : 4 1 πD 2 H 4 1 4  0,0858 m 3 = πD 2  D  4 3  1 0,0858 m 3 = πD 3 3 V=

Maka:

D = 0,43447 m ; H = 0,57929 m




=

0,07153 x 0,57929 0,0858

= 0,48294 m

Phid = ρ x g x Hc = 1.061,7 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 0,48294 m

= 5.024,86395 Pa

= 5,02486 kPa

Tekanan operasi = 1 atm = 101,325 kPa P = 5,02486 kPa + 101,325 kPa = 106,34986 kPa Faktor kelonggaran = 5% Maka, Pdesign = (1,05) × (106,34986) kPa = 111,66735 kPa Untuk bahan konstruksi Carbon Steel SA–129 grade A : S

= 10.000 psi = 68947.6 kPa

Ej

= 0,8

C

= 0,0125 in/tahun

n

= 10 tahun

Cc

= 0, 125 in

c. Tebal shell tangki: t =

=

PD + Cc ...............................................................(Brownell, 1959) 2SE − 1,2 P (111,66735 kPa) (0,43447 m) + 0,003175 (2)(68.947,6)(08) − 1,2(111,66735 )

= 0,00361 m = 0,14234 in Maka tebal tangki yang adalah 3/16 in

..............................(Brownell, 1959)

d. Daya pengaduk Viskositas H2SO4 4 % = 3,5. 10-3 lbm/ft⋅detik = 0,0052 Pa.s Untuk viskositas campuran yang kurang dari 100 Pa.s dapat menggunakan pengaduk jenis turbin (Geankoplis, 1997). Maka dapat digunakan jenis pengaduk flat six-blade turbin dengan empat buah baffle dan 60 rpm. Dimana untuk viskositas lebih besar dari 2,5 Pa.s tidak diperlukan baffle (Geankoplis, 1997). Untuk pengaduk: ..................................(Geankoplis, 1997) Rahmadelfitri : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 18.000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Dimana : Dt = diameter tangki Da = diameter agitator E = tinggi turbin dari dasar tangki W = lebar blade pada turbin J

= lebar baffle


= 0,3 x 0,43447 m = 0,13034 m

E = Da

= 0,13034 m

W = 1/5 x Da

= 1/5 x 0,13034 m = 0,02607 m

J = 1/12 x Dt

= 1/12 x 0,43447 m = 0,03621 m

Kecepatan pengadukan, N = 1 putaran/det ................................................................ (Geankoplis, 1997)

=

0,13034 2 m .1 s −1 1.061,7 kg/m 3 . 0,0052 kg/m 1 s 1

= 3.468,597502


5

............................................................(Geankoplis, 1997)

= 6 . 1.061,7 kg/m3 . (1 S-1)3 . (0,13043 m)5 = 0,24046 J/s = 0,00241 kW Maka motor yang digunakan adalah 1/20 kW

LD. 27 Pompa Asam Sulfat [H2SO4] (PU-13) Fungsi

: memompa larutan asam sulfat dari tangki pelarutan asam sulfat ke cation exchanger

Jenis

: pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 unit

Kondisi operasi : Rahmadelfitri : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 18.000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Temperatur

= 300 C = 6,20115 x 10-5 lbm/s

Laju alir massa (F)

= 0,10126 kg/jam

Densitas H2SO4 (ρ)

= 1.061,7 kg/m3 = 66,2798 lbm/ft3

Viskositas H2SO4 (µ)

= 0,00052 cP = 0,0052.10-3 Pa.s = 0,0052.10-3 kg/m.s


0,10126 kg/jam = 9,53753.10-5 m3/jam 3 1.061,7 kg/m

= 2,64931.10-8 m3/s = 9,35595.10-7 ft3/s Laju alir volumetrik, Q =

6,20115 × 10 −5 lbm/s F = ρ 62,2798 lbm/ft 3

= 9,95691 x 10-7 ft3/s = 0.281948 x 10-7 m3/s Untuk larutan dengan viskositas kurang dari 0,05 Pa.s dapat menggunakan pompa sentrifugal (Geankoplis, 1997). Desain pompa : Di,opt = 3,9 (Q)0,45(ρ)0,13 ...............................................(Timmerhaus,1991) = 3,9 × (9,95691 x 10-7 ft3/s )0,45 × ( 62,2798lbm/ft3)0,13 = 0,01329 in Dari hasil perhitungan diameter optimum maka diambil pipa dengan spesifikasi: - Ukuran nominal pipa

=

1

- Schedule pipa

=

40

- Inside Diameter

=

0,269 in = 0,0069326 m

- Outside Diameter

=

0,405 in = 0,010287 m


=

0,0004 ft2

/8 in


=

9,95691 × 10 -7 Q = 0,0004 A

= 2,48923 x 10-3 ft/s


ρ× v×D = μ

=

(66,2792 lb m /ft 3 )(2,48923 × 10 -3 ft/s)(0,02242 ft) 3,449424 ×10 -6 lb m /ft.s

= 1.058,82388 Dari bilangan Reynold yang dihitung didapatkan bahwa aliran pada pompa adalah aliran laminar. Sehingga didapatkan nilai faktor fanningnya (f) Rahmadelfitri : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 18.000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

f

=

16 16 = = 0,0151 N Re 1.058,82388


..................................(Geankoplis, 1997)

(2,48923 × 10 -3 ) = 0,55(1 − 0) 2(1)(32,174)

2

= 5,29612 x 10-8 lbf/lbm 2. Friction pada pipa lurus Panjang pipa lurus = 10 ft Ff

= 4f

ΔL.v 2 D.2.g c

.............................................. (Genkoplis, 1997)

10 × (2,48923 x 10 -3 ) 2 = 4 × 0,0151 2(0,02242) (32,174) = 2,59416 x 10-6 ft lbf/lbm 3. Friction pada 2 buah elbow 90o hf

= n.kf.

v2 ............................................................ (Geankoplis, 1997) 2.g c

 (2,48923 x 10 -3 ) 2   = 1,44439 x 10-7 ft.lbf/lbm = 2(0,75)   2(32.174)  


v2 2.g c

............... (Geankoplis, 1997)

(2,48923 x 10 -3 ) = 1.2. 2.32,174

2

= 1,92586 x 10-7 ft lbf/lbm


hex

 A  v2 = 1 − 1  A 2  2.α .g c 

......................(Geankoplis, 1997)


= (1 − 0)

(2,48923 x 10 -3 ) 2 (32,174)

2

= 9,62931 x 10-8 ft lbf/lbm


= 5,29612 x 10-8 + 2,59416 x 10-6 + 1,44439 x 10-7 + 1,92586 x 10-7 + 9,62931 x 10-8 = 308,80393 x 10-8 ft lbf/lbm

-Ws =

.............................. (Geankoplis, 1997)

Dimana: •


•

selisih tinggi pipa, z 1 − z 2 = 3,6 ft

•


Sehingga, Ws

=

1 (0) + (1)(3,6) + 0 + 308,80393 × 10 −8 2

≈ 3,6 ft lbf/lbm


3,6 = 4,5 ft.lbf/lbm 0,8

P = m.Wp .................................................................................... (Geankoplis, 1997) Laju massa H2SO4

= 0,10126 kg/jam

= 6,20111 x 10-5 lbm/s

Sehingga daya pompa adalah: P = 2,7905 x 10-4 ft.lbf/s = 5,07364 x 10-7 hp Maka digunakan daya motor 1/60 hp.

LD. 28 Penukar Anion / Anion Exchanger (AE) Fungsi

: Mengurangi kesadahan air

Bentuk


Bahan konstruksi : Carbon Steel SA–283 grade C Rahmadelfitri : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 18.000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Kondisi operasi −

Temperatur

= 30 oC

−

Tekanan

= 1 atm

Laju alir massa (F)

= 925,94165 kg/jam = 0,57317 lbm/s

Densitas air

= 995,68 kg/m3


= 24 jam

Faktor keamanan

= 20 %

.................. (Perry, 1999)

Perhitungan: a. Ukuran Anion Exchanger Dari Tabel 12.4, The Nalco Water Handbook, diperoleh: - Diameter penukar kation

= 2 ft = 0,6096 m

- Luas penampang penukar kation = 3,14 ft2 Tinggi resin dalam anion exchanger = 2,5 ft = 0,7620 m Tinggi silinder = 1,2 × 2,5 ft = 3,0 ft

= 0,9144 m

Tinggi tutup tangki direncanakan ¼ dari diameter tutup. Diameter tutup = diameter tangki = 0,6096 m Tinggi tutup tangki = 1 × 0,6096 m 4

= 0,1524 m

Tinggi penukar kation keseluruhan

= 0,9144 m + 0,1524 m = 1,0668 m

b. Tebal Dinding Tangki Phid = ρ x g x Hc = 992,68 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 0,7620 m = 7.412,93716 Pa

= 7,41294 kPa

Tekanan operasi = 1 atm = 101,325 kPa P = 7,41294 kPa + 101,325 kPa = 108,73794 kPa Faktor kelonggaran = 5% Maka, Pdesign = (1,05) × (108,73794) kPa = 114,17493 kPa Rahmadelfitri : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 18.000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Untuk bahan konstruksi Carbon Steel SA–283 grade C : S

= 13.750 psi = 94.802,9 kPa

Ej

= 0,8

C

= 0,00125 in/tahun

n

= 10 tahun

Cc

= 0, 0125 in/tahun


=

PD + Cc ...............................................................(Brownell, 1959) 2SE − 1,2 P (114,17493 kPa) (0,6096 m) + 0,0003175 m (2)(94.802,9)(08) − 1,2(114,17493)

= 0,000777 m = 0,030582 in Maka tebal tangki yang adalah 1/8 in ........................................(Brownell, 1959).

