Pra Rancangan Pabrik Stearamida Dari Asam Stearat Dan Urea Dengan Kapasitas Produksi 6000 Ton/Tahun

Gratis

14
83
269
2 years ago
Preview
Full text
PRA RANCANGAN PABRIK STEARAMIDA DARI ASAM STEARAT DAN UREA DENGAN KAPASITAS PRODUKSI 6000 TON/TAHUN TUGAS AKHIR Diajukan untuk Memenuhi Persyaratan Ujian Sarjana OLEH : AFRIDZAL NIM : 08 0425 051 DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2010 Universitas Sumatera Utara LEMBAR PENGESAHAN PRA RANCANGAN PABRIK STEARAMIDA DARI ASAM STEARAT DAN UREA DENGAN KAPASITAS PRODUKSI 6000 TON/TAHUN TUGAS AKHIR Diajukan untuk Memenuhi Persyaratan Ujian Sarjana OLEH : AFRIDZAL NIM : 08 0425 051 Telah Diperiksa/Disetujui Dosen Pembimbing I Dosen Pembimbing II (Farida Hanum, ST, MT) NIP. 19780610 200212 2 003 (Ir.Indra Surya, MSc) NIP. 19630609 198903 1 004 Mengetahui, Koordinator Tugas Akhir (Dr.Eng.Ir.Irvan, MT) NIP. 19680820 199501 1 001 DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2010 Universitas Sumatera Utara LEMBAR PENGESAHAN PRA RANCANGAN PABRIK STEARAMIDA DARI ASAM STEARAT DAN UREA DENGAN KAPASITAS PRODUKSI 6000 TON/TAHUN TUGAS AKHIR Diajukan untuk Memenuhi Persyaratan Ujian Sarjana OLEH : AFRIDZAL NIM : 08 0425 051 Telah Diperiksa/Disetujui Dosen Pembimbing I Dosen Pembimbing II (Farida Hanum, ST, MT) NIP. 19780610 200212 2 003 (Ir.Indra Surya, MSc) NIP. 19630609 198903 1 004 Dosen Penguji I Dosen Penguji II Dosen Penguji III (Dr.Ir.Fatimah,MT) (Zuhrina Masythah,ST,MSc) (Ir.Indra Surya, MSc) NIP. 19630609 198903 1 004 NIP. 19640617 199403 2 001 NIP. 19710905 199512 2 001 Mengetahui, Koordinator Tugas Akhir (Dr.Eng.Ir.Irvan, MT) NIP. 19680820 199501 1 001 DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2010 Universitas Sumatera Utara KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Allah SWT yang telah memberikan kemampuan dan kesabaran kepada penulis sehingga dapat menyelesaikan Tugas Akhir dengan judul “Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Stearamida dari Asam Stearat dan Urea dengan kapasitas 6.000 ton/tahun. Tugas Akhir ini ditulis untuk melengkapi salah satu syarat mengikuti ujian Sarjana di Departemen Teknik Kimia, Program Studi Teknik Kimia Ektension, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. Penulis berterima kasih kepada kedua Orang Tua Penulis atas doa, bimbingan dan materi yang diberikan hingga saat ini, juga kepada Kakak dan Adik Penulis atas dukungan yang tidak pernah henti kepada Penulis. Dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini penulis banyak menerima bantuan, bimbingan dan fasilitas dari berbagai pihak yaitu: 1. Bapak Ir. Indra Surya, MSc, selaku Dosen Pembimbing I yang telah memberikan bimbingan, arahan dan masukan kepada penulis dalam penyelesaian Tugas Akhir ini. 2. Ibu Farida Hanum, ST, selaku Dosen Pembimbing II yang telah memberikan bimbingan dan masukan kepada penulis dalam penyelesaian Tugas Akhir ini. 3. Bapak Dr. Eng. Ir. Irvan, MSi, selaku Koordinator Tugas Akhir yang telah memberikan bimbingan dan masukan kepada Penulis dalam penyelesaian Tugas Akhir ini. 4. Ibu Ir.Renita Manurung, MT, selaku Ketua Departemen Teknik Kimia 5. Staf Pengajar Departemen Teknik Kimia atas ilmu yang diberikan kepada penulis sehingga penulis dapat mengerjakan Tugas Akhir ini. 6. Para Pegawai Departemen Teknik Kimia atas bantuan dan kemudahan administratif yang diberikan. 7. Rekan penulis dalam penyelesaian Tugas Akhir ini Zulham Efendy Lubis dan Roberto. 8. Teman–teman Teknik Kimia Extension yang tidak dapat disebutkan satu persatu, yang juga telah memberikan semangat kepada penulis. Universitas Sumatera Utara Penulis menyadari Tugas Akhir ini masih banyak kekurangan dikarenakan keterbatasan pengetahuan dan pengalaman penulis, untuk itu penulis mengharapkan saran dan kritik yang membangun. Semoga Tugas Akhir ini bisa bermanfaat bagi para pembaca. Penulis, (Afridzal) Universitas Sumatera Utara INTISARI Stearamida biasanya tersedia dalam bentuk butiran berbentuk tepung. Stearamida pada suhu kamar berwujud kristal yang jernih berwarna putih. Pabrik pembuatan stearamida dari asam stearat dan urea ini direncanakan berkapasitas produksi 6.000 ton/tahun dengan 330 hari kerja dalam setahun. Lokasi pabrik direncanakan di Kawasan Industri Medan, Sumatera Utara yang dekat dengan penghasil bahan baku di Sumatera Utara, dengan luas areal pabrik 12.000 m2. Tenaga kerja yang dibutuhkan dalam pengoperasian pabrik ini berjumlah 107 orang karyawan dengan bentuk badan usaha adalah Perseroan Terbatas (PT) yang dipimpin oleh seorang Manager dengan struktur organisasi adalah sistem garis dan staff. Hasil analisa terhadap aspek ekonomi pabrik ini adalah sebagai berikut: a. Total modal investasi : Rp 541.358.700.081,- b. Biaya Produksi (per tahun) : Rp 302.883.928.083,- c. Hasil penjualan (per tahun) : Rp 427.287.960.000,- d. Laba bersih : Rp 87.100.322.342,- e. Profit Margin (PM) : 29,11 % f. Break Even Point (BEP) : 58,92 % g. Return on Investment (ROI) : 16,09 % h. Pay Out Time (POT) : 6,21 tahun i. Internal Rate of Return (IRR) : 18,02 % Berdasarkan data-data di atas maka dapat disimpulkan bahwa perancangan pabrik pembuatan steramida ini layak untuk didirikan. Universitas Sumatera Utara DAFTAR ISI KATA PENGANTAR ................................................................................................... i INTISARI....................................................................................................................... iii DAFTAR ISI .................................................................................................................. iv DAFTAR TABEL .......................................................................................................... vii DAFTAR GAMBAR ..................................................................................................... viii BAB I PENDAHULUAN ................................................................................... I-1 1.1 Latar Belakang ......................................................................................... I-1 1.2 Perumusan Masalah ................................................................................. I-2 1.3 Tujuan Perancangan Pabrik ..................................................................... I-3 1.4 Manfaat Peracangan ................................................................................. I-3 BAB II TINJAUAN PUSTAKA........................................................................... II-1 2.1 Teori ......................................................................................................... II-1 2.2 Stearamida ............................................................................................... II-3 2.3 Sifat – sifat Kimia dan Fisika Bahan Baku .............................................. II-3 2.4 Deskripsi Proses ....................................................................................... II-6 BAB BAB III NERACA MASSA .................................................................................. III-1 3.1 Neraca Massa di Tangki Reaktor (R-210) ............................................... III-1 3.2 Neraca Massa di Tangki Pemurni (T-310) .............................................. III-1 3.3 Neraca Massa di Filter Press (H-320) ..................................................... III-2 3.4 Neraca Massa di Evaporator (V-340) ...................................................... III-2 3.5 Neraca Massa di Rotary Dryer (RD-350) ................................................ III-2 3.6 Neraca Massa di Kondensor (E-360) ....................................................... III-2 IV NERACA PANAS ................................................................................... IV-1 4.1 Neraca Panas di Tangki Urea (T-130) ..................................................... IV-1 4.2 Neraca panas di tangki asam stearat (T-140)........................................... IV-1 4.3 Neraca panas di tangki reaktor (R-210) ................................................... IV-2 4.4 Neraca panas di evaporator (V-340) ........................................................ IV-2 4.5 Neraca panas di rotary dryer (RD-350) .................................................. IV-2 4.6 Neraca panas di kondensor (E-360)......................................................... IV-3 Universitas Sumatera Utara BAB V SPESIFIKASI ALAT............................................................................... V-1 5.1 Gudang Bahan Baku Urea (G-110) ......................................................... V-1 5.2 Gudang Bahan Baku Asam Stearat (G-120) ............................................ V-1 5.3 Bucket Elevator Urea (J-111) .................................................................. V-1 5.4 Bucket Elevator Asam Stearat (J-121) ..................................................... V-2 5.5 Tangki Urea (T-130) ................................................................................ V-2 5.6 Tangki Asam Stearat (T-140) .................................................................. V-3 5.7 Tangki Reaktor (R-210) ........................................................................... V-3 5.8 Tangki Penampung Sementara (F-220) ................................................... V-4 5.9 Tangki Pemurnian (T-310) ...................................................................... V-4 5.10 Filter Press (H-320) ................................................................................. V-4 5.11 Tangki Penampung Sementara (F-330) ................................................... V-5 5.12 Evaporator (V-340) .................................................................................. V-5 5.13 Rotary Dryer (RD-350) ........................................................................... V-5 5.14 Gudang Produk Stearamida (G-380) ....................................................... V-6 5.15 Kondensor (E-360) .................................................................................. V-6 5.16 Tangki Kloroform (F-370) ....................................................................... V-6 5.17 Pompa Tangki Urea (L-131) .................................................................... V-7 5.18 Pompa Tangki Asam Stearat (L-141) ...................................................... V-7 5.19 Pompa Tangki Reaktor (L-211) ............................................................... V-7 5.20 Pompa Tangki Pemurni (L-311) .............................................................. V-8 5.21 Pompa Tangki Penampung (L-331) ......................................................... V-8 5.22 Screw Conveyor (SC-221) ....................................................................... V-8 5.23 Belt Conveyor (J-231) .............................................................................. V-9 5.24 Ball Mill (BM-230) ................................................................................. V-9 BAB BAB VI INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA ............................ VI-1 6.1 Instrumentasi ........................................................................................... VI-1 6.2 Keselamatan Kerja ................................................................................... VI-6 6.3 Keselamatan Kerja Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Stearamida ........ VI-6 VII UTILITAS ................................................................................................ VII -1 7.1 Kebutuhan Air ......................................................................................... VII-1 7.2 Kebutuhan Listrik .................................................................................... VII-10 Universitas Sumatera Utara BAB BAB BAB 7.3 Kebutuhan Bahan Bakar .......................................................................... VII-12 7.4 Spesifikasi Peralatan Utilitas ................................................................... VII-13 7.5 Unit Pengolahan Limbah ......................................................................... VII-28 VIII LOKASI DAN TATA LETAK PABRIK ................................................. VIII-1 8.1 Gambaran Umum .................................................................................... VIII-1 8.2 Pemilihan Lokasi Pabrik ......................................................................... VIII-1 8.3 Tata Letak Pabrik Pembuatan Stearamida............................................... VIII-3 IX ORGANISASI DAN MANAJEMEN PERUSAHAAN ............................. IX-1 9.1 Organisasi Perusahaan ............................................................................ IX-1 9.2 Manajemen Perusahaan ........................................................................... IX-3 9.3 Bentuk Hukum Badan Usaha .................................................................. IX-4 9.4 Uraian Tugas, Wewenang dan Tanggung Jawab .................................... IX-5 9.5 Tenaga Kerja dan Jam Kerja ................................................................... IX-9 9.6 Kesejahteraan Tenaga Kerja ................................................................... IX-11 X ANALISA EKONOMI ................................................................................. X-1 10.1 Modal Investasi ....................................................................................... X-1 10.2 Biaya produksi Total (BPT)/Total Cost (TC) ......................................... X-3 10.3 Total Penjualan (Total Sales) .................................................................. X-5 10.4 Perkiraan Rugi/Laba Usaha .................................................................... X-5 10.5 Analisa Aspek Ekonomi ......................................................................... X-5 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN A PERHITUNGAN NERACA MASSA ................................................. LA-1 LAMPIRAN B PERHITUNGAN NERACA PANAS .................................................. LB-1 LAMPIRAN C SPESIFIKASI ALAT ........................................................................... LC-1 LAMPIRAN D SPESIFIKASI PERALATAN UTILITAS ........................................... LD-1 LAMPIRAN E PERHITUNGAN ANALISA EKONOMI............................................ LE-1 Universitas Sumatera Utara DAFTAR TABEL Tabel 1.1 Produksi Asam Stearat di Indonesia ............................................................ I-2 Tabel 2.1 Komposisi Asam Lemak (%) pada Minyak Sawit, Olein, Stearin, dan Minyak Inti Sawit ......................................................................................... II-1 Tabel 2.2 Komposisi Asam Lemak dari Minyak Sawit, Olein, Stearin, dan Minyak Inti Sawit ...................................................................................................... II-2 Tabel 3.1 Neraca Massa pada Tangki Reaktor (R-210) ............................................... III-1 Tabel 3.2 Neraca Massa pada Tangki Pemurni (T-310) .............................................. III-1 Tabel 3.3 Neraca Massa pada Filter Press (H-320)..................................................... III-2 Tabel 3.4 Neraca Massa pada Evaporator (V-340) ...................................................... III-2 Tabel 3.5 Neraca Massa pada Rotary Dryer (RD-350)................................................ IIITabel 3.6 Neraca Massa pada Kondensor (E-360)....................................................... IIITabel 4.1 Neraca Panas pada Tangki Urea (T-130) ..................................................... IVTabel 4.2 Neraca Panas pada Tangki Asam Stearat (T-140) ....................................... IVTabel 4.3 Neraca Panas pada Tangki Reaktor (R-210) ................................................ IVTabel 4.4 Neraca Panas pada Evaporator (V-340) ....................................................... IVTabel 4.5 Neraca Panas pada Rotary Dryer (RD-350) ................................................ IVTabel 4.6 Neraca Panas pada Kondensor (E-360) ....................................................... IVTabel 6.1 Daftar Instrumentasi pada Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Stearamida dari Asam Stearat dengan Urea .................................................................... VITabel 7.1 Kebutuhan Air Pendingin pada alat ............................................................. VIITabel 7.2 Kebutuhan Uap sebagai Media Pemanas pada berbagai alat ....................... VIITabel 7.3 Sifat Fisika Air Sungai Deli ......................................................................... VIITabel 7.4 Kandungan Bahan Kimia dalam Air Sungai Deli ........................................ VIITabel 8.1 Perincian Luas Areal Pabrik ........................................................................ VIIITabel 9.1 Jumlah Tenaga Kerja Beserta Tingkat Pendidikannya ................................ IX-9 Tabel 9.2 Jadwal Kerja Shift ........................................................................................ IX-11 Universitas Sumatera Utara DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Flowsheet Pra-Rancangan Pabrik Stearamida............................................ II-8 Gambar 7.1 Proses Pengolahan Limbah ........................................................................ VII-30 Gambar 8.1 Tata Letak Pabrik ....................................................................................... VIII-6 Gambar 9.1 Struktur Organisasi .................................................................................... IX-12 Universitas Sumatera Utara INTISARI Stearamida biasanya tersedia dalam bentuk butiran berbentuk tepung. Stearamida pada suhu kamar berwujud kristal yang jernih berwarna putih. Pabrik pembuatan stearamida dari asam stearat dan urea ini direncanakan berkapasitas produksi 6.000 ton/tahun dengan 330 hari kerja dalam setahun. Lokasi pabrik direncanakan di Kawasan Industri Medan, Sumatera Utara yang dekat dengan penghasil bahan baku di Sumatera Utara, dengan luas areal pabrik 12.000 m2. Tenaga kerja yang dibutuhkan dalam pengoperasian pabrik ini berjumlah 107 orang karyawan dengan bentuk badan usaha adalah Perseroan Terbatas (PT) yang dipimpin oleh seorang Manager dengan struktur organisasi adalah sistem garis dan staff. Hasil analisa terhadap aspek ekonomi pabrik ini adalah sebagai berikut: a. Total modal investasi : Rp 541.358.700.081,- b. Biaya Produksi (per tahun) : Rp 302.883.928.083,- c. Hasil penjualan (per tahun) : Rp 427.287.960.000,- d. Laba bersih : Rp 87.100.322.342,- e. Profit Margin (PM) : 29,11 % f. Break Even Point (BEP) : 58,92 % g. Return on Investment (ROI) : 16,09 % h. Pay Out Time (POT) : 6,21 tahun i. Internal Rate of Return (IRR) : 18,02 % Berdasarkan data-data di atas maka dapat disimpulkan bahwa perancangan pabrik pembuatan steramida ini layak untuk didirikan. Universitas Sumatera Utara BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Tanaman kelapa sawit (Elaeis Guinensis Jacq) berasal dari Nigeria, Afrika Barat. Meskipun demikian ada yang menyatakan bahwa kelapa sawit berasal dari Amerika Selatan yaitu Brazil karena lebih banyak ditemukan spesies kelapa sawit di hutan Brazil dibandingkan dengan Afrika. Pada kenyataannya tanaman kelapa sawit hidup suber diluar daerah asalnya, seperti Malaysia, Thailand, dan Papua Nugini. Bahkan mampu memberikan laju produksi yang lebih tinggi. Bagi Indonesia, tanaman kelapa sawit memiliki arti penting bagi pembangunan perkebunan nasional. Selain mampu menciptakan kesempatan kerja yang mengarah pada kesejahteraan masyarakat, juga sebagai sumber perolehan devisa Negara. Indonesia merupakan salah satu produsen utama minyak sawit. Dalam menghadapi perekonomian Indonesia yang bersifat terbuka, apalagi menghadapi tantangan globalisasi, tentu saja perkembangan ekonomi minyak kelapa sawit di dunia akan berpengaruh terhadap perkembangan komoditi minyak kelapa sawit dalam negeri. Pada saat ini jumlah stok minyak sawit yang diekspor mengalami penurunan. Penurunan Crude Palm Oil (CPO) berkurang sebesar hampir 50% dari satu juta ton perbulan menjadi sekitar 500 ribu ton. Target ekspor tahun ini sekitar 14 juta ton dari total produksi CPO dalam negeri sekitar 18,8 juta ton. Sisanya untuk memasok kebutuhan CPO domestik. Menurunnya ekspor CPO disebabkan karena seberapa besar pengaruh krisis keuangan global terhadap pembeli dan harga minyak mentah dunia. Apabila harga minyak mentah dunia lemah, maka harga CPO turut melemah. Di Indonesia, jumlah lahan untuk produksi CPO sangat luas. Dengan semakin banyaknya lahan, maka produksi CPO semakin meningkat, sementara harga CPO cenderung menurun. Untuk mengatasi hal ini, maka diupayakan untuk menciptakan suatu produk kimia baru yang berasal dari kandungan CPO sebagai bahan bakunya, sehingga kebutuhan CPO di dalam domestik semakin meningkat dan harga dari CPO akan cenderung meningkat pula. I–1 Universitas Sumatera Utara Minyak sawit mempunyai potensi yang cukup besar untuk digunakan di industri-Indonesia non pangan, industri farmasi, dan industri oleokimia (fatty acids, fatty alcohol glyceril). Di dalam minyak sawit terdapat komposisi asam stearat 1020% dan di dalam minyak sawit kandungan asam stearatnya 3-8 %. Dari komposisi asam stearat ini dapat dibuat stearamida dengan cara sintesa antara asam stearat dan urea yang memiliki gugus polar juga non polar. (Naibaho, P. M. 1998) Tabel 1.1. Produksi Asam Stearat di Indonesia Tahun Berat bersih (kg) Nilai value (us $) 2002 7.742.842 3.428.527 2003 5.191.301 2.276.510 2004 372.845 228.199 2005 550.949 361.933 2006 2.093095 1.227.263 2007 1.569.246 1.412.414 2008 1.124.099 1.278.696 2009 1.449.161 1.174.293 Sumber : BPS, 2009 Pembuatan stearamida yang menggunakan bahan baku asam stearat dan urea dapat dibuat dalam skala besar. Hal ini disebabkan karena stearamida banyak digunakan pada aplikasi seperti bahan baku pembuatan produksi karet. Mengingat hal tersebut perlu kiranya segera didirikan pabrik stearamida, karena masih sedikit di Indonesia pabrik yang memproduksi stearamida. Rancangan pabrik ini direncanakan memiliki kapasitas produksi stearamida sebesar 6000 ton per tahun. Produksi stearamida ini diupanyakan untuk memenuhi kebutuhan dalam negeri dan ekspor ke luar negeri untuk menambah devisa Negara. 1.2. Rumusan Masalah Dampak krisis keuangan global sangat berimbas pada sektor industri khususnya CPO. Harga CPO semakin lama semakin menurun dan produksi CPO yang dihasilkan berlimpah. Salah satu usaha agar harga CPO tetap stabil dimasa yang akan datang adalah dengan melakukan diversifikasi produk-produk kimia yang Universitas Sumatera Utara berasal dari CPO. Salah satunya yang akan ditawarkan adalah pembuatan stearamida dari asam stearat CPO. Diharapkan pada tahun-tahun yang akan datang dampak krisis global tidak terjadi lagi pada sektor industri. 1.3. Tujuan Rancangan Tujuan utama pra rancangan pabrik pembuatan stearamida adalah untuk memanfaatkan CPO di dalam negeri yang semakin melimpah untuk menjadikan bahan baku dalam pembuatan stearamida. Tujuan yang lain yaitu mengurangi ketergantungan terhadap barang impor yang mendorong ke arah usaha memenuhi kebutuhan dalam negeri serta untuk menambah devisa negara. Berdirinya pabrik pembuatan stearamida akan menciptakan lapangan pekerjaan dan mengurangi pengangguran yang pada akhirnya akan meningkatkan kesejahteraan rakyat dan bangsa Indonesia. 1.4. Manfaat Rancangan Manfaat yang diperoleh dari Pra rancangan Pabrik Stearamida dengan kapasitas 6000 ton/tahun adalah memberikan gambaran kelayakan (feasibility) pabrik ini untuk dikembangkan di Indonesia. Dimana nantinya gambaran tersebut menjadi patokan untuk pengambilan keputusan terhadap pendirian pabrik . Universitas Sumatera Utara BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Teori Komoditas kelapa sawit merupakan salah satu komoditas perkebunan yang peranannya sangat penting dalam penerimaan devisa negara, penyerapan tenaga kerja serta pengembangan perekonomian rakyat dan daerah. Perkebunan kelapa sawit Indonesia berkembang dengan pesat sejak awal tahun 80-an dan sampai akhir tahun 2000 luas total perkebunan kelapa sawit di Indonesia telah mencapai 3,2 juta hektar dengan produksi Crude Palm Oil (CPO) sebesar 6,5 juta ton. Perkembangan perkebunan sawit ini masih terus berlanjut dan diperkirakan pada tahun 2012 indonesia akan menjadi produsen CPO terbesar di dunia dengan total produksi sebesar 15 juta ton/tahun. Sampai saat ini minyak sawit Indonesia sebagian besar masih diekspor dalam bentuk CPO, sedangkan didalam negeri, sekitar 80% minyak sawit diolah menjadi produk pangan terutama minyak goreng. Minyak sawit mengandung asam lemak jenuh yang tinggi (>50%) dan asam lemak tidak jenuh ganda yang relative sedikit (<10%). Jenis minyak lain dari tanaman kelapa sawit adalah minyak inti sawit yang mengandung asam laurat (C12:0) yang tinggi. Komposisi asam lemak dari minyak sawit dan fraksinya serta minyak inti sawit dapat dilihat pada tabel 2.1. (Law dan Thiagajaran, 1990; Choo, 1997) Tabel 2.1 komposisi asam lemak (%) pada minyak sawit, olein, stearin, dan minyak inti sawit Jenis asam Minyak sawit Olein Stearin lemak Minyak inti sawit Ka - - - 3,00 La - - - 47,20 M 1,18 1,02 1,18 16,37 P 56,84 41,84 56,84 8,57 S 3,61 3,31 3,61 2,89 0 30,36 42,08 30,36 17,97 L 7,99 11,75 7,99 2,92 II - 1 Universitas Sumatera Utara Keterangan : Ka = kaprat, La = laurat, M = miristat, P = palmitat, S = stearat, O = oleat, L = linoleat Sumber : PPKS, 1999 Minyak sawit juga dapat difraksinasi menjadi 2 bagian, yakni fraksi padat (stearin) dan fraksi cair (olein). Karakteristik yang berbeda pada fraksi-fraksi tersebut menyebabkan aplikasinya sangat luas untuk produk-produk pangan ataupun nonpangan. Adapun komposisi asam lemak dari minyak sawit, fraksi olein dan fraksi stearin dari minyak sawit, serta minyak inti sawit tertera pada tabel 2.2. Tabel 2.2 komposisi asam lemak dari minyak sawit, oleh sawit, olein, stearin dan minyak inti sawit Jenis Asam Lemak CPO Olein Stearin PKO C6 : 0 - - - 0 – 0,6 C8 : 0 - - - 2,4 – 6.2 C10 : 0 - - - 2,6 – 5,0 C12 : 0 0 - 0,4 0,1 – 0,5 0,1 – 0,4 41,0 – 55,0 C14 : 0 0,6 – 1,7 0,9 – 1,4 1,1 – 1,8 14,0 – 18,0 C16 : 0 41,1 – 47,0 38,5 – 41,7 50,5 – 73,8 6,5 – 10,0 C18 : 0 3,7 – 5,6 4,0 – 4,7 4,4 – 5,6 1.3 – 3,0 C20 : 0 0 -0,8 0,2 – 0,6 0,3 – 0,6 - Asam lemak jenuh Asam lemak tak jenuh tunggal C16 : 1 0 – 60 0,1 – 0,3 <0,05 – 0,1 - C18 : 1 38,2 – 43,5 40,7 – 43,9 15,6 – 33,9 12,0 – 19,0 Asam lemak tak jenuh ganda C18 : 2 6,6 – 11,9 10,4 – 13,4 3,2 – 8,5 1,0 – 3,5 C18 : 3 0 – 05 0,1 - 0,6 0 ,1 – 0,5 - Sumber : Padley et al., 1994 dan Pantzaris, 1995 Minyak sawit dapat diolah menjadi berbagai produk pangan seperti minyak goreng. Industri minyak goreng adalah industri yang paling banyak menyerap bahan baku minyak sawit sedangkan industri stearamida dari asam stearat dengan urea relatif masih sedikit. Universitas Sumatera Utara 2.2. Stearamida Stearamida dapat dibuat dalam skala besar dan biasanya tersedia dalam bentuk butiran berbentuk tepung. Stearamida pada suhu kamar berwujud kristal yang jernih berwarna putih. Stearamida memiliki temperatur maksimum 220 0C dan stearamida banyak digunakan pada aplikasi seperti produksi karet. Stearamida memiliki rumus molekul : C18H37NO atau CH3 – (CH2)16 – CO – NH2 yang dapat dilihat dari reaksi di bawah ini : CO(NH2)2 + 2C17H35COOH Urea 2C17H37NO + H2O + CO2 As. Stearat Stearamida 2.2.1. Sifat - sifat Stearamida a. Sifat Fisika Stearamida 1. Berat molekul : 283,49 gr/mol 2. Titik didih : 250-251 0C 3. Titik lebur : 96-104 0C 4. Densitas : 0.96 (20 ° C) 5. Spesifik gravity (H2O) : 0,885 g/cm3 dari 25 0C 6. Memiliki 100% padatan yang aktif berbentuk padatan berwarna putih kekuningan. b. Sifat Kimia Stearamida 1. Dapat berfungsi sebagai penyerasi pada karet. 2. Tidak dapat bereaksi dengan kloroform C17H37NO + CHCl3 C17H37NO + CHCl3 Memiliki rumus molekul : CH3 – (CH2)16 – CO – NH2 3. Rantai panjangnya memiliki gugus non polar sedangkan rantai amida nya memiliki gugus polar Universitas Sumatera Utara 2.3. Sifat – Sifat Kimia dan Fisika Bahan Baku 2.3.1. Asam stearat a. Sifat Fisika Asam Stearat 1. Rumus molekul : CH3(CH2)16COOH 2. Berat molekul : 284,48 gr/grmol 3. Titik didih : 370 0C (P : 760 mmHg) 4. Titik leleh : 69,3 0C (P : 760 mmHg) 5. Densitas : 0,9408 gr/ml (P : 760 mmHg) 6. Indeks bias : 1,4299 7. Panas pembentukan : 47,54 kal/gr 8. Panas penguapan : 19.306,6 kal/mol b. Sifat kimia Asam Stearat 1. Dapat larut dalam eter, aseton, dan n-Hexane 2. Berasal dari lemak hewani dan nabati 3. Memiliki 4,6 % kadar asam lemak jenuh dalam kelapa kelapa sawit. 4. Memiliki 2,5 % kadar asam lemak jenuh dalam minyak inti sawit. (netti and hendra,2002) 5. Diperoleh dari penyulingan minyak kelapa sawit 6. Jika bereaksi dengan urea menghasilkan senyawa yang baru yaitu stearamida CO(NH2)2 + 2C17H35COOH Urea 2C17H37NO + H2O + CO2 As. Stearat Stearamida (http : //en, wikipedia. org/wiki/stearic acid) 2.3.2. Urea a. Sifat Fisika Urea 1. Berat molekul : 60 gr/mol 2. Titik lebur : 132,70C pada 1 atm 3. Spesifik gravity : 1,335 (200C) 4. Energi pembentukan : – 47,120 kal/mol (250C) 5. Kapasitas panas (Cp) : 1,340 (2930K) Universitas Sumatera Utara b. Sifat Kimia Urea 1. Rumus molekul : CO(NH2)2 2. Berbentuk kristal tetragonal 3. Berbentuk primatik dan berwarna putih 4. Terdekomposisi pada titik didihnya 5. Dapat larut dalam amoniak dan air (sumber : Perry dan Green, 1997) 2.3.3. Kloroform a. Sifat Fisika Kloroform 1. Berat molekul : 119,38 gr/mol 2. Titik didih : 61,20C 3. Titik lebur : - 63,50C 4. Massa jenis : 1,49 gr/cm3 (200C) 5. Kelarutan dalam air : 0,82 gr/l (200C) 6. Viskositas : 0,542 cP b. Sifat Kimia Kloroform 1. Rumus molekul : CHCl3 2. Merupakan larutan yang mudah menguap, tidak berwarna, memiliki bau yang tajam dan menusuk. 3. Bila terhirup dapat menimbulkan kantuk 4. Tidak dapat bereaksi dengan stearamida C17H37NO + CHCl3 C17H37NO + CHCl3 5. Sebagai larutan pemurni pada stearamida (http : //en, wikipedia. org/wiki/chloroform) Universitas Sumatera Utara 2.4. Deskripsi Proses Proses Pembuatan stearamida dari asam stearat dilakukan dalam 3 tahap yaitu : 1. Tahap Pengolahan Awal 2. Tahap Sintesa 3. Tahap Pemurnian Hasil/Produk 2.4.1. Tahap Pengolahan Awal Pada tahap pengolahan awal ini bahan baku urea dimasukkan ke dalam tangki (T - 130) untuk dicairkan dengan pemanas steam pada suhu 135 0C sambil diaduk, dan bahan baku asam stearat dimasukkan ke dalam tangki (T - 140) untuk dicairkan dengan pemanas steam hingga suhunya mencapai 135 0C sambil diaduk. 2.4.2. Tahap Sintesa Pada tahap sintesa ini, urea dan asam stearat yang telah melebur kemudian dipompakan ke dalam tangki reaktor (R - 210) untuk direaksikan selama ± 5 jam dengan suhu 1600C hingga suhu pada reaktor konstan, setelah proses reaksi dilakukan, diperoleh stearamida kotor. Kemudian stearamida kotor tersebut dipompakan ke dalam tangki penampung (F - 220), pada saat stearamida dipompakan kedalam tangki penampung larutan tersebut mengalami penurunan suhu sehingga stearamida tersebut mengalami pemadatan, lalu stearamida padat diangkut dengan menggunakan scew conveyor (SC - 221) dimasukkan ke dalam ball mill (BM - 230) untuk digiling halus hingga berbentuk serbuk. Setelah itu diangkut kembali dengan menggunakan conveyor (J - 231) lalu dimasukkan ke dalam tangki pemurnian (T - 310) untuk dimurnikan. 2.4.3. Tahap Pemurnian Hasil/Produk Pada tahap pemurnian hasil ini, stearamida berbentuk serbuk yang dimasukkan kedalam tangki pemurnian (T - 310). Kemudian dilarutkan dengan kloroform hingga homogen kira-kira 30 menit, kloroform berfungsi sebagai larutan pemurni yang digunakan untuk memurnikan stearamida dari urea yang tersisa, setalah proses pemurnian dilakukan hasil dari campuran stearamida dengan kloroform dipompakan Universitas Sumatera Utara ke filter press (H - 320) untuk memisahkan filtrat dengan residu. Pada proses pemisahan ini filtratnya diambil dimasukkan ke tangki penampung (H - 320) sedangkan residu dibuang menjadi urea bekas, lalu dipompakan ke dalam Evaporator (V - 340) untuk dipisahkan lagi dengan arah aliran atas dan bawah, aliran atas berupa uap kloroform sedangkan aliran bawah adalah stearamida basah. Stearamida basah kemudian dimasukkan ke rotary dryer (RD - 350) untuk dikeringkan, sedangkan uap dari kloroform dimasukkan ke kondensor (E - 360) yang berfungsi untuk merubah uap kloroform menjadi cairan kloroform. Cairan kloroform kemudian dipompakan ke tangki kloroform (F - 370). Stearamida basah yang telah dimasukkan ke rotary dryer (RD - 350) kemudian dipisahkan sehingga menjadi stearamida murni, pada proses pengeringan ini terjadi pemisahan antara stearamida dengan kloroform. Kemudian stearamida yang telah dikeringkan berbentuk serbuk stearamida. Lalu serbuk stearamida dibawa dari rotary dryer (RD - 350) ke gudang produk (G - 380) dengan menggunakan conveyor (J 351). Universitas Sumatera Utara Kloroform Air Pendingin D A FTA R PER A LA TA N PR O SES KODE Steam 54 3 FC FC PC TC PC TC 1 18 17 E - 360 F - 370 L - 361 LC FC LC FC G -110 J - 111 FC 6 T - 130 L - 131 R - 210 14 H - 320 PC TC 4 PC TC FC L - 211 15 12 LC V - 340 FC 19 LC 7 2 F - 220 LC G -120 F - 330 FC L - 331 TC 11 J - 121 16 PC 8 RD-3 50 T - 140 SC - 221 L - 141 20 21 G – 110 G – 120 J – 111 J – 121 T – 130 T – 140 L – 131 L – 141 R – 210 L – 211 F – 220 SC – 221 BM – 230 T – 310 L – 311 H – 320 F – 330 L – 331 V – 340 RD – 350 J – 351 E – 360 L – 361 F – 370 G – 380 K ETER A N G A N Gudang Urea Gudang Asam Stearat Bucket Elevator Bucket Elevator Tangki Urea Tangki Asam Stearat Pompa Urea Pompa Asam Stearat Tangki Reaktor Pompa Reator Tangki Penyimpan Screw conveyor Ball Mill Tangki Pemurni Pompa Pemurni Filter press Tangki Penyimpan Pompa Tangki Penyimpan Evaporator Rotary Dryer Conveyer Condensor Pompa Condensor Tangki Kloroform Gudang Stearamida G - 380 J - 351 9 B M - 230 10 J - 231 PC TC FC LC Air Pendingin Bekas L - 311 13 T - 310 U rea Bekas Kondensat DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN KOMPOSISI ALUR 1 ALUR 2 ALUR 3 ALUR 4 ALUR 5 ALUR 6 ALUR 7 ALUR 8 ALUR 9 ALUR 10 ALUR 11ALUR 12 ALUR 13 ALUR 14 ALUR 15 ALUR 16 ALUR 17 ALUR 18 ALUR 19 ALUR 20 ALUR 21 (Kg/jam) UREA ASAM STEARAT H2O CO2 STEARAMIDA KLOROFORM TEMPERATUR (0C) TEKANAN (atm) 66,807 66,807 66,807 66,807 66,807 133,614 133,614 633,5085 633,5085 20,0421 48,9918 631,3038 631,3038 631,3038 631,3038 631,3038 30 1 30 1 135 1 135 1 160 1 160 1 30 1 30 1 30 1 30 1 66,807 631,3038 1262,6076 1262,6076 30 1 30 1 66,807 79,4330 30 1 631,3038 631,3038 1249,9815 1249,9815 30 1 30 1 631,3038 62,4990 70 1 1249,9814 1249,9814 70 1 30 1 62,4990 631,3038 - 631,3038 - 80 1 90 1 30 1 PRA-RANCANGAN PABRIK PEMBUATAN STEARAMIDA DARI ASAM STEARAT DAN UREA DENGAN KAPASITAS 5000 TON/TAHUN Skala : Tanpa Skala Nama : Zulham Efendy Lubis NIM : 080 425 024 1. Nama : Ir.Indra Surya, MSc Diperiksa/ NIP : 19630609 198903 1 004 Disetujui 2. Nama : Farida Hanum, ST. MT NIP : 19780610 200212 2 003 Tanggal Tanda Tangan Digambar Universitas Sumatera Utara BAB III NERACA MASSA Kapasitas Produksi : 6000 ton/tahun Basis Perhitungan : 1 jam operasi 3.1. Tangki Reaktor (R-210) Tabel 3.1 Neraca Massa pada Tangki Reaktor (R-210) Komponen Masuk (kg) Keluar (kg) 3 4 5 6 Urea 133,614 - - 66,807 Asam Stearat - 633,5085 - - Stearamida - - Gas CO2 - - 48,9918 - H2O - - 20,0421 - Total 631,3038 767,1225 767,1225 3.2. Tangki Pemurni (T-310) Tabel 3.2. Neraca Massa pada Tangki Pemurni (T-310) Komponen Masuk (kg) Keluar (kg) 10 11 12 Urea 66,807 - 66,807 Stearamida 631,3038 - 631,3038 Kloroform - 1262,6076 1262,6076 Total 1960,7184 1960,7184 III - 1 Universitas Sumatera Utara 3.3. Filter Press (H-320) Tabel 3.3 Neraca Massa pada Filter Press (H-320) Komponen Masuk (kg) Keluar (kg) 12 13 14 Urea 66,807 66,807 - Stearamida 631,3038 - 631,3038 Kloroform 1262,6076 79,4330 1249,9815 Total 1960,7184 1960,7184 3.4. Evaporator (V-340) Tabel 3.4 Neraca Massa pada Evaporator (V-340) Komponen Masuk (kg) Keluar (kg) 15 16 17 Stearamida 631,3038 631,3038 - Kloroform 1249,9815 62,4990 1187,4824 Total 1881,2853 1881,2853 3.5. Rotary Dryer (RD-350) Tabel 3.5 Neraca Massa pada Rotary Dryer (RD-350) Komponen Masuk (kg) Keluar (kg) 16 19 20 Stearamida 631,3038 - 631,3038 Kloroform 62,4990 62,4990 - Total 693,8028 693,828 3.6. Kondensor (E-360) Tabel 3.6 Neraca Massa pada Kondensor (E-360) Komponen Masuk (kg) Keluar (kg) 17 18 Kloroform 1249,9814 1249,9814 Total 1249,9814 1249,9814 Universitas Sumatera Utara BAB IV NERACA PANAS Basis Perhitungan : 1 jam operasi Kondisi Referensi : 25 0C atau 298 K, 1 atm Kapasitas Produksi : 6000 ton/tahun 4.1. Tangki Urea (T-130) Tabel 4.1 Neraca Panas pada Tangki Urea (T-130) Panas Masuk (kJ/jam) Panas Keluar (kJ/jam) Alur Komponen Qin = n.Cp.dT Alur Komponen Qin = n.Cp.dT 1 Urea 1024,7080 3 Urea 22543,5767 Panas Steam 21518,8687 Total 22543,5767 Total 22543,5767 4.2. Tangki Asam Stearat (T-140) Tabel 4.2 Neraca Panas pada Tangki Asam Stearat (T-140) Panas Masuk (kJ/jam) Panas Keluar (kJ/jam) Alur Komponen Qin = n.Cp.dT Alur Komponen Qin = n.Cp.dT 2 Asam Stearat 6711,9879 4 Asam Stearat 147663,7348 Panas Steam 140951,7469 Total 147663,7348 Total 147663,7348 IV - 1 Universitas Sumatera Utara 4.3. Tangki Reaktor (R-210) Tabel 4.3 Neraca Panas pada Tangki Reaktor (R-210) Panas Masuk (kJ/jam) Panas Keluar (kJ/jam) Alur Komponen Qin = n.Cp.dT Alur Komponen Qin = n.Cp.dT 3 Urea 22543,5767 6 Stearamida 152690,7389 4 Asam Stearat ∆Hf0298 147663,7348 6 Urea 13832,9372 61,1061 5 H2O 11309,2491 Panas Steam 1833,2254 5 CO2 5577,9669 Total 172101,643 Total 172101,643 4.4. Evaporator (V-340) Tabel 4.4 Neraca Panas pada Evaporator (V-340) Panas Masuk (kJ/jam) Panas Keluar (kJ/jam) Alur Komponen Qin = n.Cp.dT Alur Komponen Qin = n.Cp.dT 15 Stearamida 5655,2125 16 Stearamida 50896,9129 15 Kloroform 6813,7946 16 Kloroform 3035,0395 Panas Steam 99138,5551 17 Kloroform 57675,6098 Total 111607,5622 Total 111607,5622 4.5. Rotary Dryer (RD-350) Tabel 4.5 Neraca Panas pada Rotary Dryer (RD-350) Panas Masuk (kJ/jam) Panas Keluar (kJ/jam) Alur Komponen Qin = n.Cp.dT Alur Komponen Qin = n.Cp.dT 16 Stearamida 50896,9129 20 Stearamida 73517,7631 16 Kloroform 3035,0395 19 Kloroform 4383,9460 Panas Steam 23969,7567 Total 77901,7091 Total 77901,7091 Universitas Sumatera Utara 4.6. Kondensor (E-360) Tabel 4.6 Neraca Panas pada Kondensor (E-360) Panas Masuk (kJ/jam) Panas Keluar (kJ/jam) Alur Komponen Qin = n.Cp.dT Alur Komponen Qin = n.Cp.dT 17 Kloroform 70492,4119 18 Kloroform 6408,4011 Panas Steam - 64084,0108 Total 6408,4011 Total 6408,4011 Universitas Sumatera Utara BAB V SPESIFIKASI ALAT 5.1 Gudang Bahan Baku Urea (G-110) Fungsi : Sebagai tempat untuk menyimpan bahan baku berupa Urea yang akan digunakan untuk proses. Bentuk : Prisma tegak segi empat Bahan konstruksi : Dinding beton dan atap seng Jumlah : 1 unit Kondisi fisik : Lebar = 3,431 m Panjang = 3,431 m Tinggi = 1,7155 m 5.2 Gudang Bahan Baku Asam Stearat (G-120) Fungsi : Sebagai tempat untuk menyimpan bahan baku berupa Asam Stearat yang akan digunakan untuk proses. Bentuk : Prisma tegak segi empat Bahan konstruksi : Dinding beton dan atap seng Jumlah : 1 unit Kondisi fisik : Lebar = 6,4744 m Panjang = 6,4744 m Tinggi = 3,2372 m 5.3 Bucket Elevator (J-111) Fungsi : Mengangkut bahan baku Urea untuk dimasukkan ke dalam Tangki Urea (T-101). Jenis : Spaced – Bucket Centrifugal – Discharge Elevator Bahan : Commercial Steel Jumlah : 1 unit Kondisi Operasi : 30 0C, 1 atm V-1 Universitas Sumatera Utara Spesifikasinya adalah sebagai berikut: Ukuran Bucket = (6 x 4 x 4 ¼ ) in Jarak antar Bucket = 12 in = 0,305 m Kecepatan Bucket = 225 ft/menit = 68,6 m/menit = 1,143 m/s Kecepatan Putaran = 43 rpm Daya = 0,2531 Hp 5.4 Bucket Elevator (J-121) Fungsi : Mengangkut bahan baku Asam Stearat untuk dimasukkan ke dalam Tangki Asam Stearat (T-102). Jenis : Spaced – Bucket Centrifugal – Discharge Elevator Bahan : Commercial Steel Jumlah : 1 unit Kondisi Operasi : 30 0C, 1 atm (14,696 psi) Spesifikasinya adalah sebagai berikut: Ukuran Bucket = (6 x 4 x 4 ¼ ) in Jarak antar Bucket = 12 in = 0,305 m Kecepatan Bucket = 225 ft/menit = 68,6 m/menit = 1,143 m/s Kecepatan Putaran = 43 rpm Daya = 0,6748 Hp 5.5 Tangki Urea (T-130) Fungsi : Untuk meleburkan urea padat menjadi urea cair, sebelum dimasukkan ke dalam tangki reaktor. Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup elipsoidal Bahan : Carbon Steel SA-285 grade C Jumlah : 1 unit Kondisi Operasi : 135 0C ; 1 atm Diameter silinder : 0,3652 m Tinggi silinder : 1,0956 m Tebal silinder : ¼ in Diameter tutup : ¼ in Daya tangki : 1/8 Hp Universitas Sumatera Utara 5.6 Tangki Asam Stearat (T-140) Fungsi : Tempat meleburkan Asam Stearat padat menjadi Asam Stearat cair, sebelum dimasukkan ke dalam tangki reaktor. Jenis : Tangki penyimpan dengan tutup dan alas datar. Bentuk : Silinder tegak dengan alas datar dan tutup ellipsoidal. Bahan Konstruksi : Carbon Steel, SA-285 grade C. Jumlah : 1 unit Kondisi operasi : 135 0C ; 1 atm Diameter silinder : 0,6984 m Tinggi silinder : 2,0952 m Tebal silinder : ¼ in Diameter tutup : ¼ in Daya tangki : 1 Hp 5.7 Tangki Reaktor (R-210) Fungsi : Untuk mereaksikan Asam Stearat dengan Urea Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup elipsoidal Bahan : Carbon Steel, SA-285 grade C Jumlah : 1 unit Kondisi operasi : 1600C; 1 atm Waktu tinggal : 5 jam Kapasitas : 7,9878 m3 Diameter silinder : 1,4796 m Tinggi silinder : 4,4388 m Tebar silinder : ¼ in Diameter tutup : ¼ in Universitas Sumatera Utara 5.8 Tangki Penampung Sementara (F-220) Fungsi : Tempat menampung hasil reaksi dari reaktor Bentuk : Silinder tegak tanpa tutup dan alas datar Jumlah : 1 unit Kondisi : T = 160 0C; P = 1 atm Volume tangki : 0,9603 m3 Diameter tangki : 0,4671 m Tinggi tangki : 1,4013 m Tebal tangki : ¼ in 5.9 Tangki Pemurnian (T-310) Fungsi : Untuk memurnikan stearamida kasar Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup elipsoidal Bahan : Carbon Steel, SA-285 grade C Jumlah : 1 unit Kapasitas : 8,9410 m3 Diameter silinder : 1,5362 m Tinggi silinder : 4,6086 m Tebal silinder : ¼ in Diameter tutup : ¼ in 5.10 Filter Press (H-320) Fungsi : Untuk memisahkan urea dengan larutan stearamida Bahan : Carbon Steel, SA-333 Jumlah : 1 unit Jenis : Plate dan frame Luas filter : 38,0192 ft2 Lebar : 4,136 ft Panjang : 8,72 ft Jumlah frame : 25 unit Jumlah plate : 25 unit Universitas Sumatera Utara 5.11. Tangki Penampung Sementara (F-330) Fungsi : Tempat menampung hasil filtrat dari filter press Bentuk : Silinder tegak tanpa tutup dan alas datar Kondisi : T = 30 0C; P = 1 atm Jumlah : 1 unit Volume tangki : 2,1373 m3 Diameter tangki : 0,6098 m Tinggi tangki : 1,8294 m Tebal tangki : ¼ in 5.12. Evaporator (V-340) Fungsi : Untuk memisahkan stearamida dari kloroform dengan cara menguapkan kloroform. Tipe : Basket Type Vertikal Tube Evaporator Bahan konstruksi : Carbon steel, SA-304 Jumlah : 1 unit Volume silinder : 8,1175 m3 Diameter silinder : 0,61128 m Tinggi : 1,7072 m Luas permukaan : 43,371 m2 Jumlah tube : 55 tube Tebal plate : 0,0033 m atau 1/8 in Tekanan desain : 17,1736 psi 5.13. Rotary Dryer (RD-350) Fungsi : Untuk mengeringkan stearamida dari evaporator Jenis : Counter Indirect Heat Rotary Dryer Bahan : Commercial Steel Jumlah : 1 unit Range kecepatan steam = 200 – 1000 lb/jam.ft2 (Perry, 1999) Universitas Sumatera Utara Spesifikasi Rotary Dryer : • • Diameter : 0,3532 m • Panjang : 8,2063 ft • Jumlah putaran : 31,8475 rpm • Kecepatan putar motor : 27,4785 rpm Power : 1,0075 Hp 5.14. Gudang Produk Stearamida (G-380) Fungsi : Tempat penyimpanan produk selama 15 hari Bentuk : Prisma segi empat beraturan Bahan : Beton Jumlah : 1 unit Kapasitas gudang : 227.160 kg Panjang gudang : 28,56 m Lebar gudang : 15,91 m Tinggi gudang : 11,52 m 5.15. Kondensor (E-360) Fungsi : Mengubah fasa uap kloroform menjadi kloroform cair Jenis : 1-2 shell and tube exchanger Shell side : Uap kloroform Tube side : Air pendingin Luas perpindahan panas : 12,2632 ft2 Jumlah tube : 4 buah 5.16. Tangki Kloroform (F-370) Fungsi : Tempat menampung kloroform dari kondensor Kondisi : T = 30 0C ; P = 1 atm Jumlah : 1 unit Bentuk : Silinder tegak dan alas datar Volume tangki : 1,0066 m3 Universitas Sumatera Utara Diameter tangki : 0,4745 m Tinggi tangki : 1,6607 m Tebal tangki : ¼ in 5.17. Pompa Tangki Urea (L-131) Fungsi : Untuk memompa urea menuju reaktor Jenis : Centrifugal pump Bahan konstruksi : Commercial steel Laju alir massa : 133,614 kg/jam Kecepatan linear : 106,5081 ft Jumlah : 1 unit Daya pompa : 0,0032 hp 5.18. Pompa Tangki Asam Stearat (L-141) Fungsi : Untuk memompa Asam stearat menuju reaktor Jenis : Centrifugal pump Bahan konstruksi : Commercial steel Laju alir massa : 133,614 kg/jam Kecepatan linear : 21,0836 ft Jumlah : 1 unit Daya motor : ¼ hp 5.19. Pompa Tangki Reaktor (L-211) Fungsi : Untuk memompa stearamida kasar menuju Tangki penampung. Jenis : Centrifugal pump Bahan konstruksi : Commercial steel Laju alir massa (F) : 767,1225 kg/jam Kecepatan linear : 22,5586 ft Jumlah : 1 unit Daya motor : ¼ hp Universitas Sumatera Utara 5.20. Pompa Tangki Pemurni (L-311) Fungsi : Untuk memompa stearamida menuju filter press Jenis : Centrifugal pump Bahan konstruksi : Commercial steel Laju alir massa (F) : 2027,5254 kg/jam Kecepatan linear : 32,5225 ft Jumlah : 1 unit Daya motor : ¼ hp 5.21. Pompa Tangki Penampung (L-331) Fungsi : Untuk memompa stearamida menuju Evaporator Jenis : Centrifugal pump Bahan konstruksi : Commercial steel Laju alir massa (F) = 1881,2853 kg/jam Kecepatan linear : 12,3156 ft Jumlah : 1 unit Daya motor : ¼ hp 5.22. Screw Conveyor (SC-221) Fungsi : Mengangkut stearamida kasar dari penampung sementara menuju ke tangki pelarut. Jenis : Horizontal Screw Conveyor – Rotary Cutoff Valve Bahan : Commercial Steel Operasi : Kontinu Jumlah : 1 unit Diameter tingkat : 9 in Diameter pipa : 2 ½ in Diameter shaft : 2 in Kecepatan motor : 40 rpm Diameter bagian umpan : 8,04 in Daya motor : 2,25 hp Universitas Sumatera Utara 5.23. Belt Conveyor (J-231) Fungsi : Mengangkut stearamida dari rotary dryer menuju ke gudang produk stearamida Jenis : Horizontal Belt Conveyor Bahan : Commercial Steel Operasi : Kontinu Jumlah : 1 unit Lebar belt : 14 in Panjang belt :3m Tinggi belt :1m Daya motor : ⅛ Hp 5.24. Ball Mill (BM-230) Fungsi : Menghaluskan ukuran bahan baku stearamida kasar dari tangki pengendap untuk dimasukkan ke dalam tangki pemurnian Jenis : Double Toothed – Balll Crusher Bahan : Commercial Steel Kapasitas : 0,7572 ton/jam Diameter ball : 18 in Kecepatan ball : 40 rpm Daya motor : ¼ Hp Universitas Sumatera Utara BAB VI INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA 6.1 Instrumentasi Pengoperasian suatu pabrik kimia harus memenuhi beberapa persyaratan yang ditetapkan dalam perancangannya. Persyaratan tersebut meliputi keselamatan, spesifikasi produk, peraturan mengenai lingkungan hidup, kendala operasional, dan faktor ekonomi. Pemenuhan persyaratan tersebut berhadapan dengan keadaan lingkungan yang berubah-ubah, yang dapat mempengaruhi jalannya proses atau yang disebut disturbance (gangguan) (Sumber : Stephanopoulus, 1984). Adanya gangguan tersebut menuntut penting dilakukannya pemantauan secara terus-menerus maupun pengendalian terhadap jalannya operasi suatu pabrik kimia untuk menjamin tercapainya tujuan operasional pabrik. Pengendalian atau pemantauan tersebut dilaksanakan melalui penggunaan peralatan dan engineer (sebagai operator terhadap peralatan tersebut) sehingga kedua unsur ini membentuk satu sistem kendali terhadap pabrik. Instrumentasi adalah peralatan yang dipakai di dalam suatu proses kontrol untuk mengatur jalannya suatu proses agar diperoleh hasil sesuai dengan yang diharapkan. Fungsi instrumentasi adalah sebagai pengontrol, penunjuk, pencatat, dan pemberi tanda bahaya. Peralatan instrumentasi biasanya bekerja dengan tenaga mekanik atau tenaga listrik dan pengontrolnya dapat dilakukan secara manual atau otomatis. Penggunaan instrumen pada suatu peralatan proses tergantung pada pertimbangan ekonomi dan sistem peralatan itu sendiri. Pada pemakaian alat-alat instrumen juga harus ditentukan apakah alat-alat tersebut dipasang diatas papan instrumen dekat peralatan proses (kontrol manual) atau disatukan dalam suatu ruang kontrol yang berhubungan dengan bangsal paralatan (kontrol otomatis) (Sumber : Peters, 2004). Variabel-variabel proses yang biasanya dikontrol/diukur oleh instrumen adalah : 1. Variabel utama, seperti temperatur, tekanan, laju alir, dan level cairan. VI - 1 Universitas Sumatera Utara 2. Variabel tambahan, seperti densitas, viskositas, panas spesifik, konduktivitas, pH, humiditas, titik embun, komposisi kimia, kandungan kelembaban dan variabel lainnya. Pengendalian peralatan instrumentasi dapat dilakukan secara otomatis dan semi otomatis. Pengendalian secara otomatis adalah pengedalian yang dilakukan dengan mengatur instrumen pada kondisi tertentu, bila terjadi penyimpangan variabel yang di kontrol maka instrumen akan bekerja sendiri untuk mengembalikan variabel pada kondisi semula, instrumen ini bekerja sebagai controller. Pengendalian secara semi otomatis adalah pengendalian yang mencatat perubahan-perubahan yang terjadi pada variabel ke nilai yang di kontrol. Untuk mengubah variabel-variabel ke nilai yang diinginkan dilakukan usaha secara manual, instrumen ini bekerja sebagai pencatat (recorder). Alat-alat kontrol yang biasa dipakai pada peralatan proses antara lain : 1. Temperature Controller (TC) Adalah alat/instrumen yang digunakan sebagai alat pengatur suhu atau pengukur sinyal mekanis atau listrik. Pengaturan temperatur dilakukan dengan mengatur jumlah material proses yang harus ditambahkan/dikeluarkan dari dalam suatu proses yang sedang bekerja. Prinsip kerja : Rate fluida masuk atau keluar alat dikontrol oleh diafragma valve. Rate fluida ini memberikan sinyal kepada TC untuk mendeteksi dan mengukur suhu sistem pada set poin. 2. Pressure Controller (PC) Adalah alat/instrumen yang dapat digunakan sebagai alat pengatur tekanan atau pengukur tekanan atau pengubah sinyal dalam bentuk gas menjadi sinyal mekanis. Pengatur tekanan dapat dilakukan dengan mengatur jumlah uap/gas yang keluar dari suatu alat dimana tekanannya ingin dideteksi. Prinsip kerja : Pressure controller (PC) akibat tekanan uap keluar akan membuka/menutup difragma valve. Kemudian valve memberikan sinyal kepada PC untuk mengukur dan mendeteksi tekanan pada set poin. Universitas Sumatera Utara 3. Flow Controller FC) Adalah alat/instrumen yang bisa digunakan untuk mengatur kecepatan aliran fluida dalam pipa line atau unit proses lainnya. Pengukuran kecepatan aliran fluida dalam pipa biasanya diatur dengan mengatur output dari alat, yang mengakibatkan fluida mengalir dalam pipa line. Prinsip kerja : Kecepatan aliran diatur oleh regulating valve dengan mengubah tekanan discharge dari pompa. Tekanan discharge pompa melakukan bukaan/tutupan valve dan FC menerima sinyal untuk mendeteksi dan mengukur kecepatan aliran pada set poin. 4. Level Controller (LC) Adalah alat/instrumen yang dipakai untuk mengatur ketinggian (level) cairan dalam suatu alat dimana cairan tersebut bekerja. Pengukuran tinggi permukaan cairan dilakukan dengan operasi dari sebuah control valve, yaitu dengan mengatur rate cairan masuk atau keluar proses. Prinsip kerja : Jumlah aliran fluida diatur oleh control valve. Kemudian rate fluida melalui valve ini akan memberikan sinyal kepada LC untuk mendeteksi tinggi permukaan pada set poin. Hal-hal yang diharapkan dari pemakaian alat-alat instrumentasi adalah : • • Kualiatas produk dapat diperoleh sesuai dengan yang diinginkan • Sistem kerja lebih efisien • Pengoperasian sistem peralatan lebih mudah Penyimpangan yang mungkin terjadi dapat diketahui dengan cepat Universitas Sumatera Utara TC PC LC TC TC PC LC Tangki Pemanas Urea LC Tangki Pemanas Asam Stearat TC TC PC Reaktor PC PC FC LC Pompa Evaporator Tangki TC PC RD-1 01 Mixer Rotary Dryer Gambar 6.1 Instrumentasi Pada Alat Universitas Sumatera Utara Tabel 6.1 Daftar instrumentasi pada Pra Perancangan Pabrik Pembuatan Stearamida Dari Asam Stearat Dengan Urea No. 1. Nama Alat Tangki Urea Jenis Instrumen Level Kontroller (LC) Temperature Controller (TC) Pressure Controller (PC) 2. Tangki Asam Stearat Level Controller (LC) Temperature Controller (TC) Pressure Controller (PC) 3. Reaktor Level Controller (LC) Temperature Controller (TC) Pressure Controller (PC) 4. Mixer Level Controller (LC) Temperature Controller (TC) Pressure Controller (PC) 5. Eveporator Temperature Controller (TC) Pressure Controller (PC) Flow Controller (FC) 6. Pompa Flow Controller (FC) 7. Rotary Dryer Temperature Controller (TC) Universitas Sumatera Utara 6.2 Keselamatan Kerja Keselamatan kerja merupakan bagian dari kelangsungan produksi pabrik, oleh karena itu aspek ini harus diperhatikan secara serius dan terpadu. Untuk maksud tersebut perlu diperhatikan cara pengendalian keselamatan kerja dan keamanan pabrik pada saat perancangan dan saat pabrik beroperasi. Sebagai pedoman pokok dalam usaha penanggulangan masalah kerja, Pemerintah Republik Indonesia telah mengeluarkan Undang-Undang Keselamatan Kerja No. 1 pada tanggal 12 Januari 1970. Semakin tinggi tingkat keselamatan kerja dari suatu pabrik maka makin meningkat pula aktivitas kerja para karyawan. Hal ini disebabkan oleh keselamatan kerja yang sudah terjamin dan suasana kerja yang menyenangkan. Untuk mencapai hal tersebut adalah menjadi tanggung jawab dan kewajiban para perancang untuk merencanakannya. Hal-hal yang perlu dipertimbangkan dalam perancangan pabrik untuk menjamin adanya keselamatan kerja adalah sebagai berikut : - Penanganan dan pengangkutan bahan harus seminimal mungkin - Adanya penerangan yang cukup dan sistem pertukaran udara yang baik - Jarak antar mesin dan peralatan lain cukup luas - Setiap ruang gerak harus aman dan tidak licin - Setiap mesin dan peralatan lainnya harus dilengkapi alat pencegah kebakaran - Tanda-tanda pengaman harus dipasang pada setiap tempat yang berbahaya - Penyediaan fasilitas pengungsian bila terjadi kebakaran. 6.3 Keselamatan Kerja Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Stearamida 6.3.1 Peralatan Perlindungan Diri Upaya peningkatan keselamatan kerja bagi karyawan pada pabrik ini adalah dengan menyediakan fasilitas sesuai bidang kerjanya. Fasilitas yang diberikan adalah melengkapi karyawan dengan peralatan perlindungan diri sebagai berikut : 1. Helm 2. Pakaian dan perlengkapan pelindung 3. Sepatu pengaman Universitas Sumatera Utara 4. Pelindung mata 5. Masker udara 6. Sarung tangan. 6.3.2 Keselamatan Kerja Terhadap Listrik Upaya peningkatan keselamatan kerja terhadap listrik adalah sebagai berikut : 1. Setiap instalasi dan alat-alat listrik harus diamankan dengan pemakaian sekring atau pemutus arus listrik otomatis lainnya. 2. Sistem perkabelan listrik harus dirancang secara terpadu dengan tata letak pabrik untuk menjaga keselamatan dan kemudahan jika harus dilakukan perbaikan. 3. Penempatan dan pemasangan motor-motor listrik tidak boleh mengganggu lalu lintas kerja. 4. Memasang papan tanda larangan yang jelas pada daerah sumber tegangan tinggi. 5. Isolasi kawat hantaran listrik harus disesuikan dengan keperluan. 6. Setiap peralatan yang menjulang tinggi harus dilengkapi dengan alat penangkal petir yang dibumikan. 7. Kabel-kabel listrik yang letaknya berdekatan dengan alat-alat yang bekerja pada suhu tinggi harus diisolasi secara khusus. 6.3.3 Pencegahan Terhadap Gangguan Kesehatan Upaya peningkatan kesehatan karyawan dalam lapangan kerja adalah : 1. Setiap karyawan diwajibkan untuk memakai pakaian kerja selama berada di dalam lokasi pabrik. 2. Dalam menangani bahan-bahan kimia yang berbahaya, karyawan diharuskan memakai sarung tangan karet serta penutup hidung dan mulut. 3. Bahan-bahan kimia yang selama pembuatan, pengolahan, pengangkutan, penyimpanan, dan penggunaannya dapat menimbulkan ledakan, kebakaran, korosi, maupun gangguan terhadap kesehatan harus ditangani secara cermat. 4. Poliklinik yang memadai disediakan di lokasi pabrik. Universitas Sumatera Utara 6.3.4 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 diatas permukaan tanah atau diletakkan pada atap lantai pertama kalau di dalam gedung atau setinggi 4,5 meter bila di luar 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. Untuk mencapai keselamatan kerja yang tinggi, maka ditambahkan nilai-nilai disiplin bagi para karyawan, yaitu : 1. Setiap karyawan bertugas sesuai dengan pedoman-pedoman yang diberikan. 2. Setiap peraturan dan ketentuan yang ada harus dipatuhi. 3. Perlu keterampilan untuk mengatasi kecelakaan dengan menggunakan paralataan yang ada. 4. Setiap kecelakaan atau kejadian yang merugikan harus segera dilaporkan pada atasan. 5. Setiap karyawan harus saling mengingatkan perbuatan yang dapat menimbulkan bahaya. 6. Setiap kontrol diatur secara periodik terhadap alat instalasi pabrik oleh petugas maitenance. Universitas Sumatera Utara BAB VII UTILITAS Utilitas merupakan unit penunjang kelancaran suatu proses produksi pabrik. Oleh karena itu, unit-unit harus dirancang sedemikian rupa sehingga dapat menjamin kelangsungan operasi suatu pabrik. Berdasarkan kebutuhannya, utilitas pabrik Stearamida dari Asam Stearat dan Urea diklasifikasikan sebagai berikut : 1. Kebutuhan Air Kebutuhan air ini terdiri dari:  Kebutuhan air pendingin  Kebutuhan uap (steam)  Air domestik 2. Kebutuhan Tenaga Listrik 3. Kebutuhan Bahan Bakar 7.1 Kebutuhan Air Dalam proses produksi, air memegang peranan penting, baik untuk kebutuhan proses maupun kebutuhan domestik. Kebutuhan air suatu pabrik meliputi air pendingin, uap (steam), dan air domestik. Kebutuhan air pada pabrik stearamida dari asam stearat dan urea adalah sebagai berikut : • Kebutuhan Air Pendingin Perhitungan kebutuhan air pendingin pada pabrik stearamida dari asam stearat dan urea yang diperoleh dari lampiran B.6 dapat dilihat pada Tabel 7.1 di bawah ini : Tabel 7.1 Kebutuhan air pendingin pada berbagai alat No. 1. Nama Alat Kondensor Kode Alat Kebutuhan (kg/jam) E – 360 383,2776 Total 383,2776 VII - 1 Universitas Sumatera Utara • Kebutuhan Uap (Steam) Uap digunakan dalam pabrik sebagai media pemanas alat-alat perpindahan panas. Steam diproduksi dalam ketel. Perhitungan kebutuhan steam pada pabrik pembuatan stearamida dari asam stearat dan urea yang diperoleh dari LB.1, LB.2, LB3, LB.5 dapat dilihat pada Tabel 7.2 di bawah ini : Tabel 7.2 Kebutuhan Uap sebagai media pemanas pada berbagai alat No. Nama Alat Kode Alat Kebutuhan (kg/jam) 1. Tangki Urea T – 130 143,9389 2. Tangki Asam Stearat T – 140 942,8210 3. Reaktor Stearamida R – 210 12,2623 4. Rotary Dryer RD – 350 739,8073 Total 1838,8295 Tambahan untuk faktor keamanan diambil sebesar 20% (Perry, 1999) maka : Total steam yang dibutuhkan = (1 + faktor keamanan) x Kebutuhan uap = (1,2) x 1838,8295 kg/jam = 2206,5954 kg/jam. Diperkirakan 80% kondensat dapat digunakan kembali (Evans,1978), sehingga: Kondensat yang digunakan kembali = 80% × 2206,5954 kg/jam = 1765,2763 kg/jam Kebutuhan air tambahan untuk ketel = 20 % × 2206,5954 kg/jam = 441,3190 kg/jam. • Air Domestik Kebutuhan air domestik untuk tiap orang/shift adalah 40 – 100 Liter/hari (Met Calf, dkk.1984) Diambil 100 Liter/hari x 1 hari = 4,16 ≈ 5 Liter/jam 24 jam ρair = 995,68 kg/m3 = 1 kg/Liter Jumlah karyawan = 107 orang Maka total air domestik = 5 x 107 = 535 Liter/jam x 1 kg/Liter = 535 kg/jam Universitas Sumatera Utara Maka total kebutuhan air yang diperlukan pada pengolahan awal tiap jamnya adalah : = Air pendingin + 20% kebutuhan steam + Air domestik = 383,2776 + (0,2) x 2206,5954 kg/jam + 535 = 1359,5967 kg/jam Sumber air untuk pabrik pembuatan stearamida ini berasal dari air sungai Deli. Kualitas air didasarkan atas hasil analisa air sungai Deli, seperti pada Tabel berikut : Tabel.7.3 Sifat fisika Air Sungai Deli No 1 2 3 4 5 Parameter Padatan terlarut Kekeruhan Suhu Daya Hantar Listrik pH Satuan mg/liter NTU 0 C Us/cm Kadar 32,80 290 26,40 66,20 7,100 Tabel.7.4 Kandungan bahan kimia dalam Air Sungai Deli No Parameter Satuan Kadar 3 1. Debit m /detik 12 2. Total Amonia (NH3-N) Mg/L 0,0005 3. Besi (Fe) Mg/L 0,42 4. Cadmium (Cd) Mg/L 0,023 5. Clorida (Cl) Mg/L 60 6. Mangan (Mn) Mg/L 0,028 7. Calcium (Ca) Mg/L 45 8. Magnesium (Mg) Mg/L 28 9. Oksigen Terlarut (O2) Mg/L 5,66 10. Seng (Zn) Mg/L > 0,0004 11. Sulfat (SO4) Mg/L 42 12. Tembaga (Cu) Mg/L 0,01 13. Timbal (Pb) Mg/L 0,648 14. Hardness (CaCO3) Mg/L 95 (Sumber: Laporan Baku Mutu Air, Bapedal SUMUT, 22 September 2006) Untuk menjamin kelangsungan penyediaan air, maka di lokasi pengambilan air dibangun fasilitas penampungan air (water intake) yang merupakan tempat pengolahan awal air sungai. Pengolahan ini meliputi penyaringan sampah dan kotoran yang terbawa bersama air. Selanjutnya air dipompakan ke lokasi pabrik Universitas Sumatera Utara untuk diolah dan digunakan, sesuai dengan keperluannya. Pengolahan air di pabrik terdiri dari beberapa tahap, yaitu : 1. Screening 2. Klarifikasi 3. Filtrasi 4. Demineralisasi 5. Deaerasi 7.1.1 Screening Air yang dipompakan dari sungai di tampung dalam bak penampungan dengan tujuan untuk mengatur laju alir yang masuk ke dalam bak pengendapan. Pengendapan merupakan tahap awal dari pengolahan air. Pada screening, partikel– partikel padat yang besar akan mengendap secara gravitasi tanpa bantuan bahan kimia sedangkan partikel–partikel yang lebih kecil akan terikut bersama air menuju unit pengolahan selanjutnya. 7.1.2 Pengendapan Pengendapan merupakan tahap kedua dari pengolahan air. Pada bak penampung, partikel – partikel padat akan mengendap secara grafitasi tanpa bantuan bahan kimia sedangkan partikel – partikel yang lebih kecil akan terikut bersama air menuju unit pengolahan selanjutnya. 7.1.3 Klarifikasi Klarifikasi merupakan proses penghilangan kekeruhan di dalam air. Air dari screening dialirkan ke dalam clarifier setelah diinjeksikan larutan alum (Al2(SO4)3) dan larutan soda abu (Na2CO3). Larutan alum berfungsi sebagai koagulan utama dan larutan soda abu sebagai koagulan tambahan yang berfungsi sebagai bahan pembantu untuk mempercepat pengendapan dengan penyesuaian pH (basa) dan bereaksi substitusi dengan ion-ion logam membentuk senyawaan karbonat yang kurang/tidak larut. Setelah pencampuran yang disertai pengadukan maka akan terbentuk flok – flok yang akan mengedap ke dasar clarifier karena gaya grafitasi, sedangkan air Universitas Sumatera Utara jernih akan keluar melimpah (overflow) yang selanjutnya akan masuk ke tangki utilitas yang selanjutnya akan masuk ke penyaring pasir (sand filter) untuk penyaringan (filtrasi). Pemakaian larutan alum umumnya hingga 55 ppm terhadap jumlah air yang akan diolah, perbandingan pemakaian alum dan abu soda = 1 : 0,54 (Baumann, 1971). Perhitungan alum dan abu soda yang diperlukan : Total kebutuhan air : 2815,1485 kg/jam Pemakaian larutan alum : 55 ppm Pemakaian larutan abu soda : 0,54 x 55 = 29,7 ppm Larutan alum Al2(SO4)3 yang dibutuhkan : 55.10-6 x 2815,1485 kg/jam (Sumber: Tirtanadi, 2008) = 0,1548 kg/jam Larutan abu soda Na2CO3 yang dibutuhkan : 29,7.10-6 x 2815,1485 kg/jam = 0,0836 kg/jam 7.1.4 Filtrasi Filtrasi bertujuan untuk memisahkan flok dan koagulan yang masih terikut bersama air. Penyaring pasir (sand filter) yang digunakan terdiri dari 3 lapisan yaitu : a. Lapisan I terdiri dari pasir hijau (green sand) setinggi 24 in : 60,96 cm b. Lapisan II terdiri dari antrasit setinggi 12,5 in : 31,75 cm c. Lapisan III terdiri dari batu kerikil (gravel) setinggi 7 in : 17,78 cm (Metcalf & Eddy 1991) Bagian bawah alat penyaring dilengkapi dengan strainer sebagai penahan. Selama pemakaian, daya saring sand filter akan menurun. Untuk itu diperlukan regenerasi secara berkala dengan cara pencucian balik (back washing). Dari sand filter, air dipompakan ke menara air sebelum didistribusikan untuk berbagai kebutuhan. Untuk air proses, masih diperlukan pengolahan lebih lanjut yaitu proses demineralisasi (softener) dan deaerasi. 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 Universitas Sumatera Utara biasanya berupa kaporit, Ca(ClO)2. Khusus untuk air minum, setelah dilakukan proses klorinasi diteruskan ke penyaring air (water treatment system) sehingga air yang keluar merupakan air sehat dan memenuhi syarat–syarat air minum tanpa harus dimasak terlebih dahulu. Perhitungan kebutuhan kaporit, Ca(ClO)2 : Total kebutuhan air yang memerlukan proses klorinasi : 535 kg/jam Kaporit yang digunakan direncanakan mengandung klorin 70 % Kebutuhan klorin : 2 ppm dari berat air (Gordon, 1968) Total kebutuhan kaporit : (2.10-6 x 535) / 0,7 = 1,143 .10-3 kg/jam 7.1.5 Demineralisasi Air untuk umpan ketel dan proses harus murni dan bebas dari garam-garam terlarut. Untuk itu perlu dilakukan proses demineralisasi dengan langkah-langkah sebagai berikut :  Menghilangkan kation-kation Ca2+, Mg2+  Menghilangkan anion-anion Cl- Alat-alat demineralisasi dibagi atas : 1. Penukar Kation (Kation Exchanger) Penukar kation berfungsi untuk menukar kation-kation 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: H2-Z + Ca(HCO3)2 Ca-Z + 2 H2O + 2 CO2 H2-Z + Mg(HCO3)2 Mg-Z + 2 H2O + 2 CO2 H2-Z + CaSO4 Ca-Z + H2SO4 H2-Z + MgSO4 Mg-Z + H2SO4 H2-Z + CaCl2 Ca-Z + 2 HCl H2-Z + MgCl2 Mg-Z + 2 HCl Untuk regenerasi dipakai larutan HCl dengan reaksi: Ca-Z + 2 HCl H2-Z + CaCl2 Mg-Z + 2 HCl H2-Z + MgCl2 Universitas Sumatera Utara Perhitungan Kesadahan Kation : Dari Tabel 7.4 di atas diketahui bahwa air sungai Deli mengandung kation Fe2+, Cd2+, Mn2+, Ca2+, Mg2+, Zn2+, Cu2+, dan Pb2+. Masing-masing 0,42 mg/l, 0,023 mg/l, 0,028 mg/l, 45 mg/l, 28 mg/l, 0,0004 mg/l, 0,01 mg/l, dan 0,648 mg/l (Bapedal SUMUT, 2006). • • • Kebutuhan air yang akan diolah = 441,3190 kg/jam Total kesadahan kation = 74,1294 Densitas air = 1000 kg/m3 Volume = 3 m 441,3190 = = 0,4413 m = 1,9429 galon menit jam ρ 1000 1 mg/l = 1 grain galon 17,1 Total muatan = 74,1294 grain 1 galon kgrain x x 1,9429 menit 1000 17,1 galon = 8,4225 x 10-3 kgrain/menit = 12,1284 kgrain/hari Digunakan ion exchanger 1 unit dengan service flow maksimum 19 galon/menit. Dari Tabel 12.4 Nalco (1988), diperoleh data sebagai berikut: Diameter tangki : 1 ft Luas permukaan, A : 0,7854 ft2 Resin yang digunakan adalah Daulite C – 20, dengan nilai EC (Exchanger Capacity, yaitu kemampuan penukar ion untuk menukar ion yang ada pada air yang melaluinya) = 17 kgrain/ft3 (Nalco, 1988). Kebutuhan resin = 12,1284 kgrain/hari = 0,7134 ft 3 /hari 17 kgrain/ft 3 Tinggi yang dapat ditempati oleh resin h= kebutuhan resin 0,7134 = = 0,9083 ft luas permukaan 0,7854 Faktor kelonggaran diambil 80 %, maka tinggi resin h = 1,8 x 0,9083 ft = 1,6349 ft Tinggi minimum resin = 2,5 ft (Nalco, 1988) Universitas Sumatera Utara Sehingga volume resin yang dibutuhkan = 2,5 ft × 0,7854 ft2 = 1,9635 ft3 Waktu regenerasi = 1,9635 ft 3 × 17 kgrain/ft 3 = 2,7521 hari 12,1284 kgrain/hari 8 lb/ft 3 = 12,1284 kgrain/hari × 17 kgrain/ft 3 Kebutuhan regenerant HCl = 5,7074 lb/hari = 2,5888 kg/hari = 0,1078 kg/jam 2. Penukar Anion (Anion Exchanger) Penukar anion berfungsi untuk mengikat atau menyerap anion-anion yang terlarut dalam air seperti Cl- akan diikat oleh resin yang bersifat basa dengan merek R-Dowex, sehingga resin akan melepas ion OH-. Persamaan reaksi yang terjadi dalam anion exchanger adalah : 2R-OH + SO42- → R2SO4 + 2OH- R-OH + Cl- → RCl + OH- Untuk regenerasi dipakai larutan NaOH dengan reaksi: R2SO4 + 2NaOH → Na2SO4 + 2ROH RCl + NaOH → NaCl + ROH Perhitungan Kesadahan Anion Dari Tabel 7.4 di atas diketahui bahwa air sungai Deli mengandung anion Cl-, SO42-, CO32-, masing-masing 60 ppm, 42 ppm, dan 95 ppm. 1 gr/gal = 17,1 ppm Total kesadahan anion = 60 + 42 + 95 = 197 ppm/17,1 = 11,5203 gr/gal Jumlah air yang diolah = 441,3190 kg/jam = 441,3190 kg/jam x 264,17 gal/m 3 3 996,24 kg/m = 117,0232 gal/jam Kesadahan air = 11,5203 gr/gal x 117,0232 gal/jam x 24 jam/hari = 32355,4169 gr/hari = 32,3554 kg/hari Universitas Sumatera Utara Perhitungan ukuran Anion Exchanger : Jumlah air yang diolah = 117,0232 gal/jam Dari Tabel 12.4, Nalco Water Treatment, 1988 diperoleh data-data sebagi berikut : - Diameter penukar kation = 3 ft - Luas penampang penukar kation = 4,71 ft2 - Jumlah penukar kation = 1 unit Volume Resin yang Diperlukan Total kesadahan air = 32,3554 kg/hari Dari Tabel 12.2, Nalco, 1988 diperoleh: = 25 kg/ft3 - Kapasitas resin - Kebutuhan regenerant = 10 lb NaOH/ft3 resin Jadi, Kebutuhan resin = Tinggi resin = 32,3554 kg/hari = 1,2942 ft3 / hari 3 25 kg/ft 1,2942 = 0,2747 ft 4,71 Tinggi minimum resin adalah 30 in = 2,5 ft (Tabel 12.4, Nalco, 1988) Sehingga volume resin yang dibutuhkan = 2,5 ft × 4,71 ft2 = 11,775 ft3 Waktu regenerasi = 11,775 ft 3 × 25 kg/ft 3 = 9,0981 hari 32,3554 kg/hari Kebutuhan regenerant NaOH = 32,3554 kg/hari × 10 lb/ft 3 25 kg/ft 3 = 12,9421 lb/hari = 5,8705 kg/hari = 0,2446 kg/jam 7.1.6 Deaerator Deaerator berfungsi untuk memanaskan air dan menghilangkan gas terlarut yang keluar dari alat penukar ion (ion exchanger) sebelum dikirim sebagai air umpan ketel. Air hasil demineralisasi dikumpulkan pada tangki air umpan ketel sebelum dipompakan ke deaerator. Pada proses deaerator ini, air dipanaskan hingga 90oC supaya gas-gas yang terlarut dalam air, seperti O2 dan CO2 dapat dihilangkan, sebab gas-gas tersebut Universitas Sumatera Utara dapat menyebabkan korosi. Selain itu deaerator juga berfungsi sebagai preheater, mencegah perbedaan suhu yang mencolok antara air make-up segar dengan suhu air dalam boiler. Pemanasan dilakukan dengan menggunakan pemanas listrik. 