[123doc.vn] - Pra-rancangan-pabrik-pembuatan-asam-oksalat-dari-alang-alang-dengan-metode-peleburan-alkali-dengan-kapasitas-2-0500-ton-tahun

PRA RANCANGAN PABRIK PEMBUATAN ASAM OKSALAT DARI ALANG-ALANG DENGAN METODE PELEBURAN ALKALI DENGAN KAPASITAS 2.500 TON/TAHUN TUGAS AKHIR Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan Ujian Sidang Sarjana Teknik Kimia

Oleh : RAHMAD DENNIE AGUSTIN POHAN

120425009

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA EKSTENSI FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2015

Universitas Sumatera Utara

LEMBAR PENGESAHAN PRA RANCANGAN PABRIK ASAM OKSALAT DARI ALANG-ALANG DENGAN METODE PELEBURAN ALKALI DENGAN KAPASITAS 2.500 TON/TAHUN TUGAS AKHIR Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan Ujian Sarjana Teknik Kimia Oleh : RAHMAD DENNIE AGUSTIN POHAN NIM : 120425002 Telah Diperiksa / Disetujui Oleh : Dosen Pembimbing

Dr. Ir. Iriany, M.Si NIP. 19640613 199003 2 001 Dosen Penguji I

Dr. Ir. Iriany. M.Si

Dosen Penguji II

Dosen Penguji III

Ir. Renita Manurung, MT Dr. Eng. RondangTambun, ST. MT

NIP. 196406131990032001 NIP : 196812141997022002 NIP : 197206122000121001 Mengetahui, Kooerdinator Tugas Akhir

Mhd. Hendra S. Ginting, ST. MT NIP : 19700919 199903 1 001 DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2015

Universitas Sumatera Utara

KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis ucapkan kehadirat Allah SWT atas rahmat dan anugerah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir yang berjudul “Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Asam Oksalat dari Alang-Alang dengan Metode Peleburan Alkali dengan Kapasitas 2.0500 Ton/Tahun”. Tugas Akhir ini dikerjakan sebagai syarat untuk kelulusan dalam sidang sarjana. Selama mengerjakan Tugas akhir ini penulis begitu banyak mendapatkan bantuan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, dalam kesempatan ini perkenankanlah penulis mengucapkan terima kasih kepada: 1. Ibu Dr. Ir. Iriany, M.Si sebagai Dosen Pembimbing yang telah membimbing dan memberikan masukan selama menyelesaikan tugas akhir ini. 2. Bapak Dr. Eng. Irvan, MT selaku Ketua Departemen Teknik Kimia. 3. Ibu Dr. Ir. Fatimah, MT selaku sekretaris Departemen Teknik Kimia 4. Bapak Mhd. Hendra S.Ginting, ST, MT, selaku Koordinator Tugas Akhir. 5. Seluruh Dosen Pengajar dan Pegawai administrasi Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara yang telah memberikan ilmu kepada penulis selama menjalani studi. 6. Orang tua saya Edison Pohan dan Ivone Victoria Laemers, abang saya Muhammad Henry Pohan dan kakak saya Fitry Patricia Pohan, Evy Junita Pohan yang selalu mendukung penulis dalam melaksanakan studi dan dalam proses pengerjaan skripsi ini. 7. Teman-teman angkatan 2011, 2012 dan 2013 Program Ekstensi Teknik Kimia yang memberikan dukungan dan semangat kepada penulis. 8.

Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih terdapat banyak kekurangan dan ketidaksempurnaan. Oleh karena itu penulis sangat mengharapkan saran dan kritik yang sifatnya membangun demi kesempurnaan pada penulisan berikutnya. Semoga laporan ini dapat bermanfaat bagi kita semua.

Universitas Sumatera Utara

Medan,

Januari 2015 Penulis,

Rahmad Dennie Agustin Pohan 120425009

Universitas Sumatera Utara

INTI SARI Pabrik asam oksalat ini direncanakan akan berproduksi dengan kapasitas 2.500 ton tahun (315.657 kg/jam) dan beroperasi selama 330 hari dalam setahun. Pabrik ini diharapkan dapat memenuhi kebutuhan Indonesia terhadap kebutuhan asam oksalat dan ditargetkan dapat mengimpor asam oksalat. Lokasi pabrik yang direncanakan adalah di daerah Kuala Tanjung, Kabupaten Batubara, Sumatera Utara dengan luas tanah yang dibutuhkan sebesar 8.774 m2 untuk wilayah pabrik dan 2.000 m2 untuk perumahan karyawan. Tenaga kerja yang dibutuhkan untuk mengoperasikan pabrik sebanyak 141 orang. Bentuk badan usaha yang direncakan adalah Perseroan Terbatas dan bentuk organisasinya adalah organisasi garis dan staff. Hasil analisa terhadap aspek ekonomi pabrik asam oksalat ini adalah:

-

Modal Inversatasi

= Rp 170.468.165.821,-

-

Biaya Produksi Per Tahun

= Rp 196.284.469.644,-

-

Harga Jual Produk Per tahun

= Rp. 288.530.476.532,-

-

Laba Bersih Per Tahun

-

Profit Margin (PM)

-

Break Even Point (BEP)

-

Return on Investment (ROI)

= 35,3 %

-

Pay Out Time (POT)

= 2,83 tahun

-

Return on Network (RON)

= 58,8 %

-

Internal Rate of Return (IRR)

= 46,59 %

= Rp. 60.205621.243,= 30,4 % = 28,3 %

Dari hasil analisa aspek ekonomi, maka dapat disimpulkan bahwa pabrik pembuatan asam oksalat ini layak untuk didirikan.

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR ISI

Hal KATA PENGANTAR ................................................................................................. i INTISARI ................................................................................................................... ii DAFTAR ISI .............................................................................................................. iii DAFTAR TABEL .................................................................................................... vii DAFTAR GAMBAR ................................................................................................. xi DAFTAR LAMPIRAN ............................................................................................ xii BAB I

BAB II

PENDAHULUAN .................................................................................. I-1 1.1

Latar Belakang ............................................................................... I-1

1.2

Perumusan Masalah ....................................................................... I-2

1.3

Tujuan Pra Rancangan Pabrik ........................................................ I-2

1.4

Manfaat Pra Rancangan Pabrik ...................................................... I-2

TINJAUAN PUSTAKA ....................................................................... II-1 2.1

Asam Oksalat ............................................................................... II-1 2.1.1 Sifat-sifat Asam Oksalat Dihidrat ....................................... II-1 2.1.2 Kegunaan Asam Oksalat ..................................................... II-1

2.2

Tanaman Alang- Alang ................................................................ II-3

2.3

Sifat – Sifat Bahan Utama ............................................................ II-3 2.3.1

Sifat- Sifat Utama............................................................. II-3

Universitas Sumatera Utara

BAB III

2.4

Proses Pembuatan Asam Oksalat ................................................. II-5

25

Deskripsi Proses ......................................................................... II-12

NERACA MASSA ............................................................................ ...III-1 3.1

Gudang Penyimpanan Alang-Alang ........................................... III-1

3.2

Rotary Cutter Knife ..................................................................... III-1

3.3

Tangki Penyimpan Alang-Alang ................................................ III-1

3.4

Reaktor Kalsium Oksalat ............................................................ III-1

3.5

Tangki Pendingin ........................................................................ III-2

3.6

Vibrating Screen ......................................................................... III-2

3.7

Rotary Vacuum Filter.................................................................. III-3

3.8

Reaktor Asam Oksalat ................................................................ III-3

3.9

Filter Press................................................................................... III-4

3.10 Evaporator ................................................................................... III-4 3.11 Kristalizer .................................................................................... III-4 3.12 Centrifuge.................................................................................... III-5 3.13 Ball Mill ...................................................................................... III-6 3.14 Vibrating Screen II ...................................................................... III-6 BAB IV

NERACA PANAS ............................................................................... IV-1 4.1

Reaktor Kalsium Oksalat ............................................................ IV-1

4.2

Tangki Pendingin ........................................................................ IV-1

4.3

Rotary Vacuum Filter.................................................................. IV-2

Universitas Sumatera Utara

4.4

Reaktor Asam Oksalat ................................................................ IV-2

4.5

Cooler I ....................................................................................... IV-2

4.6

Filter Press................................................................................... IV-2

4.7

Evaporator ................................................................................... IV-3

4.8

Cooler II ...................................................................................... IV-3

4.9

Kristalizer .................................................................................... IV-3

4.10 Centrifuge.................................................................................... IV-3 BAB V

SPESIFIKASI PERALATAN ............................................................. V-1 5.1

Gudang Bahan Baku Alang-Alang (GB-01) ................................ V-1

5.2

Rotary Cutter Knife (RCK-01) ..................................................... V-1

5.3

Tangki Penampung Alang-Alang (TP-01) ................................... V-1

5.4

Belt Conveyer (BC-01) ................................................................ V-2

5.5

Tangki Penampung Ca(OH)2 (TP-02).......................................... V-2

5.6

Tangki Oksigen (TP-03) .............................................................. V-3

5.7

Reaktor Asam Oksalar (R-01)...................................................... V-3

5.8

Screw Conveyer (SC-01) ............................................................. V-3

5.9

Bucket Elevator (BE-01) .............................................................. V-3

5.10 Tangki Pendingin (TP-04) ........................................................... V-4 5.11 Screw Conveyer (SC-02) ............................................................. V-4 5.12 Vibrating Screen (VS-01) ............................................................ V-4 5.13 Screw Conveyer (SC-03) ............................................................. V-5

Universitas Sumatera Utara

5.14 Rotary Vacuum Filter (RVF-01) .................................................. V-5 5.15 Bucket Elevator (BE-02) .............................................................. V-6 5.16 Tangki Penampung H2SO4 (TP-05) ............................................. V-6 5.17 Reaktor Asam Oksalat (R-02) ...................................................... V-6 5.18 Cooler I (C-01) ............................................................................. V-7 5.19 Filter Press (FP-01) ...................................................................... V-7 5.20 Bak Penampung (BP-01) ............................................................. V-7 5.21 Pompa (P-01) ............................................................................... V-8 5.22 Evaporator (EV-01)...................................................................... V-8 5.23 Cooler (C-02) ............................................................................... V-9 5.24 Kristalizer (K-01) ......................................................................... V-9 5.25 Centrifuge (CF-01) ..................................................................... V-10 5.26 Bak Penampung (BP-02) ........................................................... V-10 5.27 Screw Conveyer (SC-04) ........................................................... V-10 5.28 Ball Mill (BM-01) ...................................................................... V-11 5.29 Vibrating Screen (VS-02) .......................................................... V-11 5.30 Bak Penampung (BP-02) ........................................................... V-11 5.31 Screw Conveyer (SC-05) ........................................................... V-11 5.31 Gudang Penyimpan Produk(GB-02) .......................................... V-12 BAB VI

INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA .................... VI-1 6.1

Instrumentasi............................................................................... VI-1

Universitas Sumatera Utara

6.2

Keselamatan Kerja ...................................................................... VI-3

BAB VII UTILITAS.......................................................................................... VII-1

BAB VIII

BAB IX

7.1

Unit Penyedia Uap (Steam) ...................................................... VII-1

7.2

Unit Penyedia Air ..................................................................... VII-5

7.3

Kebutuhan Bahan Kimia untuk Utilitas .................................. VII-14

7.4

Unit Penyedia Listrik .............................................................. VII-14

7.5

Unit Penyedia Bahan Bakar .................................................... VII-12

7.6

Unit Pengolahan Limbah ........................................................ VII-18

7.7

Spesifikasi Peralatan Utilitas .................................................. VII-22

LOKASI DAN TATA LETAK PABRIK .................................... VIII-1 8.1

Lokasi Pabrik ........................................................................... VIII-1

8.2

Tata Letak Pabrik ..................................................................... VIII-5

ORGANISASI DAN MANAJEMEN PERUSAHAAN ................... IX-1 9.1

Organisasi Perusahaan ............................................................... IX-1 9.1.1 Bentuk Organisasi Garis .................................................... IX-2 9.1.2 Bentuk Organisasi Fungsional ........................................... IX-2 9.1.3 Bentuk Organisasi Garis dan Staf ...................................... IX-3 9.1.4 Bentuk Oraganisasi Fungsional dan Staf ........................... IX-3

9.2

Bentuk Perusahaan ...................................................................... IX-4

9.3

Uraian, Tugas, Wewenang, dan Tanggung Jawab ...................... IX-4 9.3.1 Rapat Umum Pemegang Saham ........................................ IX-4

Universitas Sumatera Utara

9.3.2 Pemegang Saham ............................................................... IX-5 9.3.3 Dewan Komisaris............................................................... IX-5 9.3.4 Dewan Direksi ................................................................... IX-5 9.3.5 Pembagian Devisi dan Tugasnya ....................................... IX-6

BAB X

9.4

Status Karyawan dan Upah ......................................................... IX-9

9.5

Jadwal Kerja Karyawan .............................................................. IX-9

9.6

Jaminan Sosial dan Kesejahteraan Karyawan .......................... IX-11

9.7

Sistem Pengajian ....................................................................... IX-14

9.8

Fasilitas Tenaga Kerja .............................................................. IX-15

ANALISA EKONOMI ........................................................................ X-1 10.1 Modal Investasi ............................................................................ X-1 10.1.1

Modal Investasi Tetap/Fixed Capital Investment (FCI) X-1

10.1.2

Modal Kerja/Working Capital (WC) ............................. X-3

10.2 Biaya Produksi Total (BPT)/Total Cost (TC) .............................. X-4 10.2.1

Biaya Tetap/Fixed Cost (FC) ......................................... X-4

10.2.2

Biaya Variabel/Variable Cost (VC)............................... X-4

10.3 Perkiraan Rugi/Laba Usalah ........................................................ X-5 10.4 Analisa Aspek Ekonomi .............................................................. X-5 10.4.1 Profit Margin (PM) ........................................................... X-5 10.4.2 Break Even Point (BEP) ................................................... X-5 10.4.3 Return on Investment (ROI) ............................................. X-6

Universitas Sumatera Utara

10.4.4 Pay Out Time (POT) ......................................................... X-7 10.4.5 Return on Network ........................................................... X-7 10.4.6 Internal Rate of Return ..................................................... X-7 BAB XI

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

DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................... xii LAMPIRAN

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR TABEL Hal Tabel 1.1

Impor Asam Oksalat di Indonesia ...................................................... I-2

Tabel 2.1

Perbedaan Keuntungan dan Kerugian pada Berbagai Proses Sintesa Asam Oksalat.................................................................................. II-12

Tabel 3.1

Gudang Penyimpan Alang-Alang.................................................... III-1

Tabel 3.2

Rotary Cutter Knife ......................................................................... III-1

Tabel 3.3

Tangki Penyimpan Alang-Alang ..................................................... III-1

Tabel 3.4

Reaktor Kalsium Oksalat ................................................................. III-1

Tabel 3.5

Tangki Pendingin............................................................................. III-2

Tabel 3.6

Vibrating Screen .............................................................................. III-2

Tabel 3.7

Rotary Vacuum Filter ...................................................................... III-3

Tabel 3.8

Reaktor Asam Oksalat ..................................................................... III-3

Tabel 3.9

Filter Press ....................................................................................... III-4

Tabel 3.10

Evaporator ....................................................................................... III-4

Tabel 3.11

Kristalizer ........................................................................................ III-4

Tabel 3.12

Centrifuge ........................................................................................ III-5

Tabel 3.13

Ball Mill........................................................................................... III-5

Tabel 3.11

Vibrating Screen II .......................................................................... III-5

Tabel 4.1

Reaktor Kalsium Oksalat ................................................................. IV-1

Tabel 4.2

Tangki Pendigin............................................................................... IV-1

Universitas Sumatera Utara

Tabel 4.3

Rotary Vacuum Filter ...................................................................... IV-2

Tabel 4.4

Reaktor Asam Oksalat ..................................................................... IV-2

Tabel 4.5

Cooler I ............................................................................................ IV-2

Tabel 4.6

Filter Press ....................................................................................... IV-3

Tabel 4.7

Evaporator ....................................................................................... IV-3

Tabel 4.8

Cooler II........................................................................................... IV-3

Tabel 4.9

Kristalizer ........................................................................................ IV-3

Tabel 4.10

Centrifuge ........................................................................................ IV-3

Tabel 6.1

Alat Instrument yang digunakan .................................................... VI-6

Tabel 6.2

Alat Pengaman yang digunakan ..................................................... VI-8

Tabel 7.1

Kebutuhan Steam untuk Pemanas dan Proses ............................... VII-2

Tabel 7.2

Kebutuhan Air Pendigin pada Peralatan Proses ............................ VII-6

Tabel 7.3

Kebutuhan Air Proses .................................................................... VII-7

Tabel 7.4

Karakteristik Air Sungai ................................................................ VII-8

Tabel 7.5

Kebutuhan Bahan Kimia Untuk Utilitas...................................... VII-14

Tabel 7.6

Kebutuhan Tenaga Listrik Proses ................................................ VII-15

Tabel 7.7

Kebutuhan Tenaga Listrik Utilitas .............................................. VII-16

Tabel 7.8

Analog Perhitungan Pompa Utilitas ............................................ VII-23

Tabel 8.1

Luas Lokasi Pabrik Asam Oksalat ............................................... VIII-6

Tabel 8.2

Tata Letak Pabrik Asam Oksalat .................................................. VIII-7

Tabel 9.1

Jadwal Kerja Karyawan Pabrik Asam Oksalat .............................. IX-10

Universitas Sumatera Utara

Tabel 9.2

Jumlah Karyawan Pabrik Asam Oksalat ....................................... IX-12

Tabel 9.3

Sistem Pengajian ........................................................................... IX-14

Tabel LA.1

Daftar Nilai Berat Molekul ............................................................. LA-1

Tabel LA.2

Komposisi Alang-alang .................................................................. LA-1

Tabel LA.3

Gudang Penyimpan Alang-alang .................................................... LA-2

Tabel LA.4

Rotary Cutter Knife ........................................................................ LA-2

Tabel LA.5

Tangki Penampung alang-Alang .................................................... LA-2

Tabel LA.6

Reaktor Asam Oksalat .................................................................... LA-5

Tabel LA.7

Tangki Pendingin............................................................................ LA-5

Tabel LA.8

Vibrating Screen ............................................................................. LA-8

Tabel LA.9

Rotary Vacuum Filter ................................................................... LA-10

Tabel LA.10 Reaktor Asam Oksalat .................................................................. LA-14 Tabel LA.11 Filter Press .................................................................................... LA-16 Tabel LA.12 Evaporator .................................................................................... LA-18 Tabel LA.13 Kristalizer ..................................................................................... LA-20 Tabel LA.14 Centrifuge ..................................................................................... LA-22 Tabel LA.15 Ball Mill........................................................................................ LA-25 Tabel LA.16 Vibrating Screen II ....................................................................... LA-28 Tabel LB.1

Reaktor Kalsium Oksalat ................................................................ LB-9

Tabel LB.2

Tangki Pendigin............................................................................ LB-12

Tabel LB.3

Rotary Vacuum Filter ................................................................... LB-14

Universitas Sumatera Utara

Tabel LB.4

Reaktor Asam Oksalat .................................................................. LB-21

Tabel LB.5

Cooler I ......................................................................................... LB-23

Tabel LB.6

Filter Press .................................................................................... LB-25

Tabel LB.7

Evporator ...................................................................................... LB-27

Tabel LB.8

Cooler II........................................................................................ LB-28

Tabel LB.9

Kristalizer ..................................................................................... LB-30

Tabel LB.10 Centrifuge ..................................................................................... LB-31 Tabel LE.1

Perincian Harga Bangunan, dan Sarana Bangunan ........................ LE-2

Tabel LE.2

Penafsiran Indeks Harga dengan Least Square .............................. LE-3

Tabel LE.3

Estimasi Harga Peralatan Proses .................................................... LE-5

Tabel LE.4

Estimasi Harga Peralatan Utilitas ................................................... LE-6

Tabel LE.5

Biaya Sarana Transportasi .............................................................. LE-8

Tabel LE.6

Perincian Gaji Pegawai................................................................. LE-11

Tabel LE.7

Perincian Biaya Kas selama 3 bulan ............................................ LE-13

Tabel LE.8

Perincian Modal Kerja .................................................................. LE-14

Tabel LE.9

Perhitungan Biaya Depresiasi....................................................... LE-15

Tabel LE.10 Data Perhitungan BEP .................................................................. LE-22 Tabel LE.11 Data Perhitungan IRR................................................................... LE-23

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR GAMBAR

..................

Hal

Gambar 2.1

Alang-Alang ..................................................................................... II-2

Gambar 2.2

Proses Oksidasi Glukosa dengan Asam Nitrat ................................. II-6

Gambar 2.3

Proses Oksidasi Etilen Glikol dengan Asam Nitrat .......................... II-7

Gambar 2.5

Proses Oksidasi Propilen Glikol ....................................................... II-9

Gambar 2.6

Proses Peleburan Alkali .................................................................. II-10

Gambar 2.7

Proses Fermentasi Glukosa............................................................. II-11

Gambar 7.1

Unit Penyedia Listrik Pabrik Asam Oksalat ................................ VII-14

Gambar 8.1

Lokasi Pabrik Asam Oksalat ........................................................ VIII-4

Gambar 8.2

Tata letak Pra Rncangan Pabrik Pembuatan Asam Oksalat ......... VIII-7

Gambar 9.1

Struktur Organisasi Pabrik Asm Oksalat ....................................... IX-16

Gambar LE.1 Grafik BEP ................................................................................. LE-22

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR LAMPIRAN Hal LAMPIRAN A PERHITUNGAN NERACA PANAS ........................................ LA-1 LAMPIRAN B PERHITUNGAN NERACA PANAS ........................................ LB-1 LAMPIRAN C PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN ...................... LC-1 LAMPIRAN D PERHITUNGAN SPESIFIKASI ALAT UTILITAS ................ LD-1 LAMPIRAN E PERHITUNGAN ANALISA EKONOMI ................................. LE-1

Universitas Sumatera Utara

INTI SARI Pabrik asam oksalat ini direncanakan akan berproduksi dengan kapasitas 2.500 ton tahun (315.657 kg/jam) dan beroperasi selama 330 hari dalam setahun. Pabrik ini diharapkan dapat memenuhi kebutuhan Indonesia terhadap kebutuhan asam oksalat dan ditargetkan dapat mengimpor asam oksalat. Lokasi pabrik yang direncanakan adalah di daerah Kuala Tanjung, Kabupaten Batubara, Sumatera Utara dengan luas tanah yang dibutuhkan sebesar 8.774 m2 untuk wilayah pabrik dan 2.000 m2 untuk perumahan karyawan. Tenaga kerja yang dibutuhkan untuk mengoperasikan pabrik sebanyak 141 orang. Bentuk badan usaha yang direncakan adalah Perseroan Terbatas dan bentuk organisasinya adalah organisasi garis dan staff. Hasil analisa terhadap aspek ekonomi pabrik asam oksalat ini adalah:

-

Modal Inversatasi

= Rp 170.468.165.821,-

-

Biaya Produksi Per Tahun

= Rp 196.284.469.644,-

-

Harga Jual Produk Per tahun

= Rp. 288.530.476.532,-

-

Laba Bersih Per Tahun

-

Profit Margin (PM)

-

Break Even Point (BEP)

-

Return on Investment (ROI)

= 35,3 %

-

Pay Out Time (POT)

= 2,83 tahun

-

Return on Network (RON)

= 58,8 %

-

Internal Rate of Return (IRR)

= 46,59 %

= Rp. 60.205621.243,= 30,4 % = 28,3 %

Dari hasil analisa aspek ekonomi, maka dapat disimpulkan bahwa pabrik pembuatan asam oksalat ini layak untuk didirikan.

Universitas Sumatera Utara

BAB I PENDAHULUAN 1.1.

Latar Belakang Semakin meningkatnya perkembangan industri yang diikuti dengan

pertumbuhan ekonomi menuntut dibutuhkannya bahan-bahan kimia yang beraneka ragam dalam jumlah yang cukup besar. Namun Indonesia saat ini masih bergantung akan produksi luar negeri, dengan lebih banyak mengimpor bahanbahan kimia tersebut. Dilihat dari beraneka ragamnya sumber daya alam di Indonesia, harusnya Indonesia mampu memanfaatkan sumber daya alam yang ada secara maksimal yang diharapkan dapat meningkatkan pendapatan negara dan mengurangi angka pengangguran di Indonesia. Adapun bentuk pemanfaatan sumber daya alam yaitu dengan pemanfaatan tanaman alang-alang yang ketersedianya cukup melimpah dan kurang begitu termanfaatkan dengan luas wilayah 16.000 juta hektar di Indonesia, dimana 4.363,72 hektar terletak di asahan. Alang –alang dapat dimanfaatkan sebagai bahan baku pembuatan asam oksalat. Asam oksalat,”Ethanedioic Acid” merupakan salah satu anggota dari asam karboksilat yang mempunyai rumus molekul C2H2O4. Asam oksalat tidak berbau, higroskopis, berwarna putih sampai tidak berwarna dan mempunyai berat molekul 90,04 gr/mol. Secara komersial asam oksalat dikenal dalam bentuk padatan dihidrat yang mempunyai rumus molekul C2H2O4.2H2O dan berat molekulnya 126,07 gr/mol. Asam oksalat digunakan dalam berbagai bidang industri, seperti manufaktur tekstil dan pengolahan permukaan logam, penyamakan kulit, produksi kobalt dan pemisahan dan pemulihan unsur tanah. Sejumlah besar asam oksalat juga dikonsumsi dalam produksi agrokimia, farmasi dan turunan kimia lainnya. Berdasarkan data dari Badan Pusat Statistik, Indonesia masih mengimpor asam oksalat untuk memenuhi kebutuhan dalam negeri

seperti ditunjukkan

ditabel 1.1. Untuk mengurangi ketergantungan tersebut, perlu didirikan pabrik

Universitas Sumatera Utara

asam oksalat dengan kapasitas yang memadai. Berikut ini adalah tabel yang menunjukkan data impor asam oksalat dari tahun 2009-2013 di Indonesia.

Tabel 1.1. Impor Asam Oksalat di Indonesia Tahun

Impor (ton)

2009

1183.856

2010

1498.327

2011

1312.355

2012

1438.517

2013

1469.626

(Sumber : Badan Pusat Statistik 2014) Kebutuhan Asam Oksalat dunia pada tahun 2009 adalah 450.000 ton, dimana sebanyak 300.000 ton asam oksalat dihasilkan di China pada tahun yang sama. 1.2.

Perumusan Masalah Kebutuhan asam oksalat di Indonesia belum dapat terpenuhi, dan di

Indonesia belum berdiri pabrik yang memproduksi asam okslat, sehingga untuk menanggulangi kebutuhan asam oksalat di dalam negeri dan dapat diekspor keluar negeri maka pabrik pembuatan asam oksalat perlu untuk didirikan.

1.3.

Tujuan Pra Perancangan Pabrik Tujuan pra perancangan pabrik pembuatan asam oksalat dari alang-alang ini

adalah mengaplikasikan disiplin ilmu teknik kimia yang meliputi neraca massa, neraca energi, perancangan peralatan, operasi teknik kimia, utilitas, dan bidang

Universitas Sumatera Utara

ilmu teknik kimia lainnya serta mengetahui aspek ekonomi dalam pembiayaan pabrik.

1.4.

Manfaat Pra Rancangan Pabrik Manfaat pra rancangan pabrik pembuatan asam okaslat

adalah

memberikan informasi mengenai pabrik asam oksalat sebagai tolak ukur sehingga dapat dijadikan referensi untuk pendirian suatu pabrik asam oksalat. Pra rancangan pabrik ini juga memberikan manfaat bagi perguruan tinggi sebagai suatu karya ilmiah yang dapat dipergunakan sebagai bahan acuan, masukan dalam perkembangan studi di kalangan akademis.

BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1.

Asam Oksalat Asam oksalat disintesis untuk pertama kali pada tahun 1776 oleh Scheele

melalui oksidasi gula dengan asam nitrat. Kemudian oleh Wohler disintesis dengan hidrolisis sianogen pada tahun 1824. Asam oksalat digunakan dalam berbagai bidang industri, seperti manufaktur tekstil dan pengolahan permukaan logam, penyamakan kulit dan produksi kobalt. Sejumlah besar asam oksalat juga dikonsumsi dalam produksi agrokimia, farmasi dan turunan kimia lainnya (Kirk Othmer, 2007). Pada tahun 1829, Gay Lussac menemukan bahwa asam oksalat dapat diproduksi dengan cara meleburkan serbuk gergaji dalam larutan alkali. Asam oksalat merupakan turunan dari asam karboksilat yang mengandung 2 gugus karboksil yang terletak pada ujun-ujung rantai karbon yang lurus yang mempunyai rumus molekul C2H2O4 tidak berbau, higroskopis, berwarna putih sampai tidak berwarna dan mempunyai berat molekul 90 gr/mol (Kirk Othmer, 2007).

2.1.1

Sifat-sifat Asam Oksalat Dihidrat Asam oksalat dihidrat (C2H2O4.2H2O)

Universitas Sumatera Utara

ilmu teknik kimia lainnya serta mengetahui aspek ekonomi dalam pembiayaan pabrik.

1.4.

Manfaat Pra Rancangan Pabrik Manfaat pra rancangan pabrik pembuatan asam okaslat

adalah

memberikan informasi mengenai pabrik asam oksalat sebagai tolak ukur sehingga dapat dijadikan referensi untuk pendirian suatu pabrik asam oksalat. Pra rancangan pabrik ini juga memberikan manfaat bagi perguruan tinggi sebagai suatu karya ilmiah yang dapat dipergunakan sebagai bahan acuan, masukan dalam perkembangan studi di kalangan akademis.

BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1.

Asam Oksalat Asam oksalat disintesis untuk pertama kali pada tahun 1776 oleh Scheele

melalui oksidasi gula dengan asam nitrat. Kemudian oleh Wohler disintesis dengan hidrolisis sianogen pada tahun 1824. Asam oksalat digunakan dalam berbagai bidang industri, seperti manufaktur tekstil dan pengolahan permukaan logam, penyamakan kulit dan produksi kobalt. Sejumlah besar asam oksalat juga dikonsumsi dalam produksi agrokimia, farmasi dan turunan kimia lainnya (Kirk Othmer, 2007). Pada tahun 1829, Gay Lussac menemukan bahwa asam oksalat dapat diproduksi dengan cara meleburkan serbuk gergaji dalam larutan alkali. Asam oksalat merupakan turunan dari asam karboksilat yang mengandung 2 gugus karboksil yang terletak pada ujun-ujung rantai karbon yang lurus yang mempunyai rumus molekul C2H2O4 tidak berbau, higroskopis, berwarna putih sampai tidak berwarna dan mempunyai berat molekul 90 gr/mol (Kirk Othmer, 2007).

2.1.1

Sifat-sifat Asam Oksalat Dihidrat Asam oksalat dihidrat (C2H2O4.2H2O)

Universitas Sumatera Utara



Berwarna putih, berbentuk kristal dan tidak berbau



Melting point

: 101,5 oC



Densitas

: 1,653 gr/cm3



∆Hf (18 OC)

: -1422 kJ/mol



Berat molekul

: 126 gr/mol



pH

: 1 (10 g/l H2O, 20oC)



Tidak berbau



Hidroskopis

2.1.2

Kegunaan Asam Oksalat Asam oksalat merupakan salah satu bahan baku yang dibutuhkan pada

industri sebagai berikut :

2.2



Sebagai bahan pelapis yang melindungi logam dari kerak.



Sebagai bahan peledak



Sebagai bahan pembuatan zat warna



Sebagai bahan analisa laboratorium



Sebagai bahan dalam industri lilin



Sebagai bahan kimia dalam fotografi.

Tanaman Alang-alang Alang-alang atau Imperata Cylindrica adalah tanaman liar dan merupakan

tanaman pengganggu pertanian yang merisaukan karena sifatnya yang mudah dan cepat berkembang biak, di berbagai tempat terlebih di tempat yang tanahnya subur dapat mencapai ketinggian 1,0 – 2,0 meter.

Universitas Sumatera Utara

Gambar 2.1. Alang alang Klasifikasi tanaman alang-alang adalah sebagai berikut : Kerajaan

: Plantae

Divisi

: Liliopsida

Kelas

: Poales

Famili

: Poaceae

Genus

: Imperata

Species

: Imperata Cylindrica

Di beberapa daerah di Indonesia alang-alang dikenal dengan nama ilalang. Alang-alang merupakan tumbuhan menahun dan tumbuh liar di lahan terbuka atau sedikit terlindung, seperti ladang atau perkebunan. Alang-alang banyak terdapat di pulau Jawa dengan ketinggian tempat tumbuh dari 0-2700 mdpl (Djauhariya dan Hernani, 2009). Alang-alang dapat mempengaruhi tanaman kultivasi lain karena kebutuhan natrium yang relatif tinggi. Alang-alang dapat menurunkan pH tanah. Besarnya penurunan pH dan hambatan terhadap proses nitritifikasi menunjukkan korelasi positif dengan pertumbuhan alang-alang (Santoso, 1990).