LD. 29 Tangki Pelarutan NaOH (TP-04) Fungsi

: Tempat membuat larutan NaOH

Bentuk


Bahan konstruksi : Carbon Steel, SA-283, grade C Kondisi operasi −

Temperatur

= 30 oC

−

Tekanan

= 1 atm

NaOH yang dipakai berupa larutan 4% (% berat) Laju massa NaOH

= 0,16808 kg/jam

Densitas larutan NaOH 4% = 1.518 kg/m3 = 94,7689 lbm/ft3 .........(Perry, 1999) Kebutuhan perancangan

= 30 hari

Faktor keamanan

= 20 %

Perhitungan a. Ukuran Tangki Volume larutan, Vl =

0,16808 kg/jam × 30 hari × 24 jam = 0,07972 m3 3 1.518 kg/m


Volume tangki, Vt = 1,2 × 0,07972 m3= 0,09567 m3

Hs

½D

∼ Volume silinder tangki (Vs) Vs =

.................................................. (Brownell & Young, 1959)

Perbandingan tinggi silinder dengan diameter tangki (Hs : D) = 4 : 3 1 πD 2 H 4 1 4  0,09567 m3 = πD 2  D  4 3  1 0,09567 m3 = πD 3 3 V=

Maka:

D = 0,45046 m ; r = 0,22523 m

H = 0,60060 m


=


0,07972 x 0,60060 = 0,50048 m 0,09567

Phid = ρ x g x Hc = 1.518 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 0,50048 m

= 7,44533 kPa Tekanan udara luar, Po = 1 atm = 101,325 kPa Poperasi = 7,44533 kPa + 101,325 kPa = 108,77033 kPa Faktor keamanan 20%, Pdesain = (1+fk)Poperasi = 1,2 x 108,77033 kPa = 130,52439 kPa


Untuk bahan konstruksi Carbon Steel, SA-283, grade C : S

= 13.750 psi = 94.802,9 kPa

Ej

= 0,8

C

= 0,0125 in/tahun

n

= 10 tahun

Cc

= 0,125 in

t

=

PD + 0,125 in 2SE − 1,2P

=

108,77033 kPa × 0,45046 m + 0.003175 m 2(94.802,9)(0,8) − 1,2 (108,77033)

= 0,003498 m = 0,137717 in Maka tebal tangki yang digunakan adalah ½ in

............(Brownell, 1959).

c. Daya Pengaduk NaOH 4% = 4,302 x 10-4 lbm/ft.det = 0,00064 Pa.s Untuk viskositas campuran yang kurang dari 100 Pa.s dapat menggunakan pengaduk jenis turbin (Geankoplis, 1997). Maka dapat digunakan jenis pengaduk flat six-blade turbin dengan empat buah baffle dan 60 rpm. Dimana untuk viskositas lebih besar dari 2,5 Pa.s tidak diperlukan baffle (Geankoplis, 1997). Untuk pengaduk: .......................(Geankoplis, 1997)

Dimana : Dt = diameter tangki Da = diameter agitator E = tinggi turbin dari dasar tangki W = lebar blade pada turbin J = lebar baffle Sehingga diperoleh: Da = 0,3 x Dt = 0,3 x 0,45046 m = 0,13514 m = 0,44337 ft E = Da = 0,13514 m W = 1/5 x Da = 1/5 x 0,13514 m = 0,02703 m J = 1/12 x Dt = 1/12 x 0,45046 m = 0,03754 m Rahmadelfitri : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 18.000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Kecepatan pengadukan, N = 1 putaran/det ............................................. (Geankoplis, 1997. Hal. 144) =

(0,13514 m) 2 (1 put/s) (1.518 kg/m 3 ) = 43.317,12524 0,00064 Pa.s


5

............................................................(Geankoplis, 1997)

= 6 . 1.518 kg/m3 . (1 S-1)3 . (0,13514 m)5 = 0,41053 J/s = 0,41053 x 10-3 kW Maka motor yang digunakan adalah 1/60 kW LD. 30 Pompa Larutan NaOH (PU-14) Fungsi

: memompa dari tangki pelarutan NaOH ke tangki anion

Jenis

: pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 unit


= 280 C

Densitas larutan NaOH 4% (ρ) = 1.518 kg/m3 Viskositas NaOH (μ)

..........(Geankoplis, 1997)

= 0,64 cP = 6,4.10-4 Pa.s = 0,00043 lbm/ft.s = 0,16808 kg/jam = 1,02932 x 10-4 lbm/s

Laju alir massa (F) Laju alir volumetrik, Q =

F

ρ

=

1,02932 × 10 −4 lbm/s 94,7657 lbm/ft 3

= 1,08617 x 10-6 ft3/s Untuk viskositas kurang dari 0,05 Pa.s (Geankoplis, 1997). Maka dengan nilai Q dan μcampuran di atas dapat menggunakan pompa sentrifugal. Desain pompa : Di,opt = 3,9 (Q)0,45(ρ)0,13 ...............................................(Timmerhaus,1991) = 3,9 × (1,08617 x 10-6 ft3/s )0,45 × ( 94,7657 lbm/ft3)0,13 = 0,01459 in Rahmadelfitri : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 18.000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009


=

1

- Schedule pipa

=

40

- Inside Diameter

=

0,269 in = 0,0069326 m

- Outside Diameter

=

0,405 in = 0,010287 m


=

0,0004 ft2

/8 in


=

Q 1,08617 × 10 -6 = 0,0004 A

= 2,71543 x 10-3 ft/s


=

ρ× v×D μ

=

(94,7657 lb m /ft 3 )(2,71543 × 10 -3 ft/s)(0,02242 ft) 2,8909 × 10 -7 lb m /ft.s

= 13,41705 Dari bilangan Reynold yang dihitung didapatkan bahwa aliran pada pompa adalah aliran turbulen. f

=

16 16 = = 1,19261 N Re 13,41705


= 0,55(1 − 0)

..................................(Geankoplis, 1997)

(2,71543 × 10 -3 ) 2(1)(32,174)

2

= 6,30238 x 10-8 lbf/lbm 2. Friction pada pipa lurus Panjang pipa lurus = 10 ft Ff

= 4f

ΔL.v 2 D.2.g c

= 4 × 1,19261

.............................................. (Genkoplis, 1997) 10 × (2,71543 x 10 -3 ) 2 2(0,02242) (32,174)

= 2,43818 x 10-4 ft lbf/lbm Rahmadelfitri : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 18.000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

3. Friction pada 2 buah elbow 90o hf

= n.kf.

v2 ............................................................ (Geankoplis, 1997) 2.g c

 (2,71543 x 10 -3 ) 2   = 1,71883 x 10-7 ft.lbf/lbm = 2(0,75)   2(32.174)  


= 1.2.

v2 2.g c

............... (Geankoplis, 1997)

(2,71543 x 10 -3 ) 2.32,174

2

= 2,29177 x 10-7 ft lbf/lbm


hex

 A  v2 = 1 − 1  A 2  2.α .g c  = (1 − 0)

(2,71543 x 10 -3 ) 2 (32,174)

......................(Geankoplis, 1997) 2

= 1,14589 x 10-7 ft lbf/lbm


= 6,30238 x 10-8 + 2,43818 x 10-4 + 1,71883 x 10-7 + 2,29177x 10-7 + 1,14589 x 10-7 = 2,44397 x 10-4 ft lbf/lbm

-Ws =

.............................. (Geankoplis, 1997)

Dimana: •


•

selisih tinggi pipa, z 1 − z 2 = 3,6 ft

•


Sehingga, Rahmadelfitri : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 18.000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Ws

=

1 (0) + (1)(3,6) + 0 + 2,44397 × 10 − 4 2

≈ 3,6 ft lbf/lbm


3,6 = 4,5 ft.lbf/lbm 0,8

P = m.Wp .................................................................................... (Geankoplis, 1997) Laju massa NaOH

= 0,10126 kg/jam

= 6,20111 x 10-5 lbm/s

Sehingga daya pompa adalah: P = 2,7905 x 10-4 ft.lbf/s = 5,07364 x 10-7 hp Maka digunakan daya motor 1/60 hp.