7.2 Kebutuhan Listrik Perincian kebutuhan listrik diperkirakan sebagai berikut : 1. Unit Proses - Bucket Elevator (J-111) = 0,2531 Hp - Bucket Elevator (J-121) = 0,6748 Hp - Tangki Urea (T-130) = 0,0477 Hp - Tangki Asam Stearat (T-140) = 0,8482 Hp - Tangki Reaktor (R-210) = 37,4682 Hp - Screw Conveyor (SC-221) = 2,2500 hp - Ball Mill (BM-230) = 0,2500 Hp - Belt Conveyor (J-231) = 0,1250 Hp - Tangki Pemurni (T-310) = 50,5998 Hp - Rotary Dryer (RD - 350) = 1,3537 Hp - Belt Conveyor (J-351) = 0,1250 Hp - Pompa – 1 (L-131) = 0,0032 Hp - Pompa – 2 L-141) = 0,0214 Hp - Pompa – 3 (L-211) = 0,0259 Hp - Pompa – 4 (L-311) = 0,0685 Hp - Pompa – 5 (L-331) = 0,0637 Hp - Pompa – 6 (L-361) = 0,0246 Hp + Jumlah = 94,2028 Hp Maka Jumlah pemakaian kebutuhan listrik pada unit proses adalah = 94.2028 Hp x 0,7457 kW/Hp = 70,2470 kW = 75 kW 2. Unit Utilitas - Tangki Pelarutan Alum = 0,0280 Hp - Tangki Pelarutan Soda Abu = 0,0035 Hp - Clarifier = 0,3773 Hp Universitas Sumatera Utara - Tangki Pelarut NaCl = 0,0380 Hp - Tangki Pelarutan NaOH = 0,0846 Hp - Tangki Pelarutan Kaporit = 1,7658 Hp - Ketel Uap = 47,2823 Hp - Pompa Utilitas Screening = 0,2685 Hp - Pompa Bak Pengendapan = 0,2685 Hp - Pompa Alum = 1/20 Hp - Pompa Abu Soda = 1/20 Hp - Pompa Bak Penampung = 0,2685 Hp - Pompa Menara Air = 3,0216 Hp - Pompa NaCl = 1/20 Hp - Pompa NaOH = 1/20 Hp - Pompa Cation Exchanger = 0,0101 Hp - Pompa Anion Exchanger = 0,0179 Hp - Pompa Deaerator = 0,0026 Hp - Pompa Tangki Kaporit = 0,0076 Hp Jumlah + = 51,1375 Hp Maka Jumlah pemakaian kebutuhan listrik pada unit utilitas adalah = 51,1375 Hp x 0,7457 kW/Hp = 38,1333 kW = 40 kW. 3. Ruang kontrol dan laboratorium pemakaian kebutuhan listrik pada ruang kontrol dan laboratorium diasumsikan sebesar 25 kW 4. Bengkel pemakaian kebutuhan listrik pada bengkel diasumsikan sebesar 30 kW 5. Perkantoran pemakaian kebutuhan listrik pada perkantoran diasumsikan sebesar 25 kW 6. Perumahan pemakaian kebutuhan listrik pada bengkel diasumsikan sebesar 120 kW Total kebutuhan listrik =1+2+3+4+5+6 Universitas Sumatera Utara = 315 kW Efisiensi generator 80 % (Perry,1999), maka : Daya output generator = 315 kW = 393,75 kW 0,8 Kebutuhan listrik pabrik dipasok oleh PLN (Perusahaan Listrik Negara). Untuk mengantisipasi adanya pemadaman, maka dipersiapkan generator dengan memperhitungkan daya untuk kebutuhan proses, utilitas, dan ruang kontrol. Untuk perancangan disediakan 2 unit diesel generator (1 unit cadangan) dengan spesifikasi tiap unit sebagai berikut : 1. Jenis Keluaran : AC 7.3 2. Kapasitas : 1000 kW 3. Tegangan : 220 – 260 Volt 4. Frekuensi : 50 Hz 5. Tipe : 3 fase 6. Bahan bakar : Solar Kebutuhan Bahan Bakar Bahan bakar yang digunakan untuk pembangkit tenaga listrik (generator) adalah minyak solar karena mempunyai nilai bakar yang tinggi. Kebutuhan bahan bakar untuk generator adalah sebagai berikut : Nilai bahan bakar solar : 19.860 Btu/lbm Densitas bahan bakar solar : 0,89 kg/L Daya generator = 178,968 kW Daya output generator = 223,71 kW x (Perry, 1999) 0,9478Btu/det x 3600 dtk/jam 1kW = 763.316,417 Btu/jam Jumlah Bahan Bakar (solar) = 763.316,417 Btu/jam x 0,45359 kg/lb 19.860 Btu/lb m = 17,434 kg/jam Kebutuhan Solar = 17,434 kg/jam = 19,589 Liter / jam 0,89 kg/L Universitas Sumatera Utara 7.4 Spesifikasi Peralatan Utilitas 7.4.1 Screening (SC) Fungsi : Menyaring partikel-partikel padat yang besar. Jenis : Bar Screen Bahan Konstruksi : Stainless Steel Jumlah : 1 unit Ukuran bar : Lebar = 5 mm Tebal = 20 mm Bar clear spacing = 20 mm Slope = 30o Kondisi Operasi Temperatur = 30 oC Tekanan = 1 atm Densitas air (ρ) = 995,68 kg/m3 = 62,158 lbm/ft3 Viskositas air (µ) = 0,8007 cP Laju alir massa (F) = 3.858,5917 kg/jam = 2,3629 lbm/s = 0,000538 lbm/ft.s Laju alir volumetrik, Q = 0,0380 ft 3 /s Ukuran screening : Panjang = 2m Lebar = 2m Daya motor 7.4.2 : ½ Hp Bak Pengendapan (BP) Fungsi : tempat menampung air sementara dari screening untuk diproses. Bahan Konstruksi : Beton Bentuk : Persegi panjang dengan alas datar Jumlah : 1 unit Kondisi Operasi Temperatur = 30 oC Tekanan = 1 atm Densitas air (ρ) = 995,68 kg/m3 = 62,158 lbm/ft3 Universitas Sumatera Utara Viskositas air (µ) = 0,8007 cP = 0,000538 lbm/ft.s Laju alir massa (F) = 3.858,5917 kg/jam = 2,3629 lbm/s Laju alir volumetrik, Q = 0,0237 ft3/s Kebutuhan : 3 hari Faktor Kelonggaran : 20 % Volume bak, Vt = 334,8288 m3 Spesifikasi Bak : 7.4.3 P =8m L =4m T =8m Tangki Pelarutan Alum, Al2(SO4)3 (PU – 101) Fungsi : Membuat larutan alum [Al2(SO4)3] Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup datar Bahan konstruksi : Carbon Steel SA–283 grade C Kondisi pelarutan : Temperatur = 30°C Tekanan = 1 atm Al2(SO4)3 yang digunakan = 50 ppm Al2(SO4)3 yang digunakan berupa larutan 30 % (% berat) Laju massa Al2(SO4)3 = 0,1817 kg/jam Jumlah Densitas Al2(SO4)3 30 % = 1 unit Kebutuhan perancangan = 30 hari Faktor keamanan = 20% Volume tangki, Vt = 0,3839 m3 Jenis Pengaduk = 1.363 kg/m3 = 85,089 lbm/ft3 D = 0,6882 m H = 1,0325 m : turbin vertical blade daun 6 (non baffles) Efisiensi motor penggerak = 80 % Daya motor : 1/8 Hp Universitas Sumatera Utara 7.4.4 Tangki Pelarutan Soda Abu, Na2CO3 (TU – 112) Fungsi : Membuat larutan Na2CO3 30% berat Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup datar Bahan konstruksi : Carbon Steel SA–283, grade C Kondisi pelarutan : Temperatur = 30°C Tekanan = 1 atm Na2CO3 yang digunakan = 27 ppm Laju massa Na2CO3 = 0,1005 kg/jam Na2CO3 yang digunakan berupa larutan 30 % (% berat) Jumlah : 1 unit Densitas Na2CO3 30 % = 1.327 kg/m3 = 85,842 lbm/ft3 Kebutuhan perancangan = 30 hari Faktor keamanan = 20% Volume larutan, V1 = 0,1817 m3 Volume tangki, Vt = 0,2180 m3 D = 0,5699 m H = 0,8548 m Tebal dinding tangki : ¼ in Daya pengaduk 7.4.5 : 1/20 Hp. Clarifier (CL) Fungsi : Memisahkan endapan (flok-flok) yang terbentuk karena penambahan alum dan soda abu Bahan konstruksi : Carbon steel SA-283, Grade C Laju massa air (F1) = 3.858,5917 kg/jam Laju massa Al2(SO4)3 (F2) = 0,1817 kg/jam Laju massa Na2CO3 (F3) = 0,1005 kg/jam Laju massa total, m = 3.858,8739 kg/jam = 1,0719 kg/detik Densitas Al2(SO4)3 = 2,71 kg/m3 Densitas Na2CO3 = 2,533 kg/m3 Densitas air = 995,68 kg/m3 Jumlah : 1 unit Universitas Sumatera Utara kedalaman air (H) = 3m Waktu pengendapan = 6,3344 jam Tinggi clarifier : 2,4172 m = 0,0366 ft3/s Laju alir volumetrik, Q Daya pompa 7.4.6 : ½ Hp. Sand Filter ( SF ) Fungsi : Menyaring partikel-partikel yang terbawa dalam air yang keluar dari Clarifier Jenis : Selinder tegak dengan alas dan tutup ellipsoidal Bahan Konstruksi : Carbon steel SA – 283, Grade C Jumlah : 1 unit Kondisi pelarutan : Temperatur = 30°C Tekanan Laju alir volumetrik, Q = 1 atm = 0,001076 m3/s = 1,1626 m3 Volume tangki, Vt D = 1,0234 m H = 1,1817 m Tebal Shell standard = ¼ in 7.4.7 Bak Penampungan (BPU) Fungsi : untuk mengendapkan lumpur yang terikut dengan air. Jumlah :1 Jenis : Grift Chamber Sedimentation Aliran : Horizontal sepanjang bak sedimentasi Bahan kontruksi : beton kedap air Jumlah : 1 unit Laju massa air Densitas air = 3.858,5917 kg/jam = 995,68 kg/m3 Kedalaman tangki = 7 ft Lebar tangki = 3 ft Universitas Sumatera Utara 7.4.8 Menara Air ( MA ) Fungsi : Menampung air sementara untuk didistribusikan ke unit lain, dan sebagian dipakai sebagai air domestik. Bentuk : Selinder tegak dengan alas dan tutup datar Bahan Konstruksi : Carbon steel SA – 283, grade C Jumlah : 1 unit Kondisi operasi : Temperatur = 30°C Tekanan = 1 atm Jumlah : 1 unit Faktor keamanan = 20 % Kebutuhan Perancangan = 3 jam = 13,4630 m3 Volume tangki, Vt D = 2,3430 m H = 3,1240 m Tebal Shell standard 7.4.9 = ¼ in Tangki Pelarut HCl (TU- 113) Fungsi : Membuat larutan HCl Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup datar Bahan konstruksi : Carbon Steel SA–283, Grade C Kondisi pelarutan : Temperatur = 30°C Tekanan Jumlah = 1 atm : 1 unit Laju massa NaCl (F) = 0,6773 kg/hari Densitas NaCl 50% = 1.575 kg/m3 = 98,3236 lbm/ft3 Kebutuhan perancangan = 90 hari Faktor keamanan Volume tangki, = 20% Vt = 0,0923 m3 D = 0,4451 m H = 0,5935 m Universitas Sumatera Utara Daya Pengaduk : Jenis Pengaduk : flat 6 blade turbin impeller Jumlah baffle : 4 buah Efisiensi motor penggerak = 80 % Daya pompa : ½ Hp 7.4.10 Penukar Kation / Cation Exchanger (CE) Fungsi : Untuk mengurangi kesadahan air Bentuk : Silinder tegak dengan tutup dan alas ellipsoidal Bahan konstruksi : Carbon steel SA-283, Grade C Jumlah : 1 unit Kondisi operasi : Temperatur = 30°C Tekanan = 1 atm Laju alir massa (F) = 93,5931 kg/jam = 0,0573 lbm/s Laju alir volumetrik, Q = 2,611.10-5 m3/s Kebutuhan perancangan = 1 jam = 20 % Faktor keamanan Diameter penukar kation = 1 ft Luas penampang penukar kation = 0,78544 ft2 Tinggi resin dalam cation exchanger = 2,5 ft Tinggi silinder = 1,2 × 2,5 ft = 3 ft Tebal shell standar = 0,914 m = ½ in 7.4.11 Tangki Pelarutan NaOH (TU – 114) Fungsi : Tempat membuat larutan NaOH Bentuk : Silinder tegak dengan tutup dan alas ellipsoidal Bahan konstruksi : Carbon Steel, SA-283, grade C Jumlah : 1 unit Kondisi operasi : Temperatur = 30°C Tekanan = 1 atm Laju alir massa NaOH = 0,3565 kg/jam Waktu regenerasi = 24 jam Universitas Sumatera Utara = 1,2174 m3 Volume tangki, Vt D = 1,0516 m H = 1,4747 m Tebal tangki standar = ¼ in Daya pompa : 1/20 Hp. 7.4.12 Penukar Anion Exchanger (AE) Fungsi : Untuk mengurangi kesadahan air Bentuk : Silinder tegak dengan tutup dan alas ellipsoidal Bahan konstruksi : Carbon steel SA-283, Grade C Kondisi operasi Jumlah : Temperatur = 30°C Tekanan = 1 atm : 1 unit Laju alir volumetrik, Q = 1,9315.10-3 m3/s Diameter penukar anion = 3 ft = 0,9144 m Luas penampang penukar kation = 4,71 ft2 Tinggi resin dalam anion exchanger = 2,5 ft Tinggi silinder = 3 ft = 0,9144 m Diameter tutup = diameter tangki = 1 m Tinggi anion exchanger = 1,143 m Faktor korosi = 0,42 in Tebal shell standar = ½ in. 7.4.13 Tangki Pelarutan Kaporit [Ca(ClO)2] (TU – 115) Fungsi : Tempat membuat larutan Kaporit [Ca(ClO)2]. Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup datar Bahan konstruksi : Carbon Steel, SA-283, grade C Jumlah : 1 unit Kondisi operasi : Temperatur = 30°C Tekanan Laju alir massa (F) = 1 atm = 535,001143 kg/jam = 0,3276 lbm/s Laju alir volumetrik, Q = 5,2723.10-3 ft 3 /s Universitas Sumatera Utara Faktor keamanan = 20 % Kebutuhan Perancangan = 24 jam Volume tangki, Vt = 15,4748 m3 D = 2,4543 m H = 3,1541 m tebal tangki standar = ½ in Daya pompa : 2 Hp 7.4.14 Deaerator (DE) Fungsi : Menghilangkan gas-gas yang terlarut dalam air umpan ketel Bentuk : Silinder tegak dengan tutup dan alas ellipsoidal Bahan konstruksi : Carbon steel SA-283, Grade C Jumlah : 1 unit Kondisi operasi : Temperatur = 300C Tekanan = 1 atm Kebutuhan Perancangan : 24 jam Laju alir massa (F) = 93,5931 kg/jam = 0,0573 lbm/s Densitas campuran (ρ) = 995,68 kg/m3 Faktor keamanan = 20 % Volume tangki, Vt = 2,7072 m3 D = 1,0114 m L = 3,0342 m = 62,158 lbm/ft3 Tinggi cairan dalam tangki = 0,8428 m Faktor korosi = 0,42 in Tebal dinding standar = ½ in Universitas Sumatera Utara 7.4.15 Ketel Uap ( KU ) Fungsi : Untuk menyediakan uap untuk keperluan proses Jenis : Ketel pipa api Bahan konstruksi : Carbon Steel Steam yang digunakan adalah saturated liquid Jumlah : 1 unit Jumlah total steam = 2680,3159 kg/jam Panjang tube = 12 ft Diameter tube = 3 in Luas permukaan pipa, a’ = 0,917 ft2 / ft jumlah tube = 134 buah. 7.4.16 Pompa Utilitas Screening (PU – 101) Fungsi : Memompa air dari screening ke bak penampung Jenis : Centrifugal pump Bahan Konstruksi : Commercial steel Jumlah : 1 unit Kondisi operasi : Temperatur = 30°C Tekanan = 1 atm Densitas air (ρ) = 995,68 kg/m3 = 62,158 lbm/ft3 Viskositas air (µ) = 0,8007 cP = 0,000538 lbm/ft.s Laju alir massa (F) = 3.858,5917 kg/jam = 2,3629 lbm/s Laju alir volumetrik, Q = 0,001076 m3/s Diameter dalam (ID) = 2,067 in Diameter Luar (OD) = 2,375 in Luas Penampang dalam (At) Daya Pompa = 0,002165 m = 0,0525 m = 0,0603 m 2 : ½ Hp. 7.4.17 Pompa Bak Pengendapan (PU – 102) Fungsi : Memompa air dari bak pengendapan ke clarifier Jenis : Centrifugal pump Bahan Konstruksi : Commercial steel Universitas Sumatera Utara Jumlah : 1 unit Kondisi operasi : Temperatur = 30°C Tekanan = 1 atm Densitas air (ρ) = 995,68 kg/m3 = 62,158 lbm/ft3 Viskositas air (µ) = 0,8007 cP = 0,000538 lbm/ft.s Laju alir massa (F) = 3.858,5917 kg/jam = 2,3629 lbm/s Laju alir volumetrik, Q = 0,001076 m3/s Diameter dalam (ID) = 2,067 in = 0,0525 m Diameter Luar (OD) = 2,375 in = 0,0603 m Luas Penampang dalam (At) = 0,002165 m2 Daya Pompa : ½ Hp. 7.4.18 Pompa Alum (PU – 103) Fungsi : Memompa larutan alum dari tangki pelarutan alum ke clarifier. Jenis : Pompa injeksi Bahan Konstruksi : Commercial steel Jumlah : 1 unit Kondisi operasi : Temperatur = 30°C Tekanan = 1 atm Densitas alum (ρ) = 1.363 kg/m3 = 85,093 lbm/ft3 Viskositas alum (µ) = 6,72.10-4 lbm/ft.s Laju alir massa (F) = 0,1817 kg/jam = 1,1127.10-4 lbm/s Laju alir volumetrik, Q = 3,7027.10-8 m3/s Diameter dalam (ID) = 0,269 in = 0,0068 m Diameter Luar (OD) = 0,405 in = 0,0103 m Luas Penampang dalam (At) Efisiensi pompa : 80% Daya Pompa : 1/20 Hp. = 0,0004 ft2 Universitas Sumatera Utara 7.4.19 Pompa Abu Soda (PU – 104) Fungsi : Memompa larutan abu soda dari tangki pelarutan abu soda ke clarifier. Jenis : Pompa injeksi Bahan Konstruksi : Commercial steel Jumlah : 1 unit Kondisi operasi : Temperatur = 30°C Tekanan = 1 atm Densitas Na2CO3 30% = 1.327 kg/m3 = 85,842 lbm/ft3 Viskositas Na2CO3 30 % = 3,69 x 10-4 lbm/ft.s = 0,1005 kg/jam = 6,1545.10-5 lbm/s Laju alir massa (F) Laju alir volumetrik, Q = 2,0302.10-8 m3/s Diameter dalam (ID) = 0,269 in = 0,0068 m Diameter Luar (OD) = 0,405 in = 0,0103 m Luas Penampang dalam (At) Efisiensi pompa : 80% Daya Pompa : 1/20 Hp. = 0,0004 ft2 7.4.20 Pompa Bak Penampung (PU – 105) Fungsi : Memompa air dari bak penampung ke menara air. Jenis : Centrifugal pump Bahan Konstruksi : Commercial steel Jumlah : 1 unit Kondisi operasi : Temperatur = 30°C Tekanan = 1 atm Densitas air (ρ) = 995,68 kg/m3 = 62,158 lbm/ft3 Viskositas air (µ) = 0,8007 cP = 5,3806.10-4 lbm/ft.s Laju alir massa (F) = 3.858,5917 kg/jam = 2,3629 lbm/s Laju alir volumetrik, Q = 0,001076 m3/s Diameter dalam (ID) = 2,067 in = 0,0525 m Diameter Luar (OD) = 2,375 in = 0,0603 m Luas Penampang dalam (At) = 0,002165 m2 Universitas Sumatera Utara Efisiensi pompa : 80% Daya Pompa : 1/2 Hp. 7.4.21 Pompa Menara Air (PU – 106) Fungsi : Memompa air dari menara air ke cation exchangerr. Jenis : Centrifugal pump Bahan Konstruksi : Commercial steel Jumlah : 1 unit Kondisi operasi : Temperatur = 100°C Tekanan = 1 atm Densitas air (ρ) = 995,68 kg/m3 = 62,158 lbm/ft3 Viskositas air (µ) = 0,8007 cP = 5,3806.10-4 lbm/ft.s Laju alir massa (F) = 3.323,5917 kg/jam = 2,0353 lbm/s Laju alir volumetrik, Q = 0,000926 m3/s Diameter dalam (ID) = 2,067 in = 0,0525 m Diameter Luar (OD) = 2,375 in = 0,0603 m Luas Penampang dalam (At) = 0,002165 m2 Efisiensi pompa : 80% Daya Pompa : 31/2 Hp. 7.4.22 Pompa NaCl (PU – 107) Fungsi : Memompa larutan NaCl dari tangki pelarutan NaCl ke kation exchanger Jenis : Pompa injeksi Bahan Konstruksi : Commercial steel Jumlah : 1 unit Kondisi operasi : Temperatur = 100°C Tekanan Densitas NaCl 50% = 1.575 kg/m = 1 atm 3 = 98,3236 lbm/ft3 Viskositas NaCl 50% (µ) = 4,1175.10-3 lbm/ft.s Laju massa NaCl (F) = 0,012 kg/jam = 7,5324.10-6 lbm/s Laju alir volumetrik, Q = 2,1693.10-9 m3/s Universitas Sumatera Utara Diameter dalam (ID) = 0,269 in Diameter Luar (OD) = 0,405 in Luas Penampang dalam (At) Efisiensi pompa : 80% Daya Pompa : 1/20 Hp. = 0,0068 m = 0,0103 m = 0,0004 ft 2 7.4.23 Pompa NaOH (PU – 108) Fungsi : Memompa larutan NaOH dari tangki pelarutan NaOH ke anion exchanger Jenis : Pompa injeksi Bahan Konstruksi : Commercial steel Jumlah : 1 unit Kondisi operasi : Temperatur = 100°C Tekanan = 1 atm Densitas NaOH 50% = 1.518 kg/m3 = 94,577 lbm/ft3 Viskositas NaOH 50% (µ) = 4,302.10-4 lbm/ft.s Laju massa NaOH (F) = 0,3565 kg/jam = 2,1831.10-4 lbm/s Laju alir volumetrik, Q = 6,5364.10-8 m3/s Diameter dalam (ID) = 0,269 in Diameter Luar (OD) = 0,405 in Luas Penampang dalam (At) Efisiensi pompa : 80% Daya Pompa : 1/20 Hp. = 0,0068 m = 0,0103 m = 0,0004 ft 2 7.4.24 Pompa Cation Exchanger ( PU – 109 ) Fungsi : Memompa air dari cation exchanger ke anion exchanger Jenis : Centrifugal pump Bahan Konstruksi : Commercial steel Jumlah Kondisi operasi Densitas air (ρ) : 1 unit : Temperatur = 100°C Tekanan = 1 atm = 995,68 kg/m3 = 62,158 lbm/ft3 Universitas Sumatera Utara Viskositas air (µ) = 0,8007 cP = 0,000538 lbm/ft.s Laju alir massa (F) = 364,5546 kg/jam = 0,2232 lbm/s Laju alir volumetrik, Q = 1,0168.10-4 m3/s Diameter dalam (ID) = 1,049 in = 0,0266 m Diameter Luar (OD) = 1,315 in = 0,0334 m Luas Penampang dalam (At) Efisiensi pompa : 60% Daya Pompa : 1/20 Hp. = 0,005574 m2 7.4.25 Pompa Anion Exchanger (PU – 110) Fungsi : Memompa air dari anion exchanger ke deaerator Jenis : Centrifugal pump Bahan Konstruksi : Commercial steel Jumlah : 1 unit Kondisi operasi : Temperatur = 100°C Tekanan = 1 atm Densitas air (ρ) = 995,68 kg/m3 = 62,158 lbm/ft3 Viskositas air (µ) = 0,8007 cP = 0,000538 lbm/ft.s Laju alir massa (F) = 643,2758 kg/jam = 0,3939 lbm/s Laju alir volumetrik, Q = 1,7945.10-4 m3/s Diameter dalam (ID) = 1,049 in Diameter Luar (OD) = 1,315 in Luas Penampang dalam (At) Daya Pompa = 0,0266 m = 0,0334 m -4 = 5,574.10 m2 : 1/20 Hp. 7.4.26 Pompa Deaerator (PU – 111) Fungsi : Memompakan air dari deaerator ke ketel uap Jenis : Centrifugal pump Bahan Konstruksi : Commercial steel Jumlah Kondisi operasi : 1 unit : Temperatur = 100°C Tekanan = 1 atm Universitas Sumatera Utara Densitas air (ρ) = 995,68 kg/m3 = 62,158 lbm/ft3 Viskositas air (µ) = 0,8007 cP = 0,000538 lbm/ft.s Laju alir massa (F) = 93,5931 kg/jam = 0,0573 lbm/s Laju alir volumetrik, Q = 2,6104.10-5 m3/s Diameter dalam (ID) = 0,622 in = 0,0157 m Diameter Luar (OD) = 0,840 in = 0,0213 m Luas Penampang dalam (At) Efisiensi pompa : 60% Daya Pompa : 1/20 Hp. = 0,001961 m2 7.4.27 Pompa Deaerator (PU – 111) Fungsi : Memompa air dari menara air ke tangki penampungan kaporit Jenis : Centrifugal pump Bahan Konstruksi : Commercial steel Jumlah : 1 unit Densitas air (ρ) = 995,68 kg/m3 = 62,158 lbm/ft3 Viskositas air (µ) = 0,8007 cP = 0,000538 lbm/ft.s Laju alir massa (F) = 535 kg/jam = 0,3276 lbm/s Laju alir volumetrik, Q = 1,4926.10-4 m3/s Diameter dalam (ID) = 1,049 in = 0,0266 m Diameter Luar (OD) = 1,315 in = 0,0334 m Luas Penampang dalam (At) Efisiensi pompa : 60% Daya Pompa : 1/20 Hp. = 0,005574 m2 Universitas Sumatera Utara 7.5 Unit Pengolahan Limbah Setiap kegiatan industri selain menghasilkan produk juga menghasilkan limbah. Limbah industri perlu ditangani secara khusus sebelum dibuang ke lingkungan sehingga dampak buruk dari limbah yang mengandung zat–zat membahayakan tidak memberikan dampak buruk ke lingkungan maupun manusia itu sendiri. Sumber–sumber limbah pada pabrik pembuatan Stearamida meliputi : 1. Limbah cair hasil pencucian peralatan pabrik Limbah ini diperkirakan mengandung kerak dan kotoran–kotoran yang melekat pada peralatan pabrik. 2. Limbah dari pemakaian air 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. 3. Limbah cair dari 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 digunakan untuk penelitian dan pengembangan proses. Perhitungan untuk Sistem Pengolahan Limbah Diperkirakan jumlah air buangan pabrik adalah sebagai berikut : 1. Dari pencucian peralatan pabrik Limbah cair hasil pencucian peralatan pabrik diasumsikan sebesar 500 liter/jam 2. Dari air domestik Limbah cair dari air domestik diasumsikan sebesar 100 liter/jam 3. Dari laboratorium Limbah cair dari laboratorium diasumsikan sebesar 50 liter/jam 4. Dari limbah pabrik Limbah cair dari proses pabrik : Urea sisa = 66,807 kg/jam Cake (urea + 1% kloroform) = 79,4330 kg/jam Universitas Sumatera Utara Filtrat (stearamida + 99% kloroform) = 1881,2853 kg/jam 2027.5253 kg/jam 2027.5253 kg/jam = 2223.1637 liter/jam 0,912 kg/liter Total buangan = 500 + 100 + 50 + 2223.1637 = 2873.1637 liter/jam = 2,8732 m3/jam Asumsi menggunakan BOD5 pabrik stearamida : BOD5 = 507 mg/L (PT.SOCI, Februari 2006) Dari nilai BOD5 diatas, maka dipilihlah pengolahan limbah cair pabrik pembuatan Stearamida dengan menggunakan activated sludge (sistem lumpur aktif). Selain itu metode ini mudah dalam penggunaannya dan murah dalam pengadaannya. Mengingat cara ini juga dapat menghasilkan effluent dengan BOD yang lebih rendah (20 – 30 mg/L) dan karakteristik limbah proses yang mayoritas campuran berjenis limbah organik (Perry, 1999). Pengolahan limbah cair pada pabrik pembuatan stearamida ini direncanakan melalui bak penampung, bak pengendapan, dan bak penetralan dengan proses sebagai berikut: BP 1 Keterangan: BP 2 Gambar 7.1 Proses pengolahan limbah BP 3 BP 1 : Bak penampung BP 2 : Bak pengendapan BP 3 : Bak penentralan BP 4 : Pengolahan dengan lumpur aktif BP 4 Universitas Sumatera Utara 7.5.1 Bak Penampungan Fungsi : Tempat menampung air buangan sementara dan menetralkan pH limbah Laju volumetrik air buangan = 2,8732 m3/jam Waktu penampungan air buangan = 7 hari Volume air buangan = 2,8732 x 7 x 24 = 482.6976 m3 Direncanakan digunakan 1 buah bak penampungan dengan bak terisi 90 % bagian. Volume bak = 482.6976 m 3 = 536.3307 m3 0,9 Direncanakan : Panjang bak (P) = 2 x Lebar bak (L) Tinggi bak (T) = Lebar bak (L) Maka volume bak 536.3307 m =PxLxT 3 L =2LxLxL = 8,1247 m ≈ 8,5 m Sehingga 7.5.2 P = 2 x L = 2 x 8,5 = 17 m T = L = 8.5 m Bak Penetralan Limbah pabrik yang terdiri dari bahan–bahan organik biasanya mempunyai pH < 5 (Hammer, 1986). Limbah pabrik yang terdiri dari bahan–bahan organik harus dinetralkan sampai pH = 6 (Kep – 42/MENLH/10/1998) Laju volumetrik air buangan = 2,8732 m3/jam Waktu penampungan air buangan = 3 hari Volume air buangan = 2,8732 x 3 x 24 = 206,9 m3 Direncanakan digunakan 1 buah bak penampungan dengan bak terisi 90 % bagian. Volume bak = 206,9 m 3 = 229,9 m3 0,9 Direncanakan : Panjang bak (P) = 2 x Lebar bak (L) Tinggi bak (T) = Lebar bak (L) Maka volume bak = P x L x T Universitas Sumatera Utara 229,9 m3 = 2 L x L x L L = 6,1260 m ≈ 6,5 m Sehingga : P = 2 x L = 2 x 6,5 = 13 m T 7.5.3 = L = 6,5 m Bak Pengendapan Awal Laju volumetrik air buangan = 2,8732 m3/jam Waktu penampungan air buangan = 2 hari Volume air buangan = 2,8732 x 2 x 24 = 137,9 m3 Direncanakan digunakan 1 buah bak penampungan dengan bak terisi 90 % bagian. Volume bak = 137,9 m 3 = 153,2222 m3 0,9 Direncanakan : Panjang bak (P) = 2 x Lebar bak (L) Tinggi bak (T) = Lebar bak (L) Maka volume bak 153,2222 m3 =PxLxT =2LxLxL L = 5,3511 m ≈ 5,5 m P = 2 x L = 2 x 5,5 = 11 m T = L = 5,5 m Sehingga (ρs − ρ ) g Kecepatan terminal pengendapan Hukum Stokes : V = 18 µ Dp 2 (Foust, 1960) Dimana : V = Kecepatan terminal pengendapan ρs = Densitas partikel Na2CO3 pada 30oC = 1,987 gr/cm3 ρ = Densitas air pada 30oC = 0,9957 gr/cm3 Dp = Diameter partikel = 0,002 cm g µ (Perry, 1999) (Perry, 1999) (Perry, 1999) = Kecepatan gravitasi = 980 cm/s2 = Viskositas air pada 30oC = 0,01 gr/cm.s (Perry, 1999) Universitas Sumatera Utara Sehingga : V = (1,987 − 0,9957 ) (980) (0,002)2 18 (0,01) Waktu pengendapan (W) = = 0,0216 cm/s H x 100 3 x 100 = 231,4815 menit = V x 60 0,0216 x 60 = 3,8580 jam 7.5.4 Pengolahan Limbah dengan Sistem Activated Sludge (Lumpur Aktif) Proses lumpur aktif merupakan proses aerobik. Pada proses ini mikroba tumbuh dalam flok (lumpur) yang terdispersi, pada flok inilah akan terjadi proses degradasi. Proses lumpur aktif berlangsung dalam reaktor dengan pencampuran sempurna dilengkapi dengan umpan balik (recycle) lumpur dan cairannya. Biasanya mikroba yang digunakan merupakan kultur campuran. Flok biologis tersebut akan diresirkulasi kembali ke tangki aerasi. Data : Laju volumetrik (Q) = 2,8732 m3/jam = 2873.1637 Ltr/jam = 68.955,9288 Ltr/hari BOD5 (So) = 250 mg/Ltr Efisiensi (E) = 95 % (Kep-51/MENLH/10/1995) (Metcalf, dkk. 1991) Koefisien cell yield (Y) = 0,8 mg VSS/mg BOD5 (Metcalf, dkk. 1991) Koefisien endogenous decay (Kd) = 0,025 / hari (Metcalf, dkk. 1991) Mixed liquor suspended solid = 400 mg/Ltr (Asumsi) Mixed liquor volatile suspended solid (x) = 300 mg/Ltr (Asumsi) Direncanakan : Waktu tinggal sel (θc) = 10 hari 1. Penentuan BOD Effluent (S) E= So − S x 100 So S = So − (Metcalf, dkk. 1991) E. S o 0,95 x 250 = 2,375 mg/Ltr = 250 − 100 100 θ c x Q x Y (S 0 − S ) 2. Penentuan Volume Bak Aerasi (Vr) Vr = X ((1 + kd ) x 10) (Metcalf, dkk. 1991) Universitas Sumatera Utara Vr = (10 hari) x (68.955,9288 Ltr/hari) x (0,8) x (250 − 2,375) mg/Ltr (300 mg/Ltr ) ((1 + 0,025) x 10) = 44.423,3154 Liter = 44,4233 m3 3. Penentuan Ukuran Bak Aerasi Direncanakan : Panjang bak aerasi (P) = 2 x Lebar bak (L) Tinggi bak aerasi (T) = Lebar bak (L) Maka volume bak adalah V 44,4233 m3 L =PxLxT =2LxLxL = 3,5416 m Faktor kelonggaran = 0,5 m diatas permukaan air (Metcalf, dkk. 1991) Maka : P = 7,0832 m L = 3,5416 m T = (3,5416 + 0,5) = 4,0416 m 4. Penentuan Jumlah Flok yang Diresirkulasi (Qr) Tangki Aerasi Q Q + Qr Tangki Sedimentasi Qe Xe Qw Qr , X r Q w’ , X r Data : Xe = Konsentrasi volatile suspended solid pada effluent ( Xe diperkirakan 0,1 % dari konsentrasi volatile suspende solid pada tangki aerasi) (Metcalf, dkk. 1991) Xe = 0,001. X = 0,001 x (300 mg/Ltr) = 0,3 mg/Ltr Xr = Konsentrasi volatile suspended solid pada waste sludge Universitas Sumatera Utara (Xr diperkirakan 99,9 % dari konsentrasi volatile suspended solid pada tangki aerasi ) (Metcalf, dkk. 1991) Xr = 0,999 . X = 0,999 x (300 mg/Ltr) = 299,7 mg/Ltr Qe = Q = 68.955,9288 Ltr/hari = 68,9559 m3/hari Px = Qw x Xr (Metcalf, dkk. 1991) Px = Yobs x Q x (So – S) (Metcalf, dkk. 1991) Dimana : Px = Net waste activated sludge yang diproduksi setiap hari (kg/hari) Yobs = Observed yield (gr/gr) Yobs = Px Y 0,8 = 0,64 = 1 + (Kd x θ c ) 1 + (0,025 / hari ) (10 hari ) = Yobs x Q x (So – S) = (0,64) x (68,9559 m3/hari) x (250 – 2,375) mg/Ltr = 10.928,1310 m3. mg/Ltr.hari Neraca massa pada tangki sedimentasi Sudut pada tangki sedimentasi = 30o Akumulasi = jumlah massa masuk – jumlah massa keluar 0 = (Q + Qr) X - QeXe - QwXr QX (0,001 − 1) + Px X 0 = QX + QrX - Q(0,001X) - Px Qr = (68,9559 m /hari)(300 mg/Ltr) (0,001 − 1) + (10.928,1310 m (300 mg/Ltr) 3 = 3 . mg/Ltr . hari = -32,4598 m3/hari 5. Penentuan waktu tinggal di bak aerasi (θ) θ = Vr 44,4233 m 3 = Q 68,9559 m 3 /hari = 0,6442 hari = 15,4608 jam 6. Penentuan daya yang dibutuhkan a. Tipe aerator yang digunakan : Surface aerator b. Kedalaman air : 2,1282 m Universitas Sumatera Utara ) c. Daya aerator yang digunakan : 10 Hp 7.5.5 Fungsi (Tabel 10 – 11, Metcalf, 1991) Tangki Sedimentasi : Mengendapkan flok biologis dari tangki aerasi dan sebagian diresirkulasi kembali ke tangki aerasi Bentuk : Persegi panjang dan alas datar Bahan konstruksi : Beton Kondisi Operasi : Temperatur = 30 oC Tekanan = 1 atm Laju volumetrik air = (68,9559 -32,4598) m3/hari = 36.4961 m3/hari Waktu tinggal air = 2 jam = 0,0833 hari Volume cairan (V) = 36.4961 m3/hari x 0,0833 hari = 3,0401 m3 Bak terisi 90 %, maka volume cairan = 3,0401 = 3,3779 m3 0,9 Perancangan bak yang direncanakan adalah sebagai berikut : Panjang (P) = 2 x Tinggi bak (T) Lebar (L) = Tinggi bak (T) Maka, volume bak adalah V =PxLxT 3 3,3779 m = 2 T x T x T T = 1,5004 m ≈ 2 m P = 2 x (2) = 4 m L =T=2m Sehingga : Universitas Sumatera Utara K ondensat KODE A lum N aO H HCl P U -108 P U -107 T U -113 T U -114 KU S team T U -111 DE MA S oda A bu CE AE P U -111 P U -106 P U -103 CL P U -109 SF P U -110 K aporit A ir D om estik T U -112 T U -115 P U -104 P U -112 SC P U -101 BPU A ir S ungai BP P U -102 P U -105 SC BP BPU CL SF MA CE AE DE KU TU – TU – TU – TU – TU – PU – PU – PU – PU – PU – PU – PU – PU – PU – PU – PU – PU – 111 112 113 114 115 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 KETERANGAN S creening B ak P engendapan B ak P enam pung C larifier S and F ilter M enara A ir C ation E xchanger A nion E xchanger D eaerator K etel U ap T angki P elarutan A lum T angki P elarutan S oda A bu T angki P elarutan H C l T angki P elarutan N aO H T angki P elarutan K aporit P om pa 01 P om pa 02 P om pa 03 P om pa 04 P om pa 05 P om pa 06 P om pa 07 P om pa 08 P om pa 09 P om pa 10 P om pa 11 P om pa 12 DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN DIAGRAM ALIR PENGOLAHAN AIR PABRIK STEARAMIDA DARI ASAM STEARAT DAN UREA PRA-RANCANGAN STEARAMIDA DARI ASAM STEARAT DAN UREA DENGAN KAPASITAS 5.000 TON/TAHUN Skala : Tanpa Skala Digambar Diperiksa/ Disetujui Tanggal Tanda Tangan Nama : Zulham Efendy Lubis NIM : 08 0425 024 1. Nama : Ir.Indra Surya, MSc NIP : 19630609 198903 1 004 2. Nama : Farida Hanum, ST. MT NIP : 19780610 200212 2 003 Universitas Sumatera Utara BAB VIII LOKASI DAN TATA LETAK PABRIK 8.1. Gambaran Umum Susunan peralatan fasilitas dalam suatu rancangan diagram alir proses merupakan syarat penting di dalam memberikan biaya secara akurat sebelum mendirikan suatu pabrik. Sehingga dapat diperoleh perhitungan biaya secara terperinci untuk pendirian pabrik yang meliputi sarana perpipaan, fasilitas bangunan, tata letak peralatan, dan sumber arus listrik. 8.2. Pemilihan Lokasi Pabrik Pemilihan lokasi pabrik merupakan hal yang sangat penting karena akan mempengaruhi kelangsungan hidup dan kedudukan perusahaan dalam persaingan, penentuan kedudukan lokasi pabrik harus atas perhitungan yang matang serta menguntungkan baik secara teknik maupun secara ekonomi dan juga memperhatikan lingkungan sosialnya, selain itu harus diperhatikan dan diperhitungkan akan kemungkinan pengembangan lokasi dimasa yang akan dating (Sumber: Manulang, 1984). Dalam menentukan lokasi suatu pabrik diperhatikan beberapa factor seperti: 1. Aspek bahan baku, yaitu penempatan lokasi suatu pabrik dekat dengan bahan baku. 2. Aspek pemasaran, yaitu penempatan lokasi pabrik dekat dengan pemasaran. 3. Penempatan lokasi pabrik ditempatkan antara bahan baku dengan daerah pemasaran. 4. Biaya transportasi harus seminim mungkin. Bertolak atas dasar pertimbangan – pertimbangan diatas, timbul beberapa kemungkinan didalam hal penempatan lokasi suatu pabrik, yaitu: a. Bila biaya pengangkutan produksi llebih besar dari pada biaya pengangkutan bahan baku, maka penempatan lokasi pabrik cenderung dekat dengan daerah pemasaran. VIII - 1 Universitas Sumatera Utara b. Untuk keadaan sebaliknya, bila biaya pengangkutan produksi lebih kecil dari pada biaya pengangkutan bahan baku, maka penempatan lokasi pabrik cenderung dekat dengan daerah bahan baku. c. Jika tidak ada perbedaan biaya yang berarti antara pengangkutan dengan bahan jadi, maka lokasi pabrik dihentikan oleh proses pengolahannya. 8.2.1. Lokasi Pabrik Pembuatan Stearamida Berdasarkan faktor – faktor tersebut diatas, maka Pabrik Pembuatan Stearamida direncanakan didirikan di Kawasan Industri Medan, Sumatra Utara. Adapun beberapa faktor yang mendukung pemilihan lokasi pabrik ini,diantaranya: 1. Pemasaran Produk Mudahnya memasarkan hasil produksi baik disekitar pabrik dan dapat juga hasil dijual diluar Sumatra Utara seperti pulau Jawa dan pulau Kalimantan. Selain itu juga stearamida juga di ekspor ke Negara – Negara lain seperti Korea, Jepang, Malaysia, USA, dan Iran. 2. Bahan Baku Bahan baku untuk pembuatan Stearamida ini adalah Urea dan asam stearat yang diperoleh dari PT. Soechi di KIM Medan dan PT. Flora Sawita di Tanjung Morawa. 3. Bahan Pembantu Bahan pembantu klorofom didatangkan dari dalam negeri ataupun dari luar daerah. Bahan pembantu untuk utilitas, seperti proses pemurnian air dapat menggunakan produk dalam negeri tentunya menghemat biaya perusahaan. 4. Utilitas Keperluan air untuk utilitas dan aktivitas pabrik (steam, air pendingin) diperoleh tidak jauh dari lokasi pabrik yaitu sungai deli. Debit air sungai yang cukup besar menjamin kesinambungan persediaan air. Sedangkan listrik dapat diperoleh dengan memakai jasa PLN. Disamping itu juga direncanakan satu unit generator stand-by bila sewaktu-waktu aliran listrik dari PLN terputus. Bahan baker serta minyak pelumas untuk kebutuhan proses dan utilitas diperoleh dari Pertamina. Universitas Sumatera Utara 5. Tenaga Kerja Tersedia banyak tenaga kerja yang mudah dan produktif, selain itu juga tenaga kerja bertambah dari tahun ke tahun. 6. Tanah Persediaan tanah untuk lokasi pabrik cukup luas dan dalam harga yang terjangkau, selain itu lokasi ini memiliki iklim yang cukup luas baik untuk kegiatan industri kimia dengan temperature rata – rata 25-300C. 8.3. Tata Letak Pabrik Pembuatan Stearamida Tata letak adalah suatu perencanaan dan pengintegrasian aliran dari komponen-komponen produksi suatu pabrik sehingga diperoleh suatu hubungan yang ekonomis dan efektif antara operator, peralatan dan material dari bahan baku menjadi bahan jadi. Yang teratur dan efisien dari semua fasilitas peralatan pabrik dihubungkan dengan tenaga kerja yang ada didalamnya. Fasilitas pabrik tidak hanya semata-mata hanya mesin-mesin tetapi juga daerah pelayanan termasuk tempat penerimaan, pengiriman barang, tempat pemeliharaan, gudang dan sebagainya. Disamping itu perlu juga diperhatikan keamanan para pekerja sehingga tata letak pabrik meliputi didalam dan diluar gedung. Adapun faktor-faktor yang perlu diperhatikan dalam perencanaan tata letak pabrik adalah: • • Urutan Produksi • Distribusi air, steam tenaga listrik bahan baku • supaya pemeliharaan dan perbaikannya dapat dilakukan dengan mudah • mendapat perhatian sersius • Kemungkinan perluasan pabrik dimasa mendatang Pemeliharaan dan perbaikan, letak peralatan harus diatur sedemikian rupa Keamanan didalam perencanaan tata letak pabrik dan unit peralatan harus Ruang kerja pabrik harus cukup besar sehingga tidak mengganggu kesehatan dan keselamatan kerja Universitas Sumatera Utara • Fleksibilitas didalam perencanaan tata letak pabrik harus diperhatikan sehingga jika ada perubahan yang dilakukan tidak membutuhkan biaya • yang cukup tinggi Limbah pabrik, segala buangan pabrik adalah limbah pabrik, apakah itu berdampak positif atau negatif, tentunya menjadi bahan pemikiran dan penelitian pihak laboratorium. Hal ini dapat ditekan sekecil mungkin karena lokasi pabrik itu jauh dari pemukiman penduduk. Adapun limbah pabrik ini sebelum dibuang terlebih dahulu diolah sedemikian rupa sampai ambang yang diperkenankan dan tidak merusak makhluk hidup dilingkungan sekitar pabrik tersebut. Daerah pelayanan seperti kamar kecil (WC), tempat parker, kantin dan sebagainya harus diatur sedemikian rupa sehingga tidak terlalu jauh dari tempat kerja. 8.3.1 Perincian Luas Areal Pabrik Pembuatan Stearamida Dalam mendirikan suatu pabrik, luas tanah yang digunakan harus diperinci secara optimal. Perincian luas areal didasarkan atas pemikiran luas tanah yang dibutuhkan pada masing-masing ini. Untuk menentukan luas tanah yang dibutuhkan harus dibentuk suatu tim khusus mengevaluasi penggunaan tanah. Hal ini disebabkan beberapa faktor: 1. Jarak antara unit peralatan dengan peralatan lainnya harus diperhatikan secara seksama untuk menjaga factor keselamatan 2. Penggunaan atau peletakan peralatan pada posisi atas dan atau dibuat bertingkat 3. Penyusunan alat dalam ruang terbuka dan tertutup 4. Peletakan gedung yang teratur atau sesuai dengan keselamatan kerja Untuk mengatasi hal diatas maka sesuai dengan rancangan pabrik, maka dibentuk suatu tim khusus yang mengevaluasi penggunaan luas tanah untuk pembangunan dan fasilitas lainnya dapat diperinci seperti terlihat pada table 8.1 Table 8.1 Perincian Luas Areal Pabrik No 1 Nama Bangunan Areal Perluasan Luas (m2) 1.500 Universitas Sumatera Utara 2 Areal Perumahan Karyawan 2.000 3 Areal Proses 2.000 4 Aula 300 5 Bengkel 200 6 Gudang bahan baku 300 7 Gudang Peralatan 300 8 Gudang Produk 300 9 Kantin 50 10 Laboratorium 200 11 Tempat Ibadah 50 12 Perkantoran 400 13 Parkir 200 14 Poliklinik 100 15 Pengolahan Air 500 16 Pengolahan Limbah 500 17 Perpustakaan 100 18 Pos Satpam 50 19 Ruang Kontrol 150 20 Ruang Boiler 200 21 Ruang Generator Listrik 200 22 Taman 500 23 Unit Pemadam Kebakaran 100 24 Jalan + Faktor Kelonggaran 1.800 TOTAL 12.000 Universitas Sumatera Utara TATA LETAK PABRIK N W E S A re a l P e rlu a s a n A re a l P e ru m a h a n K a ry a w a n A re a l P ro s e s A u la B engkel G udang B ahan B aku G u d a n g P e ra la ta n G u d a n g P ro d u k K a n tin L a b o ra to riu m T e m p a t Ib a d a h P e rk a n to ra n P a rk ir P o lik lin ik P e n g o la h a n A ir P e n g o la h a n L im b a h P e rp u s ta k a a n P o s S a tp a m R u a n g K o n tro l R u a n g B o ile r R u a n g G e n e ra to r L is trik Tam an U n it P e m a d a m K e b a k a ra n 3 9 17 14 11 5 2 15 Jalan R aya 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 N am a Bangunan Sungai No. 1 16 12 22 23 21 19 6 20 10 8 18 7 4 13 Gambar 8.1 Tata Letak Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Stearamida dari Asam Stearat dan Urea D IG A M B A R O L E H : NAMA N IM TANGGAL TANDA TANGAN Z u lh a m E fe n d y L u b is 080 425 024 D IS E T U J U I O L E H : P E M B IM B IN G 1 N IP Ir. In d ra S u ry a , M s c 19630609 198903 1 004 P E M B IM B IN G 2 N IP F a rid a H a n u m , S T , M T 19780610 200212 2 003 T A T A L E T A K P A B R IK P E M B U A T A N S T E A R A M ID A D A R I A S A M S T E A R A T D A N U R E A P R A R A N C A N G A N P A B R IK S T E A R A M ID A D A R I A S A M S T E A R A T D A N U R E A K A P A S IT A S 5 .0 0 0 T O N /T A H U N D E P A R T E M E N T E K N IK K IM IA F A K U L T A S T E K N IK U N IV E R S IT A S S U M A T E R A U T A R A MEDAN 2010 Universitas Sumatera Utara BAB IX ORGANISASI DAN MANAJEMEN PERUSAHAAN Masalah organisasi merupakan hal yang penting di dalam perusahaan, hal ini menyangkut efektifitas dalam peningkatan kemampuan perusahaan dalam memproduksi dan mendistribusikan produk yang dihasilkan. Dalam upaya meningkatkan efektifitas dan kinerja perusahaan maka pengaturan atau manajemen harus menjadi hal yang mutlak. Tanpa manjemen yang efektif dan efisien tidak akan ada organisasi yang berhasil cukup lama. Dengan adanya manajemen yang teratur baik dari kinerja sumber daya manusia maupun terhadap fasilitas yang ada secara organisasi akan berkembang. 9.1 Organisasi Perusahaan Perkataan organisasi berasal dari kata latin “Organum” yang dapat berarti alat, anggota tubuh. James D. Mooney, mengatakan organisasi adalah bentuk setiap perserikatan manusia untuk mencapai tujuan bersama. Dari pendapat ahli yang dikemukakan di atas dapat diambil arti kata organisasi, yaitu kelompok orang yang secara sadar bekerjasama untuk mencapai tujuan bersama dengan menekankan wewenang dan tanggungjawab masing – masing (Sutarto, 2002) Secara ringkas ada tiga unsur utama dalam organisasi yaitu sebagai berikut : 1. Adanya sekelompok orang 2. Adanya hubungan dan pembagian tugas 3. Adanya tujuan yang ingin dicapai. Menurut pola hubungan kerja, serta lalu lintas wewenang dan tanggungjawab, maka bentuk-bentuk organisasi itu dapat dibedakan atas (Siagian, 1992) : 1. Bentuk organisasi garis 2. Bentuk organisasi fungsional 3. Bentuk organisasi garis dan staf 4. Bentuk organisasi fungsional dan staf. Universitas Sumatera Utara 9.1.1 Bentuk Organisasi Garis Ciri dari organisasi garis adalah organisasi masih kecil, jumlah karyawan sedikit, pimpinan dan semua karyawan saling kenal dan spesialisasi kerja belum begitu tinggi. Kebaikan bentuk organisasi garis, yaitu a) Kesatuan komando terjamin dengan baik, karena pimpinan berada diatas satu tangan. b) Proses pengambilan keputusan berjalan dengan cepat karena jumlah orang yang diajak berdiskusi masih sedikit atau tidak ada sama sekali. c) Rasa solidaritas diantara para karyawan umumnya tinggi karena saling mengenal. Keburukan bentuk organisasi garis, yaitu : a) Seluruh kegiatan dalam organisasi terlalu bergantung kepada satu orang sehingga kalau seseorang itu tidak mampu maka seluruh organisasi akan terancam kehancuran b) Kecenderugan pimpinan bertindak secara otoriter c) Karyawan tidak mempunyai kesempatan untuk berkembang. 