2.3 Sifat-sifat Bahan Utama 2.3.1 Sifat Bahan Utama A. Alang-alang Komposisi Alang-alang : 

Abu

: 5,42 %



Silika

: 3,6 %



Lignin

: 18,12 %

Universitas Sumatera Utara



Pentosan

: 28,58 %



Alfa Selulosa

: 44,28%

B. Ca(OH)2 (Kalsium Hidrosida) Dalam proses bereaksi dengan selulosa membentuk calcium oksalat. Sifat Fisika : 

Putih berbentuk kristal



Berat molekul

: 74,1 gr/mol



Spesifik Gravity

: 2.130 pada 70 oF(21,1 oC)



Density

: 2.126 gr/cm3

Sifat Kimia : 

Higroskopis



Kelarutan

: Air dingin (10 oC) 17,6/ gr/l

C. Asam Sulfat (H2SO4) Bereaksi dengan kalsium oksalat membentuk asam oksalat (C2H2O4.2H2O) Sifat Fisika 

Berupa cairan kental tidak berwarna/jernih



Berat Molekul

: 98,08 g/mol



Spesifik Gravity

: 1,839 pada 14,5 oC



Melting Point

: 10,49 oC



Titik didih

: 270 0C

Sifat Kimia 

Korosif



Termasuk asam kuat



Dapat bereaksi dengan berbagai macam campuran organik untuk produksi yang berguna



Dapat melarutkan logam



Merupakan pengoksidasi kuat



Bersifat higroskopis

Universitas Sumatera Utara

D. CaSO4.H2O Merupakan limbah hasil reaksi pembentukan asam oksalat pada reaktor asam oksalat.

Sifat Fisika 

Berat Molekul

: 171,1798 g/mol



Spesifik Gravity

: 2,32



Kelarutan

: 0,92 pada 100 g H2O (15 oC)

Sifat Kimia 

Keras, berupa serbuk putih pada waktu kering, berbentuk paste putih ketika tercampur air.

E. CaC2O4 (Kalsium oksalat ) Merupakan hasil reaksi intermediet dari keseluruhan proses untuk mengikat (C2O4)2- dari reaksi pembentukan kalsium oksalat pada reaktor kalsium oksalat, setelah C5H10O5 direaksikan dengan Ca(OH)2

Sifat Fisika 

Berat Molekul

: 176,18



Spesifik Gravity

: 1,55 pada 20 oC



Kelarutan

: 5 pada 5 oC : 45,5 pada 80 oC



Boiling Point

: 1200  30

Sifat Kimia 

Larut Dalam air

2.4 Pembuatan Asam Oksalat Asam Oksalat dapat disintesis dengan beberapa metode yaitu : 1. Oksidasi Karbohidrat Cara ini ditemukan oleh “Scheele” pada tahun 1776. Asam oksalat diproduksi dengan mengoksidasi karbohidrat seperti glukosa, sukrosa, starch, dextrin dan selulosa dengan menggunakan asam nitrat. Biasanya

Universitas Sumatera Utara

untuk proses ini bahan yang digunakan adalah bahan yang banyak mengandung karbohidat, misalnya tepung. Dimana tepung yang digunakan biasanya adalah tepung jagung, tepung gandum, tepung ubi jalar atau tepung yang lainnya dan bisa juga menggunakan gula atau mollases. Ketika digunakan bahan baku seperti selulosa maka harus dihidrolisa terlebih dahulu dengan asam sulfat, sehingga menjadi monosakarida. Glukosa ini kemudian dioksidasi dengan asam nitrat pada temperatur 63-85oC dengan katalis vanadium pentoksida (Kirk Othmer, 2007).

Reaksi : V2O5 5C6H12O6 + 30HNO3 Glukosa

Asam Nitrat

15C2H2O4 + 3NO + 9N2O + 9NO2 + 30H2O As.Oksalat

N.oksida Nitro oksida Nitrit

Air

Produksi asam oksalat dengan oksidasi karbohidrat masih dapat dikembangkan karena banyaknya bahan baku seperti limbah pertanian (KirkOthmer, 2007). Dalam pembuatan asam oksalat dengan proses ini bahan dasarnya mengandung

60 % larutan glukosa. Temperatur pada proses ini perlu

dikontrol dan dijaga. Untuk menghindari terjadinya oksidasi asam oksalat menjadi karbondioksida, maka ditanggulangi dengan penambahan asam sulfat. Kemurnian produk akhir adalah 99 % dengan konversi asam oksalat pada proses ini adalah 63 – 65 %. Prosesnya dapat dilakukan secara batch maupun kontinyu (Kirk Othmer, 2007).

Universitas Sumatera Utara

H2O Proses Absorber

Asam

Air

Nitrat

H2SO4

Fe2(SO4)3

Proses Hidrolisa

Proses Oksidasi Glukosa Recycle mother

Asam Oksalat

liquor

Proses Evaporasi

CO2 CO

NO2

Glukosa starch

CO2 CO

mother liquor

Proses Penkristalan Asam Oksalat

Proses Pemisahan Mother Liquor dari asam oksalat Kristal asam oksalat

Proses Pelarutan kembali kristal Asam Oksalat Mother Asam Oksalat

Liquor

mother liquor

Proses Pemisahan Mother liquor yang terikut dari kristal asam oksalat

Proses Penkristalan kembali asam oksalat Proses Pengeringa asam Oksalat

Produk asam oksalat 99 %

Gambar 2.3. Proses Oksidasi Glukosa dengan Asam Nitrat 2.

Proses Etilen Glikol Dalam proses ini etilen glikol dioksidasi dalam campuran 30-40 %

asam sulfat dan asam nitrat 20-25 % dengan 0,001-0,1 % vanadium pentoksida pada suhu 50-70oC untuk menghasilkan asam oksalat lebih dari 93 % (Kirk Othmer, 2007). Proses ini telah dikembangkan di Jepang oleh Mitsubishi Gas Chemical yang memproduksi 12.000 Ton/tahun asam oksalat. Etilen Glikol teroksidasi dengan konsentrasi 60 % asam nitrat pada 0,3 MPa (43,5 psi), 80oC

dengan

oksigen.

Inisiator

seperti

NaNO2

dapat

membantu

menghasilkan oksida nitrogen dan promotor seperti senyawa vanadium atau asam sulfat yang digunakan untuk mempercepat reaksi oksidasi. Yield asam oksalat yang dihasilkan adalah 90 % (Kirk Othmer, 2007).

Universitas Sumatera Utara

Reaksi berlangsung sesuai persamaan reaksi berikut (CH2OH)2 + 4NO2

(COOH)2 + 4NO +

2H2O Etilen Glikol

Nitrit

As.Oksalat

4NO + 2O2

4NO

N.oksida Oksigen

N.oksida

Keseluruhan: (CH2OH)2 + 2O2 E.Glikol

N.Oksida Air

(COOH)2 + 2H2O

Oksigen

As.Oksalat

Air

H2O

Asam nitrat

Proses Absorber Fe2(SO4)2 NO2

Ethylene Glikol

Recycle mother liquor

Proses Evaporasi

Proses Oksidasi Etilen Glikol Asam Oksalat mother liquor Proses Penkristalan Asam Oksalat

Proses Pemisahan mother liquor dari Asam Oksalat Kristal Asam Oksalat Proses Pelarutan kembali kristal Asam Oksalat

Mother Liquor

Proses Pemisahan Mother liquor yang terikut dari kristal Asam Oksalat

Kristal As. Oksalat

Proses Penkristalan kembali asam oksalat

Proses pengeringan Asam oksalat

Produk Asam Oksalat 99 %

Gambar 2.4. Proses Oksidasi Etilen Glikol dengan Asam Nitrat

Universitas Sumatera Utara

3. Proses Propilen Pembuatan asam oksalat dengan oksidasi propylene, menggunakan gas bersih dari stok umpan pada operasi cracking minyak bumi. Pada proses propilen, propilen dioksidasi oleh asam nitrat melalui 2 tahap: Tahap pertama propilen direaksikan dengan NO 2 cair untuk menghasilkan produk antara berupa asam α-nitrotolactid yang selanjutnya dioksidasi pada temperatur tinggi untuk menghasilkan asam oksalat (Kirk Othmer, 2007). Rhone-Poulenc (Prancis) mengembangkan sebuah versi modifikasi dari proses pembuatan asam oksalat atau asam laktat, atau keduanya dari propilen. Pada tahun 1978, 65.000 ton/tahun asam oksalat diproduksi di seluruh dunia dengan proses ini, Pada 1990-an proses ini dioperasikan hanya oleh Rhone-Poulenc (Kirk Othmer, 2007). Reaksi oksidasi Rhone-Poulenc seperti persamaan reaksi berikut:

CH3CH=CH2 + 3HNO3

CH3CHCOOH + 2NO + 2H2O ONO2

Propilen Air

As.Nitrat

CH3CHCOOH + 5/2 O2

α-nitrolactid

N.oksida

(COOH)2 + CO2 + HNO3 + H2O

ONO2 α-nitrolactid

Oksigen

As.Oksalat

K.Dioksida

N.oksida

Air

Pada langkah pertama, propylene dicampurkan pada 10-40oC dengan asam nitrat, konsentrasi dijaga pada 50-75 w% dan perbandingan rasio molar untuk propilena 0,01-0,5 hingga terkonversi menjadi

asam α-

nitratolactic dan asam laktat. Pada tahap kedua asam α-nitratolactic teroksidasi oleh oksigen dengan adanya katalis pada 45-100oC untuk menghasilkan asam oksalat dihidrat. Secara keseluruhan dengan konsentrasi

Universitas Sumatera Utara

propylene lebih besar dari 90% untuk menghasilkan konversi propylene 77,5% (Kirk Othmer, 2007).

Proses Kondensasi

Liquid NO2

Alfa Nitrolactic Acid Proses Oksidasi Pertama

Propylene 100 %

Proses oksidasi kedua Asam Oksalat Proses Kristalisasa

Proses Penyaringan H2SO4 dari asam oksalat

Asam Sulfat

Proses Pengeringan

Air

Asam Oksalat

Gambar 2.5. Proses Oksidasi Propilen Glikol 4.

Proses Dialkil Oksalat Asam oksalat dihasilkan dengan hidrolisis diester asam oksalat dengan gas

CO dengan produk samping alkohol. Pada tahun 1978 UBE Industries (Jepang) mengkomersialisasikan proses dua-langkah ini (Kirk Othmer, 2007). Sintesis pertama yang dilaporkan dengan menggunakan contoh PdCl2CuCl2 dalam system redoks dengan persamaan reaksi berikut : 2CO + 2 ROH + PdCl2 Karbon D Alkohol Pd.Klorida

(COOR)2 + 2HCl + Pd0 Dialkil Oksalat

As.Klorida

Paladium

Pd0 + 2CuCl2 Paladium Cu,Klorida

PdCl2 + Cu2Cl2 Pd.Kloridda Cu(II) klorida

Universitas Sumatera Utara

Cu2Cl2 + 2HCl + ½ O2

2 Cu2Cl2 + H2O

Cu(II) klorida As.Klorida Oksigen

Overall

2CO + 2ROH + ½ O2

(COOR)2 +H2O

Karbon D Alkohol Oksigen

5.

Cu(II) klorida Air

Dialkil Oksalat

(COOR)2 + H2O

(COOH)2 + 2ROH

Dialkil Oksalat

As.Oksalat

Air

Air

Alkohol

Proses Peleburan Alkali Pembuatan asam oksalat dengan proses peleburan alkali menggunakan

bahan baku yang mengandung selulosa tinggi seperti serbuk gergaji, sekam, tongkol jagung, dan lain-lain. Bahan ini dilebur dengan calcium hidroksida pada suhu 240 – 285ºC. Produk ini kemudian direaksikan dengan asam sulfat untuk membentuk asam oksalat. Reaksi-reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut: (C6H10O5)n + 3n Ca(OH)2 + 6,5n O2 Selulosa

Ca.Hidroksida

Oksigen

 CaC2O4 + nCa(CH3COO)2 + n(HCOOCa)+9H2O+4CO2 Ca.Oksalat

Ca.Asetat

Ca. Formiat

Air

K dioksida

CaC2O4 + H2SO4  (COOH)2 + CaSO4 Ca.Oksalat

Asam Sulfat As.Oksalat Ca.Sulfat

Konversi yang diperoleh dari proses ini kurang dari 45 % dengan kemurnian produk sebesar 60 % (Isti Azra, dkk., 2011).

Bahan Baku

Proses Pemasakan dengan NaOH

Proses Pendinginan

CaCl2 H2SO4

Proses Penyaringan

Proses Pengkristalan

Kristal Asam Oksalat

Universitas Sumatera Utara

Gambar 2.6. Proses Peleburan Alkali

6.

Fermentasi Glukosa

Asam oksalat dapat dihasilkan dengan menggunakan proses fermentasi gula dengan menggunakan jamur (seperti Aspergillum atau Penicillium) sebagai pengurainya. Produk yang diperoleh kemudian disaring, diasamkan dan dihilangkan warnanya. Setelah itu, produk dinaikkan konsentrasinya dengan

evaporator

dan

hasilnya

dikristalkan.

Kemudian

dilakukan

pengeringan untuk memisahkan produk dengan airnya. Hasil dari asam oksalat tergantung dari nutrient (nitrogen) yang ditambahkan. Air

Air

Persiapan fermentasi

Mollases nutrient

Proses pemisahan gypsum dari asam oksalat

Proses pengendapan hasil fermentasi

Proses fermentasi Asam Oksalt gypsum

H2SO4

Ca(OH)2 Endapan

Proses pembentukan asam oksalat Ca Oksalat

CaSO4 Proses Pemekatan Asam Oksalat

Proses pengeringan asam oksalat

Proses pengambilan asam oksalat dari asam sitrat

Air

Produk asam oksalt 99 %

Gambar 2.7. Proses Fermentasi Glukosa

7. Metode Baru Banyak upaya telah dilakukan untuk mensintesis asam oksalat dengan reduksi elektrokimia karbon dioksida baik dengan elektrolit cair maupun tidak cair, misalnya, asam oksalat dibuat dari CO2 sebagai garam Zn yang dalam sel terbagi atas Zn anoda dan katoda stainless steel di asetonitril yang

Universitas Sumatera Utara

mengandung (C4H9)4NClO4 dengan efesiensi lebih besar dari 90 % (Kirk Othmer, 2007).

Tabel 2.1 Perbedaan Keuntungan dan Kerugian pada Berbagai Proses Sintesa Asam Oksalat Metode 1. Oksidasi Karbohidrat

Keuntungan 

Dihasilkan asam oksalat dalam jumlah besar (yield 63-65 %).

Kerugian 

Bahan bakunya mahal seperti tepung tapioka, tepung jagung dan lainlain.



Diperlukan katalis tertentu yaitu V2O5/Fe3+.

2. Etilen Glikol



Dihasilkan asam oksalat dalam jumlah besar (yield > 90 %).



Menggunakan bahan baku yang mahal, yaitu etilen glikol.

3. Proses Propilen



Dihasilkan asam oksalat dalam jumlah besar (yield 75 %).



Menggunakan proses yang cukup sulit.



Menggunakan proses yang kompleks.

4. Proses Dialkil Oksalat 5. Proses Peleburan Alkali



Bahan yang digunakan tersedia dalam jumlah yang cukup banyak, seperti sabut kelapa, serbuk gergaji, sekam padi, dll.

 Asam oksalat yang dihasilkan tidak terlalu besar (yield < 45 %).

Universitas Sumatera Utara



6. Fermentasi Glukosa



7. Metode Baru



Proses yang digunakan cukup sederhana yaitu hanya dengan penambahan Ca(OH)2 dan H2SO4. Bahan utama yang berasal dari karbohidrat mudah didapat.

Efisiensi proses yang sangat tinggi (>90%).



Prosesnya yang cukup panjang yaitu gula difermentasikan terlebih dahulu dengan menggunakan jamur aspergillus atau penicillium.



Prosesnya memerlukan biaya yang cukup mahal dan diperlukan penelitian lebih lanjut.

2.5 Deskripsi Proses Berdasarkan metode proses pembuatan asam oksalat, dipilih salah satu yaitu proses peleburan alkali. Dengan alasan bahan yang digunakan tersedia dalam jumlah yang cukup banyak, seperti sabut kelapa, serbuk gergaji, sekam padi, disamping itu proses yang digunakan cukup sederhana yaitu hanya dengan penambahan Ca(OH)2, dan H2SO4 . Dalam pembuatan asam oksalat dihidrat dengan proses peleburan alkali ini, terdiri dari beberapa tahap yaitu :

1.

Proses Pembentukan Natrium Oksalat (Peleburan Alkali) Alang-alang yang mengandung selulosa tinggi dan larutan Ca(OH)2 dengan

konsentrasi 50% dengan perbandingan 1:1,5 dialirkan ke dalam reaktor dimana operasi berlangsung pada suhu 98oC. Didalam reaktor terjadi reaksi antara alangalang dan larutan Ca(OH)2 Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut :

Universitas Sumatera Utara

(C6H10O5)n + 3n Ca(OH)2 + 6,5n O2 Selulosa

Ca.Hidroksida

Oksigen

 CaC2O4 + nCa(CH3COO)2 + n(HCOOCa)+9H2O+4CO2 Ca.Oksalat

2.

Ca.Asetat

Ca. Formiat

Air

K dioksida

Proses Pemisahan I Sebelum masuk pada proses pemisahan, bahan yang keluar dari reaktor

terlebih didinginkan. Pada proses pemisahan ini bertujuan untuk memisahkan filtrat yang mengandung kalsium oksalat. 3.

Proses Pengasaman Setelah hasilnya masuk pada tahap pengasaman dengan menggunakan asam

sulfat. Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut : CaC2O4 Ca.Oksalat

4.

+

H2SO4

Asam Sulfat

C2H2O4

+ CaSO4

As.Oksalat Ca.Sulfat

Proses Pemisahan II Asam oksalat dan kalsium sulfat dipisahkan hingga memperoleh asam

oksalat sebagai filtat. 5.

Proses Evaporasi I Pada proses evaporasi ini filtrat yang berupa asam oksalat dipekatkan

kemudian dialirkan menuju tahap kristalizer. 6.

Proses Kristalizer Asam oksalat dari evaporator dialirkan menuju kristalizer untuk didinginkan

sampai 30oC hingga terbentuknya kristal dihidrat. Kemudian asam oksalat dialirkan menuju proses pemisahan. 7.

Proses Pemisahan III Pada tahap ini bertujuan memisahkan kristal dari mother liquornya (yang

berupa asam oksalat yang tidak mengkristal, H2O dan impurities

Universitas Sumatera Utara

BAB III NERACA MASSA Pra Rancangan Pabrik Asam Oksalat direncanakan beroperasi dengan kapasitas produksi 2.500 ton/tahun. Setelah dilakukan perhitungan pada lampiran A maka didapat hasil perhitungan neraca massa pada tabel 3.1 – 3.2 di bawah ini : Satuan dalam kg/jam 1. Gudang Penyimpanan Alang-Alang Komponen Alang-alang

Masuk

Keluar

F 1.987,006

F1 1.987,006

Masuk

Keluar

F1 1.987,0069

F2 1.987,006

2. Rotary Cutter Knife Komponen Alang-alang

3. Tangki Penyimpan Alang-alang Komponen Alang-alang

Masuk

Keluar

F2 1.987,0069

F3 1.987,006

Universitas Sumatera Utara

4. Reaktor Kalsium Oksalat Komponen Selulosa Abu Silika Lignin Pentosan Ca(OH)2 O2 CaC2O4 H2O Ca(CH3COO)2 Ca(HCOO)2 CO2 Humus Total

F 879,846 107,696 71,532 360,045 567,886 -

Masuk F5 1490,254 1490,254 -

F 564,839 -

Keluar F7 887,397 347,594 1930,177 429,061 353,025 477,941 1107,159

1987,006

2980,508

564,839

5532,353

4

6

5532,353

5532,353

5. Tangki Pendingin Komponen

Masuk (kg)

keluar (kg)

F9

F10

Ca(OH)2

887,397

887,397

CaC2O4

347,594

347,594

1930,177

1930,177

Ca(CH3COO)2

429,061

429,061

Ca(HCOO)2

353,025

353,025

CO2

477,941

477,941

1107,159

1107,159

H2O

Humus Total

5532,353

5532,353

Universitas Sumatera Utara

6. Vibrating Screen Komponen

Masuk (kg)

Keluar (kg)

F11

F12

F13

Ca(OH)2

887,397

882,419

4,978

CaC2O4

347,594

345,644

1,950

1930,177

1919,349

10,828

Ca(CH3COO)2

429,061

427,111

1,950

Ca(HCOO)2

353,025

350,618

2,407

H2O

Humus Total

1107,159

-

1107,159

5054,412

3925,140

1129,272

5054,412

5054,412

7. Rotary Vacuum Filter Komponen

Masuk (kg) F14

Keluar (kg)

F15

F16

F17

Ca(OH)2

882,419

-

0,85208

CaC2O4

345,644

-

345,644

H2O

1919,349

86,411

881,567 -

1,853

2003,907

Ca(CH3COO)2

427,111

-

0,412

426,698

Ca(HCOO)2

350,618

-

0,339

350,279

349,100

3662,451

Total

3925,140 4011,551

86,411

4011,551

Universitas Sumatera Utara

8. Reaktor Asam Oksalat Komponen

Masuk (kg) F17

Keluar (kg) F18

F19

0,852

-

-

345,644

-

-

Ca(CH3COO)2

0,412

-

-

Ca(HCOO)2

0,339

-

-

H2O

1,853

Ca(OH)2 CaC2O4

1630,242

1632,510

C2H2O4

-

-

243,031

CH3COOH

-

-

0,313

HCOOH

-

-

0,240

H2SO4

-

319,527

53,255

CaSO4

-

-

Total

349,100

369,521

1949,769

2298,869

2298,869 9. Filter Press Komponen H2O

Masuk (kg) F20

Keluar (kg) F21

F22

1632,510

1629,383

3,127

243,031

242,565

0,465

CH3COOH

0,313

0,313

0,001

HCOOH

0,240

0,239

0,000

H2SO4

53,255

53,153

0,102

CaSO4

369,521

C2H2O4

Total

2.298,869

-

369,521

373,217

1925,653

2.298,869

Universitas Sumatera Utara

10. Evaporator Masuk (kg)

Komponen

Keluar (kg)

24

25

F H2O

1629,383

C2H2O4

F26

F

1386,000

243,384

242,565

-

242,565

CH3COOH

0,313

-

0,313

HCOOH

0,239

-

0,239

53,153

-

53,153

H2SO4 Total

1386,000

1.925,653

539,653

1.925,653 11. Kristalizer Masuk (kg)

Komponen

27

Keluar (kg) Kristal (F28)

F

Larutan (F28)

H2O

243,384

-

154,242

C2H2O4

242,565

-

19,712

Impurities C2H2O4.2H2O

53,704

0,537

53,167

539,653

311,994 312,531

227,122

-

Total

539,653

539,653

12. Centrifuge

Komponen

Masuk (kg) F28 Kristal

Keluar (kg) F29(kristal)

F30 (larutan)

Larutan Kristal Larutan Kristal Larutan

H2O

-

154,242

-

4,245

-

149,997

C2H2O4

-

19,712

-

0,542

-

19,170

1,463

0,005

51,704

Impurities

0,537

C2H2O4.2H2O 311,994

53,167 -

0,532 308,874

-

3,120

-

Universitas Sumatera Utara

Total

312,531

6,251

227,122 309,406

539,653

3,125

220,871

539,653

13. Ball Mill Komponen

Masuk (kg) F31

C2H2O4.2H2O

Keluar (kg) F33

F32

309,406

3,125

312,531

H2O

4,245

0,043

4,288

Impurities

1,463

0,015

1,478

C2H2O4

0,542

0,005

0,548

315,657

3,188

Total

318,845

318,845 14. Vibrating Screen II Komponen

Masuk (kg) 32

F C2H2O4.2H2O

Keluar (kg) 34

F33

F

312,531

309,406

3,125

H2O

4,288

4,245

0,043

Impurities

1,478

1,463

0,015

C2H2O4

0,548

0,542

0,005

315,657

3,188

Total

318,845

318,845

Universitas Sumatera Utara

BAB IV NERACA ENERGI Pra Rancangan Pabrik Asam Oksalat direncanakan beroprasi dengan kapasitas 2.500 ton/tahun. Setelah dilakukan perhitungan pada lampiran B maka didapatkan hasil perhitungan neraca energi pada tabel di bawah ini : REAKTOR KALSIUM OKSALAT

1.

Panas Masuk

Jumlah kkal/jam

Panas Keluar

Jumlah kkal/jam

Alang-Alang

3541,895 CaC2O4

Ca(OH)2

2154,827 Ca(CH3COO)2

24086,182

553,444 Ca(HCOO)2

14452,264

O2 H2O

Jumlah Q yang disuplai

7463,533 H2O

146396,377

CO2

7525,230

2.

Ca(OH)2

18733,663

Humus

31180,720

13713,699 Jumlah 3097612,038

249614,065

Q loss

147505,335

o

ΔHr 25

2714206,338

3111325,738 Jumlah

3111325,738

steam Jumlah

7239,627

TANGKI PENDINGIN Panas Masuk

CaC2O4

Jumlah kkal/jam

Panas Keluar

7239,627 CaC2O4

Jumlah kkal/jam 991,730

Ca(CH3COO)2

24086,182 Ca(CH3COO)2

3299,477

Ca(HCOO)2

14452,264 Ca(HCOO)2

1979,762

Ca(OH)2

18733,663 Ca(OH)2

2566,255

H2O Humus

146396,377 H2O 31180,720 Humus Q yang diserap pendingin

Q loss

19333,537 4268,507 197545,124 12104,442

Universitas Sumatera Utara

Jumlah 242088,835 3. ROTARY VACUUM FILTER

Panas Masuk H umpan H air pencuci

Jumlah kkal/jam 28824,311 431,579

Jumlah

242088,835

Panas Keluar H filtrat

29255,890

kkal/jam 26839,840

H cake

974,835

Q loss Jumlah

Jumlah

1441,216

Jumlah

29255,890

4. REAKTOR ASAM OKSALAT Panas masuk

Jumlah (kkal/jam)

Panas keluar

Jumlah (kkal/jam)

H umpan

974,835 H produk

97635,412

H H2SO4

557,575 ΔH reaksi

-27335,827

H H2O Jumlah

8164,624 Q air pendingin 9697,034

Jumlah

-60602,552 9697,034

5. COOLER Panas masuk H umpan

Jumlah (kkal/jam)

Panas keluar

97635,412 H produk

54343,167

Q media pendingin

97635,412

38410,475 4881,771

Q loss

Jumlah

Jumlah (kkal/jam)

Jumlah

97635,412

6. FILTER PRESS Panas masuk H umpan

Jumlah (kkal/jam)

Panas keluar

54343,167 H produk

Jumlah (kkal/jam)

49616,471

H Cake

2009,537

Q loss

2717,158

Universitas Sumatera Utara

Jumlah

54343,167

Jumlah

54343,167

7. EVAPORATOR Panas masuk

Jumlah (kkal/jam)

Panas keluar

Jumlah (kkal/jam)

H umpan

49616,471 H produk

20571,982

Q Steam

841500,378 H Vapour

830473,421

Q loss Jumlah

891116,849

40071,447

Jumlah

891116,849

8. COOLER II Panas masuk H umpan

Jumlah (kkal/jam)

Panas keluar

20571,982 H produk

7996,464

Q media pendingin

Jumlah

20571,982

Jumlah (kkal/jam)

Jumlah

12575,518 20571,982

9. CRYZTALIZER Panas masuk H umpan Q kristalisasi

Jumlah (kkal/jam)

Panas keluar

7996,464 H produk

1437,947

36726,724 Q loss

399,823

Q media pendingin

Jumlah

10.

44723,188

Jumlah (kkal/jam)

Jumlah

42885,418 44723,188

CENTIFUGE

Panas masuk H umpan

Jumlah (kkal/jam)

Panas keluar

1437,947 H cake

590,005

Q larutan Jumlah

1437,947

Jumlah (kkal/jam)

847,942

Jumlah

1437,947

Universitas Sumatera Utara

Universitas Sumatera Utara

BAB V SPESIFIKASI PERALATAN 5.1

Gudang Bahan Baku Alang-Alang (GB-01) Fungsi

: Untuk menyimpan bahan baku alang-alang.

Bentuk

: Persegi panjang

Bahan Konstruksi

: Beton

Kondisi Penyimpanan : Temperatur = 30 oC Tekanan

5.2

Lama Persediaan

: 3 hari

Kondisi Fisik

: Panjang

=8m

Lebar

=6m

Tinggi

=8m

Rotary Cutter Knife (RCK-01) Fungsi

: Memotong alang-alang yang berasal dari gudang.

Bahan konstruksi

: Carbon steel

Kondisi Operasi

: Temperatur = 30 oC Tekanan

Power

5.3

= 1 atm

= 1 atm

: 2,5 Hp

Tangki Penampung Alang-Alang (TP-01) Fungsi

: Menampung alang-alang setelah dipotong-potong.

Bentuk

: Horizontal Silinder

Bahan konstruksi

: Carbon steel SA-283 Grade C

Kondisi Operasi

: Temperatur = 30 oC Tekanan

Waktu Tinggal

: 4 jam

Kondisi Fisik

: Diameter Tinggi

= 1 atm

= 6 ft = 8,351 ft

Universitas Sumatera Utara

5.4

Belt Conveyer (BC-01) Fungsi

: Mengankut alang-alang dari TP-01 ke reaktor kalsium oksalat

Bahan konstruksi

: Carbon steel SA-283 Grade C

Kondisi Operasi

: Temperatur = 30 oC Tekanan

5.5

Kondisi Fisik

: Panjang belt = 10,198 m

Power

: 3 Hp

Tangki Penampung Ca(OH)2 (TP-02) Fungsi

: Menampung larutan Ca(OH)2 50 %

Bahan konstruksi

: Carbon steel SA-283 Grade C

Bentuk

: Silinder Tegak dengan tutup atas dan bawah datar.

Kondisi Operasi

: Temperatur = 30 oC Tekanan

Waktu Tinggal

: 4 jam

Kondisi Fisik

: Diameter Tinggi

5.6

= 1 atm

= 1 atm

= 6 ft = 8,5 ft

Tangki Oksigen (TP-03) Fungsi

: Menyimpan Oksigen

Bahan konstruksi

: Stainless Stell SA-240 Grade M

Bentuk

: Silinder Tegak dengan tutup atas dan bawah standart dished head.

Waktu tinggal

: 6 jam

Kondisi Fisik

: Diameter Tinggi

5.7

= 5 ft = 9,5 ft

Reaktor Kalsium Oksalat (R-01)

Universitas Sumatera Utara

Fungsi

: Mereaksikan antara alang-alang dengan Ca(OH)2 50% .

Bahan konstruksi

: Carbon Steel SA-283 Grade C

Bentuk

: Silinder Tegak dengan tutup atas dan bawah Torispherical.

Kondisi Operasi

: Temperatur = 98 oC Tekanan

Waktu tinggal

: 1 jam

Kondisi Fisik

: Diameter

= 6 ft

Tinggi

= 11 ft

Power

5.8

= 1 atm

: ¼ Hp

Screw Conveyer (SC-01) Fungsi

: Mengangkut produk dari reactor kalsium oksalat ke bucket elevator.

Tipe Kondisi Operasi

: Plain spouts or chuter : Temperatur = 30 oC Tekanan

Kondisi Fisik

5.9

= 1 atm

: Diameter pipa

= 2 1/2 in

Diameter Shaft

= 2 in

Diameter flights

= 10 in

Ukuran lumps

= 1 1/2

Kecepatan

: 55 rpm

Power

: 7 Hp

Bucket Elevator (BE-01) Fungsi

: Mengangkut bahan dari screw conveyer ke tangki pendingin.

Tipe Kondisi Operasi

: Plain spouts or chuter : Temperatur = 30 oC Tekanan

= 1 atm

Universitas Sumatera Utara

Kondisi Fisik

: Elevasi Center Ukuran Bucket

5.10

Head Shaft

: 28 rpm

Power

: 1 Hp

= 25 ft = 8 x 5 ½ x 7 ¾ in

Tangki Pendingin (TP-04) Fungsi

: Mendinginkan Produk dari reactor kalsium oksalat.