LD. 31 Pompa Deaerator (PU-12) Fungsi

:untuk memompakan air dari tangki utilitas menuju deaerator

Jenis

: pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 unit


= 300 C


= 0,8007 cP

Laju alir massa (F)

= 926,21099 kg/jam = 0,577207 lbm/s


= 1,9370 /ft.ja.........(Geankoplis,1997)

F 0,577027 lbm/s = ρ 62,1586 lbm/ft 3

= 0,00929 ft3/s = 2,6295 x 10-4 m3/s Laju alir volume pompa sentrifugal berkisar dari 6,67 x 10-5 sampai 6,3 m3/s dan viskositasnya kurang dari 0,05 Pa.s (Geankoplis, 1997). Maka dengan nilai Q dan μcampuran di atas dapat menggunakan pompa sentrifugal. Desain pompa : Di,opt = 3,9 (Q)0,45(ρ)0,13 ...............................................(Timmerhaus,1991) Rahmadelfitri : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 18.000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

= 3,9 × (0,00929 ft3/s )0,45 × ( 62,1586 lbm/ft3)0,13 = 0,81251 in Dari hasil perhitungan diameter optimum maka diambil pipa dengan spesifikasi: - Ukuran nominal pipa

= 1 in

- Schedule pipa

= 40

- Inside Diameter

= 1,049 in = 0,08742 ft

- Outside Diameter

= 1,315 in = 0,10958ft


=

0,006 ft2


=

0,00929 Q = 0,006 A

= 1,54833 ft/s


=

ρ× v×D μ

=



ε D

=

4,6 ×10 −5 = 0,00053 0,08742


= 0,55(1 − 0)

..................................(Geankoplis, 1997)

1,54833 2 2(1)(32,174)

= 0,02049 lbf/lbm Rahmadelfitri : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 18.000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009


= 4f

ΔL.v 2 D.2.g c

= 4 × 0,006

.............................................. (Genkoplis, 1997) 30 × 1,548332 2(0,08742) (32,174)


= n.kf.

v2 ............................................................ (Geankoplis, 1997) 2.g c

 1,548332   = 0,05588 ft.lbf/lbm = 2(0,75)  2(32.174)   


= 1.2.

v2 2.g c

............... (Geankoplis, 1997)

1.54833 2 2.32,174



hex

 A1  v 2   = 1 − A 2  2.α .g c  1,54833 2 = (1 − 0) 2 (32,174)

......................(Geankoplis, 1997)



= 0,02049 + 0,30684 + 0,05588 + 0,07451 + 0,03726 = 0,49498 ft lbf/lbm


-Ws =

.............................. (Geankoplis, 1997)

Dimana: •


•


•


Sehingga, Ws

=

1 (0) + (1)(10) + 0 + 0,49498 2

= 10,49498 ft lbf/lbm


10,49498 = 13,11872 ft.lbf/lbm 0,8


= 926,21099 kg/jam = 0,577207 lbm/s


LD. 32 Deaerator (DE) Fungsi

: menghilangkan gas-gas yang terlarut dalam air umpan ketel

Bentuk

: silinder horizontal dengan tutup dan alas ellipsoidal

Bahan konstruksi : Carbon steel SA-283, Grade C Kondisi operasi : −

Temperatur

= 90°C

−

Tekanan

= 1 atm

Laju massa air

= 808,76513 kg/jam

Densitas air

= 965,34 kg/m3

..........(Geankoplis, 1997)


= 20 %

Perhitungan: Rahmadelfitri : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 18.000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

a. Volume tangki Volume air, Va =

808,76513 kg/jam × 24 jam = 20,10728 m3 3 965,34 kg/m

Volume tangki = 1,2 × 20,10728 m3 = 24,12874 m3 b. Diameter tangki ∼

Volume tangki (Vs)

πD 2 H .................................................................. (Brownell, 1959) 4

V=

Perbandingan panjang silinder dengan diameter tangki (H : D) = 4:3

D

H

V=

24,12874 m3 = D

πD3 3

⇒ D = 3 3V π

⇒ D = 2,84605 m

= 2,84605 m

H = (4/3) x D = 3,79473 m Diameter ellipsoidal = diameter tangki = 2,84605 m  2,84605 m  Panjang tutup =   = 0,71151 m 4  

Tinggi tangki = diameter tangki = 2,84605 m c. Tebal tangki Tinggi cairan dalam tangki =

=

volume cairan x diameter silinder volume silinder 20,10728 m 3 x 2,84605 m = 2,37171 m 24,12874 m 3

Phid = ρ x g x Hc Rahmadelfitri : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 18.000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

= 995,34 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 2,37171 m

= 23,13443 kPa Tekanan udara luar, Po = 1 atm = 101,325 kPa Poperasi = 23,13443 kPa + 101,325 kPa = 124,45943 kPa Faktor keamanan 20%, Pdesain = (1+fk)Poperasi = 1,2 x 124,45943 kPa = 149,35131 kPa Untuk bahan konstruksi Carbon Steel, SA-283, grade C : S

= 13.750 psi = 94.802,9 kPa

Ej

= 0,8

C

= 0,0125 in/tahun

n

= 10 tahun

Cc

= 0,125 in

t

=

PD + 0,125 in 2SE − 1,2P

=

149,35131 kPa × 2,84605 m + 0.003175 m 2(94.802,9)(0,8) − 1,2 (149,34131)

= 0,00598 m = 0,23543 in Maka tebal tangki yang digunakan adalah ¼ in

............(Brownell, 1959).

d. Tebal tutup tangki t

=

PD + 0,125 in 2SE − 0,2P

=

149,35131 kPa × 2,84605 m + 0.003175 m 2(94.802,9)(0,8) − 0,2 (149,34131)

..................(Walas, 1959)

= 0,002803 m = 0,110236in Maka tebal tangki yang digunakan adalah ¼ in

............(Brownell, 1959).

LD. 33 Pompa Ketel Uap (PU-17) Fungsi

: memompa air dari deaerator menuju ketel uap

Jenis

: pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 unit



= 900 C

Densitas air(ρ)

= 965,34 kg/m3 = 60,2642 lbm/ft3...............(Geankoplis, 1997)


.................(Geankoplis, 1997)

Laju alir massa (F)= 2.102,78934 kg/jam = 1,28774 lbm/s Laju alir volumetrik, Q =

F

ρ

=

1,28774 kg/m 2 60,2642 lbm/ft 3

= 0,02137 ft3/s Laju alir volume pompa sentrifugal berkisar dari 6,67 x 10-5 sampai 6,3 m3/s dan viskositasnya kurang dari 0,05 Pa.s (Geankoplis, 1997). Maka dengan nilai Q dan μcampuran di atas dapat menggunakan pompa sentrifugal. Desain pompa : Di,opt = 3,9 (Q)0,45(ρ)0,13 ...............................................(Timmerhaus,1991) = 3,9 × (0,02137 ft3/s )0,45 × ( 60,2642 lbm/ft3)0,13 = 1,17725 in Dari hasil perhitungan diameter optimum maka diambil pipa dengan spesifikasi: - Ukuran nominal pipa

= 11/4 in

- Schedule pipa

= 40

- Inside Diameter

= 1,38 in = 0,115 ft

- Outside Diameter

= 1,66 in = 0,138 ft


=

0,0104 ft2


=

0,02137 Q = = 2,05481 ft/s 0,0104 A


ρ× v×D = μ


Dari bilangan Reynold yang dihitung didapatkan bahwa aliran pada pompa adalah aliran turbulen. Rahmadelfitri : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 18.000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Dari gambar 2.3-10 Geankoplis didapatkan nilai ε : 4,6 x 10-5, sehingga nilai

ε D

=

4,6 × 10 −5 = 0,0013 0,35052


Friction Loss 1. Contraction loss pada keluaran tangki  A2  v2  hc = 0,551 − A 1  2α .g c 

..................................(Geankoplis, 1997)

(2,05481) 2 = 0,55(1 − 0) 2(1)(32,174) = 0,03609 lbf/lbm 2. Friction pada pipa lurus Panjang pipa lurus = 10 ft ΔL.v 2 = 4f D.2.g c

Ff

= 4 × 0,006

.............................................. (Genkoplis, 1997) 10 × (2,05481) 2 2(0,115) (32,174)


= n.kf.

v2 ............................................................ (Geankoplis, 1997) 2.g c

 2,054812   = 0,09842 ft.lbf/lbm = 2(0,75) 2 ( 32 , 174 )  


v2 2.g c

2,054812 = 1.2 2(32,174)

............... (Geankoplis, 1997)




hex

 A  v2 = 1 − 1  A 2  2.α .g c  = (1 − 0)

2,054812 2(32,174)

......................(Geankoplis, 1997)



= 0,03609 + 0,13694 + 0,09842 + 0,13123 + 0,06562 = 0,4683 ft lbf/lbm

-Ws =

.............................. (Geankoplis, 1997)

Dimana: •


•


•


Sehingga, Ws

=

1 (0) + (1)(10) + 0 + 0,4683 = 10,4683 ft lbf/lbm 2


10,4683 = 13,08538 ft.lbf/lbm 0,8

P = m.Wp .................................................................................... (Geankoplis, 1997) Laju alir massa (F)= 2.102,78934 kg/jam = 1,28774 lbm/s Sehingga daya pompa adalah: P = 16,85056 ft.lbf/s = 0,03064 hp Maka digunakan daya motor 1/20 hp

LD. 34 Ketel Uap (KU) Rahmadelfitri : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 18.000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Fungsi

: Menyediakan uap untuk keperluan proses

Jenis

: Ketel pipa api

Bahan konstruksi : Carbon steel SA-283, Grade C Jumlah

:1

Uap jenuh yang digunakan bersuhu 100°C Dari steam table, Rekleitis, 1987, diperoleh Kalor laten steam = 2.256,9 kJ/kg Kebutuhan uap

= 970,34 Btu/lbm

= 2.102,78934 kg/jam = 4.636,90344lbm/jam

Menghitung Daya Ketel Uap W=

34,5 × P × 970,3 H

dimana: P = daya boiler, hp W = kebutuhan uap, lbm/jam H = kalor laten steam, Btu/lbm Maka,

P=

4.636,90344 × 970,34 = 134,40854 hp 34,5 × 970,3

Menghitung jumlah tube Dari ASTM Boiler Code, permukaan bidang pemanas = 10 ft2/hp. Luas permukaan perpindahan panas, A

= P x 10 ft2/hp

A

= 134,40854 hp x 10 ft2/hp

A

= 1344,0854 ft2

Direncanakan menggunakan tube dengan spesifikasi : - Panjang tube

= 18 ft

- Ukuran pipa

= 2 ½ in

- Luas permukaan pipa, a’

= 0,647 ft2 / ft

Sehingga jumlah tube = Nt =

A (1344,0854 ft 2 ) = L x a' 18ft x 0,647 ft 2 /ft

Nt = 115,4 Rahmadelfitri : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 18.000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Nt = 116 buah


LAMPIRAN E PERHITUNGAN ASPEK EKONOMI Dalam rencana pra rancangan pabrik pembuatan n-butiraldehid ini digunakan asumsi sebagai berikut: 1

Pabrik beroperasi selama 330 hari dalam setahun.