9.1.2 Bentuk Organisasi Fungsional Ciri-ciri dari organisasi fungsional adalah segelintir pimpinan tidak mempunyai bawahan yang jelas sebab setiap atasan berwenang memberi komando kepada setiap bawahan, sepanjang ada hubungannya dengan fungsi atasan tersebut Kebaikan bentuk organisasi fungsional adalah sebagai berikut : a) Pembagian tugas-tugas jelas b) Spesialisasi karyawan dapat dikembangkan dan digunakan semaksimal mungkin c) Digunakan tenaga-tenaga ahli dalam berbagai bidang sesuai dengan fungsi-fungsinya. Keburukan bentuk organisasi fungsional yaitu sebagai berikut : a) Karena adanya spesialisasi, sukar mengadakan penukaran atau pengalihan tanggungjawab kepada fungsinya b) Para karyawan mementingkan bidang pekerjaannya sehingga sukar dilaksanakan koordinasi. Universitas Sumatera Utara 9.1.3 Bentuk Organisasi Garis dan Staf Kebaikan bentuk organisasi garis dan staf adalah sebagai berikut : a) Dapat digunakan oleh setiap organisasi yang besar, apapun tujuannya, betapapun luas tugasnya dan kompleks susunan organisasinya b) Pengambilan keputusan yang sehat lebih mudah diambil, karena adanya staf ahli. Keburukan bentuk organisasi garis dan staf, adalah sebagai berikut : a) Karyawan tidak saling mengenal, solidaritas sukar diharapkan. b) Karena rumit dan kompleksnya susunan organisasi, koordinasi kadangkadang sukar diharapkan. 9.1.4 Bentuk Organisasi Fungsional dan Staf Bentuk organisasi fungsional dan staf, merupakan kombinasi dari bentuk organisasi fungsional dan bentuk organisasi garis dan staf. Kebaikan dan keburukan dari bentuk organisasi ini merupakan perpaduan dari bentuk organisasi yang dikombinasikan (Siagian, 1992). Dari uraian diatas dapat diketahui kebaikan dan keburukan dari beberapa bentuk organisasi. Setelah mempertimbangkan baik dan buruknya maka pada PraRancangan Pabrik Stearamida menggunakan bentuk organisasi garis dan staf. 9.2 Manajemen Perusahaan Umumnya perusahaan modern mempunyai kecenderungan bukan saja terhadap produksi, melainkan juga terhadap penanganan hingga menyangkut organisasi dan hubungan sosial atau manajemen keseluruhan. Hal ini disebabkan oleh aktifitas yang terdapat dalam suatu perusahaan atau suatu pabrik diatur oleh manajemen. Dengan kata lain bahwa manajemen bertindak memimpin, merencanakan, menyusun, mengawasi dan meneliti hasil pekerjaan. Perusahaan dapat berjalan dengan baik secara menyeluruh apabila perusahaan memiliki manajemen yang baik antara atasan dan bawahan (Siagian, 1992). Fungsi dari manajemen adalah meliputi usaha memimpin dan mengatur faktor – faktor ekonomis sedemikian rupa, sehingga usaha itu memberikan perkembangan dan keuntungan bagi mereka yang ada di lingkungan perusahaan. Universitas Sumatera Utara Dengan demikian, jelaslah bahwa pengertian manajemen itu meliputi semua tugas dan fungsi yang mempunyai hubungan yang erat dengan permulaan dari pembelanjaan perusahaan (financing). Dengan penjelasan ini dapat diambil suatu pengertian bahwa manajemen itu diartikan sebagai seni dan ilmu perencanaan (Planning), pengorganisasian, penyusun, pengarahan, dan pengawasan dari sumber daya manusia untuk mencapai tujuan (criteria) yang telah ditetapkan (Siagian,1992). Orang yang memimpin (pelaksana) manajemen disebut dengan manajer. Manajer itu berfungsi atau bertugas untuk mengawasi dan mengontrol agar manajemen dapat dilaksanakan dengan baik sesuai dengan ketetapan yang digariskan bersama. Syarat-syarat manjer yang baik adalah sebagi berikut : 1. Harus menjadi contoh (teladan) 2. Harus dapat menggerakkan bawahan 3. Harus bersifat mendorong 4. Penuh pengabdian terhadap tugas-tugas 5. Berani dan mampu mengatasi kesulitan yang terjadi 6. Bertanggungjawab, tegas dalam mengambil atau melaksanakan keputusan 9.3 Bentuk Hukum Badan Usaha Dalam mendirikan suatu perusahaan yang dapat mencapai tujuan dari perusahaan itu secara terus menerus, maka harus dipilih bentuk perusahaan apa yang harus didirikan agar tujuan itu tercapai. Bentuk-bentuk badan usaha yang ada dalam praktek di Indonesia antara lain adalah (Sutarto, 2002) : 1. Perusahaan Perorangan 2. Persekutuan dengan firma 3. Persekutuan Komanditer 4. Perseroan Terbatas 5. Koperasi 6. Perusahaan Negara. 7. Perusahaan Daerah. Bentuk badan usaha dalam Pra-rancangan Pabrik Stearamida ini direncanakan adalah perusahaan yang berbentuk Perseroan Terbatas (PT). Perseroan Terbatas adalah badan hukum yang didirikan berdasarkan perjanjian, melakukan kegiatan Universitas Sumatera Utara usaha dengan modal dasar yang seluruhnya terbagi dalam saham, dan memenuhi persyaratan yang ditetapkan dalam UU No. 1 tahun 1995 tentang Perseroan Terbatas (UUPT), serta peraturan pelaksananya. Pemilihan bentuk badan usaha ini didasari atas pertimbangan-pertimbangan berikut : 1. Mudah mendapatkan modal, yaitu dari bank maupun dengan menjual saham perusahaan 2. Adanya tanggungjawab yang terbatas dari pemegang saham terhadap hutang perusahaan, sehingga pemegang saham hanya menderita kerugian sebesar jumlah saham yang dimilikinya. 3. Kelangsungan hidup perusahaan lebih terjamin sebab kehilangan seorang pemegang saham tidak begitu mempengaruhi jalannya perusahaan 4. Terdapat efisiensi yang baik dalam kepemimpinan karena dalam perusahaan yang berbentuk PT dipekerjakan tenaga-tenaga yang ahli pada bidangnya masing-masing. 5. Adanya pemisahan antara pemilik dan pengurus, sehingga merupakan faktor pendorong positif bagi perusahaan untuk memperoleh keuntungan besar. 9.4 Uraian Tugas, Wewenang dan Tanggungjawab 9.4.1 Rapat Umum Pemegang Saham (RUPS) Pemegang kekuasaan tertinggi pada struktur organisasi garis dan staf adalah Rapat Umum Pemegang Saham (RUPS) yang dilakukan minimal satu kali dalam setahun. Bila ada sesuatu hal, RUPS dapat dilakukan secara mendadak sesuai dengan jumlah forum. RUPS dihadiri oleh pemilik saham, Dewan Komisaris dan General Manager. Hak dan wewenang RUPS adalah sebagai berikut : 1. Meminta pertanggungjawaban Dewan Komisaris dan General Manager lewat suatu sidang. 2. Dengan musyawarah dapat mengganti Dewan Komisaris dan General Manager serta mengesahkan anggota pemegang saham bila mengundurkan diri. Universitas Sumatera Utara 3. Menetapkan besar laba tahunan yang diperoleh untuk dibagikan, dicadangkan, atau ditanamkan kembali. 9.4.2 Manager Manager merupakan pimpinan tertinggi yang diangkat oleh Dewan Komisaris. Adapun tugas-tugas Manager adalah sebagai berikut : 1. Memimpin dan membina perusahaan secara efektif dan efisien 2. Menyusun dan melaksanakan kebijaksanaan umum pabrik sesuai dengan kebijaksanaan RUPS 3. Mengadakan kerjasama dengan pihak luar demi kepentingan perusahaan 4. Mewakili perusahaan dalam mengadakan hubungan maupun perjanjianperjanjian dengan pihak ketiga 5. Merencanakan dan mengawasi pelaksanaan tugas setiap personalia yang bekerja pada perusahaan. Dalam melaksanakan tugasnya, Manager dibantu oleh Kepala Bagian Finansial dan Marketing, Kepala Bagian SDM/Umum, Kepala Bagian Teknik dan Kepala Bagian Produksi. 9.4.3 Kepala Bagian Produksi Kepala Bagian Produksi bertanggungjawab langsung kepada Manager. Dalam menjalankan tugasnya, Kepala Bagian Produksi mengkoordinir segala kegiatan yang berhubungan dengan proses baik di bagian produksi maupun utilitas. Dalam menjalankan tugasnya Manager Produksi dibantu oleh tiga Kepala Seksi, yaitu: Kepala Seksi Proses, Kepala Seksi Laboratorium, Kepala Seksi Utilitas. 9.4.4 Kepala Bagian Teknik Kepala Bagian Teknik bertanggung jawab langsung kepada Manager dalam mengkoordinir segala kegiatan yang berhubungan dengan masalah teknik baik di lapangan maupun di kantor. Dalam menjalankan tugasnya Kepala Bagian Teknik dibantu oleh dua Kepala Seksi, yaitu: Kepala Seksi Instrumentasi dan Kepala Seksi Maintenance dan Listrik. Universitas Sumatera Utara 9.4.5 Kepala Bagian SDM/Umum Kepala Bagian SDM/Umum bertanggung jawab langsung kepada Manager dalam mengawasi dan mengatur karyawan. Dalam menjalankan tugasnya Kepala Bagian SDM/Umum dibantu oleh tiga Kepala Seksi, yaitu : Kepala Seksi Personalia, Kepala Seksi General Affair, dan Kepala Seksi Keamanan. 9.4.6 Kepala Bagian Finansial dan Marketing Kepala Bagian finansial dan marketing bertanggung jawab langsung kepada Manager. Tugasnya mengkoordinir segala kegiatan yang berhubungan dengan pemasaran dan keuangan. Dalam menjalankan tugasnya Kepala bagian Finansial dan Marketing dibantu oleh dua Kepala Seksi, yaitu Kepala Seksi Marketing dan Kepala Seksi Pembelian. 9.4.7 Kepala Seksi Utilitas Kepala Bagian Utilitas bertanggung jawab kepada Manager Produksi. Tugasnya adalah untuk mengkoordinir dan mengawasi segala kegiatan utilitas meliputi pengolahan air dan limbah. 9.4.8 Kepala Seksi Proses Kepala Seksi Proses bertanggung jawab kepada Manager Produksi. Tugasnya adalah untuk mengkoordinir dan mengawasi segala kegiatan proses meliputi operasi dan research dan development. 9.4.9 Kepala Seksi Laboratorium Kepala Seksi Laboratorium bertanggung jawab kepada Manager Produksi. Tugasnya adalah untuk mengkoordinir dan mengawasi segala kegiatan laboratorium. 9.4.10 Kepala Seksi Maintanance dan Listrik Kepala Seksi Maintenance dan Listrik bertanggung jawab kepada Kepala Bagian Teknik. Tugasnya adalah mengkoordinir segala kegiatan pemeliharaan, pengamanan, perawatan dan perbaikan peralatan listrik serta menyusun program perawatan, pemeliharaan serta penggantian peralatan proses. Universitas Sumatera Utara 9.4.11 Kepala Seksi Instrumentasi Kepala Seksi Keamanan bertanggung jawab kepada Kepala Bagian Teknik. Tugasnya adalah menyusun program perawatan, pemeliharaan serta penggantian peralatan instrumentasi proses. 9.4.12 Kepala Seksi Personalia Kepala Seksi Personalia bertanggung jawab kepada Kepala Bagian SDM/Umum. Tugasnya adalah mengawasi dan memperhatikan kinerja serta kesejahteraan karyawan. 9.4.13 Kepala Seksi General Affair Kepala Seksi General Affair bertanggung jawab kepada Kepala Bagian SDM/Umum. Tugasnya untuk menjalin hubungan perusahaan dengan masyarakat setempat dan hubungan perusahaan dengan karyawan. 9.4.14 Kepala Seksi Keamanan Kepala Seksi Keamanan bertanggungj awab kepada Kepala Bagian SDM/Umum. Tugasnya adalah untuk menjaga keamanan perusahaan beserta karyawan perusahaan. 9.4.15 Kepala Seksi Marketing Kepala Seksi Marketing bertanggung jawab kepada Kepala Bagian Finansial dan Marketing. Tugasnya adalah untuk mengkoordinir dan mengawasi segala kegiatan penjualan dan promosi produk. 9.4.16 Kepala Seksi Pembelian Kepala Seksi Pembelian dan Penjualan bertanggung jawab kepada Kepala Bagian Finansial dan Marketing. Tugasnya adalah untuk mengkoordinir dan mengawasi segala kegiatan pembelian bahan baku, bahan penolong, dan segala keperluan perusahaan. Universitas Sumatera Utara 9.4.17 Kepala Seksi Keuangan Kepala Seksi Keuangan bertanggung jawab kepada Kepala Bagian Finansial dan Marketing. Tugasnya adalah untuk mengkoordinir dan mengawasi segala bentuk keuangan perusahaan. 9.5 Tenaga Kerja dan Jam Kerja Jumlah tenaga kerja pada Pabrik Stearamida ini direncanakan sebanyak 107 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. 9.5.1 Jumlah dan Tingkat Pendidikan Tenaga Kerja Dalam melaksanakan kegiatan perusahaan di Pabrik Stearamida, tenaga kerja seperti pada susunan struktur organisasi. Adapun jumlah tenaga kerja beserta tingkat pendidikan yang disyaratkan dapat dilihat pada Tabel 9.1 di bawah ini. Tabel 9.1 Jumlah Tenaga Kerja Beserta Tingkat Pendidikannya Jabatan Jumlah Pendidikan Manager 1 Managemen Perusahaan (S2) Sekretaris 1 Sekretaris (S1) Kepala Bagian Finansial dan Marketing 1 Akuntansi/Managemen (S1) Kepala Bagian SDM/Umum 1 Managemen Perusahaan (S1) Kepala Bagian Teknik 1 Teknik Mesin (S1) Kepala Bagian Produksi 1 Teknik Kimia (S1) Kepala Seksi Marketing 1 Akuntansi/Managemen (S1) Kepala Seksi Pembelian 1 Akuntansi/Managemen (S1) Kepala Seksi Personalia 1 Psikologi (S1) Kepala Seksi General Affair 1 Teknik Industri (S1) Kepala Seksi Keamanan 1 Pensiunan ABRI Kepala Seksi Maintenance dan Listrik 1 Teknik Elektro (S1) Universitas Sumatera Utara Kepala Seksi Instrumentasi 1 Teknik Mesin (S1) Kepala Seksi Laboratorium 1 Kimia FMIPA (S1) Kepala Seksi Proses 1 Teknik Kimia (S1) Kepala Seksi Utilitas 1 Teknik Kimia (S1) Kepala Seksi Keuangan 1 Akuntansi/Managemen (S1) Karyawan Produksi 24 T.Kimia (S1)/Politeknik (D3) Karyawan Teknik 16 T.Kimia (S1)/Politeknik (D3) Karyawan Keuangan dan Personalia 7 Keuangan (S1/D3) Karyawan Pemasaran dan Penjualan 7 Keuangan (S1/D3) Dokter 1 Kedokteran (S1) Perawat 2 Akademi Perawat (D3) Petugas Kebersihan 7 SMU Petugas Keamanan 9 SMU/Pensiunan ABRI Supir 10 STM/SMU Buruh Angkat 7 SMU Jumlah 107 - 9.5.2 Pengaturan Jam Kerja Pabrik Stearamida ini direncanakan beroperasi 330 hari pertahun dengan 24 jam operasi tiap harinya. Berdasarkan pengaturan kerja, karyawan dapat digolongkan menjadi dua golongan, yaitu : 1. Karyawan non-shift, yaitu karyawan yang berhubungan langsung dengan proses produksi maupun tidak langsung, misalnya : bagian produksi, bagian administrasi, bagian gudang, dan lain-lain. Jam kerja karyawan non-shift ditetapkan 8 jam per hari dan 6 hari per minggu. Selebihnya dianggap lembur. Perincian jam kerja non-shift adalah sebagai berikut : Senin-Kamis, Sabtu - Pukul 08.00 – 12.00 WIB → Waktu kerja Pukul 12.00 – 13.00 WIB → Waktu istirahat Pukul 13.00 – 16.00 WIB → Waktu kerja Jumat Universitas Sumatera Utara Pukul 07.30 – 11.30 WIB → Waktu kerja - Pukul 11.30 – 14.00 WIB → Waktu istirahat - Pukul 14.00 – 17.00 WIB → Waktu kerja - 2. Karyawan shift, yaitu karyawan yang berhubungan langsung dengan proses produksi yang memerlukan pengawasan secara terus-menerus selama 24 jam, misalnya : bagian utilitas, dan keamanan. Perincian jam kerja shift adalah sebagai berikut : - Shift I : Pukul 07.00 – 15.00 WIB - Shift II : Pukul 15.00 – 23.00 WIB - Shift III : Pukul 23.00 – 07.00 WIB Jam kerja bergiliran berlaku bagi karyawan. Untuk memenuhi kebutuhan pabrik, setiap karyawan shift dibagi menjadi empat regu dimana tiga regu kerja dan satu regu istirahat. Pada hari minggu dan libur nasional karyawan shift tetap bekerja dan libur 1 hari setelah tiga kali shift. Jadwal kerja karyawan shift dapat dilihat pada tabel 9.2 dibawah ini. Tabel 9.2 Jadwal Kerja Shift Hari Regu 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 A I I - II II II - III III III - I B III - I I I - II II II - III III C - III III III - I I I - II II II D II II II - III III III - I I I - 9.6 Kesejahteraan Tenaga Kerja Besarnya gaji dan fasilitas kesejahteraan tenaga kerja tergantung pada tingkat pendidikan, jumlah jam kerja dan resiko kerja. Untuk mendapatkan hasil kerja yang maksimal dari setiap tenaga kerja diperlukan dukungan fasilitas yang memadai. Fasilitas yang tersedia pada Pabrik Stearamida ini adalah sebagai berikut : 1. Fasilitas cuti tahunan 2. Tunjangan hari raya dan bonus 3. Tunjangan kecelakaan kerja Universitas Sumatera Utara 4. Tunjangan kematian, yang diberikan kepada keluarga tenaga kerja yang meninggal dunia baik karena kecelakaan bekerja maupun di luar pekerjaan 5. Penyediaan sarana transportasi/bus karyawan 6. Penyediaan tempat ibadah, balai pertemuan dan sarana olahraga 7. Pelayanan kesehatan secara cuma-cuma 8. Penyedian seragam dan alat-alat pengaman (sepatu, seragam, helm, kaca mata dan sarung tangan). 9. Beasiswa kepada anak-anak karyawan yang berprestasi. Universitas Sumatera Utara STRUKTUR ORGANISASI PABRIK PEMBUATAN STEARAMIDA RUPS MANAGER SEKRETARIS KABAG PRODUKSI Kasi. Utilitas Kasi. Proses KABAG SDM/ GENERAL AFFAIRS KABAG TEKNIK Kasi. Laboratorium Kasi. Maintenance dan Listrik Kasi. Instrumentasi Kasi. Personalia Kasi. General Affair KABAG FINANCIAL/ MARKETING Kasi. Keamanan Kasi. Marketing Kasi. Pembelian Kasi. Keuangan KARYAWAN Gambar 9.1 Struktur Organisasi Pabrik Stearamida Universitas Sumatera Utara BAB X ANALISIS EKONOMI Estimasi profitabilitas dari suatu rancangan pabrik kimia perlu dilakukan guna mengetahui kelayakan berdirinya suatu pabrik kimia. Selain berorientasi pada profit, uji kelayakan suatu pabrik secara ekonomi dapat dilihat dari parameter–parameter sebagai berikut : 1. Modal Investasi / Capital Investment (CI) 2. Biaya Produksi Total / Total Cost (TC) 3. Margin 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 : a. 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 : a. Modal untuk tanah b. Modal untuk bangunan dan sarana c. Modal untuk peralatan proses d. Modal untuk peralatan utilitas e. Modal untuk instrumentasi dan alat kontrol X-1 Universitas Sumatera Utara f. Modal untuk perpipaan g. Modal untuk instalasi listrik h. Modal untuk insulasi i. Modal untuk inventaris kantor j. Modal untuk perlengkapan kebakaran dan keamanan k. Modal untuk sarana transportasi Dari hasil perhitungan pada Lampiran E.1.1 diperoleh Modal Investasi Tetap Langsung (MITL) sebesar Rp. 331.631.650.624,- b. Modal Investasi Tetap Tidak 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 tidak langsung ini meliputi : a. Modal untuk pra-investasi b. Modal untuk engineering dan supervisi c. Modal biaya legalitas d. Modal biaya kontraktor (Contractor’s fee) e. Modal untuk biaya Tidak terduga (Contigencies) Dari hasil perhitungan pada Lampiran E.1.2 diperoleh Modal Investasi Tetap Tidak Langsung (MITTL) sebesar Rp. 89.540.545.666,Maka Total Modal Investasi Tetap (MIT) adalah sebesar : Total MIT = MITL +MITTL = (Rp. 331.631.650.624,- + Rp. 89.540.545.666,-) = Rp. 421.172.196.290,- 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 : a. Modal untuk biaya bahan baku proses dan utilitas Universitas Sumatera Utara b. 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. c. Modal untuk mulai beroperasi (Start-Up) d. 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. Dari hasil perhitungan pada Tabel LE.9 diperoleh Modal Kerja sebesar Rp. 120.186.503.791,Total Modal Investasi = Modal Investasi Tetap + Modal Kerja = Rp. 421.172.196.290,- + Rp. 120.186.503.791,= Rp. 541.358.700.081,- Modal ini berasal dari : 1. Modal Sendiri Besarnya modal sendiri adalah 70% dari total modal investasi, sehingga modal sendiri adalah sebesar Rp. 378.951.090.057.,- 2. Pinjaman dari Bank Besarnya modal sendiri adalah 30% dari total modal investasi, sehingga pinjaman dari bank adalah sebesar Rp. 162.407.610.024,- 10.2 Biaya Produksi Total (BPT) / Total Cost (TC) Biaya produksi total merupakan semua biaya yang digunakan selama pabrik beroperasi. Biaya produksi total meliputi : 10.2.1 Biaya Tetap / Fixed Cost (FC) Biaya tetap adalah biaya yang jumlahnya tidak tergantung pada jumlah produksi, meliputi sebagai berikut : Universitas Sumatera Utara a. Gaji Tetap Karyawan b. Bunga Pinjaman Bank c. Depresiasi dan Amortisasi d. Biaya Perawatan Tetap e. Operating Supply f. Laboratory Charge g. Biaya Hak Paten dan Royalti h. Biaya Asuransi i. Pajak Bumi dan Bangunan (PBB) j. General Expances, yang meliputi : • • • Biaya Administrasi Biaya Pemasaran dan Distribusi Biaya Research and Development Dari hasil perhitungan pada Lampiran E.3.1 diperoleh Biaya Tetap (FC) sebesar Rp. 178.410.838.816,- 10.2.2 Biaya Variabel / Variabel Cost (VC) Biaya variabel adalah biaya yang jumlahnya tergantung pada jumlah produksi. Biaya variabel meliputi sebagai berikut : a. Biaya Bahan Baku Proses dan Utilitas b. Biaya Variabel Tambahan, meliputi biaya perawatan dan penanganan lingkungan, pemasaran dan distribusi c. Biaya variabel lainnya. Dari hasil perhitungan pada Lampiran E.3.2 diperoleh Biaya Variabel (VC) sebesar Rp. 77.358.382.014,Total biaya produksi = Biaya tetap + Biaya variabel = Rp. 178.410.838.816,-+ Rp 124.473.089.267,= Rp. 302.883.928.083,- 10.3 Total Penjualan (Total Sales) Hasil penjualan Stearamida = 631 kg/jam x 24 jam/hari x 320 hari/tahun x Rp.85.500,- /kg Universitas Sumatera Utara = Rp. 427.287.960.000,- 10.4 Perkiraan Rugi/Laba Usaha Dari hasil perhitungan pada Lampiran E.4, E.4.1, E.4.2 diperoleh sebagai berikut : Laba sebelum Pajak (Bruto) = Rp. 124.404.031.917,- Pajak Penghasilan (PPh) = Rp. 37.303.709.575,- Laba setelah Pajak (Netto) = Rp. 87.100.322.342,- 10.5 Analisa Aspek Ekonomi 10.5.1 Profit Margin (PM) Profit Margin atau net profit menunjukkan pada perhitungan profitabilitas (dalam persen). Dihitung pada Lampiran E.5.1 dari perbandingan antara keuntungan sebelum pajak terhadap total penjualan. PM = = Laba sebelum pajak x 100 % Total Penjualan Rp.124.404.031.917 ,x 100 % Rp. 427.287.960.000,- = 29,11 % Dari hasil perhitungan diperoleh profit margin sebesar 29,11 %. Maka Prarancangan Pabrik Pembuatan Stearamida ini memberikan keuntungan. 10.5.2 Break Even Point (BEP) Break Even Point adalah keadaan kapasitas produksi pabrik saat hasil penjualan hanya dapat menutupi biaya produksi. Dari hasil Perhitungan Lampiran E.5.2, dalam keadaan ini pabrik tidak untung dan tidak rugi. BEP = Biaya Tetap x 100 % Total Penjualan − Biaya Variabel BEP = Rp.178.410.838.816,x 100 % Rp. 427.287.960.000,- − Rp.124.473.089.267,- = 58,92 % Universitas Sumatera Utara Dari perhitungan diperoleh BEP sebesar 58,92 %. Maka Pra-Rancangan Pabrik ini cukup layak. 10.5.3 Return On Investment (ROI) Return on Investment adalah besarnya persentase pengembalian modal tiap tahun dari penghasilan bersih. Perhitungan dalam Lampiran E.5.3 sebagai berikut : ROI = Laba setelah pajak x 100 % Total modal Investasi ROI = Rp. 87.100.322.342,x 100 % Rp.541.358.700.081,- = 16,09 % Analisa ini dilakukan untuk mengetahui laju pengembalian modal investasi total dalam pendirian pabrik. Kategori resiko pengembalian modal tersebut adalah sebagai berikut :  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 18,81 % sehingga pabrik yang akan didirikan ini termasuk resiko laju pengembalian modal rata-rata. 10.5.4 Pay Out Time (POT) Pay Out Time adalah angka yang menunjukkan berapa lama waktu pengembalian modal, dihitung pada lampiran E.5.4 dengan membandingkan besar total investasi dengan penghasilan bersih setiap tahun. Untuk itu, pabrik dianggap beroperasi pada kapasitas setiap tahun. POT = 1 x 1 Tahun ROI POT = 1 x 1 Tahun 0,1609 POT = 6,21 Tahun Dari hasil perhitungan didapat bahwa seluruh modal investasi akan kembali setelah 6,21 tahun operasi. Universitas Sumatera Utara 10.5.5 Return On Network (RON) Return on Network merupakan perbandingan laba setelah pajak dengan modal sendiri. Perhitungan yang ada pada Lampiran E.5.5 sebagai berikut : RON = Laba setelah pajak x 100 % Modal sendiri RON = Rp. 87.100.322.342,x 100 % Rp.378.951.090.057,- RON = 22,98 % 10.5.6 Internal Rate of Return (IRR) Internal Rate of Return adalah rata-rata pengembalian yang dapat diterima atas investasi modal (www.wikipedia.com). Apabila tingkat return sebuah pabrik lebih tinggi dari suku bunga bank yang berlaku maka pabrik tersebut merupakan investasi yang baik. Dari perhitungan Tabel LE.10 diperoleh IRR sebesar 18,02 %. Nilai ini lebih besar dari suku bunga bank yaitu pada kisaran 16% sehingga dapat dikatakan Pabrik Stearamida dari Asam stearat dengan urea merupakan investasi yang baik. Universitas Sumatera Utara DAFTAR PUSTAKA Anonim1, Harian Analisa, 4 Januari 2010. Anonim2, 2010. Asam Stearat. http : //en, wikipedia. org/wiki/stearic acid. Anonim3, 2010. http://www.chem-is-try.org/artikel_kimia/kimia_material Asosiasi Asuransi Jiwa Indonesia-AAJI. 2010. Bapedal, Laporan Baku Mutu Air, SUMUT, 22 September 2009. Bank Mandiri. 2010. Cicilan Ringan KPR dan Kredit Usaha. Jakarta. Brownell, L.E and Young E.H. 1959. “Process Equipment Design”. 1st us Edition, New York : Jhon Willey & Soons. Brownell, L.E., and Young, E.H. 1997. “Process Equipment Design”. Wiley Eastern Limited. New Delhi. Chuse, Eber, “Handbook of Industrial Chemistry”, 9th Edition, Van Nostrand Reinhold, New York, 1954. CV. Rudang Jaya. 2010. Medan. Esposito, Elwalkil. 1984. “Fluid Power With Application”. Prentice Hall International Inc : Ohio. Foust, Alan S. 1960. “Process of Unit Operation”. John Wiley and Sons. New York. Geankoplis, C.J. 1983. “Transport Processes and Unit Operations”. 2nd Edition. Allyn and Bacon Inc : New York, USA. Geankoplis, Chistie J. 1997. “Transport Process, Momentum, Heat and Mass”. Allyn and Bacon. Boston. Gordon, M. Fair. 1968. “Water and Waste Water Engineering”. Vol 2. John Wiley and Sons Inc. New York. Kern, 1950. “Process Heat Transfer”. McGraw-Hill Book Co. Auckland. Kern, D.Q. 1965. “Process Heat Transfer”. International Edition. McGraw Hill Book Company : New York, USA. Kirk-Othmer. 1967. “Encyclopedia of Chemical Technology”. Edisi 2. International Science. Dursion of John Wiley and Sons. New York. Lorch, Walter, 1981, “Handbook of Water Purification, Britain”, Mc Graw-Hill Book Company, Inc. Universitas Sumatera Utara Manulang, M. (Alih Bahasa, 1982, ”Dasar – dasar Marketing Modern”, Edisi 1, Yogyakarta : Penerbit Liberty McCabe, Warren dkk. 1985. “Unit Operation of Chemical Engineering”. Mc. GrawHill International Book Co. New York Metcalf & Eddy. 1984. “Wastewater Engineering, Treatment & Reuse”. 4rd Edition. New Delhi: McGraw-Hill Book Company Montgomery. 1992. “Fertilizer Technology and Recources”. Academic Press Inc : New York. Naibaho, P. M. 1998. “Teknologi Pengolahan Kelapa Sawit. Pusat Penelitian Kelapa Sawit”, Medan. Nalco. 1988. “The Nalco Water Handbook”. 2nd Edition. McGraw Hill Book Company : New York, USA. Perry, J.H. 1999. “Chemical Engineering Handbook”. Edisi 7, McGraw-Hill Book Co. New York. Peters, M.S., Timmerhaus, K.P., 2004. “Plant Design and Economic for Chemical Engineers”. Edisi 4. McGraw-Hill Book Co. Tokyo. PT. Bratachem. 2010. Medan. PT. Pertamina. 2010. “Solar Industri”. www.pertamina.go.id. PT. SOCI, Feb 2006. Reklaitis, G.V. 1983. “Introduction to Material and Energy Balance”. John Wiley and Sons. New York. Siagian, Sondang P. 1992. “Fungsi-fungsi Manajerial”. Offset Radar Jaya. Jakarta. Sutarto. 2002. “Dasar-dasar Organisasi”. Gajah Mada University Press. Yogyakarta. T.A. Milne and R.J. Evans, “National Renewable Energy Laboratory”, Managed by Midwest Research Institute for the U.S. Department of Energy, 1978. Tirtanadi Instalasi Sunggal, 2008 Ulrich, G.D., 1984. A. “Guide to Chemical Engineering Process Design and Economics”. John Wiley and Son. New York. Walas, Stanley M. 1988. “Chemical Process Equipmen”t. Butterworth. Departement of Chemical and Petroleum Enginering University of Kansas. Waluyo. 2000. “Perubahan Perundang-undangan Perpajakan era Reformasi”. Salemba Empat. Jakarta. Universitas Sumatera Utara LAMPIRAN A PERHITUNGAN NERACA MASSA Dasar Perhitungan : 1 tahun = 330 hari kerja 1 hari = 24 jam Kapasitas produksi/jam 1000 kg 1 tahun 1 hari ton x x x tahun 1ton 330 hari 24 jam = 5000 = 631,3131 kg/jam ≈ 631 kg/jam Kapasitas Produksi 631,3131 kg/jam L.A.1 Neraca Bahan Pada Masing-masing Peralatan Basis Perhitungan 1 Jam Operasi 1. Tangki Reaktor (R - 210) Dimana pada reaktor, dimasukkan urea dan asam stearat yang telah dipanaskan. Pada reaktor terjadi reaksi sintesa dengan asumsi semua asam stearat bereaksi sempurna. Urea dimasukkan ke reaktor dalam keadaan berlebih. 5 H2O CO2 3 CO(NH2)2 6 4 R - 210 Stearamida Urea Asam Stearat Reaksi yang terjadi : CO(NH2)2 + 2C17H35COOH Urea 2C18H37NO + H2O + CO2 As. Stearat Stearamida yang ingin diproduksi Stearamida = 631,3131 kg = 631,3131 kg = 2.2269 kmol 283,49 kg kmol L.A - 1 Universitas Sumatera Utara Neraca bahan masing-masing komponen Reaksi : 2C17H35COOH + CO(NH2)2 2,2269 kmol 2C18H37NO + H2O + CO2 2,2269/2 kmol 2,2269 kmol Maka dari persamaan reaksi diatas : Neraca bahan masing masing komponen Asam stearat yang diperlukan = 2,2269 kmol x BM asam stearat = 2,2269 kmol x 284,48 kg/kmol = 633,5085 kg Urea yang dimasukkan berlebih sebesar 100% maka urea yang diperlukan : = 2,2269 kmol x BM urea = 2,2269 kmol x 60 kg/kmol = 133,614 kg Stearamida yang terbentuk = 2,2269 kmol x BM stearamida = 2,2269 kmol x 283,49 kg/kmol = 631,3038 kg Urea sisa = 2,2269/2 kmol x BM urea = 2,2269/2 kmol x 60 kg/kmol = 66,807 kg H2O yang terbentuk = 2,2269/2 kmol x BM H2O = 2,2269/2 kmol x 18 kg/kmol = 20,0421 kg CO2 yang terbentuk = 2,2269/2 kmol x BM CO2 = 2,2269/2 kmol x 44 kg/kmol = 48,9918 kg Jadi total bahan yang masuk pada reaktor adalah : Asam stearat yang diperlukan + urea yang diperlukan = 633,5085 kg + 133,614 kg = 767,1225 kg Universitas Sumatera Utara 2. Tangki Pemurni (T - 310) Pada Tangki Pemurni dilakukan dengan penambahan kloroform terhadap stearamida kasar sebanyak dua kali dari jumlah stearamida kasar, stearamida dicuci dengan kloroform untuk mengurangi kadar urea yang ada pada stearamida. CHCl3 11 C18H37NO CO(NH2)2 10 C18H37NO CO(NH2)2 CHCl3 12 T - 310 Stearamida kasar masuk ke mixer : 631,3038 kg Kloroform dimasukkan ke tangki pemurni : 2 x 631,3038 kg = 1262,6076 kg 3. Filter Press (H - 320) Disini stearamida yang telah dimurnikan dengan kloroform dipisahkan dari campuran sehingga produk dapat lebih murni. Urea yang akan dipisahkan dari stearamida murni secara sempurna dan kloroform yang terikut pada saat pemisahan urea diasumsikan sebesar 1%. C18H37NO CO(NH2)2 CHCl3 12 14 H - 320 C18H37NO CHCl3 13 C18H37NO CHCl3 CO(NH2)2 Diasumsikan kloroform yang keluar pada alur ke 13 sebesar 1% Urea sisa = 66,807 kg Cake (urea + 1% kloroform) = 66,807 kg + (1% x 1262,6076 kg) = 66,807 kg + 12,626076 kg = 79,4330 kg Universitas Sumatera Utara Filtrat (stearamida + 99% kloroform) = 631,3038 kg + (99% x 1262,6076 kg) = 631,3038 kg + 1249,9815 kg = 1881,2853 kg 4. Evaporator (V - 340) Pada Evaporator ini, bahan dipanaskan dan diasumsikan kloroform yang berada ditangki evaporator sebesar 95%. CHCl3 17 C18H37NO CHCl3 15 Kloroform menguap 16 V - 340 C18H37NO CHCl3 = 1249,9815 kg x 0,95 = 1187,4824 kg Larutan stearamida pekat = Stearamida + Kloroform sisa = 631,3038 kg + (0,05 x 1249,9815 kg) = 631,3038 kg + 62,4990 kg = 693,8028 kg 5. Rotary Dryer (RD - 350) Pada Rotary Dryer, kloroform yang tidak menguap pada tangki evaporator diuapkan kembali, sehingga produk yang diperoleh lebih murni. CHCl3 19 C18H37NO CHCl3 16 20 RD - 350 C18H37NO Universitas Sumatera Utara Kloroform yang akan diuapkan = 62,4990 kg Stearamida pada produk = 631,3038 kg = 631 kg Kadar kemurnian stearamida : 631 x 98 % = 1 x 98% = 98% 631 Jadi diperoleh produk sebesar 631 kg/jam dengan kemurnian 98%. 6. Kondensor (E - 360) Pada Kondensor, kloroform dari Rotary Dryer dan Evaporator dalam bentuk uap diubah menjadi cairan dengan air pendingin. CHCl3 17 18 CHCl3 E - 360 Kloroform masuk pada kondensor adalah dari Evaporator dan Rotary Dryer sehingga Kloroform masuk = 1187,4824 kg + 62,4990 kg = 1249,9814 kg Setelah di kondensasi maka diperoleh kloroform cair = 1249,9814 kg. Universitas Sumatera Utara LAMPIRAN B PERHITUNGAN NERACA PANAS Basis perhitungan : 1 jam operasi Suhu referensi : 25 0C atau 298 0K L.B.1. Kapasitas Panas (Cp) A. Kapasitas Panas (Cp) Padatan Dari Perry, 1997 tabel 2-293 diketahui kontribusi elemen atom untuk estimasi Cp (kapasitas panas) bahan berupa padatan adalah Elemen atom ∆E (J/mol.K) C 10,89 H 7,56 O 13,42 N 18,74 Besarnya harga kapasitas panas (Cp) padatan adalah (Perry,1997) ∑N n Cps = Dimana i =1 i ∆ Ei Cps = kapasitas panas padatan suhu 298 K (J/mol.K) n = jumlah perbedaan elemen atom pada senyawa Ni = jumlah elemen atom I pada senyawa ∆ Ei = kapasitas panas padatan pada tabel 2-293 L.B - 1 Universitas Sumatera Utara B. Kapasitas Panas (Cp) Cairan Untuk estimasi kapasitas panas bahan berupa cairan dapat dilihat berdasarkan kontribusi gugus atom (Perry, 1997) Ikatan Cpi (J/mol.K) -CH3- 36,82 -CH2- 30,38 -COOH 79,91 -NH2 58,58 -Cl 35,98 -CH 20,92 -CO 52,97 Besarnya dapat dihitung dengan ∑N n Cps = i =1 Dimana i ∆ Cpi Cp = kapasitas panas padatan suhu 298 K (J/mol.K) n = jumlah perbedaan elemen atom pada senyawa Ni = jumlah elemen atom I pada senyawa Cps = kapasitas panas padatan pada tabel 2-293 C. Kapasitas Panas (Cp) Masing-masing Bahan Cp asam stearat = C17H35COOH atau CH3(CH2)16COOH = 36,82 + 16(30,38) + 79,91 = 602,81 J/mol.K Cp urea = CO(NH2)2 = 1(C) + 1 (O) + 2 (N) + 4 (H) = 10,89 + 13,42 + 2 (18,74) + 4 (7,56) = 92,03 J/mol.K Cp Stearamida = C18H37NO = 18 (C) + 37 (H) + 1(N) + 1 (O) = 18 (10,89) + 37 (7,56) + 18,74 + 13,42 = 507,9 J/mol.K Universitas Sumatera Utara Cp Kloroform = CHCl3 = 20,92 + 3(35,98) = 128,86 J/mol.K Cp H2O = 75,24 J/mol.K Cp CO2 = 37,11 J/mol.K L.B.2. Panas Pembentukan Standar (∆H0 f298) Dari perry,1997 tabel 2-388 diperoleh estimasi ∆H0f298 untuk ikatan (J/mol) adalah Ikatan ∆H (J/mol) -CH3- -76,46 -CH2- -20,64 -COOH -426,72 -NH2 -22,02 -Cl -71,55 -CH 8,67 -CO -133,22 Besarnya harga pembentukan standar adalah (Perry, 1997) ∆H0f298 = 68,29 + Dimana ∆H0f298 ∑N n i =1 i ∆H i = panas pembentukan pada suhu 298 K (J/mol) n = jumlah perbedaan elemen atom pada senyawa Ni = jumlah elemen atom I pada senyawa ∆Hi = harga panas pembentukan pada tabel 2-388 Sehingga diperoleh panas pembentukan untuk masing-masing senyawa yaitu: ∆Hf298 asam stearat = CH3(CH2)16COOH = 68,29 + ∆Hf (-CH3) + 16 ∆Hf(-CH2) + ∆Hf (COOH) = 68,29 + (-76,46) + 16 (-20,64) + (-426,72) = -765,13 J/mol Universitas Sumatera Utara ∆Hf298 Urea = CO(NH2)2 = 68,26 + ∆Hf (CO) + 2 ∆Hf (NH2) = 68,29 + (-133,22) + 2 (-22,02) = -108,97 J/mol ∆Hf298 Stearamida = C18H37NO = 68,26 + ∆Hf (-CH3) + 16 ∆Hf (CH2) + ∆Hf (-CO) +∆Hf(NH2) = 68,26 + (-76,46) + 16(-20,64) + (-133,22) + (-22,02) = - 493,65 J/mol ∆Hf298 Kloroform = 68,26 + ∆Hf (CH) + 3 ∆Hf (Cl) = 68,26 + 8,67 + 3(-71,55) = -137,69 J/mol ∆Hf298 H2O = -285,83 J/mol ∆Hf298 CO2 = -393,51 J/mol L.B.3. Perhitungan Neraca Panas Tiap Alat L.B.3.1. Tangki Urea (T-130) Steam P = 1 atm T = 200 0C 1 UREA 3 T a n g ki U R E A UREA P = 1 atm T = 1350C P = 1 atm T = 30 0C Kondensat P = 1 atm T = 80 0C Universitas Sumatera Utara ∆H Bahan Masuk pada Tangki Urea (T-130) Komponen m (kg) BM (kg/kmol) n (kmol) Cp (kJ/kmol.K) ∆t (K) n.Cp.dT (kJ Urea 133,614 60 2,2269 92,03 5 1024,7080 ∆H Bahan keluar pada Tangki Urea (T-130) Komponen m (kg) BM (kg/kmol) n (kmol) Cp (kJ/kmol.K) ∆t (K) n.Cp.dT (kJ Urea 133,614 60 2,2269 92,03 110 22543,5767 dQ = Qout – Qin = (22543,5767 - 1024,7080) kJ = 21518,8687 kJ Jadi untuk memanaskan urea, dibutuhkan panas sebesar 21518,8687 kJ, untuk memenuhi panas ini, digunakan saturated steam yang masuk pada suhu 200 0C;1 atm dengan besar enthalpi 2793,2 kJ/kg. steam keluar sebagai kondensat pada suhu 800C;1 atm dengan enthalpy 2643,7 kJ/kg (reklaitis, 1983). Sehingga jumlah steam yang dibutuhkan adalah m = dH Hsteam − Hkondensat = 21518,8687 kJ 2793,2 kJ / kg − 2643,7 kJ / kg = 143,9389 kg L.B.3.2. Tangki Asam Stearat (T-140) Steam P = 1 atm T = 200 0C 2 A sa m S te a ra t 4 T a n g ki A sa m S te a ra t A sa m S te a ra t P = 1 atm T = 1350C P = 1 atm T = 30 0C Kondensat P = 1 atm T = 80 0C Universitas Sumatera Utara ∆H Bahan Masuk pada Tangki Asam Stearat (T-140) Komponen m (kg) BM (kg/kmol) n (kmol) Cp (kJ/kmol.K) ∆t (K) n.Cp.dT (kJ) Asam Stearat 633,5085 284,48 2,2269 602,81 5 6711,9879 ∆H Bahan keluar pada Tangki Asam Stearat (T-140) Komponen m (kg) BM (kg/kmol) n (kmol) Cp (kJ/kmol.K) ∆t (K) n.Cp.dT (kJ) Asam Stearat 633,5085 284,48 2,2269 602,81 110 147663,7348 dQ = Qout – Qin = (147663,7348 - 6711,9879) kJ = 140951,7469 kJ Jadi untuk memanaskan asam stearat, dibutuhkan panas sebesar 140951,7469 kJ, untuk memenuhi panas ini, digunakan saturated steam yang masuk pada suhu 200 0 C;1 atm dengan besar enthalpi 2793,2 kJ/kg. steam keluar sebagai kondensat pada suhu 800C;1 atm dengan enthalpy 2643,7 kJ/kg (reklaitis, 1983). Sehingga jumlah steam yang dibutuhkan adalah m = dH Hsteam − Hkondensat = 140951,7469 kJ 2793,2 kJ / kg − 2643,7 kJ / kg = 942,8210 kg Universitas Sumatera Utara L.B.3.3. Tangki Reaktor (R-210) H2O CO2 Steam P = 1 atm T = 200 0C P = 1 atm , T = 160 0C 5 2 U re a 6 P = 1 atm, T = 135 0C 4 S te a ra m id a U re a R e a kto r P = 1 atm, T = 160 0C A sa m S te a ra t 0 P = 1 atm, T = 135 C Kondensat P = 1 atm T = 80 0C ∆HT Produk 160 0C Reaktan 135 0C ∆HP ∆HR Reaktan 25 0C Produk 25 0C ∆H f 298 0 ∆HT = ∆HR + ∆H0f298 + ∆HP Koefisien reaksi dari masing-masing senyawa adalah σAsam Stearat σUrea σStearamida σH2O σCO2 =2 =1 =2 =1 =1 Sehingga diperoleh ∆produk dan ∆reaktan sebagai berikut : Universitas Sumatera Utara ∆Hf0298 reaktan pada Tangki Reaktor (R-210) Komponen Koef. Reaksi (σ)) ∆Hf0298 (kJ/kmol) σ.