Bahan konstruksi

: Carbon steel SA-283 Grade C

Bentuk

: Horizontal Silinder

Kondisi Operasi

: Temperatur = 35 oC Tekanan

Kondisi Fisik

: Diameter Tinggi

5.11

= 1 atm = 6 ft = 8,2 ft

Screw Conveyer (SC-02) Fungsi

: Mengangkut produk dari tangki pendingin ke vibrating screen.

Tipe Kondisi Operasi

: Plain spouts or chuter : Temperatur = 35 oC Tekanan

Kondisi Fisik

5.12

= 1 atm

: Diameter pipa

= 2 1/2 in

Diameter Shaft

= 2 in

Diameter flights

= 10 in

Ukuran lumps

= 2 1/2 in

Kecepatan

: 55 rpm

Power

: 7 Hp

Vibrating Screen (VS-01) Fungsi

: Memisahkan hasil reaksi dari reaktor kalsium oksalat dengan humus.

Tipe

: High Speed Vibrating Screen.

Universitas Sumatera Utara

Kondisi Operasi

: Temperatur = 35 oC Tekanan

Kondisi Fisik

Power

5.13

= 1 atm

: Panjang

= 1 ft

Lebar

= 1 ft

: 5 Hp

Screw Conveyer (SC-03) Fungsi

: Mengangkut cake dari vibrating screen ke rotary vacuum filter

Tipe Kondisi Operasi

: Plain spouts or chuter : Temperatur = 35 oC Tekanan

Kondisi Fisik

5.14

= 1 atm

: Diameter pipa

= 2 1/2 in

Diameter Shaft

= 2 in

Diameter flights

=9 in

Ukuran lumps

= 2 1/4

Kecepatan

: 40 rpm

Power

: 5 Hp

Rotary Vacuum Filter (RVF-01) Fungsi

: Memisahkan antara CaC2O4 dengan filtrate (CH3COO)2Ca, (HCOO)2Ca, Ca(OH)2, H2O

Bahan konstruksi

: Carbon Steel SA-283 Grade C

Bentuk

: Silinder Tegak dengan tutup atas dan bawah Torispherical.

Kondisi Operasi

Kondisi Fisik

5.15

: Temperatur = 30 oC Tekanan

= 0,6 atm

: Diameter

= 1,43 ft

Tinggi

= 2,87 ft

Bucket Elevator (BE-02)

Universitas Sumatera Utara

Fungsi

: Mengangkut cake dari RVF-01 ke reactor asam oksalat.

Tipe Kondisi Operasi

: Plain spouts or chuter : Temperatur = 30 oC Tekanan

Kondisi Fisik

= 1 atm

: Elevasi Center Ukuran Bucket

5.16

Head Shaft

: 28 rpm

Power

: 1 Hp

= 25 ft = 8 x 5 ½ x 7 3/4

Tangki Penampung H2SO4 (TP-05) Fungsi Bahan konstruksi Bentuk

: Menampung larutan asam sulfat. : Stainless steel SA-240 Grade M : Silinder tegak dengan tutup alas dan bawah standart dished heads

Kondisi Operasi

: Temperatur = 30 oC Tekanan

Kondisi Fisik

5.17

= 1 atm

: Diameter

= 4 ft

Tinggi

= 6 ft

Reaktor Asam Oksalat (R-02) Fungsi Bahan konstruksi Bentuk

: Mereaksikan CaC2O4 dengan larutan H2SO4 4 N : Stainless steel SA-240 Grade M : Silinder tegak dengan tutup alas dan bawah standart dished heads

Kondisi Operasi

Kondisi Fisik

5.18

: Temperatur = 80 oC Tekanan

= 1 atm

: Diameter

= 5,5 ft

Tinggi

= 10 ft

Cooler (C-01)

Universitas Sumatera Utara

Fungsi Bahan konstruksi

: Mendinginkan produk dari reaktor asam oksalat : Stell Pipa

Jenis

: 2-4 shell and tube exchanger.

Dipakai

: 1 in OD tube 12 BWG, panjang 16 ft

Fluida Panas Temperatur Awal (T1)

: 80 oC

Temperatur akhir (T2)

: 55 oC

Fluida dingin

5.19

Temperatur Awal (t1)

: 25 oC

Temperatur akhir (t2)

: 45 oC

Filter Press (FP-01) Fungsi

: Memisahkan antara gypsum (cake) dengan filtrat,

Bentuk

: Horizontal plate and frame filter press.

Kondisi Operasi

: Temperatur = 54,614 oC Tekanan

= 1 atm

Waktu Filtrasi= 30 menit

5.20 Bak Penampung (BP-01)

5.21

Fungsi

: Untuk menampung filrat dari filter press.

Bentuk

: Persegi panjang

Bahan

: Beton

Waktu tinggal

: 2 jam

Kondisi Fisik

: Panjang

: 4,13 ft

Lebar

: 2,75 ft

Tinggi

: 1,38 ft

Pompa (P-01) Fungsi

: Memopakan larutan dari bak penampung (BP-01) ke Evaporator.

Universitas Sumatera Utara

Tipe

: Centifugal pump

Kondisi Operasi

: Temperatur = 54,614 oC Tekanan

Kondisi Fisik

5.22

= 1 atm

: Panjang pipa lurus

: 14 m

Tinggi

: 9,8 m

Diameter (OD)

: 0,07 m

Kecepatan aliran

: 2,8 ft/s

Power

: 1/4 Hp

Evaporator (EV-01) Fungsi

: Memekatkan filtrat asam oksalat.

Bentuk

: Short tube evaporator dengan tutup atas dan bawah berbentuk dished head.

Jenis

: 1-2 shell and tube exchanger.

Dipakai

: ½ in OD tube 20 BWG, panjang 12 ft

Jumlah tube

: 115 buah

Fluida Panas Temperatur Awal (T1)

: 148 oC (g)

Temperatur akhir (T2)

: 148 oC (l)

Fluida dingin Temperatur Awal (t1)

: 55 oC

Temperatur akhir (t2)

: 100 oC

Kondisi Fisik

: Diameter Tinggi

5.23

: 4,5 ft : 8 ft

Cooler (C-02) Fungsi

: Mendinginkan larutan asam oksalat dari 100oC ke 55oC

Bahan konstruksi

: Stell Pipa

Universitas Sumatera Utara

Jenis

: 2-4 shell and tube exchanger.

Dipakai

: 1/2 in OD tube 12 BWG, panjang 16 ft

Fluida Panas Temperatur Awal (T1)

: 100 oC

Temperatur akhir (T2)

: 55 oC

Fluida dingin

5.24

Temperatur Awal (t1)

: 25 oC

Temperatur akhir (t2)

: 45 oC

Kristalizer (K-01) Fungsi

: Mengkristalkan larutan asam oksalat.

Jenis

: Swenson Walker

Waktu tinggal

: 12 jam

Fluida Panas Temperatur Awal (T1)

: 55oC

Temperatur akhir (T2)

: 30 oC

Fluida dingin Temperatur Awal (t1)

: 25 oC

Temperatur akhir (t2)

: 45 oC

Kondisi fisik

5.25

: Diameter

: 6 ft

tinggi

: 10 ft

Centrifuge (CF-01) Fungsi

: Memisahkan Kristal asam oksalat dengan filtratnya.

Waktu tinggal

: 1 jam

Kecepatan

: 7500 rpm

Power

: 0,333 Hp

Universitas Sumatera Utara

Kondisi Fisik

5.26

5.27

: diameter bowl

: 13 in

Diameter disk

: 9,5 in

Jumlah disk

: 107 buah

Bak Penampung (BP-02) Fungsi

: Untuk menampung filrat dari centifuge.

Bentuk

: Persegi panjang

Bahan

: Beton

Waktu tinggal

: 2 jam

Kondisi Fisik

: Panjang Lebar

: 1,5 ft

Tinggi

: 0,64 ft

Screw Conveyer (SC-04) Fungsi

: Mengangkut Kristal asam oksalat ke ball mill

Tipe

: Plain spouts or chuter

Kondisi Operasi

: Temperatur = 30 oC Tekanan

Kondisi Fisik

5.28

: 2 ft

= 1 atm

: Diameter pipa

= 2,5 in

Diameter Shaft

=2 in

Diameter flights

= 9 in

Ukuran lumps

= 1 1/2 in

Kecepatan

: 40 rpm

Power

: 5 Hp

Ball Mill (BM-01) Fungsi

: Menghaluskan Kristal asam oksalat dengan ukuran 200 mesh.

Tipe

: Continious ball mill no 200

Kapasitas maksimal

: 14 ton/jam

Kecepatan

: 35 rpm

Power

: 20 – 24 Hp

Universitas Sumatera Utara

Kondisi Fisik

5.29

: Panjang

: 4 ft

Lebar

: 3 ft

Vibrating Screen (VS-02) Fungsi

: Memisahkan asam oksalat yang sesuai sepsifikasi dengan yang tidak

Tipe Kondisi Operasi

: High Speed Vibrating Screen. : Temperatur = 30 oC Tekanan

Kondisi Fisik

Power

5.30

5.31

= 1 atm

: Panjang

= 3,241 ft

Lebar

= 3,241 ft

: 5 Hp

Bak Penampung (BP-03) Fungsi

: Untuk menampung Kristal asam oksalat

Bentuk

: Persegi panjang

Bahan

: Beton

Waktu tinggal

: 3 jam

Kondisi Fisik

: Panjang

: 1,96 ft

Lebar

: 1,31 ft

Tinggi

: 0,65 ft

Screw Conveyer (SC-05) Fungsi

: Mengangkut Kristal asam oksalat ke ball mill

Tipe

: Plain spouts or chuter

Kondisi Operasi

: Temperatur = 30 oC Tekanan

Kondisi Fisik

= 1 atm

: Diameter pipa

= 2 1/2 in

Diameter Shaft

= 2 in

Diameter flights

= 9 in

Ukuran lumps

= 1 1/2

Universitas Sumatera Utara

5.32

Kecepatan

: 40 rpm

Power

: 5 Hp

Gudang Penyimpan Produki (GB-02) Fungsi

: Untuk menyimpan kristal asam oksalat.

Bentuk

: Persegi panjang

Bahan Konstruksi

: Beton

Kondisi Penyimpanan : Temperatur = 30 oC Tekanan

= 1 atm

Lama Persediaan

: 3 hari

Kondisi Fisik

: Panjang

= 12 m

Lebar

=8m

Tinggi

=8m

Universitas Sumatera Utara

BAB VI INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA 6.1

Instrumentasi Untuk mengatur dan mengendalikan kondisi operasi peralatan sehingga

didapatkan produk sesuai dengan yang diharapkan maka diperlukan adanya alat kontrol dan instrumentasi. Instrumentasi ini dapat merupakan suatu petunjuk (indicator), suatu perekam (recorder) atau suatu pengontrol (controller). Dalam industri kimia banyak variabel proses yang perlu dikontrol seperti temperatur, tekanan, ketinggian cairan, dan kecepatan alir. Pada perancangan pabrik asam oksalat dihidrat ini instrumen yang digunakan berupa alat kontrol otomatis dan manual. Hal ini tergantung dari sistem peralatan dan faktor pertimbangan teknis dan ekonomisnya. Dengan penggunaan alat-alat kontrol ini diharapkan tercapai hal-hal sebagai berikut : 1. Dapat menjaga variabel proses pada operasi yang dikehendaki. 2. Laju produksi dapat diatur dalam batas-batas yang aman. 3. Kualitas produksi lebih terjamin. 4. Membantu mempermudah pengoperasian suatu alat. 5. Kondisi-kondisi yang berbahaya dapat diketahui secara dini melalui alarm peringatan sehingga lebih terjamin keselamatan kerja. 6. Efesiensi akan lebih meningkat. Beberapa alat kontrol atau instrumen yang digunakan pada pabrik asam oksalat dihidrat ini adalah sebagai berikut : 1. Speed Controller (SC) Fungsi : untuk mengatur kecepatan motor penggerak alat angkut bahan padatan mengumpankan bahan padatan ke dalam peralatan proses. 2. Temperature Controller (TC) Fungsi : untuk mengatur, mengontrol dan mengendalikan temperatur operasi. 3. Flowrate Controller (FC)

Universitas Sumatera Utara

Fungsi : untuk mengontrol laju alir bahan ke dalam suatu peralatan proses. 4. Feed Ratio Controller (FRC) Fungsi : untuk mengontrol perbandingan laju alir bahan ke dalam suatu peralatan proses.

Tabel. 6.1. Alat Instrumentasi yang Digunakan No Nama Peralatan Kode Alat Instrumentasi

Parameter

1.

Rotary Cutter Knife

RCF-01

SC

Kecepatan motor

2.

Belt Conveyor

BC-01

SC

Kecepatan motor

3.

Tangki Penampung Ca(OH)2

TP-02

FC

Laju Alir

4.

Tangki Oksigen

TP-03

FC

Laju alir

5.

Reaktor Kalsium Oksalat

R-01

TC

Temperatur

6.

Screw Conveyer

SC-01

SC

Kecepatan motor

7.

Bucket Elevator

BE-01

SC

Kecepatan motor

8.

Tangki Pendingin

TP-04

TC

Temperatur

9.

Screw Conveyer

SC-02

SC

Kecepatan motor

10.

Vibrating Screen

VS-01

SC

Kecepatan motor

11.

Screw Conveyer

SC-03

SC

Kecepatan Motor

12.

Rotary Vacuum Filter

RVF-01

FC

Laju Alir

13.

Bucket Elevator

BE-02

SC

Kecepatan motor

14.

Tangki Penampung H2SO4

TP-05

FC

Laju alir

15.

Reaktor Asam Oksalat

R-02

TC

Temperatur

16.

Filter Press

FP-01

FC

Laju alir

17.

Pompa

P-01

FC

Laju Alir

18.

Evaporator

EV-01

TC

Temperatur

19.

Kristalizer

K-01

TC

Temperatur

20.

Centrifuge

CF-01

SC

Kecepatan motor

21.

Screw Conveyer

SC-04

SC

Kecepatan motor

22.

Ball Mill

BM-01

SC

Kecepatan motor

23.

Vibrating Screen II

VS-02

SC

Kecepatan motor

24.

Screw Conveyer

SC-05

SC

Kecepatan motor

Universitas Sumatera Utara

Universitas Sumatera Utara

6.2

Keselamatan Kerja Memasuki

era

globalisasi,

Indonesia

ditantang

untuk

memasuki

perdagangan bebas sehingga jumlah tenaga kerja yang berkiprah disektor industri akan bertambah sejalan dengan pertambahan industri. Dengan pertambahan tersebut, maka konsekuensi permasalahan industri juga semakin kompleks, termasuk masalah keselamatan dan kesehatan kerja (K3). Kemajuan teknologi dan perubahan struktur ekonomi akan menuntut perubahan pola pikir dan perilaku masyarakat, sikap dan disiplin kerja, lingkungan dan kondisi kerja. Demikian juga dalam menghadapi resiko kerja, perlu kerjasama yang baik antara pengusaha, karyawan dan semua pihak yang terkait dalam proses produksi. Unsur Keselamatan dan Kesehatan Kerja (K3) merupakan salah satu aspek yang mendapat perhatian dalam pembangunan ketenagakerjaan. Dijelaskan dalam Undang-Undang Republik Indonesia Nomor 23 tahun 1992, pasal 23 (ayat 1) bahwa kesehatan kerja diselenggarakan agar setiap pekerja dapat bekerja secara sehat tanpa membahayakan diri sendiri dan masyarakat sekelilingnya, agar diperoleh produktivitas kerja yang optimal sejalan dengan program perlindungan tenaga kerja. Berkaitan dengan itu, pemerintah mendorong pelaksanaan program keselamatan dan kesehatan kerja di perusahaan-perusahaan industri serta mengusahakan agar keselamatan dan kesehatan kerja dapat menjadi naluri dan budaya masyarakat. Berbagai upaya untuk menciptakan K3 telah dilakukan, antara lain melalui perundang-undangan seperti Undang-Undang Keselamatan Kerja Nomor 1 Tahun 1970 yang mewajibkan setiap perusahaan melaksanakan usahausaha keselamatan dan kesehatan kerja, juga melalui kampanye K3 sejak bulan Januari 1993, pembentukan P2K3 (Panitia Pembina Keselamatan dan Kesehatan Kerja) disetiap perusahaan, penyediaan alat-alat pengaman dan peralatan K3, pengadaan tenaga ahli K3 dan sebagainya. Apabila keselamatan kerja diperhatikan dan dilaksanakan dengan baik maka dampaknya adalah para pekerja dapat bekerja dengan perasaan aman, sehingga meningkatkan efisiensi kerja. Pada umumnya bahaya-bahaya yang terjadi pada suatu pabrik dapat

Universitas Sumatera Utara

disebabkan karena kecelakaan mesin-mesin pabrik, kebocoran bahan-bahan yang berbahaya, peledakan, kebakaran. Usaha untuk mengurangi dan mencegah terjadinya bahaya yang timbul di dalam pabrik antara lain : 1. Bangunan Pabrik Bangunan pabrik meliputi gedung maupun unit peralatan : a. Konstruksi gedung harus mendapat perhatian yang cukup besar. b. Perlu memperhatikan kelengkapan peralatan penunjang untuk pengamanan terhadap bahaya alamiah, seperti untuk bangunan yang tinggi dipasangkan penangkal petir, bahaya alamiah lain seperti angin dan gempa. Oleh karena itu perusahaan bekerja sama dengan pemerintah setempat dalam hal ini Badan Metereologi dan Geofisika agar dapat mengetahui lebih awal tentang bahaya alamiah tersebut. 2. Ventilasi Pada ruang proses maupun ruang lainnya, pertukaran udara diusahakan berjalan baik sehingga dapat memberikan kesegaran kepada karyawan serta dapat menghindari gangguan pernapasan. 3. Perpipaan Jalur proses yang terletak di atas tanah lebih baik dibandingkan yang letaknya dibawah permukaan tanah, karena hal tersebut akan mempermudah pendeteksian terjadinya kebocoran. 4. Alat-alat penggerak Peralatan yang bergerak hendaknya ditempatkan pada tempat yang tertutup. Hal ini untuk mempermudah penanganan dan perbaikan serta menjaga keamanan dan keselamatan para pekerja. 5. Listrik Pada pengoperasian maupun perbaikan instalasi listrik hendaknya selalu menggunakan alat pengaman yang telah disediakan. Dengan demikian para pekerja dapat terjamin keselamatannya. Hal-hal yang perlu diperhatikan adalah sebagai berikut : a. Keselamatan listrik di bawah tanah sebaiknya diberi tanda-tanda tertentu. b. Sebaiknya disediakan pembangkit tenaga cadangan.

Universitas Sumatera Utara

c. Semua bagian pabrik harus diberi penerangan yang cukup. d. Distribusi beban harus seimbang antara bagian yang satu dengan yang lain. 6. Pencegahan kebakaran dan penanggulangan bahaya kebakaran. Penyebab kebakaran dapat berupa : a.

Kemungkinan terjadinya nyala terbuka yang datang dari unit utilitas, workshop, laboratorium dan unit proses lainnya.

b.

Terjadinya loncatan bunga api pada sekitar workshop dan stop kontak serta pada alat lainnya.

c.

Gangguan peralatan utilitas seperti pada combustion chamber boiler.

Cara mengatasi bahaya kebakaran meliputi : 1)

Pencegahan bahaya kebakaran. a. Penempatan alat-alat utilitas yang cukup jauh dari power plant tetapi praktis dari unit proses. b. Bangunan seperti workshop, laboratorium, dan kantor sebaiknya diletakkan agak jauh dari unit proses. c. Pemasangan isolasi yang baik pada seluruh kabel transmisi yang ada. d. Diberi tanda-tanda larangan suatu tindakan yang dapat mengakibatkan kebakaran seperti tanda larangan merokok.

2)

Pengamanan dan pengontrolan kebakaran. Apabila terjadi kebakaran api harus dilokalisir, harus dapat diketahui kemungkinan apa saja yang dapat terjadi dan bagaimana cara mengatasi. Dimana letak dari pemadam kebakaran ini sesuai dengan tata letak pabrik yaitu dekat dengan bengkel, daerah bahan baku, serta daerah utilitas.

7. Karyawan Karyawan terutama

karyawan proses perlu diberikan bimbingan,

pengarahan ataupun pendidikan dan latihan, studi banding serta kursus agar dapat melaksanakan tugasnya yaitu dimana karyawan tersebut ditempatkan sesuai dengan keahlian dan latar belakang pendidikan ataupun pengalaman mereka sehingga dengan pertimbangan itu karyawan bekerja dengan tidak membahayakan keselamatan jiwa maupun keselamatan orang lain.

Universitas Sumatera Utara

Pemakaian alat pengaman kerja pada pabrik asam oksalat yaitu berupa Alat Pelindung Diri (APD). Perlindungan tenaga kerja melalui usaha-usaha teknis pengaman tempat, peralatan dan lingkungan kerja adalah sangat perlu diutamakan. Namun kadang-kadang keadaan bahaya masih belum dapat dikendalikan sepenuhnya sehingga perlu digunakan alat pelindung diri. Penggunaan alat pelindung diri merupakan salah satu upaya mencegah terjadinya kecelakaan kerja sebab telah diketahui bahwa pengguna pelindung diri sangat berperan menciptakan keselamatan ditempat kerja. Bila alat-alat proteksi diri tidak memadai atau tenaga kerja tidak memakainya sama sekali karena mereka lebih senang tanpa pelindung, akibatnya mungkin terjadi kecelakaan pada kepala, mata, kaki, dan lain-lain. Alat-alat pelindung diri yang digunakan pada pabrik asam oksalat dihidrat ini sebagai berikut : 1. Pakaian kerja Pakaian kerja merupakan alat pelindung terhadap bahaya-bahaya kecelakaan. Untuk itu, perusahaan menyediakan jenis pakaian kerja yang cocok. Pakaian kerja mungkin cepat rusak oleh karena sifat pekerjaan yang berat, keadaan udara lembab dan pekerjaan penuh kotoran. Pakaian tenaga kerja pria yang bekerja melayani mesin seharusnya

berlengan pendek, pas atau tidak

longgar pada dada atau punggung, tidak berdasi dan tidak ada lipatan-lipatan yang mungkin mendatangkan bahaya. 2. Kacamata Salah satu masalah tersulit dalam pencegahan kecelakaan adalah pencegahan yang menimpa mata. Kecelakaan mata berbeda-beda sehingga jenis kacamata pelindung yang digunakan juga beragam. Banyak pekerja yang enggan menggunakan alat pelindung tersebut dengan alasan mengganggu pelaksanaan pekerjaan dan mengurangi kenikmatan kerja. Tenaga kerja yang berpandangan bahwa resiko kecelakaan terhadap mata adalah besar akan memakainya dengan kesadaran sendiri. Sebaliknya, jika mereka merasa bahwa bahaya itu kecil, mereka tidak akan menggunakannya.

Universitas Sumatera Utara

3. Sepatu pengaman Sepatu pengaman seharusnya dapat melindungi tenaga kerja terhadap kecelakaan-kecelakaan yang disebabkan oleh bahan-bahan berat yang menimpah kaki seperti paku atau benda tajam lainnya yang mungkin terinjak. Selain itu sepatu pengaman juga harus bisa melindungi kaki dari bahaya terbakar karena logam cair dan bahan kimia korosif lainnya, juga kemungkinan tersandung atau tergelincir. Biasanya sepatu kulit yang kuat dan baik cukup memberikan perlindungan

4. Sarung tangan Fungsinya melindungi tangan dan jari-jari dari api panas dingin, radiasi elekrtomagnetik dan radiasi mengion, listrik, bahan kimia, benturan dan pukulan, luka dan lecet, infeksi dan bahaya-bahaya lainnya yang bisa menimpa tangan jenis sarung tangan yang dipakai tergantung dari tingkat kecelakaan yang akan dicegah yang penting jari dan tangan harus bebas bergerak. 5. Helm pengaman Helm pengaman harus dipakai tenaga kerja yang mungkin tertimpa benda jatuh atau melayang atau benda-benda lain yang bergerak. Di Indonesia sudah ada SNI helm pengaman ini, namun demikian helm pengaman tersebut selayaknya cukup keras dan kokoh tetapi tetap ringan sehingga tidak menggangu pekerjaan. Bahan plastik dengan lapisan kain cocok untuk keperluan ini. 6. Pelindung telinga Telinga harus dilindungi dari kebisingan. Perlindungan kebisingan dilakukan dengan sumbat atau tutup telinga. 7. Masker Paru-paru harus dilindungi dari udara tercemar atau kemungkinan kekurangan oksigen dalam udara. Bahan-bahan pencemar dapat berbentuk gas, uap logam, kabut dan debu yang bersifat racun. Sedangkan kekurangan oksigen

Universitas Sumatera Utara

mungkin terjadi ditempat-tempat yang pengudaraannya buruk seperti tangki atau pada areal boiler.

Universitas Sumatera Utara

Tabel. 6.2 Alat Pengaman yang Digunakan No Nama Alat Pengaman Pekerja yang Dilindungi 1.

Masker

2.

Helm pengaman

3.

Sepatu pengaman

4.

Sarung tangan

Petugas yang bekerja pada areal proses dan laboratorium, boiler dan bengkel Petugas yang bekerja pada areal proses dan bengkel. Petugas yang bekerja pada areal proses dan bengkel. Petugas yang bekerja pada areal proses, bengkel dan Laboratorium Petugas yang bekerja pada tempat bahan

5.

Hydrant

baku, daerah bahan bakar, areal proses, dan gudang. Petugas yang bekerja pada Laboratorium,

6.

Pakaian Kerja

7.

Kacamata

Petugas yang bekerja pada Bengkel

8.

Pelindung telinga

Petugas yang bekerja pada areal proses

9.

Safety Belt

area proses pabrik dan Bengkel

Petugas yang bekerja untuk perbaikan alat proses dan pembersihan gedung

Universitas Sumatera Utara

BAB VII UTILITAS Unit utilitas merupakan salah satu bagian paling penting untuk menunjang jalannya proses dalam suatu industri kimia. Pada pra rancangan pabrik asam oksalat ini, digunakan utilitas yang terdiri dari unit-unit : 1. Unit Penyedian Uap (Steam) 2. Unit Penyediaan Air 3. Unit Pembangkit Tenaga Listrik 4. Unit Penyediaan Bahan Bakar 5. Unit Pengolahan Limbah

7.1 Unit Penyediaan Uap (Steam) Penyediaan steam untuk pabrik dihasilkan oleh boiler. Air umpan boiler terlebih dahulu diolah melalui unit pengolahan air (water treatment) untuk memenuhi syarat sebagai air ketel, sehingga pembentukan kerak dan korosi pada boiler dapat dihindari. Air umpan boiler mempunyai syarat sebagai berikut : (Tabel 9-53 Perry and Green) a. Total padatan (Total dissolved solid)

: 3500 ppm

b. Alkalinitas

: 700 ppm

c. Padatan terlarut

: 300 ppm

d. Silika

: 60 – 100 ppm

e. Besi

: 0,1 ppm

f. Tembaga

: 0,5 ppm

g. Oksigen

: 0,007 ppm

h. Kesadahan

: 0 ppm

i. Kekeruhan

: 175 ppm

j. Minyak

: 7 ppm

k. Residu Fosfat

: 140 ppm

Universitas Sumatera Utara

Selain harus memenuhi persyaratan tersebut, air umpan boiler harus bebas dari zat-zat yang dapat menyebabkan korosi, yaitu gas-gas terlarut seperti O2, CO2, H2S, dan NH3. Untuk memenuhi persyaratan tersebut dan mencegah kerusakan pada bolier, air umpan harus diolah terlebih dahulu pada tahap dearasi untuk menghilangkan gas-gas tersebut dan tahap demineralisasi untuk menghilangkan untuk menghilangkan kation dan anion yang dalam dalam air umpan boiler. Sesuai dengan hasil perhitungan pada neraca panas dapat diketahui total kebutuhan steam sebagai berikut : Tabel 7.1 Kebutuhan steam untuk pemanas dan proses No

Nama Alat

1

Reaktor oksalat

2

Evaporator

Kode Alat kalsium R-01

EV-01

Jumlah steam (kg/jam) 1460,829

1660,422 3121,251

Total

Untuk menghitung faktor keamanan dan kebocoran, maka direncanakan steam yang disedakan 15 % lebih besar dari kebutuhan normal. Jadi jumlah steam yang harus disediakan oleh boiler : = 1,05 x 3121,251 kg/jam = 3589,438 kg/jam x 1 lb/0,454 kg = 7906,251 lb/jam Steam yang digunakan adalah saturated steam pada suhu 148 oC (421 K), dan tekanan 4,7 bar. Dari tabel A-2.9 Geankoplis, 1983 diketahui data entalpi steam pada kondisi : 1. Liquid jenuh ; Hs = 149,037 kkal/kg = 598,184 Btu/lb 2. Uap jenuh

;HS = 655,837 kkal/kg = 1148,107 Btu/lb

a. Power Boiler Power boiler dihitung dengan persamaan :

Universitas Sumatera Utara

Dimana ; m HS

: massa steam yang dihasilkan (lb/jam)

: entalpi uap jenuh steam (Btu/lb)

Hs: entalpi liquid jenuh steam (Btu/lb) Maka :

= 143,651 Hp Digunakan power boiler 145 Hp

b. Kebutuhan Air Umpan Boiler Kebutuhan air umpan boiler dihitung dengan persamaan sebagai berikut :

Dimana ; W’

: Kebutuhan air umpan boiler (lb/jam)

W : Steam yang dihasilkan boiler (lb/jam) F : Faktor evaporasi Faktor evaporasi dihitung dengan persamaan

F = 0,588 Maka

= 13448,091 lb/jam = 6105,433 kg/jam Jadi kebutuhan air umpan boiler sebesar 6105,433 kg/jam

Universitas Sumatera Utara

Kondensat steam disirkulasi dengan asumsi terjadi kehilangan sebelum disirkulasi sebanyak 15% dari total kondensat steam : Kondensat steam yang disirkulasi : = 85/100 x 3121,251 kg/jam = 2653,063kg/jam

Uap air hasil evaporator = 1386 kg/jam, dan yang dapat disirkulasi sebanyak 85 % sebesar 1178,100 kg/jam

Air umpan boiler yang harus ditambahkan (make-up water) : = 6105,433 – (2653,063 + 1178,100) = 2274,271 kg/jam

c. Kebutuhan bahan bakar Untuk bahan bakar boiler digunakan minyak diesel ( diesel oil) dengan heating value (Hv) = 19525 Btu/lb. Efesiensi pembakaran boiler 85%. Kebutuhan bahan bakar boiler : mf = Dimana ;

mf

: massa bahan bakar (lb/jam)

ms : massa steam yang dihasilkan (lb/jam) HS : entalpi uap jenuh steam (Btu/b) Hs : entalpi liquid jenuh steam (Btu/lb) ȠB : efesiensi boiler Hv :nilai kalor bahan bakar (Btu/lb) Maka mf =

= 271,782 lb/jam Diketahui densitas bahan bakar (ρ) = 54,9384 lb/cuft Maka rate volumetric bahan bakar boiler :

Universitas Sumatera Utara

= 4,947 ft3/jam x 28,32 l/ft3 = 140,100 liter/jam

d. Perpindahan Panas Boiler Boiler yang dipakai tipe water tube boiler. Heating surface boiler : 10 ft2 tiap 1 Hp Jadi heating surface boiler (A) : A = Hp x 10 ft2/Hp = 135 Hp x 10 ft2/hp = 1350 ft2 Ditetapkan tube boiler : 1. Nominal pipe size

: NPS = 3 in

2. Luas permukaan perpanjang tube

:a

= 0,917 ft2/ft

3. Panjang Tube

:L

= 30 ft

Maka jumlah tube boiler (Nt) :

= 49,073 buah Ditetapkan jumlah tube boiler sebanyak 50 buah

7.2

Unit Penyediaan Air Air merupakan bagian yang sangat penting dalam suatu industri kimia. Pada pabrik asam oksalat ini dibutuhkan air dalam jumlah yang sangat besar, sehingga diperlukan adanya unit pengolahan air sendiri karena selain lebih ekonomis, juga menjamin tersedianya air secara terus menerus. Pengadaan air diperoleh dari air sungai yang dipompa ke dalam bak

Universitas Sumatera Utara

pendahuluan, dengan dilewatkan pada penyaring atau sekat guna menghindari terbawanya kotoran-kotoran menuju bak penampung. Air dari bak penampung selanjutnya dipompakan ke tangki sedimentasi (clarifier)

untuk

ditambahkan

flokulan

(Al2(SO4)2.18H2O)

guna

mengendapkan zat padat tersuspensi dalam air. Air dari clarifier secara overflow dialirkan ke tangki penyaring pasir (sand

fiter)

guna

menghilangkan

partikel-partikel

yang

belum

terendapkan. Dari tangki penyaring ini selanjutnya dialirkan ke dalam bak penampung air bersih. a. Perhitungan Kebutuhan air Jumlah kebutuhan air pendingin, air proses, air sanitasi, dan air umpan boiler diperoleh berdasarkan perhitungan neraca massa dan neraca panas. Data kebutuhan tersebut sebagai berikut : 1. Air Pendingin Tabel 7.2 Kebutuhan air pendingin pada peralatan proses No 1 2 3 4

Nama Alat Tangki Pendingin Reaktor asam oksalat Cooler 1 Cooler 2

Kode TP-01 R-01 C-01 C-02

Jumlah air (kg/jam) 3242,567 3008,654 2542,552 832,427

5

Kristalizer

K-01

2828,767

Total

12464,967

Untuk menghemat pemakaian air, air pendingin bekas dari peralatan pendingin perlu disirkulasi. Dengan asumsi, terjadi kehilangan 10% dari total air sebelum disirkulasi. Air yang disirkulasi = 90/100 x 12464,967 kg/jam = 11218,470 kg/jam Air yang harus ditambahkan (make up water): = 124654,967 – 11218,470 = 1246,497 kg/jam

Universitas Sumatera Utara

2. Air Umpan Boiler Kebutuhan air umpan boiler dapat dilihat pada perhitungan unit penyedia steam sebanyak = 2274,271 kg/jam

3. Air Proses Sesuai perhitungan pada neraca massa dapat diketahui total kebutuhan air proses sebagai berikut: No Nama Alat

Kode

1

Tangki Ca(OH)2

T-01

2

Rotary Vacuum Filter

3

Tangki H2SO4

RV-01 T-02

Total



Jumlah air (kg/jam) 1490,254 86,411 1630,242 3206,907

Air Sanitasi Air sanitasi diperlukan untuk keperluan laboratorium, kantor, air

untuk pencucian, mandi, taman dan lain-lain. Standar air sanitasi harus memenuhi syarat fisik dan syarat kimia, yaitu : Syarat fisik : a.