2

Kapasitas maksimum adalah 18.000 ton/tahun.

3

Perhitungan didasarkan pada harga alat terpasang (HAT)

4

Harga alat disesuaikan dengan nilai tukar dolar terhadap rupiah, yaitu: US$ 1 = Rp 11.760

(Metro TV, 1 Februari 2009)

E.1 Modal Investasi Tetap (Fixed Capital Investment) E.1.1 Modal Investasi Tetap Langsung (MITL) Biaya Tanah Lokasi Pabrik Luas tanah seluruhnya = 23.914 m2 Biaya tanah pada lokasi pabrik berkisar Rp 300.000/m2. Harga tanah seluruhnya = 23.914 m2 × Rp 300.000/m2 = Rp 7.174.200.000,Biaya perataan tanah diperkirakan 5% Rahmadelfitri : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 18.000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Biaya perataan tanah = 0,05 x Rp 7.174.200.000,- = Rp 358.710.000,Maka total biaya tanah (A) adalah Rp 7.532.910.000 ,-

Harga Bangunan dan Sarana Tabel LE.1 Perincian Harga Bangunan, dan Sarana Lainnya

No

Nama Bangunan

Luas (m2)

Harga

Jumlah (Rp)

(Rp/m2) 1

Pos keamanan

100

300.000

30.000.000

2

Tempat parkir

600

150.000

90.000.000

3

Taman

500

80.000

40.000.000

4

Perkantoran

600

2.000.000

1.200.000.000

5

Perpustakaan

80

300.000

24.000.000

6

Masjid

300

500.000

150.000.000

Tabel LE.1 Perincian Harga Bangunan, dan Sarana Lainnya ................. (lanjutan)

No

Nama Bangunan

Luas (m2)

Harga

Jumlah (Rp)

(Rp/m2) 7

Laboratorium

80

1.000.000

80.000.000

8

Poliklinik

100

500.000

50.000.000

9

Kantin

200

300.000

60.000.000

10

Ruang kontrol

300

1.000.000

300.000.000

11

Area bahan baku

1.300

400.000

520.000.000

12

Area proses

3.000

2.000.000

6.000.000.000

13

Area produk

450

500.000

225.000.000

14

Area perluasan

2.000

120.000

240.000.000

15

Bengkel

400

250.000

100.000.000

16

Unit pengolahan limbah

200

1.000.000

200.000.000

17

Unit pengolahan air

500

500.000

250.000.000

18

Pengolahan uap

100

500.000

50.000.000


19

Pengolahan listrik

500

500.000

250.000.000

20

Pemadam kebakaran

150

500.000

75.000.000

21

Perumahan karyawan

7.000

800.000

5.600.000.000

22

Sarana olah raga

200

1000.000

200.000.000

23

aula

80

250.000

20.000.000

24

Jalan

3.000

300.000

900.000.000

TOTAL

21.740

-

16.654.000.000

Total biaya bangunan dan sarana (B) = Rp. 16.654.000.000,-

Perincian Harga Peralatan Harga peralatan yang di impor dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan berikut (Timmerhaus et al, 2004) :

X  Cx = Cy  2   X1 

m

Ix     I y 

dimana: Cx = harga alat pada tahun 2007 Cy = harga alat pada tahun dan kapasitas yang tersedia X1 = kapasitas alat yang tersedia X2 = kapasitas alat yang diinginkan Ix = indeks harga pada tahun 2007 Iy = indeks harga pada tahun yang tersedia m = faktor eksponensial untuk kapasitas (tergantung jenis alat) Untuk menentukan indeks harga pada tahun 2007 digunakan metode regresi koefisien korelasi:

r=

[n ⋅ ΣX i ⋅ Yi − ΣX i ⋅ ΣYi ] (n ⋅ ΣX i 2 − (ΣX i )2 )× (n ⋅ ΣYi 2 − (ΣYi )2 )

(Montgomery, 1992)

Tabel LE.2 Harga Indeks Marshall dan Swift Rahmadelfitri : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 18.000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Tahun

Indeks

No.

(Xi)

(Yi)

1

1989

2

Xi.Yi

Xi²

Yi²

895

1780155

3956121

801025

1990

915

1820850

3960100

837225

3

1991

931

1853621

3964081

866761

4

1992

943

1878456

3968064

889249

5

1993

967

1927231

3972049

935089

6

1994

993

1980042

3976036

986049

7

1995

1028

2050860

3980025

1056784

8

1996

1039

2073844

3984016

1079521

9

1997

1057

2110829

3988009

1117249

10

1998

1062

2121876

3992004

1127844

11

1999

1068

2134932

3996001

1140624

12

2000

1089

2178000

4000000

1185921

13

2001

1094

2189094

4004001

1196836

14

2002

1103

2208206

4008004

1216609

Total

27937

14184

28307996

55748511

14436786

Sumber: Tabel 6-2 Timmerhaus et al (2004)

Data :

n = 14

∑Xi = 27937

∑Yi = 14184

∑XiYi = 28307996

∑Xi² = 55748511

∑Yi² = 14436786

Dengan memasukkan harga-harga pada Tabel LE–2, maka diperoleh harga koefisien korelasi: r =

(14)(28307996) − (27937)(14184) [(14)(55748511) − (27937) 2 ] × [(14)(14436786) − (14184) 2 ]

= 0,98 ≈ 1 Harga koefisien yang mendekati 1 menyatakan bahwa terdapat hubungan linier antar variabel X dan Y, sehingga persamaan regresi yang mendekati adalah persamaan regresi linier. Rahmadelfitri : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 18.000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Persamaan umum regresi linier, Y = a + b ⋅ X dengan:

Y

= indeks harga pada tahun yang dicari (2007)

X

= variabel tahun ke n – 1

a, b = tetapan persamaan regresi Tetapan regresi ditentukan oleh : b=

(n ⋅ ΣX i Yi ) − (ΣX i ⋅ ΣYi ) (n ⋅ ΣX i 2 ) − (ΣX i )2

a =

ΣYi. ΣXi 2 − ΣXi. ΣXi.Yi n.ΣXi 2 − (ΣXi) 2

Maka : b =

(14)(28307996) − (27937)(14184) 53536 = = 16,8088 3185 (14)(55748511) − (27937) 2

a =

(14184)(55748511) − (27937)(28307996) − 103604228 = = −32528,8 3185 (14)(55748511) − (27937) 2

Sehingga persamaan regresi liniernya adalah: Y=a+b⋅X Y = 16,8088X – 32528,8 Dengan demikian, harga indeks pada tahun 2007 adalah: Y = 16,809(2008) – 32528,8 Y = 1.240,481 Perhitungan harga peralatan menggunakan adalah harga faktor eksponsial (m) Marshall & Swift. Harga faktor eksponen ini beracuan pada Tabel 6-4, Timmerhaus et al (2004). Untuk alat yang tidak tersedia, faktor eksponensialnya dianggap 0,6 (Timmerhaus et al, 2004) Contoh perhitungan harga peralatan: a. Tangki Penyimpanan Propilen (T-101) Kapasitas tangki, X2 = 1042.31819 m3. Dari Gambar 14-58 Timmerhaus et al, 2004), diperoleh untuk harga kapasitas tangki (X1) 250000 gal adalah (Cy) US$ 108.000 Dari tabel 6-4, Timmerhaus (2004), faktor eksponen untuk tangki adalah (m) 0,57. Indeks harga pada tahun 2002 (Iy) 1103. Rahmadelfitri : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 18.000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Indeks harga tahun 2007 (Ix) adalah 1403,21. Maka estimasi harga tangki untuk (X2) 1.671,2534 m3 adalah :  1.042,31819  Cx = US$ 108.000 ×   1000  

0 , 57

 1.240,481     1103 

Cx = US$ 72.585,60626 Cx = Rp2.437,556.055 ,-/unit

Tabel LE.3 Estimasi Harga Peralatan Proses Import

No.

Nama Alat

Unit Harga /Unit (Rp) Harga Total (Rp)

1.

Tangki propilen

2

2.437.556.055

4.875.112.111

2.

Tangki gas sintesis

4

895.338.729

3.581.354.917

3.