∆Hf0298 (kJ/kmol) Asam Stearat 2 -765,13 -1530,26 Urea 1 -108,97 -108,97 Total -1639,23 ∆Hf0298 produk pada Tangki Reaktor (R-210) Komponen Koef. Reaksi (σ)) ∆Hf0298 (kJ/kmol) σ.∆Hf0298 (kJ/kmol) Stearamida 2 - 493,65 -987,3 H2O 1 -285,83 -285,83 CO2 1 -393,51 -393,51 Total -1666,67 ∆Hf0298 = -1666,67 – (-1639,23) kJ/kmol = -27,44 kJ/kmol = -27,44 kJ/kmol x 631,3131 kg / jam 283,49 kg kmol = -61,1061 kJ/jam ∆Hreaktan pada Tangki Reaktor (R-210) Komponen m (kg) BM (kg/kmol) n (kmol) Cp (kJ/kmol.K) ∆t (K) n.Cp.dT (kJ) Asam Stearat 633,5085 284,48 2,2269 602,81 -110 -147663,7348 Urea 133,614 60 2,2269 92,03 -110 -22543,5767 ∆Hproduk pada Reaktor (R-210) Total -170207,3115 Komponen m (kg) BM (kg/kmol) n (kmol) Cp (kJ/kmol.K) ∆t (K) n.Cp.dT (kJ) Stearamida 631,3038 283,49 2,2269 507,9 135 152690,7389 Urea 66,807 60 1,1134 92,03 135 13832,9372 H2O 20,0421 18 1,1134 75,24 135 11309,2491 CO2 48,9918 44 1,1134 37,11 135 5577,9669 Total 172101,643 Universitas Sumatera Utara Maka ∆HT = ∆HReaktan + ∆H0f298 + ∆HProduk = [(-170207,3115 kJ) + (-61,1061 kJ/jam) + 172101,643 kJ] = 1833,2254 kJ Panas yang dibutuhkan steam adalah 1833,2254 kJ, maka untuk memenuhi kebutuhan panas ini, digunakan saturated steam yang masuk pada suhu 2000C;1 atm dengan besar enthalpi 2793,2 kJ/kg. steam keluar sebagai kondensat pada suhu 800C;1 atm dengan enthalpy 2643,7 kJ/kg (reklaitis, 1983). Sehingga jumlah steam yang dibutuhkan adalah m = dH Hsteam − Hkondensat = 1833,2254 kJ 2793,2 kJ / kg − 2643,7 kJ / kg = 12,2623 kg L.B.3.4. Evaporator (V-340) K lo ro fo rm P = 1 atm 17 T = 70 0C S te a m P = 1 atm T = 70 0C S te a ra m id a K lo ro fo rm P = 1 atm T = 30 0C 16 15 SPte=a1raatm m id a T = 70 0C E va p o ra to r K o n d e n sa t P = 1 atm T = 30 0C ∆H bahan masuk pada Evaporator (V-340) Komponen m (kg) BM (kg/kmol) n (kmol) Cp (kJ/kmol.K) ∆t (K) n.Cp.dT (kJ) Stearamida 631,3038 284,48 2,2269 507,9 5 5655,2125 Kloroform 1262,6076 119,389 10,5755 128,86 5 6813,7946 Total 12469,0071 Universitas Sumatera Utara ∆H bahan keluar pada Evaporator (V-340) Komponen m (kg) BM (kg/kmol) n (kmol) Cp (kJ/kmol.K) ∆t (K) n.Cp.dT (kJ) Stearamida 631,3038 284,48 2,2 269 507,9 45 50896,9129 Kloroform 1187,4824 119,389 9,9463 128,86 45 57675,6098 Kloroform 62,4990 119,389 0,5234 128,86 45 3035,0395 Total dQ 111607,5622 = Qout – Qin = (111607,5622 - 12469,0071) kJ = 99138,5551 kJ Jadi untuk menguapkan kloroform sebesar 95%, dibutuhkan panas sebesar 99138,5551 kJ. L.B.3.5. Rotary Dryer (RD-350) Steam P = 1 atm T = 100 0C K lo ro fo rm 19 P = 1 atm, T = 90 0C 16 20 S te a ra m id a klo ro fo rm R o ta ry D rye r S te a ra m id a P = 1 atm, T = 90 0C P = 1 atm, T = 70 0C Kondensat P = 1 atm T = 80 0C ∆H bahan masuk pada Rotary Dryer (RD-350) Komponen m (kg) BM (kg/kmol) n (kmol) Cp (kJ/kmol.K) ∆t (K) n.Cp.dT (kJ) Stearamida 631,3038 284,48 2,2269 507,9 45 50896,9129 Kloroform 62,4990 119,389 0,5234 128,86 45 3035,0395 Total 53931,9524 Universitas Sumatera Utara ∆H bahan keluar pada Rotary Dryer (RD-350) Komponen m (kg) BM (kg/kmol) n (kmol) Cp (kJ/kmol.K) ∆t (K) n.Cp.dT (kJ) Stearamida 631,3038 284,48 2,2269 507,9 65 73517,7631 Kloroform 62,4990 119,389 0,5234 128,86 65 4383,9460 Total dQ 77901,7091 = Qout – Qin = (77901,7091- 53931,9524) kJ = 23969,7567 kJ Jadi untuk memanaskan asam stearat, dibutuhkan panas sebesar 23969,7567 kJ, untuk memenuhi panas ini, digunakan saturated steam yang masuk pada suhu 1000C; 1 atm dengan besar enthalpi 2676,1 kJ/kg. steam keluar sebagai kondensat pada suhu 800C;1 atm dengan enthalpy 2643,7 kJ/kg (reklaitis, 1983). Sehingga jumlah steam yang dibutuhkan adalah m = dH Hsteam − Hkondensat = 23969,7567 kJ 2676,1 kJ / kg − 2643,7 kJ / kg = 739,8073 kg L.B.3.6. Kondensor Air Pendingin P = 1 atm T = 20 0C 17 K lo ro fo rm K o n d e n so r 18 K lo ro fo rm P = 1 atm T = 80 0C P = 1 atm T = 50 0C Air Pendingin P = 1 atm T = 40 0C Universitas Sumatera Utara ∆H Bahan Masuk pada kondensor Komponen m (kg) BM (kg/kmol) n (kmol) Cp (kJ/kmol.K) ∆t (K) n.Cp.dT (kJ Kloroform 1249,9814 119,389 9,9463 128,86 55 70492,4119 ∆H Bahan keluar pada kondensor Komponen m (kg) BM (kg/kmol) n (kmol) Cp (kJ/kmol.K) ∆t (K) n.Cp.dT (kJ Kloroform 1249,9814 119,389 9,9463 128,86 5 6408,4011 dQ = Qout – Qin = (6408,4011 - 70492,4119) kJ = - 64084.0108 kJ Jadi panas yang diserap air pendingin adalah sebesar 64084.0108 kJ, maka digunakan air pendingin dengan temperatur masuk 20 0C (293 K); 1 atm dan keluar pada suhu 60 0C (333 K); 1 atm. Cp air = 75,24 J/mol.K (Perry, 1997). Dimana Q = n.Cp. dT 64084.0108 kJ = n x 75,24 kJ/kmol.K x (313 – 293 K) n = n = 21,2932 kmol 64084.0108 kJ 75,24 kJ / kmol.K x (333 − 293) K maka jumlah air yang dbutuhkan, adalah: m = n x BM air = 21,2932 kmol x 18 kg/kmol = 383,2776 kg Universitas Sumatera Utara LAMPIRAN C PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN L.C.1. Gudang Bahan Baku Urea (G-110) Fungsi : Sebagai tempat untuk menyimpan bahan baku berupa Urea yang akan digunakan untuk proses. Bentuk : Prisma tegak segi empat. Bahan konstruksi : Dinding beton dan atap seng. Jumlah : 1 unit. Data kondisi operasi : - Temperatur : 30 oC - Tekanan : 1 atm Laju alir massa = 133,614 kg/jam Densitas Urea (ρ) = 1333,5562 kg/m3 = 83,2510 lb/ft3 Faktor kelonggaran (fk) = 20 % .......................................................(Perry, 1999) Direncanakan gudang bahan baku dengan perbandingan : Panjang gudang : Lebar gudang = 1 : 1 Panjang gudang : Tinggi gudang = 2 : 1 Lebar gudang : Tinggi gudang Perhitungan =2:1 : Direncanakan kapasitas penyediaan selama 1 minggu (7 hari kerja) : = 133,614 kg/jam x 168 jam/minggu = 22447,152 kg/minggu V = kapasitas/densitas = 22447,152 kg / min ggu = 16,8325 m3/minggu 3 1333,5562 kg / m V = (1 + 0,2) x 16,8325 = 20,199 m3/minggu Volume = p x l x t = 2t x 2t x t = 4t3 20,199 m3 = 4t3  20,199  t =    4  1 3 = 1,7155 m Maka diperoleh : Tinggi gudang = 1,7155 m Panjang gudang = 2t = 2 x 1,7155 m = 3,431 m Lebar gudang = Panjang gudang = 1,7155 m L.C - 1 Universitas Sumatera Utara L.C.2. Gudang Bahan Baku Asam Stearat (G-120) Fungsi : Sebagai tempat untuk menyimpan bahan baku berupa Asam Stearat yang akan digunakan untuk proses. Bentuk : Prisma tegak segi empat. Bahan konstruksi : Dinding beton dan atap seng. Jumlah : 1 unit. Data kondisi operasi : - Temperatur : 30 oC - Tekanan : 1 atm Laju alir massa = 633,5085 kg/jam Densitas Asam Stearat (ρ) = 940,8 kg/m3 = 58,7320 lb/ft3 Faktor kelonggaran (fk) = 20 % .......................................................(Perry, 1999) Direncanakan gudang bahan baku dengan perbandingan : Panjang gudang : Lebar gudang = 1 : 1 Panjang gudang : Tinggi gudang = 2 : 1 Lebar gudang : Tinggi gudang Perhitungan =2:1 : Direncanakan kapasitas penyediaan selama 1 minggu (7 hari kerja) : = 633,5085 kg/jam x 168 jam/minggu = 106429,428 kg/minggu V = kapasitas/densitas = 106429,428 kg / min ggu = 113,1265 m3/minggu 3 940,8 kg / m V = (1 + 0,2) x 113,1265 = 135,7518 m3/minggu Volume = p x l x t = 2t x 2t x t = 4t3 135,7518 m3 = 4t3 135,7518  t =   4   1 3 = 3,2372 m Maka diperoleh : Tinggi gudang = 3,2372 m Panjang gudang = 2t = 2 x 3,2372 m = 6,4744 m Lebar gudang = Panjang gudang = 6,4744 m Universitas Sumatera Utara L.C.3. Bucket Elevator Urea (J-111) Fungsi : Mengangkut bahan baku urea untuk dimasukkan ke dalam Tangki Urea Jenis : Spaced – Bucket Centrifugal – Discharge Elevator Bahan : Commercial Steel Kondisi Operasi : Temperatur (T) : 30 oC Tekanan (P) : 1 atm (14,696 psi) Laju bahan yang diangkut : 133,614 kg/jam Faktor kelonggaran, fk : 12 %.......................................(Tabel 28-8, Perry,1999) Kapasitas : 1,12 x 133,614 kg/jam = 149,6476 kg/jam = 0,150 ton/jam Untuk bucket elevator kapasitas < 14 ton / jam, spesifikasinya adalah sebagai berikut: ...................................................................................(Tabel 21-8, Perry,1999) = (6 x 4 x 41/4) in 1. Ukuran Bucket 2. Jarak antar Bucket = 12 in = 0,305 m 3. Kecepatan Bucket = 225 ft/menit = 68,6 m/menit = 1,143 m/s 4. Kecepatan Putaran = 43 rpm 5. Lebar Belt = 7 in = 0,1778 m = 17,78 cm Perhitungan daya yang dibutuhkan (P) P = 0,07 m 0,63 ∆z Dimana : P m ∆z = daya (kW) = laju alir massa (kg/s) = tinggi elevator (m) m = 149,6476 kg /jam = 0,04156 kg/s ∆z = 20 m Maka : P = 0,07 x (0,04156)0,63 x 20 = 0.1887 kW = 0,2531 Hp Universitas Sumatera Utara L.C.4. Bucket Elevator Asam Stearat (J-121) Fungsi : Mengangkut bahan baku Asam Stearat untuk dimasukkan ke dalam Tangki Asam Stearat. Jenis : Spaced – Bucket Centrifugal – Discharge Elevator Bahan : Commercial Steel Kondisi Operasi : Temperatur (T) : 30 oC Tekanan (P) : 1 atm (14,696 psi) Laju bahan yang diangkut : 633,5085 kg/jam Faktor kelonggaran, fk : 12 %.......................................(Tabel 28-8, Perry,1999) Kapasitas : 1,12 x 633,5085 kg/jam = 709,5295 kg/jam = 0,710 ton/jam Untuk bucket elevator kapasitas < 14 ton / jam, spesifikasinya adalah sebagai berikut: ...................................................................................(Tabel 21-8, Perry,1999) = (6 x 4 x 41/4) in 6. Ukuran Bucket 7. Jarak antar Bucket = 12 in = 0,305 m 8. Kecepatan Bucket = 225 ft/menit = 68,6 m/menit = 1,143 m/s 9. Kecepatan Putaran = 43 rpm 10. Lebar Belt = 7 in = 0,1778 m = 17,78 cm Perhitungan daya yang dibutuhkan (P) P = 0,07 m 0,63 ∆z Dimana : P m ∆z = daya (kW) = laju alir massa (kg/s) = tinggi elevator (m) m = 709,5295 kg /jam = 0,19709 kg/s ∆z = 20 m Maka : P = 0,07 x (0,19709)0,63 x 20 = 0,5032 kW = 0,6748 Hp Universitas Sumatera Utara L.C.5. Tangki Urea (T-130) Fungsi : Tempat meleburkan Urea padat menjadi Urea cair, untuk keperluan proses Jenis : Tangki penyimpan dengan tutup dan alas datar. Bentuk : Silinder tegak dengan alas datar dan tutup ellipsoidal. Bahan Konstruksi : Carbon Steel, SA-285 grade C. Jumlah : 1 unit Temperatur (T) : 135oC Tekanan (P) : 1 atm Laju massa masuk : 133,614 kg/jam Faktor kelonggaran : 20% Densitas Urea, ρ : 1333,5562 kg/m3 = 83,2510 lb/ft3 Viskositas Urea, µ : 2,6453 x 10-2 lb/ft.detik 1. Menentukan ukuran Tangki a. Volume larutan, VL = 133,614 kg = 0,1002 m3 3 1333,5562 kg / m Volume tangki, VT = (1 + 0,2) x 0,1002 m3 = 0,1202 m3 b. Diameter silinder dan tinggi silinder Hh Hc Dt Hs L • Gambar LC-1 Ukuran Tangki Volume silinder (VS) V = 1 2 π Dt Hs ; 4 Maka Vs = asumsi, Hs : Dt = 3 : 1 π  3 3 3 D t  D  = 2,335 D t 4 1  Universitas Sumatera Utara • Volume tutup tangki (Vh) π 3 D t = 0,131 Dt3 24 Vh = • (Brownell & Young , 1959) Volume tangki (Vt) Vt = Vs + Vh 0,1202 m3 = 2,335 Dt3 + 0,131 Dt3 m3 0,1202 D= r = = 2,466 D3 0,1202 = 0,3652 m = 1,1981 ft = 14,3779 in 2,466 3 D 0,3652 = = 0,1826 m = 0,5990 ft = 7,1889 in 2 2 • Tinggi silinder (Hs) Hs = • • • 3 3 x Dt = x 0,3652 = 1,0956 m = 3,5944 ft = 43,1337 in 1 1 1 1 Tinggi tutup, Hh = 2 x D = 2x 0,3652 = 0,3652 m = 1,1981 ft 2 2 = 14,3779 in Tinggi total tangki HT = 1,0956 m + 0,3652 m = 1,4608 m = 4,7925 ft = 57,5116 in Tinggi cairan dalam tangki Tinggi cairan, Hc = VL 0,1002 x 1,4608 = 1,2177 m xH T = VT 0,1202 = 3,9950 ft = 47,9408 in 2. Tebal shell dan tutup Tangki a. tebal shell t= PR + (CxN ) SE − 0,6 P (tabel 9 McCEtta&Cunningham, 1993) • Allowable Working Stress (S) = 12650 psia (Brownell & Young, 1997) • Efesiensi sambungan (E) • Faktor korosi • Umur alat (N) = 0,8 (Brownell & Young, 1997) = 0,13-0,5 mm/tahun Diambil = 0,1 in/tahun = 15 tahun Universitas Sumatera Utara • Tekanan Operasi (H c − 1) = 1 atm = 14,639 psia Tekanan hidrostatis (Ph) Ph = Ph = xρ (3,9950 − 1) x83,2510 lb / ft 3 = 1,7315 lb/ft2 = 82,9042 N/m2 = 0,0120 psia 144 144 Tekanan Operasi (P) P = Po + Ph = (14,639 + 0,0120) psia = 14,651 psia Tekanan desain (Pd) Pd = (1+fk) x P = (1 + 0,2) x 14,651 = 17,5812 psia Maka tebal shell : t = = 14,651 psia x 7,1889 in + (0,01in x 15) (12650 psia x 0,8) − (0,6 x14,651 psia ) 105,3245 + (0,15) 10111,2094 = 0,1604 in Digunakan tebal shell standar = ¼ in b. Tebal tutup Tebal tutup dianggap sama dengan tebal shell karena terbuat dari bahan yang sama yaitu ¼ in. 3. Penentuan Jacket Pemanas Diameter dalam jacket, Dij = D + 2T = 14,3779 in + 2 (0,25) = 14,8779 in Tebal jacket (z) = 0,5 in Diameter luar jacket, D0j = Dij + 2.z = 14,8779 in + 2(0,5) = 15,8779 in Universitas Sumatera Utara 4. Penentuan Pengaduk Jenis pengaduk : flat 6 blade turbin impeller Jumlah buffle : 4 buah Untuk turbin standar (Mc.Cabe, 1993), diperoleh Da/Dt = 13 ; Da = 1/3 x 1,1981 ft E/Da = 1 ;E = 0,3993 ft L/Da = ¼ ;L = ¼ x 0,3993 ft = 0,0998 ft W/Da = 1/5 ; W = 1/5 x 0,3993 ft = 0,0798 ft J/Dt = 1/12 x 1,1981 ft = 0,0998 ft = 1/12 ; J = 0,3993 ft Dimana : Dt = Diameter tangki Da = Diameter impeller E = Tinggi turbin dari dasar tangki L = Panjang blade pada turbin W = Lebar blade pada turbin J = Lebar buffle ρN (Dt )2 µ Kecepatan pengadukan, N = 1 putaran/detik Bilangan Reynold, NRe = 83,2510 (1)(1,1981) = = 4517,5254 2,6453.10 − 2 2 KT = 1000 K .ρ .( N ) .(Da ) = T g x 550 3 P 5 1000 x 83,2510 x (1) x(0,3993) = 32,2 x 550 3 = 5 845,0570 = 0,0477 Hp 17710 Maka digunakan motor dengan daya = 1/8 Hp. Universitas Sumatera Utara L.C.6. Tangki Asam Stearat (T-140) Fungsi : Tempat meleburkan Asam Stearat padat menjadi Asam Stearat cair, untuk keperluan proses Jenis : Tangki penyimpan dengan tutup dan alas datar. Bentuk : Silinder tegak dengan alas datar dan tutup ellipsoidal. Bahan Konstruksi : Carbon Steel, SA-285 grade C. Jumlah : 1 unit Temperatur (T) : 135oC Tekanan (P) : 1 atm Laju massa masuk : 633,5085 kg/jam Faktor kelonggaran : 20% Densitas Urea, ρ : 904,8 kg/m3 = 56,4846 lb/ft3 1. Menentukan ukuran Tangki a. Volume larutan, VL = 633,5085 kg = 0,7001 m3 3 904,8 kg / m Volume tangki, VT = (1 + 0,2) x 0,7001 m3 = 0,8401 m3 b. Diameter silinder dan tinggi silinder Hh Hc Dt Hs L • Gambar LC-2 Ukuran Tangki Volume silinder (VS) V = 1 2 π Dt Hs ; 4 Maka Vs = asumsi, Hs : Dt = 3 : 1 π  3 3 3 D t  D  = 2,335 D t 4 1  Universitas Sumatera Utara • Volume tutup tangki (Vh) π 3 D t = 0,131 Dt3 24 Vh = • (Brownell & Young , 1959) Volume tangki (Vt) Vt = Vs + Vh 0,8401 m3 = 2,335 Dt3 + 0,131 Dt3 m3 0,8401 D= r = = 2,466 D3 0,8401 = 0,6984 m = 2,2913 ft = 27,4960 in 2,466 3 D 0,6984 = = 0,3492 m = 1,1456 ft = 13,7480 in 2 2 • Tinggi silinder (Hs) Hs = • • • 3 3 x Dt = x 0,6984 = 2,0952 m = 6,8739 ft = 82,4880 in 1 1 1 1 Tinggi tutup, Hh = 2 x Dt = 2x 0,6984 = 0,6984 m = 2,2913 ft 2 2 = 27,4960 in Tinggi total tangki HT = 2,0952 m + 0,6984 m = 2,7936 m = 9,1652 ft = 109,9840 in Tinggi cairan dalam tangki Tinggi cairan, Hc = VL 0,7001 x 2,7936 = 2,3280 m xH T = VT 0,8401 = 7,6377 ft = 91,6533 in 2. Tebal shell dan tutup Tangki a. tebal shell t= PR + (CxN ) SE − 0,6 P (tabel 9 McCEtta&Cunningham, 1993) • Allowable Working Stress (S) = 12650 psia (Brownell & Young, 1997) • Efesiensi sambungan (E) • Faktor korosi • Umur alat (N) = 0,8 (Brownell & Young, 1997) = 0,13-0,5 mm/tahun Diambil = 0,1 in/tahun = 15 tahun Universitas Sumatera Utara • Tekanan Operasi (H c − 1) = 1 atm = 14,639 psia Tekanan hidrostatis (Ph) Ph = Ph = xρ (7,6377 − 1) x56,4846 lb / ft 3 = 2,6036 lb/ft2 = 124,6603 N/m2 = 0,015 psia 144 144 Tekanan Operasi (P) P = Po + Ph = (14,639 + 0,015) psia = 14,654 psia Tekanan desain (Pd) Pd = (1+fk) x P = (1 + 0,2) x 14,654 = 17,5848 psia Maka tebal shell : t = = 14,654 psia x 13,7480 in + (0,01in x 15) (12650 psia x 0,8) − (0,6 x14,654 psia ) 201,4631 + (0,15) 10111,2076 = 0,1699 in Digunakan tebal shell standar = ¼ in b. Tebal tutup Tebal tutup dianggap sama dengan tebal shell karena terbuat dari bahan yang sama yaitu ¼ in. 3. Penentuan Jacket Pemanas Diameter dalam jacket, Dij = D + 2T = 27,4960 in + 2 (0,25) = 27,996 in Tebal jacket (z) = 0,5 in Diameter luar jacket, D0j = Dij + 2.z = 27,996 in + 2(0,5) = 28,996 in Universitas Sumatera Utara 4. Penentuan Pengaduk Jenis pengaduk : flat 6 blade turbin impeller Jumlah buffle : 4 buah Untuk turbin standar (Mc.Cabe, 1993), diperoleh Da/Dt = 13 ; Da = 1/3 x 2,2913 ft E/Da = 1 ;E = 0,7673 ft L/Da = ¼ ;L = ¼ x 0,7673 ft = 0,1918 ft W/Da = 1/5 ; W = 1/5 x 0,7673 ft = 0,1534 ft J/Dt = 1/12 x 2,2913 ft = 0,1909 ft = 1/12 ; J = 0,7673 ft Dimana : Dt = Diameter tangki Da = Diameter impeller E = Tinggi turbin dari dasar tangki L = Panjang blade pada turbin W = Lebar blade pada turbin J = Lebar buffle ρN (Dt )2 µ Kecepatan pengadukan, N = 1 putaran/detik Bilangan Reynold, NRe = 56,4846 (1)(2,2913) = = 89862,8168 3,3.10 −3 2 KT = 1000 K .ρ .( N ) .(Da ) = T g x 550 3 P 5 1000 x 56,4846 x (1) x(0,7673) = 32,2 x 550 3 = 5 15022,9786 = 0,8482 Hp 17710 Maka digunakan motor dengan daya = 1 Hp. Universitas Sumatera Utara L.C.7. Tangki Reaktor (R-210) Fungsi : Untuk mereaksikan Asam Stearat dengan Urea Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup elipsoidal Bahan : Carbon Steel, SA-285 grade C Jumlah : 1 unit Kondisi operasi : 1600C; 1 atm Waktu tinggal = 5 jam Faktor kelonggaran = 20% Laju alir urea = 133,614 kg/jam Densitas urea (ρ) = 1333,5562 kg/m3 = 83,2510 lb/ft3 Volume urea = Laju alir asam stearat = 633,5085 kg/jam Densitas asam stearat (ρ) = 904,8 kg/m3 Volume asam stearat = Volume total (Vt) = Vol. Urea + Vol. Asam stearat 133,614 kg / jam = 0,1002 m3 3 1333,5562 kg / m 633,5085 kg / jam = 0,7001 m3 3 904,8 kg / m = 0,1002 m3 + 0,7001 m3 = 0,8003 m3 Massa total (Mt) = massa urea + massa asam stearat = 133,614 kg/jam + 633,5085 kg/jam = 767,1225 kg Densitas campuran (ρc) = Mt 767,1225 kg = = 958,5436 kg/m3 3 Vt 0,8003 m = 59,8397 lb/ft3 1. Menentukan ukuran reaktor a. Volume campuran (Vc) = t x ρc 10 x958,5436 = = 6,6565 m3 60 x 24 60 x 24 Faktor kelonggaran = 20% Volume reaktor (Vt) = 6,6565 x 1,2 = 7,9878 m3 Universitas Sumatera Utara b. Diameter silinder dan tinggi silinder Direncanakan : Tinggi silinder : diameter silinder (Hs : D)= 3: 1 : Tinggi head : Diameter (Hh : D) = 1:2 Volume silinder, Vs 1 2 π Dt Hs ; 4 V = Maka Vs = asumsi, Hs : Dt = 3 : 1 π  3 3 3 D t  D  = 2,335 D t 4 1  Volume tutup reaktor Vh = π 3 D t = 0,131 Dt3 24 (Brownell & Young , 1959) Dimana : Vs = Volume silinder (ft3) Hs = Tinggi silinder (ft) D = Diameter reakor (ft) Sehingga : Vt = Vs + Vh 7,9878 m 3 7,9878 m3 D= r = 3 = 2,335 Dt3 + 0,131 Dt3 = 2,466 D3 7,9878 = 1,4796 m = 4,8542 ft = 58,2518 in 2,466 D 1,4796 = = 0,7398 m = 2,4271 ft = 29,1259 in 2 2 untuk desain direncanakan : • • Diameter silinder, D = 1,4796 m = 4,8542 ft = 58,2518 in Tinggi silinder, Hs = 3 3 D = 1,4796 = 4,4388 m = 14,5628 ft 1 1 = 174,7555 in • Tinggi tutup, Hh 1 1 = 2 x D = 2 x 1,4796 = 1,4796 m 4,8542 ft 2 2 = 58,2518 in Universitas Sumatera Utara • Tinggi total reaktor HR = 4,4388 m + 1,4796 m = 5,9184 m = 19,4170 ft = 233,0074 in c. Tinggi cairan dalam Reaktor Tinggi cairan, Hc = VL 6,6565 xH R = x5,9184 = 4,932 m = 16,1809 ft VR 7,9878 = 194,1728 in 2. Tebal shell dan tutup reaktor a. Tebal shell t= PR + (CxN ) SE − 0,6 P (tabel 9 McCEtta&Cunningham, 1993) • Allowable Working Stress (S) = 12650 psia (Brownell & Young, 1997) • Efesiensi sambungan (E) • Faktor korosi • Umur alat (N) (Brownell & Young, 1997) = 0,13-0,5 mm/tahun Diambil • Tekanan Operasi (H c − 1) = 0,8 = 0,1 in/tahun = 15 tahun = 1 atm = 14,639 psia Tekanan hidrostatis (Ph) Ph = Ph = xρ (16,1809 − 1) x59,8397 lb / ft 3 144 144 = 6,3084 lb/ft2 = 302,0461 N/m2 = 0,0438 psia Tekanan Operasi (P) P = Po + Ph = (14,639 + 0,0438) psia = 14,6828 psia Tekanan desain (Pd) Pd = (1+fk) x P = (1 + 0,2) x 14,6828 = 17,6193 psia Maka tebal shell : t = 14,6828 psia x 29,1259 in + (0,01in x 15) (12650 psia x 0,8) − (0,6 x14,6828 psia ) Universitas Sumatera Utara = 427,6497 + (0,15) 10111,1904 = 0,1922 in Digunakan tebal shell standar = ¼ in b. Tebal tutup Tebal tutup dianggap sama dengan tebal shell karena terbuat dari bahan yang sama = ¼ in. 3. Penentuan jacket pemanas Diameter dalam jacket, Dij = D + 2T = 58,2518 in + 2 (0,25) = 58,7518 in Tebal jacket (z) = 0,5 in Diameter luar jacket, D0j = Dij + 2.z = 58,7518 in + 2(0,5) = 59,7518 in 4. Penentuan pengaduk Jenis pengaduk : flat 6 blade turbin impeller Jumlah buffle : 4 buah Untuk turbin standar (Mc.Cabe, 1993), diperoleh Da/Dt = 13 ; Da = 1/3 x 4,8542 ft E/Da = 1 ;E = 1,6180 ft L/Da = ¼ ;L = ¼ x 1,6180 ft = 0,4045 ft W/Da = 1/5 ; W = 1/5 x 1,6180 ft = 0,3236 ft J/Dt = 1/12 x 4,8542 ft = 0,4045 ft = 1/12 ; J = 1,6180 ft Dimana : Dt = Diameter tangki Da = Diameter impeller E = Tinggi turbin dari dasar tangki L = Panjang blade pada turbin W = Lebar blade pada turbin J = Lebar buffle Kecepatan pengadukan, N = 1 putaran/detik Universitas Sumatera Utara Bilangan Reynold, NRe = ρN (Dt )2 µ 59,8397 (1)(4,8542 ) = 427.277,2179 3,3.10 −3 2 = K .ρ .( N ) .(Da ) = T g x 550 KT = 1000 3 P 5 1000 x 59,8397 x (1) x(1,6180 ) = 32,2 x 550 3 = 5 663562,7433 = 37,4682 Hp 17710 Maka digunakan motor dengan daya = 37 ½ Hp. L.C.8. Tangki Penampung Sementara (F-220) Fungsi : Tempat menampung hasil reaksi dari reaktor Kondisi : T = 160 0C; P = 1 atm Jumlah : 1 unit Bentuk : Silinder tegak tanpa tutup dan alas datar Ukuran tangki: Densitas campuran : 958,5436 kg/m3 Laju alir campuran : 767,1225 kg/jam Volume campuran : 0,8003 m3 Faktor kelonggaran : 20% Volume tangki : (1,2) x volume campuran 1,2 x 0,8003 = 0,9603 m3 3 D 1 Direncanakan :H= Volume tangki = Volume shell 0,9603 m3 = (π/4.D2.H) = (3π/1.D3 ) D = 0,4671 m = 1,5324 ft = 16,3897 in H = 3/1. D = 3/1(0,4671) = 1,4013 m Universitas Sumatera Utara Tinggi total = Tinggi shell = 1,4013 m = ρ.g.ΣH Tekanan hidrostatik = (958,5436 x 0,98 x 1,4013)/6894,76 psia = 0,1909 psia Tekanan desain = 0,1909 + 14,7 = 14,8909 psia Tebal dinding tangki: Bahan tangki yang dipilih carbon steel,SA-285 grade C; diperoleh : • Allowable Working Stress (S) = 12650 psia (Brownell & Young, 1997) • Efesiensi sambungan (E) • Faktor korosi Diambil = = 0,1 in/tahun = 15 tahun • Tekanan Operasi = (Brownell & Young, 1997) = 0,13-0,5 mm/tahun • Umur alat (N) Tebal tangki, t = = 0,8 = 1 atm = 14,639 psia PR + (CxN ) (tabel 9 McCEtta&Cunningham, 1993) SE − 0,6 P 14,8909 x 8,1948 + (0,01 x 15) (12650 x 0,8) − (0,6 x 14,8909) 122,0279 + 0,15 = 0,1620 in 10111,0655 Maka digunakan tebal tangki standar = ¼ in. L.C.9. Tangki Pemurni (T-310) Fungsi : Untuk memurnikan stearamida kasar Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup elipsoidal Bahan : Carbon Steel, SA-285 grade C Jumlah : 1 unit Faktor kelonggaran = 20% Laju alir urea Densitas urea, ρ = 133,614 kg/jam Volume urea = = 1333,5562 kg/m3 = 83,2510 lb/ft3 133,614 kg / jam = 0,1002 m3 3 1333,5562 kg / m Universitas Sumatera Utara Laju alir stearamida = 631,3038 kg/jam Densitas stearamida, ρ = 670 kg/m3 = 41,82 lb/ft3 Volume stearamida = Laju alir kloroform = 1262,6076 kg/jam Densitas kloroform = 1490 kg/m3 93,017 lb/ft3 Volume kloroform = Volume total, Vt 631,3038 kg / jam = 0,9422 m3 3 670 kg / m 1262,6076 kg / jam = 0,8473 m3 3 1490 kg / m = Vol. Urea + Vol. Stearamida + Vol. Kloroform = 0,1002 m3 + 0,9422 m3 + 0,8473 m3 = 1,8897 m3 Massa total, Mt = m. Urea + m. Stearamida + m. Kloroform = 133,614 kg/jam + 631,3038 kg/jam +1262,6076kg/jam = 2027,5254 kg/jam Densitas campuran, ρc = Mt 2027,5254 kg = = 1072,9350 kg/m3 3 Vt 1,8897 m = 66,9809 lb/ft3 1. Menentukan ukuran tangki a. Volume campuran (Vc) = t x ρc 10 x 1072,9350 = = 7,4509 m3 60 x 24 60 x 24 Faktor kelonggaran = 20% Volume tangki (Vt) = 7,4509 x 1,2 = 8,9410 m3 b. Diameter silinder dan tinggi silinder Direncanakan : Tinggi silinder : diameter silinder (Hs : D)= 3: 1 : Tinggi head : Diameter (Hh : D) = 1: 2 Volume silinder, Vs V = 1 2 π Dt Hs ; 4 Maka Vs = asumsi, Hs : Dt = 3 : 1 π  3 3 3 D t  D  = 2,335 D t 4 1  Volume tutup tangki Vh = π 3 D t = 0,131 Dt3 24 (Brownell & Young , 1959) Universitas Sumatera Utara Dimana : Vs = Volume silinder (ft3) Hs = Tinggi silinder (ft) D = Diameter tangki pemurni (ft) Sehingga : Vt = Vs + Vh 8,9410 m3 = 2,335 Dt3 + 0,131 Dt3 8,9410 m3 = 2,466 D3 D= r = 8,9410 = 1,5362 m = 5,0399 ft = 60,4801 in 2,466 3 D 1,5362 = = 0,7681 m = 2,5199 ft = 30,2400 in 2 2 untuk desain direncanakan : • • Diameter silinder, D = 1,5362 m = 5,0399 ft = 60,4801 in Tinggi silinder, Hs = 3 3 D = 1,5362 = 4,6086 m = 15,1198 ft 1 1 = 181,4405 in • • 1 1 = 2 x D = 2 x 1,5362 = 1,5362 m = 5,0399 ft 2 2 Tinggi tutup, Hh = 60,4801 in Tinggi total tangki HT = 4,6086 m + 1,5362 m = 6,1448 m = 20,1598 ft = 241,9207 in c. Tinggi cairan dalam tangki Tinggi cairan, Hc = VL 7,4509 xH T = x6,1448 = 5,1207 m = 16,7999 ft 8,9410 VT = 201,6019 in 2. Tebal shell dan tutup tangki pemurni a. Tebal shell t= PR + (CxN ) SE − 0,6 P (tabel 9 McCEtta&Cunningham, 1993) • Allowable Working Stress (S) = 12650 psia (Brownell & Young, 1997) • Efesiensi sambungan (E) • Faktor korosi = 0,8 (Brownell & Young, 1997) = 0,13-0,5 mm/tahun Universitas Sumatera Utara • Umur alat (N) Diambil = 15 tahun • Tekanan Operasi (H c − 1) = 0,01 in/tahun = 1 atm = 14,639 psia Tekanan hidrostatis (Ph) Ph = Ph = xρ (16,7999 − 1) x 66,9809 lb / ft 3 144 144 = 7,3492 lb/ft2 = 351,8796 N/m2 = 0,0510 psia Tekanan Operasi (P) P = Po + Ph = (14,639 + 0,0510) psia = 14,69 psia Tekanan desain (Pd) Pd = (1+fk) x P = (1 + 0,2) x 14,69 = 17,628 psia Maka tebal shell : t = = 17,628 psia x 30,2400 in + (0,01in x 15) (12650 psia x 0,8) − (0,6 x17,628 psia ) 533,0707 + (0,15) 10109,4232 = 0,2027 in Digunakan tebal shell standar = ¼ in b. Tebal tutup Tebal tutup dianggap sama dengan tebal shell karena terbuat dari bahan yang sama = ¼ in. 3. Penentuan pengaduk Jenis pengaduk : flat 6 blade turbin impeller Jumlah buffle : 4 buah Untuk turbin standar (Mc.Cabe, 1993), diperoleh Da/Dt = 13 ; Da = 1/3 x 5,0399 ft E/Da = 1 ;E = 1,6799 ft L/Da = ¼ ;L = ¼ x 1,6799 ft = 0,4199 ft = 1/5 x 1,6799 ft = 0,3359 ft W/Da = 1/5 ; W = 1,6799 ft Universitas Sumatera Utara J/Dt = 1/12 ; J = 1/12 x 5,0399 ft = 0,4199 ft Dimana : Dt = Diameter tangki Da = Diameter impeller E = Tinggi turbin dari dasar tangki L = Panjang blade pada turbin W = Lebar blade pada turbin J = Lebar buffle Kecepatan pengadukan, N Bilangan Reynold, NRe = 1 putaran/detik ρN (Dt )2 = µ 66,9809 (1)(5,0399 ) = = 515561,9737 3,3.10 −3 2 K .ρ .( N ) .(Da ) = T g x 550 KT = 1000 3 P 5 1000 x 66,9809 x (1) x(1,6799 ) = 32,2 x 550 3 = 5 896124,0421 = 50,5998 Hp 17710 Maka digunakan motor dengan daya = 51 Hp. L.C.10. Filter Press (H-320) Fungsi : Untuk memisahkan urea dengan larutan stearamida Bahan : Carbon Steel, SA-333 Jumlah : 1 unit Jenis : Plate dan frame Laju alir massa (G) = 1960,7184 kg/jam 4322,5997 lb/jam Densitas campuran = 1197,4518 kg/m3 = 74,7543 lb/ft3 Laju alir (Q) = m 4322,5997 lb / jam = 57,8240 ft3/jam = 3 ρ 74,7543 lb / ft Universitas Sumatera Utara Porositas bahan (P) = 0,6 (Brownell, 1969) Densitas cake = 1012,4075 kg/m3 (Geankoplis, 1983) = 1012,407 kg/m3 = 63,2023 lb/ft3 Massa padatan tertahan (MP) = 79,4330 kg/jam = 175,1179 lb/jam Tebal cake (Vc) = Mp (1 − P ) x ρc = 175,1179 lb / jam = 6,9266 ft3/jam 3 (1 − 0,6) x 63,2046 lb / ft = 0,1961 m3/jam Cake frame (s) Jumlah frame (F) = Mp Vc = 175,1179 lb / jam = 25,2819 lb/ft3 3 6,9266 ft / jam = 10 ρc s 632,046 lb / ft 3 = = 24,9999 unit 25,2819 lb / ft 3 = 25 unit Lebar = 4,36 ft = 1,329 m Panjang (P) = 2 x 4,36 ft = 8,72 ft = 2,65 m Luas filter =pxl = 8,72 ft x 4,36 ft = 38,0192 ft2 Spesifikasi filter penyaringan : Luas filter = 38,0192 ft2 Lebar = 4,136 ft Panjang = 8,72 ft Jumlah frame = 25 unit Jumlah plate = 25 unit Universitas Sumatera Utara L.C.11. Tangki Penampung Sementara (F-330) Fungsi : Tempat menampung hasil filtrat dari filter press Kondisi : T = 30 0C; P = 1 atm Jumlah : 1 unit Bentuk : Silinder tegak tanpa tutup dan alas datar Ukuran tangki: Laju alir stearamida = 631,3038 kg/jam Densitas stearamida = 670 kg/m3 = 41,82 lb/ft3 631,3038 kg / jam = 0,9422 m3 670 kg / m 3 Volume stearamida = Laju alir kloroform = 1249,9815 kg/jam Densitas kloroform = 1490 kg/m3 = 93,017 lb/ft3 Volume kloroform = Volume total (Vt) = Vol. Stearamida + Vol. Kloroform 1249,9815 kg / jam = 0,8389 m3 3 1490 kg / m = 0,9422 m3 + 0,8389 m3 = 1,7811 m3 Massa total (Mt) = 631,3038 kg/jam + 1249,9815 kg/jam = 1881,2853 kg/jam Densitas campuran, ρs = Mt 1881,2853 kg / jam = 1056,2491 kg/m3 = 3 Vt 1,7811 m = 65,9391 lb/ft3 Faktor kelonggaran = 20% Volume tangki = (1,2) x volume campuran 1,2 x 1,7811 m3 = 2,1373 m3 3 D 1 Direncanakan :H= Volume tangki = Volume shell 2,1373 m3 = (π/4.D2.H) = (3π/1.D3) D = 0,6098 m = 2,0006 ft = 24,0078 in H = 3/1. D = 3/1(0,6098) = 1,8294 m Universitas Sumatera Utara Tinggi total = Tinggi shell = 1,8294 m = ρ.g.ΣH Tekanan hidrostatik = (1056,2491 x 0,98 x 1,8294)/6894,76 psia = 0,2746 psia Tekanan desain = 0,2746 + 14,7 = 14,9746 psia Tebal dinding tangki: Bahan tangki yang dipilih carbon steel,SA-285 grade C; diperoleh : • Allowable Working Stress (S) = 12650 psia (Brownell & Young, 1997) • Efisiensi sambungan (E) • Faktor korosi Diambil = 0,1 in/tahun = 15 tahun • Tekanan Operasi = = (Brownell & Young, 1997) = 0,13-0,5 mm/tahun • Umur alat (N) Tebal tangki, t = = 0,8 = 1 atm = 14,639 psia PR + (CxN ) (tabel 9 McCEtta&Cunningham, 1993) SE − 0,6 P 14,9746 x 12,0039 + (0,01 x 15) (12650 x 0,8) − (0,6 x14,9746) 179,7536 + 0,15 = 0,1677 in 10111,0153 Maka digunakan tebal tangki standar = ¼ in. L.C.12. Evaporator (V-340) Fungsi : Untuk memisahkan stearamida dari kloroform dengan cara menguapkan kloroform. Jumlah : 1 unit Tipe : Basket Type Vertikal Tube Evaporator Bahan konstruksi : Carbon steel, SA-304 Tekanan operasi : 1 atm = 14,7 psi Suhu umpan masuk : 30 0C = 86 0F Suhu produk keluar : 70 0C = 158 0F Jumlah larutan yang diuapkan = 1881,2853 kg/jam Universitas Sumatera Utara Laju alir produk (g) = 631,3038 kg/jam Densitas campuran,ρ = 1056,2491 kg/m3 Volume produk V = ρ G = 631,3038 kg / jam 1056,2491 kg / m 3 = 0,5976 m3 = 21,1091 ft3 Evaporator berisi 80% dari shell Volume shell (Vsh) = 21,1091 ft 3 = 26,3863 ft3 0,8 = 0,7025 m3 Evaporator dirancang berbentuk silinder tegak dengan tutup atas berbentuk ellipsiodal dan tutup bawah berbentuk kerucut, perbandingan tinggi silinder dengan perbandingan diameter silinder 3 : 1 sedangan perbandingan antara ellipsiodal dengan diameter tangki 2 : 1. Faktor kelonggaran : 20% (Browell, 1959) Volume silinder evaporator (Vs) = V (1+fk) = 21,1091 ft3 (1 + 0,2) Vs = ¼ π Dt24/1Dt Dt = 25,3309 ft3 = 0,7171 m3 = πDt3 = 3 = 3 π Vs 25,3309 ft 3 3,14 = 2,0055 ft = 0,61128 m Asumsi : UD (overall design coeficient) = 700 Btu/jam.ft2 Dari gambar 14.7 D.Q Kern diperoleh : UD = 0,8 x 700 Btu/jam.ft = 560 Btu/jam.ft Q • = 1440051,403 kkal/jam = 5737256,586 Btu/jam Luas permukaan pemanasan A : A = Q U D x ∆T (Kern, 1965) Universitas Sumatera Utara = 5737256,586 560 Btu / jam. ft 2 x (158 − 86 )0 F = 142,293 ft2 • = 43,371 m2 Penentuan jumlah tube (Nt) : Nt = A L x a" Dimana : A = Luas permukaan pemanasan (ft2) a” = Luas permukaan luar tube per ft (ft2) L = Panjang tube (ft) Asumsi tube yang diambil : OD = ¾ in BWG = 16 a” = 0,2618 ft2/ft ts = 0,065 in maka : Nt = 142,293 ft 3 10 ft x 0,2618 ft 2 / ft = 54,35 = 55 tube Tinggi silinder (Hs) = 3 Dt 1 = 3 1,867 ft 1 (Browell,1959) = 5,601 ft = 1,7072 m Tinggi head (Hd) = 1 Dt 2 = 1 1,867 ft 2 (Browell,1959) = 0,9335 ft = 0,2845 m Tinggi cones evaporator (Hc) = tg θ (Dt – 1) = tg 45 (1,867 ft – 1) = 0,867 ft = 0,2642 m Universitas Sumatera Utara Panjang sisi miring cones, Lsmc (Lsmc)2 = (1/2 Dt)2 + (Hc) Lsmc =  1 2  x 1,867 ft  + (0,867 ft )  2 = 1,2980 ft = 0,3956 m Total tinggi evaporator (HTe) = Hs + Hd +Hc = 5,601 ft + 0,9335 ft + 0,867 ft = 7,4015 ft = 2,2560 m Volume silinder evaporator (Vse) = ¼ π Dt2 Hs (Browell, 1959) = ¼ (3,14)(1,867 ft)2 (5,601 ft) = 15,326 ft3 = 4,6714 m3 Volume head silinder evaporator (Vde) Vde = π (1/2 Dt2) Hd = 3.14 x (1/2 x 1,8687 ft2) x 0,9335 ft = 2,5543 ft3 = 0,7785 m3 Volume cones evaporator (Vce) Vce = ½ π Hc (Dt -1)(Dt2 + Dt + 1) (Browell, 1959) = [½ (3,14)(0,867 ft)(1,867 ft - 1)][(1,867 ft)2 + (1,867 ft + 1)] = 7,4971 ft3 = 2,2851 m3 Volume total evaporator (VTe) = Vse + Vde + Vce = 15,326 ft3 + 3,8090 ft3 + 7,4971 ft3 = 26,6321 ft3 = 8,1175 m3 Tekanan design (Pd) = ρ (Hs – 1) = 65,9746 lb/ft3 (6,399 ft - 1) = 356,1968 lb/ft3 x 1 psi 144 lb / ft 2 = 2,4736 psi = 0,1682 atm Universitas Sumatera Utara Tekanan total design (PT) = Pd + 14,7 psi = 2,4736 psi + 14,7 psi = 17,1736 psi Dimana : E = Effisiensi sambungan = 80% F = allowable stress = 18750 psi C = faktor korosi = 0,00625 in/tahun n = umur alat = 20 tahun jadi, t = (17,1736 psi ) x (11,2007 psi ) + (0,00625 in / tahun x 20 tahun ) 2 (18750 psi x 0,8) − (0,6 x 17,1736 ) = 0,1314 in x • 0,025 m 1in = 0,0033 m Spesifikasi tangki evaporator Diameter tangki = 0,569 m Tinggi tangki = 1,7072 m Volume tangki = 8,1175 m3 Tebal plate = 0,0033 m atau 1/8 in Bahan kontruksi = Carbon steel SA – 304 L.C.12. Rotary Dryer (RD - 350) Fungsi : untuk mengeringkan stearamida dari evaporator Jenis : Counter Indirect Heat Rotary Dryer Bahan : Commercial Steel 1. Menentukan Diameter Rotary Dryer Steam masuk : 1800C = 356 0F Steam keluar : 100 0C = 212 0F Banyak steam yang dibutuhkan = 239,2191 kg/jam Range kecepatan steam = 200 – 1000 lb/jam.ft2 Diambil kecepatan rata-rata = 500 lb/jam.ft2 (Perry, 1999) Universitas Sumatera Utara Luas perpindahan panas, A= Banyaknya steam yang dibutuhkan 239,2191 kg / jam x 2,20462 lb / kg = kecepa tan steam 500 lb / jam. ft 2 A = 1,0547 ft A= πD 2 4 ; D2 = π 4A = 4 x 1,0547 ft = 1,3435 3,14 D = 1,1590 ft = 0,3532 m 2. Menentukan Panjang Dryer Lt = 0,1 x Cp x G0,84 x D (Perry, 1999) Dimana : Lt = Panjang Rotary Dryer Cp = Kapasitas steam 180 0C = 1,0216 kj/kg.K = 0,2440 BTU/lbm.0F (Tabel A.3.3, Geankoplis, 1983) D = Diameter Rotary Dryer G = Kecepatan steam yang digunakan dalam rotary dryer = 239,2191 kg/jam = 527,3824 lbm/jam.ft2 Lt = 0,1 x 0,2440 BTU/lb.0F x (527,3824 lb/jam.ft2)0,84 x 1,1590 = 5,4709 ft Nt = Number of heat transfer = 1,5 – 2,0 (Perry, 1999) Diambil Nt = 1,5 L = Lt x Nt = 5,4709 ft x 1,5 = 8,2063 ft Untuk L/D = 3 – 10 ft L 8,2063 ft = 7,0805 ft (memenuhi) = D 1,1590 ft 3. Waktu Transportasi Hold up = 3 – 12% Diambil Hold up =3% Volume total = πD 2 L 4 = 3,14 x 1,1590 2 x 8,2063 = 8,0533 ft3 4 Universitas Sumatera Utara Hold up = 3 % x 8,2533 ft3 = 0,2475 ft3 Laju umpan masuk = 631,3038 kg/jam = 1391,7723 lb/jam Φ = time of passage = Hold up 0,2475 x 60,389 = 0,0107 jam = laju umpan 1391,7723 4. Menghitung Putaran Rotary Dryer N= v π .D Dimana : v = kecepatan putaran linear = 30 -150 ft/menit (Perry, 1999) Diambil kecepatan putaran linear 100 ft/menit N= 100 = 27,4785 rpm 3,14 x 1,1590 Range : N x D = 25 – 35 rpm (Perry, 1999) N x D = 27,4785 x 1,1590 = 31,8475 rpm (memenuhi) 5. Menentukan Power Total Hp untuk penggerak rotary dryer = 0,5 D2 – D2 Diambil power = 0,75 D2 = 0,75 (1,1590)2 = 1,0075 Hp L.C.13. Gudang Produk Stearamida (G-380) Fungsi : Tempat penyimpanan produk selama 15 hari Bentuk : Prisma segi empat beraturan Bahan : Beton Jumlah : 1 unit Kondisi penyimpanan : Suhu = 30 0C Tekanan = 1 atm = 14,7 psi Kebutuhan stearamida selama 15 hari = 631 kg/jam x 24 jam x 15 hari = 227160 kg Universitas Sumatera Utara Stearamida dikemas dalam dua berlapis polietilen dengan ukuran P x L x H = 34 x 26 x 32 = 28288 cm2 Setiap dus berisi 20 package kecil berisi 1 kg stearamida/package 227160 = 11358 dus 20 Jumlah dus dalam gudang = Direncanakan susunan dus dilantai = 70 dus x 51 dus Maksimal tumpukan dus = 30 dus Panjang Gudang 11358 = 379 dus 30 Susunan di lantai sebanyak = Faktor kelonggaran = 20 % Panjang gudang yang dibutuhkan = 1,2 x 34 cm x 70 dus = 2856 cm = 28,56 m Lebar Gudang Faktor kelonggaran = 1,2 x 26 x 51 dus = 1591 cm = 15,91 m Tinggi Gudang Faktor kelonggaran = 20 % Tinggi gudang yang di butuhkan = 1,2 x 32 x 30 dus = 1152 cm = 11,52 m L.C.14. Kondensor (E-360) Fungsi : Mengubah fasa uap kloroform menjadi kloroform cair Jenis : 1-2 shell and tube exchanger Laju alir bahan masuk = 1249,9814 kg/jam = 2755,7089 lb/jam Densitas kloroform = 1470 kg/m3 = 93,017 lb/ft Laju alir pendingin = 459,9324 kg/jam Universitas Sumatera Utara Tabel LC.1. Perhitungan LMTD untuk aliran counter current Fluida panas Fluida dingin Beda 0F 80 0C = 176 0F Temperatur tinggi 40 0C = 104 0F 72 0F 50 0C = 122 0F Temperatur rendah 20 0C = 68 0F 54 0F 54 Selisih 36 18 = (T1 − t 2 )(T2 − t1 ) = (176 − 104)(122 − 68) Maka : LMTD T −t  ln 1 2   T2 − t1   176 − 104  ln   122 − 68  = 62,63 0F Faktor korosi untuk fluida panas : R = (T1 - T2)/(t2 – t1) = 54 0F/18 0F = 1,5 Faktor koreksi untuk fluida dingin (S) S = (t1 – t2)/(T1 – T2) = 18 0F/54 0F = 0,3333 Dari fig- 18 kern, 1950 diperoleh : FT = 0,73 Jadi, ∆t ∆t ∆t = FT x LMTD = 0,73 x 62,63 0F = 45,72 0F Temperatur rata-rata a. Untuk fluida panas (Ta) = b. Untuk fluida dingin (Tb) = 176 + 122 = 149 0F 2 104 + 68 = 86 0F 2 Dari tabel 8, hal 840 kern. 1959 diperoleh harga UD = 50 – 125 Btu/jam.ft2.0F, maka diambil UD = 65 Btu/jam.ft2.0F Universitas Sumatera Utara Sehingga diperoleh ukuran tube sebagai berikut (Tabel 10 kern 1959) OD = 1 in BWG = 10 (Birmingham Wire Gauge/ukuran kawat Birmingham) ID = 0,732 in At = 0,2618 L = 12 ft Luas perpindahan panas (A) A = Q U D − ∆t Dimana Q = A = 38450,4065 kJ/jam = 36443,8103 Btu/jam 1,05506 Btu/jam ( )( ( Menghitung jumlah tube (NT) Nt = ) 36443,8103 Btu/jam = 12,2632 ft2 2 0 0 65 Btu/jam.ft . F 45,72 F 12,2632 ft 2 A = L x a" 12 ft × 0,2618 ft 2 )ft = 3,9034 buah = 4 buah Ukuran shell : Dari tabel 9 D.G. kern 1950 diperoleh data sebagai berikut : Heat exchanger 1 – 1 pass, ¾ in OD tube pada 15/16 trianguar pitch, ID shell = 8 in A koreksi = NT x L x At = 4 x 12 ft x 0,2618 ft2 = 12,5664 ft UD koreksi = 36443,8103 Btu / jam Q = A. koreksi x∆t 12,5664 x 45,72 0F = 63,4317 Btu/jam.ft2.0F Untuk fluida panas melalui shell side 1. Baffle spacing (B’) = 1 in C’ = PT – OD (Kern, 1959) = 15/16 in – 0,73 = 0,2075 in Universitas Sumatera Utara 2. Flow area accros bundle (as) as = ID x C ' x B' 144 x PT = 8 x 0,2075 x 1 = 0,0123 FT2 144 x (15 / 16 ) (Kern, 1959) 3. Mass Velocity (GS) umpan Gs = Ws ; dimana Ws = laju alir massa panas masuk as = 1249,9814 kg/jam = 2755,7089 lb/jam Gs = 2755,7089 = 224041,374 lb/ft2.jam 0,0123 4. Diameter eqivalen (De) pada 15/16 triangular pich De = 0,55 in (fig.28 Kern, 1959) = 0,0458 ft 5. Temperatur rata-rata fluida panas = 149 0F Viskositas fluida panas µ = 0,2838 Cp (Geankoplis, 1983) = 0,2838 Cp x 2,4191 lb/ft2.jam.Cp = 0,686 lb/ft2.jam Res = = µ De x Gs 0,0458 ft x 224041,374 lb / ft 2 jam 0,686 = 14957,8643 Diperoleh koefisien panas (JH) = 89 (fig.28 Kern, 1959) 6. Pada temperatur = 149 0F diperoleh C = 0,235 Btu/lb.0F k = 0,0053 Btu/ft2 jam (0F/ft) (fig.2 Kern, 1950) 2  0,235 x 0,686  2 C xµ   = 5,5151  =   k   0,0053  1 (Tabel 5 hal 801 Kern, 1950) 1 Universitas Sumatera Utara Film efficient outside hunde (h0) : k C xµ  3 = JH x x  x [θss ] De  k  1 h0 = 89 x 0,0053 x 5,515 x 1,95 0,0458 = 110,7593 Btu/jam.ft2.0F Untuk fluida dingin melalui tube side 1. at’ = 0,2618 in at’ = N T x at ' ' 144 x n 34 x 2,618 in 2 = = 0,6181 at 144 in 2 / ft x 1 2. Mass Velocity (Gt) fluida dingin : Gt = Wt ; dimana Wt = Laju alir massa fluida dingin at = 459,9324 kg/jam = 1013,9669 lb/jam Gt = 1013,9669 = 1640,4576 lb/ft2. jam 0,6181 3. Diketahui temperatur rata-rata fluida dingin = 86 0F Viskositas (µ campuran) = 0,4 Cp x 2,4191 lb/ft2.jam.Cp = 0,968 lb/ft2.jam ID tube Ret (Geankoplis, 1983) = 0,732 in = 8,784 ft = = µ ID x Gt 8,784 ft x 1640,4576 lb / ft 2 . jam 0,968 = 14886,1359 Koefisien panas, jH = 95 k C xµ  3 = jH x x  x1 Di  k  (fig-24 Kern,1950) 1 4. hi Universitas Sumatera Utara Pada temperatur 86 0F C = 0,235 Btu/lb.0F k = 0,00407 Btu/ft2.jam (0F/ft) maka : 0,00407  0,235 x 0,968  3 = 95 x x  x1 8,784  0,00407  1 hi = 0,1677 Btu/jam.ft2.0F hi0 = hi x ID OD = 0,1677 x 8,874 1 = 1,4881 Btu/lb.0F Cleanoverall coeffisient (UC) UC = hi x ho hio + ho = 1,4881 x 110,7593 = 1,4683 1,4881 + 110,7593 Pressure Drop a. Fluida panas Res = 14957,8643 maka diperoleh f = 0,00059 (fig-26 Kern,1950) (N + 1) = 12 x L/B = 12 x 12/1 = 144 Ds = ID shell/12 = 8/12 = 0,8333 Spesifik gravity kloroform = 1,49 (tabel. 