Tidak berwarna

b.

Tidak berbusa

c.

Mempunyai suhu di bawah suhu udara

d.

Kekeruhan kurang dari 1 ppm SiO2

e.

pH netral

Syarat kimia : a.

Tidak beracun

b.

Tidak mengandung bakteri non patogen yang dapat merubah sifatsifat fisik air.

Perkiraan kebutuhan air sanitasi didasarkan pada jumlah karyawan pabrik sebanyak 141 orang dengan kebutuhan air 100 liter/hari setiap karyawan

Universitas Sumatera Utara

Total kebutuhan air karyawan : = 141 orang  100 liter/hari/orang = 14100 liter/hari = 587,500 liter/jam

Air untuk keperluan laboratorium, pencucian alat dan lain-lain diperkirakan 500 liter/jam. Sehingga total kebutuhan air sanitasi : = 587,500  500 = 1087,500 liter/jam  1 kg/liter = 1087,500 kg /jam Dari perhitungan di atas dapat diketahui total kebutuhan air pabrik yang harus dipompakan dari sungai sebagai berikut : 1. air umpan boiler

= 2274,271

kg/jam

2. air pendingin

= 1246,497

kg/jam

3. air proses

= 3206,907

kg/jam

4. air sanitasi

= 1087,500

kg/jam

= 7815,174

kg/jam

Total

Sumber air untuk pabrik pembuatan asam oksalat ini berasal dari sungai Silau, Asahan. Karakteristik air sungai Silau dapat diasumsikan sebagai berikut:

Tabel 7.5 Karakteristik Air Sungai Parameter

Satuan

Kadar

A. Fisika Suhu

o

C

26,4

mg/l

56,4

pH

mg/l

6,7

Air raksa (Hg)

mg/l

0,001

Temperatur B. Kimia Anorganik

Universitas Sumatera Utara

Barium (Ba)

mg/l

0,1

Besi (Fe)

mg/l

0,028

Kadmium (Cd)

mg/l

0,001

Mangan (Mn)

mg/l

0,028

Seng (Zn)

mg/l

0,008

Cuprum (Cu)

mg/l

0,03

Timbal (Pb)

mg/l

0,01

Kalsium (Ca)

mg/l

200

Magnesium (Mg)

mg/l

100

Florin (F)

mg/l

0,5

Klorin (Cl)

mg/l

60

Nitrat (NO2)

mg/l

0,028

Nitrit (NO3)

mg/l

0,074

Selenium (Se)

mg/l

0,005

Sianida (CN)

mg/l

0,001

Sulfat (SO4)

mg/l

42

Oksigen terlarut

mg/l

6,48

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

Universitas Sumatera Utara

4. Demineralisasi 5. Deaerasi 1. Penyaringan Awal (Screening) Pengendapan merupakan tahap awal dari pengolahan air . Pada screening, partikel – partikel padat yang besar akan tersaring tanpa bantuan bahan kimia. Sedangkan partikel – partikel yang lebih kecil akan terikut bersama air menuju unit pengolahan selanjutnya.

2. Pengendapan Pengendapan merupakan tahap kedua dari pengolahan air. Pada bak penampung, partikel-partikel padat akan mengendap secara gravitasi tanpa bantuan kimia sedangkan partikel-partikel yang lebih keci akan terikut bersama air menuju pengolahan selanjutnya.

3. Klarifikasi Klarifikasi merupakan proses penghilangan kekeruhan di dalam air. Air dai bak penampung dialirkan kedalam clarifier dan dienjeksikan 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 penetral pH. Setelah pencampuran yang disertai pengadukan maka akan terbentuk flokflok yang akan mengendap ke dasar clarifier karena gaya grafitasi, sedangkan air 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 50 ppm terhadap jumlah air yang akan diolah sedangkan perbandingan alum dan soda abu = 1 : 0,54 (Crities,2004). Perhitungan alum dan soda abu yang diperlukan Total kebutuhan air

= 7815,174 kg/jam

Universitas Sumatera Utara

Pemakaian larutan alum

= 27 ppm

Pemakaian larutan soda abu

= 0,54 x50 ppm =27 ppm

Larutan alum yang dibutuhkan

= 50 x 10-6 x 7815,174 = 0,039 kg/jam

Larutan soda abu yang dibutuhkan

= 27 x 10-6 x 7815,174 = 0,021 kg/jam .

4. Filtrasi Filtrasi berfungsi untuk memisahkan flok dan koagulan yang masih terikat bersama air. Pada proses ini juga dilakukan penghilangan warna air dengan menambahkan karbon aktif pada lapisan pertama yaitu lapisan pasir. Penyaring pasir (sand filter) yang digunakan terdiri dari 3 lapisan yaitu: a.

Lapisan I terdiri dari pasir hijau (green sand)

b.

Lapisan II terdiri dari antrakit

c.

Lapisan III terdiri dari batu kerikil (gravel) Bagian bawah alat penyaring dilengkapi dengan strainer sebagai penahan.

Selama pemakaian, daya saring sand filter akan menurun. Untuk itu diperlukan regenerasi secara berkala dengan 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 daerasi. Untuk air domestic, laboratorium, kantin, dan tempat ibadah, serta poliklinik dilakukan proses klorinasi yaiuu mereaksikan air dengan klor untum membunuh kuman-kuman di dalam air. Klor yang digunakan biasanya adalah 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(ClO2) : Total kebutuhan air yang memerlukan klorinasi

: 500 kg/jam

Kaporit yang digunakan mengandung 70% klorin Kebutuhan klorin

: 2 ppm dari berat air (Gordon, 1968)

Universitas Sumatera Utara

Total kebutuhan kaporit

: (2x10-6 x 500)/0,7 =0,0014 kg/jam

5. Demineralisasi Air untuk umpan ketel, proses dan sanitasi harus murni dan bebas dari garam-garam terlarut. Untuk itu perlu dilakukan proses demineralisasi, dimana alat demineralisasi dibagi atas :

Penukan kation Berfungsi untuk mengikat logam-logam alkali dan mengurangi kesadahan air yang digunakan. Proses yang terjadi adalah pertukaran antara kation Ca yang larut dalam air dengan kation hidrogen dan resin. Perhitungan kesadahan Kation: Total kesadahan kation

= 300 ppm/17,1

= 17,544 gr/gal Jumlah air yang diolah

= 6568,678 kg/jam

= 1741,797 gal/jam Kesadahan air = 17,544 gr/gal x 1741,797 gal/jam x 24 jam/hari = 733388,095 gr/hari = 733,388 kg/hari Perhitungan ukuran Cation Exchanger : Jumlah air yang diolah

= 1741,797 gal/jam

= 29,030 gal/menit Dari Tabel 12.4 Nalco Water Treatment, 1988 diperoleh data-data sebagai berikut: 

Diameter penukar kation



Luas penampang penukar kation : 4,71 ft2



Jumlah penukar kation

: 3 ft

: 1 unit

Volume resin yang diperlukan Total kesadahan air

: 733,338 kg/hari



Kapasitas resin

: 25 kg/ft3



Kebutuhan refenerant

: 10 lb H2SO4/ft3 resin

Maka,

Universitas Sumatera Utara

= 29,030 ft3/hari

Tinggi minimum resin adalah 30 in = 2,5 ft

(Nalco, 1988)

Sehingga volume resin yang dibutuhkan adalah = 6,228 ft x 4,71 ft2 = 29,336 ft3

Penukar Anion Penukar anion berfungsi untuk menukar anion negatif yang terdapat dalam air dengan ion hidroksida dari resin. Perhitungan Kesadahan Anion Air sungai Asahan, mengandung anion Cl- dan SO4- = 102 mg/l Total kesadahan anion: 102 ppm = 102/17,1

= 5,965 gr/gal

Jumlah air yang diolah

: 6568,678 kg/jam

: 29,030 gal/jam Kesadahan air : 5,965 gr/gal x 1741,797 gal/jam x 24 jam/hari : 149351,952 gr/hari : 249,352 kg/hari

Perhitungan ukuran Anion Exchanger Jumlah air yang diolah

: 1741,797 gal/jam = 29,030 gal/menit

Dari Tabel 12.4 Nalco Water Treatment, 1988 diperoleh data dara sebagai berikut :

Universitas Sumatera Utara



Diameter penukar kation

: 3 ft



Luas penampang

: 4,71 ft2



Jumlah penukar kation

: 1 unit

Volume resin yang diperlukan Total kesadahan air

: 249,352 kg/hari

Dari Tabel 12.2 Nalco diperoleh: a. Kapasitas resin

: 25 kg/ft3

b. Kebutuhan REGENERANT

: 10 lb H2SO4/ft3 resin

Jadi,

Tinggi minimum resin adalah 30 in = 2,5 ft Sehingga volume resin yang dibutuhkan = 2,5 ft x 4,71 ft2 = 11,775 ft3

6. Deaerasi Deaerasi berfungsi untuk memanaskan air yang keluar dari alat penukar ion (ion exchanger) dan kondensat bekas sebelum dikirim sebagai air umpan ketel. Pada deaerator ini, air dipanaskan hingga 148 oC supaya gas – gas yang

Universitas Sumatera Utara

terlarut dalam air, seperti O2, CO2, H2S, dan NH3 dapat dihilangkan, sebab gas – gas tersebut dapat menyebabkan korosi. Pemanasan digunakan dengan menggunakan koil pemanas di dalam Deaerator. 7.3 Kebutuhan Bahan Kimia Untuk Utilitas Kebutuhan bahan kimia untuk utilitas adalah sebagai berikut : No

Bahan Kimia

Jumlah (kg/jam)

1

Al2(SO4)3

0,039

2

Na2CO3

0,021

3

Kaporit

0,001

4

H2SO4

5,549

5

NaOH

1,887

Total

7,498

7.4 Unit Penyediaan Listrik Sumber daya listrik yang melayani pabrik ini disuplai dari PLN, juga dipersiapkan generator cadangan bila terjadi pemadaman arus listrik PLN. Listrik tersebut didistribusi melalui suatu terminal utama dengan pertimbangan bahwa apabila salah saru lubang mengalami kemacetan, maka tidak akan menggangu jaringan lainnya. Jaringan listrik selanjutnya diatur secara sentral dari terminal utama, tetapi pada tiap unit digunkan local terminal untuk dilanjutkanke masingmasing unit, yaitu unit proses, unit utilitas, unit penerangan , dan unit bengkel. Hal ini untuk mencegah kemungkinan pemadaman total tiap unit, kana dihubungkan dengan fece box. Adapun skema listrik pabrik sebagai berikut :

Universitas Sumatera Utara

PLN

Gardu

Meteran

Unit Proses

Unit Utilitas ATS

Travo

Panel Utama

Unit Penerangan

Generator Unit Bengkel

Gambar 7.1 Unit Penyediaan Listrik Pabrik Asam Oksalat

Universitas Sumatera Utara

Perkiraan kebutuhan tenaga listrik disajikan dalam Tabel sebagai berikut : No

Nama Alat

Kode

Jumlah

1. 2 3 4. 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Rotary Cutter Knife Belt Conveter Reaktor Kalsium Oksalat Screw Conveyer Bucket Elevator Tangki Pendingin Screw Conveyer Vibrating Screen Screw Conveyer Rotary Vacuum Filter Bucket Elevator Reaktor Asam Oksalat Filter Press Pompa Kristalizer Centrifuge Screw Conveyer Ball Mill Vibrating Screen Screw Conveyer

RCK-01 BC-01 R-01 SC-01 BE-01 TP-01 SC-02 VS-01 SC-03 RVC-01 BE-02 R-02 FP-01 P-01 CR CF SC-04 BM-01 VS-02 SC-05

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Daya

Total daya (Hp)

2,5 3 0,25 7 1 0,25 7 1 5 0,5 1 0,25 1 0,25 0,25 0,333 5 22 0,5 5

2,5 3 0,25 7 1 0,25 7 1 5 0,5 1 0,25 1 0,25 0,25 0,333 5 20,5 0,5 5

TOTAL

60,833

Total kebutuhan listrik untuk unit proses adalah : 60,833 Hp x 0,7457 kW/Hp = 45,363 kW Tabel 7. Kebutuhan Tenaga Listrik Untuk Unit Utilitas No

1. 2. 3. 4.

Nama Alat

Pompa Air Sungai Pompa Bak Air Sungai Clarifier Pompa Clarifier

Kode

Jumlah

Daya (Hp)

Total Daya (Hp)

PU-01 PU-02 CL PU-03

1 1 1 1

1 1/2 1/4 1/2

1 1/2 1/4 1/2

Universitas Sumatera Utara

5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18.

Pompa Sand Filter Pompa Menara Air I Pompa Kation Exchanger Pompa Anion Exchanger Pompa Daerator Boiler Pompa Ketel Uap Pompa Bahan Bakar I Pompa Bahan Bakar II Pompa Menara Air II Cooling Tower Water Pompa Cooling Tower Pompa bak Penampung II Pompa Menara Air III

PU-04 PU-05 PU-06 PU-07 PU-08 BR PU-09 PU-10 PU-11 PU-12 CTW PU-13 PU-14 PU-15

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

TOTAL

1 1/4 1/4 1/4 1/4 65 1/4 1/4 1/4 1/4 1/4 1/4 1/4 1/4

1 1/4 1/4 1/4 1/4 65 1/4 1/4 1/4 1/4 1/4 1/4 1/4 1/4 71,25

Total kebutuhan listrik untuk unit utilitas adalah = 71,25 Hp x 0,7457 kW/Hp = 53,121 kW

Untuk parkir, taman, jalanan, dan halaman pabrik digunakan lampu mercury 100 watt sebanyak 32 unit. Untuk area aliinya menggunakan lampu TL 40 watt tipe day light sebanyak 500 unit. Jumlah daya listrik yang digunakan a. Lampu mercury

: 100 watt x 32 : 320 watt

b. Lampu TL 40

: 40 watt x 500 : 2000 watt

c. AC

: 350 watt x 10 : 3500 watt

Jumlah listrik yang digunakan adalah 5820 watt, kebutuhan tenaga listrik lainnya seperti bengkel, instrument dan sebagainya diteteapkan sebesar 20 % dari total kebutuhan listrik proses dan utilitas yaitu = 0,2 (45,833 + 53,131)

Universitas Sumatera Utara

= 19,699 kW Jadi total kebutuhan listrik : a. Unit proses

: 45,833 kW

b. Unit Utilitas

: 53,131 kW

c. Penerangan

: 5,82 kW

d. Lainnya

: 19,699 kW

Power Generator Generator disediakan hanya untuk menyuplai kebutuhan listrik proses dan utilitas apabila terjadi gangguan listrik PLN. Diketahui power factor untuk generator penggerak mesin diesel sebesar ,85, Maka power generator yang dibutuhkan. [

[

]

]

= 149,898 kW Digunakan generator dengan daya terpasang : 150 kW

7.5 Unit Penyediaan Bahan Bakar Unit penyediaan bahan bakar dimaksudkan untuk memenuhi kebutuhan bahan bakar pabrik yaitu peralatan boiler dan bahan bakar cadangan pada peralatan generator yang disimpan pada tangki bahan bakar. Kebutuhan Bahan Bakar Generator Bahan bakar yang digunakan adalah diesel oil denga heating value Hv = 19.525 Btu/lb dan densitas bahan bakar ρ = 54,939 lb/cuft.

Jadi bahan bakar yang digunakan :

Universitas Sumatera Utara

= 0,140 ft3/jam = 3,959 liter/jam

7.6 Unit Pengolahan Limbah Setiap kegiatan imdustri selain menghasilkan produk juga menghasilkan limbah. Limbah industri perlu ditangani secara khusu 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 limah pada pabrik pembuatan asam oksalat adalah : 1. Limbah Proses : Humus, kalsium format, kalsium asetat, kalsium hidroksida dan kalsium sulfat. 2. Limbah cair hasil pencucian peralatan pabrik Limbah ini diperkirakan mengandung kerak dan kotoran-kotoran yang melekat pada peralatan pabrik. 3. Limbah dari pemakaian air domestik Limbah ini mengandung bahan organik sisa pencernaan yang berasal dari kamar mandi lokasi pabrik, serat limbah dari kantin yang berupa limbah padat dan cair. 4. Limbah cair dari laboratorium Limbah yang berasal dari laboratorium mengandung bahan-bahan kimia yang digunakan untuk menganalisa mutu bahan baku dan mutu produk yang dihasilkan serta digunakan untuk penelitian dan pengembangan mutu. Untuk pengelolaan humus yang terdiri dari lignin, pentosan, silika, dan abu dilakukan dengan cara diendapkan dalam bak penampung hingga berbentuk padatan. Hal ini ditujukan agar humus dan gipsum dapat digunakan sebagai pupuk. Kalsium asetat dan kalsum formiat akan dijuial

Universitas Sumatera Utara

ke pabrik pembuatan asam asetat dan asam formisat, sementara utuk limbah laboratorium yang termasuk dalam limbah B3 (Bahan Berbahaya dan Beracun) akan dikirim ke PT. Prasadha Pamunah Limbah Industri.

a.

Bak Penampung Humus

Fungsi

: Untuk menampung humus yang berasal dari vibrating screen dan juga sebagai tempat pengendapan humus.

Bentuk

: bak persegi panjang

Rate masuk

: m = 5261,223 kg/jam ρ = 1825,780 kg/m3

waktu tinggal : 15 hari = 360 jam Volume humus yang ditampung (V) :

V = 1037,387 m3 Dirancang 90% dari volume bak berisi humus

V = 1152,652 m3 Dirancang bak berbentuk persegi panjang dengan ketentuan : a. Panjang

: 2X

b. Lebar

:X

c. Tinggi

: 1,5X

Maka Volume bak (V) : V = p.l.t V = 3X2 1152,652 = 3X2 X = 7,523 m

Maka ukuran bak adalah :

Universitas Sumatera Utara

a. Panjang

: 14,540 m =14,6 m

b. Lebar

: 7,270 m = 7,3 m

c. Tinggi

: 10,905 m = 11 m

b. Bak Penampung Kalsium Sulfat Fungsi

: Untuk menampung kalsium sulfat yang berasal dari filter press.

Bentuk

: bak persegi panjang

Rate masuk

: m = 1755,966 kg/jam ρ = 2489 kg/m3

waktu tinggal : 15 hari = 360 jam Volume humus yang ditampung (V) :

V = 253,977 m3 Dirancang 90% dari volume bak berisi humus V = 282,197 m3 Dirancang bak berbentuk persegi panjang dengan ketentuan : a. Panjang

: 2X

b. Lebar

:X

c. Tinggi

: 1,5X

Maka Volume bak (V) : V = p.l.t V = 3X2 282,197 = 3X2 X = 4,548 m Maka ukuran bak adalah : a. Panjang

: 9,096 m = 9,1 m

b. Lebar

: 4,548 m =4,6 m

c. Tinggi

: 6,822 m = 6,9 m

Universitas Sumatera Utara

d. Bak Penampung Kalsium Asetat dan Kalsium Formiat Fungsi

: Untuk menampung natrium asetat dan natrium formiat yang berasal dari press filter.

Bentuk

: bak persegi panjang

Rate masuk

: m = 3693,807 kg/jam ρ = 1757,5 kg/m3

waktu tinggal : 15 hari = 360 jam Volume humus yang ditampung (V) :

V = 756,626 m3 Dirancang 90% dari volume bak berisi humus

V = 840,696 m3 Dirancang bak berbentuk persegi panjang dengan ketentuan : a. Panjang

: 2X

b. Lebar : X c. Tinggi : 1,5X Maka Volume bak (V) : V = p.l.t V = 3X2 282,197 = 3X2 X = 4,548 m Maka ukuran bak adalah : a. Panjang

: 13,088 m = 13,1 m

b. Lebar

: 6,544 m = 6,6 m

c. Tinggi

: 9,816 m = 9,9 m

Universitas Sumatera Utara

7.7. Spesifikasi Peralatan Utilitas (Perhitungan diperoleh dari Lampiran D) 1. Pompa Utilitas Ada beberapa pompa utilitas, yaitu : 1. PU-01 : memompa air dari sungai ke bak penampung air sungai 2. PU-02 : memompa air dari bak penampung air sungai ke clarifier 3. PU-03 : memompa air dari clarifier ke sand filter 4. PU-04 : memompa air dari sand filter ke menara air 5. PU-05 : memompa air dari menara air cation exchanger 6. PU-06 : memompa air dari cation exchanger ke anion exchanger 7. PU-07 : memompa air dari anion exchanger ke dearator 8. PU-08 : memompa air dari dearator ke ketel uap 9. PU-09 : memompa air dari ketel uap ke unit lainnya 10. PU-10 : memompa bahan bakar dari tangki bahan bahar ke ketel uap 11. PU-11 : memompa bahan bakar dari tangki bahan bakar ke generator 12. PU-12 : memompa air dari menara air ke cooling tower water 13. PU-13 : memompa cooling tower water ke unit lainnya 14. PU-14 : memompa air dari bak penampung II ke unit domestic 15. PU-15 : memompa air dari menara air ke unit proses Jenis

: pompa sentrifugal

Bahan konstruksi : commercial steel Tabel 8 Analog Perhitungan Pompa Utilitas Dopt (in)

ID (in)

PU-01

7815,174 2,101

2,463

PU-02

7815,174 2,101

Pompa

Laju Alir (kg/jam)

2,469

V (ft/s)

Daya

ΣF

(hp)

Daya standar (hp)

2,305

8,002

1

1

2,305

0,488

1/4

1/4

Universitas Sumatera Utara

PU-03

7815,174 2,101

2,469

2,305

0,409

1/4

1/4

PU-04

7815,174 2,101

2,469

2,305

0,330

1/2

1/2

PU-05

2274,271 1,206

1,380

2,142

2,142

1/4

1/4

PU-06

2274,271 1,206

1,380

2,142

2,142

1/4

1/4

PU-07

2274,271 1,206

1,380

2,142

2,142

1/4

1/4

PU-08

2274,271 1,206

1,380

2,142

0,467

1/4

1/4

PU-09

3589,438 0,978

1,049

5,262

1,877

1/4

1/4

PU-10

140,100

0,298

0,493

1,105

0,247

1/4

1/4

PU-11

3,299

0,051

0,269

0,021

0,0001

1/4

1/4

PU-12

1246,497 0,920

1,049

2,038

0,240

1/4

1/4

PU-13

1246,497 0,920

1,049

2,038

0,240

1/4

1/4

PU-14

1087,500 0,865

1,049

1,778

0,149

1/4

1/4

PU-15

3206,907 14,07

1,610

2,221

0,026

1/4

1/4

2. Bak Penampung Air Sungai (BP – 01) Fungsi

: Tempat penampung air yang dipompakan dari sungai dan juga sebagai tempat pengendapan pendahuluan

Jumlah

: 1 buah

Tipe

: Bak berbentuk persegi panjang

Bahan

: Beton

Kondisi operasi

: 25 oC; 1atm

Spesifikasi Tangki :  Panjang bak; p

=6 m

 Tinggi bak; t

=3 m

Universitas Sumatera Utara

 Lebar bak; l

= 4,5 m

 Bahan konstruksi = Beton  Waktu Tinggal

= 3 jam

3. Tangki Pelarutan Alum (TP – 01) Fungsi

: Tempat pembuat larutan alum [Al2(SO4)3]

Jumlah

: 1 buah

Tipe

: silinder tegak dengan alas dan tutup datar

Bahan

: High Density Polyethylene (HDPE)

Kondisi operasi

: 25 oC; 1atm

Spesifikasi Tangki

4.

 Diameter tangki; Dt

= 0,412 m

 Tinggi Tangki; HT

= 0,275 m

 Tebal silinder; ts

= ¼ in

 Bahan konstruksi

= HDPE

 Waktu Tinggal

= 30 hari

Tangki Pelarutan Soda (TP – 02) Fungsi

: Tempat pembuat larutan alum (Na2CO3)

Jumlah

: 1 buah

Tipe

: silinder tegak dengan alas dan tutup datar

Bahan

: Carbon Steel SA-283 Grade C

Kondisi operasi

: 25 oC; 1atm

Spesifikasi Tangki  Diameter tangki; Dt

= 0,339 m

 Tinggi Tangki; HT

= 0,226 m

 Tebal silinder; ts

= ¼ in

 Bahan konstruksi

= Carbon Steel

 Waktu Tinggal

= 30 hari

5. Tangki Clarifier (CL)

Universitas Sumatera Utara

Fungsi

: Tempat pengendapan kotoran yang tersuspensi Dalam air dengan menambahkan soda dan abu .

Jumlah

: 1 buah

Tipe

: silinder vertikal dengan alas dan tutup konis

Bahan

: Carbon Steel SA-283 Grade C

Kondisi operasi

: 25 oC; 1atm

Spesifikasi Tangki

6.

 Diameter tangki; Dt

= 1,5 m

 Tinggi Tangki; HT

= 4,5 m

 Tinggi Konis

= 0,750 m

 Power

= 1/4 Hp

 Tebal silinder; ts

= 1/2 in

 Bahan konstruksi

= Carbon Steel

 Waktu Tinggal

= ½ jam

Saringan Pasir / Sand Filter (SF – 01) Fungsi

: Tempat penyaringan partikel yang belum terendapkan yang terdapat dalam air pada aliran keluar clarifier.

Jumlah

: 1 buah

Tipe

: Grafity sand filter

Kondisi operasi

: 25 oC; 1atm

Spesifikasi Tangki

7.

 Diameter tangki; Dt

= 0,38 m

 Tinggi Tangki; HT

= 1,80 m

Menara air (MA) Fungsi

: Tempat penampungan air sementara untuk didistribusikan ke unit lain dan sebagian dipakai sebagai air domestik

Jumlah

: 1 buah

Tipe

: silinder tegak dengan alas dan tutup datar

Universitas Sumatera Utara

Bahan

: Carbon Steel SA-283 Grade C

Kondisi operasi

: 25 oC; 1atm

Spesifikasi:

8.

 Diameter tangki; Dt

= 2,88 m

 Tinggi Tangki; HT

= 4,32 m

 Tekanan Design; P

= 23,779 Psi

 Tebal silinder; ts

= 5/8 in

 Tebal tutup; tt

= 5/8 in

 Bahan konstruksi

= Carbon Steel

 Waktu Tinggal

= 3 jam

Tangki Pelarutan Asam Sulfat (TP – 03) Fungsi

: Tempat membuat larutan asam sulfat

Jumlah

: 1 buah

Tipe

: silinder tegak dengan alas dan tutup datar

Bahan

: Low alloy steel SA-203 Grade A

Kondisi operasi

: 30oC; 1atm

Spesifikasi Tangki

9.

 Diameter tangki; Dt

= 2,209 m

 Tinggi Tangki; HT

= 3,314 m

 Tekanan Design; P

= 23,639 Psi

 Tebal silinder; ts

= 1/4 in

 Waktu Tinggal

= 30 hari

Tangki Cation Exchanger (CE) Fungsi

: Tempat untuk mengurangi kesadahan air

Jumlah

: 1 buah

Tipe

: silinder tegak dengan alas dan tutup elipsoidal

Bahan

: Carbon Steel SA-283 Grade C

Kondisi operasi

: 25 oC; 1atm

Universitas Sumatera Utara

Spesifikasi Tangki  Diameter tangki; Dt

= 0,610 m

 Tinggi Tangki; HT

= 1,067 m

 Tebal silinder; ts

= 1/2 in

 Tekanan Design; P

= 35,274 Psi

10. Tangki Pelarutan NaOH (TU – 4) Fungsi

: Tempat pembuatan larutan NaOH

Jumlah

: 1 buah

Tipe

: silinder tegak dengan alas dan tutup datar

Bahan

: Carbon Steel SA-283 Grade C

Kondisi operasi

: 25 oC; 1atm

Spesifikasi Tangki  Diameter tangki; Dt

= 1.369 m

 Tinggi Tangki; HT

= 2,053 m

 Tebal silinder; ts

= 1/4 in

 Waktu Tinggal

= 30 hari

11. Tangki Anion Exchanger (AE) Fungsi

: Tempat untuk mengikat anion yang ada dalam air

Jumlah

: 1 buah

Tipe

: silinder tegak dengan alas dan tutup elipsoidal

Bahan

: Carbon Steel SA-283 Grade C

Kondisi operasi

: 25 oC; 1atm

Spesifikasi Tangki  Diameter tangki; Dt

= 0,610 m

 Tinggi Tangki; HT

= 1,067 m

 Tebal silinder; ts

= 1/2 in

 Tekanan Design; P

= 35,274 Psi

 Waktu Tingal

= 1 jam

Universitas Sumatera Utara

12. Dearator (DE) Fungsi

: Tempat untuk mengilangkan gas terlarut dalam air umpan ketel

Jumlah

: 1 buah

Tipe

: silinder horizontal dengan tutup atas dan bawah elipsoidal

Bahan

: Carbon Steel SA-283 Grade C

Kondisi operasi

: 25 oC; 1atm

Spesifikasi Tangki  Diameter tangki; Dt

= 2,992 m

 Tinggi Tangki; HT

= 8,776 m

 Tebal silinder; ts

= 1/2 in

 Tekanan Design; P

= 32,607 Psi

 Waktu Tinggal

= 1 hari

13. Ketel Uap (BR) Fungsi

: Tempat penghasil steam

Jumlah

: 1 buah

Spesifikasi Boiler:  Jumlah tube

= 25

 NPS

= 3 in

 Panjang tube

= 30 ft

 Power

= 65 Hp

14. Menara Pendingin Air /Cooling Tower Water (CTW) Fungsi

: Mendinginkan air pendingin sebelum disirkulasi

Jenis

: Induced Draft Cooling Tower

Bahan konstruksi

: Carbon Steel SA–53 Grade B

Universitas Sumatera Utara

Kondisi operasi

: 25 oC; 1atm

Spesifikasi : 

Luas permukaan menara

= 1,7 ft2



Power

= ¼ Hp



Waktu

= 1 jam

15. Tangki Pelarutan Kaporit (TU – 5) Fungsi

: Tempat pembuatan larutan NaOH

Jumlah

: 1 buah

Tipe

: silinder tegak dengan alas dan tutup datar

Bahan

: Carbon Steel SA-283 Grade C

Kondisi operasi

: 25 oC; 1atm

Spesifikasi Tangki  Diameter tangki; Dt

= 1.369 m

 Tinggi Tangki; HT

= 0,091 m

 Tebal silinder; ts

= 1/4 in

 Waktu Tinggal

= 30 hari

16. Bak Penampung Air II (BPU – 02) Fungsi

: Tempat penampung air keperluan karyawan, laboratorium

dan lain-lain Jumlah

: 1 buah

Tipe

: Bak berbentuk persegi panjang

Bahan

: Beton

Kondisi operasi

: 25 oC; 1atm

Spesifikasi Bak :  Panjang bak; p

= 0,3 m

 Tinggi bak; t

= 0,2 m

 Lebar bak; l

= 0,3 m

 Bahan konstruksi = Beton

Universitas Sumatera Utara

 Waktu Tinggal

= 1 minggu

Universitas Sumatera Utara

17. Tangki Penampung Bahan Bakar (TU – 09) Fungsi

: Tempat penampung bahan bakar boiler dan cadangan generator

Jumlah

: 1 buah

Tipe

: Silinder vertikal

Bahan

: Carbon Steel

Spesifikasi Tangki :  Diameter

= 2,765 m

 Tinggi

= 4,147 m

 Tebal

= 1/2 in

 Waktu Tinggal

= 1 minggu

Universitas Sumatera Utara

Universitas Sumatera Utara

BAB VIII LOKASI DAN TATA LETAK PABRIK

8.1

Lokasi Pabrik Pemilihan lokasi pabrik merupakan hal yang sangat penting dan

menentukan keberhasilan pabrik yang akan didirikan. Lokasi suatu pabrik dapat mempengaruhi kedudukan pabrik dalam persaingan maupun dalam penentuan kelangsungan hidupnya. Penentuan lokasi pabrik yang tepat perlu pertimbangan yang berdasarkan aspek-aspek teknis dan ekonomis. Idealnya, lokasi yang dipilih harus dapat memberikan keuntungan untuk jangka panjang dan memberikan keuntungan untuk perluasan. Dalam hal ini ada dua faktor untuk menentukan lokasi pabrik yaitu : 1. Faktor Utama a. Letak pabrik terhadap sumber bahan baku. Bahan baku dalam proses pengolahan merupakan faktor yang sangat penting dalam pemilihan lokasi yang tepat. Dilihat dari segi bahan baku maka suatu pabrik sebaiknya didirikan di daerah sumber bahan baku tersebut tersedia sehingga pengadaannya dengan mudah dapat diatasi. b. Pemasaran. Pemasaran adalah faktor yang perlu mendapat perhatian dalam suatu industri, karena berhasil tidaknya masalah pemasaran sangatlah menentukan besarnya penghasilan industri tersebut. Hal-hal yang perlu diperhatikan adalah : 1) Dimana hasil produksi harus dipasarkan. 2) Berapa kemampuan daya serap pasar dan bagaimana pemasaran di masa yang akan datang.