Tangki persiapan katalis

1

44.704.782

44.704.782

4.

Expander

1

116.813.442

116.813.442

5.

Reaktor

1

2.407.712.380

2.407.712.380

6.

Cooler 1

1

27.143.898

27.143.898

7.

Separator Propilen

1

2.504.565.144

2.504.565.144

8.

Separator Reaktan I

1

6.311.051

6.311.051

9.

Separator Tekanan Rendah

1

1.106.260.638

1.106.260.638

10

Separator Reaktan II

1

26.578.364

26.578.364

11.

Separator katalis

1

62.861.368

62.861.368

12.

Heater

1

27.143.898

27.143.898

13.

Kolom ditilasi

1

194.631.858

194.631.858

14.

Kondensor

1

44.415.399

44.415.399

15.

Reboiler

1

49.641.549

49.641.549

16.

Cooler 4

1

37.096.531

37.096.531

17.

Akumulator

1

216.397.542

216.397.542

18.

Cooler 5

1

87.243.091

87.243.091

19.

Tangki butiraldehid

1

2.347.808.105

2.347.808.105

20.

Tangki iso butiraldehid

1

453.289.914

453.289.914

21.

Tangki campuran

1

225.514.185

225.514.185


Total

18.442.600.166

Tabel LE.4 Estimasi Harga Peralatan Proses NonImport

No.

Nama Alat

Unit

Harga /Unit (Rp)

Harga Total (Rp)

1.

Pompa I

1

16.021.151

16.021.151

2.

Pompa II

1

13.248.673

13.248.673

3.

Pompa III

1

119.073.438

119.073.438

4.

Pompa IV

1

243.076.764

243.076.764

5.

Pompa V

1

56.851.373

56.851.373

6.

Pompa VI

1

136.541.227

136.541.227

7.

Pompa VII

1

19.990.063

19.990.063

8.

Pompa VIII

1

20.144.024

20.144.024

9.

Pompa IX

1

12.350.879 Total

12.350.879 637.297.592

Tabel LE. 5 Estimasi Harga Peralatan Utilitas Import

No.

Nama Alat

Unit

Harga /Unit (Rp)

Harga Total (Rp)

1.

Screening

1

74.895.968

74.895.968

2.

Tangki Penyimpanan-01

1

72.930.908

72.930.908

3.


1

60.947.700

60.947.700

4.

Clarifier

1

264.499.584

264.499.584

5.

Sand Filter

1

50.701.593

50.701.593

6.

Tangki Utiklitas-01

1

259.716.045

259.716.045

7.


1

10.144.710

10.144.710

8.

Water Cooling Tower

1

123.262.816

123.262.816

9.

Penukar Kation

1

84.546.392

84.546.392

10.


1

34.486.071

34.486.071

11.

Penukar Anion

1

57.849.504

57.849.504

12.


1

36.375.953

36.375.953


13.

Deaerator

1

115.965.499

115.965.499

14.

Ketel Uap

1

436.715.779

436.715.779

15.

Lumpur aktif

1

1.265.068.674

1.265.068.674

Total

2.948.107.193

Tabel LE.6 Estimasi Harga Peralatan Utilitas Non Import

No.

Kode Alat

Unit

Harga /Unit (Rp)

Harga Total (Rp)

1.

Pompa -01

1

3.611.192

3.611.192

2.

Pompa -02

1

3.611.192

3.611.192

3.

Pompa -03

1

99.165

99.165

4.

Pompa -04

1

81.637

81.637

5.

Pompa -05

1

3.611.192

3.611.192

6.

Pompa -06

1

3.611.192

3.611.192

7.

Pompa -07

1

1.991.439

1.991.439

8.

Pompa -08

1

2.179.996

2.179.996

9.

Pompa _09

1

1.828.033

1.828.033

10.

Pompa -10

1

59.575

59.575

11.

Pompa -11

1

1.828.033

1.828.033

12.

Pompa -12

1

1.832.274

1.832.274

13.

Pompa -13

1

89.740

89.740

14.

Pompa -14

1

92.353

92.353

15.

Pompa -15

1

1.991.439

1.991.439

16.

Pompa -16

1

7.367.856

7.367.856

17. 17.

Pompa -17 Water Reservoir

2

2.412.362 6.000.000

2.412.362 12.000.000

18.

Bak Sedimentasi

1

4.000.000

4.000.000

19.

Tangki Penampungan

2

15.000.000

30.000.000

20.

Tangki Aerasi

1

30.000.000

30.000.000

21.

Generator

2

75.000.000

150.000.000

Total

262.298.672


Untuk harga alat impor sampai di lokasi pabrik ditambahkan biaya sebagai berikut: -

Biaya transportasi

= 5%

-

Biaya asuransi

= 1%

-

Bea masuk

= 15 %

(Rusjdi, 2004)

-

PPn

= 10 %

(Rusjdi, 2004)

-

PPh

= 10 %

(Rusjdi, 2004)

-

Biaya gudang di pelabuhan

= 0,5 %

-

Biaya administrasi pelabuhan = 0,5 %

-

Transportasi lokal

= 0,5 %

-

Biaya tak terduga

= 0,5 %

Total

= 43 %

Untuk harga alat non impor sampai di lokasi pabrik ditambahkan biaya sebagai berikut: -

PPn

= 10 %

(Rusjdi, 2004)

-

PPh

= 10 %

(Rusjdi, 2004)

-

Transportasi lokal

= 0,5 %

-

Biaya tak terduga

= 0,5 % = 21 %

Total

Total harga peralatan tiba di lokasi pabrik (purchased-equipment delivered): Total

= 1,43 x (Rp. 19.707.668.840,-) + 1,21 x (Rp. 899.596.264,-) = Rp. 29.270.477.921,-

Biaya pemasangan diperkirakan 9 % dari total harga peralatan (Timmerhaus, 2004), sehingga total harga peralatan ditambah biaya pemasangan adalah: (C) = 1,09 x (Rp. 29.270.477.921,-) = Rp 31.904.820.933,

Instrumentasi dan Alat Kontrol


Diperkirakan biaya instrumentasi dan alat kontrol 30 % dari total pembelian peralatan (Timmerhaus et al, 2004). Biaya instrumentasi dan alat kontrol (D) = 0,3 x Rp. Rp 31.904.820.933,= Rp. 9.571.446.280,

Biaya Perpipaan Diperkirakan biaya perpipaan adalah 80 % dari total biaya pembelian peralatan (Timmerhaus et al, 2004). Biaya perpipaan (E)

= 0.8 x Rp 31.904.820.933,= Rp. 25.523.856.747,-



Baja Instalasi Listrik Diperkirakan biaya instalasi listrik adalah 15 % dari total biaya pembelian peralatan (Timmerhaus et al, 2004) Biaya instalasi listrik (F)

= 0,15 x Rp 31.904.820.933,= Rp. 4.785.723.140,-



Biaya Insulasi Diperkirakan biaya insulasi adalah 9 % dari total biaya pembelian peralatan (Timmerhaus et al, 2004) Biaya insulasi (G)

= 0,09 x Rp 31.904.820.933,= Rp. 2.871.433.884,-



Biaya Inventaris Kantor Diperkirakan biaya untuk inventaris kantor adalah 5 % dari total biaya pembelian peralatan (Timmerhaus et al, 2004). Biaya inventaris kantor (H)

= 0,05 x Rp 31.904.820.933,= Rp 1.595.241.047,-



Biaya Perlengkapan Kebakaran dan Keamanan Diperkirakan biaya perlengkapan kebakaran dan keamanan adalah 5 % dari total pembelian peralatan (Timmerhaus et al, 2004) Biaya perlengkapan kebakaran dan keamanan (I) = 0,05 x Rp 31.904.820.933,= Rp 1.595.241.047,-



Sarana Transportasi


Untuk mempermudah pekerjaan, perusahaan memberikan fasilitas sarana transportasi (J) seperti pada table berikut: Tabel LE. 7 Biaya Sarana Transportasi Jenis Kendaraan

No.

Unit

Tipe

Harga/ Unit

Harga Total

(Rp)

(Rp)

1

Dewan komisaris

3

BMW 120i

448.000.000 1.344.000.000

2

Direktur

1

Honda New Civic-i

330.000.000

330.000.000

3

Manajer

4

Kijang Innova

210.000.000

840.000.000

4

Bus karyawan

4

Mitsubishi Colt

380.000.000 1.520.000.000

5

Truk

5

Truk

475.000.000 2.375.000.000

6

Mobil pemasaran

3

Minibus L-300

130.000.000

390.000.000

7

Sepeda

10

Federal

1.200.000

12.000.000

8

Mobil pemadam kebakaran

2

Truk tangki

375.000.000

750.000.000

9

Ambulance

1

Standar

300.000.000

300.000.000

Total 7.861.000.000

Total MITL

=A+B+C+D+E+F+G+H+I+J = Rp 109.895.673.078,-

E.1.2 Modal Investasi Tetap Tidak Langsung (MITTL) 

Pra Investasi Ditetapkan sebesar 7 % dari total pembelian peralatan (Timmerhaus et al, 2004). Pra Investasi (K)

= 0,07 x Rp 31.904.820.933,= Rp. 2.233.337.465,-



Biaya Engineering dan Supervisi Diperkirakan 30% dari total harga peralatan (Timmerhaus et al, 2004).