6 Kern, 1950) Vkloroform  Φs =    µ air  1,49  =    0,85  0 ,14 (Kern, 1950) 0 ,14 = 1,08 Universitas Sumatera Utara ∆Ps = = f .Gs 2 .Ds.( N + 1) 5,22 x1010 x(0,0458)x(1,49 )x1 ( ) 0,00059 x (1640,4576 ) x 0,8333 x 144 5,22 x1010 x(0,0458)x(1,49 )x1 ( ) 2 = 0,0000534 psi b. Fluida dingin Ret = 14886,1359 Maka diperoleh f = 0,00044 ( ) f .Gs 2 .Ds.L.n ∆Pt = 5,22 x1010 x(8,874 )x(1,49 )x1 0,00044 x (1640,4576 ) x 12 x 1 = 5,22 x1010 x(8,874 )x(1,49 )x1 ( ) 2 = 0,0000000205 psi ∆P = ∆Ps + ∆Pt = 0,0000534 psi + 0,0000000205 psi = 5,34205 x 10-5 psi Jadi beda tekan yang diizinkan adalah 10 psi L.C.15. Tangki Penampung Kloroform (F-370) Fungsi : Tempat menampung kloroform dari kondensor Kondisi : T = 30 0C ; P = 1 atm Jumlah : 1 unit Bentuk : Silinder tegak dan alas datar Ukuran tangki Laju alir kloroform = 1249,9814 kg/jam Densitas kloroform, ρ = 1490 kg/m3 Volume kloroform = Faktor kelonggaran = 20 % Volume tangki = 1,2 x volume bahan 1249,9814 kg/jam = 0,8389 m3 1490 kg/m3 = 1,2 x 0,8389 = 1,0066 m3 Universitas Sumatera Utara Direncanakan : H = 3/1 D Volume tangki = volume shell 1,0066 m3 = (π/4.D2.H)= (3π/1.D3) D = 0,4745 m = 1,5567 ft = 18,6810 in H = 3/1 (0,4745) = 1,4235 m Tinggi tutup =½D = ½ (0,4745) = 0,2372 m = 0,7782 ft= 9,3385 in Tinggi total = tinggi shell + tinggi tutup = 1,4235 m + 0,2372 m = 1,6607 m = ρ . g . ΣH Tekanan hidrostatik = (1490 x 0,98 x 1,6607)/6894,76 psi = 0,3517 psi Tekanan desain = 0,3517 psi + 14,7 = 15,0517 psi Tebal diding tangki Bahan tangki dipilih Carbon Steel A-285 grade C; diperoleh : t= PR + (CxN ) SE − 0,6 P (tabel 9 McCEtta&Cunningham, 1993) • Allowable Working Stress (S) = 12650 psia (Brownell & Young, 1997) • Efesiensi sambungan (E) • Faktor korosi • Umur alat (N) (Brownell & Young, 1997) = 0,13-0,5 mm/tahun Diambil = = = 0,01 in/tahun = 15 tahun • Tekanan Operasi Tebal tangki : t = 0,8 = 1 atm = 14,639 psia 15,0517 x 9,3385 + (0,15) 12650 x 0,8 − 0,6 x 15,0517 140,5603 + (0,15) 10110,969 = 0,1639 in Maka digunakan tebal tangki standar = ¼ in. Universitas Sumatera Utara L.C.16.Pompa Tangki Urea (L-131) Fungsi : Untuk memompa urea menuju reaktor Jenis : Centrifugal pump Bahan konstruksi : Commercial steel Kondisi operasi : T = 135 0C ; 1 atm Laju alir massa (F) = 133,614 kg/jam = 0,0818 lb/s Densitas bahan, ρ = 1333,5562 kg/m3 = 83,2516 lb/ft3 Viskositas = 2,9 cP = 0,001949 lb/ft.s Laju alir volume (Q) = 0,0818 lb/s = 9,8256 x 10-4 ft3 3 83,2516 lb/ft Perencanaan pipa : Penentuan diameter optimum untuk pipa Untuk aliran turbulen (Nre > 2100) Di, opt = 3,9 x Q0,45 x ρ0,13 (Walas, 1988) Dengan : Di, opt = diameter optimum (m) Q ρ µ = Laju volumetrik (m3) = Densitas (kg/m3) = Viskositas (Pa.s) Asumsi aliran turbelen, Di, opt = 3,9 x Q0,45 x ρ0,13 Di, opt = 3,9 x (9,8256 x 10-4)0,45 x 83,25160,13 = 0,3069 ft Dari Appendiks A.5 Geankoplis (1983), dipilih pipa commercial steel : Ukuran nominal : 2 ½ in Schedule number : 40 Diameter dalam, ID : 2,469 in = 0,206 ft Diameter luar, OD : 2,875 in = 0,24 ft Inside sectional area : 0,03322 ft2 Kecepatan linear, v = Q/A = 0,3069 = 9,2384 ft 0,03322 Universitas Sumatera Utara Bilangan Reynold : NRe = NRe = ρ xv x D µ (Geankoplis,1993) 83,2516 x 9,2384 x 0,206 = 81.291,4242 (Turbulen) 0,001949 Untuk pipa commercial steel diperoleh harga ε = 0,000046 (Geankoplis, 1997) Pada NRe = 81.291,4242 dan ε/D = 0,000046 m = 0,000718 0,206 x 0,3108 Maka harga f = 0,0045 Friction loss :  A2  v 2 9,2384 2 ft   1 sharp edge entrance = hc = 0,55 1 − = 0,55 (1-0) A1  2α x g c 2(1)(32,174 )  = 0,7295 ft.lbf/lbm 1 elbow 900 = hf = n.Kf. v2 9,2384 2 ft = 0.9948 ft.lbf/lbm = 1(0,75) 2.g c 2(32,174 ) 1 check valve = hf = n.Kf. Pipa lurus 10 ft = Ff = 4f v2 9,2384 =1(2,0) = 0,1436 ft.lbf/lbm 2.g c 2(32,174 ) ∆L.v 2 10 x(9,2384) = 4.(0,0045) D.2.g c (0,206) x 2 x(32,174) = 0,1254 ft.lbf/lbm  A  v2 9,2384 1 Sharp edge exit = hex = n 1 − 1  = 1 (1-0)2. A2  2.α .g c 2(1)(32,174)  2 = 0,1436 ft.lbf/lbm Total friction loss : ∑ F = 2,1369 ft.lbf/lbm Dari persamaan Bernoulli : P − P1 g 1 ( v 22 − v12 ) + ( x 2 − x1 ) + 2 + ∑ F + Ws = 0 (Geankoplis, 1997) 2α .g c gc ρ Dimana : v1 = v2; ∆ v2 = 0; P1 = P2 = ; ∆ P = 0 tinggi pemompaan ∆ Z = 15 ft Universitas Sumatera Utara maka : 0 + 32,174 (15) + 2,1369 + Ws = 0 32,174 Ws = 17,1369 ft.lbf/lbm Effesiensi pompa, η = 80 % Ws = η x Wp 17,1369 = 0,8 x Wp Wp = 21,4211 ft.lbf/lbm Daya pompa : P= Wp.mv.ρ (21,4211)(9,8256 x 10 -4 )(83,2516) = 3,1859 x 10-3 hp = 0,0032 hp = 550 550 Maka digunakan daya pompa standard 1/8 hp L.C.17. Pompa Tangki Asam Stearat (L-141) Fungsi : Untuk memompa Asam stearat menuju reaktor Jenis : Centrifugal pump Bahan konstruksi : Commercial steel Kondisi operasi : T = 135 0C ; 1 atm Laju alir massa (F) = 633,5085 kg/jam = 0,3879 lb/s Densitas bahan, ρ Laju alir volume (Q) = = 904,8 kg/m3 = 56,4846 lb/ft3 0,3879 lb/s = 6,8673 x 10-3 ft3 = 0,2425 m3 56,4846 lb/ft 3 Perencanaan pipa : Penentuan diameter optimum untuk pipa Untuk aliran turbulen (Nre > 2100) Di, opt = 3,9 x Q0,45 x ρ0,13 (Walas, 1988) Dengan : Di, opt = diameter optimum (m) Q ρ µ = Laju volumetrik (m3) = Densitas (kg/m3) = Viskositas (Pa.s) Universitas Sumatera Utara Asumsi aliran turbelen, Di, opt = 3,9 x Q0,45 x ρ0,13 Di, opt = 3,9 x (6,8673 x 10-3 )0,45 x 56,48460,13 = 0,7004 ft = 0,2135 m = 8,4054 in Dari Appendiks A.5 Geankoplis (1983), dipilih pipa commercial steel : Ukuran nominal : 2 ½ in Schedule number : 40 Diameter dalam, ID : 2,469 in = 0,206 ft Diameter luar, OD : 2,875 in = 0,24 ft Inside sectional area : 0,03322 ft2 Kecepatan linear, v = Q/A = 0,7004 = 21,0836 ft 0,03322 Bilangan Reynold : NRe = NRe = ρ xv x D µ (Geankoplis,1993) 56,4846 x 21,0836 x 0,206 = 74340,9499 (Turbulen) 0,0033 Untuk pipa commercial steel diperoleh harga ε = 0,000046 (Geankoplis, 1997) Pada NRe = 74340,9499 dan ε/D = 0,000046 m = 0,000718 0,206 x 0,3108 Maka harga f = 0,0045 Friction loss :  A  v2 21,0836 2 ft 1 sharp edge entrance = hc = 0,55 1 − 2  = 0,55 (1-0) A1  2α x g c 2(1)(32,174 )  = 3,7994 ft.lbf/lbm 1 elbow 900 = hf = n.Kf. v2 21,0836 2 = 1(0,75) = 5,181 ft.lbf/lbm 2.g c 2(32,174 ) 1 check valve = hf = n.Kf. Pipa lurus 10 ft = Ff = 4f v2 21,0836 2 = 6,9080 ft.lbf/lbm =1(2,0) 2.g c 2(32,174 ) ∆L.v 2 10 x(21,0836 2 ) = 4.(0,0045) D.2.g c (0,206) x 2 x(32,174) = 6,0361 ft.lbf/lbm Universitas Sumatera Utara  A  v2 21,0836 2 1 Sharp edge exit = hex = n 1 − 1  = 1 (1-0)2. A2  2.α .g c 2(1)(32,174)  2 = 6,9080 ft.lbf/lbm Total friction loss : ∑ F = 28,8325 ft.lbf/lbm Dari persamaan Bernoulli : P − P1 1 g ( v 22 − v12 ) + ( x 2 − x1 ) + 2 + ∑ F + Ws = 0 (Geankoplis, 1997) 2α .g c gc ρ Dimana : v1 = v2; ∆ v2 = 0; P1 = P2 = ; ∆ P = 0 tinggi pemompaan ∆ Z = 15 ft maka : 0 + 32,174 (15) + 9,3082 + Ws = 0 32,174 Ws = 24,3082 ft.lbf/lbm Effesiensi pompa, η = 80 % Ws = η x Wp 24,3082 = 0,8 x Wp Wp = 30,3852 ft.lbf/lbm Daya pompa : P= (30,3852)(6,8673 x 10 -3 )(56,4846) Wp.mv.ρ = = 0,0214 hp 550 550 Maka digunakan gaya pompa standard ¼ hp L.C.18. Pompa Tangki Reaktor (L-211) Fungsi : Untuk memompa stearamida kasar menuju Tangki penampung. Jenis : Centrifugal pump Bahan konstruksi : Commercial steel Kondisi operasi : T = 135 0C ; 1 atm Laju alir massa (F) = 767,1225 kg/jam = 0,4697 lb/s Densitas bahan, ρ = 958,5436 kg/m3 = 59,8397 lb/ft3 Universitas Sumatera Utara Laju alir volume (Q) = 0,4697 lb/s = 7,8493 x 10-3 ft3 3 59,8397 lb/ft Perencanaan pipa : Penentuan diameter optimum untuk pipa Untuk aliran turbulen (Nre > 2100) (Walas, 1988) Di, opt = 3,9 x Q0,45 x ρ0,13 Dengan : Di, opt = diameter optimum (m) Q ρ µ = Laju volumetrik (m3) = Densitas (kg/m3) = Viskositas (Pa.s) Asumsi aliran turbelen, Di, opt = 3,9 x Q0,45 x ρ0,13 Di, opt = 3,9 x (7,8493 x 10-3 )0,45 x 59,83970,13 = 0,7494 ft = 0,2284 m = 8,9921 in Dari Appendiks A.5 Geankoplis (1983), dipilih pipa commercial steel : Ukuran nominal : 2 ½ in Schedule number : 40 Diameter dalam, ID : 2,469 in = 0,206 ft Diameter luar, OD : 2,875 in = 0,24 ft Inside sectional area : 0,03322 ft2 Kecepatan linear, v = Q/A = 0,7494 = 22,5586 ft 0,03322 Bilangan Reynold : NRe = NRe = ρ xv x D µ (Geankoplis,1993) 59,8397 x 22,5586 x 0,206 = 84,266,4758 (Turbulen) 0,0033 Untuk pipa commercial steel diperoleh harga ε = 0,000046 (Geankoplis, 1997) Pada NRe = 84,266,4758 dan ε/D = 0,000046 m = 0,000718 0,206 x 0,3108 Maka harga f = 0,0045 Universitas Sumatera Utara Friction loss :  A  v2 22,5586 2 ft 1 sharp edge entrance = hc = 0,55 1 − 2  = 0,55 (1-0) A1  2α x g c 2(1)(32,174 )  = 4,3496 ft.lbf/lbm v2 22,5586 2 1 elbow 90 = hf = n.Kf. = 5,9313 ft.lbf/lbm = 1(0,75) 2.g c 2(32,174) 0 1 check valve = hf = n.Kf. Pipa lurus 10 ft = Ff = 4f v2 22,5586 2 =1(2,0) = 7,9084 ft.lbf/lbm 2.g c 2(32,174) ∆L.v 2 10 x(22,5586 2 ) = 4.(0,0045) D.2.g c (0,206) x 2 x(32,174) = 6,9103 ft.lbf/lbm  A1  v2 22,5586 2 2  1 Sharp edge exit = hex = n 1 − = 1 (1-0) . A2  2.α .g c 2(1)(32,174)  2 = 7,9084 ft.lbf/lbm Total friction loss : ∑ F = 33,008 ft.lbf/lbm Dari persamaan Bernoulli : P − P1 1 g ( v 22 − v12 ) + ( x 2 − x1 ) + 2 + ∑ F + Ws = 0 (Geankoplis, 1997) 2α .g c gc ρ Dimana : v1 = v2; ∆ v2 = 0; P1 = P2 = ; ∆ P = 0 tinggi pemompaan ∆ Z = 15 ft maka : 0 + 32,174 (15) + 9,3082 + Ws = 0 32,174 Ws = 24,3082 ft.lbf/lbm Effesiensi pompa, η = 80 % Ws = η x Wp 24,3082 = 0,8 x Wp Wp = 30,3852 ft.lbf/lbm Universitas Sumatera Utara Daya pompa : P= (30,3852)(7,8493 x 10 -3 )(59,8397) Wp.mv.ρ = = 0,0259 hp 550 550 Maka digunakan gaya pompa standard ¼ hp L.C.19. Pompa Tangki Pemurni (L-311) Fungsi : Untuk memompa stearamida menuju filter press Jenis : Centrifugal pump Bahan konstruksi : Commercial steel Kondisi operasi : T = 135 0C ; 1 atm Laju alir massa (F) = 2027,5254 kg/jam = 1,2416 lb/s Densitas bahan, ρ Laju alir volume (Q) = = 1197,4518 kg/m3 = 74,7543 lb/ft3 1,2416 lb/s = 0,0166 ft3 = 0,5862 m3 3 74,7543 lb/ft Perencanaan pipa : Penentuan diameter optimum untuk pipa Untuk aliran turbulen (Nre > 2100) Di, opt = 3,9 x Q0,45 x ρ0,13 (Walas, 1988) Dengan : Di, opt = diameter optimum (m) Q ρ µ = Laju volumetrik (m3) = Densitas (kg/m3) = Viskositas (Pa.s) Asumsi aliran turbelen, Di, opt = 3,9 x Q0,45 x ρ0,13 Di, opt = 3,9 x (0,0166)0,45 x 74,7543 0,13 = 1,0804 ft = 0,3293 m = 12,9645 in Dari Appendiks A.5 Geankoplis (1983), dipilih pipa commercial steel : Ukuran nominal : 2 ½ in Schedule number : 40 Diameter dalam, ID : 2,469 in = 0,206 ft Universitas Sumatera Utara Diameter luar, OD : 2,875 in = 0,24 ft Inside sectional area : 0,03322 ft2 Kecepatan linear, v = Q/A = 1,0804 = 32,5225 ft 0,03322 Bilangan Reynold : NRe = NRe = ρ xv x D µ (Geankoplis,1993) 74,7543 x 32,5225 x 0,206 = 151765,6135 (Turbulen) 0,0033 Untuk pipa commercial steel diperoleh harga ε = 0,000046 (Geankoplis, 1997) Pada NRe = 151765,6135 dan ε/D = 0,000046 m = 0,000718 0,206 x 0,3108 Maka harga f = 0,0045 Friction loss :  A  v2 32,5225 2 ft = 0,55 (1-0) 1 sharp edge entrance = hc = 0,55 1 − 2  A1  2α x g c 2(1)(32,174 )  = 9,0405 ft.lbf/lbm 1 elbow 900 = hf = n.Kf. v2 32,5225 2 = 12,3279 ft.lbf/lbm = 1(0,75) 2.g c 2(32,174) 1 check valve = hf = n.Kf. Pipa lurus 10 ft = Ff = 4f v2 32,5225 2 =1(2,0) = 32,8746 ft.lbf/lbm 2.g c 2(32,174) ∆L.v 2 10 x(32,5225 2 ) = 4.(0,0045) D.2.g c (0,206) x 2 x(32,174) = 14,3628 ft.lbf/lbm  A  v2 32,5225 2 1 Sharp edge exit = hex = n 1 − 1  = 1 (1-0)2. A2  2.α .g c 2(1)(32,174)  2 = 16,4373 ft.lbf/lbm Total friction loss : ∑ F = 85,0431 ft.lbf/lbm Dari persamaan Bernoulli : P − P1 1 g ( v 22 − v12 ) + ( x 2 − x1 ) + 2 + ∑ F + Ws = 0 (Geankoplis, 1997) 2α .g c gc ρ Universitas Sumatera Utara Dimana : v1 = v2; ∆ v2 = 0; P1 = P2 = ; ∆ P = 0 tinggi pemompaan ∆ Z = 15 ft maka : 0 + 32,174 (15) + 9,3082 + Ws = 0 32,174 Ws = 24,3082 ft.lbf/lbm Effesiensi pompa, η = 80 % Ws = η x Wp 24,3082 = 0,8 x Wp Wp = 30,3852 ft.lbf/lbm Daya pompa : P= Wp.mv.ρ (30,3852)(0,0166)(74,7543) = 550 550 = 0,0685 hp Maka digunakan gaya pompa standard ¼ hp L.C.20. Pompa Tangki Penampung (L-331) Fungsi : Untuk memompa stearamida menuju Evaporator Jenis : Centrifugal pump Bahan konstruksi : Commercial steel Kondisi operasi : T = 135 0C ; 1 atm Laju alir massa (F) = 1881,2853 kg/jam = 1,1521 lb/s Densitas bahan, ρ Laju alir volume (Q) = = 1056,2491 kg/m3 = 65,9391 lb/ft3 1,1521 lb/s = 0,0175 ft3 = 0,6180 m3 65,9391 lb/ft 3 Perencanaan pipa : Penentuan diameter optimum untuk pipa Untuk aliran turbulen (Nre > 2100) Di, opt = 3,9 x Q0,45 x ρ0,13 (Walas, 1988) Dengan : Di, opt = diameter optimum (m) Q = Laju volumetrik (m3) Universitas Sumatera Utara ρ = Densitas (kg/m3) µ = Viskositas (Pa.s) Asumsi aliran turbelen, Di, opt = 3,9 x Q0,45 x ρ0,13 Di, opt = 3,9 x (0,0175)0,45 x 65,9391 0,13 = 1,0887 ft = 0,3318 m = 13,0648 in Dari Appendiks A.5 Geankoplis (1983), dipilih pipa commercial steel : Ukuran nominal : 4 in Schedule number : 40 Diameter dalam, ID : 4,026 in = 0,3354 ft Diameter luar, OD : 4,500 in = 0,3749 ft Inside sectional area : 0,08840 ft2 Kecepatan linear, v = Q/A = 1,0887 = 12,3156 ft 0,08840 Bilangan Reynold : NRe = NRe = ρ xv x D µ (Geankoplis,1993) 65,9391 x 12,3156 x 0,3354 = 82536,8155 (Turbulen) 0,0033 Untuk pipa commercial steel diperoleh harga ε = 0,000046 (Geankoplis, 1997) Pada NRe = 82536,8155 dan ε/D = 0,000046 m = 0,000718 0,206 x 0,3108 Maka harga f = 0,0045 Friction loss :  A  v2 12,3156 2 ft = 0,55 (1-0) 1 sharp edge entrance = hc = 0,55 1 − 2  A1  2α x g c 2(1)(32,174 )  = 1,2964 ft.lbf/lbm 1 elbow 900 = hf = n.Kf. v2 12,3156 2 = 1(0,75) = 1,7678 ft.lbf/lbm 2.g c 2(32,174 ) 1 check valve = hf = n.Kf. v2 12,3156 2 =1(2,0) = 4,714 ft.lbf/lbm 2.g c 2(32,174 ) Universitas Sumatera Utara Pipa lurus 10 ft = Ff = 4f ∆L.v 2 10 x(12,3156 2 ) = 4.(0,0045) D.2.g c (0,3354) x 2 x(32,174) = 1,2649 ft.lbf/lbm 2  A1  v2 2 12,3156  1 Sharp edge exit = hex = n 1 − = 1 (1-0) . A2  2.α .g c 2(1)(32,174)  2 = 2,3571 ft.lbf/lbm Total friction loss : ∑ F = 11,4002 ft.lbf/lbm Dari persamaan Bernoulli : P − P1 1 g ( v 22 − v12 ) + ( x 2 − x1 ) + 2 + ∑ F + Ws = 0 (Geankoplis, 1997) 2α .g c gc ρ Dimana : v1 = v2; ∆ v2 = 0; P1 = P2 = ; ∆ P = 0 tinggi pemompaan ∆ Z = 15 ft maka : 0 + 32,174 (15) + 9,3082 + Ws = 0 32,174 Ws = 24,3082 ft.lbf/lbm Effesiensi pompa, η = 80 % Ws = η x Wp 24,3082 = 0,8 x Wp Wp = 30,3852 ft.lbf/lbm Daya pompa : P= Wp.mv.ρ (30,3852)(0,0175)(65,9391) = 550 550 = 0,0637 hp Maka digunakan gaya pompa standard ¼ hp Universitas Sumatera Utara L.C.21. Screw Conveyor (SC-221) Fungsi : Mengangkut stearamida kasar dari penampung sementara menuju ke tangki pelarut. Jenis : Horizontal Screw Conveyor – Rotary Cutoff Valve Bahan : Commercial Steel Kondisi Operasi : Temperatur (T) : 30 oC Tekanan (P) : 1 atm (14,696 psi) Laju bahan yang diangkut : 767,1225 kg/jam Faktor kelonggaran, fk : 20 % (Tabel 21-5, Perry,1999) Kapasitas : 1,20 x 767,1225 kg/jam = 920,547 kg/jam = 0,9205 ton/jam. Untuk Screw Conveyor kapasitas 2 ton / jam, spesifikasinya adalah sebagai berikut: (Tabel 21-6, Perry,1999) 1. Diameter Flight = 9 in = 22,5 cm 2. Diameter Pipa = 2 1/2 in = 6,25 cm 3. Diameter Shaft = 2 in = 5 cm 4. Hanger Center = 10 ft = 3,05 m 5. Kecepatan Putaran = 40 rpm 6. Diameter bagian umpan = 8,04 in 7. Panjang screw conveyor = 75 ft 8. Daya motor yang digunakan = 2,25 hp L.C.22. Ball Mill (BM-230) Fungsi : Menghaluskan ukuran bahan baku stearamida kasar dari tangki pengendap untuk dimasukkan ke dalam tangki pemurnian Jenis : Double Toothed – Balll Crusher Bahan : Commercial Steel Kondisi Operasi : Temperatur (T) : 30 oC Tekanan (P) : 1 atm (14,696 psi) Laju bahan yang diangkut : 767,1225 kg/jam Universitas Sumatera Utara Faktor kelonggaran, fk : 20 % (Class – D27 – Phosphate Rock) (Tabel 21-5, Perry,1999) Kapasitas : 1,20 x 767,1225 kg/jam = 920,547 kg/jam = 0,9205 ton/jam Untuk Ball Mill kapasitas 2 ton / jam. Spesifikasinya adalah sebagai berikut: (Tabel 12-8 (b), Walas ,1988) 1. Diameter ukuran Ball = 18 in = 45 cm 2. Face ukuran Ball = 18 in = 45 cm 3. Ukuran maksimum umpan = 4 in = 10 cm 4. Kecepatan Ball = 40 rpm 5. Daya motor yang digunakan = ¼ Hp L.C.23. Belt Conveyor (J-351) Fungsi : Mengangkut stearamida dari rotary dryer menuju ke gudang produk stearamida Jenis : Horizontal Belt Conveyor Bahan : Commercial Steel Kondisi Operasi : Temperatur (T) : 30 oC Tekanan (P) : 1 atm (14,696 psi) Laju bahan yang diangkut : 631 kg/jam Faktor kelonggaran, fk : 20 % (Tabel 21-5, Perry,1999) Kapasitas : 1,20 x 631 kg/jam = 757,2 kg/jam = 0,7572 ton/jam Untuk Belt Conveyor kapasitas 2 ton / jam, spesifikasinya adalah sebagai berikut: (Tabel 21-7, Perry,1999) 1. Lebar Belt = 14 in = 35 cm 2. Luas Area = 0,11 ft2 = 0,010 m2 3. Kecepatan Belt normal = 200 ft/menit = 61 m/menit 4. Kecepatan Belt maksimum = 300 ft/menit = 91 m/menit 5. Belt Plies minimum =3 6. Belt Plies maksimum =5 7. Kecepatan Belt = 100 ft/menit = 30,5 m/menit 8. Daya motor yang digunakan = ⅛ Hp Universitas Sumatera Utara LAMPIRAN D SPESIFIKASI PERALATAN UTILITAS LD.1 Pompa Utilitas (PU – 01) Fungsi : Memompa air dari sungai ke Screening (SC) Jenis : Centrifugal pump Bahan Konstruksi : Commercial steel Jumlah : 1 unit Kondisi Operasi Temperatur = 30 oC Tekanan = 1 atm Densitas air (ρ) = 995,68 kg/m3 = 62,158 lbm/ft3 (Geankoplis, 1997) Viskositas air (µ) = 0,8007 cP = 0,000538 lbm/ft.s (Kirk Othmer,1967) Laju alir massa (F) = 2680,1485 kg/jam = 0,3376 lbm/s Laju alir volumetrik, Q = ρ F = 0,3376 lb m /s = 5,4313 x 10 −3 ft 3 /s 62,158 lb m /ft 3 = 0,0001537 m3/s Desain Pompa Di,opt = 0,363 (Q) 0,45 (ρ) 0,13 (Per.12-15, Peters, 2004) = 0,363 (0,0001537 m3/s)0,45.(995,68 kg/m3) 0,13 = 0,0171 m = 0,6742 in Ukuran Spesifikasi Pipa Dari Appendix A.5 Geankoplis, 1997, dipilih pipa commercial steel dengan ukuran sebagai berikut : Ukuran pipa nominal = 1 in Schedule number = 40 Diameter dalam (ID) = 1,049 in = 0,02664 m = 0,0874 ft Universitas Sumatera Utara Diameter Luar (OD) = 1,315 in = 0,0334 m = 0,1095 ft Luas Penampang dalam (At) Kecepatan linier, v = = 0,0005574 m2 = 0,00600 ft2 0,0001537 m 3 /s Q = = 0,2757 m/s = 0,9046 ft/s At 0,0005574 m 2 Bilangan Reynold, NRe = ρ v D (995,68 kg/m 3 ) (0,9046 m/s) (0,02664 m) = 29966,8268 = L.D−3- 1kg/m.s μ 0,8007.10 Karena NRe > 4100, maka aliran turbulen Untuk pipa commercial steel dan pipa 1 in Sc.40, diperoleh : ε D = 0,0011 Harga f dapat dicari dari grafik f vs NRe Karena aliran turbulen, maka f =0,0065 (Fig.12-1, Peters, 2004) Instalasi pipa - Panjang pipa lurus, L1 = 150 ft - 1 buah gate valve fully open ; L/D = 13 (App.C-2a, Foust,1980) L2 = 1 x 13 x 0,0874 = 1,1362 ft - 2 buah standard elbow 90o ; L/D = 30 (App.C-2a, Foust,1980) L3 = 2 x 30 x 0,0874 = 5,244 ft - 1 buah sharp edge entrance ;K = 0,5; L/D = 27 (App.C-2a, Foust,1980) L4 = 0,5 x 27 x 0,0874 = 1,1799 ft - 1 buah sharp edge exit ; K = 1,0 ; L/D = 55 (App.C-2a, Foust,1980) L5 = 1,0 x 55 x 0,0874 = 4,807 ft Panjang pipa total (ΣL) = 162,3671 ft Faktor gesekan , f .v 2 . ∑ L (0,0065) × (0,9046 ) 2 × (162,3671) F= = = 0,1535 ft.lb f /lb m 2 g c .D 2(32,174)(0,0874) Kerja Pompa Universitas Sumatera Utara Dari persamaan Bernoulli : W = ∆Z  V2 g + ∆ gc  2ag c   + ∆(Pv ) + ΣF  (Peters, 2004) Tinggi pemompaan, ∆Z = 50 ft Velocity Head, Pressure Head, Static head, ∆Z ∆V 2 =0 2g c ∆P ρ =0 g = 50 ft.lbf/lbm gc Maka, W = 50 + 0 + 0 + 0,1535= 50,1535 ft.lbf/lbm Daya Pompa P = W Q ρ = (50,1535 ft.lbf/lbm)( 5,4313 x 10 −3 ft3/s)(62,158 lbm/ft3) = 16,9317 ft.lbf/s Efisiensi pompa 80% : P = 16,9317 = 0,0385 Hp 550 x 0,8 Digunakan pompa dengan daya standar 1/25 Hp L.D.2 Screening (SC) Fungsi : Menyaring partikel-partikel padat yang besar. Jenis : Bar Screen Bahan Konstruksi : Stainless Steel Jumlah : 1 unit Dari Physical-Chemical Treatment of Water and Waste water, diperoleh : Ukuran bar : Lebar = 5 mm Tebal = 20 mm Bar clear spacing = 20 mm Slope = 30o Kondisi Operasi : Temperatur = 30 oC Tekanan = 1 atm Universitas Sumatera Utara = 995,68 kg/m3 = 62,158 lbm/ft3 Densitas air (ρ) (Geankoplis, 1997) Viskositas air (µ) = 0,8007 cP = 0,000538 lbm/ft.s (Kirk Othmer,1967) Laju alir massa (F) = 2680,1485 kg/jam = 0,3376 lbm/s Laju alir volumetrik, Q = = 0,0001537 m3/s Direncanakan ukuran screening : Panjang = 2m Lebar = 2m Misalkan, jumlah bar = x Maka, 20x + 20 (x + 1) = 2.000 40x = 1.980 x = 49,5 Luas bukaan (A2) 50 buah = 20 (50 + 1) (2.000) 2.040.000 mm2 = 2,04 m2 Asumsi, Cd = 0,6 dan 30% screen tersumbat Head Loss (Δh) = = = 8,0451.10-10 m dari air = 8,0451 x 10-7 mm dari air LD.3 Pompa Screening (PU – 02) Universitas Sumatera Utara Fungsi : Memompa air dari screening ke clarifier. Jenis : Centrifugal pump Bahan Konstruksi : Commercial steel Jumlah : 1 unit Kondisi Operasi Temperatur = 30 oC Tekanan = 1 atm Densitas air (ρ) = 995,68 kg/m3 = 62,158 lbm/ft3 (Geankoplis, 1997) Viskositas air (µ) = 0,8007 cP = 0,000538 lbm/ft.s (Kirk Othmer,1967) Laju alir massa (F) = 2680,1485 kg/jam = 0,3376 lbm/s Laju alir volumetrik, Q = ρ F = 0,3376 lb m /s = 5,4313 x 10 −3 ft 3 /s = 0,0001537 m3/s 3 62,158 lb m /ft Desain Pompa Di,opt = 0,363 (Q) 0,45 (ρ) 0,13 (Per.12-15, Peters, 2004) = 0,363 (0,0001537 m3/s)0,45.(995,68 kg/m3) 0,13 = 0,0171 m = 0,6742 in Ukuran Spesifikasi Pipa Dari Appendix A.5 Geankoplis, 1997, dipilih pipa commercial steel dengan ukuran sebagai berikut : Ukuran pipa nominal = 1 in Schedule number = 40 Diameter dalam (ID) = 1,049 in = 0,02664 m = 0,0874 ft Diameter Luar (OD) = 1,315 in = 0,0334 m = 0,1095 ft Luas Penampang dalam (At) Kecepatan linier, v = = 0,0005574 m2 = 0,00600 ft2 0,0001537 m 3 /s Q = = 0,2757 m/s = 0,9046 ft/s At 0,0005574 m 2 Bilangan Reynold, Universitas Sumatera Utara NRe = ρ v D (995,68 kg/m 3 ) (0,9046 m/s) (0,02664 m) = 29966,8268 = μ 0,8007.10 −3 kg/m.s Karena NRe > 2100, maka aliran turbulen Untuk pipa commercial steel dan pipa 1 in Sc.40, diperoleh : ε D = 0,0011 Harga f dapat dicari dari grafik f vs NRe Karena aliran turbulen, maka f =0,0065 (Fig.12-1, Peters, 2004) Instalasi pipa - Panjang pipa lurus, L1 = 150 ft - 1 buah gate valve fully open ; L/D = 13 (App.C-2a, Foust,1980) L2 = 1 x 13 x 0,1341 = 1,7433 ft - 2 buah standard elbow 90o ; L/D = 30 (App.C-2a, Foust,1980) L3 = 2 x 30 x 0,1341 = 8,046 ft - 1 buah sharp edge entrance ;K = 0,5; L/D = 27 (App.C-2a, Foust,1980) L4 = 0,5 x 27 x 0,1341 = 1,8103 ft - 1 buah sharp edge exit ; K = 1,0 ; L/D = 55 (App.C-2a, Foust,1980) L5 = 1,0 x 55 x 0,1341 = 7,3755 ft Panjang pipa total (ΣL) = 168,9751 ft Faktor gesekan , F= f .v 2 . ∑ L (0,0065) × (0,4831) 2 × (168,9751) = = 0,5529 ft.lb f /lb m 2 g c .D 2(32,174)(0,1341) Kerja Pompa Dari persamaan Bernoulli : W = ∆Z  V2 g + ∆ gc  2ag c   + ∆(Pv ) + ΣF  (Peters, 2004) Universitas Sumatera Utara Tinggi pemompaan, ∆Z = 50 ft ∆V 2 Velocity Head, =0 2g c Pressure Head, Static head, ∆Z ∆P ρ =0 g = 50 ft.lbf/lbm gc Maka, W = 50 + 0 + 0 + 0,5529 = 50,5529 ft.lbf/lbm Daya Pompa P = W Q ρ = (50,1535 ft.lbf/lbm)( 5,4313 x 10 −3 ft3/s)(62,158 lbm/ft3) = 16,9317 ft.lbf/s Efisiensi pompa 80% : P = 16,9317 = 0,0385 Hp 550 x 0,8 Digunakan pompa dengan daya standar 1/25 Hp LD.4 Tangki Pelarutan Alum, Al2(SO4)3 (TU - 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 pelarutan : Temperatur = 30°C Tekanan = 1 atm Al2(SO4)3 yang digunakan = 50 ppm Al2(SO4)3 yang digunakan berupa larutan 30 % (% berat) Laju massa Al2(SO4)3 Densitas Al2(SO4)3 30 % = 0,1340 kg/jam = 1.363 kg/m3 = 85,089 lbm/ft3 (Perry, 1999) Kebutuhan perancangan = 30 hari Faktor keamanan = 20% Perhitungan: Ukuran Tangki Universitas Sumatera Utara Volume larutan, Vl = 0,1340 kg/jam × 24 jam/hari × 30 hari 0,3 × 1.363 kg/m 3 = 0,2359 m3 Volume tangki, Vt = 1,2 × 0,2359 m3 = 0,2831 m3 Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder tangki, D : H = 2 :3 V= 1 πD 2 H 4 1 3  0,2831 m 3 = πD 2  D  4 2  3 0,2831 m 3 = πD 3 8 Maka: D = 0,6219 m = 2,0399 ft H = 0,9325 m = 3,0593 ft Tinggi Al2(SO4)3 dalam tangki = 0,2831 1 π (0,6219 m) 2 4 = 0,9325 m = 3,0593 ft Tebal Dinding Tangki : Tekanan hidrostatik P = ρxgxl = 1.363 kg/m3 x 9,8 m/dtk2 x 0,9325 m = 12455,7755 Pa = 12,4557 kPa Tekanan operasi = 1 atm = 101,325 kPa P = 12,4557 kPa + 101,325 kPa = 113,7807 kPa Faktor kelonggaran 5 % (Perry, 1999) Maka, P desain = (1,05) x 113,7807 kPa = 170,6711 kPa Joint Efficiency (E) = 0,85 (Peters,2004) Allowable stress (S) = 12.650 psi = 87.218,714 kP (Brownell,1959) Universitas Sumatera Utara Tebal Shell, t = PD 2SE − 1,2P (Peters,2004) Maka, tebal shell : t= (170,6711 kPa) (0,6219 m) = 0,00072 m = 0,0283 in 2 (87.218,714 kPa)(0,85) − 1,2(170,6711 kPa) Faktor korosi = 1/8 in Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,0283 in + 1/8 in = 0,1533 in Tebal Shell standard yang digunakan = ¼ in (Brownell,1959) Tutup terbuat dari bahan yang sama dengan dinding tangki dan ditetapkan tebal tutup ¼ in Daya Pengaduk (agitator) Jenis Pengaduk : turbin vertical blade daun 6 (non baffles) Spesifikasi : Da Dt C Da W Da L Da = 0,3 ; Da = 0,3 x 8,202 ft = 2,4606 ft = 1 ; C = 1 x 2,4606 = 0,8202 ft 3 3 1 = ; W = 1 x 2,4606 = 0,3076 ft 8 8 1 = ; L = 1 x 2,4606 = 0,61515 ft 4 4 (Fig.18-17, Perry, 1999) Data Perhitungan : n = 190 rpm = 3,17 rps Densitas air (ρ) = 1.000 kg/m3 Viskositas air (µ) = 0,8937 cP = 62,428 lbm/ft3 = 0,0006005 lbm/ft.s Bilangan Reynold (NRe) : NRe = n . Da 2 . ρ μ (Geankoplis,1997) Universitas Sumatera Utara NRe = 3,17 . 2,4606 2 . 62,428 = 1.995.297,744 0,0006005 Bilangan Daya (NP) : Np = P .g c ρ . n 3 . Da 5 (Geankoplis,1997) Untuk NRe = 1.995.297,744 , NP = 1,4 (Fig 10.6, Walas,1988) N P . ρ . n 3 . Da 5 1,4 . 62,428 .13 . 2,4606 5 P= = = 245,0234 gc 32,174 Efisiensi motor penggerak = 80 % P= 245,0234 = 306,2792 l b /ft sec = 0,57 Hp 0,8 Digunakan motor penggerak dengan daya 1 Hp LD.5 Pompa Alum, Al2(SO4)3 (PU-03) Fungsi : Memompa larutan alum dari tangki pelarutan alum ke clarifier. Jenis : Pompa injeksi Bahan Konstruksi : Commercial steel Jumlah : 1 unit Kondisi Operasi Temperatur = 30 oC Tekanan = 1 atm Densitas alum (ρ) = 1.363 kg/m3 = 85,093 lbm/ft3 (Geankoplis, 1997) Viskositas alum (µ) = 6,72.10-4 lbm/ft.s (Kirk Othmer,1967) Laju alir massa (F) = 0,1340 kg/jam = 8,2060.10-5 lbm/s Laju alir volumetrik, Q = ρ F = 8,2060.10 -5 lb m /s = 9,6435.10 −7 ft 3 /s = 2,7307.10-8 m3/s 85,093 lb m /ft 3 Universitas Sumatera Utara Desain Pompa Di,opt = 0,363 (Q) 0,45 (ρ) 0,13 (Per.12-15, Peters, 2004) = 0,363 (2,7307.10-8 m3/s)0,45.(1.363 kg/m3) 0,13 = 3,6619.10-4 m = 0,0144 in Universitas Sumatera Utara Ukuran Spesifikasi Pipa Dari Appendix C.6a, Foust, 1980, dipilih pipa commercial steel dengan ukuran sebagai berikut : Ukuran pipa nominal = 1/8 in Schedule number = 40 Diameter dalam (ID) = 0,269 in = 0,0068 m = 0,0224 ft Diameter Luar (OD) = 0,405 in = 0,0103 m = 0,0338 ft Luas Penampang dalam (At) Kecepatan linier, v = = 0,0004 ft2 9,6435.10 -7 ft 3 /s Q = = 2,4108.10 -3 ft/s = 7,3484.10-4 2 At 0,0004 ft m/s Bilangan Reynold, NRe = ρ v D (85,093 lb m /ft 3 ) (2,4108.10 -3 ft/s) (0,0224 ft) = = 6,8380 μ 6,72.10 − 4 lb m /ft.s Aliran adalah laminar, maka dari Appendix C-3, Foust, 1980, diperoleh : f = 16/NRe = 16 = 2,3398 6,8380 Instalasi pipa - Panjang pipa lurus, L1 = 15 ft - 1 buah gate valve fully open ; L/D = 13 (App.C-2a, Foust,1980) L2 = 1 x 13 x 0,0224 = 0,2912 ft - 1 buah standard elbow 90o ; L/D = 30 (App.C-2a, Foust,1980) L3 = 30 x 0,0224 = 0,672 ft - 1 buah sharp edge entrance ;K = 0,5; L/D = 15 (App.C-2a, Foust,1980) L4 = 0,5 x 15 x 0,0224 = 0,168 ft - 1 buah sharp edge exit ; K = 1,0 ; L/D = 30 (App.C-2a, Foust,1980) L5 = 1,0 x 30 x 0,0224 = 0,672 ft Panjang pipa total (ΣL) = 15 + 0,2912 + 0,672 + 0,168 + 0,672 = 16,8032 ft Universitas Sumatera Utara Faktor gesekan, F= f.v 2 . ∑ L (2,3398) × (2,4108.10 -3 ) 2 × (16,8032) = = 2,2850.10 − 4 ft.lb f /lb m 2g c .D 2(32,174)(0,0224) Kerja Pompa Dari persamaan Bernoulli : W = ∆Z  V2 g + ∆ gc  2ag c   + ∆(Pv ) + ΣF  (Peters, 2004) Tinggi pemompaan, ∆Z = 10 ft ∆V 2 Velocity Head, =0 2g c Pressure Head, Static head, ∆Z ∆P ρ =0 g = 10 ft.lbf/lbm gc Maka, W = 10 + 0 + 0 + 2,2850.10-4 = 10,000228 ft.lbf/lbm Daya Pompa P = W Q ρ = (10,000228 ft.lbf/lbm)(9,6435.10-7 ft3/s)(85,093 lbm/ft3) = 8,2061.10-4 ft.lbf/s Efisiensi pompa 80% : P = 8,2061.10 4 550 x 0,8 Daya motor (efisiensi 85%) = = 5,7734.10-6 Hp 5,7743.10 -6 Hp =1,865.10 -6 Hp 0,85 Digunakan daya pompa standar 1/20 Hp. LD.6 Tangki Pelarutan Soda Abu, Na2CO3 (TU – 02) Fungsi : Membuat larutan Na2CO3 30% berat Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup datar Bahan konstruksi : Carbon Steel SA–283, grade C Kondisi pelarutan : Temperatur = 30°C Universitas Sumatera Utara Tekanan = 1 atm Na2CO3 yang digunakan = 27 ppm Na2CO3 yang digunakan berupa larutan 30 % (% berat) Laju massa Na2CO3 = 0,0724 kg/jam Densitas Na2CO3 30 % = 1.327 kg/m3 = 85,842 lbm/ft3 (Perry, 1999) Kebutuhan perancangan = 30 hari Faktor keamanan = 20% Perhitungan: Ukuran Tangki Volume larutan, Vl = 0,0724 kg/jam × 24 jam/hari × 30 hari 0,3 × 1.327 kg/m 3 = 0,1309 m3 Volume tangki, Vt = 1,2 × 0,1309 m3 = 0,1571 m3 Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder tangki, D : H = 2 : 3 V= 1 πD 2 H 4 1 3  0,1571 m 3 = πD 2  D  4 2  3 0,1571 m 3 = πD 3 8 Maka : D = 0,5110 m = 1,6765 ft H = 0,7667 m = 2,5154 ft Tinggi Na2CO3 dalam tangki = 0,1571 m 3 1 π (0,5110 m) 2 4 = 0,7667 m = 2,5154 ft Tebal Dinding Tangki : Tekanan hidrostatik, Ph : Ph = ρ x g x l = 1.327 kg/m3 x 9,8 m/dtk2 x 0,7667 m = 9970,6268 Pa = 9,9706 kPa Tekanan operasi = 1 atm = 101,325 kPa P = 9,9706 kPa + 101,325 kPa = 111,2956 kPa Universitas Sumatera Utara Faktor Keamanan =5% Tekanan desain, Pdesain = 1,05 x (111,2956 kPa) = 116,8604 kPa Joint efficiency = 0,8 (Brownell, = 12,650 psia = 87.218,714 kP (Brownell, 1959) Allowable stress 1959) Universitas Sumatera Utara Tebal shell tangki : t= PD 2SE − 1,2P (111,2956 kPa) (0,5110 m) = = 4,08009.10 -4 m 2(87.218,714 kP)(0,8) − 1,2(111,2956 kP) = 0,0160 in Faktor korosi = 1/8 in Maka tebal shell standar yang dibutuhkan = 0,0160 in + 1/8 in = 0,141 in Tebal shell standar yang digunakan = ¼ in (Brownell,1959) Daya Pengaduk : Jenis pengaduk : flate 6 blade turbin impeller Jumlah baffle : 4 buah Untuk turbin standar (McCabe, 1993), diperoleh : Da/Dt = 1/3 ; Da = 1/3 x 0,7445 m = 0,2482 m E/Da = 1 ; E = 0,2482 m L/Da = ¼ ; L = ¼ x 0,2482 m W/Da = 1/5 ; W = 1/5 x 0,2482 m = 0,0496 m J/Dt ; J = 1/12 = 0,0621 m = 1/12 x 0,7445 m = 0,0620 m Kecepatan Pengadukan, N = 1 rps Viskositas Na2CO3 30 % = 3,69 x 10-4 lbm/ft.det (Kirk Othmer, 1967) Bilangan Reynold, NRe = (85,842)(1)(0,2482 x 3,2808) 2 ρ.N.D 2 = = 154.254,0332 μ (3,69.10 − 4 ) NRe > 10.000, maka perhitungan dengan pengadukan menggunakan rumus : P = K T .N 3 .Da 5 .ρ gc (McCabe, 1994) KT = 6,3 (McCabe, 1994) P = 1 Hp (6,3)(1) 3 (0,2482 x 3,2808) 5 (85,842) = 6,0179 ft.lb f /dtk x = 0,0109 Hp 550 ft.lb f /dtk 32,174 Universitas Sumatera Utara Efesiensi motor penggerak = 80% Daya penggerak motor = 0,0109 = 0,0137 Hp 0,8 Maka daya motor standar yang dipakai 1/20 Hp LD.7 Pompa Soda Abu, Na2CO3 (PU – 04) Fungsi : Memompa larutan soda abu dari tangki pelarutan soda abu ke clarifier. Jenis : Pompa injeksi Bahan Konstruksi : Commercial steel Jumlah : 1 unit Kondisi Operasi Temperatur = 30oC Tekanan = 1 atm Densitas Na2CO3 30% = 1.327 kg/m3 = 85,842 lbm/ft3 (Perry, 1999) Viskositas Na2CO3 30 % = 3,69 x 10-4 lbm/ft.det (Kirk Othmer, 1967) Laju alir massa (F) = 0,0724 kg/jam = 0,1596 lbm/s Laju alir volumetrik, Q = ρ F = 0,1596 lb m /s = 1,8593.10 −3 ft 3 /s = 5,2652.10-5 m3/s 3 85,842 lb m /ft Desain Pompa Di,opt = 0,363 (Q) 0,45 (ρ) 0,13 (Per.12-15, Peters, 2004) = 0,363 (5,2652.10-5 m3/s)0,45.