Universitas Sumatera Utara

3) Pengaruh persaingan masa sekarang dan yang akan datang. 4) Jarak pasaran dan lokasi pabrik serta cara mencapai daerah pemasaran. c. Tenaga listrik dan bahan bakar. Mengenai tenaga listik dan bahan bakar sehubungan dengan lokasi pabrik, maka diusahakan unit pembangkit tenaga listrik sendiri atau dari Perusahaan Listrik Negara (PLN). Hal-hal yang perlu diperhatikan adalah : 1) Bagaimana kemungkinan pengadaan terhadap tenaga listrik di lokasi pabrik dan kemungkinan memperoleh tenaga listrik dari PLN. 2) Berapa harga listrik dan bahan bakar. 3) Kapasitas persediaan yang ada waktu sekarang dan yang akan datang. 4) Kemungkinan terjadinya polusi udara. d. Tenaga Kerja Sebelum menentukan lokasi pabrik, masalah tenaga kerja perlu diadakan peninjauan, karena jangan sampai masalah ini dapat menghambat kerja pabrik. Hal-hal yang perlu diperhatikan adalah : 1) Mudah tidaknya mendapatkan tenaga kerja serta bagaimana kondisi sosial buruh di daerah tersebut. 2) Jarak antara tempat tinggal tenaga kerja dengan lokasi pabrik. e. Undang-undang dan peraturannya. Hal-hal yang perlu ditinjau dalam undang-undang dan peraturannya adalah : 1) Bagaimana ketentuan mengenai penentuan daerah industri.

Universitas Sumatera Utara

2) Ketentuan mengenai penggunaan jalan umum yang ada. 3) Ketentuan lain yang umum mengenai industri di daerah tersebut. f. Karakteristik lokasi. Hal-hal yang perlu diperhatikan dalam karakteristik dari lokasi adalah : 1) Susunan tanahnya, daya dukung tanah terhadap pondasi bangunan pabrik, pondasi jalan serta pengaruh terhadap air. 2) Penyediaan tanah untuk keperluan pendirian unit baru. 2. Faktor khusus, meliputi : a. Transportasi Faktor transportasi perlu mendapat perhatian dalam penentuan lokasi yang tepat, baik antara bahan dasar maupun produk-produk yang dihasilkan. Fasilitas-fasilitas yang perlu ada : 1) Sungai/laut yang dapat dilalui kapal pengangkut serta pelabuhan yang ada. 2) Jalan raya yang dapat dilalui kendaraan dengan jarak terpendek. Pada

dasarnya

adalah

kelancaran

suplay

bahan

baku

dan

pendistribusian produk dapat dijamin dengan biaya yang relatif murah dan dalam waktu yang cepat. b. Waste Disposal Mengenai waste disposal, apakah sudah tersedia tempat pembuangan. Bila buangan pabrik berbahaya bagi kegiatan dan kehidupan sekitarnya, maka harus diperhatikan : 1) Hukum dan peraturan waste disposal yang ada. 2) Kemungkinan pembuangan ke dalam aliran sungai atau cairan yang ada. c. Sumber Air

Universitas Sumatera Utara

Bagi industri kimia, air adalah kebutuhan yang sangat mutlak untuk memenuhi kebutuhan proses dan operasi pendinginan, keperluan sanitasi karyawan, pembersihan pabrik, keperluan menjaga kebakaran dan lain-lain. Kebutuhan air dapat diperoleh dengan dua macam cara yaitu : 1) Langsung dari sumber mata air dan sungai. 2) Dari Perusahaan Daerah Air Minum (PDAM). Apabila kebutuhan air sangat besar, pengambilan air dari sumber air/sungai adalah lebih ekonomis, walaupun penyediaan air sudah terpenuhi tetapi harus diperhatikan sampai seberapa jauh sumber itu dapat melayani kebutuhan pabrik dan bagaimana kualitas air baku yang dapat disediakan. d. Iklim alam sekitar Hal yang perlu mendapatkan perhatian adalah kondisi alam, karena kondisi alam yang menyulitkan kontruksi akan memperbesar biaya konstruksi. Berdasarkan pertimbangan dari kedua faktor tersebut maka pabrik asam oksalat ini cocok didirikan di Kuala Tanjung, Kabupaten Batubara, Sumatera Utara.

Gambar 8.1 Lokasi Pabrik Asam Oksalat

Universitas Sumatera Utara

Adapun pertimbangannya karena : 1. Penyediaan bahan baku yang cukup memadai, 2. Bahan baku pembantu berupa bahan bakar diesel oil mudah didapatkan karena dekat dengan berbagai industri yang memproduksi bahan baku pembantu tersebut. 3. Produk asam oksalat dapat dengan mudah didistribusikan dan dipasarkan, baik untuk konsumsi dalam negeri maupun untuk ekspor. 4. Air dan listrik cukup tersedia, serta faktor-faktor yang menyangkut iklim, karakteristik lingkungan dan faktor-faktor sosial tidak menjadi masalah. 5. Keadaan cuaca di lokasi pabrik sangat baik untuk penyediaan bahan baku dan tidak membahayakan perencanaan bangunan dan peralatan pabrik serta struktur tanah cukup baik dan areal tanah untuk perluasan pabrik di masa yang akan datang cukup luas dan memadai. 8.2

Tata Letak Pabrik Pengaturan tata letak pabrik perlu mendapatkan perhatian khusus.

Penentuan tata letak alat ini harus diperhatikan dari segi operasional, perawatan, keamanan dan konstruksi yang baik dan memuaskan. Tata letak pabrik harus diatur sedemikian rupa sehingga didapatkan : 1. Konstruksi yang ekonomis. 2. Pemeliharaan yang efisien sehingga menghemat biaya. 3. Operasional yang baik. 4. Dapat menimbulkan kegairahan kerja dan menjamin keselamatan kerja yang tinggi. Untuk

mendapatkan

tata

letak

pabrik

yang optimum

harus

dipertimbangkan beberapa faktor, yaitu :

Universitas Sumatera Utara

1. Cara

peletakan

peralatan

haruslah

sedemikian

rupa

sehingga

mempermudah pemeliharaan. 2. Setiap alat disusun berurutan menurut fungsinya masing-masing sehingga tidak menyulitkan aliran proses. 3. Faktor keselamatan kerja harus diperhatikan agar bahaya dapat dihindari. 4. Pengaturan ruang agar memudahkan pengontrolan terhadap pengoperasian pabrik. 5. Tata letak bangunan harus memungkinkan untuk pengembangan pabrik di masa yang akan datang.

Universitas Sumatera Utara

Luas lokasi pabrik yang dibutuhkan dapat dilihat pada tabel berikut ini: Tabel 8.1. Luas Lokasi Pabrik Asam Oksalat No.

Lokasi

Luas (m2)

Ukuran (m)

1.

Pos keamanan

2

x

2

4

2.

Parkir

30

x

8

240

3.

Taman

20

x

15

300

4.

Areal Bahan Baku

20

x

15

300

5.

Ruang Kontrol

12,5 x

8

100

6.

Areal Proses

50

x

30

1500

7.

Areal Produk

20

x

15

300

8.

Perkantoran

20

x

15

300

9.

Laboratorium

10

x

15

150

10.

Poliklinik

12,5 x

8

100

11.

Kantin

12

10

120

12.

Mushallah

12,5 x

8

100

13.

Gudang Peralatan

12

x

5

60

14.

Bengkel

12,5 x

8

100

15.

Perpustakaan

12,5 x

8

100

16.

12

x

10

120

17.

Unit Kebakaran

16

x

20

320

18.

Unit Pengolahan air

16

x

20

320

19.

Pembangkit Listrik

16

x

20

320

20.

Pengolahan Limbah

25

x

40

1000

21.

Areal Perluasaan

50

x

40

2000

22.

Jalan dan Lahan Kosong

Total

Pemadam

x

2920 10.774

Universitas Sumatera Utara

Dimana dibutuhkan luas tanah seluas 2.000 m2 untuk perumahan karyawan yang terletak di luar lokasi pabrik.

Universitas Sumatera Utara

Keterangan gambar SUNGAI

17

19 3 20

18

5

12

1.

Pos Keamanaan

2.

Parkir

3.

T aman

4.

Areal Bahan Baku

5.

Ruang Kontrol

6.

Areal Proses

7.

Areal Produk

8.

Perkantoran

9.

Laboratorium

10.

Poliklinik

11.

Kantin

12.

Mushallah

13.

Gudang Peralatan

14.

Bengkel

15.

Perpustakaan

16.

PMK

17.

Unit Pengolahan Air

18.

Pembangkit Listrik

19.

Unit Limbah

20.

Areal Perluasan

21.

Jalan dan lahan

9

10 4

6 15

8 14

2

13

7 11

16

1

JALAN RAYA

DEPARTEMENT TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN DIAGRAM ALIR PRA-RANCANGAN PABRIK ASAM OKSALAT DARI ALANG-ALANG DENGAN METODE PELEBURAN ALKALI DENGAN KAPASITAS 2.500 TON/TAHUN Skala : Tanpa Skala Tanggal Tanda Tangan Digambar Nama : R.Dennie A. Pohan NIM : 120425009 Diperiksa Nama : Dr. Ir. Iriany, Msi /Disetujui NIP : 196406131990032001

Gambar 8.2 Tata Letak Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Asam Oksalat dari Alang-Alang

Universitas Sumatera Utara

BAB IX BENTUK ORGANISASI DAN MANAJEMEN PERUSAHAAN

Berdasarkan rencana produksi dari pabrik dengan kapasitas produksi 2.500 ton/tahun perusahaan ini cukup besar. Oleh karena itu perlu suatu sistem organisasi yang akan mengatur mekanisme kerja di dalam perusahaan/pabrik serta memecahkan masalah-masalah yang muncul di dalam perusahaan atau dengan kata lain suatu bentuk perusahaan harus memiliki sifat yang dinamis, yang berarti perusahaan itu harus dapat menyesuaikan diri terhadap segala perubahan untuk mencapai tujuan yang maksimum. Masalah organisasi merupakan hal yang penting di dalam perusahaan, hal ini menyangkut efektivitas dalam peningkatan kemampuan perusahaan dalam memproduksi dan mendistribusikan produk yang dihasilkan. Dalam upaya meningkatkan efektivitas dan kinerja perusahaan maka pengaturan atau menajemen harus menjadi hal yang mutlak. Tanpa manajemen yang efektif dan efisien tidak ada organisasi yang berhasil cukup lama. Dengan adanya menajemen yang teratur baik dari kinerja sumber daya manusia maupun terhadap asilitas yang ada seara 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 bekerja sama untuk mencapai tujuan bersama dengan mnekankan wewenang dan tanggung jawab masing-masing (Sutarto, 2002). Secara ringkas ada 3 unsur utama dalam organisasi yaitu: 1. Adanya sekelompok orang 2. Adanya hubungan dan pembagian tugas

VIII-1

Universitas Sumatera Utara

3. Adanya tujuan yang ingin dicapai Menurut pola hubungan kerja, serta lalu lintas wewenang dan tanggung jawab maka bentuk-bentuk organisasi 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

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 di atas satu tangan.

b. Proses pengambilan keputusan berjalan dengan cepat karena jumlah orang yang diajak berdiskusi masih kecil 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 pada satu orang sehingga kalau seseorang itu tidak mampu maka seluruh organisasi akan terancam kehancuran

b.

Kecenderungan pimpinan bertindak secara otoriter

c.

Karyawan tidak mempunyai kesempatan untuk berkembang

Universitas Sumatera Utara

9.1.2 Bentuk Organisasi Fungsional Ciri-ciri dari organisasi fungsional adalah segelintir pimpinan tidak memiliki bawahan yang jelas sebab atasan berwenang memberi komando kepada setiap bawahan, sepanjang ada hubungannya dengan fungsi atasan tersebut. Kebaikan bentuk organisasi fungsional adalah sebagai berikut a.

Pembagian 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 melakukan penukaran atau

pengalihan tanggung jawab kepada fungsinya b.

Para karyawan mementingkan bidamg pekerjaannya sehinga sukar

diadakan koordinasi.

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 oganisasinya

b.

Pengambilan keputusan yang sehat lebih mudah diambil karena adanya staf ahli

Keburukan bentuk organisasi garis dan staf adalah sebagai beriku: a.

Karyawan tidak saling mengenal, solidaritas sukar diharapkan

b.

Karena rumit dan kompleksnya susunan organisasi, koordinasi kadang sukar diharapkan.

Universitas Sumatera Utara

9.1.4 Bentuk Organisasi Fungsional dan Staf Bentuk organisasi fungsional dan staf, merupakan koordinasi dari bentuk dari organisasi fungsional dan bentuk organisasi garis dan staf. Kebaikan dan keburukan dari oganisasi ini merupakan perpaduan dari bentuk oganisasi yang dikombinasikan (Siagian, 1992). Dari uraian di atas dapat diketahui kebaikan dan keburukan dari beberapa bentuk organisasi. Setelah mempertimbangkan baik dan buruknya makan prarancangan pabrik asam oksala dari alang-alang dengan metode peleburan alkali ini mengunakan bentuk organisasi garis dan staf.

9.2 Bentuk Perusahaan Pabrik ini merupakan perusahaan swasta nasional yang berbentuk Perseroan Terbatas (PT) dan bergerak dalam industri kimia, yang sahamnya dipegang oleh negara dan masyarakat. Kekuasaan tertinggi dipegang oleh Rapat Umum Pemegang Saham (RUPS), dan Dewan Komisaris sebagai pengawas perusahaan. Pertimbangan yang mendasari pemilihan bentuk perusahaan adalah : a. Kebutuhan modal yang besar yang dari modal sendiri (pemegang saham) dan selebihnya didapatkan dari pihak bank. b. Kedudukan antara pemimpin perusahaan dan pemegang saham terpisah. c. Kelangsungan hidup perusahaan lebih terjamin karena tidak terpengaruh oleh terhentinya pemegang saham, direksi dan karyawan. d. Kekayaan perseroan terpisah dari kekayaan setiap pemegang saham.

9.3 Uraian Tugas, Wewenang dan Tanggung Jawab Dalam menjalankan tugas dan tanggung jawab setiap bagian mempunyai tugas dan tanggung jawab yang harus dipertanggungjawabkan kepada masingmasing atasan. Uraian tugas dan tanggung jawab masing-masing bagian diuraikan sebagai berikut :

Universitas Sumatera Utara

9.3.1 Rapat Umum Pemegang Saham (RUPS) Pemegang kekuasaan tertinggi pada struktur organisasi garis dan staf adalah rapat umum pemegang saham 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, dan dewan komisaris. Hal dan wewenang RUPS adaah sebagai berikut: 1.

Meminta pertanggungjawaban dewan komisarin lewat suatu sidang

2.

Dengan musyawarah dapat mengganti dewan komisaris serta

mengesahkan anggota pemegang saham bila mengundurkan diri 3.

Menetapkan besar laba tahunan yang diperoleh, untuk dibagikan,

dicadangkan atau ditanam kembali.

9.3.2 Pemegang Saham Pemegang saham adalah beberapa orang yang mengumpulkan modal untuk pabrik dengan cara membeli saham perusahaan. Mereka merupakan pemilik perusahaan yang mana melalui rapat pemegang saham mereka menetapkan : 1. Mengangkat dan memberhentikan dewan komisaris. 2. Mengesahkan hasil-hasil usaha neraca perhitungan laba dan rugi tahunan.

9.3.3

Dewan Komisaris Dewan komisaris ini bertindak sebagai wakil dari pemegang saham dan

semua keputusan dipegang dan ditentukan oleh rapat persero : 1. Menentukan dan memutuskan siapa yang menjabat sebagai direktur dan menetapkan kebijaksanaan perusahaan. 2. Menyetujui dan menolak rencana yang diajukan oleh direktur.

Universitas Sumatera Utara

3. Mengadakan evaluasi tentang hasil yang diperoleh perusahaan. 4. Memberi nasehat kepada direktur bila ingin mengadakan perubahan dalam perusahaan.

9.3.4

Dewan Direksi

1. Direktur Utama Direktur utama adalah pimpinan perusahaan yang bertanggung jawab kepada dewan komisaris dan membawahi : a. Divisi Teknik dan Produksi b. Divisi Administrasi dan Keuangan c. Divisi Pemasaran Ketiga divisi tersebut bertanggung jawab terhadap Direktur Utama. Tugas dan wewenang direktur utama : a. Bertanggung kepada dewan komisaris. b. Menetapkan kebijaksanaan peraturan dan tata tertib baik keluar maupun ke dalam perusahaan. c. Mengkoordinasi kerja sama antara Divisi Teknik dan Produksi, Divisi Administrasi dan Keuangan dan Divisi Pemasaran. d. Mengatur dan mengawasi keuangan perusahaan. e. Bertanggung jawab atas kelancaran produksi perusahaan. 2. Wakil Direktur Wakil direktur bertanggung jawab sepenuhnya kepada direktur utama, bertugas membantu tugas direktur utama apabila sedang tidak ditempat. 3. Sekretaris Perusahaan Sekretaris bertugas membantu direktur utama dalam melaksanakan tugastugasnya yang berhubungan dengan administrasi perusahaan.

Universitas Sumatera Utara

4. Penelitian dan Pengembangan (Litbang) Litbang mempunyai tugas : a.

Bertanggung jawab langsung kepada Direktur Utama.

b.

Melaksanakan penelitian dan pengembangan terhadap produksi.

c.

Mengadakan evaluasi dibidang teknik dan ekonomi.

d. Melaksanakan penelitian dan pencarian obyek-obyek pengembangan perusahaan.

9.3.5 Pembagian Divisi dan Tugasnya 1.

Kepala Divisi Teknik dan Produksi Bertanggung jawab kepada direktur utama dalam mutu dan kelancaran produksi serta membawahi : a. Seksi Maintenance (Perawatan) dan Teknik Tugas Maintenance dan Teknik adalah : 1. Melaksanakan pemeliharaan gudang, taman dan peralatan proses termasuk utilitas, dan melaksanakan perbaikan terhadap peralatanperalatan yang mengalami kerusakan. 2. Membuat rancangan peralatan proses untuk peningkatan dan efisiensi peralatan dalam rangka peningkatan produksi pabrik. b. Seksi Proses dan Laboratorium Tugas seksi proses dan laboratorium adalah : 1. Mempersiapkan segala kebutuhan bahan, barang dan peralatan yang dibutuhkan untuk proses. 2. Mengatur dan mengawasi pelaksanaan jalannya proses produksi yang terjadi serta realisasi rencana produksi dan bertanggung jawab atas jalannya masing-masing peralatan proses. 3. Mengawasi dan menganalisa mutu produksi, bahan baku dan bahan

Universitas Sumatera Utara

pembantu. 4. Mengawasi hal-hal yang berhubungan dengan buangan limbah kimia. c. Seksi Utilitas dan Quality Control Tugas seksi utilitas dan quality control adalah : 1. Mengawasi dan mengatur pelaksanaan penyediaan air pendingin, steam, air umpan boiler, bahan bakar dan listrik serta bertanggung jawab atas peralatan yang digunakan, misalnya boiler. 2. Mengawasi mutu bahan baku, bahan bakar dan produk, agar diperoleh kualitas produk yang diharapkan.

2. Kepala Divisi Administrasi dan Keuangan Bertanggung jawab terhadap Direktur Utama dalam bidang pendidikan dan pelatihan, tenaga kerja, kesehatan dan keselamatan kerja, serta anggaran keuangan dan administrasi perusahaan. Kepala Divisi Administrasi dan Keuangan membawahi : a. Seksi Diklat dan Personalia Tugas seksi diklat dan personalia adalah : 1. Bertugas melaksanakan segala sesuatu yang berhubungan dengan tenaga kerja antara lain mengadakan pendidikan dan latihan kerja bagi karyawan. 2. Melaksanakan segala sesuatu yang berhubungan dengan tenaga kerja antara lain penerimaan dan pemberhentian karyawan, mengusahakan disiplin kerja yang tingi dalam menciptakan kondisi kerja yang tenang. b. Seksi Kesehatan dan Keselamatan Kerja Tugas seksi kesehatan dan keselamatan adalah : 1. Melaksanakan segala sesuatu yang berhubungan dengan tenaga kerja antara lain penyediaan tenaga kesehatan.

Universitas Sumatera Utara

2. Menangani hal-hal yang dapat mengancam keselamatan pekerja dan mengurangi bahaya yang ada. c. Seksi Anggaran dan Keuangan Tugas seksi anggaran, keuangan dan administrasi adalah : 1. Mengadakan perhitungan anggaran tentang gaji dan insentif karyawan, menghitung penggunaan uang perusahaan, mengamankan keuangan dan membuat ramalan keuangan dimasa mendatang. 2. Menyelenggarakan

pencatatan

hutang

piutang,

administrasi

persediaan kantor dan pembukuan serta masalah perpajakan.

3. Kepala Divisi Pemasaran Bertanggung jawab kepada Direktur Utama dalam hal pemasaran dan penanganan bahan baku serta pergudangan. Kepala Divisi Pemasaran membawahi :

a. Seksi Pemasaran dan Gudang Tugas seksi pemasaran dan gudang adalah : 1. Menangani hasil produksi dan mengurusi segala keperluan konsumen seperti pembayaran komisi. 2. Mengatur masuknya bahan baku dan keluarnya hasil produksi serta peralatan gudang. b. Seksi Distribusi dan Transportasi Tugas seksi distribusi dan transportasi adalah : 1. Menangani pendistribusian hasil produksi ke konsumen. 2. Menjaga kelancaran pengangkutan bahan baku dan hasil produksi yang akan didistribusikan ke konsumen.

Universitas Sumatera Utara

c. Seksi Keamanan Seksi keamanan bertugas menjagah dan memelihara keamanan di daerah sekitar pabrik, menjaga semua bangunan pabrik dan fasilitas perusahaan dilingkungannya, mengawasi keluar masuknya orang selain karyawan di lingkungan pabrik.

4. Status Karyawan dan Upah Pada perusahaan ini sistem upah karyawan berbeda-beda. Hal ini tergantung dari status karyawan dan tingkat pendidikan serta tinggi rendahnya kedudukan dan tanggung jawab serta keahliannya. Adapun status karyawan dapat digolongkan sebagai berikut : 1. Karyawan tetap adalah karyawan yang menerima gaji bulanan yang besarnya tergantung dari kedudukan, keahlian, pendidikan dan masa kerja. 2. Karyawan harian adalah karyawan yang menerima upah harian yang dibayar pada akhir pekan. 3. Karyawan borongan adalah karyawan yang menerima upah borongan untuk suatu pekerjaan misalnya : bongkar muat, shut down, dan lain-lain.

5. Jadwal Kerja Karyawan Pabrik Timbal Kromat direncanakan beroperasi selama 330 hari/tahun, 24 jam/hari, sedangkan sisa waktu yang ada selama setahun digunakan untuk shut down (off all), pemeliharaan dan perbaikan peralatan pabrik. Waktu kerja karyawan dibagi menjadi dua golongan, yaitu : a. Karyawan Shift Karyawan shift adalah karyawan yang langsung menangani proses produksi dan langsung mengatur bagian-bagian tertentu di pabrik yang ada hubungannya dengan keamanan dan kelancaran produksi.

Universitas Sumatera Utara

Tenaga karyawan tersebut bekerja secara bergantian sehari semalam dan biasanya juga masuk pada hari libur. Karyawan shift ini antara lain : operator produksi, sebagian dari bagian teknik, karyawan produksi dan karyawan bagian gudang serta karyawan security. Kelompok kerja ini dibagi menjadi empat shift, yaitu tiga shift kerja dan satu shift istirahat. Masing-masing shift bekerja selama 8 jam sehari dan lima hari dalam seminggu, dengan pengaturan waktu sebagai berikut : Shift I, jam 08.00 – 16.00 WIB Shift II, jam 16.00 – 24.00 WIB Shift III, jam 24.00 – 08.00 WIB Tiap shift mendapat dua kali libur setiap lima hari kerja. Setiap siklus (20 hari) tiap shift mendapat libur delapan hari. Tabel 9. 1. Jadwal Kerja Karyawan Pabrik Asam Oksalat Hari ke Kelompok 1

2

3

4

5

6

7

A

I

I

I

I

I

-

II

B

-

II

II

II

II

II

-

C

II

-

-

III

III

III

III

D

III

III

III

-

-

I

I

Keterangan : A, B, C, D

= Kelompok kerja shift

1, 2, 3, 4

= Hari kerja

I, II, III

= Jam kerja shift

Waktu siklus = 20 hari

Universitas Sumatera Utara

b. Karyawan Non Shift Karyawan non shift adalah karyawan yang tidak langsung menangani pabrik yaitu direktur, kepala bagian, seksi-seksi dan bawahan yang ada di kantor atau dengan kata lain bekerja untuk pabrik yang pekerjaannya tidak kontinyu. Pembagian jam kerja karyawan non shift adalah : 1. Hari Senin-Kamis

: Pukul 08.00 – 12.00 WIB : Pukul 13.00 – 16.00 WIB

2. Hari Jum’at

: Pukul 08.00 – 11.00 WIB : Pukul 13.30 – 16.00 WIB

3. Hari Sabtu

: Pukul 08.00 – 12.00 WIB : Pukul 13.00 – 15.00 WIB

Hari Minggu dan hari libur resmi lainnya.

9.6 Jaminan Sosial dan Kesejahteraan Karyawan Untuk membuat suasana dan kepuasan kerja yang tinggi, maka harus diperhatikan pula mengenai jaminan sosial dan kesejahteraan karyawannya. Hal ini berupa : 1. Tunjangan Para karyawan tetap dan bulanan disamping menerima gaji pokok juga mendapatkan tunjangan berdasarkan jumlah keluarga karyawan. Selain itu setiap tahun semua karyawan mendapat Tunjangan Hari Raya (THR) berdasarkan tingkatan gaji karyawan dan juga bagi karyawan berprestasi diberikan bonus yang didasarkan pada tingkat prestasi dan ketentuan yang telah ditetapkan oleh perusahaan. 2. Fasilitas Disediakan kendaraan antar jemput untuk karyawan dengan rute yang telah ditentukan oleh perusahaan. Juga disediakan fasilitas kendaraan dinas berupa kendaraan roda empat atau roda dua.

Universitas Sumatera Utara

Fasilitas-fasilitas lain yang perlu diberikan adalah : 1. Klinik Kesehatan Tenaga Kerja Hal ini sangat perlu diperhatikan perusahaan dengan cara menyediakan Klinik Pengobatan di lokasi pabrik. 2. Perumahan Dalam hal ini diatur sesuai dengan ketentuan yang berlaku dan petunjuk dari Dinas Tenaga Kerja berdasarkan Undang-Undang Pemerintah serta untuk mewujudkan Sistem

Perburuhan Pancasila, maka perusahaan perlu

mewujudkan perumahan sebagai sarana tempat tinggal bagi para karyawan yang disesuaikan dengan aturan dan kebijakan perusahaan. 3. Asuransi Tenaga Kerja Seluruh karyawan perusahaan tanpa kecuali diikutsertakan dalam Asuransi Tenaga Kerja (Astek) sesuai dengan Peraturan Pemerintah dan Dinas Tenaga Kerja. Di samping itu segala macam kecelakaan dan pengobatan yang diakibatkan oleh pekerja ditanggung oleh perusahaan. Demikian pula biaya pengangkutan dari tempat terjadinya kecelakaan ke rumah korban atau rumah sakit ditanggung perusahaan sesuai dengan Undang-Undang Perburuhan. Untuk jumlah karyawan pabrik asam oksalat dapat dilihat pada tabel 9.2. Penentuan jumlah karyawan pabrik didasarkan pada kebutuhan manajemen perusahaan dan unit-unit produksi yang ada di dalam pabrik berdasarkan besar kecilnya volume pekerjaan. Sedangkan struktur organisasi perusahaan dapat dilihat pada gambar 9.1. Bentuk struktur organisasi perusahaan dimaksudkan untuk mengatur mekanisme

kerja

di

dalam

perusahaan/pabrik

guna

meningkatkan

produktivitas dan efektivitas kerja para karyawan dan kemudahan di dalam memberikan tanggung jawab dan koordinasi setiap bidang pekerjaan yang ada di dalam perusahaan.

Universitas Sumatera Utara

Tabel 9.2. Jumlah Karyawan Pabrik Asam Oksala No 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20. 21. 22. 23. 24. 25. 26. 27. 28. 29.

Jabatan Komisaris Direktur Wakil Direktur Sekretaris Perusahaan Staf Sekretaris Perusahaan Kepala Litbang Kepala Devisi Teknik dan Produksi Kasi Maintenance dan Teknik Kasi Proses dan Laboratorium Kasi Utilitas dan Quality Kontrol Staf Devisi Teknik dan Produksi Kepala Devisi Administrasi dan Keuangan Kasi Diklat dan Personalia Kasi Kesehatan dan KK Kasi Anggaran Keuangan dan Administrasi Staf Devisi Administrasi dan Keuangan Kepala Devisi Pemasaran Kasi Pemasaran dan Gudang Kasi Distributor dan Transportasi Kasi Keamanaan Staf Devisi Pemasaran Perawat dan K3 Karyawan Proses dan Produksi Karyawan Laboratorium Karyawan Quality Control Petugas Keamanaan PMK Supir Petugas Kebersihan

Gol. V IV/V IV IV II/III IV IV IV IV IV II/III IV IV IV IV II/III IV IV IV II/III II/III II/III II/III II/III II/III II/III II/III II II

Jumlah Tenaga Kerja

Jumlah 1 1 1 1 3 1 1 1 1 1 8 1 1 1 1 8 1 1 1 1 9 8 34 9 9 12 6 10 8 141

Keterangan : - Gol. V

: Tingkat Pendidikan Sarjana atau minimal (S1)

- Gol. IV : Tingkat Pendidikan Sarjana (S1) - Gol. III : Tingkat Pendidikan DIII - Gol. II

: Tingkat Pendidikan SMU

Universitas Sumatera Utara

9.7

Sistem Pengajian Juml

Gaji/bulan

ah

(Rp)

Komisaris

1

8.000.000

8.000.000

2.

Direktur

1

20.000.000

20.000.000

3.

Wakil Direktur

1

10.000.000

10.000.000

4.

Sekretaris Perusahaan

1

10.000.000

10.000.000

5.

Staf Sekretaris Perusahaan

3

5.000.000

15.000.000

6.

Kepala Litbang

1

10.000.000

10.000.000

7.

Kepala Devisi Teknik dan Produksi

1

8.000.000

8.000.000

8.

Kasi Maintenance dan Teknik

1

5.000.000

5.000.000

9.

Kasi Proses dan Laboratorium

1

5.000.000

5.000.000

10.

Kasi Utilitas dan Quality Kontrol

1

5.000.000

5.000.000

11.

Staf Devisi Teknik dan Produksi

8

4.000.000

32.000.000

12.