Biaya Engineering dan Supervisi (L) = 0,3 x Rp 31.904.820.933,= Rp. 9.571.446.280,

Biaya Legalitas


Diperkirakan 4 % dari total pembelian peralatan (Timmerhaus et al, 2004) Biaya legalias (M)

= 0,04 x Rp 31.904.820.933,= Rp. 1.276.192.837,-



Biaya Kontraktor Diperkirakan 8 % dari biaya tetap langsung (Timmerhaus et al, 2004) Biaya kontraktor (N) = 0,08 x Rp 109.895.673.078,= Rp. 8.791.653.846,-



Biaya Tak Terduga Diperkirakan 40 % dari total pembelian peralatan (Timmerhaus et al, 2004). Biaya tak terduga (O) = 0,4 x Rp. 31.904.820.933,= Rp. 12.761.928.373,-

Total MITTL = K + L + M + N + O = Rp 34.634.558.802,Total MIT

= MITL + MITTL = Rp 109.895.673.078,- + Rp 34.634.558.802,= Rp 144.530.231.880,-

E. 2 Modal Kerja Modal kerja dihitung berdasarkan pengoperasian selama 3 bulan (90 hari). E.2.1 Persediaan Bahan Baku A. Bahan Proses 1. Propilen dan Propana Kebutuhan

= 1.483,55549 kg/jam

Harga

= Rp. 10.500,- /kg

Harga total

= 90 hari x 24 jam x 1.483,55549 kg/jam x Rp. 10.500,-

(Securytas, 2009)

= Rp. 33.647.038.513,2. Gas Sintesis Kebutuhan

= 2,45202 m3/jam

Harga

= Rp. 78.540/28 m3

Harga total

= 90 hari x 24 jam x Rp. 2.805,- x 2,45202 m3/jam

= Rp. 2.805,- / m3

(Wikipedia, 2009)

= Rp. 14.856.299,Rahmadelfitri : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 18.000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

3. Rhodium Kebutuhan

= 3,15299 kg/jam

= 111,218 oz/jam

Harga `

= Rp. 3.366.000,- /oz

Harga total

= 2 jam x Rp. 3.366.000,- x 111,218

(KITCO, 2009)

= Rp. 748.719.576 ,-

B. Persediaan Bahan Baku 1. Alum, Al2(SO4)3 Kebutuhan

= 0,18724 kg/jam

Harga

= Rp. 8.000,-/kg

Harga total

= 90 hari x 24 jam/hari x 0,18724 kg/jam x Rp. 8.000,-/kg

(CV. Rudang Jaya, 2008)

= Rp. 3.235.507,2. Soda Abu Na2CO3 Kebutuhan

= 0,10111 kg/jam

Harga

= Rp. 48.000,-/kg

Harga total

= 90 hari x 24 jam/hari x 0,10111 kg/jam x Rp. 48.000,-/kg

(CV Rudang Jaya., 2008)

= Rp10.483.085,-

3. Kaporit, Ca(ClO)2 Kebutuhan

= 0,003466 kg/jam


Harga

= Rp. 7.000,-/kg

Harga total

= 90 hari x 24 jam/hari x 0,003466 kg/jam x Rp. 7.000,-/kg = Rp52.406,-

4. Asam Sulfat (H2SO4 Kebutuhan

= 0,10126 kg/jam = 0,05487 L/jam

Harga

= Rp. 365.000,- /L

Harga total

= 90 hari x 24 jam x 0,05487 L/jam x Rp. 365.000,-/L


= Rp. 43.259.508,5. Natrium Hidroksida (NaOH) Kebutuhan

= 0,16808 kg/jam

Harga

= Rp. 10.000,-/kg

Harga total

= 90 hari x 24 jam x 0,16808 kg/jam x Rp.10.000,-/kg



= Rp3.630,528,6. Solar Kebutuhan

= 158,64059 ltr/jam

Harga solar untuk industri per 17 Desember 2008 = Rp. 6.100,- (Pertamina, 2008). Harga total

= 90 hari x 24 jam x 158,64059 liter/jam x Rp. 6.100,-/L = Rp 2.090.248.414,-

Total biaya persediaan bahan baku proses dan utilitas selama 3 bulan adalah: = Rp 36.561.523.836,-


E. 2.2 Kas A. Gaji Pegawai Tabel LE. 8 Perincian Gaji Jabatan

Jumlah

Gaji/bln (Rp)

Jumlah Gaji/bln (Rp)

Dewan Komisaris

3

20.000.000

60.000.000

Direktur

1

15.000.000

15.000.000

Sekretaris

1

2.500.000

2.500.000


1

8.000.000

8.000.000


1

8.000.000

8.000.000

Manajer Teknik

1

8.000.000

8.000.000

Manajer Produksi

1

8.000.000

8.000.000

Kepala Bagian Umum

1

5.000.000

5.000.000

Kepala Bagian SDM

1

5.000.000

5.000.000


1

5.000.000

5.000.000


1

5.000.000

5.000.000

Kepala Bagian Mesin

1

5.000.000

5.000.000


1

5.000.000

5.000.000


1

5.000.000

5.000.000


1

5.000.000

5.000.000

Kepala Seksi

17

4.000.000

68.000.000


14

2.500.000

35.000.000


14

2.500.000

35.000.000

Karyawan Teknik

17

2.500.000

42.500.000

Karyawan Produksi

60

2.500.000

150.000.000

Dokter

2

3.500.000

7.000.000

Perawat

5

1.500.000

7.500.000

Petugas Keamanan

15

1.500.000

22.500.000

Petugas Kebersihan

15

1.000.000

15.000.000

Supir

6

1.200.000

7.200.000

Jumlah

182

539.200.000


Total gaji pegawai selama 3 bulan

= 3 x Rp. 539.200.000,= Rp 1.617.600.000,-

B. Biaya Administrasi Umum Diperkirakan 20 % dari total gaji pegawai

= 0,2 x Rp 1.617.600.000,= Rp 323.520.000,-

C. Biaya Pemasaran Diperkirakan 20 % dari total gaji pegawai

= 0,2 x Rp. 1.617.600.000,= Rp. 323.520.000,-

D. Pajak Bumi dan Bangunan Dasar perhitungan Pajak Bumi dan Bangunan (PBB) mengacu kepada Undang-Undang RI No. 20 Tahun 2000 Jo UU No. 21 Tahun 1997 tentang Bea Perolehan Hak atas Tanah dan Bangunan sebagai berikut: 

Yang menjadi objek pajak adalah perolehan hak atas tanah dan atas bangunan (Pasal 2 ayat 1 UU No.20/00).



Dasar pengenaan pajak adalah Nilai Perolehan Objek Pajak (Pasal 6 ayat 1 UU No.20/00).



Tarif pajak ditetapkan sebesar 5% (Pasal 5 UU No.21/97).



Nilai Perolehan Objek Pajak Tidak Kena Pajak ditetapkan sebesar Rp. 30.000.000,- (Pasal 7 ayat 1 UU No.21/97).



Besarnya pajak yang terutang dihitung dengan cara mengalikkan tarif pajak dengan Nilai Perolehan Objek Kena Pajak (Pasal 8 ayat 2 UU No.21/97).


Maka berdasarkan penjelasan di atas, perhitungan PBB ditetapkan sebagai berikut :

Wajib Pajak Pabrik Pembuatan n-Butiraldehid

Nilai Perolehan Objek Pajak -

Tanah

Rp.

7.532.910.000,-

-

Bangunan

Rp

16.654.000.000,-

Total NJOP

Rp

24.186.910.000,-

Nilai Perolehan Objek Pajak Tidak Kena Pajak

(Rp.

Nilai Perolehan Objek Pajak Kena Pajak

Rp

24.156.910.000,-

Pajak yang Terutang (5% x NPOPKP)

Rp

1.207.845.500,-

30.000.000,- )

Tabel LE.7 Perincian Biaya Kas No.

Jenis Biaya

Jumlah (Rp)

1.

Gaji Pegawai

1.617.600.000

2.

Administrasi Umum

323.520.000

3.

Pemasaran

323.520.000

4.

Pajak Bumi dan Bangunan

1.207.845.500 Total

3.472.485.500

E. Biaya Strat -Up Diperkirakan 12 % dari Modal Investasi Tetap (Timmerhaus et al, 2004). = 0,12 x Rp 144.530.231.880,= Rp 17.343.627.826,-

F. Pitang Dagang PD =

IP × HPT 12

dimana:

PD

= piutang dagang

IP

= jangka waktu kredit yang diberikan (3 bulan)

HPT

= hasil penjualan tahunan


Penjualan : Produksi butiraldehid

= 18 x 106 kg/tahun

Harga jual butiraldehid = US$ 1,4 /kg

(Digital Information Service, 2008)

Produk samping iso-butiraldehid = 1,8 x 106 kg/tahun Harga jual iso-butiraldehid = US$ 1,2 /kg Hasil penjualan butiraldehid dan iso-butiraldehid tahunan = (18.000.000 kg/tahun x US$ 1,4 / kg x Rp. 11.760,-) + (1.800.000 kg/tahun x US$ 1,2 /kg x Rp. 11.760,-) = Rp 321.753.600.000,-

Piutang Dagang =

3 × Rp 321.753.600.000,12

= Rp 80.438.400.000,-

Perincian modal kerja dapat dilihat pada tabel berikut : Tabel LE.8 Perincian Modal Kerja No. Biaya

Jumlah (Rp)

1.