(1.327 kg/m3) 0,13 = 0,0109 m = 0,4294 in Ukuran Spesifikasi Pipa Dari Appendix C.6a, Foust, 1980, dipilih pipa commercial steel dengan ukuran sebagai berikut : Ukuran pipa nominal = ½ in Schedule number = 40 Diameter dalam (ID) = 0,622 in = 0,0158 m = 0,0518 ft Universitas Sumatera Utara Diameter Luar (OD) = 0,840 in = 0,0213 m = 0,0698 ft Luas Penampang dalam (At) Kecepatan linier, v = = 0,00211 ft2 Q 1,8593.10 -3 ft 3 /s = = 0,8811 ft/s = 0,2685 m/s At 0,00211 ft 2 Bilangan Reynold, NRe = ρ v D (85,842 lb m /ft 3 ) (0,8811 ft/s) (0,0518 ft) = 10617,6504 = μ 3,69.10 − 4 lb m /ft.s Karena NRe > 2100, maka aliran turbulen Untuk pipa commercial steel dan pipa 1 in Sc.40, diperoleh : ε D = 0,0011 Harga f dapat dicari dari grafik f vs NRe Karena aliran turbulen, maka f =0,0015 (Fig.12-1, Peters, 2004) Instalasi pipa - Panjang pipa lurus, L1 = 15 ft - 1 buah gate valve fully open ; L/D = 13 (App.C-2a, Foust,1980) L2 = 1 x 13 x 0,0518 = 0,6734 ft - 1 buah standard elbow 90o ; L/D = 30 (App.C-2a, Foust,1980) L3 = 30 x 0,0518 = 1,554 ft - 1 buah sharp edge entrance ; K = 0,5; L/D = 13 (App.C-2c, Foust,1980) L4 = 0,5 x 13 x 0,0518 = 0,3367 ft - 1 buah sharp edge exit ; K = 1,0 ; L/D = 28 (App.C-2c, Foust,1980) L5 = 1,0 x 28 x 0,0518 = 1,4504 ft Panjang pipa total (ΣL) = 15 + 0,6734 + 1,554 + 0,3367 + 1,4504 = 19,0145 ft Faktor gesekan, f.v 2 . ∑ L (0,0015) × (0,8811) 2 × (19,0145) F= = = 6,6302.10 −3 ft.lb f /lb m 2g c .D 2(32,174)(0,0518) Kerja Pompa Universitas Sumatera Utara Dari persamaan Bernoulli : W = ∆Z  V2 g + ∆ gc  2ag c   + ∆(Pv ) + ΣF  (Peters, 2004) Tinggi pemompaan, ∆Z = 10 ft Velocity Head, Pressure Head, Static head, ∆Z ∆V 2 =0 2g c ∆P ρ =0 g = 10 ft.lbf/lbm gc Maka, W = 10 + 0 + 0 + 6,6302.10-3 = 10,00663 ft.lbf/lbm Daya Pompa P = W Q ρ = (10,00663 ft.lbf/lbm)(1,8593.10-3 ft3/s)(85,842 lbm/ft3) = 1,5971 ft.lbf/s Efisiensi pompa 80% : P = 1,5971 = 3,6298.10-3 Hp 550 x 0,8 Daya motor (efisiensi 85 %) = 3,6298.10 -3 Hp = 4,2703.10 -3 Hp 0,85 Maka daya motor yang dipilih 1/20 Hp LD.8 Clarifier (CL) Fungsi : Memisahkan endapan (flok-flok) yang terbentuk karena penambahan alum dan soda abu Bahan konstruksi : Carbon steel SA-283, Grade C Laju massa air (F1) = 2680,1485 kg/jam Laju massa Al2(SO4)3 (F2) = 0,1340 kg/jam Laju massa Na2CO3 (F3) = 0,0724 kg/jam Laju massa total, m = 2680,3549 kg/jam = 0,7445 kg/detik Densitas Al2(SO4)3 = 2,71 gr/ml (Perry, 1999) Universitas Sumatera Utara Densitas Na2CO3 = 2,533 gr/ml (Perry, = 0,99568 gr/ml (Perry, 1999) Densitas air 1999) Reaksi koagulasi: Al2(SO4)3 + 3Na2CO3 + 3H2O → 2Al(OH)3 + 3Na2SO4 + 3CO2 Perhitungan: Dari Water Treatment Principles and Design, diperoleh : Untuk clarifier tipe upflow (radial) : Kedalaman air = 3 – 5 m Settling time = 1 – 3 jam Dipilih : kedalaman air (H) = 3m Waktu pengendapan = 1 jam Universitas Sumatera Utara Diameter dan Tinggi Clarifier (ρ s − ρ )gDp 2 Terminal settling velocity menurut Hukum Stokes : Us = 18µ (Ulrich,1984) dimana : µs = kecepatan terminal pengendapan (cm/s) Dp = diameter partikel = 0,002 cm (Perry, 1999) ρs = densitas partikel campuran pada 300C ρ = densitas larutan pada 300C µ = viskositas larutan pada 300C = 0,0345 (gr/cm.s) g = percepatan gravitasi = 980 cm/cm.s (2680,3549 + 0,1340 + 0,0724) Densitas larutan, ρ= 2680,3549 0,1340 0,0724 + + 995,68 2.710 2.533 = 995,7878 kg/m3 = 0,996 gr/cm3 = 62,123 lbm/ft 3 (0,1340 + 0,0724) Densitas partikel, ρ= 0,1340 0,0724 + 2.710 2.533 = 2.645,2042 kg/m3 = 2,645 gr/cm3 = 165,133 lbm/ft 3 (2,645 − 0,996) × 980 × 0,002 2 Sehingga, Ut = 18 × 0,0345 = 0,006 = 0,009 cm/s 0,621 Ukuran Clarifier Laju alir volumetrik, Q = ρ F = 0,7445 kg/detik 995,68 kg/m 3 = 7,4773.10-4 m3/detik = 0,0264 ft3/s Sehingga : Q = 4.10-4 x D2 (Ulrich, 1984) Dimana : Universitas Sumatera Utara Q = laju alir volumetrik umpan, m3/detik D = diameter clarifier, m Universitas Sumatera Utara Sehingga : -4  Q  2  7,4773.10  D=  =  −4  4.10 − 4  4.10   1 2  = 1,8693 m = 6,1328 ft  1 Tinggi clarifier : Ht = 3 3 D = (1,8693) = 2,8039 m = 9,1991 ft 2 2 Waktu Pengendapan t= Ht 2,8039 m x 100 cm/m = 31154,4444 detik = 8,6540 jam = Us 0,009 cm/detik Tebal Dinding Clarifier Direncanakan digunakan bahan konstruksi Carbon Steel SA-283, Grade C Dari tabel 13.1 hal 251 Brownell & Young, diperoleh data : - Allowable working stress (S) : 12.650 lb/in2 - Efisiensi sambungan (E) : 0,85 - Umur alat (A) direncanakan : 10 tahun - Faktor korosi : 0,042 in (Timmerhaus, 1980) - Tekanan operasi, Po : 1 atm = 14,7 Psi (9,1991 − 1) . 62,123 lb m / ft 3 (Hs −1) ρ - Tekanan hidrostatik, Ph = = = 3,5371 144 144 Psi - Faktor Keamanan : 20 % - Tekanan desain, P = 1,2 x (14,7 + 3,5371) = 21,8845 Psi Tebal Dinding Clarifier Tebal shell tangki : t= PD + Cc 2SE − 1,2P (21,8845 Psi) (6,1328 ft)(12 in/ft) = + 0,42 = 0,4949 in 2(12.650 Psi)(0,85) − 1,2(21,8845 Psi) Tebal shell standar yang digunakan = ½ in (Brownell,1959) Universitas Sumatera Utara Daya Clarifier P = 0,006 D2 (Ulrich, 1984) Dimana : P = daya yang dibutuhkan, Hp Sehingga, P = 0,006 × (9,1991 ft)2 = 0,5077 Hp Maka digunakan pompa standar dengan daya ½ Hp LD.9 Pompa Clarifier (PU-05) Fungsi : Memompa air dari Clarifier ke Sand filter Jenis : Centrifugal pump Bahan Konstruksi : Commercial steel Jumlah : 1 unit Kondisi Operasi Temperatur = 30 oC Tekanan = 1 atm Densitas air (ρ) = 995,68 kg/m3 = 62,158 lbm/ft3 (Perry, 1999) Viskositas air (µ) = 0,8007 cP = 5,3806.10-4 lbm/ft.s (Kirk Othmer,1967) Laju alir massa (F) = 2680,3549 kg/jam = 1,6414 lbm/s Laju alir volumetrik, Q = ρ F = 1,6414 lb m /s = 0,0264 ft 3 /s = 0,0007475 m3/s 3 62,158 lb m /ft Desain Pompa Di,opt = 0,363 (Q) 0,45 (ρ) 0,13 (Per.12-15, Peters, 2004) = 0,363 (0,0007475 m3/s)0,45.(995,68 kg/m3) 0,13 = 0,0348 m = 1,3739 in Ukuran Spesifikasi Pipa Dari Appendix A.5 Geankoplis, 1997, dipilih pipa commercial steel dengan ukuran sebagai berikut : Ukuran pipa nominal = 1,5 in Universitas Sumatera Utara Schedule number = 40 Diameter dalam (ID) = 1,610 in = 0,0409 m = 0,1341 ft Diameter Luar (OD) = 1,900 in = 0,0483 m = 0,1583 ft Luas Penampang dalam (At) = 0,001313 m2 0,0007475 m 3 /s Q Kecepatan linier, v = = = 0,5693 m/s = 1,8677 ft/s At 0,001313 m 2 Bilangan Reynold, NRe ρ v D (995,68 kg/m 3 ) (0,5693 m/s) (0,0409 m) = = = 28954,29 μ 0,8007.10 −3 kg/m.s Karena NRe > 2100, maka aliran turbulen Untuk pipa commercial steel dan pipa 1,5 in Sc.40, diperoleh : ε D = 0,0011 Harga f dapat dicari dari grafik f vs NRe Karena aliran turbulen, maka f =0,0065 (Fig.12-1, Peters, 2004) Instalasi pipa - Panjang pipa lurus, L1 = 75 ft - 1 buah gate valve fully open ; L/D = 13 (App.C-2a, Foust,1980) L2 = 1 x 13 x 0,1341 = 1,7433 ft - 2 buah standard elbow 90o ; L/D = 30 (App.C-2a, Foust,1980) L3 = 2 x 30 x 0,1341 = 8,046 ft - 1 buah sharp edge entrance ;K = 0,5; L/D = 27 (App.C-2a, Foust,1980) L4 = 0,5 x 27 x 0,1341 = 1,8103 ft - 1 buah sharp edge exit ; K = 1,0 ; L/D = 55 (App.C-2a, Foust,1980) L5 = 1,0 x 55 x 0,1341 = 7,3755 ft Panjang pipa total (ΣL) = 93,9751 ft Faktor gesekan , Universitas Sumatera Utara F= f .v 2 . ∑ L (0,0065) × (1,8677) 2 × (93,9751) = = 0,2469 ft.lb f /lb m 2 g c .D 2(32,174)(0,1341) Kerja Pompa Dari persamaan Bernoulli : W = ∆Z  V2 g + ∆ gc  2ag c   + ∆(Pv ) + ΣF  (Peters, 2004) Tinggi pemompaan, ∆Z = 30 ft Velocity Head, Pressure Head, Static head, ∆Z ∆V 2 =0 2g c ∆P ρ =0 g = 30 ft.lbf/lbm gc Maka, W = 30 + 0 + 0 + 0,2469 = 30,2469 ft.lbf/lbm Daya Pompa P = W Q ρ = (30,2469 ft.lbf/lbm)( 0,0264 ft3/s)(62,158 lbm/ft3) = 49,6343 ft.lbf/s Efisiensi pompa 80% : P = 49,6343 = 0,1128 Hp 550 x 0,8 Digunakan pompa dengan daya standar ¼ Hp LD.10 Sand Filter ( SF ) Fungsi : Menyaring partikel-partikel yang terbawa dalam air yang keluar dari Clarifier Jenis : Selinder tegak dengan alas dan tutup ellipsoidal Bahan Konstruksi : Carbon steel SA – 283, Grade C Jumlah : 1 unit Kondisi Operasi Temperatur = 30 oC Tekanan = 1 atm Universitas Sumatera Utara Densitas air (ρ) = 995,68 kg/m3 = 62,158 lbm/ft3 (Geankoplis, 1997) Laju alir massa (F) = 2680,3549 kg/jam = 1,6414 lbm/s Laju alir volumetrik, Q = ρ F = 1,6414 lb m /s = 0,0264 ft 3 /s 3 62,158 lb m /ft = 0,0007475 m3/s Faktor keamanan = 20 % Sand filter dirancang untuk penampungan ¼ jam operasi Universitas Sumatera Utara Perhitungan : a. Ukuran Sand Filter Volume air, Va = 2680,3549 kg/jam x 0,25 jam = 0,6729 m 3 995,68 kg/m 3 Volume tangki, Vt = (1 + 0,2) x 0,6729 m3 = 0,8075 m3 Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi, D : H = 3 : 4 V= 1 πD 2 H 4 1 4  0,8075 m 3 = πD 2  D  4 3  1 0,8075 m 3 = πD 3 3 (Brownell, 1959) Maka : D = 0,9171 m ≈ 1 m H = 1,2230 m ≈ 1,5 m Diameter dan tinggi tutup Diameter tutup = diameter tangki = 1m Hh = 1/16 D Tinggi tutup = 1 x (1 m) = 0,0625 m 16 Tinggi tangki total = 2 x 2(0,0625) = 0,25 m Tebal Dinding Sand Filter Tinggi penyaring (Hp) = 0,25 m Tinggi cairan dalam tangki (Hs) = P air = ρ x g x Hs 1 π (0,9171)2 4 0,8075 = 1,2230 m = 995,68 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 1,2230 m = 11933,6230 Pa = 11,9336 kPa P penyaring = ρ x g x HP = 995,68 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 0,25 m = 2,4394 kPa Tekanan operasi = 1 atm = 101,325 kPa P = 11,9336 kPa + 2,4394 kPa + 101,325 kPa = 115,698 kPa Universitas Sumatera Utara Faktor kelonggaran 5 % Maka, P desain = (1,05) x 115,698 kPa = 121,4829 kPa Joint Efficiency (E) = 0,85 (Peters,2004) Allowable stress (S) = 12.650 psi = 87.218,714 kP (Brownell,1959) Tebal Shell, t = PD 2SE − 1,2P (Peters,2004) Maka, tebal shell : t= (121,4829 kPa) (0,9171 m) = 7,5214.10-4 m = 0,0296 2 (87.218,714 kPa)(0,85) − 1,2(121,4829 kPa) in Faktor korosi = 1/8 in Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,0296 in + 1/8 in = 0,1546 in Tebal Shell standard yang digunakan = ¼ in (Brownell,1959) Tutup terbuat dari bahan yang sama dengan dinding tangki dan ditetapkan tebal tutup ¼ in. LD.11 Pompa Sand Filter (PU – 06) Fungsi : Memompa air dari sand filter ke menara air. Jenis : Centrifugal pump Bahan Konstruksi : Commercial steel Jumlah : 1 unit Kondisi Operasi Temperatur = 30 oC Tekanan = 1 atm Densitas air (ρ) = 995,68 kg/m3 = 62,158 lbm/ft3 (Geankoplis, 1997) Universitas Sumatera Utara Viskositas air (µ) = 0,8007 cP = 0,000538 lbm/ft.s (Kirk Othmer,1967) Laju alir massa (F) = 2680,3549 kg/jam = 1,6414 lbm/s Laju alir volumetrik, Q = ρ F = 1,6414 lb m /s = 0,0264 ft 3 /s = 0,0007475 m3/s 3 62,158 lb m /ft Desain Pompa = 0,363 (Q) 0,45 (ρ) 0,13 Di,opt (Per.12-15, Peters, 2004) = 0,363 (0,0007475 m3/s)0,45.(995,68 kg/m3) 0,13 = 0,0348 m = 1,3738 in Ukuran Spesifikasi Pipa Dari Appendix A.5 Geankoplis, 1997, dipilih pipa commercial steel dengan ukuran sebagai berikut : Ukuran pipa nominal = 1,5 in Schedule number = 40 Diameter dalam (ID) = 1,610 in = 0,0409 m = 0,1341 ft Diameter Luar (OD) = 1,900 in = 0,0483 m = 0,1583 ft Luas Penampang dalam (At) Kecepatan linier, v = = 0,001313 m2 0,0007475 m 3 /s Q = = 0,5693 m/s = 1,8677 ft/s At 0,001313 m 2 Bilangan Reynold, NRe = ρ v D (995,68 kg/m 3 ) (0,5693 m/s) (0,0409 m) = = 28.954,3918 μ 0,8007.10 −3 kg/m.s Karena NRe > 2100, maka aliran turbulen Untuk pipa commercial steel dan pipa 1,5 in Sc.40, diperoleh : ε D = 0,0011 Harga f dapat dicari dari grafik f vs NRe Karena aliran turbulen, maka f =0,0065 (Fig.12-1, Peters, 2004) Instalasi pipa - Panjang pipa lurus, L1 = 75 ft Universitas Sumatera Utara - 1 buah gate valve fully open ; L/D = 13 (App.C-2a, Foust,1980) L2 = 1 x 13 x 0,1341 = 1,7433 ft - 2 buah standard elbow 90o ; L/D = 30 (App.C-2a, Foust,1980) L3 = 2 x 30 x 0,1341 = 8,046 ft - 1 buah sharp edge entrance ;K = 0,5; L/D = 27 (App.C-2a, Foust,1980) L4 = 0,5 x 27 x 0,1341 = 1,8103 ft - 1 buah sharp edge exit ; K = 1,0 ; L/D = 55 (App.C-2a, Foust,1980) L5 = 1,0 x 55 x 0,1341 = 7,3755 ft Panjang pipa total (ΣL) = 93,9751 ft Faktor gesekan , F= f .v 2 . ∑ L (0,0065) × (0,5693) 2 × (93,9751) = = 0,0229 ft.lb f /lb m 2 g c .D 2(32,174)(0,1341) Kerja Pompa Dari persamaan Bernoulli : W = ∆Z  V2 g + ∆ gc  2ag c   + ∆(Pv ) + ΣF  (Peters, 2004) Tinggi pemompaan, ∆Z = 30 ft Velocity Head, Pressure Head, Static head, ∆Z ∆V 2 =0 2g c ∆P ρ =0 g = 30 ft.lbf/lbm gc Maka, W = 30 + 0 + 0 + 0,0229 = 30,0229 ft.lbf/lbm Daya Pompa P = W Q ρ = (30,0229 ft.lbf/lbm)( 0,0264 ft3/s)(62,158 lbm/ft3) = 49,2667 ft.lbf/s Universitas Sumatera Utara Efisiensi pompa 80% : P = 49,2667 = 0,1119 Hp 550 x 0,8 Digunakan pompa dengan daya standar ¼ Hp LD.12 Menara Air ( MA ) Fungsi : Menampung air sementara untuk didistribusikan ke unit lain, dan sebagian dipakai sebagai air domestik. Bentuk : Selinder tegak dengan alas dan tutup datar Bahan Konstruksi : Carbon steel SA – 283, grade C Jumlah : 1 unit Kondisi Operasi Laju alir massa (F) = 2680,3549 kg/jam = 1,6414 lbm/s Densitas air (ρ) = 995,68 kg/m3 = 62,158 lbm/ft3 (Geankoplis, 1997) Viskositas air (µ) = 0,8007 cP = 0,000538 lbm/ft.s (Kirk Othmer,1967) Laju alir volumetrik, Q = ρ F = 1,6414 lb m /s = 0,0264 ft 3 /s 3 62,158 lb m /ft = 0,0007475 m3/s Faktor keamanan = 20 % Kebutuhan Perancangan = 3 jam Perhitungan : a. Ukuran Menara Air Volume air, Vl = 2680,3549 kg/jam x 3 jam = 8,0759 m 3 3 995,68 kg/m Volume tangki, Vt = (1 + 0,2) x 8,0759 m3 = 9,6910 m3 b. Spesifikasi Menara Air Silinder (Shell) Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi, D : H = 3 : 4 Universitas Sumatera Utara Vs = π D2 4 1959) Maka, Vs = Vs = 3 9,6910 m = (Brownell, H π D2  4 4 π D3   D 3  3 π D3 3 Maka, D = 2,0998 m H = 2,7999 m Tinggi air dalam menara air (Hs) = vl 8,0759 x H= x 2,7999 m = 2,3332 v total 9,6910 m Tebal Dinding Menara Air Tekanan hidrostatik Pair = ρ x g x Hs = 995,68 kg/m3 x 9,8 m/dtk2 x 2,3332 m = 22,7665 kPa Tekanan operasi = 1 atm = 101,325 kPa P = 22,7665 kPa + 101,325 kPa = 124,0915 kPa Universitas Sumatera Utara Faktor kelonggaran 20 % Maka, Pdesain = (1,2) x 124,0915 kPa = 148,9098 kPa Joint Efficiency (E) = 0,85 (Peters,2004) Allowable stress (S) = 12.650 psi = 87.218,714 kPa (Brownell,1959) Tebal Shell, t = PD 2 SE − 1,2 P (Peters,2004) Maka, tebal shell : t= (148,9098 kPa ) (2,0998 m) = 1,7943.10-3 m = 0,0706 2 (87.218,714 kPa )(0,85) − 1,2(148,9098 kPa ) in Faktor korosi = ½ in Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,0706 in + ½ in = 0,5706 in Tebal Shell standard yang digunakan = ½ in (Brownell,1959) LD.13 Tangki Pelarut NaCl (TU- 03) Fungsi : Membuat larutan NaCl Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup datar Bahan konstruksi : Carbon Steel SA–283, Grade C Kondisi pelarutan : Temperatur = 30°C Tekanan = 1 atm NaCl yang digunakan mempunyai konsentrasi 50% (% berat) Laju massa NaCl (F) = 2,5888 kg/hari Densitas NaCl 50% = 1.575 kg/m3 = 98,3236 lbm/ft3 (Perry, 1999) Kebutuhan perancangan = 90 hari Faktor keamanan = 20% Perhitungan: Ukuran Tangki Universitas Sumatera Utara Volume larutan, Vl = 2,5888 kg/hari × 90 hari = 0,2958 m3 3 0,5 × 1.575 kg/m Volume tangki, Vt = 1,2 × 0,2958 m3 = 0,3550 m3 Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder tangki, D : H = 3 :4 Universitas Sumatera Utara Maka: V= 1 πD 2 H 4 1 4  0,3550 m 3 = πD 2  D  4 3  1 0,3550 m 3 = πD 3 3 D = 0,6973 m = 2,2879 ft H = 0,9301 m = 3,0515 ft Tinggi NaCl dalam tangki = 0,3550 1 π (0,6973 m) 2 4 = 0,9301 m = 3,0515 ft Tebal Dinding Tangki : Tekanan hidrostatik P = ρxgxl = 1.575 kg/m3 x 9,8 m/dtk2 x 0,9301 m = 14.356,0935 Pa = 14,3561 kPa Tekanan operasi = 1 atm = 101,325 kPa P = 14,3561 kPa + 101,325 kPa = 115,6811 kPa Faktor kelonggaran 5 % (Perry, 1999) Maka, P desain = (1,05) x 115,6811 kPa = 121,4651 kPa Joint Efficiency (E) = 0,85 (Peters,2004) Allowable stress (S) = 12.650 psi = 87.218,714 kP (Brownell,1959) Tebal Shell, t = PD 2SE − 1,2P (Peters,2004) Maka, tebal shell : t= (121,4651 kPa) ( 0,6973 m) = 5,7179.10-4 m = 0,0225 2 (87.218,714 kPa)(0,85) − 1,2(121,4651 kPa) in Faktor korosi = 1/8 in Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,0225 in + 1/8 in = 0,1475 in Universitas Sumatera Utara Tebal Shell standard yang digunakan = ¼ in (Brownell,1959) Daya Pengaduk : Jenis Pengaduk : flat 6 blade turbin impeller Jumlah baffle : 4 buah Untuk turbin standar (McCabe, 1993), diperoleh : Spesifikasi : Da 1 = ; Da = 1 / 3 x 0,6973 m = 0,2324 m Dt 3 E = 1 ; E = 0,2324 m Da L 1 = ; L = 1 x 0,2324 = 0,0581 m 4 Da 4 W 1 = ; W = 1 x 0,2324 = 0,0464 m 5 Da 5 J 1 ; J = 1 / 12 x 0,6973 m = 0,0581 m = Dt 12 Data Perhitungan : N = 3,17 putaran/dtk Densitas NaCl = 98,3236 lbm/ft3 Viskositas NaCl 50% (µ) = 4,1175.10-3 lbm/ft.s (Perry, 1999) Bilangan Reynold (NRe) : NRe = (Geankoplis,1997) N . Da 2 . ρ μ 3,17 . (0,2324 x 3,2808 ft ) . (98,3236 ) = 43.374,2856 4,1775.10 −3 2 NRe = NRe > 10.000, maka perhitungan dengan pengadukan menggunakan rumus : P = K T . N 3 . Da 5 .ρ gc (McCabe, 1994) KT = 7,3 (McCabe, 1994) Universitas Sumatera Utara ( 7,3. (3,17 put/s ) .(0,2324 x 3,2808 ft ) . 98,3236 lb m /ft 3 32,17 lb m .ft/lb f .s 2 3 P = = 183,1414 ft.lbf/s x 5 ) 1 Hp 550 ft.lb f /s = 0,3329 Hp Efisiensi motor penggerak = 80 % Daya motor penggerak = 0,3329 = 0,4162 Hp 0,8 Digunakan motor penggerak standar dengan daya ½ Hp LD.14 Pompa NaCl (PU-07) Fungsi : Memompa larutan NaCl dari tangki pelarutan NaCl ke kation exchanger Jenis : Pompa injeksi Bahan Konstruksi : Commercial steel Jumlah : 1 unit Kondisi Operasi Temperatur = 30 oC Tekanan = 1 atm Densitas NaCl 50% = 1.575 kg/m3 = 98,3236 lbm/ft3 (Perry, 1999) Viskositas NaCl 50% (µ) = 4,1175.10-3 lbm/ft.s (Perry, 1999) Laju massa NaCl (F) = 2,5888 kg/hari = 0,1078 kg/jam = 6,6015.10-5 lbm/s 6,6015.10 -5 lb m /s Laju alir volumetrik, Q = = = 6,7141.10 −7 ft 3 /s = 1,9012.10-8 m3/s 3 ρ 98,3236 lb m /ft F Desain Pompa Di,opt = 0,363 (Q) 0,45 (ρ) 0,13 (Per.12-15, Peters, 2004) = 0,363 (1,9012.10-8 m3/s)0,45.(1.575 kg/m3) 0,13 = 3,3462.10-4 m = 0,0131 in Ukuran Spesifikasi Pipa Universitas Sumatera Utara Dari Appendix C.6a, Foust, 1980, dipilih pipa commercial steel dengan ukuran sebagai berikut : Ukuran pipa nominal = 1/8 in Schedule number = 40 Diameter dalam (ID) = 0,269 in = 0,0068 m = 0,0224 ft Diameter Luar (OD) = 0,405 in = 0,0103 m = 0,0338 ft Luas Penampang dalam (At) Kecepatan linier, v = = 0,0004 ft2 6,7141.10 -7 ft 3 /s Q = =1,6785.10 -3 ft/s = 5,1162.10-4 2 At 0,0004 ft m/s Bilangan Reynold, NRe = ρ v D (98,3236 lb m /ft 3 ) (1,6785.10 -3 ft/s) (0,0224 ft) = = 0,8849 μ 4,1775.10 −3 lb m /ft.s Aliran adalah laminar, maka dari Appendix C-3, Foust, 1980, diperoleh : f = 16/NRe = 16 = 18,0811 0,8849 Instalasi pipa - Panjang pipa lurus, L1 = 15 ft - 1 buah gate valve fully open ; L/D = 13 (App.C-2a, Foust,1980) L2 = 1 x 13 x 0,0224 = 0,2912 ft - 1 buah standard elbow 90o ; L/D = 30 (App.C-2a, Foust,1980) L3 = 30 x 0,0224 = 0,672 ft - 1 buah sharp edge entrance ;K = 0,5; L/D = 15 (App.C-2c, Foust,1980) L4 = 0,5 x 13 x 0,0224 = 0,1456 ft - 1 buah sharp edge exit ; K = 1,0 ; L/D = 30 (App.C-2c, Foust,1980) L5 = 1,0 x 30 x 0,0224 = 0,672 ft Panjang pipa total (ΣL) = 15 + 0,2912 + 0,672 + 0,1456 + 0,672 = 16,736 ft Faktor gesekan, Universitas Sumatera Utara F= f.v 2 . ∑ L (18,0811) × (1,6785.10 -3 ) 2 × (16,736) = = 5,9147.10 − 4 ft.lb f /lb m 2g c .D 2(32,174)(0,0224) Kerja Pompa Dari persamaan Bernoulli :  V2 g + ∆ W = ∆Z gc  2ag c   + ∆(Pv ) + ΣF  (Peters, 2004) Tinggi pemompaan, ∆Z = 10 ft Velocity Head, Pressure Head, Static head, ∆Z ∆V 2 =0 2g c ∆P ρ =0 g = 10 ft.lbf/lbm gc Maka, W = 10 + 0 + 0 + 5,9147.10-4 = 10,00059147 ft.lbf/lbm Universitas Sumatera Utara Daya Pompa P = W Q ρ = (10,00059147 ft.lbf/lbm)(1,9012.10-8 ft3/s)(98,3236 lbm/ft3) = 1,8694.10-5 ft.lbf/s 1,8694.10 -5 Efisiensi pompa 80% : P = = 4,2487.10-8 Hp 550 x 0,8 Maka daya pompa standar yang digunakan sebesar 1/20 Hp LD.15 Penukar Kation / Cation Exchanger ( CE ) Fungsi : Untuk mengurangi kesadahan air Bentuk : Silinder tegak dengan tutup dan alas ellipsoidal Bahan konstruksi : Carbon steel SA-283, Grade C Kondisi : Temperatur = 30°C Tekanan = 1 atm Densitas air (ρ) = 995,68 kg/m3 = 62,158 lbm/ft3 (Geankoplis, = 0,8007 cP = 0,000538 lbm/ft.s (Kirk 1997) Viskositas air (µ) Othmer,1967) Laju alir massa (F) = 441,3190 kg/jam = 0,2702 lbm/s Laju alir volumetrik, Q = 0,2702 lb m /s F = = 4,3469.10 -3 ft 3 /s = 1,2309.10-4 3 ρ 62,158 lb m /ft m3/s Kebutuhan perancangan = 1 jam Faktor keamanan = 20 % Ukuran Cation Exchanger Dari Tabel 12.4, The Nalco Water Handbook, diperoleh: - Diameter penukar kation = 1 ft = 0,305 m - Luas penampang penukar kation = 0,78544 ft2 - Tinggi resin dalam cation exchanger = 2,5 ft - Tinggi silinder = 1,2 × 2,5 ft = 3 ft = 0,914 m Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder tangki, D : H = 2 : 1 Maka: H = ½ D = ½ (0,305) = 0,1525 m Universitas Sumatera Utara Sehingga tinggi cation exchanger = 0,914 + 0,1525 = 1,066 m = 3,497 ft Diameter tutup = diameter tangki = 0,305 m Tebal Dinding Tangki : Direncanakan menggunakan bahan konstruksi Carbon Steel SA-283 grade C. Dari Brownell & Young, Item 1, Appendix D, diperoleh data : - Allowable working stress (S) : 18.750 Psi - Efisiensi sambungan (E) : 0,8 - Faktor korosi : 1/8 in (Timmerhaus, 1980) - Tekanan hidrostatik, Po : 1 atm = 14,7 Psi - Faktor Keamanan : 20 % - Tekanan desain, P = 1,2 x 14,7 = 17,64 Psi Tebal Dinding tangki cation exchanger: t= PD + CA 2SE − 1,2P (17,64 Psi) (1 ft)(12 in/ft) = + 0,125 in = 0,132 in 2(18.750 Psi)(0,8) − 1,2(17,64 Psi) Tebal shell standar yang digunakan = ½ in (Brownell,1959) LD.16 Pompa Cation Exchanger ( PU-08 ) Fungsi : Memompa air dari cation exchanger ke anion exchanger Jenis : Centrifugal pump Bahan Konstruksi : Commercial steel Jumlah : 1 unit Kondisi Operasi Temperatur = 30 oC Tekanan = 1 atm Densitas air (ρ) = 995,68 kg/m3 = 62,158 lbm/ft3 (Perry, 1999) Viskositas air (µ) = 0,8007 cP = 0,000538 lbm/ft.s (Kirk Othmer,1967) Universitas Sumatera Utara Laju alir massa (F) = 441,3190 kg/jam = 0,2702 lbm/s Laju alir volumetrik, Q = 0,2702 lb m /s F = = 4,3469.10 -3 ft 3 /s = 1,2309.10-4 m3/s ρ 62,158 lb m /ft 3 Desain Pompa = 0,363 (Q) 0,45 (ρ) 0,13 Di,opt (Per.12-15, Peters, 2004) = 0,363 (1,2309.10-4 m3/s)0,45.(995,68 kg/m3) 0,13 = 0,1536 m = 6,0502 in Ukuran Spesifikasi Pipa Dari Appendix A.5 Geankoplis, 1997, dipilih pipa commercial steel dengan ukuran sebagai berikut : Ukuran pipa nominal = 6 in Schedule number = 40 Diameter dalam (ID) = 6,065 in = 0,1541 m = 0,5055 ft Diameter Luar (OD) = 6,625 in = 0,1683 m = 0,5521 ft Luas Penampang dalam (At) Kecepatan linier, v = = 0,2006 ft2 = 0,0186 m2 Q 1,2309 .10 −4 m 3 /s = = 6,6177.10 -3 m/s = 0,0217 ft/s 2 At 0,0186 m Bilangan Reynold, NRe = ρ v D (995,68 kg/m 3 ) (6,6177.10 -3 m/s) (0,1541 m) = = 12.692,2761 μ 0,8007.10 −3 kg/m.s Karena NRe > 2100, maka aliran turbulen Maka harga f = 0,065 (Fig.12-1, Peters, 2004) Instalasi pipa - Panjang pipa lurus, L1 = 10 ft - 1 buah gate valve fully open ; L/D = 13 (App.C-2a, Foust,1980) L2 = 1 x 13 x 0,5055 = 6,5715 ft - 2 buah standard elbow 90o ; L/D = 30 (App.C-2a, Foust,1980) L3 = 2 x 30 x 0,5055 = 30,33 ft Universitas Sumatera Utara - 1 buah sharp edge entrance ;K = 0,5; L/D = 27 (App.C-2a, Foust,1980) L4 = 0,5 x 27 x 0,5055 = 6,8242 ft - 1 buah sharp edge exit ; K = 1,0 ; L/D = 55 (App.C-2a, Foust,1980) L5 = 1,0 x 55 x 0,5055 = 2,7802 ft Panjang pipa total (ΣL) = 56,5059 ft Faktor gesekan, F= f.v 2 . ∑ L (0,065) × (6,6177.10 -3 ) 2 × (56,5059) = = 4,9449.10 −6 ft.lb f /lb m 2g c .D 2(32,174)(0,5055) Kerja Pompa Dari persamaan Bernoulli : W = ∆Z  V2 g + ∆ gc  2ag c   + ∆(Pv ) + ΣF  (Peters, 2004) Tinggi pemompaan, ∆Z = 15 ft Velocity Head, Pressure Head, Static head, ∆Z ∆V 2 =0 2g c ∆P ρ =0 g = 15 ft.lbf/lbm gc Maka, W = 15 + 0 + 0 + 4,9449.10-6 = 15,00000495 ft.lbf/lbm Daya Pompa P = W Q ρ = (15,00000495 ft.lbf/lbm)(4,3469.10-3 ft3/s)(62,158 lbm/ft3) = 4,0529 ft.lbf/s Efisiensi pompa 60% : P = 4,0529 = 0,0123 Hp 550 x 0,6 Digunakan pompa dengan daya standar 1/20 Hp LD.17 Tangki Pelarutan NaOH (TU – 04) Universitas Sumatera Utara Fungsi : Tempat membuat larutan NaOH Bentuk : Silinder tegak dengan tutup dan alas ellipsoidal Bahan konstruksi : Carbon Steel, SA-283, grade C Jumlah : 1 unit Kondisi : Temperatur = 30°C Tekanan = 1 atm Laju alir massa NaOH = 0,2446 kg/jam Waktu regenerasi = 24 jam NaOH yang dipakai berupa larutan 50% (% berat) Densitas larutan NaOH 50% = 1.518 kg/m3 = 94,577 lbm/ft3 (Perry, 1999) Kebutuhan perancangan = 90 hari Faktor keamanan = 20% Ukuran Tangki Volume larutan, Vl = 0,2446 kg/jam × 24 jam × 90 hari = 6,9609 m3 3 0,5 × 1.518 kg/m Volume tangki, Vt = 1,2 × 6,9606 m3 = 8,3527 m3 Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder tangki, D : H = 3 :4 V= 1 πD 2 H 4 1 4  8,3527 m 3 = πD 2  D  4 3  1 8,3527 m 3 = πD 3 3 Maka: D = 1,9983 m = 6,5386 ft H = 2,6646 m = 8,7421 ft Tinggi larutan NaOH dalam tangki = 8,9983 m 3 1 π (1,9983 m) 2 4 = 2,6646 m Universitas Sumatera Utara Tebal Dinding Tangki : Tekanan hidrostatik P = ρxgxl = 1.518 kg/m3 x 9,8 m/dtk2 x 2,6646 m = 39.639,6554 Pa = 39,6396 kPa Tekanan operasi = 1 atm = 101,325 kPa P = 39,6396 kPa + 101,325 kPa = 140,9646 kPa Faktor kelonggaran 5 % (Perry, 1999) Maka, P desain = (1,05) x 140,9646 kPa = 148,0128 kPa Joint Efficiency (E) = 0,85 (Brownell,1959) Allowable stress (S) = 12.650 psi = 87.218,714 kP (Brownell,1959) Tebal Shell, t = PD 2SE − 1,2P (Peters,2004) t= (148,0128 kPa) ( 1,9983 m) = 2,1221.10-3 m = 0,0835 in 2 (87.218,714 kPa)(0,8) − 1,2(148,0128 kPa) Faktor korosi = 1/8 in Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,0835 in + 1/8 in = 0,2085 in Dari Tabel 5.4, Brownell & Young, 1959, dipilih tebal tangki standar yang digunakan ¼ in. Daya Pengaduk Jenis Pengaduk : flat 6 blade turbin impeller Jumlah baffle : 4 buah Untuk turbin standar (McCabe, 1993), diperoleh : Spesifikasi : Universitas Sumatera Utara Da 1 = ; Da = 1 / 3 x 1,9983 m = 0,6661 m Dt 3 E = 1 ; E = 0,6661 m Da L 1 = ; L = 1 x 0,6661 = 0,1665 m 4 Da 4 W 1 = ; W = 1 x 0,6661 = 0,1332 m 5 Da 5 J 1 = ; J = 1 / 12 x 1,9983 m = 0,1665 m Dt 12 Data Perhitungan : N = 1 putaran/dtk Densitas NaOH = 94,577 lbm/ft3 Viskositas NaOH 50% (µ) = 4,302.10-4 lbm/ft.s (Perry, 1999) Bilangan Reynold (NRe) : NRe = Geankoplis,1983) N . Da 2 . ρ μ (Pers. 3.4-1, 1 . (0,6661 x 3,2808 ft ) . (94,577 ) = 1.049.913,296 4,302.10 − 4 2 NRe = NRe > 10.000, maka perhitungan dengan pengadukan menggunakan rumus : P = K T . N 3 . Da 5 .ρ gc (McCabe, 1994) KT = 6,3 1994) (McCabe, ( 6,3. (1 put/s ) .(0,6661 x 3,2808 ft ) . 94,577 lb m /ft 3 P = 32,17 lb m .ft/lb f .s 2 3 = 923,1472 ft.lbf/s x 5 ) 1 Hp = 1,6784 Hp 550 ft.lb f /s Efisiensi motor penggerak = 80 % Universitas Sumatera Utara Daya motor penggerak = 1,6784 = 2,098 Hp 0,8 Digunakan motor penggerak dengan daya standar 2 Hp LD.18 Pompa NaOH (PU – 09) Fungsi : Memompa larutan NaOH dari tangki pelarutan NaOH ke anion exchanger Jenis : Pompa injeksi Bahan Konstruksi : Commercial steel Jumlah : 1 unit Kondisi Operasi : Temperatur = 30 oC Tekanan = 1 atm Densitas NaOH 50% = 1.518 kg/m3 = 94,577 lbm/ft3 (Perry, 1999) Viskositas NaOH 50% (µ) = 4,302.10-4 lbm/ft.s (Perry, 1999) Laju massa NaOH (F) = 0,2446 kg/jam = 1,4979.10-4 lbm/s Laju alir volumetrik, Q = ρ F = 1,4979.10 -4 lb m /s =1,583.10 −6 ft 3 /s = 5,593.10-5 m3/s 3 94,577 lb m /ft Desain Pompa Di,opt = 0,363 (Q) 0,45 (ρ) 0,13 (Per.12-15, Peters, 2004) = 0,363 (5,593.10-5 m3/s)0,45.(1.518 kg/m3) 0,13s = 0,0115 m = 0,4518 in Ukuran Spesifikasi Pipa Dari Appendix C.6a, Foust, 1980, dipilih pipa commercial steel dengan ukuran sebagai berikut : Ukuran pipa nominal = ½ in Schedule number = 40 Diameter dalam (ID) = 0,622 in = 0,0158 m = 0,0518 ft Universitas Sumatera Utara Diameter Luar (OD) = 0,840 in = 0,02134 m = 0,0700 ft Luas Penampang dalam (At) Kecepatan linier, v = = 0,00211 ft2 Q 1,583.10 −6 ft 3 /s = = 7,5023 .10 − 4 ft/s = 2,2867. 10-4 2 At 0,00211 ft m/s Bilangan Reynold, NRe = ρ v D (94,577 lb m /ft 3 ) (7,5023.10 -4 ft/s) (0,0518 ft) = = 8,5435 μ 4,302.10 − 4 lb m /ft.s Aliran adalah laminar, maka dari Appendix C-3, Foust, 1980, diperoleh : f = 16/NRe = 16 = 1,8727 8,5435 Instalasi pipa - Panjang pipa lurus, L1 = 15 ft - 1 buah gate valve fully open ; L/D = 13 (App.C-2a, Foust,1980) L2 = 1 x 13 x 0,0518 = 0,6734 ft - 1 buah standard elbow 90o ; L/D = 30 (App.C-2a, Foust,1980) L3 = 30 x 0,0518 = 1,554 ft - 1 buah sharp edge entrance ;K = 0,5; L/D = 15 (App.C-2c, Foust,1980) L4 = 0,5 x 13 x 0,0518 = 0,3367 ft - 1 buah sharp edge exit ; K = 1,0 ; L/D = 30 (App.C-2c, Foust,1980) L5 = 1,0 x 30 x 0,0518 = 1,554 ft Panjang pipa total (ΣL) = 15 + 0,6734 + 1,554 + 0,3367 + 1,554= 19,1181 ft Faktor gesekan, f.v 2 . ∑ L (3,8673) × (7,5023.10 -4 ) 2 × (19,1181 ) F= = = 1,2484.10 −5 ft.lb f /lb m 2g c .D 2(32,174)(0,0518) Kerja Pompa Universitas Sumatera Utara Dari persamaan Bernoulli : W = ∆Z  V2 g + ∆ gc  2ag c   + ∆(Pv ) + ΣF  (Peters, 2004) Tinggi pemompaan, ∆Z = 10 ft ∆V 2 =0 2g c Velocity Head, Pressure Head, Static head, ∆Z ∆P ρ =0 g = 10 ft.lbf/lbm gc Maka, W = 10 + 0 + 0 + 1,2484.10-5 = 10,00001248 ft.lbf/lbm Daya Pompa P = W Q ρ = (10,00001248 ft.lbf/lbm)(1,583.10-6 ft3/s)(94,577 lbm/ft3) = 1,4971.10-3 ft.lbf/s Efisiensi pompa 80% : P = 1,4971.10 -3 = 3,402.10-6 Hp 550 x 0,8 Daya motor (efisiensi 85 %) = 3,402.10 -6 Hp = 4,003.10 -6 Hp 0,85 Digunakan daya pompa standar 1/20 Hp LD.19 Penukar Anion Exchanger (AE) Fungsi : Untuk mengurangi kesadahan air Bentuk : Silinder tegak dengan tutup dan alas ellipsoidal Bahan konstruksi : Carbon steel SA-283, Grade C Kondisi : Temperatur = 30°C Tekanan = 1 atm Densitas air (ρ) = 995,68 kg/m3 = 62,158 lbm/ft3 (Geankoplis, = 0,8007 cP = 0,000538 lbm/ft.s (Kirk 1997) Viskositas air (µ) Othmer,1967) Universitas Sumatera Utara Laju alir massa (F) = 441,3190 kg/jam = 0,2702 lbm/s Laju alir volumetrik, Q = 0,2702 lb m /s F = = 0,004346 ft 3 /s = 1,2309.10-4 m3/s ρ 62,158 lb m /ft 3 Kebutuhan perancangan = 1 jam = 20 % Faktor keamanan Ukuran Anion Exchanger Dari Tabel 12.4, The Nalco Water Handbook, diperoleh: - Diameter penukar anion = 2 ft = 0,6096 m - Luas penampang penukar kation = 3,14 ft2 Tinggi resin dalam anion exchanger = 2,5 ft Tinggi silinder = 1,2 × 2,5 ft = 3 ft = 0,9144 m Diameter tutup = diameter tangki = 0,6096 m Direncanakan perbandingan diameter dengan tutup, D : H = 2 : 1 Tinggi tutup = 1  0,6096   = 0,1524 m  2 2  (Brownell,1959) Sehingga, tinggi anion exchanger = 0,9144 m + 0,1524 m = 1,0668 m Tebal Dinding Tangki Tekanan operasi = 1 atm = 101,325 kPa = 14.696 psi Faktor kelonggaran = 20% Maka, Pdesign = (1,2) (101,325 kPa) = 121,59 kPa Joint efficiency = 0,85 (Brownell, 1959) Allowable stress = 12.650 psia = 87.218,714 kPa (Brownell, 1959) Tebal shell tangki: Universitas Sumatera Utara t= PD 2SE − 1,2P (121,59 kPa) (0,6096 m) = 2(87.218,714 kPa)(0,85) − 1,2(121,59 kPa) = 5,0039.10 -4 m = 0,0197 in Faktor korosi = 0,42 in Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,0197 in + 0,42 in = 0,4397 in Tebal shell standar yang digunakan = ½ in (Brownell, 1959) LD.20 Pompa Anion Exchanger ( PU – 10 ) Fungsi : Memompa air dari anion exchanger ke deaerator Jenis : Centrifugal pump Bahan Konstruksi : Commercial steel Jumlah : 1 unit Kondisi Operasi Temperatur = 30 oC Tekanan = 1 atm Densitas air (ρ) = 995,68 kg/m3 = 62,158 lbm/ft3 (Perry, 1999) Viskositas air (µ) = 0,8007 cP = 0,000538 lbm/ft.s (Kirk Othmer,1967) Laju alir massa (F) = 441,3190 kg/jam = 0,2702 lbm/s Laju alir volumetrik, Q = 0,2702 lb m /s F = = 0,004346 ft 3 /s = 1,2309.10-4 m3/s 3 ρ 62,158 lb m /ft Desain Pompa Di,opt = 0,363 (Q) 0,45 (ρ) 0,13 (Per.12-15, Peters, 2004) = 0,363 (1,2309.10-4 m3/s)0,45.(995,68 kg/m3) 0,13 = 0,01549 m = 0,6101 in Ukuran Spesifikasi Pipa Dari Appendix A.5 Geankoplis, 1997, dipilih pipa commercial steel dengan ukuran sebagai berikut : Universitas Sumatera Utara Ukuran pipa nominal = ½ in Schedule number = 40 Diameter dalam (ID) = 0,622 in = 0,0158 m = 0,0518 ft Diameter Luar (OD) = 0,840 in = 0,02134 m = 0,0700 ft Luas Penampang dalam (At) Kecepatan linier, v = = 0,00211 ft2 Q 1,2309.10 -4 m 3 /s = = 0,0583 m/s = 0,1913 ft/s At 0,00211 m 2 Bilangan Reynold, NRe = ρ v D (995,68 kg/m 3 ) (0,0583 m/s) (0,0158 m) = = 1145,4485 μ 0,8007.10 −3 kg/m.s Karena NRe < 2100, maka aliran laminar Maka harga f = 0,065 (Fig.12-1, Peters, 2004) Instalasi pipa - Panjang pipa lurus, L1 = 10 ft - 1 buah gate valve fully open ; L/D = 13 (App.C-2a, Foust,1980) L2 = 1 x 13 x 0,0518 = 0,6734 ft - 2 buah standard elbow 90o ; L/D = 30 (App.C-2a, Foust,1980) L3 = 2 x 30 x 0,0518 = 3,108 ft - 1 buah sharp edge entrance ;K = 0,5; L/D = 27 (App.C-2a, Foust,1980) L4 = 0,5 x 27 x 0,0518 = 0,6993 ft - 1 buah sharp edge exit ; K = 1,0 ; L/D = 55 (App.C-2a, Foust,1980) L5 = 1,0 x 55 x 0,0518 = 2,849 ft Panjang pipa total (ΣL) = 17,3297 ft Faktor gesekan, F= f.v 2 . ∑ L (0,065) × (0,1913) 2 × (17,3297) = = 0,01236 ft.lb f /lb m 2g c .D 2(32,174)(0,0518) Kerja Pompa Universitas Sumatera Utara Dari persamaan Bernoulli : W = ∆Z  V2 g + ∆ gc  2ag c   + ∆(Pv ) + ΣF  (Peters, 2004) Tinggi pemompaan, ∆Z = 15 ft Velocity Head, Pressure Head, Static head, ∆Z ∆V 2 =0 2g c ∆P ρ =0 g = 15 ft.lbf/lbm gc Maka, W = 15 + 0 + 0 + 0,01236 = 15,01236 ft.lbf/lbm Daya Pompa P = W Q ρ = (15,01236 ft.lbf/lbm)(0,004346 ft3/s)(62,158 lbm/ft3) = 4,0554 ft.lbf/s Efisiensi pompa 60% : P = 4,0554 = 0,0122 Hp 550 x 0,6 Digunakan pompa dengan daya standar 1/20 Hp LD.21 Tangki Pelarutan Kaporit [Ca(ClO)2] (TU – 05) Fungsi : Tempat membuat larutan Kaporit [Ca(ClO)2]. Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup datar Bahan konstruksi : Carbon Steel, SA-283, grade C Jumlah : 1 unit Kondisi Operasi Temperatur = 30 oC Tekanan = 1 atm Densitas air (ρ) = 995,4 kg/m3 = 62,141 lbm/ft3 Viskositas air (µ) = 0,8034 Cp = 0,0005399 lbm/ft.s Laju alir massa (F) = 400 kg/jam (air) + 0,0011 kg/jam (kaporit) = 400,0011 kg/jam = 0,2449 lbm/s Universitas Sumatera Utara Laju alir volumetrik, Q = Faktor keamanan 0,2449 lb m /s F = = 3,9419.10 -3 ft 3 /s 3 ρ 62,141 lb m /ft = 20 % Kebutuhan Perancangan = 24 jam Perhitungan : a. Volume Tangki Volume air, Vl = 400,0011 kg/jam x 24 jam = 9,6444 m 3 995,4 kg/m 3 Volume tangki, Vt = (1 + 0,2) x 9,6444 m3 = 11,5733 m3 b. Spesifikasi Tangki Silinder (Shell) Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi, D : H = 3 : 4 Vs = π D2 H 4 Maka, Vs = Vs = (Brownell, 1959) π D2  4   D 4 3  π D3 3 11,5733 m3 = π D3 3 Maka, D = 2,2278 m ≈ 2,5 m = 8,202 ft H = 2,9704 m ≈ 3 m = 9,8424 ft Tinggi air dalam tangki (Hs) = vl 9,6444 x H= x 3 m = 2,499 m v total 11,5733 Tebal Dinding Tangki Tekanan hidrostatik P air = ρ x g x Hs = 995,4 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 2,499 m = 24,3775 kPa Tekanan operasi = 1 atm = 101,325 kPa Universitas Sumatera Utara P = 24,3775 kPa + 101,325 kPa = 125,7025 kPa Faktor kelonggaran 5 % Maka, P desain = (1,05) x 125,7025 kPa = 131,9877 kPa Joint Efficiency (E) = 0,85 (Peters,2004) Allowable stress (S) = 12.650 psi = 87.218,714 (Brownell,1959) Tebal Shell, t = PD 2SE − 1,2P (Peters,2004) Maka, tebal shell : t= (131,9877 kPa) (2,5 m) = 2,2278.10-3 m = 0,0877 2 (87.218,714 kPa)(0,85) − 1,2(131,9877 kPa) in Faktor korosi = 1/5 in Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,0877 in + 1/5 in = 0,2877 in Dari Tabel 5.4, Brownell & Young, 1959, dipilih tebal tangki standar yang digunakan ½ in. c. Pengaduk Jenis Pengaduk : turbin vertical blade daun 6 (non baffles) Spesifikasi : Da Dt C Da W Da L Da = 0,3 ; Da = 0,3 x 8,202 ft = 2,4606 ft = 1 ; C = 1 x 2,4606 = 0,8202 ft 3 3 1 = ; W = 1 x 2,4606 = 0,3076 ft 8 8 1 = ; L = 1 x 2,4606 = 0,6152 ft 4 4 Data Perhitungan : N = 190 rpm = 3,17 rps Densitas air (ρ) = 995,4 kg/m3 = 62,141 lbm/ft3 Viskositas air (µ) = 0,8034 cP = 0,0005399 lbm/ft.s Universitas Sumatera Utara Bilangan Reynold (NRe) : NRe = (Geankoplis,1997) NRe = N . Da 2 . ρ μ 3,17 . (2,4606) 2 . 62,141 = 2.209.053,388 0,0005399 Bilangan Daya (NP) : Np = P .g c ρ . N 3 . Da 5 (Geankoplis,1997) Untuk NRe = 2.209.053,388 ; NP = 1,4 (Fig 3.4-4, N . ρ . N 3 . Da 5 1,4 . 62,141 .