Kepala Devisi Administrasi dan Keuangan

1

8.000.000

8.000.000

13.

Kasi Diklat dan Personalia

1

5.000.000

5.000.000

14.

Kasi Kesehatan dan KK

1

5.000.000

5.000.000

15.

Kasi Anggaran Keuangan dan Administrasi

1

5.000.000

5.000.000

16.

Staf Devisi Administrasi dan Keuangan

8

4.000.000

32.000.000

17.

Kepala Devisi Pemasaran

1

8.000.000

8.000.000

18.

Kasi Pemasaran dan Gudang

1

5.000.000

5.000.000

19.

Kasi Distributor dan Transportasi

1

5.000.000

5.000.000

20.

Kasi Keamanaan

1

5.000.000

5.000.000

21.

Staf Devisi Pemasaran

9

4.000.000

36.000.000

22.

Perawat dan K3

8

3.500.000

28.000.000

23.

Karyawan Proses dan Produksi

34

3.500.000

119.000.000

24.

Karyawan Laboratorium

9

3.500.000

31. 500.000

25.

Karyawan Quality Control

9

3.500.000

31.500.000

26.

Petugas Keamanaan

12

2.500.000

30.000.000

27.

PMK

6

2.500.000

15.000.000

28.

Supir

10

2.000.000

20.000.000

29.

Petugas Kebersihan

8

1.600.000

12.800.000

No

Jabatan

1.

141

Total

529.800.000

Universitas Sumatera Utara

9.8

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

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

Universitas Sumatera Utara

DEWAN KOMISARIS

DIREKTUR UTAMA

WAKIL DIREKTUR

LITBANG

DEVISI TEKNIK DAN PRODUKSI

SEKSI MAITENANCE DAN TEKNIK

SEKSI PROSES DAN LABORATORIUM

SEKSI UTILITAS DAN QUALITY CONTROL

DEVISI ADMINISTRASI DAN KEUANGAN PEMASARAN

SEKSI DIKLAT DAN PERSONALIA

SEKSI KESEHATAN DAN K3

DEVISI PEMASARAN

SEKSI ANGGARAN DAN KEUANGAN

SEKSI PEMASARAN DAN GUDANG

SEKSI DISIRBUTOR DAN TRANSPORTASI

KARYAWAN PERUSAHAAN

Gambar 9.1. Struktur Organisasi Pabrik Asam Oksalat

Universitas Sumatera Utara

SEKSI KEA

BAB X ANALISA EKONOMI

Suatu

pabrik

harus

dievaluasi

kelayakan

berdirinya

dan

tingkat

pendapatannya sehingga perlu dilakukan analisa perhitungan secara teknik. Selanjutnya,

perlu

juga

dilakukan

analisa

terhadap

aspek

ekonomi

dan

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

10.1 Modal Investasi Modal investasi adalah seluruh modal untuk mendirikan pabrik dan mulai menjalankan usaha sampai mampu menarik hasil penjualan. Modal investasi terdiri dari : 10.1.1 Modal Investasi Tetap / Fixed Capital Investment (FCI) Modal investasi tetap adalah modal yang diperlukan untuk menyediakan segala peralatan dan fasilitas manufaktur pabrik. Modal investasi tetap ini terdiri dari:

Universitas Sumatera Utara

1. Modal Investasi Tetap Langsung (MITL) / Direct Fixed Capital Investment (DFCI), yaitu modal yang diperlukan untuk mendirikan bangunan pabrik, membeli dan memasang mesin, peralatan proses, dan peralatan pendukung yang diperlukan untuk operasi pabrik. Modal investasi tetap langsung ini meliputi :  Modal untuk tanah  Modal untuk bangunan dan sarana  Modal untuk peralatan proses  Modal untuk peralatan utilitas  Modal untuk instrumentasi dan alat kontrol  Modal untuk perpipaan  Modal untuk instalasi listrik  Modal untuk insulasi  Modal untuk investaris kantor  Modal untuk perlengkapan kebakaran dan keamanan  Modal untuk sarana transportasi

Dari hasil perhitungan pada Lampiran E diperoleh modal investasi tetap langsung (MITL) sebesar Rp 38.073.221.508,03 ,-

2. Modal Investasi Tetap Tak Langsung (MITTL) / Indirect Fixed Capital Investment (IFCI), yaitu modal

yang diperlukan pada saat pendirian pabrik

(construction overhead) dan semua komponen pabrik yang tidak berhubungan secara langsung dengan operasi proses. Modal investasi tetap tak langsung ini meliputi :  Modal untuk pra-investasi  Modal untuk engineering dan supervisi

Universitas Sumatera Utara

 Modal biaya legalitas  Modal biaya kontraktor (contractor’s fee)  Modal untuk biaya tak terduga (contigencies) Dari perhitungan pada Lampiran E diperoleh modal investasi tetap tak langsung, MITTL sebesar Rp. 10.279.769.807,17 ,Maka, total modal investasi tetap (MIT) adalah : Total MIT

= MITL + MITTL = Rp. 30.073.221.508,03,- + Rp. 10.279.769.807,17,= Rp. 48.352.991.315 ,-

10.1.2 Modal Kerja / Working Capital (WC) Modal kerja adalah modal yang diperlukan untuk memulai usaha sampai mampu menarik keuntungan dari hasil penjualan dan memutar keuangannya. Jangka waktu pengadaan biasanya antara 3 – 4 bulan, tergantung pada cepat atau lambatnya hasil produksi yang diterima. Dalam perancangan ini jangka waktu pengadaan modal kerja diambil 3 bulan. Modal kerja ini meliputi :  Modal untuk biaya bahan baku proses dan utilitas  Modal untuk kas Kas merupakan cadangan yang digunakan untuk kelancaran operasi dan jumlahnya tergantung pada jenis usaha. Alokasi kas meliputi gaji pegawai, biaya administrasi umum dan pemasaran, pajak, dan biaya lainnya.  Modal untuk mulai beroperasi (start – up)  Modal untuk piutang dagang Piutang dagang adalah biaya yang harus dibayar sesuai dengan nilai penjualan yang dikreditkan. Besarnya dihitung berdasarkan lamanya kredit dan nilai jual tiap satuan produk. Rumus yang digunakan: PD 

IP  HPT 12

Dengan: PD = piutang dagang

Universitas Sumatera Utara

IP

= jangka waktu yang diberikan (3 bulan)

HPT = hasil penjualan tahunan

Dari hasil perhitungan pada Lampiran E diperoleh modal kerja sebesar Rp 102.468.165.821,72 ,Total Modal Investasi = Modal Investasi Tetap + Modal Kerja = Rp 48.352.991.315,20 ,- + Rp 102.468.165.821,72,= Rp 170.468.165.821,72 ,Modal investasi berasal dari: -

Modal sendiri / saham – saham sebanyak 60 dari total modal investasi. Modal sendiri adalah Rp 102.468.165.821, 72,-

-

Pinjaman dari bank sebanyak 40 dari total modal investasi. Pinjaman dari bank adalah Rp 68.000.000.000,-

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

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

Gaji tetap karyawan

-

Bunga pinjaman bank

-

Depresiasi dan amortisasi

-

Biaya perawatan tetap

-

Biaya tambahan industri

-

Biaya administrasi umum

Universitas Sumatera Utara

-

Biaya pemasaran dan distribusi

-

Biaya laboratorium, penelitian dan pengembangan

-

Biaya hak paten dan royalti

-

Biaya asuransi

-

Pajak Bumi dan Bangunan (PBB)

Dari hasil perhitungan pada Lampiran E diperoleh biaya tetap / fixed cost adalah sebesar Rp 33.936.364.403,16 ,-

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

Biaya bahan baku proses dan utilitas

-

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

-

Biaya variabel lainnya

Dari hasil perhitungan pada Lampiran E diperoleh biaya variabel / variable cost adalah sebesar Rp 162.348.105.241,08 ,Total Biaya Produksi = Biaya Tetap + Biaya Variabel = Rp 33.936.364.403,16,- + Rp 162.348.105.241,08,= Rp 196.284.469.644,24 ,-

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

= Rp 85.933.030.348,17,-

Universitas Sumatera Utara

2. Pajak penghasilan (PPh)

= Rp 25.727.409.104,45,-

3. Laba setelah pajak (netto)

= Rp 60.205.621.243,72,-

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

Laba sebelum pajak  100  Total penjualan

PM =

Rp 85.933.030.348,17,x100% Rp 282.217.499.992,41,-

PM = 30,4% Dari hasil perhitungan diperoleh profit margin sebesar 30,4% maka pra rancangan pabrik ini memberikan keuntungan.

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

Biaya Tetap  100  Total Penjualan  Biaya Variabel

BEP =

Rp 33.936.364.403,16, 100  Rp 282.217.499.991,41,-  Rp 162.348.105.241,08,-

BEP = 28,3 %

Kapasitas produksi pada titik BEP

= 28,3%  2500 ton/tahun = 853,60 ton/tahun

Universitas Sumatera Utara

Nilai penjualan pada titik BEP

= 28,3 %× Rp 282.217.499.992,41,= 79.898.926.165,10,-

Dari data feasibilities, (Timmerhaus, 1991) : -

BEP  50 , pabrik layak (feasible)

-

BEP  70 , pabrik kurang layak (infeasible).

Dari perhitungan diperoleh BEP = 28,3% maka pra rancangan pabrik ini layak.

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

Laba setelah pajak  100  Total Modal Investasi

ROI =

Rp 60.205.621.243,72 , 100  Rp 170.468.165.821,72,-

ROI = 35,3% Analisa ini dilakukan untuk mengetahui laju pengembalian modal investasi total dalam pendirian pabrik. Kategori resiko pengembalian modal tersebut adalah : 

ROI  15  resiko pengembalian modal rendah.



15  ROI  45  resiko pengembalian modal rata-rata.



ROI  45  resiko pengembalian modal tinggi. Dari hasil perhitungan diperoleh ROI sebesar 35,3% sehingga pabrik yang

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

Universitas Sumatera Utara

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

1  1 tahun 0,35

POT = 2,83 tahun

Dari hasil perhitungan, didapat bahwa seluruh modal investasi akan kembali setelah 2,83 tahun pabrik beroperasi.

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

Laba setelah pajak  100  Modal sendiri

RON =

Rp 60.205.621.243,72, 100  Rp.102.468.165.821,72,-

RON = 58,8%

10.4.6 Internal Rate of Return (IRR) Internal Rate of Return merupakan persentase yang menggambarkan keuntungan rata – rata bunga pertahunnya dari semua pengeluaran dan pemasukan besarnya sama. Apabila IRR ternyata lebih besar dari bunga riil yang berlaku, maka pabrik akan menguntungkan tetapi bila IRR lebih kecil dari bunga riil yang berlaku maka pabrik dianggap rugi.

Universitas Sumatera Utara

Dari perhitungan Lampiran E diperoleh IRR = 46,59 % sehingga pabrik akan menguntungkan karena lebih besar dari bunga bank saat ini sebesar 5,25 % (Bank Mandiri, 2014).

Universitas Sumatera Utara

BAB XI KESIMPULAN

Dari hasil analisa pada Pra Rancangan Pabrik Asam Oksalat dari Alang-alang dengan Metode Peleburan Alkali ini diperoleh beberapa kesimpulan, yaitu: 1. Pabrik direncanakan akan beroperasi selama 330 hari dalam setahun, 24 jam sehari dengan kapasitas produksi 2.500 ton tahun atau 315.657 kg/jam. 2. Lokasi pabrik yang direncanakan adalah di daerah Kuala Tanjung, Kabupaten Batubara, Sumatera Utara. 3. Bentuk badan usaha yang direncakan adalah Perseroan Terbatas dan bentuk organisasinya adalah organisasi garis dan staff dengan tenaga kerja yang dibutuhkan untuk mengoperasikan pabrik sebanyak 141 orang. Hasil analisa terhadap aspek ekonomi pabrik asam oksalat ini adalah: - Modal Inversatasi

= Rp 170.468.165.821,-

- Biaya Produksi Per Tahun

= Rp 196.284.469.644,-

- Harga Jual Produk Per tahun

= Rp. 288.530.476.532,-

- Laba Bersih Per Tahun

= Rp. 60.205621.243,-

- Profit Margin (PM)

= 30,4 %

- Break Even Point (BEP)

= 28,3 %

- Return on Investment (ROI)

= 35,3 %

- Pay Out Time (POT)

= 2,83 tahun

- Return on Network (RON)

= 58,8 %

- Internal Rate of Return (IRR)

= 46,59 %

4. Berdasarkan data-data di atas maka dapat disimpulkan bahwa pabrik pembuatan asam oksalat ini layak untuk didirikan.

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR PUSTAKA Anonim, a. 2014. http://www.alibaba.com, 10 Desember 2014 Anonim, b. 2014. http://www.bank_mandiri.com, 10 Desember 2014 Anonim, c. 2014. http://www.beacukai.go.id, 10 Desember 2014 Anonim, d. 2014. http://www.sentralpompa.com, 10 Desember 2014 Anonim, e. 2014. http://www.mhhe.com, 13 Desember 2014 Anonim, f. 2014. http://www.seputarforex.com, 24 April 2014 Anonim, g. 2014. Laporan Baku Mutu Air Asahan: BAPEDAL SUMUT. Brownell, L.E., Young E.H.. 1959. Process Equipment Design. Wiley Eastern Ltd. New Delhi. Considine, Douglas M. 1985. Instruments and Control Handbook. 3rd Edition. USA : Mc Graw-Hill, Inc Crities, Ron dan George Tchobanoglous, 1998. Small and Decentralized Wastemanagement System. Singapore: Mc.Graw-Hill, Inc. Degremont. 1991. Water Treatment Hadbook. 5th Edition, New York: John Wiley & Sons. Hammer.1998. Kandungan – Kandungan Limbah Industri ( terjemahan : www.google-translate.com). Geankoplis, C.J.. 1997, 2003. Transport Processes and Unit Operations. 3rd editions. Prentice-Hall of India. New Delhi. Kawamura. 1991. An Integrated Calculation of Wastewater Engineering. New York: John Wiley and Sons Inc. Kern, D.Q.. 1965. Process Heat Transfer. McGraw-Hill Book Company. New York xvii Kirk, R.E. dan Othmer, D.F. 2007. Encyclopedia of Chemical Engineering Technology. New York: John Wiley and Sons Inc. . Levenspiel, Octave. 2001. Chemical Reaction Engineering. New York: John Wiley & Sons.

Universitas Sumatera Utara

Metcalf dan Eddy, 1991. Wastewater Engineering Treatment, Disposal, Reuse. McGraw-HillBook Company, New Delhi. Nalco. 1988. The Nalco Water Handbook. 2nd Edition. McGraw-Hill Book Company. New York. Perry, Jhon H. (Ed). 1997. Perry’s Chemical Engeneers’ Handbook. Edisi Ketujuh, McGraw-Hill Book Company, New York. Peters, M.S; Klaus D. Timmerhaus dan Ronald E.West. 2004. Plant Design and Economics for Chemical Engineer. 5th Edition. International Edition. Mc.Graw-Hill. Singapore.Reklaitis, G.V., 1983. Introduction to Material and Energy Balance. McGraw-Hill Book Company, New York. Rusjdi, Muhammad. 1999. PPh Pajak Penghasilan. PT. Indeks Gramedia. Jakarta. Rusjdi, Muhammad. 2004. PPN dan PPnBM. PT. Indeks Gramedia. Jakarta. Siagian, Sondang P. 1992. Fungsi-fungsi Manajerial. Jakarta. Smith, J.M., Van Ness, H.C.. 2001. Chemical Engineering Thermodynamics. Edisi Keenam, McGraw-Hill Book Company, New York. Sutarto, 2002. Unsur – unsur Organisasi. Jakarta Timmerhaus, K.D dan Peters, M.S. Plant Design and Economics for Chemical Engineer. New York: John Wiley and Sons. 1991 Walas, Stanley M. 1988. Chemical Process Equipment. United States of America : Butterworth Publisher..

Universitas Sumatera Utara

LAMPIRAN A PERHITUNGAN NERACA MASSA Kapasitas produksi

15737,084 ton/tahun 1987,006 kg/jam Waktu Operasi 330 hari Basis Perhitungan 1 hari produksi (24 jam ) Tabel LA-1 Tabel LA-2 Data Nilai Berat Molekul (Kg/mol) Komposisi Alang-alang No Rumus Molekul BM Komposisi Persentasi 162 Abu 0,054 1 (C6H10O5)n 2 Ca(CH3COO)2 158 Silika 0,036 3 Ca(HCOO)2 130 Lignin 0,181 4 CaC2O4 128 Pentosan 0,285 5 C2H2O4.2H2O 126 Derajat polimerisasi 600-1500 6 H2O 18 Selulosa 0,443 7 Ca(OH)2 74 8 O2 32 9 CaSO4 136 98 10 H2SO4 11 CO2 44 12 C2H2O4 90 13 CH3COOH 60 14 CHOOH

= = = =

46

Satuan dalam kg/jam 1. Gudang Penyimpanan Alang-Alang Fungsi : Menyimpan persediaan alang-alang.

Alang-alang1

1

Alang-alang

Adapun komponen alang-alang yang digunakan sebagai bahan baku adalah: a. Selulosa = 44,28% x 1.987,006 = 879,846 kg/jam b. Abu = 5,42% x 1.987,006 = 107,696 kg/jam c. Silika = 3,60% x 1.987,006 = 71,532 kg/jam d. Lignin = 18,12% x 1.987,006 = 360,045 kg/jam e. Pentosan = 28,58% x 1.987,006 = 567,886 kg/jam

Universitas Sumatera Utara

Masuk (kg/jam) F 1.987,006

Komponen Alang-alang

Keluar (kg/jam) F1 1.987,006

2. Rotary Cutter Knife Fungsi : Memotong-motong alang-alang. 3

Alang-alang

1

2

Alang-alang

Masuk(kg/jam) F1 1.987,006

Komponen Alang-alang

Keluar(kg/jam) F2 1.987,006

3. Tangki Penyimpan Alang-alang Fungsi : Menyimpan alang-alang. 3

Alang-alang

2

3

Alang-alang

Masuk (kg/jam) F2 1.987,006

Komponen Alang-alang

Keluar (kg/jam) F3 1.987,006

4. Reaktor Kalsium Oksalat Fungsi : Tempat terjadinya reaksi peleburan antara alang-alang dengan larutan Ca(OH)2 Ca(OH)2 50% H2O 5

4

5 7

Alang-alang 6

O2

Ca(OH)2 CaC2O4 Ca(CH3COO)2 Ca(HCOO)2 H2O CO2

Universitas Sumatera Utara

Kondisi Operasi

: Temperatur Tekanan komponen (C6H10O5)1050 Ca(OH)2 O2 CaC2O4 Ca(CH3COO)2 Ca(HCOO)2 H2O CO2

Indeks 1 2 3 4 5 6 7 8

= =

o 98 C 1 atm

9 Humus Reaksi yang terjadi adalah : 2(C6H10O5)1050 + 3150Ca(OH)2 + 6825O2 1050CaC2O4 + 1050Ca(CH3COO)2 + 1050Ca(HCOO)2 + 9450H2O+ 4200CO2 Komposisi bahan masuk: alang-alang Ca(OH)2 50% : alang-alang Ca(OH)2 50%

= 1.987,006 kg/jam = 1,5 : 1 1.987,006 = 1,5 x

Ca(OH)2 yang dibutuhkan

= 2.980,508 = 50% x

kg/jam larutan Ca(OH)2

= 1490,254

kg/jam

Derajat polimerisasi : 1050 Asumsi : Konversi 100% F14 = Kadar selulosa

x

Laju

0,443

x

1987,006

F14 =

879,846

x

konversi

=

879,846

x

100%

=

F25 yang bereaksi

= mol bereaksi x = =

=

879,846

kg/jam

= =

879,846 0,003

kg/jam kgmol

3150

0,003 x 3150 602,857 kg/jam

x

BM

x 74

Universitas Sumatera Utara

F36 =

mol bereaksi

= = F47 =

mol bereaksi

7

mol bereaksi

mol bereaksi

x

mol bereaksi

x

= =

x 158

BM

x 130

9450 x x

BM 18

4200 x x

BM 44

Abu + Silika + lignin + Pentosan 107,696 + 1107,159

Komponen Selulosa Abu Silika Lignin Pentosan Ca(OH)2

BM

1050 x

0,003 x 4200 477,941 kg/jam

F97 = = =

x

BM

1050 x

0,003 x 9450 439,923 kg/jam mol bereaksi

32

x 128

0,003 x 1050 353,025 kg/jam

= = F87 =

x

BM

1050 x

0,003 x 1050 429,061 kg/jam

= = F76 =

x

x

0,003 x 1050 347,594 kg/jam

= = F6 =

6825 x

0,003 x 6825 564,839 kg/jam

= = F57 =

x

71,532 kg/jam

+

360,045 +

Masuk (kg/jam) F F5 879,846 107,696 71,532 360,045 567,886 1490,254 4

6

F -

567,886

Keluar (kg) F7 887,397

Universitas Sumatera Utara

O2 CaC2O4 H2O Ca(CH3COO)2 Ca(HCOO)2 CO2 Humus Total

-

1490,254 -

1987,006

2980,508 5532,353

564,839 564,839

347,594 1930,177 429,061 353,025 477,941 1107,159 5532,353 5532,353

5. TANGKI PENDINGIN Fungsi : Mendinginkan produk dari reaktor kalsium oksalat

9

10

Alang-alang

Alang-alang

Ca(OH)2 CaC2O4 H2O Ca(CH3COO)2 Ca(HCOO)2

Masuk (kg/jam) F9 887,397 347,594 1930,177 429,061 353,025

keluar (kg/jam) F10 887,397 347,594 1930,177 429,061 353,025

Humus

1107,159

1107,159

Total

5054,412

5054,412

Komponen

6. Vibrating Screen Fungsi : Memisahkan humus dengan CaC2O4, Ca(OH)2, (CH3COO)2Ca, (HCOO)2Ca dan H2O

Universitas Sumatera Utara

(COO)2Ca Ca(CH3COO) 11 Ca(HCOO)2 H2O 13 Ca(OH)2 Humus

12

(COO)2Ca Ca(CH3COO) Ca(HCOO)2 H2O Ca(OH)2

Humus Indeks 2 4 5 6 7 9

Komponen Ca(OH)2 CaC2O4 Ca(CH3COO)2 Ca(HCOO)2 H2O Humus

Komposisi Bahan Masuk: Ca(OH)2 = 887,397 kg CaC2O4 = 347,594 kg Ca(CH3COO)2 = 429,061 kg = Ca(HCOO)2 353,025 kg H2O 1930,177 kg = Total = 3947,253 kg Jumlah Humus

=

1107,159

Cake yang terikut pada humus = = =

= = = = =

22,48% 8,806% 10,870% 8,944% 48,90%

=

100,0%

kg/jam

2 % dari Humus 2% x 1107,159 22,143 kg/jam

Ca(OH)2 yang terikut di dalam humus

= Filtrat yang terikut x = =

CaC2O4 yang terikut di dalam humus

22,14 x 22,48% 4,978 kg/jam

= Filtrat yang terikut x = =

F211

F411

22,14 x 8,81% 1,950 kg/jam

Universitas Sumatera Utara

Ca(CH3COO)2 yang terikut di dalam humusFiltrat = yang terikut x = =

22,14 x 8,81% 1,95 kg/jam

Ca(HCOO)2 yang terikut di dalam humus =Filtrat yang terikut x = = H2O yang terikut di dalam cake

Ca(OH)2 di dalam cake

= = =

CaC2O4 di dalam cake

= = =

Ca(CH3COO)2 di dalam cake

Ca(HCOO)2 di dalam filtrat

H2O di dalam filtrat

=

F611

22,14 x 10,87% 2,41 kg/jam

= Filtrat yang terikut x = =

F511

F711

22,14 x 48,90% 10,83 kg/jam

F211 - Ca(OH)2 yang tinggal dalam cake 887,397 4,978 882,419 kg/jam F411 - CaC2O4 yang tinggal dalam cake 347,594 1,950 345,644 kg/jam

F511 - (CH3COO)2Ca dalam cake

= =

429,061 1,950 427,111 kg/jam

=

F611 - Ca (HCOO)2 dalam cake

= =

353,025 2,407 350,618 kg/jam

= = =

F711 - H2O dalam cake 1.930,177 - 10,828 1.919,349 kg/jam

Universitas Sumatera Utara

Komponen Ca(OH)2 CaC2O4 H2O Ca(CH3COO)2 Ca(HCOO)2 Humus Total

Masuk (kg) F11 887,397 347,594 1930,177 429,061 353,025

Keluar (kg/jam) F12 F13 882,419 4,978 345,644 1,950 1919,349 10,828 427,111 1,950 350,618 2,407

1107,159 5054,412 5054,412

1107,159 3925,140 1129,272 5054,412

7. Rotary Vacuum Filter Memisahkan CaC2O4 dengan Ca(OH)2, Ca(CH3COO)2, Fungsi : Ca(HCOO)2 dan H2O H2O CaC2O4 Ca(CH3COO)2 14 Ca(HCOO)2 H2O Ca(OH)2

15 16

17

CaC2O4 Ca(CH3COO)2 Ca(HCOO)2 H2O Ca(OH)2

CaC2O4 Ca(CH3COO)2 Ca(HCOO)2 H2O Ca(OH)2

Indeks 2 4 5 6 7

Komponen Ca(OH)2 CaC2O4 Ca(CH3COO)2 Ca(HCOO)2 H2O

H2O pencuci = =

0,250

x

0,250

x

Jumlah solid masuk 345,644

Universitas Sumatera Utara

= H2O total

=

86,411 F7 =

kg/jam

F714 +

= =

F716

1930,177 + 86,411 2016,588 kg/jam

Komposisi Bahan Masuk Cake: CaC2O4 345,644 =

kg/jam

Filtrat : Ca(CH3COO)2 Ca(HCOO)2 H2O Ca(OH)2

kg/jam kg/jam kg/jam kg/jam

= = = =

427,111 350,618 1919,349 882,419

3579,496 kg/jam Jumlah Cake= Jumlah Filtrat = = =

CaC2O4 = 345,644 14 14 14 F2 + F5 + F6 + F714 882,419 3579,496

Filtrat yang terikut pada cake = = =

= = = =

11,93% 9,80% 53,62% 24,65% 100,0%

kg/jam

+ 427,111 + kg = 100,00%

350,618

+

1919,349

1% dari Cake 345,64 1% x 3,456 kg/jam

Ca(OH)2 yang terikut di dalam cake

= = =

Filtrat yang terikut x

3,46 x 24,65% 0,85 kg/jam

Ca(CH3COO)2 yang terikut di dalam cake =Filtrat yang terikut x = = Ca(HCOO)2 yang terikut di dalam cake= = =

F214

F514

3,46 x 11,93% 0,41 kg/jam Filtrat yang terikut x

F614

3,46 x 9,80% 0,34 kg/jam

Universitas Sumatera Utara

H2O yang terikut di dalam cake

=

Filtrat yang terikut x

= = Ca(OH)2 di dalam filtrat

= = =

Ca (CH3COO)2 di dalam filtrat

Ca(HCOO)2 di dalam filtrat

H2O di dalam filtrat

=

Ca(OH)2 CaC2O4 H2O Ca(CH3COO)2 Ca(HCOO)2 Total

3,46 x 53,62% 1,85 kg/jam

F214 - Ca(OH)2 yang tinggal dalam cake 882,419 0,852 881,567 kg/jam

F514 - Ca(CH3COO)2 dalam cake

= =

427,111 0,412 426,698 kg/jam

=

F614 - Ca (HCOO)2 dalam cake

= =

350,618 0,339 350,279 kg/jam

= = =

Komponen

F714

F714 - H2O dalam cake 1.919,349 1,853 1.917,496 kg/jam

Masuk (kg/jam) F14 F15 882,419 345,644 1919,349 86,411 427,111 350,618 -

Keluar (kg/jam) F16 F17 881,567 0,85208 345,644 2003,907 1,853 426,698 0,412 350,279 0,339

3925,140 86,411 4011,551

3662,451 349,100 4011,551

8. Reaktor Asam Oksalat Fungsi : Untuk mereaksikan CaC2O4 dengan H2SO4. Reaksi yang terjadi adalah: CaC2O4 + H2SO4 C2H2O4 + CaSO4

Universitas Sumatera Utara

Ca(CH3COO)2 + H2SO4 Ca(HCOO)2 + H2SO4 Ca(OH)2 + H2SO4 CaC2O4 Ca(CH3COO) Ca(HCOO)2 H2O Ca(OH)2

Index 2 4 5 6 7 10 11 12 13 14

2CH3COOH + CaSO4 2HCOOH + CaSO4 CaSO4 + 2H2O H2SO4 18

17

19

C2H2O4 CH3COOH HCOOH CaSO4 H2O

Komponen Ca(OH)2 CaC2O4 Ca(CH3COO)2 Ca(HCOO)2 H2O C2H2O4 CH3COOH HCOOH CaSO4 H2SO4

Komposisi Bahan Masuk CaC2O4 = 345,644 Ca(CH3COO)2 = 0,412

kg/jam kg/jam

Ca(HCOO)2 H2O Ca(OH)2

kg/jam kg/jam kg/jam

= = =

Asumsi: Konversi 100 % Reaksi 1 F417 = 345,644 = F18 bereaksi

0,339 1,853 0,852

kg/jam

2,700 kgmol mol H = 2SO4 x BM H2SO4 = =

2,700 264,633

x 98 kg/jam

Universitas Sumatera Utara

F1019

= = =

F19 terbentuk

= = =

mol bereaksi x BM C2H2O4 2,700 243,031

mol bereaksi x BM CaSO4 2,700 367,246

Reaksi 2 F517 =

0,412

kg/jam

=

0,003

kgmol

F18 bereaksi

= = =

F1119

= = =

F19 terbentuk

= = =

0,003 0,256

0,003 0,313

0,003 0,355

=

0,003

kgmol

F1219

= = =

x 2 x kg/jam

60

mol bereaksi x BM CaSO4

kg/jam

= =

x 98 kg/jam

mol bereaksi x BM CH3COOH

0,339

=

x 136 kg/jam

mol H2SO4 x BM H2SO4

Reaksi 3 F617 =

F18 bereaksi

x 90 kg/jam

x 136 kg/jam

mol H2SO4 x BM H2SO4 0,003 0,255

x 98 kg/jam

mol bereaksi x BM HCOOH 0,003 0,240

x 2 x kg/jam

46

Universitas Sumatera Utara

F19 terbentuk

=

mol bereaksi x BM CaSO4

= =

0,003 0,354

Reaksi 4 F217 =

0,852

kg/jam

=

0,012

kgmol

F18 bereaksi

=

mol H2SO4 x BM H2SO4

= = F19 terbentuk

=

0,012 1,128

=

0,012 1,566

0,012 0,415

H2SO4 yang dibutuhkan : H2SO4 untuk reaksi =

H2O pada H2SO4

x 136 kg/jam

mol Ca(OH)2 x BM H2O

= =

H2SO4 yang disuplai

x 98 kg/jam

mol bereaksi x BM CaSO4

= = F719 terbentuk

x 136 kg/jam

x 36 kg/jam

Reaksi (1+2+3+4)

= =

264,633 266,273

=

1,200 x

=

319,527

= 4N = = =

+ 0,256 kg/jam

+

0,255 +

1,128

H2SO4 yang dibutuhkan kg/jam

= 2M 2 x 98 = 196 196 gr H2SO4/kg air 319,527 0,196

kg kg

=

1630,242

kg/jam

Universitas Sumatera Utara

Masuk (kg/jam) Keluar (kg) 17 18 F F F19 0,852 345,644 0,412 0,339 1,853 1630,242 1632,510 243,031 0,313

Komponen Ca(OH)2 CaC2O4 Ca(CH3COO)2 Ca(HCOO)2 H2O C2H2O4 CH3COOH HCOOH H2SO4 CaSO4

-

Total

319,527

0,240 53,255

349,100 1949,769 2298,869

369,521 2298,869

9. Press Filter Fungsi : Memisahkan CaSO4 dengan C2H2O4, CH3COOH, HCOOH, H2O dan H2SO4. Kondisi operasi

C2H2O4 CH3COOH HCOOH CaSO4 H2O

:

Temperatur = Tekanan =

21

20

22

30oC 1 atm C2H2O4 CH3COOH HCOOH H2O

CaSO4 Komposisi bahan yang masuk : - Bahan yang keluar dari reaktor Komponen Persentase Laju Filtrat Kg/jam H2O 1632,510 84,61% C2H2O4 243,031 12,60% CH3COOH 0,313 0,02% HCOOH H2SO4