Bahan baku proses dan utilitas

36.561.523.836

2.

Kas

3.

Start Up

3.472.485.500 17.343.627.826

4.

Piutang Dagang

80.438.400.000 Total

Total modal investasi

137.816.037.161

= Modal Investasi Tetap + Modal Kerja = Rp 144.530.231.880,- + Rp 137.816.037.161,= Rp 282.346.269.041,-

Modal berasal dari: -

Modal Sendiri

= 60 % dari total modal investasi = 0,6 x Rp 282.346.269.041,= Rp. 169.407.761.425,-

-

Modal dari Bank

= 40 % dari total modal investasi


= 0,4 x Rp 282.346.269.041,= Rp 112.938.507.617,-

E. 3 Biaya Produksi Total E.3.1 Biaya Tetap (Fixed Cost = FC) A. Gaji Tetap Karyawan Gaji tetap karyawan terdiri dari gaji tetap setiap bulan ditambah 2 bulan gaji yang diberikan sebagai tunjangan, sehingga (P): Gaji Total = (12+2) x Rp. 539.200.000,= Rp 7.548.800.000,-

B. Bunga Pinjaman Bank Bunga pinjaman bank adalah 15 % dari total pinjaman (Bank Mandiri, 2009) Bunga Bank (Q) = 0,15 x Rp 112.938.507.617,= Rp 9.096.284.337,-

C. Depresiasi dan Amortisasi Pengeluaran untuk memperoleh harta berwujud yang mempunyai masa manfaat lebih dari 1 (satu) tahun harus dibebankan sebagai biaya untuk mendapatkan,

menagih,

dan

memelihara

penghasilan

melalui

penyusutan

(Rusdji,2004). Pada perancangan pabrik ini, dipakai metode garis lurus atau straight line method. Dasar penyusutan menggunakan masa manfaat dan tarif penyusutan sesuai dengan Undang-undang Republik Indonesia

No. 17 Tahun 2000 Pasal 11

ayat 6 dapat dilihat pada tabel di bawah ini. Tabel LE.9 Aturan depresiasi sesuai UU Republik Indonesia No. 17 Tahun 2000 Kelompok Harta

M asa

Berwujud

arif

Beberapa Jenis Harta

( tahun)

%)


I.

Bukan

Bangunan

4

Mesin kantor, perlengkapan, alat 5

1.Kelompok 1

2.

perangkat/ tools industri.

8

Mobil, truk kerja

1

Mesin

6

2,5

industri

kimia,

mesin

industri mesin

Kelompok 2 ,25

3. Kelompok 3 II. Bangunan

2

Permanen

Bangunan sarana dan penunjang

0

Sumber : Waluyo, 2000 dan Rusdji,2004

Depresiasi dihitung dengan metode garis lurus dengan harga akhir nol. D=

P−L n

dimana: D

= depresiasi per tahun

P

= harga awal peralatan

L

= harga akhir peralatan

n

= umur peralatan (tahun)

Tabel LE.10 Perhitungan Biaya Depresiasi sesuai UU RI No. 17 Tahun 2000 Umur Komponen

Biaya (Rp)

(tahun)

Depresiasi (Rp)

Bangunan

16.654.000.000

20

832.700.000

Peralatan proses dan utilitas

29.270.477.921

16

1.829.404.870

Instrumentrasi dan pengendalian proses Perpipaan Instalasi listrik Insulasi Inventaris kantor

9.571.446.280 25.523.856.747 4.785.723.140 2.871.433.884 1.595.241.047

4 4 4 4 4

2.392.861.570 6.380.964.187 1.196.430.785 717.858.471 398.810.262


Perlengkapan keamanan dan kebakaran Sarana transportasi

1.595.241.047 7.861.000.000 TOTAL

4 8

398.810.262 982.625.000 15.130.465.406

Semua modal investasi tetap langsung (MITL) kecuali tanah mengalami penyusutan yang disebut depresiasi, sedangkan modal investasi tetap tidak langsung (MITTL) juga mengalami penyusutan yang disebut amortisasi. Pengeluaran untuk memperoleh harta tak berwujud dan pengeluaran lainnya yang mempunyai masa manfaat lebih dari 1 (satu) tahun untuk mendapatkan, menagih, dan memelihara penghasilan dapat dihitung dengan amortisasi dengan menerapkan taat azas (UU RI Pasal 11 ayat 1 No. Tahun 2000). Para Wajib Pajak menggunakan tarif amortisasi untuk harta tidak berwujud dengan menggunakan masa manfaat kelompok masa 4 (empat) tahun sesuai pendekatan prakiraan harta tak berwujud yang dimaksud (Rusdji, 2004). Untuk masa 4 tahun, maka biaya amortisasi adalah 20 % dari MITTL. sehingga : Biaya amortisasi

= 0,20 × Rp 34.634.558.802,= Rp 6.926.911.760,-

Total biaya depresiasi dan amortisasi (R) = Rp 15.130.465.406,- + Rp 6.926.911.760,= Rp 22.057.377.167,-

D. Biaya Total Perawatan 1. Perawatan mesin dan alat-alat proses Peralatan mesin dan peralatan dalam industri proses berkisar 2 sampai 20 %. Maka diambil 20 % dari harga peralatan terpasang d pabrik. (Timmerhaus et al, 2004). Biaya peralatan mesin = 0,2 x Rp. 31.904.820.933,= Rp 6.380.964.187,2. Perawatan Bangunan Diperkirakan 10 % dari harga bangunan (Timmerhaus er al, 2004) Biaya perawataan bangunan = 0,1 x Rp. 16.654.000.000,Rahmadelfitri : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 18.000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

= Rp1.665.400.000,3. Perawatan Kendaraan Diperkirakan 10 % dari harga kendaraan (Timmerhaus et al, 2004). Biaya perawatan kendaraan

= 0,1 x Rp7.861.000.000,= Rp 786.100.000,-

4. Perawatan instrumentasi dan alat kontrol Diperkirakan 10 % dari harga instrumentasi dan alat kontrol (Timmerhaus et al, 2004). Perawatan instrumen

= 0,1 × Rp 9.571.446.280,= Rp 957.144.628,-

5. Perawatan perpipaan Diperkirakan 10 % dari harga perpipaan (Timmerhaus et al, 2004). Perawatan perpipaan

= 0,1 × Rp 25.523.856.747,= Rp 2.552.385.675,-

6. Perawatan instalasi listrik Diperkirakan 10 % dari harga instalasi listrik (Timmerhaus et al, 2004). Perawatan listrik

= 0.1 × Rp 4.785.723.140,= Rp 478.572.314,-

7. Perawatan insulasi Diperkirakan 10 % dari harga insulasi (Timmerhaus et al, 2004). Perawatan insulasi

= 0,1 × Rp 2.871.433.884,= Rp 287.143.388,-

8. Perawatan inventaris kantor Diperkirakan 10 % dari harga inventaris kantor (Timmerhaus et al, 2004). Perawatan inventaris kantor = 0,1 × Rp 1.595.241.047,= Rp 159.524.105,9. Perawatan perlengkapan kebakaran Diperkirakan 10 % dari harga perlengkapan kebakaran (Timmerhaus et al, 2004). Perawatan perlengkapan kebakaran = 0,1 × Rp 1.595.241.047,= Rp 159.524.105,Rahmadelfitri : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 18.000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Total biaya perawatan (S)

= Rp 13.426.758.401,-

E. Biaya Tambahan Industri (Plant Overhead Cost) Biaya tambahan industri ini diperkirakan 10 % dari modal investasi tetap (Timmerhaus et al, 2004). Plant Overhead Cost (T) = 0,1 x Rp 144.530.231.880,= Rp 14.453.023.188,-

F. Biaya Administrasi Umum Biaya administrasi umum selama 3 bulan adalah : Rp. 323.520.000,Biaya administrasi umum selama 1 tahun (U)

= 4 x Rp. 323.520.000,= Rp 1.294.080.000,-

G. Biaya Pemasaran dan Distribusi Biaya pemasaran selama 3 bulan adalah Rp. 323.520.000,Biaya pemasaran selama 1 tahun = 4 x Rp. 323.520.000,= Rp 1.294.080.000,-

Biaya distribusidiperkirakan 50 % dari total biaya pemasaran, sehingga Biaya distribusi = 0.5 x Rp 1.294.080.000,= Rp 647.040.000,Biaya pemasaran dan distribusi (V) = Rp 1.294.080.000,- + Rp 647.040.000,= Rp 1.941.120.000,-

H. Biaya Laboratorium, Penelitian dan Pengembangan Diperkirakan 5 % dari biaya tambahan industri (Timmerhaus et al,2004). Biaya laboratorium (W) = 0,05 x Rp 14.453.023.188,= Rp 722.651.159,-


I. Hak Paten dan Royalti Diperkirakan 1 % dari modal investasi tetap (Timmerhaus et al, 2004). Biaya hak paten dan royalti (X) = 0,01 x Rp 144.530.231.880,= Rp 1.445.302.319,-

J. Biaya Asuransi 1. Biaya asuransi pabrik adalah 3,1 0/00 dari modal investasi tetap langsung (Asosiasi Asuransi Jiwa Indonesia-AAJI, 2008). = 0,0031 x Rp. 109.895.673.078,= Rp 340.676.587,2. Biaya asuransi karyawan Premi asuransi