(3,17 ) . (2,4606 ) P= P = = 7.769,3395 gc 32,174 Geankoplis,1997) 3 5 Efisiensi 80 % P= 7.769,3395 = 9.71,1674 ft.lb f / s = 1,7658 Hp 0,8 Digunakan motor penggerak dengan daya 2 Hp Universitas Sumatera Utara LD.22 Deaerator ( DE ) Fungsi : Menghilangkan gas-gas yang terlarut dalam air umpan ketel Bentuk : Silinder tegak dengan tutup dan alas ellipsoidal Bahan konstruksi : Carbon steel SA-283, Grade C Jumlah : 1 unit Kondisi operasi : Temperatur = 300C Tekanan = 1 atm Kebutuhan Perancangan : 24 jam Laju alir massa (F) = 441,3190 kg/jam = 0,2702 lbm/s Densitas campuran (ρ) = 995,68 kg/m3 = 62,158 lbm/ft3 = 20 % Faktor keamanan Perhitungan Ukuran Tangki Volume larutan, Vl = 441,3190 kg/jam × 24 jam/hari x 1 hari = 10,6376 m3 3 995,68 kg/m Volume tangki, Vt = 1,2 × 10,6376 m3 = 12,7651 m3 a. Diameter dan panjang dinding - Volume dinding tangki (Vs) Vs = Vs = - π 4 Di2 L; dengan L : Di direncanakan 3 : 1 3π Di3 4 Volume tutup tangki (Ve) Ve = π 24 Di3 (Brownell,1959) - Volume tangki (V) V = Vs + 2Ve 12,7651 = 5π Di3 6 Di = 1,6959 m ; L = 5,0887 m b. Diameter dan tinggi tutup Diameter tutup = diameter tangki : 1,6959 m Universitas Sumatera Utara Rasio axis = 2:1 Tinggi tutup = 1  1,6959   = 0,4239 m  2 2  (Hal 80;Brownell,1959) Tinggi cairan dalam tangki = = volume cairan x tinggi volume silinder (10,6376)(1,6959) (12,7651) = 0,4913 m = 1,6121 ft Tebal dinding tangki Tekanan hidrostatik P = ρxgxl = 995,68 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 0,4913 m = 4,7939 kPa Tekanan udara luar, Po= 1 atm = 101,325 kPa Poperasi = 4,7939 kPa + 101,325 kPa = 106,1189 kPa Faktor kelonggaran = 20% Maka, Pdesign = (1,2) (106,1189 kPa) = 127,3426 kPa Joint efficiency = 0,85 (Brownell, 1959) Allowable stress = 12.650 psia = 87.218,714 kPa (Brownell, 1959) t= PD 2SE − 1,2P (127,3426 kPa) (1,6959 m) = 2(87.218,714 kPa)(0,85) − 1,2(127,3426 kPa) = 1,458.10 −3 m = 0,0574 in Faktor korosi = 0,42 in (Chuse & Eber, 1954) Maka tebal dinding yang dibutuhkan = 0,0574 in + 0,42 in = 0,4774 in Tebal dinding standar yang digunakan = ½ in (Brownell, 1959) Tutup atas tangki terbuat dari bahan yang sama dengan dinding, dan tebal tutup atas ½ in Universitas Sumatera Utara LD.23 Pompa Deaerator (PU – 11) Fungsi : Memompakan air dari deaerator ke ketel uap Jenis : Centrifugal pump Bahan Konstruksi : Commercial steel Jumlah : 1 unit Kondisi Operasi : - Temperatur = 30 oC - Tekanan = 1 atm Densitas air (ρ) = 995,68 kg/m3 = 62,158 lbm/ft3 Viskositas air (µ) = 0,8007 cP (Perry, 1999) = 0,000538 lbm/ft.s (Kirk Othmer,1967) Laju alir massa (F) = 441,3190 kg/jam Laju alir volumetrik, Q = = 0,2702 lbm/s 0,2702 lb m /s F = = 0,00434 ft 3 /s 3 ρ 62,158 lb m /ft = 1,2309.10-4 m3/s Desain Pompa : Di,opt = 0,363 (Q) 0,45 (ρ) 0,13 (Per.12-15, Peters, 2004) = 0,363 (1,2309.10-4 m3/s)0,45.(995,68 kg/m3) 0,13 = 0,01549 m = 0,6101 in Ukuran Spesifikasi Pipa Dari Appendix A.5 Geankoplis, 1997, dipilih pipa commercial steel dengan Ukuran pipa nominal = 3 in Schedule number = 40 Diameter dalam (ID) = 4,026 in = 0,1023 m = 0,336 ft Diameter Luar (OD) = 4,500 in = 0,1143 m = 0,375 ft Luas Penampang dalam (At) = 0,008219 m2 Kecepatan linier, v = Q 1,2309.10 -4 m 3 /s = = 0,0149 m/s = 0,0104 ft/s At 0,008219 m 2 Bilangan Reynold, Universitas Sumatera Utara NRe = ρ v D (995,68 kg/m 3 ) (0,0104 m/s) (0,01023 m) = = 132,2997 μ 0,8007.10 −3 kg/m.s Karena NRe < 2100, maka aliran laminar Maka harga f = 0,065 (Fig.12-1, Peters, 2004) Instalasi pipa - Panjang pipa lurus, L1 = 10 ft - 1 buah gate valve fully open ; L/D = 13 (App.C-2a, Foust,1980) L2 = 1 x 13 x 0,336 = 4,368 ft - 2 buah standard elbow 90o ; L/D = 30 (App.C-2a, Foust,1980) L3 = 2 x 30 x 0,336 = 20,16 ft - 1 buah sharp edge entrance ;K = 0,5; L/D = 27 (App.C-2a, Foust,1980) L4 = 0,5 x 27 x 0,336 = 4,536 ft - 1 buah sharp edge exit ; K = 1,0 ; L/D = 55 (App.C-2a, Foust,1980) L5 = 1,0 x 55 x 0,336 = 18,48 ft Panjang pipa total (ΣL) = 57,544 ft Faktor gesekan, f.v 2 . ∑ L (0,065) × (0,0104) 2 × (57,544) F= = = 1,8676.10 −5 ft.lb f /lb m 2g c .D 2(32,174)(0,336) Kerja Pompa Dari persamaan Bernoulli : W = ∆Z  V2 g + ∆ gc  2ag c   + ∆(Pv ) + ΣF  (Peters, 2004) Tinggi pemompaan, ∆Z = 15 ft ∆V 2 Velocity Head, =0 2g c Universitas Sumatera Utara Pressure Head, Static head, ∆Z ∆P ρ =0 g = 15 ft.lbf/lbm gc Maka, W = 15 + 0 + 0 + 1,8676.10-5 = 15,00001867 ft.lbf/lbm Daya Pompa P = W Q ρ = (15,00001867 ft.lbf/lbm)(0,0104 ft/s)(62,158 lbm/ft3) = 9,6966 ft.lbf/s Efisiensi pompa 60% : P = 9,6966 = 0,0293 Hp 550 x 0,6 Digunakan pompa dengan daya 1/20 Hp LD.24 Ketel Uap ( KU ) Fungsi : Untuk menyediakan uap untuk keperluan proses Jenis : Ketel pipa api Bahan konstruksi : Carbon Steel Steam yang digunakan adalah saturated liquid dengan temperatur 200oC dan tekanan 1 atm. Jumlah total steam yang dibutuhkan adalah 1838,8295 kg/jam = 4053,8835 lbm/h. Dari Tabel steam Reklaitis, 1983 diperoleh : HV (200oC, 1 atm) = 2793,2 kJ/kg Hl (200oC, saturated liquid) = 852,45 kJ/kg Kalor laten steam (H) = Hv - Hl = 2793,2 kJ/kg – 852,45 kJ/kg = 1940,75 kJ/kg = 834,3723 Btu/lbm W = 34,5 x P x 970,3 H = (4053,8835 lbm/h)(834,3723 Btu/lbm) = 117,5038 Hp (34,5)(834,3723) (Elwalkil, 1984) P Menghitung jumlah tube Dari ASTM Boiler Code, permukaan bidang pemanas = 10 ft2/hp. Universitas Sumatera Utara Luas permukaan perpindahan panas, A = P x 10 ft2/hp A = 117,5038 hp x 10 ft2/hp A = 1175,038 ft2 Direncanakan menggunakan tube dengan spesifikasi : - Panjang tube = 30 ft - Diameter tube - Luas permukaan pipa, a = 6 in ’ = 1,734 ft2 / ft (Kern, 1965) Sehingga jumlah tube = Nt = (1175,038 ft 2 ) A = = 22,5881 = 23 buah 30 ft x 1,734 ft 2 /ft L x a' Universitas Sumatera Utara LAMPIRAN E PERHITUNGAN ANALISA EKONOMI Dalam rencana Pra Rancangan Pabrik Stearamida digunakan ketentuan sebagai berikut : 1. Pabrik beroperasi selama 330 hari 2. Kapasitas maksimum adalah 5.000 ton/tahun 3. Perhitungan didasarkan pada harga peralatan tiba di pabrik atau Purchased Equipment Delivered (Timmerhaus, 2004) 4. Harga alat disesuaikan dengan nilai tukar dolar terhadap rupiah adalah : US$ 1 = Rp. 9500,- (Harian Analisa, 4 Januari 2010) E.1 Modal Investasi Tetap (Fixed Capital Investment) E.1.1 Modal Investasi Tetap Langsung (MITL) E.1.1.1 Perincian Harga Peralatan Harga peralatan yang diimpor dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan berikut (Peters, dkk. 2004) : X  Cx = Cy  2   X1  m Ix    …………………………………… (Timmerhaus, 2004)  I y  Dimana : Cx = Harga alat pada tahun 2010 Cy = Harga alat pada tahun dan kapasitas yang tersedia X1 = Kapasitas alat yang tersedia X2 = Kapasitas alat yang diinginkan Ix = Indeks harga pada tahun 2010 Iy = Indeks harga pada tahun yang tersedia m = Faktor eksponensial untuk kapasitas (tergantung jenis alat) Untuk menentukan indeks harga pada tahun 2010 digunakan metode regresi koefisien korelasi sebagai berikut (Montgomery, 1992) : L.E - 1 Universitas Sumatera Utara r = (n. ∑ X [n. ∑ X .Y − ∑ X . Y ] − (∑ X ) ) x (n . ∑ Y − (∑ Y ) ) i 2 i i i i 2 2 2 i i …(Montgomery, 1992) i Harga indeks Marshall dan Swift dapat dilihat pada tabel LE.1 dibawah ini. Tabel LE.1 Harga Indeks Marshall dan Swift Tahun Indeks (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 964 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 No (Sumber : Tabel 6-2, Timmerhaus, 2004) Data : n = 14 ΣYi = 27937 ΣXi = 14184 ΣXi.Yi = 28307996 ΣXi2 ΣYi2 = 55748511 = 14436786 Universitas Sumatera Utara Dengan memasukkan harga–harga pada tabel LE–1 ke persamaan diatas, maka [(14) . (28307996)] − [(27937 ). (14184)] [ [(14). (55748511) − (27937)2 ] x [(14). (14436786) − (14184)2 ] ]0,5 diperoleh harga koefiseien korelasi sebagai berikut : r = r = 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. Persamaan umum regresi linier adalah sebagai berikut : Y = a + b.X …………………………………… (Timmerhaus, 2004) Dimana : Y = Indeks harga pada tahun yang dicari (2010) X = Variabel tahun ke n-1 a, b = Tetapan persamaan regresi Tetapan regresi dapat ditentukan dengan persamaan sebagai berikut (Montgomery, 1992) : (n . ∑ X .Y ) − (∑ X . ∑ Y ) ………………(Montgomery, 1992) (n. ∑ X ) − (∑ X ) ∑ Y . ∑ X − ∑ X . ∑ X . Y …………(Montgomery, 1992) a= n . ∑ X − (∑ X ) b= i i i i 2 2 i i 2 i i i i i Maka : b= a= i 2 2 i 14 . (28307996 ) − (27937 ) (14184) 14 . (55748511) − (27937 ) 2 = 53536 = 16,8088 3185 (14184) (55748511) − (27937 ) (28307996) = − 103604228 2 3185 14 . (55748511) − (27937 ) = - 32528,8 Sehingga diperoleh persamaan regresi liniernya adalah sebagai berikut : Y = a + b.X Y = - 32528,8 + 16,8088 (X) Dengan demikian harga indeks pada tahun 2010 adalah sebagai berikut : Y = -32528,8 + 16,8088 (2010) = 1256,888 Universitas Sumatera Utara Perhitungan harga peralatan yang digunakan adalah menggunakan harga faktor eksponensial (m) Marshall & Swift. Harga faktor eksponen ini dapat dilihat pada (tabel 6–4, Timmerhaus, 2004). Untuk alat yang tidak tersedia, faktor eksponensialnya dianggap 0,6 (Timmerhaus, 2004). Contoh Perhitungan Harga Peralatan Tangki Reaktor (R-101) Kapasitas tangki, (X2) = 7,9878 m3. Dari fig. 12–52, Peters, dkk. 2004, diperoleh untuk harga kapasitas tangki (X1) = 1 m3 adalah (Cy) = US$ 80.000. Dari Tabel 6-4, Timmerhaus, 2004, faktor eksponen tangki adalah (m) = 0,49. Indeks harga pada tahun 2002 (Iy) = 1.103. Indeks harga tahun 2010 (Ix) adalah 1256,888. Maka estimasi harga tangki untuk (X2) adalah sebagai berikut : 7,9878 Cx = US$ 80.000 x 1 0 ,49 x 1256,888 1.103 Cx = US$ 252.348,2944 Cx = Rp. 2.397.308.796,- / unit Dengan cara yang sama diperoleh perkiraan harga alat lainnya yang dapat dilihat pada Tabel LE.2 untuk perkiraan peralatan proses dan Tabel LE.4 untuk perkiraan peralatan utilitas. Tabel LE.2 Estimasi Harga Peralatan Proses No Nama Alat Unit Harga (Rp) / Unit Harga Total (Rp) 1. 2. 3. Bucket Elevator Bucket Elevator Tangki Urea 1 1 1 883.913.061 883.913.061 1.801.249.188 883.913.061 883.913.061 1.801.249.188 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. Tangki Asam Stearat Filter Press Tangki Reaktor Tangki Penyimpan Tangki Penyimpan Ball Mill Tangki Pemurni Evaporator 1 1 1 1 1 1 1 1 3.018.416.460 7.143.370.053 2.397.308.796 1.276.242.084 1.644.678.911 682.049.657 1.107.103.517 10.176.817.085 3.018.416.460 7.143.370.053 2.397.308.796 1.276.242.084 1.644.678.911 682.049.657 1.107.103.517 10.176.817.085 12. Rotary Dryer 1 2.188.565.970 2.188.565.970 Universitas Sumatera Utara Tabel LE.2 Estimasi Harga Peralatan Proses………………………(Lanjutan) No 13. 14. 15. 16. Nama Alat Unit Conveyer Conveyer Tangki Kloroform Condensor 1 1 1 1 Harga (Rp) / Unit 786.470.850 786.470.850 870.126.313 7.584.326.318 Total Harga Total (Rp) 786.470.850 786.470.850 870.470.313 7.584.326.318 43.231.366.174 Tabel LE.3 Estimasi Harga Peralatan Dalam Negeri No Nama Alat Unit Harga (Rp) / Unit Harga Total (Rp) 1. 2. 3. Pompa Urea Pompa As. Steratat Pompa Reaktor 1 1 1 18.990.000 18.990.000 18.990.000 18.990.000 18.990.000 18.990.000 4. 1 18.990.000 18.990.000 1 18.990.000 18.990.000 6. Pompa Pemurni Pompa Tangki Penyimpan Pompa Condensor 1 18.990.000 18.990.000 7. Pompa 101 1 18.990.000 18.990.000 8 9 10. Pompa 102 Pompa 103 Pompa 104 1 1 1 18.990.000 18.990.000 18.990.000 18.990.000 18.990.000 18.990.000 11. Pompa 105 1 18.990.000 18.990.000 12. Pompa 106 1 18.990.000 18.990.000 13. 14. 15. Pompa 107 Pompa 108 Pompa 109 1 1 1 18.990.000 18.990.000 18.990.000 18.990.000 18.990.000 18.990.000 16. 17. 18 Pompa 110 Pompa 111 Pompa 112 1 1 1 18.990.000 18.990.000 18.990.000 18.990.000 18.990.000 18.990.000 5. Total 341.820.000 Universitas Sumatera Utara Tabel LE.4 Estimasi Harga Peralatan Utilitas No Nama Alat Unit Harga (Rp) / Unit Harga Total (Rp) 1. 2. Screening Clarifier 1 1 772.662.904 750.825.354 772.662.904 750.825.354 3. 4. 5. Sand Filter Menara Air Cation Exchanger 1 1 364.580.148 1.462.218.923 364.580.148 1.462.218.923 6. 7. 8. Anion Exchanger Deaerator Ketel Uap Tangki Pelarutan Alum Tangki Pelarutan Soda Abu Tangki Pelarutan NaCl Tangki Pelarutan NaOH Tangki Pelarutan Kaporit Generator 1 1 52.748.206 52.748.206 52.748.206 52.748.206 1 1 273.814.594 5.730.718.328 273.814.594 5.730.718.328 1 195.192.513 195.192.513 1 139.442.937 139.442.937 1 33.877.527 33.877.527 1 60.372.375 60.372.375 1 849.732.553 849.732.553 2 310.407.375 620.814.750 11.359.749.318 9. 10. 11. 12. 13. 15. Total Universitas Sumatera Utara Harga peralatan impor di atas masih merupakan harga indeks. Untuk harga alat sampai di lokasi pabrik ditambahkan biaya sebagai berikut (Timmerhaus, 2004): - Biaya transportasi = 5% - Biaya asuransi = 1% - Bea masuk = 15 % - PPn = 10 % - PPh = 10 % - 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 (Timmerhaus, 2004): - PPn = 10 % - PPh = 10 % - Transportasi lokal = 0,5 % - Biaya tak terduga = 0,5 % Total = 21 % Total harga peralatan (A) : = [1,43 x (Rp. 43.231.366.174 + Rp. 11.359.749.318)] + [1,21 x (Rp. 341.820.000)] = Rp. 78.478.897.354,- Biaya pemasangan diperkirakan 10 % dari harga peralatan Biaya pemasangan (Timmerhaus, 2004) = 0,1 x Rp 78.478.897.354,= Rp 7.847.889.735,- Universitas Sumatera Utara E.1.1.2 Harga Peralatan Terpasang (HPT) Harga Peralatan Terpasang (B) = Rp Rp. 78.478.897.354,- + Rp. 7.847.889.735,= Rp. 86.326.787.089,- E.1.1.3 Instrumentasi dan Alat Kontrol Diperkirakan biaya instrumentasi dan alat kontrol 30% dari HPT (Timmerhaus, 2004). Biaya instrumentasi dan alat kontrol (C) = 0,3 x Rp. 86.326.787.089,= Rp. 25.898.036.127,E.1.1.4 Biaya Perpipaan Diperkirakan biaya perpipaan 70% dari HPT (Timmerhaus, 2004). Biaya perpipaan (D) = 0,7 x Rp. 86.326.787.089,= Rp. 60.428.750.962,- E.1.1.5 Biaya Instalasi Listrik Diperkirakan biaya instalasi listrik 20% dari HPT (Peters, dkk. 2004). Biaya instalasi listrik (E) = 0,2 x Rp. 86.326.787.089,= Rp. 17.265.357.417,- E.1.1.6 Biaya Insulasi Diperkirakan biaya insulasi 8% dari HPT (Timmerhaus, 2004). Biaya insulasi (F) = 0,08 x Rp 86.326.787.089,= Rp. 6.906.142.967,- E.1.1.7 Biaya Inventaris Kantor Diperkirakan biaya inventaris kantor 5% dari HPT (Timmerhaus, 2004). Biaya inventaris kantor (G) = 0,05 x Rp. 86.326.787.089,= Rp. 4.316.339.354,- E.1.1.7 Biaya Fasilitas Servis Diperkirakan biaya fasilitas servis 5% dari HPT (Timmerhaus, 2004). Biaya perlengkapan kebakaran dan keamanan (H) = 0,05 x Rp. 86.326.787.089,= Rp. 4.316.339.354,- Universitas Sumatera Utara E.1.1.8 Harga Bangunan dan Sarana Harga bangunan dan sarananya dapat dilihat pada Tabel LE.5 dibawah ini. Tabel LE.5 Perincian Harga Bangunan dan Sarana Lainnya No Nama Bangunan Luas Harga (m2) (Rp./m2) Jumlah (Rp) 1 Gudang Bahan Baku 300 2.000.000,- 600.000.000,- 2 Gudang Produk 300 2.000.000,- 600.000.000,- 3 Areal Proses 2000 3.000.000,- 6.000.000.000,- 4 Laboratorium 200 1.500.000,- 300.000.000,- 5 Perkantoran 400 1.500.000,- 600.000.000,- 6 Parkir 200 900.000,- 180.000.000,- 7 Kantin 50 1.200.000,- 60.000.000,- 8 Poliklinik 50 1.500.000,- 75.000.000,- 9 Tempat Ibadah 50 1.500.000,- 75.000.000,- 10 Perpustakaan 100 1.500.000,- 150.000.000,- 11 Aula 300 1.500.000,- 450.000.000,- 12 Bengkel 200 1.200.000,- 2400.000.000,- 13 Ruang Kontrol 150 2.000.000,- 300.000.000,- 14 Ruang Boiler 200 2.500.000,- 500.000.000,- 15 Ruang Generator Listrik 200 3.500.000,- 700.000.000,- 16 Pengolahan Limbah 500 1.300.000,- 650.000.000,- 17 Pengolahan Air 500 3.000.000,- 1.500.000.000,- 50 1.200.000,- 60.000.000,- 19 Unit Pemadam Kebakaran 100 2.000.000,- 200.000.000,- 20 Gudang Peralatan 300 1.200.000,- 260.000.000,- 21 Taman 500 800.000,- 400.000.000,- 22 Perumahan Karyawan 2.000 1.500.000,- 3.000.000.000,- 23 Jalan + Faktor kelonggaran 1.800 300.000,- 540.000.000,- 24 Areal Perluasan 1.500 120.000,- 180.000.000,- 18 Pos Satpam Total 12.000 19.780.000.000,-, Total biaya bangunan dan sarana (I) = Rp. 19.780.000.000,- Universitas Sumatera Utara E.1.1.9 Biaya Tanah Lokasi Pabrik Luas tanah seluruhnya = 12.000 m2 Biaya tanah pada lokasi pabrik diperkirakan Rp. 2.000.000 /m2 Harga tanah seluruhnya = 12.000 m2 x Rp. 2.000.000 /m2 = Rp.24.000.000.000,Biaya perataan tanah diperkirakan 5 % (Timmerhaus, 2004) Biaya perataan tanah = 0,05 x Rp. 24.000.000.000 = Rp.1.200.000.000,Maka total biaya tanah (J) adalah = Rp. 18.000.000.000,- + Rp.900.000.000,= Rp 25.200.000.000,- E.1.1.10 Sarana Transportasi Sarana transportasi untuk mempermudah pekerjaan dapat dilihat pada Tabel LE.6 dibawah ini. Tabel LE.6 Rincian Biaya Sarana Transportasi Peruntukan Unit Tipe Harga/unit (Rp) Harga Total (Rp) Manager 1 BMW 318i 365.000.000,- 365.000.000,- Bus karyawan 2 Bus 300.000.000,- 600.000.000,- Truk 5 Truk Dyna 150.000.000,- 750.000.000,- Mobil Pemasaran 4 Rush 250.000.000,- 1.000.000.000,- Total 2.715.000.000,Total biaya sarana transportasi (K) adalah sebesar Rp. 2.715.000.000,- Total Modal Investasi Tetap Langsung (MITL) MITL = A + B+ C + D + E + F + G + H + I + J + K = (Rp. 78.478.897.354,- + Rp. 86.326.787.089,- + Rp. 25.898.036.127,- + Rp. 60.428.750.962,- + Rp. 17.265.357.417,- + Rp. 6.906.142.967,- + Rp. 4.316.339.354,- + Rp. 4.316.339.354,- + Rp 19.780.000.000,- + Rp. 25.200.000.000,- + Rp. 2.715.000.000,-) = Rp. 331.631.650.624,- Universitas Sumatera Utara E.1.2 Modal Investasi Tetap Tidak Langsung (MITTL) E.1.2.1 Pra Investasi Diperkirakan 7% dari MITL (Timmerhaus, 2004). Pra Investasi (L) = 0,07 x Rp. 331.631.650.624,= Rp. 23.214.215.543,- E.1.2.2 Biaya Engineering dan Supervisi Diperkirakan 8% dari MITL (Timmerhaus, 2004). Biaya Engineering dan Supervisi (M) = 0,08 x Rp. 331.631.650.624,= Rp. 26.530.532.049,- E.1.2.3 Biaya Kontraktor Diperkirakan 2% dari MITL (Timmerhaus, 2004) Biaya Kontraktor (N) = 0,02 x Rp. 331.631.650.624,= Rp. 6.632.633.012,- E.1.2.4 Biaya Tidak Terduga Diperkirakan 10% dari total harga peralatan (Timmerhaus, 2004) Biaya Tidak Terduga (O) = 0,1 x Rp. 331.631.650.624,= Rp. 33.163.165.062,- Total MITTL = L + M + N + O = (Rp. 23.214.215.543,- + Rp. 26.530.532.049,- + Rp. 6.632.633.012,- + Rp. 33.163.165.062,-) = Rp. 89.540.545.666,Total MIT = MITL +MITTL = (Rp. 331.631.650.624,- + Rp. 89.540.545.666,-) = Rp. 421.172.196.290,- Universitas Sumatera Utara E.2 Modal Kerja Modal kerja dihitung untuk pengoperasian pabrik selama 90 hari kerja E.2.1 Persediaan Bahan Baku E.2.1.1 Bahan Baku Proses 1. Urea Kebutuhan = 133,614 kg/jam Harga = Rp. 20.000,-/kg Harga total = 90 hari x 24 jam/hari x 133,614 kg/jam x Rp.20.000,-/kg (CV. Rudang Jaya, 2009) = Rp. 5.772.124.800,2. Asam Stearat Kebutuhan = 633,5085 kg/jam Harga = Rp.15.000,- /kg Harga total = 90 hari x 24 jam/hari x 633,5085 kg/jam x Rp.15.000,-/kg (CV. Rudang Jaya, 2009) = Rp. 20.525.675.400,3. Kloroform Kebutuhan = 1262,6076 kg/jam Harga = Rp. 10.000,- /liter Harga total = (PT. Bratachem, 2009) 90 hari x 24 jam/hari x 1262,6076 kg/jam xRp.10.000,-/liter 0,912 kg/liter = Rp. 6.219.653.685,Total Bahan Baku Proses = Rp. 32.517.453.885,E.2.1.2 Bahan Baku Utilitas 1. Solar Kebutuhan = 19,589 Liter/jam Harga solar industri = Rp. 4.500,- /Liter Harga total (PT. Pertamina, 2008) = 90 hari x 24 jam/hari x 19,589 Liter/jam x Rp. 4.500,-/Liter = Rp. 190.405.080,- 2. Kaporit Kebutuhan = 1,143 .10-3 kg/jam Harga = Rp. 11.500,- /kg Harga total = 90 hari x 24 jam/hari x 1,143 .10-3 kg/jam x Rp. 11.500,-/kg (PT. Bratachem, 2008) = Rp. 28.392,12,- Universitas Sumatera Utara 3. Al2(SO4)3 Kebutuhan = 0,1340 kg/jam Harga = Rp.5.000,- /kg Harga total = 90 hari x 24 jam/hari x 0,1340 kg/jam x Rp. 5.000,-/kg (PT. Bratachem, 2008) = Rp. 1.447.200,4. Na2CO3 Kebutuhan = 0,0724 kg/jam Harga = Rp.10.000,- /kg Harga total = 90 hari x 24 jam/hari x 0,0724 kg/jam x Rp. 10.000,-/kg (PT. Bratachem, 2008) = Rp 1.563.840,5. NaOH Kebutuhan = 0,2446 kg/jam Harga = Rp.10.000,- /kg Harga total = 90 hari x 24 jam/hari x 0,2446 kg/jam x Rp. 10.000,-/kg (PT. Bratachem, 2008) = Rp. 5.283.360,6. HCl Kebutuhan = 0,1078 kg/jam Harga = Rp.10.000,- /kg Harga total = 90 hari x 24 jam/hari x 0,1078 kg/jam x Rp. 10.000,-/kg (PT. Bratachem, 2010) = Rp. 2.328.480,- Total Bahan Baku Utilitas = Rp. 201.056.352,- Total biaya bahan baku proses dan utilitas Total biaya bahan baku proses dan utilitas selama 3 bulan = Rp. 32.517.453.885,- + Rp. 201.056.352,= Rp. 32.718.510.237,- Universitas Sumatera Utara E.2.2 Kas E.2.2.1 Gaji Pegawai Perincian gaji pegawai dapat dilihat pada Tabel LE.7 dibawah ini. Tabel LE.7 Perincian Gaji Pegawai Pabrik Stearamida Jabatan Jlh Gaji/bln (Rp) Manager 1 15.000.000 Sekretaris 1 4.000.000 Kepala Bagian Produksi 1 8.000.000 Kepala Bagian Teknik 1 8.000.000 Kepala Bagian General Affair 1 8.000.000 Kepala Bagian Financial Marketing 1 8.000.000 Kepala Seksi Utilitas 1 6.000.000 Kepala Seksi Proses 1 6.000.000 Kepala Seksi Laboratorium 1 6.000.000 Kepala Seksi Maintanace dan listrik 1 6.000.000 Kepala Seksi Instrumen 1 6.000.000 Kepala Seksi Personalia 1 6.000.000 Kepala Seksi General Affair 1 6.000.000 Kepala Seksi Marketing 1 6.000.000 Kepala Seksi Pembelian 1 6.000.000 Kepala Seksi Keuangan 1 6.000.000 Kepala Seksi Keamanan 1 4.000.000 Karyawan Produksi 24 4.000.000 Karyawan Teknik 16 4.000.000 Karyawan Keuangan dan Personalia 7 4.000.000 Karyawan Pemasaran dan Penjualan 7 4.000.000 Dokter 1 5.000.000 Perawat 2 2.500.000 Petugas Kebersihan 7 1.500.000 Petugas Keamanan 9 2.000.000 Supir 10 2.000.000 Buruh Angkat 7 1.500.000 Total 107 Total gaji pegawai selama 1 bulan = Rp. 400.000.000,- Total gaji/bln (Rp) 15.000.000 4.000.000 8.000.000 8.000.000 8.000.000 8.000.000 6.000.000 6.000.000 6.000.000 6.000.000 6.000.000 6.000.000 6.000.000 6.000.000 6.000.000 6.000.000 4.000.000 96.000.000 64.000.000 28.000.000 28.000.000 5.000.000 5.000.000 10.500.000 18.000.000 20.000.000 10.500.000 400.000.000 Total gaji pegawai selama 3 bulan = Rp. 1.200.000.000,- E.2.2.2 Biaya Administrasi Umum Diperkirakan 5% dari gaji pegawai (Timmerhaus, 2004). Biaya Administrasi Umum = 0,05 x Rp. 1.200.000.000,= Rp. 60.000.000,- Universitas Sumatera Utara E.2.2.3 Biaya Pemasaran Diperkirakan 5% dari gaji pegawai Biaya Pemasaran (Timmerhaus, 2004). = 0,05 x Rp. 1.200.000.000,= Rp. 60.000.000,- Berikut perincian Biaya kas pada Tabel LE.8 Tabel LE.8 Perincian Biaya Kas No Jenis Biaya Jumlah (Rp) 1 Gaji Pegawai 1.200.000.000,- 2 Administrasi Umum 60.000.000,- 3 Pemasaran 60.000.000,- Total 1.320.000.000,- E.2.3 Biaya Start –Up Diperkirakan 12 % dari Modal Investasi Tetap (MIT) Biaya Start-Up (Timmerhaus, 2004) = 0,12 x Rp. 421.172.196.290,= Rp. 50.540.663.554,- E.2.4 Piutang Dagang PD = IP x HPT ……………………………… (Timmerhaus, 2004) 12 Dimana : PD : Piutang Dagang IP : Jangka waktu kredit yang diberikan (3 bulan) HPT : Hasil Penjualan Tahunan Produksi Stearamida = 631 kg/jam Harga jual Stearamida = $.9,-/kg = Rp 85.500,- /kg Universitas Sumatera Utara Hasil penjualan Stearamida tahunan : = 631 kg/jam x 24 jam/hari x 330 hari/tahun x Rp.85.500,- /kg = Rp. 427.287.960.000,Piutang Dagang = 1 x Rp.427.287.960.000,12 = Rp. 35.607.330.000,- Perincian modal kerja dapat dilihat pada Tabel LE.9 dibawah ini. Tabel LE.9 Perincian Modal Kerja No Perincian Jumlah (Rp) 1 Bahan Baku 32.718.510.237 2 Kas 3 Start – Up 50.540.663.554 4 Piutang Dagang 35.607.330.000 1.320.000.000 Total 120.186.503.791 Total Modal Investasi = Modal Investasi Tetap + Modal Kerja = Rp. 421.172.196.290- + Rp. 120.186.503.791,= Rp. 541.358.700.081,Modal ini berasal dari : 3. Modal Sendiri Besarnya modal sendiri adalah 70% dari total modal investasi Modal sendiri adalah sebesar = 0,70 x Rp . 541.358.700.081,= Rp. 378.951.090.057,4. Pinjaman dari Bank Besarnya modal sendiri adalah 30% dari total modal investasi Pinjaman dari bank adalah sebesar = 0,30 x Rp. 541.358.700.081,= Rp. 162.407.610.024,- Universitas Sumatera Utara E.3 Biaya Produksi Total E.3.1 Biaya Tetap (Fixed Cost = FC) E.3.1.1 Gaji Tetap Karyawan Gaji tetap karyawan terdiri dari gaji tetap tiap bulan ditambah 3 bulan gaji yang diberikan sebagai tunjangan, sehingga besarnya gaji total (P) adalah sebagai berikut : Gaji total (P) = (12+3) x Rp. 400.000.000,= Rp. 6.000.000.000,- E.3.1.2 Bunga Pinjaman Bank Diperkirakan 16% dari total pinjaman bank (Bank Mandiri, 2006) Bunga pinjaman bank (Q) = 0,16 x Rp. 162.407.610.024,= Rp. 25.985.217.604,- E.3.1.3 Depresiasi dan Amortisasi Depresiasi dihitung dengan metode garis lurus dengan harga akhir nol. D= P−L ………………………………………………(Waluyo, 2000) n Dimana : D = Depresiasi per tahun P = Harga awal peralatan L = Harga akhir peralatan n = Umur peralatan (tahun) 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. Biaya amortisasi diperkirakan 25% dari MITTL, sehingga biaya amortisasi adalah sebagai berikut : Biaya Amortisasi = 0,25 x Rp. 89.540.545.666,= Rp. 22.385.136.417,- Universitas Sumatera Utara Perincian biaya depresiasi sesuai UU Republik Indonesia dapat dilihat pada Tabel LE.10 dibawah ini. Tabel LE.10 Perhitungan Biaya Depresiasi sesuai UU RI No. 17 Tahun 2000 Komponen Biaya (Rp) Bangunan Umur (Tahun) Depresiasi (Rp) 20 989.000.000,- Peralatan proses dan Utilitas 19.780.000.000,78.478.897.354,- 10 7.847.889.735,- Instrumentasi dan Alat kontrol 25.898.036.127,- 10 2.589.803.612,- Perpipaan 60.428.750.962,- 10 6.042.875.096,- Instalasi listrik 17.265.357.417,- 10 1.726.535.741,- Insulasi 6.906.142.967,- 10 690.614.296,- Inventaris kantor 4.316.339.354,- 10 431.633.935,- Fasilitas servis 4.316.339.354,- 10 431.633.935,- Sarana transportasi 2.715.000.000,- 10 271.500.000,- Total 21.021.486.350,- Total biaya amortisasi dan depresiasi (R) = Rp 22.385.136.417,- + Rp 21.021.486.350,= Rp. 43.406.622.767,- E.3.1.4 Biaya Tetap Perawatan (Maintenance) 1. Perawatan mesin dan alat–alat proses Diambil 5 % dari harga peralatan terpasang di pabrik (Timmerhaus, 2004) Biaya perawatan mesin = 0,05 x Rp. 86.326.787.089,= Rp 4.316.339.354,2. Perawatan bangunan Diperkirakan 5 % dari harga bangunan (Timmerhaus, 2004) Perawatan bangunan = 0,05 x Rp. 19.780.000.000,= Rp. 989.000.000,- 3. Perawatan kendaraan Diperkirakan 5 % dari harga kendaraan (Timmerhaus, 2004). Perawatan kendaraan = 0,05 x Rp. 2.715.000.000,- = Rp. 135.750.000,4. Perawatan instrumentasi dan alat kontrol Universitas Sumatera Utara Diperkirakan 5 % dari harga instrumentasi dan alat kontrol (Timmerhaus, 2004). Perawatan instrumen = 0,05 x Rp. 25.898.036.127,= Rp. 1.294.901.806,- 5. Perawatan perpipaan Diperkirakan 5 % dari harga perpipaan (Timmerhaus, 2004). Perawatan perpipaan = 0,05 x Rp. 60.428.750.962,= Rp. 3.021.437.548,- 6. Perawatan instalasi listrik Diperkirakan 5 % dari harga instalasi listrik (Timmerhaus, 2004). Perawatan listrik = 0,05 x Rp. 17.265.357.417,= Rp. 863.267.870,- 7. Perawatan insulasi Diperkirakan 5 % dari harga insulasi (Timmerhaus, 2004). Perawatan insulasi = 0,05 x Rp. 6.906.142.967,= Rp. 345.307.148,- 8. Perawatan inventaris kantor Diperkirakan 5 % dari harga inventaris kantor (Timmerhaus, 2004). Perawatan inventaris = 0,05 x Rp. 4.316.339.354,= Rp. 215.816.968,- 9. Perawatan fasilitas servis Diperkirakan 5 % dari harga fasilitas servis (Timmerhaus, 2004). Perawatan perlengkapan kebakaran = 0,05 x Rp. 4.316.339.354,= Rp. 215.816.968,- Total biaya perawatan (S) = 1 + 2 + 3 + 4 + 5 + 6 + 7 + 8 + 9 = Rp. 10.620.696.579,- E.3.1.5 Biaya Tambahan (Pant Overhead Cost) Diperkirakan 5 % dari Modal Investasi Tetap(T) = 0,05 x Rp 421.172.196.290,= Rp. 21.058.609.815,E.3.1.6 Biaya Administrasi Umum Universitas Sumatera Utara U = (12/3) x Rp 60.000.000.= Rp. 240.000.000,- E.3.1.7 Biaya Pemasaran dan Distribusi Biaya Pemasaran : = (12/3) x Rp 60.000.000.- = Rp. 240.000.000,Biaya Distribusi diperkirakan 50 % dari biaya pemasaran : = 0,5 x Rp 60.000.000.- = Rp. 30.000.000 Biaya pemasaran dan distribusi (V) = Rp. 240.000.000,- + Rp. 30.000.000,= Rp. 270.000.000,- E.3.1.8 Biaya Laboratorium, Penelitian dan Pengembangan Diperkirakan 10% dari biaya tambahan (W) = 0,1 x Rp 42.117.219.629,= Rp. 4.211.721.963,- E.3.1.9 Hak Paten dan Royalti Diperkirakan 1% dari modal investasi tetap (Timmerhaus et al, 2004). Biaya hak paten dan royalti (X) = 0,01 x Rp 541.358.700.081,= Rp 5.413.587.000,- E.3.1.10 Biaya Jaminan Sosial Tenaga Kerja (JAMSOSTEK) - Asuransi pabrik diperkirakan 9,24% dari Modal Investasi Tetap = 0,0924 x Rp. 541.358.700.081,- = Rp. 50.021.543.887,(Asosiasi Asuransi Jiwa Indonesia – AAJI, 2009) - Asuransi karyawan (Biaya untuk asuransi tenaga kerja adalah 5,7% dari gaji karyawan. dimana 2% ditanggung oleh karyawan dan 3,7% ditanggung oleh perusahaan) = 0,057 x (12/3) x Rp 1.200.000.000,= Rp 273.600.000,- Total biaya asuransi (Y) = Rp. 50.021.543.887,- + Rp. 273.600.000,- Universitas Sumatera Utara = Rp. 50.295.143.887,E.3.1.11 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). • No.20/00). Dasar pengenaan pajak adalah Nilai Perolehan Objek Pajak (Pajak 6 ayat 1 UU • Tarif Pajak ditetapkan sebesar 5% (Pasal 5 UU No. 21/97) • 30.000.000,- (Pajak 7 ayat 1 UU No.21/97 Nilai Perolehan Objek Pajak tidak kena pajak ditetapkan sebesar Rp. Besarnya pajak yang terutang dihitung dengan cara mengalikan tarif pajak dengan Nilai Perolehan Objek Kena Pajak (Pasal 8 ayat 2 UU No.21/97) Maka berdasarkan penjelasan di atas, perhitungan PBB ditetapkan sebagai berikut : Wajib Pajak Pembuatan Stearamida Nilai Perolehan Objek Pajak - Tanah Rp 25.200.000.000,- - Bangunan Rp 19.780.000.000,- + Total NJOP Rp 44.980.000.000,- Nilai Perolehan Objek Pajak Tidak Kena Pajak Rp Nilai Perolehan Objek Pajak Kena Pajak Rp 44.950.000.000,- Pajak yang Terutang (5% x NPOPKP) Rp 2.247.500.000,- 30.000.000,-(-) Pajak Bumi dan Bangunan (Z) adalah Rp. 2.247.500.000,- Total Biaya Tetap = P + Q + R + S + T + U + V + W + X + Y + Z = Rp. 178.410.838.816,- Universitas Sumatera Utara E.3.2 Variabel E.3.2.1 Biaya Variabel Bahan Baku Proses dan Utilitas per tahun Biaya persediaan bahan bakun proses dan utilitas selama 90 hari : Rp. 32.718.510.237,Biaya variabel Bahan baku proses dan utilitas per tahun (1) = 330 x Rp. 32.718.510.237,90 = Rp. 119.967.870.869,- E.3.2.2 Biaya Variabel Pemasaran Diperkirakan 1% dari Biaya variabel bahan baku (2) Biaya variabel pemasaran = 0,01 x Rp. 119.967.870.869,= Rp. 1.199.678.708,- E.3.2.3 Biaya Variabel Perawatan Diperkirakan 1% dari Biaya variabel bahan baku (3) Biaya Perawatan = 0,01 x Rp. 119.967.870.869,= Rp. 1.199.678.708,- E.3.2.4 Biaya Variabel Lainnya Diperkirakan 5% dari Biaya tambahan (4) Biaya Variabel Lainnya = 0,05 x Rp. 42.117.219.629,= Rp. 2.105.860.982,- Total Biaya Variabel = 1 +2 + 3 + 4 = Rp. 124.473.089.267,- Total Biaya Produksi = Biaya Tetap + Biaya Variabel = Rp. 178.410.838.816,- + Rp. 124.473.089.267,= Rp. 302.883.928.083,- Universitas Sumatera Utara E.4 Perkiraan Laba / Rugi Perusahaan Laba sebelum pajak = Hasil penjualan tahunan – total biaya produksi = Rp. 427.287.960.000,- – Rp. 302.883.928.083,= Rp. 124.404.031.917,- E.4.1 Pajak Penghasilan Berdasarkan UU RI Nomor 17 Ayat 1 Tahun 2000, tentang Perubahan ketiga atas Undang–Undang Nomor 7 Tahun 1983 tentang Pajak Penghasilan adalah sebagai berikut (Rusdji, 2004) : 1. Penghasilan sampai dengan Rp. 50.000.000,- dikenakan pajak sebesar 10 %. 2. Penghasilan antara Rp. 50.000.000,- sampai dengan Rp. 100.000.000,dikenakan pajak sebesar 15%. 3. Penghasilan diatas Rp. 100.000.000,- dikenakan pajak sebesar 30%. Maka pajak penghasilan yang harus dibayar adalah sebagai berikut :  10 % x Rp. 50.000.000,-  15 % x (Rp. 100.000.000 – Rp. 50.000.000)  30% x (Rp. 124.404.031.917– Rp.100.000.000) Total PPh = Rp. 5.000.000,- = Rp. 7.500.000,- = Rp. 37.291.209.575,(+) Rp. 37.303.709.575,- E.4.2 Laba setelah Pajak Laba setelah pajak = laba sebelum pajak – PPh = Rp. 124.404.031.917,- – Rp. 37.303.709.575,= Rp. 87.100.322.342,- E.5 Analisa Aspek Ekonomi E.5.1 Profit Margin (PM) PM = = Laba sebelum pajak x 100 % Total Penjualan Rp.124.404.031.917 ,x 100 % Rp. 427.287.960.000,- = 29,11 % Universitas Sumatera Utara E.5.2 Break Even Point (BEP) BEP = Biaya Tetap x 100 % Total Penjualan − Biaya Variabel BEP = Rp.178.410.838.816,x 100 % Rp. 427.287.960.000,- − Rp.124.473.089.267,- = 58,92 % E.5.3 Return On Investment (ROI) ROI = Laba setelah pajak x 100 % Total modal Investasi ROI = Rp. 87.100.322.342,x 100 % Rp.541.358.700.081,- = 16,09 % E.5.4 Pay Out Time (POT) POT = 1 x 1 Tahun ROI POT = 1 x 1 Tahun 0,1609 POT = 6,21 Tahun POT selama 6,21 tahun merupakan jangka waktu pengembalian modal dengan asumsi bahwa perusahaan beroperasi dengan kapasitas penuh tiap tahun. E.5.5 Return On Network (RON) RON = Laba setelah pajak x 100 % Modal sendiri RON = Rp. 87.100.322.342,x 100 % Rp.378.951.090.057,- RON = 22,98 % Universitas Sumatera Utara E.5.6 Internal Rate Of Return (IRR) Untuk menentukan nilai IRR harus digambarkan jumlah pendapatan dan pengeluaran dari tahun ke tahun yang disebut “Cash Flow”. Untuk memperoleh cash flow diambil ketentuan sebagai berikut : 1. Laba kotor diasumsikan mengalami kenaikan 10 % tiap tahun 2. Masa pembangunan disebut tahun ke nol 3. Jangka waktu cash flow dipilih 10 tahun 4. Perhitungan dilakukan dengan menggunakan nilai pada tahun ke 10 5. Cash flow adalah laba sesudah pajak ditambah penyusutan Dari Tabel LE.10 dibawah ini, diperoleh nilai IRR = 18,02 % Universitas Sumatera Utara BEP = 58,92 % Gambar LE.1 Skema Break Even Chart Pabrik Stearamida Dari Asam Stearat Dan Urea Dengan Kapasitas 5000 ton/tahun Universitas Sumatera Utara Tabel L E 10 Data Perhitungan Internal Rate Of Return (IRR) Tahun Laba Kotor PPh Laba Bersih Depresiasi P/F (i%,n) Net Cash Flow P/F (i%,n) PV 15 0 0 0 -Rp541,358,700,081.00 0 17 Rp541,358,700,081.00 0 PV Rp541,358,700,081.00 1 Rp124,404,031,917.00 Rp37,303,709,575.00 Rp87,100,322,342.00 Rp43,406,622,767.00 Rp43,693,699,575.00 0.869565 Rp37,994,521,369.57 0.854701 Rp37,345,042,371.79 2 Rp144,308,677,023.72 Rp43,275,103,107.12 Rp101,033,573,916.60 Rp43,406,622,767.00 Rp57,626,951,149.60 0.756144 Rp43,574,254,177.39 0.730514 Rp42,097,268,719.12 3 Rp167,398,065,347.52 Rp50,201,919,604.25 Rp117,196,145,743.26 Rp43,406,622,767.00 Rp73,789,522,976.26 0.657516 Rp48,517,809,140.30 0.624371 Rp46,072,005,519.60 4 Rp194,181,755,803.12 Rp58,237,026,740.94 Rp135,944,729,062.18 Rp43,406,622,767.00 Rp92,538,106,295.18 0.571753 Rp52,908,962,615.30 0.53365 Rp49,382,964,887.83 5 Rp225,250,836,731.62 Rp67,557,751,019.48 Rp157,693,085,712.13 Rp43,406,622,767.00 Rp114,286,462,945.13 0.497177 Rp56,820,570,535.85 0.456111 Rp52,127,330,310.31 6 Rp261,290,970,608.68 Rp78,369,791,182.60 Rp182,921,179,426.07 Rp43,406,622,767.00 Rp139,514,556,659.07 0.432328 Rp60,315,992,875.08 0.389839 Rp54,388,158,295.23 7 Rp303,097,525,906.06 Rp90,911,757,771.82 Rp212,185,768,134.24 Rp43,406,622,767.00 Rp168,779,145,367.24 0.375937 Rp63,450,332,310.11 0.333195 Rp56,236,431,064.17 8 Rp351,593,130,051.03 Rp105,460,439,015.31 Rp246,132,691,035.72 Rp43,406,622,767.00 Rp202,726,068,268.72 0.326902 Rp66,271,511,321.90 0.284782 Rp57,732,810,989.05 9 Rp407,848,030,859.20 Rp122,336,909,257.76 Rp285,511,121,601.44 Rp43,406,622,767.00 Rp242,104,498,834.44 0.284262 Rp68,821,208,804.45 0.243404 Rp58,929,140,110.37 10 Rp473,103,715,796.67 Rp141,913,614,739.00 Rp331,190,101,057.67 Rp43,406,622,767.00 Rp287,783,478,290.67 0.247185 Rp71,135,674,508.01 0.208037 Rp59,869,721,776.33 Rp1,315,550,017,950.33 Total IRR Rp28,452,137,576.97 -Rp27,177,826,037.19 28,452,137,576.97 x (17 % − 15 % ) 28,452,137,576.97 − (−27,177,826,037.19) = 18,02 % = 17 % + Universitas Sumatera Utara

Dokumen baru

Dokumen yang terkait

Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Akrilamida Dari Akrilonitril Dengan Proses Asam Sulfat Dengan Kapasitas 15.000 Ton/Tahun
18
82
258
Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Sodium Lactate Dari Molase Dengan Kapasitas Produksi 1.800 Ton/Tahun
15
91
331
Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Asam Fenil Asetat Dari Benzil Sianida Dan Asam Sulfat Dengan Kapasitas Produksi 1.000 Ton/Tahun
32
151
467
Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Oleamida Dari Asam Oleat Dan Urea Dengan Kapasitas 10.000 Ton/Tahun
12
81
247
Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Pulp Dari Limbah Padat Pabrik Agar-Agar Dengan Kapasitas Produksi 28.900 Ton/Tahun
37
191
467
Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Palmitamida Dari Asam Palmitat Dan Urea Dengan Kapasitas 6500 Ton/Tahun
19
101
242
Pra Rancangan Pabrik :Pembuatan Natrium Nitrat Dari Asam Nitrat Dan Natrium Klorida Dengan Kapasitas Produksi 2.000 Ton/Tahun
89
311
342
Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Stearamida dari Asam Stearat dan Urea dengan kapasitas 5.000 ton/tahun
26
130
269
Pra Rancangan Pabrik Stearamida Dari Asam Stearat Dan Urea Dengan Kapasitas Produksi 6000 Ton/Tahun
14
83
269
Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Noodle Soap Dari Netralisasi Asam Stearat Dan NaOH Dengan Kapasitas 50.000 Ton/Tahun
9
35
464
Pra Rancangan Pabrik Pembuat Etanol Dari Molase Dengan Kapasitas Produksi 850 Ton/Tahun
5
52
248
Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Noodle Soap Dari Netralisasi Asam Stearat Dan Naoh Dengan Kapasitas 50.000 Ton/Tahun
4
24
464
Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Noodle Soap Dari Netralisasi Asam Stearat Dan Naoh Dengan Kapasitas 40.000 Ton/Tahun
5
63
464
Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Magnesium Klorida Dari Magnesium Hidroksida Dan Asam Klorida Dengan Kapasitas 500 Ton/Tahun
19
117
327
Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Asam Fenil Asetat Dari Benzil Sianida Dan Asam Sulfat Dengan Kapasitas Produksi 1.000 Ton/Tahun
0
2
312
Show more