0,240 53,255

0,01% 2,76%

Universitas Sumatera Utara

Total

1929,348

100,000%

Komponen Cake: Cake = CaSO4 =

369,521 kg =

19,2%

Filtrat 21 Jumlah filtrat = F - CaSO4 = =

2298,869 1929,348

Filtrat yang terikut pada cake= = = C2H2O4 keluar Di dalam cake = = = Di dalam filtrat = = = CH3COOH keluar Di dalam cake = = = Di dalam filtrat = = = HCOOH keluar Di dalam cake = = =

- 369,521 kg/jam 1 % dari Cake 1% x 369,521 3,695 kg/jam

Filtrat yang terikut x

F1020

3,695 x 12,60% 0,465 kg/jam F1020 - F1022 243,031 0,465 242,565 kg/jam

Filtrat yang terikut x

F1122

3,695 x 0,02% 0,001 kg/jam F1120 - F1122 0,313 0,001 0,313 kg/jam

Filtrat yang terikut x

F1222

3,695 x 0,01% 0,000 kg/jam

Universitas Sumatera Utara

Di dalam filtrat = = = H2O keluar Di dalam cake = = = Di dalam filtrat = = = H2SO4 keluar Di dalam cake = = = Di dalam filtrat = = =

Komponen H2O C2H2O4 CH3COOH HCOOH H2SO4 CaSO4 Total

F1220- F1222 0,240 0,000 0,239 kg/jam

Filtrat yang terikut x

F720

3,695 x 84,6% 3,127 kg/jam F720- F722 1.632,510 3,127 1.629,383 kg/jam

Filtrat yang terikut x

F1420

3,695 x 2,76% 0,102 kg/jam F1420- F1422 53,255 0,102 53,153 kg/jam

Masuk (kg) F20 1632,510 243,031 0,313 0,240 53,255 369,521 2.298,869

Keluar (kg/jam) F21 F22 1629,383 3,127 242,565 0,465 0,313 0,001 0,239 53,153 -

0,000 0,102 369,521

1925,653 373,217 2.298,869

Universitas Sumatera Utara

10. Evaporator Fungsi : Mengurangi kandungan H2O hingga konsentrasi larutan menjadi 30oBe H2O C2H2O4 CH3COOH HCOOH

25 24

26

Menghitung % larutan yang dipekatkan: Berdasarkan literatur : 30oBe Diketahui : = o Diuapkan sampai 54,9 Brix = =

C2H2O4 CH3COOH HCOOH

54,9oBrix 54,9 % Solute 40,6 % air

Komposisi bahan masuk : Air = 84,61% Solute = 15,39% F = F.Xf =

L L.Xl

+ +

V V.Xv

…………(1) ………….(2)

Dimana : Xf = (Total filtrat dalam feed/ total feed)x100 % Xl = Filtrat dalam liquid V = Vapor L = Umpan ke evaporator Neraca massa (untuk Solute) F = L + V 1925,653 = L + V …………(1) Neraca Massa Komponen (untuk Solute) = + F.Xf L.Xl V.Xf 1.925,653 15,39% = 54,90% xL + 0 296,270 = 0,549 L L = 539,653 kg/jam Substitusi ke persamaan (1) 1925,653 = 539,653 + V

……..(2)

Universitas Sumatera Utara

V

=

H2O sisa=

H2O masuk

= =

1.386,000 kg -

H2O uap

1629,383 1.386,000 243,384 kg

Komponen H2O C2H2O4 CH3COOH

Masuk (kg) 24 F 1629,383 242,565 0,313

Keluar (kg/jam) 25 26 F F 1386,000 243,384 242,565 0,313

0,239 53,153

0,239 53,153 1386,000 539,653 1.925,653

HCOOH H2SO4 Total

1.925,653

10. Kristalizer Fungsi : Mengkristalkan asam oksalat anhidrat menjadi asam oksalat dihidrat o Kondisi Operasi : Temperatur = 30 C Tekanan = 1 atm C2H2O4 H2O

27

28

C2H2O4 H2O impurities

Untuk mempermudah hitungan maka CH3COOH, HCOOH, H2SO4 disebut sebagai impurities. Dasar Perhitungan : o 1 . Kelarutan asam oksalat pada suhu 0-60 C ditunjukkan dengan persamaan : + 0,0048 t2 3,42 + 0,168 t o 2 . Range suhu kristalisasi adalah 24-32 C 3 . Jenis kristalizer asam oksalat yang digunakan adalah "Cooling Crystalization", (Kirk Othmer vol 16 edisi 3) Kelarutan asam oksalat pada 30oC adalah = 12,78 kg/100 kg larutan

Universitas Sumatera Utara

Neraca Massa di kristalizer : Feed masuk = Larutan F = S Neraca massa basis air : Xair F =

+ Kristal + C

mpelarut S mpelarut + massaasam oksalat

+ BM dihidrat C BM H2C2O4.2H2O (Geankoplis)

0,451

x

539,653

243,384

=

100 100 + 12,780 = 0,887

Neraca massa basis asam oksalat : Xasam oksalat F = masam oksalat S + = mpelarut + massaasam oksalat +

S

+

S

+

36 126 0,286

C C ..(1)

BM C2H2O4 BM H2C2O4.2H2O

C

(Geankoplis) 0,449

x

539,653

242,565

=

12,780 100 + 12,780 0,113 =

Eliminasi persamaan (1) dan (2) 243,384 = 0,887 S + 0,286 242,565 = 0,113 S + 0,714 27,580 = 0,100 S + 0,032 215,078 = 0,100 S + 0,633 -187,498 = -0,601 C C = 311,994 kg/jam (kristal) Substitusi C ke pers (1) 243,384 = 0,887 S + 0,286 243,384 = 0,887 S + 0,286 243,384 0,887 89,141 = S + 154,242 0,887 = S S = 173,954 kg/jam (larutan)

S

+

S

+

C C C C

C x

90 126 0,714

C C ..(2)

( x 0.113) ( x 0.887)

311,994

Universitas Sumatera Utara

Total kristal = 311,994 kg/jam Impurities didalam kristal= 1% x impurities masuk = 1% x 53,704 = 0,53704 kg/jam Larutan terdiri dari : H2O = 0,887 S = 0,887 = 154,242 = 0,113

C2H2O4

= = = = =

Impurities

Komponen H2O C2H2O4

x 173,954 kg/jam S

0,113 x 173,954 19,712 kg/jam impurities yang masuk 0.99 x 53,704 kg/jam 53,167

Masuk (kg) Keluar (kg/jam) 27 28 28 F Kristal (F ) Larutan (F ) 243,384 154,242 242,565 19,712

Impurities C2H2O4.2H2O Total

53,704 539,653 539,653

0,537 311,994

53,167 -

312,531 227,122 539,653

11. Centrifuge Fungsi : Memisahkan kristal C2H2O4.2H2O dari filtratnya C2H2O4 CH3COOH HCOOH H2O

28

29 30

C2H2O4 CH3COOH HCOOH H2O

C2H2O4 CH3COOH HCOOH H2O

Universitas Sumatera Utara

Komposisi Bahan Masuk: H2O (l) = 154,242 C2H2O4.2H2O = 311,994 C2H2O4 (l) = 19,712 Impuritis (s) Impuritis (l) Total Solid Total Liquid

= = = =

0,537 53,167 312,531 227,122 539,653

Jumlah kristal

= = Jumlah filtrat = = Filtrat yang terikut kristal= = = Kristal yang lolos = = =

Kristal 312,531 larutan 227,122 2% x 0.02 x 6,251 1% x 0.01 x 3,125

kg/jam kg/jam kg/jam

67,91% 99,83% 8,68%

kg/jam kg/jam kg/jam kg/jam kg/jam

0,17% 23,41%

kg/jam kg/jam cake 312,531 kg/jam cake 312,531 kg/jam

C2H2O4.2H2O dalam kristal yang keluar dalam kristal = H2C2O4 kristal yang masuk - (1% x = = dalam filtrat

311,994 - (0.01 x 311,994 ) 308,874 kg/jam = C2H2O4 kristal yang masuk - C2H2O4 kristal dalam cake = 311,994 = 3,120 kg/jam

308,874

Impurities dalam kristal yang keluar dalam kristal = impurities kristal yang masuk(1% x = = dalam filtrat

H2C2O4 kristal masuk)

0,537 - (0.01 x 0,532 kg/jam

= Impurities kristal yang masuk =

0,537

-

H2C2O4 kristal masuk) 0,537 )

- Impurities kristal dalam cake 0,532

Universitas Sumatera Utara

=

0,005 kg/jam

H2O dalam larutan yang keluar dalam kristal = Filtrat yang terikut kristalx

H2O dalam larutan

= 6,251 x 67,91% = 4,245 kg/jam = H2O larutan yang masuk - H2O larutan dalam kristal

dalam filtrat

= 154,242 = 149,997

kg/jam

4,245

C2H2O4 dalam larutan yang keluar dalam kristal = Filtrat yang terikut kristalx = 6,251 x = 0,542 kg/jam dalam filtrat

8,68%

= C2H2O4 lautan yang masuk - C2H2O4 larutan dalam kristal = =

19,712 19,170

0,542 kg/jam

Impurities dalam larutan yang keluar dalam kristal = Filtrat yang terikut kristalx = 6,251 x = 1,463 kg/jam dalam filtrat

C2H2O4 dalam larutan

Impurities dalam larutan

23,41%

= Impurities kristal yang masuk

- Impurities larutan dalam kristal

= 53,167 1,463 = 51,704 kg/jam Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam) 28 29 Komponen F F (kristal) F30 (larutan) Kristal Larutan Kristal Larutan Kristal Larutan H2O 154,242 4,245 149,997 C2H2O4 19,712 0,542 19,170 Impurities 0,537 C2H2O4.2H2O 311,994 Total

53,167 0,532 308,874

312,531 227,122 309,406 539,653

1,463 -

0,005 3,120

51,704 -

6,251 3,125 220,871 539,653

Universitas Sumatera Utara

12. Ball Mill Fungsi : Untuk menghaluskan kristal asam oksalat menjadi berukuran 200 mesh. C2H2O4 CH3COOH C2H2O4 HCOOH 31 32 CH3COOH H2O HCOOH C2H2O4 33 H2O CH3COOH HCOOH H2O Komposisi bahan keluar dari centrifuse : C2H2O4.2H2O = 309,406 kg/jam = C2H2O4 0,542 kg/jam = H2O 4,245 kg/jam impurities Recycle Total

=

1,463 kg/jam 3,188 kg/jam 318,845 kg/jam

=

=

Neraca Massa Overall di Ball Mill : P = B P (produk) = kg 318,845 Neraca massa di Vibrating Screen : C = P + A …………..(1) Asam Oksalat yang ukurannya tidak sesuai spesifikasi (dikembalikan ke ball mill = 1% A = 1% C = 0,010 C …………..(2) P = 99% C = 0,990 C …………..(3) Substitusi P = 318,845 ke pers (3) didapat P = 0,990 C 318,845 = 0,990 C C = 322,066 kg/jam A A B B B

= 0,010 = 3,221 + +

A 3,221

C kg/jam = C = 322,066 = 318,845

kg/jam

Universitas Sumatera Utara

C2H2O4.2H2O : - Dari centrifuse - Recycle dari Vibrating Screen

= = = =

309,406 1% C 1% x (P/0.99) 1% x 309,406 0,990 = 3,125 kg/jam

- Ke Vibrating Screen

= C = (P/0.99) = 309,406 0,990 = 312,531 kg/jam

C2H2O4 : - Dari Centrifuse - Recycle dari Vibrating Screen

= = = = =

- Ke Vibrating Screen

0,542 1% C 1% x 1% x

(P/0.99) 0,542 0,990 0,005 kg/jam

= C = (P/0.99) = 0,542 0,990 = 0,548 kg/jam

H2O : - Dari centrifuse - Recycle dari Vibrating Screen

= = = = =

4,245 1% C 1% x 1% x

(P/0.99) 4,245 0,990 0,043 kg/jam

Universitas Sumatera Utara

- Ke Vibrating Screen

= C = (P/0.99) = 4,245 0,990 = 4,288 kg/jam

Impurities : - Dari centrifuse - Recycle dari Vibrating Screen

= = = = =

- Ke Vibrating Screen

Komponen C2H2O4.2H2O H2O Impurities C2H2O4 Total

1,463 1% C 1% x 1% x

(P/0.99) 1,463 0,990 0,015 kg/jam

= C = (P/0.99) = 1,463 0,990 = 1,478 kg/jam

Masuk (kg/jam) Keluar (kg) 31 33 F F F32 309,406 3,125 312,531 4,245 0,043 4,288 1,463 0,542

0,015 0,005

315,657 318,845

3,188

1,478 0,548 318,845

13. Vibrating Screen Fungsi : Untuk memisahkan antara C2H2O4.2H2O sesuai ukuran dengan C2H2O4.2H2O yang tidak sesuai ukuran.

Universitas Sumatera Utara

C2H2O4 CH3COOH HCOOH H2O

3

33

BP-03 C2H2O4 CH3COOH HCOOH H2O

34

Komposisi feed masuk : C2H2O4.2H2O = C2H2O4 =

312,531 0,548

kg/jam kg/jam

Impurities H2O

1,478 4,288

kg/jam kg/jam

= =

Feed yang tidak normal = = =

Recycle ke BM 1% tidak normal C2H2O4 CH3COOH

1% dari feed masuk 0.01 x 318,845 3,188 kg/jam

H2C2O4.2H2O yang keluar : - Ke Ball Mill = 1 % x H2C2O4 dalam H2C2O4.2H2O yang masuk

- Ke storage

= = =

0.01 x 312,531 3,125 kg/jam H2C2O4 dalam H2C2O4.2H2O yang masuk H2C2O4 dalam H2C2O4.2H2O ke ball mill

= =

312,531 309,406

kg/jam

3,125

Impurities dalam H2C2O4.2H2O yang keluar : - Ke Ball Mill = 1 % x Impurities dalam H2C2O4.2H2O yang masuk = =

0.01 x 1,478 0,015 kg/jam

Universitas Sumatera Utara

- Ke Storage

= = =

H2C2O4yang keluar : - Ke Ball Mill

- Ke Storage

- Ke storage

1 % x H2C2O4 yang masuk

= = =

0.01 x 0,548 0,005 kg H2C2O4 yang masuk

- H2C2O4 d ke ball mill

0,548 0,005 0,542 kg/jam

=

1 % x H2O yang masuk

= = =

0.01 x 4,2878 0,043 kg/jam H2O yang masuk -

= = Impurities yang keluar : - Ke Ball Mill = = = - Ke Storage = = =

-

1,478 0,015 1,463 kg/jam

=

= = H2O yang keluar : - Ke Ball Mill

Impurities dalam H2C2O4.2H2O yang masuk Impurities dalam H2C2O4.2H2O ke ball mill

H2O ke ball mill

4,288 0,043 4,245 kg/jam

1 % x impurities yang masuk 0,01 x 1,478 0,015 kg/jam Impurities ke ball mill Impurities yang masuk 1,478 0,015 1,463 kg/jam

Spesifikasi produk yang dihasilkan : Total impurities dalam proses =Dalam kristal + yang ikut kristal = 1,463 + 1,463 = 2,926 kg/jam

Universitas Sumatera Utara

% Impurities pada produk yang dihasilkan = 1,836 % Masuk (kg) Keluar (kg/jam) Komponen 32 F F34 F33 C2H2O4.2H2O 312,531 309,406 3,125 H2O 4,288 4,245 0,043 Impurities C2H2O4 Total

1,478 0,548 318,845

1,463 0,542 315,657 318,845

0,015 0,005 3,188

Universitas Sumatera Utara

LAMPIRAN B PERHITUNGAN NERACA ENERGI

Data Konstanta kapasitas panas Cp = A + BT + C/T2 Dimana C :p = Kapasitas Panas (Kcal/Kmol K) A,B,C T Suhu reference Komponen O2 H2O(g) Ca(OH)2 CaSO4 CO2

= Konstanta = Suhu (K) o = 25 C = 298,15 K BM A B C 16 8,27 0,000258 -187700 18 8,22 0,00015 0,00000134 44 21,4 98 18,52 0,02197 -156800 32 10,34 0,00274 -195500

NaCl H2 H2C2O4

58,5 2 136

10,79 4,97 0,259

0,0042 0,00076

(Robert H Perry/Cecil H Chilton,Fifth Edition) Cp = A + BT + C/T2 A,B,C T

= =

Konstanta Suhu (K)

Kapasitas panas H2O(l)(Cp) T

Cp

K

kcal/kgK

T

Cp K

kcal/kgK

T

Cp K

kcal/kgK

Cp

T

kcal/kgK

K

298,15 0,999 303,150 1,002 318,150 1,010 373,150 1,040 473,15 1,095 (Robert H Perry/Cecil H Chilton,Fifth Edition) Senyawa Rumus Cp (kcal/kg K) T (C6H10O5)x 0,32 Selulosa o H2SO4 Asam Sulfat 0,34 0 C 273,15 K 0,349 0,35 0,36 0,371

o 25 C o 30 C o 50 C o 80 C

298,15 303,15 323,15 353,15

K K K K

Universitas Sumatera Utara

Asam Asetat

CH3COOH

Asam Formiat

CHOOH

Asam Oksalat

H2C2O4.

0,38 0,522

o 100 C (26-95 oC)

0,436 0,509 0,524 0,117

0 C 273,15 K o 15,5 C 288,7 K (20-100 oC) o -200 C 73,15 K

373,15

o

o 0,239 -100 C o 0,338 0 C o 0,385 50 C o 0,416 100 C (Robert H Perry/Cecil H Chilton,Fifth Edition)

Dihidrat

2H2O

Senyawa Rumus Calsium Oksalat CaC2O4

BM

173,15 273,15 323,15 373,15

Cp (J/mol K)

128

152,8

K K K K

Cp (kca/kg K) 0,285313

(Lange's,1999) Senyawa Rumus BM Σ atom Kalsium Asetat (CH3COO)2Ca 158 15 Kalsium Format (HCOO)2Ca 130 9 (Robert H Perry/Cecil H Chilton,Fifth Edition)

AR rata-rata Cp ( kkal/kg K) 10,53 0,7690 14,44 0,5608

AHfo Beberapa komponen : Senyawa

Rumus

(C6H10O5)x Selulosa O2 Oksigen Karbon Dioksida CO2 Ca Hidroksida Ca(OH)2 Calcium Oksalat CaC2O4

BM (162)x 32 44 74 128

Calsium Asetat Calcium Formiat Ca Karbonat Asam Sulfat Calsium Sulfat Asam Oksalat Asam Asetat

Ca(CH3COO)2

H2SO4 CaSO4 H2C2O4 CH3COOH

158 130 100 98 136 90 60

Asam Formiat

CHOOH

46

Ca(COOH)2 CaCO3

AHfo kJ/mol kcal/m kcal/kg -4431,7 0 0 -94,1 -2137,5 -236 -3183,5 -1360,6 -332 -2595,3 -1029 1386,6 -1207,6

-821,7 -486

-1556,6 2549,27 -2886,2 -194 -1976,3 -339 -2490,7 -2182,1 -1935,9

(Perry 5

ed

,1973)

(Perry 5

ed

,1973)

(Perry 5

ed

,1973)

(Lange's,1999) (Lange's,1999) (Lange's,1999) (Lange's,1999) (Perry 5 ed ,1973) (Perry 5

ed

,1973)

(Lange's,1999) (Lange's,1999)

-97,8 -2126,1 (Perry 5

ed

,1973)

Universitas Sumatera Utara

Asam Karbonat H2CO3 H2 O Air

-167 -2696,6 (Perry 5 -57,8 -3211 (Perry 5

62 18

ed

,1973)

ed

,1973)

Steam yang digunakan adalah saturated steam dengan dengan temperatur dan tekanan 148 0C dan P= 4.7 bar Hs = hs =

2744,02 623,572

kj/kgoC = kj/kgoC =

655,8365 149,0373

kcal/kgK kcal/kgo(Geankoplis) K

Air pendingin yang digunakan adalah air cooling tower dengan suhu masuk25 oC dan keluar 45 oC o Cp H2O pada 25 oC = 0,999 kcal/kg C (Geankoplis) o Cp H2O pada45 oC = 1,010 kcal/kg C (Geankoplis) Air pencuci yang digunakan adalah air proses dengan suhu masuk = 25 oC o Cp H2O pada 25 oC = 0,9989 kcal/kg C (Geankoplis) ΔHfo komponen humus : Senyawa ΔHfo (kkal/kg) Silika -2860,743 Lignin -466,823 Pentosan -18,95 Abu 0 Cp Komponen humus : Senyawa Cp (kkal/kg K) Silika 0,316 Lignin 0,32 Pentosan 0,479

(Lange's.1999) (Lange's.1999) (Lange's.1999) (Perry dan Green.1997)

(Perry dan Green.1997) (Kirk & Othmer.1954) (Lange's.1999)

Cp Komponen Humus : Cp = A+BT-C/T2 Senyawa Abu

Rumus Ca

BM 40

A 5,31

B 0,00333

Universitas Sumatera Utara

1. Reaktor Kalsium Oksalat H feed T = 30 oC

H Ca(OH)2 T = 30 oC

H produk T = 98 oC

Neraca Panas H masuk = Panas yang terkandung dalam reaktan masuk H Keluar = Panas yang terkandung dalam produk Alang-alang masuk C6H10O5 = 1987,006

x

44,28% x

=

879,846

kg/jam

= =

879,846 kg/jam 1407,7537 kkal/jam

0,32 kkal/kg K x

303,15-298,15

Lignin

= = =

1987,006 x 18,12% = 360,045 360,045404 kg/jam x 0,32 kkal/kg K x 576,0726 kkal/jam

kg/jam 303,15-298,15

Pentosan

= = =

1987,006 567,886 1360,087

x 28,58% = 567,886 kg/jam x 0,48 kkal/kg K x kkal/jam

kg/jam 303,15-298,15

Silika

= = =

1987,006 71,532 113,021

x 3,60% = 71,532 kg/jam x 0,32 kkal/kg K x kkal/jam

kg/jam 303,15-298,15

Abu

= =

1987,006 107,696

x 5,42% = 107,696 kg/jam x 0,789 kkal/kg

kg/jam

Universitas Sumatera Utara

=

84,961

kkal/jam

Maka H alang-alang masuk

=

C6H10O5 + Lignin + Pentosan + Silika + Abu

= + =

1407,754 113,021 + 3541,895

+ 576,073 84,961 kkal/jam

Data m ʃCp dT dan m Cp dT tiap komponen yang masuk : m Cp Kg/jam Komponen T (K) kkal/kg K H2O (l)

1490,254

5

+

1360,087

Q= m Cp dT Q= m ʃCp dT

1,002

7463,533

ʃCp dT = 𝐵 2

𝐴 ×𝑇𝑏𝑎ℎ𝑎𝑛 𝑚𝑎𝑠𝑢𝑘) + × 𝑇 2 ⬚𝑏𝑎ℎ𝑎𝑛 𝑚𝑎𝑠𝑢𝑘

𝐵

− 𝐴 ×𝑇𝑏𝑎ℎ𝑎𝑛 𝑟𝑒𝑓𝑒𝑟𝑒𝑛𝑐𝑒) + × 𝑇 2 ⬚𝑏𝑎ℎ𝑎𝑛 𝑟𝑒𝑓𝑒𝑟𝑒𝑛𝑐𝑒 2 𝐵𝑀

Komponen Ca(OH)2 O2

m kg/jam 1490,254 564,839

Total massa bahan masuk Total H bahan masuk Entalpi bahan keluar Suhu bahan keluar = 98 oC Suhu referensi = 25oC ΔT = Tbahan keluar - T referensi

Komponen Ca(OH)2

= =

ʃCp dT Q = m x ʃCp dT kkal/kg kkal/jam 1,446 2154,827 0,980 553,444

5532,353 kg/jam 13713,699 kkal/jam

= =

m kg/jam 887,397

371,15 K 298,15 K

ʃCp dT Q = m x ʃCp dT kkal/kg kkal/jam 21,1108 18733,663

Universitas Sumatera Utara

Komponen CaC2O4 Ca(CH3COO)2 Ca(HCOO)2

m kg/jam 347,594 429,061 353,025

𝐴 ×𝑇𝑏𝑎ℎ𝑎𝑛 𝑚𝑎𝑠𝑢𝑘 )+

Cp (Kkal/kg K) 0,285 0,769 0,561

𝐵 × 𝑇 2 ⬚𝑏𝑎ℎ𝑎𝑛 𝑚𝑎𝑠𝑢𝑘 2

ΔT K 73 73 73

𝐶 ) 𝑇𝑏𝑎ℎ𝑎𝑛 𝑘𝑒𝑙𝑢𝑎𝑟

−(

𝐵

ʃCp dT =

𝐴 ×𝑇𝑏𝑎ℎ𝑎𝑛 𝑟𝑒𝑓𝑒𝑟𝑒𝑛𝑐𝑒) + × 𝑇 2 ⬚𝑏𝑎ℎ𝑎𝑛 𝑟𝑒𝑓𝑒𝑟𝑒𝑛𝑐𝑒 −( 2 𝑇

𝐶

𝑒𝑓𝑒𝑟𝑛𝑐𝑒

− )

𝐵𝑀

Komponen CO2

m kg/jam 477,941

Komponen

m Kg/jam

H2O (l)

1930,177

Entalpi Humus : Silika = m x Cp x dT = 71,532 kg/jam x = 1650,105 kkal/jam Lignin = = =

m

Abu

m x ʃCp dT 107,696 kg/jam x 1262,678 kkal/jam

= = =

Q = m.Cp.ΔT kkal/jam 7239,627 24086,182 14452,264

x Cp x dT 360,045 kg/jam x 8410,661 kkal/jam

Pentosan = m x Cp x dT = 567,886 kg/jam x = 19857,276 kkal/jam Maka Entalpi humus = 31180,72004

ʃCp dT Q = m x ʃCp dT kkal/kg kkal/jam 15,745 7525,230

T (K) 73

Cp

Q= m Cp dT

kkal/kg K

Q= m ʃCp dT

1,039

146396,377

0,316

kkal/kg x

73 K

0,32

kkal/kg x

73 K

11,724502 kkal/kg

0,479

kkal/kg x

73 K

kkal/jam

Universitas Sumatera Utara

Total massa bahan keluar = Total H bahan keluar =

5532,353 249614,065

kg kkal/jam

Reaksi yang terjadi dalam reaktor Kalsium Oksalat 2(C6H10O5)1050 + 3150 Ca(OH)2 + 6825 O2 1050(COO)2Ca + 1050 (CH3COO)2Ca + 1050 (HCOO)2Ca + 9450 H2O + 4200 CO2 ΔHf C6H10O5

=

ΔHf o 25

= = ΔHf Ca(OH)2

=

-4431,719 kkal/kg x -3899230,387 kkal/jam

=

-3183,514 kkal/kg x -1919204,939 kkal/jam

ΔHf CO2

564,839

ΔHf o 25

= =

-2595,313 kkal/kg x -902113,763 kkal/jam

ΔHf Ca(HCOO)2 =

ΔHf H2O

0 kkal/kg x 0 kkal/jam

=

ΔHf Ca(CH3COO)2

kg/jam

kg/jam

347,594

kg/jam

=

ΔHf o 25

= =

-1556,563 kkal/kg x 429,061 -667859,917 kkal/jam

kg/jam

ΔHf o25

= =

2549,272 kkal/kg x 899955,842 kkal/jam

=

ΔHf o25

= =

-3210,994 kkal/kg x -1412590,396 kkal/jam

=

ΔHf 25

=

602,857

ΔHf o 25

= = ΔHf CaC2O4

kg/jam

ΔHf o 25

= = ΔHf O2

879,846

353,025

kg/jam

439,923

kg/jam

477,941

kg/jam

o

-2137,545 kkal/kg

x

Universitas Sumatera Utara

= ΔHr o25

= =

= =

-1021620,754

kkal/jam

ΔHf produk - ΔHf reaktan ((-902113,763) + (-667859,917) + (899955,842) + (-1412590,396) + (-1021620,754)) - ((-3899230,387) + (-1919204,939) + (0)) -3104228,988 ( -5818435,326 ) 2714206,338 kkal/jam

Perhitungan ΔHr o25 Komponen

ΔHp = ΔHr o25 + (m.Cp.dT)p - (m.Cp.dT)r ΔHr o25=ΔHfp- ΔHfr (m.Cp.dT)p (m.Cp.dT)r kkal/jam

Reaktan C6H10O5 Ca(OH)2 H2O O2

18733,663

Produk CaC2O4 Ca(CH3COO)2 Ca(HCOO)2 H2O CO2 Silika Lignin Pentosan Abu Jumlah

7239,627 24086,182 14452,264 146396,377 7525,230 1650,105 8410,661 1262,678 19857,276

113,021 576,073 1360,087 84,961

249614,065 2950106,703

13713,699

2714206,338

Σ

2714206,338 o

ΔHr 98 Q = = = =

1407,754 2154,827 7463,533 553,444

ΔHr + ΔHro25 + ΔHp ΔHp+ ΔHro25 - ΔHr 249614,065 + 2714206,338 2950106,703 kkal/jam

13713,699

Universitas Sumatera Utara

Q suplai = = =

1,050 x Q 1,050 x 2950106,703 3097612,038 kkal/jam

Q loss = = =

5% x Q dibutuhkan 5% x 2950106,703 147505,335 kkal/jam

Steam yang digunakan adalah saturated steam dengan T = 148 oC , P= 4,7 bar o Hs = 2744,02 kJ/kg C = 655,837 kkal/jam o hs = 623,572 kJ/kg C = 149,037 kkal/jam Q steam = massa steam =

m x (Hs - hs) 3097612,038 2744,020 623,572

= 1460,829 kg/jam Neraca Panas di reaktor 1 Jumlah Panas Masuk kkal/jam Alang-Alang 3541,895 Ca(OH)2 2154,827 O2 553,444 H2O 7463,533

Jumlah Q yang disuplai steam Jumlah

kkal/jam kkal/kg

Panas Keluar CaC2O4 Ca(CH3COO)2 Ca(HCOO)2 H2O CO2 Ca(OH)2

Jumlah kkal/jam 7239,627 24086,182 14452,264 146396,377 7525,230 18733,663

Humus 13713,699 Jumlah

31180,720 249614,065

Q loss ΔHr o25 3111325,738 Jumlah

147505,335 2714206,338 3111325,738

3097612,038

Universitas Sumatera Utara

2. Tangki Pendingin

H feed T = 98 oC H Pendingin out T =85 oC H Air pendingin in T = 25 oC

H produk T = 35 o C

Entalpi bahan masuk Suhu Bahan Masuk = Suhu Reference = ΔT

= = =

o 98 C = o 25 C =

Suhu Bahan Masuk - Suhu Referensi 371,15 298,15 73 K

Komponen Ca(OH)2

m kg/jam 887,397

Komponen

m Kg/jam

H2O (l)

Komponen CaC2O4 (CH3COO)2Ca (HCOO)2Ca

371,15 K 298,15 K

1930,177 m kg/jam 347,594 429,061 353,025

ʃCp dT Q = m x ʃCp dT kkal/kg kkal/jam 21,1108 18733,663

T (K)

Cp

Q= m Cp dT

kkal/kg K

Q= m ʃCp dT

73 Cp (Kkal/kg K) 0,285313 0,7690 0,5608

1,0390 ΔT K

146396,377

Q = m.Cp.ΔT kkal/jam 73 7239,627 73 24086,182 73 14452,264

Humus = 31180,720 kkal/jam Total massa bahan masuk = 5054,412 kg/jam Total H bahan masuk = 242088,835 kkal/jam Entalpi bahan keluar

Universitas Sumatera Utara

Suhu bahan keluar ΔT

= = = = =

o 35 C o 25 C

Komponen Ca(OH)2

Komponen

m Kg/jam 1930,177

Komponen CaC2O4 (CH3COO)2Ca (HCOO)2Ca

m kg/jam 347,594 429,061 353,025

Entalpi Humus : Silika = m x Cp x dT = 71,532 kg/jam x = 226,042 kkal/jam Lignin = = =

m

308,15 K 298,15 K

Suhu Bahan keluar - Suhu Referensi 308,15 298,15 10 K

m kg/jam 887,397

H2O (l)

= =

x Cp x dT 360,045 kg/jam x 1152,145 kkal/jam

ʃCp dT = m x = 107,696 kg/jam x = 170,145 kkal/jam Pentosan= m x Cp x dT = 567,886 kg/jam x = 2720,175 kkal/jam

ʃCp dT Q = m x ʃCp dT kkal/kg kkal/jam 2,8919 2566,255

T (K)