= Rp. 351.000,- /tenaga kerja (PT. Prudential Life

Asusurance, 2008). Maka biaya asuransi karyawan (Y)

= 182 x Rp. 351.000,-/orang = Rp 63.882.000,-

K. Pajak Bumi dan Bangunan Pajak bumi dan bangunan (Z) = Rp. 1.207.845.500,-

Total biaya tetap = P + Q + R + S + T + U + V+ W + X + Y + Z = Rp 81.442.292.463,-

E. 3.2 Biaya Variabel A. Biaya Variabel Bahan Baku Proses dan Utilitas per tahun Biaya persediaan bahan baku proses dan utilitas selama 90 hari adalah = = Rp 36.561.523.836,Total biaya persediaan bahan baku proses dan utilitas selama 1 tahun produksi = Rp 36.561.523.836,- x 330

90

= Rp 134,058,920,731,B. Biaya Variabel Tambahan 1. Perawatan dan penanganan lingkungan Rahmadelfitri : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 18.000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Diperkirakan 8 % dari biaya variabel bahan baku Biaya perawatan dan penangan lingkungan = 0,08 x Rp 134,058,920,731,= Rp 10.724.713.658,-

2. Biaya variabel pemasaran dan distribusi Diperkirakan 0,08 % dari biaya variabel bahan baku. Biaya variabel bahan baku = 0,008 x Rp 134,058,920,731,= Rp. 1.072.471.366,Total biaya variabel tambahan = Rp 11.797.185.024,C. Biaya Variabel Lainnya Diperkirakan 5 % dari biaya variabel tambahan = 0,05 x Rp 11.797.185.024,= Rp 589.859.251,-

Total biaya variabel

= Rp 146.445.965.007,-

Total biaya produksi = Biaya Tetap + Biaya Variabel = Rp 227.888.257.469,-

E. 4 Perkiraan Laba/Rugi Perusahaan E. 4.1 Laba Sebelum Pajak (Bruto) Laba atas penjualan

= total penjualan – biaya produksi = (Rp 321.753.600.000,-) – (Rp 227.888.257.469,-) = Rp 93.865.342.531,-

Bonus perusahaan untuk karyawan 0,5 % dari keuntungan perusahaan = 0,005 x Rp 93.865.342.531,= Rp 516.259.384,Pengurangan bonus atas penghasilan bruto sesuai dengan UU RI No. 17/00 pasal 6 ayat 1 sehingga: Laba sebelum pajak (bruto) = (Rp 93.865.342.531,-) – (Rp 516.259.384,-) = Rp 93.349.083.147,Rahmadelfitri : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 18.000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

E.4.2. Pajak Penghasilan Berdasarkan UURI Nomor 36 tahun 2008, Tentang penurunan tarif pajak penghasilan. Pajak penghasilan yang semula terdiri dari 3 lapisan (10, 15 dan 30 %) menjadi tarif pajak tunggal sebesar 28 %, tujuannya untuk menyesuaikan dengan prinsip kesederhanaan dan Internasional dest practise. Maka pajak penghasilan yang harus dibayar adalah: = 28 % x Rp 93.349.083.147,= Rp. 26.137.743.281,E.4.3. Laba setelah pajak Laba setelah pajak

= laba sebelum pajak – PPh = (Rp 93.349.083.147,-) – (Rp 26.137.743.281,-) = Rp 67.211.339.866,-

E. 5 Analisa Aspek Ekonomi A. Profit Margin (PM) PM

=

Laba sebelum pajak ×100 % total penjualan

=

Rp.93.349.083.147,− ×100% Rp. 321.753.600.000,−

= 29,01 %

B. Break Even Point (BEP) BEP

=

Biaya tetap × 100% Total penjualan − Biaya variabel

=

Rp. 81.442.292.463,− × 100 % (Rp. 321.753.600.000,−) − (Rp 146.445.965.007,-)

= 46,5 % Kapasitas produksi pada titik BEP

= 46,50 % x 18.000 ton/tahin = 8.362 ton/tahun

Nilai penjualan pada titik BEP

= 46,50 % x Rp. 321.753.600.000 ,= Rp. 149.476.380.725,-

C. Return on Investment (ROI)


ROI

=

Laba setelah pajak × 100% Total modal investasi

=

Rp. 67.211.339.866,− ×100% Rp 282.346.269.041,-

= 23,805 %

D. Pay Out Time (POT) POT

=

1 ×1 tahun 0,238052

= 4,2 tahun

E. Return on Network (RON) RON =

=

Laba setelah pajak × 100 % Modal sendiri Rp. 67.211.339.866,− ×100 % Rp 169.407.761.425,-

= 39,67 %

F. Internal Rate of Return (IRR) Untuk menentukan nilai IRR harus digambarkan jumlah pendapatan dan pengeluaran dari tahun ke tahun yang disebut “Cash Flow”. Untuk memperoleh cash flow diambil ketentuan sebagai berikut: -

Laba kotor diasumsikan mengalami kenaikan 10 % tiap tahun

-

Masa pembangunan disebut tahun ke nol

-

Jangka waktu cash flow dipilih 10 tahun

-

Perhitungan dilakukan dengan menggunakan nilai pada tahun ke – 10

-

Cash flow adalah laba sesudah pajak ditambah penyusutan.

Dari Tabel LE.11, diperoleh nilai IRR = 36,47 %



Tabel LE. 12 Data Perhitungan BEP

% Kapasitas

Biaya Tetap

Total Biaya

Biaya Variabel

Penjualan

Produksi

0

81.442.292.463

0

81.442.292.463

0

10

81.442.292.463

13.405.892.073

94.848.184.536

32.175.360.000

20

81.442.292.463

26.811.784.146 108.254.076.609

64.350.720.000

30

81.442.292.463

40.217.676.219 121.659.968.682

96.526.080.000

40

81.442.292.463

53.623.568.292 135.065.860.755 128.701.440.000

50

81.442.292.463

67.029.460.366 148.471.752.828 160.876.800.000

60

81.442.292.463

80.435.352.439 161.877.644.902 193.052.160.000

70

81.442.292.463

93.841.244.512 175.283.536.975 225.227.520.000

80

81.442.292.463 107.247.136.585 188.689.429.048 257.402.880.000

90

81.442.292.463 120.653.028.658 202.095.321.121 289.578.240.000

100

81.442.292.463 134.058.920.731 215.501.213.194 321.753.600.000

350,000,000,000 300,000,000,000

Harga (Rp)

250,000,000,000 200,000,000,000

BEP 46,50%

150,000,000,000 100,000,000,000 50,000,000,000 0 0

10

20

30

40

50

60

Kapasitas (% )

70

80

90

100 Biay a Tetap Biay a Variabel Total Biay a Produksi Penjualan

Gambar LE. 1 Grafik Break Event Point Pabrik Pembuatan n-Butiraldehid


Tabel LE. 13 Data Internal Rate Return (IRR)

Tahun

Laba Sebelum Pajak

0

-

Pajak

-

Laba Setelah

Depresiasi dan

Pajak

Amortisasi

-

-

P/F Net Cash FLow

pada i = 36 %

PV pada i = 36 %

P/F pada i

PV pada i = 37 %

= 37 %

-282,346,269,041

1

-282.346.269.041

1

-282.346.269.041

1

93,349,083,147

26,137,743,281

67,211,339,866

22,057,377,167

89,268,717,032

0,73529

65.638.762.524

0,72993

65.159.647.469

2

102,683,991,461

28,751,517,609

73,932,473,852

22,057,377,167

95,989,851,019

0,54066

51.897.627.065

0,53279

51.142.762.544

3

112,952,390,607

31,626,669,370

81,325,721,237

22,057,377,167

103,383,098,404

0,39754

41.099.147.989

0,38890

40.205.719.870

4

124,247,629,668

34,789,336,307

89,458,293,361

22,057,377,167

111,515,670,528

0,29231

32.597.197.711

0,28387

31.655.824.640

5

136,672,392,635

38,268,269,938

98,404,122,697

22,057,377,167

120,461,499,864

0,21493

25.891.292.103

0,20720

24.960.048.821

6

150,339,631,898

42,095,096,932

108,244,534,967

22,057,377,167

130,301,912,133

0,15804

20.592.891.849

0,15124

19.707.311.713

7

165,373,595,088

46,304,606,625

119,068,988,464

22,057,377,167

141,126,365,630

0,11621

16.399.696.047

0,11040

15.579.882.836

8

181,910,954,597

50,935,067,287

130,975,887,310

22,057,377,167

153,033,264,476

0,08545

13.075.989.876

0,08058

12.331.653.277

9

200,102,050,057

56,028,574,016

144,073,476,041

22,057,377,167

166,130,853,207

0,06283

10.437.587.281

0,05882

9.771.588.981

10

220,112,255,063

61,631,431,418

158,480,823,645

22,057,377,167

180,538,200,812

0,04620

8.340.268.389

0,04293

7.751.101.760

3.624.191.792

IRR

= 36% +

-4.080.727.131

3.624.191.792 (37 − 36)% (3.624.191.792 − (−4.080.727.131)

= 36,47 %



TUGAS AKHIR RAHMADELFITRI

Recommend Documents