Cp

Q= m Cp dT

kkal/kg K

Q= m ʃCp dT

10 Cp (Kkal/kg K) 0,285313 0,7690 0,5608

1,0016

19333,537

ΔT K 10 10 10

Q = m.Cp.ΔT kkal/jam 991,730 3299,477 1979,762

0,316

kkal/kg x

10 K

0,32

kkal/kg x

10 K

1,580

kkal/kg

0,479

kkal/kg x

Abu

10 K

Universitas Sumatera Utara

Maka Entalpi humus = 4268,507327 kkal/jam Total massa bahan keluar = 5054,412 kg/jam Total H bahan keluar = 32439,269 kkal/jam Total H bahan masuk = 242088,835 kkal/jam Q loss

= = =

5% x H bahan masuk 5% x 242088,835 12104,442 kkal/jam

Q media pendingin = H bahan masuk - Q loss - H bahan keluar = 242088,835 12104,442 = 197545,124 kkal/jam Kebutuhan media pendingin Digunakan air untuk mendinginkan bahan dengan suhu masuk o o 85 C 25 C dan suhu keluar Cp air pada 25 oC = 0,999 kkal/kgK o Cp air pada 85 C = 1,032 kkal/kgK CP rata - rata = Q media pendingin (Q1) massa air

=

1,015 kkal/kgK = m x Cp x ( Tout-Tin) = Q media pendingin (Q1) Cp x ( Tout-Tin) = 197545,124 1,015 x ( 85-25) = 197545,124 60,922 = 3242,567 kg/jam

Neraca Panas di Tangki Pendingin Jumlah Panas Masuk kkal/jam CaC2O4 7239,627 Ca(CH3COO)2 24086,182 Ca(HCOO)2 14452,264 Ca(OH)2 18733,663 H2O 146396,377 Humus

32439,269

31180,720

Panas Keluar CaC2O4 Ca(CH3COO)2 Ca(HCOO)2 Ca(OH)2 H2O Humus

Jumlah kkal/jam 991,730 3299,477 1979,762 2566,255 19333,537 4268,507

Universitas Sumatera Utara

197545,124 12104,442 242088,835

Q yang diserap pendingin

Jumlah

Q loss Jumlah

242088,835

3.Rotary Vacuum Filter

H air pencuci T = 25 oC H feed T = 35 oC

H filtrat T H-215

Entalpi bahan masuk o Suhu bahan masuk = 35 C =

H cake T

303,15 K ʃCp dT

Cp Komponen

m (kg//jam)

CaC2O4 Ca(CH3COO)2 Ca(HCOO)2 Ca(OH)2 H2O

345,644 427,111 350,618 882,419 2005,760

Jumlah

4011,551

Total H bahan masuk = Entalpi bahan keluar Suhu bahan keluar =

kkal/kgK

ΔT

0,285 0,769 0,561

kkal/kg

10 10 10 2,892

0,999

10

Q = m.Cp.dT Q = m.ʃCp.dT kkal/jam 986,166 3284,482 1966,264 2551,859 20035,539 28824,311

28824,311 kkal/jam T

o

C =

T + 273,15 K

Universitas Sumatera Utara

ʃCp dT

Cp Komponen

m (kg//jam)

Filtrat Ca(CH3COO)2 Ca(HCOO)2

426,698 350,279

Ca(OH)2 H2O

2536,868

Q loss

ʃCp dT

= = =

Suhu air pencuci = H air pencuci = = = = Neraca panas : H bahan masuk = 28824,311 = 27814,674

=

1,004 (T-25)

(T-25)

+

328,131 196,437

(T-25) (T-25)

881,567 2012,300

ʃCp dT (T-25)

ʃCp dT

881,567

345,644 0,412

0,285 (T-25) 0,769 (T-25)

98,617 0,317

(T-25) (T-25)

0,339 0,852 1,853

0,561 (T-25)

0,190 0,852 1,861

(T-25) ʃCp dT (T-25)

(HCOO)2 Ca(OH)2 H2O Jumlah

kkal/kg

0,769 (T-25) 0,561 (T-25)

881,567 2003,907

Jumlah Cake CaC2O4 Ca(CH3COO)2

ΔT

kkal/kgK

Q = m.Cp.dT Q = m.ʃCp.dT kkal/jam

ʃCp dT 1,004 (T-25)

100,985

(T-25)

+

0,05 x 0,05 x 1441,216

H bahan masuk 28824,311 kkal/jam

ʃCp dT

0,852

o

25 C = 298,15 K m.Cp.dT (25 % x jumlah solid masuk).Cp.dT 86,411 431,579

x 0,999 x (303.15-298,15) K kkal/jam

H cake + H filtrat air pencuci + Q loss {(100,985 + 2536,868) (T-25)} + {(0,852 + 881,567) ʃCp.dT} 431,579 + 1441,216 2637,852

(T-25)

+

882,419

Perhitungan (T-25) dengan menggunakan trial and error T = 34,630 C = 307,780 K H bahan masuk = 2637,852 (29,997-25) + 882,419 = 25403,111 + 2411,563

ʃCp.dT

x

2,733

Universitas Sumatera Utara

=

27814,674 kkal/jam

o Jadi suhu bahan keluar rotary vacuum filter = 34,63 C = 307,780 K H filtrat ke tangki = {2536,868 x (307,780 - 298,15)} + {(0,284 x (307,780 - 298,15)) x 881,567} = 26839,83952 kkal/jam

H cake ke reaktor

=

{100,985 x (307,780 - 298,15)} + {(0,284 x (307,780 298,15)) x 0,852} 974,8348855 kkal/jam

=

Jumlah kkal/jam

Panas Masuk H umpan H air pencuci

28824,311 431,579

Jumlah

29255,890

Panas Keluar H filtrat H cake Q loss Jumlah

Jumlah kkal/jam 26839,840 974,835 1441,216 29255,890

4. Reaktor Asam Oksalat

H feed T =34,630 o C

H H2SO4 T = 30 oC

Q air pendingin T out = 45 o C T In = 25 oC

H produk T = 80 oC

Entalpi bahan masuk Cake yang kelur dari rotary vacuum filter = 974,835 kkal/jam o H2SO4 4 N pada suhu 30 C = 303,15 K - H2SO4 = 319,527 kg/jam x 0,349 kkal/kgK x = maka H2SO4 4 N adalah

5K

557,575 kkal/jam = 557,575 kkal/jam

Universitas Sumatera Utara

-

H2O

maka H H2Oadalah

=

1630,242

kg/jam x

= =

8164,624 8164,624

kkal/jam kkal/jam

Total entalpi bahan masuk =

974,835 9697,034

o 80 C =

+ 557,575 kkal/jam

+

8164,624

ʃCp.dT kkal/kg

Cp kkal/kgK 1,029 0,522

55

HCOOH H2SO4 CaSO4

0,240 53,255 369,521

0,524 0,522

55 55

Jumlah

2298,869

H2O C2H2O4 CH3COOH

5K

353,15 K

m kg/jam 1632,510 243,031 0,313

Komponen

x

Cake yang keluar dari rotary vacuum filter + larutan H2SO4 4N

= = Entalpi bahan keluar Suhu Bahan Keluar =

1,002 kkal/kgK

ΔT 55

Q= m.Cp.dT = m.ʃCp.dT (kkal/jam) 92401,124 0,310 75,224 8,993

9,781

6,905 1528,939 3614,228 97635,412

Reaksi- reaksi yang terjadi pada reaktor asam oksalat : o 353,15 K Temperatur = 80 C = CaC2O4 + H2SO4 C2H2O4 + CaSO4 Reaksi I : o ΔHf CaC2O4 = ΔHf 25 = = ΔHf H2SO4

= = =

ΔHf C2H2O4

= = =

( -2595,313 -897053,110

kkal/kg x kkal/jam

345,644

kg/jam )

kkal/kg x kkal/jam

264,633

kg/jam )

kkal/kg x kkal/jam

243,031

kg/jam )

ΔHf o25 ( -1976,327 -523001,946 ΔHf o25 ( -2182,122 -530322,605

Universitas Sumatera Utara

ΔHf CaSO4

ΔHr o25

=

ΔHf o25

= =

( -2490,662 -914686,333

= =

ΔHf produk ΔHf reaktan {(-530322,605) + (-914686,333)} - {(-897053,110) + (-523001,946)} -24953,883 kkal/jam

=

kkal/kg x kkal/jam

367,246

kg/jam )

m.Cp.dT CaC2O4

= =

(

345,644 x 5423,915 kkal/jam

0,285

x

55 )

m.Cp.dT H2SO4

= =

(

264,633 x 5399,844 kkal/jam

0,371

x

55 )

m.ʃCp.dT C2H2O4

= =

(

243,031 x 75,224 kkal/jam

0,310

)

m.ʃCp.dT CaSO4

= =

(

367,246 x 3591,975 kkal/jam

9,781

)

ΔHr o80 (I)

= = =

ΔHf o25 -24953,883 -32110,443

Komponen

+

(m.Cp.dT)p (m.Cp.dT)r + 3667,199 10823,759 kkal/jam

ΔHr o80 = ΔHr o25 + (m.Cp.dT)p - (m.Cp.dT)r o ΔHr 25 = ΔHfp -ΔHfr (m.Cp.dT)p (m.Cp.dT)r (kkal/jam)

Reaktan CaC2O4

5423,915

H2SO4

5399,844

Produk CaSO4 C2H2O4 Σ

3591,975 75,224 -24953,883

3667,199

10823,759

Universitas Sumatera Utara

Reaksi II

Ca(CH3COO)2 + H2SO4

ΔHf Ca(CH3COO)2

ΔHf H2SO4

ΔHf CH3COOH

=

ΔHf o25

= =

(

=

ΔHf o25

= =

(

=

ΔHf o25 (

=

2CH3COOH + CaSO4

-1556,563 kkal/kg x -641,969 kkal/jam

-1976,327 kkal/kg x -505,562 kkal/jam

-1935,946 kkal/kg x -606,408 kkal/jam

0,412

kg/jam )

0,256

kg/jam )

0,313

kg/jam )

0,355

kg/jam )

=

ΔHf o25

= =

(

ΔHr o25

= = =

ΔHf produk ΔHf reaktan {(-606,408) + (-884,186)} - {(-641,969) + (-505,562)} -343,063 kkal/jam

m.Cp.dT Ca(CH3COO)2

= =

(

0,412 x 17,444 kkal/jam

0,769

x

55 )

m.Cp.dT H2SO4

= =

(

0,256 x 5,220 kkal/jam

0,371

x

55 )

mCp.dT CH3COOH

= =

(

0,313 x 8,993 kkal/jam

0,522

x

55 )

m.ʃCp.dT CaSO4

= =

(

0,355 x 3,472 kkal/jam

9,781

)

ΔHr o80 (II)

= = =

ΔHf o25

ΔHf CaSO4

-2490,662 kkal/kg x -884,186 kkal/jam

+

(m.Cp.dT)p -343,063 + 12,465 -353,261 kkal/jam

(m.Cp.dT)r 22,663

Universitas Sumatera Utara

Komponen

ΔHr o80 = ΔHr o25 + (m.Cp.dT)p - (m.Cp.dT)r ΔHr o25 = ΔHfp -ΔHfr (m.Cp.dT)p (m.Cp.dT)r (kkal/jam)

Reaktan Ca(CH3COO)2 H2SO4

17,444 5,220

Produk CaSO4 CH3COOH

3,472 8,993

Σ Reaksi III :

-343,063 Ca(HCOO)2 + H2SO4

12,465

22,663

2HCOOH + CaSO4

=

ΔHf o25

= =

(

=

ΔHf o25

= =

(

= = =

ΔHf o25 ( -2126,087 kkal/kg x -509,408 kkal/jam

=

ΔHf o25

= =

(

ΔHr o25

= = =

ΔHf produk ΔHf reaktan {(-509,408) + (-882,167)} - {(863,091) + (-504,408)} -1750,258 kkal/jam

m.Cp.dT Ca(HCOO)2

= =

( 0,339 x 10,443 kkal/jam

ΔHf Ca(HCOO)2

ΔHf H2SO4

ΔHf HCOOH

ΔHf CaSO4

2549,272 kkal/kg x 863,091 kkal/jam

-1976,327 kkal/kg x -504,408 kkal/jam

-2490,662 kkal/kg x -882,167 kkal/jam

0,561

0,339

kg/jam )

0,255

kg/jam )

0,240

kg/jam )

0,354

kg/jam )

x

55 )

Universitas Sumatera Utara

m.Cp.dT H2SO4

= =

(

0,255 x 5,208 kkal/jam

0,371

x

55 )

mCp.dT

(

x 0,240 6,905 kkal/jam

0,524

x

55 )

HCOOH

= =

m.ʃCp.dT CaSO4

= =

(

0,354 x 3,464 kkal/jam

9,781

)

ΔHr o80 (III)

= = =

ΔHf o25

Komponen

+

(m.Cp.dT)p + -1750,258 10,370 -1755,539 kkal/jam

(m.Cp.dT)r 15,651

ΔHr o80 = ΔHr o25 + (m.Cp.dT)p - (m.Cp.dT)r ΔHr o25 = ΔHfp -ΔHfr (m.Cp.dT)p (m.Cp.dT)r (kkal/jam)

Reaktan Ca(HCOO)2 H2SO4

10,443 5,208

Produk CaSO4

3,464

HCOOH

6,905

Σ Reaksi IV : ΔHf Ca(OH)2

ΔHf H2SO4

-1750,258 Ca(OH)2 + H2SO4 =

ΔHf o25

= =

(

=

ΔHf o25

= =

(

10,370

15,651

CaSO4 + 2H2O

-3183,514 kkal/kg x -2712,613 kkal/jam

-1976,327 kkal/kg x -2230,151 kkal/jam

0,852

kg/jam )

1,128

kg/jam )

Universitas Sumatera Utara

=

ΔHf o25

= =

(

=

ΔHf o25

= =

(

ΔHr o25

= = =

ΔHf produk ΔHf reaktan {(-3900,346) + (-1331,041)} - {(-2712,613) + (2230,151)} -288,623 kkal/jam

m.ʃCp.dT Ca(OH)2

= =

( 0,852 x 13,553 kkal/jam

15,905

)

m.Cp.dT H2SO4

= =

(

0,371

x

m.ʃCp.dT CaSO4

= =

( 1,566 x 15,317 kkal/jam

9,781

)

m.Cp.dT 2H2O

= =

(

1,029

x

ΔHr o80 (IV)

= = =

ΔHf o25

ΔHf CaSO4

ΔHf 2H2O

Komponen

-2490,662 kkal/kg x -3900,346 kkal/jam

-3210,994 kkal/kg x -1331,041 kkal/jam

1,128 x 23,026 kkal/jam

0,415 x 23,462 kkal/jam +

(m.Cp.dT)p -288,623 + 38,779 -286,422 kkal/jam

1,566

kg/jam )

0,415

kg/jam )

55 )

(m.Cp.dT)r 36,578

ΔHr o80 = ΔHr o25 + (m.Cp.dT)p - (m.Cp.dT)r ΔHr o25 = ΔHfp -ΔHfr (m.Cp.dT)p (m.Cp.dT)r (kkal/jam)

Reaktan Ca(OH)2 H2SO4 Produk CaSO4

55 )

13,553 23,026

23,462

Universitas Sumatera Utara

2H2O

15,317

Σ ΔHr total

-288,623 = =

38,779

ΔHr o25(I) + ΔHr o25(II) + ΔHr o25(III) + ΔHr o25(IV) -24953,883 -288,623 -27335,827

=

+ -343,063 (kkal/jam) kkal/jam

+

-1750,258

Karena reaksi terjadi eksoterm maka diperlukan air pendingin Air pendingin yang masuk pada suhu 25oC = 298,15 K o 45 C = 318,15 K Neraca Panas Q pendingin

= = =

Q air pendingin = -60602,552 = m = m

36,578

=

+

dan keluar pada

ΔHp + ΔHr o25 total -ΔHr (9697,034 + (-27335,827) -97635,412) -60602,552 kkal/jam m.Cp.dT m x 1,002 x -60602,552 20 1,007 x 3008,654 kg/jam

(318,15 -

298,15)

Neraca Panas di Reaktor Asam Oksalat Panas masuk Jumlah (kkal/jam) Panas keluar Jumlah (kkal/jam) H umpan 974,835 H produk 97635,412 H H2SO4 557,575 ΔH reaksi -27335,827 H H2O 8164,624 Q air pendingin -60602,552 Jumlah

9697,034

Jumlah

9697,034

Universitas Sumatera Utara

5.COOLER H air pendingin in T = 25 oC

H feed T = 80 oC

H produk T = 55 oC

H air pendingin out T = 45 oC

Entalpi bahan masuk = = Entalpi bahan keluar suhu bahan keluar =

Entalpi bahan keluar dari reaktor asam oksalat 97635,412 kkal/jam

o 55 C =

328,15 K ʃCp dT

Cp

1632,510 243,031 0,313

1,015 0,522

30

Q = m.Cp.dT Q = m.ʃCp.dT kkal/jam 49728,252 40,262 4,905

HCOOH H2SO4

0,240 53,255

0,524 0,360

30 30

3,766 575,149

CaSO4 Jumlah

369,521 2298,869

0,360

30

3990,832 54343,167

Komponen H2O C2H2O4 CH3COOH

m (kg//jam)

kkal/kgK

ΔT

kkal/kg

30 0,166

Neraca Panas Q loss = 5% x H bahan masuk = 5% x 97635,412 = 4881,771 kkal/jam H bahan masuk = H bahan keluar + Q media pendingin 97635,412 = 54343,167 + Q media pendingin Q media pendingin = 38410,475 kkal/kg

+

4881,771

Universitas Sumatera Utara

Kebutuhan media pendingin Digunakan air pendingin untuk mendinginkan bahan masuk dengan suhu o T in = 25 C = 298,15 K o T out = 45 C = 318,15 K Q media Pendingin = 38410,475

= m

massa media pendingin

m.Cp.ΔT 1,007 x ( 45-25) =

38410,475 1,007 x ( 45-25) 2542,552 kg/jam

=

Panas masuk Jumlah (kkal/jam) Panas keluar Jumlah (kkal/jam) H umpan 97635,412 H produk 54343,167 Q media pendingin 38410,475 Q loss 4881,771 Jumlah 97635,412 Jumlah 97635,412 6.FILTER PRESS

H feed T = 55 oC

H produk T

Entalpi bahan masuk = = Entalpi bahan keluar = Suhu bahan keluar =

Entalpi bahan keluar dari Cooler I kkal/jam 54343,167 T

o

C =

T+273,15 K ʃCp dT

Cp Komponen Filtrat H2O C2H2O4

m (kg//jam)

1629,383 242,565

kkal/kgK

ΔT

kkal/kg

1,015 (T-25) ʃCp.dT

Q = m.Cp.dT Q = m.ʃCp.dT kkal/jam 1654,088 242,565

(T-25) ʃCp.dT

Universitas Sumatera Utara

CH3COOH

0,313

0,522 (T-25)

0,163

(T-25)

HCOOH H2SO4

0,239 53,153

0,524 (T-25) 0,371 (T-25)

0,125 19,720

(T-25) (T-25)

Jumlah Cake H2O C2H2O4 CH3COOH

1674,096

HCOOH H2SO4 CaSO4 Jumlah

= = =

+

242,565

3,127 0,465 0,001

1,015 (T-25)

0,000 0,102 369,521

0,524 (T-25) 0,371 (T-25)

3,213

Q loss

(T-25)

ʃCp.dT 0,522 (T-25)

ʃCp.dT

(T-25) 5% x 5% x 2717,158

+

0,465 ʃCp dT +

1674,096 3,213

H filtrat + H cake =

(T-25) (T-25)

1677,309 ʃCp dT

3,174 0,465 0,001

(T-25) ʃCp.dT (T-25)

0,0002 0,038 369,521

(T-25) (T-25) ʃCp.dT

369,521

ʃCp.dT

H bahan masuk 54343,167 kkal/jam

Neraca Panas H bahan masuk = H bahan keluar + Q loss 54343,167 = H filtrat + H cake + H filtrat + H Cake = 51626,008 kkal/jam H filtrat = H cake =

ʃCp dT

+ +

(T-25)

2717,158

242,565 ʃCp dT 0,465 ʃCp dT + +

369,52 ʃCp dT

243,0 ʃCp dT +

369,521

Suhu bahan keluar dari Filter Press dihitung dengan trial and error o T = 54,614 C = 327,76 K H Filtrat

= =

= =

1674,096 (T-25) + 242,565 ʃCp dT 1674,096 x (327,66-298,15)) + 242,565 (( [ x ((0,259 x 327,76) + (0,0008 x 327,76)) ((0,259 x 298,15) + (0,0008 x 298,15))] 49576,815 + 39,656 49616,471 kkal/jam

Universitas Sumatera Utara

H cake

3,213 (T-25) + 0,465 ʃCp dT + ʃCp dT 369,521 = (( x x 3,213 (327,66-298,15)) + 0,465 ((0,259 x 327,76)+(0,0008 x327,76)-((0,259 x 298,15)+(0,0008x298,15)

=

= =

+ ((18,52 x 327,76)+(0,022 x 327,76)+(-156800 x 327,76))((18,52 x 298,15)+(0,022 x 298,15)+(-156800 x 298,15))x 567,093 + + 95,144 0,076 1914,318 2009,537 kkal/jam

Neraca Panas pada Filter Press Panas masuk Jumlah (kkal/jam) Panas keluar Jumlah (kkal/jam) H umpan

54343,167

Jumlah

54343,167

H produk H Cake Q loss Jumlah

49616,471 2009,537 2717,158 54343,167

7. EVAPORATOR H vapour T = 100 o C

H feed T = 54,61oC

H saturated steam in T = 148 oC P = 4,7 bar

H Condensat T = 148 oC P = 4,7 bar

H produk T = 100 oC

H bahan masuk

= =

Entlapi bahan keluar dari filter press 49616,471 kkal/jam

Universitas Sumatera Utara

Entalpi bahan keluar : Suhu bahan keluar :

100

o

C

= Cp

373,150 K ʃCp dT ΔT kkal/kg

H2O C2H2O4 CH3COOH

243,384 242,565 0,313

1,038 0,522

75 75

Q = m.Cp.dT Q = m.ʃCp.dT kkal/jam 18945,384 98,085 12,240

HCOOH H2SO4

0,239 53,153

0,524 0,378

75 75

9,398 1506,875

Jumlah

539,653

Komponen

m (kg//jam)

kkal/kgK

0,404

20571,982

Hv air pada 100 oC

= 599,187 kkal/kg Entalpi air yang menguap = m x Hv = 1386,000 x 599,187 = 830473,421 kkal/jam Neraca Panas Q = Hproduk - H umpan = (830473,421 +20571,982) -(49616,471) = kkal/jam 801428,931 Q suplai Q Suplai

= 1,05 x Q = 841500,378

kkal/jam

Steam yang digunakan adalah saturated steam dengan T = 148 oC , P= 4,7 bar o Hs = 2744,0 kJ/kg C = 655,837 kkal/jam o hs = 623,6 kJ/kg C = 149,037 kkal/jam Q steam = massa steam =

Q loss

m x (Hs - hs) 841500,378 655,837 149,037

=

1660,422

= = =

5% x Q 5% x 801428,931 40071,447 kkal/jam

kkal/jam kkal/kg

kg/jam

Universitas Sumatera Utara

Neraca Panas di Evaporator Panas masuk Jumlah (kkal/jam) Panas keluar Jumlah (kkal/jam) H umpan 49616,471 H produk 20571,982 Q Steam 841500,378 H Vapour 830473,421 Q loss 40071,447 Jumlah 891116,849 Jumlah 891116,849 8.COOLER II H air pendingin in T = 25 oC

H feed T = 100 oC

H produk T = 55 oC

H air pendingin out T = 45 oC

Entalpi bahan masuk = = Entalpi bahan keluar suhu bahan keluar =

Entalpi bahan keluar dari evaporator 20571,982 kkal/jam

o 55 C =

328,15 K ʃCp dT

Cp

H2O C2H2O4 CH3COOH

243,384 242,565 0,313

1,015 0,522

30

Q = m.Cp.dT Q = m.ʃCp.dT kkal/jam 7413,761 0,000 4,896

HCOOH H2SO4

0,239 53,153

0,524 0,360

30 30

3,759 574,048

Jumlah

539,653

Komponen

m (kg//jam)

kkal/kgK

ΔT

kkal/kg

30 0,166

7996,464

Neraca Panas

Universitas Sumatera Utara

H bahan masuk = H bahan keluar + Q media pendingin 20571,982 7996,464 = + Q media pendingin Q media pendingin = 12575,518 kkal/kg Kebutuhan media pendingin Digunakan air pendigin untuk mendinginkan bahan masuk dengan suhu o 298,15 K T in = 25 C = o T out = 45 C = 318,15 K Q media Pendingin 12575,518 =

= m

massa media pendingin

m.Cp.ΔT 1,007 x ( 45-30) = =

12575,518 1,007 x ( 45-30) 832,427 kg/jam

Panas masuk Jumlah (kkal/jam) Panas keluar Jumlah (kkal/jam) H umpan 20571,982 H produk 7996,464 Q media pendingin 12575,518 Jumlah 20571,982 Jumlah 20571,982 9.CRYSTALIZER H feed T = 55 oC

H air pendingin in T = 25 oC

H produk T = 30 oC

H air pendingin out T = 45 oC

Entalpi bahan masuk = =

Entalpi bahan keluar dari cooler 7996,464 kkal/jam

Universitas Sumatera Utara

Entalpi bahan Pada 30 oC ʃCp dT

Cp Komponen

m (kg//jam)

kkal/kgK

H2O C2H2O4

243,384 242,565

1,002

Impurities C2H2O4.2H2O

53,704

0,350

Jumlah

539,653

Panas pendinginan sampai 30 oC

H pengkristalan = = = = Q Kristalisasi

= = =

Q loss

= = =

ΔT 5

0,027 5

1312,903 H bahan pada 55 oC - H bahan pada 30 oC

= = =

7996,464 6683,561 kkal/jam

Impurities C2H2O4.2H2O

1312,903

(Perry)

446,133 x (-1x(-67,3413)) 30043,163 kkal/jam Panas untuk mendinginkan + Panas untuk mengkristalkan 6683,561 + 30043,163 36726,724 kkal/jam 5% x 5% x 399,823

H bahan masuk 7996,464 kkal/jam

o 30 C =

303,15 K ʃCp dT

Cp

Kristal H2O C2H2O4

93,983

Berat kristal x Panas Pengkristalan C2H2O4.2H2O Berat kristal x (-1 x Heat Solution C2H2O4.2H2O

Entalpi bahan keluar Suhu bahan keluar = Komponen

kkal/kg

Q = m.Cp.dT Q = m.ʃCp.dT kkal/jam 1218,920 0,000

m (kg//jam)

-

kkal/kgK

ΔT

0,537 311,994

0,350 0,366

kkal/kg

Q = m.Cp.dT Q = m.ʃCp.dT kkal/jam -

5 5

0,940 570,949

Universitas Sumatera Utara

Larutan H2O C2H2O4 Impurities Jumlah

154,242 19,712

1,002

53,167 539,653

0,350

5

772,481 0,534

0,027 5

93,043 1437,947

Neraca Panas H bahan masuk + Q kristalisasi = Q bahan keluar + Q loss + Q media pendingin + = + 7996,464 36726,724 1437,947 399,823 + Q media pendingin Q media Pendingin = kkal/jam 42885,418 Kebutuhan media Pendingin Digunakan air pendingin untuk mendinginkan dengan suhu masuk 25 oC dan keluar 45 oC Q media pendingin 42885,418

= =

massa air pendingin

= =

m.Cp.dT massa air

x

1,007

x

(45-30)

42885,418 (1,007 x 15) 2838,767 kg/jam

Neraca panas pada kristalizer Panas masuk Jumlah (kkal/jam) Panas keluar Jumlah (kkal/jam) H umpan 7996,464 H produk 1437,947 Q kristalisasi 36726,724 Q loss 399,823 Q media pendingin 42885,418 Jumlah 44723,188 Jumlah 44723,188

10. CENTRIFUGE

Universitas Sumatera Utara

H feed T = 30 oC

H cake T = 30 oC

H filtrat T = 30 oC

Entalpi bahan masuk = = Entalpi Bahan keluar Suhu bahan keluar =

Panas yang keluar dari kristalizer 1437,947 kkal/jam

o 30 C =

303,15 K ʃCp dT

Cp Komponen Kristal H2O C2H2O4.2H2O C2H2O4

m (kg//jam)

kkal/kgK

ΔT

kkal/kg

Q = m.Cp.dT Q = m.ʃCp.dT kkal/jam

4,245 308,874 0,542

1,002 0,366

1,995 315,657

0,350

5

3,491 590,005

Larutan H2O C2H2O4.2H2O C2H2O4

149,997 3,120 19,170

1,002 0,366

5 5

751,221 5,709 0,519

Impurities Jumlah

51,709 539,653

0,350

Impurities

5 5 0,027

0,027 5

21,259 565,240 0,015

90,492 1437,947

Neraca Panas di Centrifuge Panas masuk Jumlah (kkal/jam) Panas keluar Jumlah (kkal/jam) H umpan 1437,947 H cake 590,005 Q larutan 847,942 Jumlah 1437,947 Jumlah 1437,947

Universitas Sumatera Utara

LAMPIRAN C PERHITUNGAN SPESIFIKASI ALAT

1. GUDANG BAHAN BAKU ALANG-ALANG (GB-01) Fungsi

:

Untuk menyimpan bahan baku alang-alang.

Lama persediaan

:

3

Densitas alang-alang Komponen

hari

: Massa

ρ

fraksi

ρc

0,054

(kg/m3) 1150,000

(kg/m3) 62,330

71,532

0,036

2250,000

81,000

Lignin

360,045

0,181

1600,000

289,920

Pentosan

567,886

0,286

1840,000

525,872

Selulosa Jumlah

879,846

0,443

1987,006

1,000

kg/jam

massa

Abu

107,696

Silika

Maka densitas alang-alang =

Faktor keloggaran

=

708,480

8440,000

1667,602

3 1667,6 kg/m

=

Laju bahan masuk

1600,000

1987,006 2

kg/jam

Kapasitas penyediaan untuk 3 hari : =

1987,006

kg/jam x

24 jam

x

3 hari

1 hari =

143064,399

kg

Volume alang-alang : V

=

Kapasitas

143064,399

=

Densitas Vgudang bahan baku

=

85,790

1667,602 =

2x =

171,581

m3

m3

Asumsi 1 karung memiliki (p : 1 m;l : 0,5m; t : 0,3 m.) jumlah karung yang dibutuhkan

=

85,790

= 571,937

0,150 =

572 karung

Universitas Sumatera Utara

Gudang direncanakan : P = 1,5 l t

=

8

V

=

pxlxt

=

1,5 l x l x 3 m

171,581 57,194

m

= =

1,5 l2 X 3 1,5 l2

l

=

5,042 m

p

=

7,563 m

Maka design gudang p

=

8,0 m

l

=

6m

t

=

8m

2. ROTARY CUTTER KNIFE (RC-01) Fungsi

:

Kapasitas

:

1987,006 kg/jam

:

0,552 kg/s

Spesifikasi Alat :

Memotong alang-alang yang berasal dari gudang. x

1 jam / 3600 detik

(Ulrich.1984 tabel 4-5)

Nama

:

Rotary Cutter

Fungsi

:

Memotong alang-alang

Tipe

:

Rotary Cutter Knife

Kapasitas maksimum

:

50 kg/s

Maks diameter feed masuk

:

1

Max reduction ratio

:

50

Bahan konstruksi

:

Carbon steel

Jumlah

:

1

m

buah o

Temperatur design

:

30 C

Power

:

2,2 kW =

2,5 hp

Universitas Sumatera Utara

3. TANGKI PENAMPUNG ALANG-ALANG (BP-01) Fungsi

:

Menampung alang alang setelah dipotong-potong

Bentuk

:

Horizontal Silinder

Material

:

Carbon steel SA-283 Grade C

Jumlah

:

1 buah

Menentukan Volume Bin m = ρ

=

1987,006

kg/jam =

4380,552

lb/jam

1667,602

3

104,092

lb/ft3

Laju padatan

=

kg/m

=

ft3/jam

42,084

Dengan waktu tinggal 4 jam dimana volume solid mengisi 80 % volume bin digunakan 1 buah bin Volume solid dalam bin

=

rate massa masuk x waktu tinggal ρ solid

=

4380,552

x

4

104,092 =

ft3

168,334

Volume solid

=

80 % volume bin

Volume bin

=

Volume solid dalam bin 0,800

=

168,334 0,800

=

210,418

ft3

Menentukan dimensi tangki Dirancang tangki berbentuk silinder tegak dengan volume H/D

=

1,5

Volume silinder (VS)

=

1/4 π.D2.H

=

0,25 π.D2.(1,5D)

=

0,25π

= V tutup bawah (Ve)

=

3 1,5 D

3 1,178 D

1 24

πD3

Universitas Sumatera Utara

Volume total (Vt)

= 210,418

=

210,418

=

Vs +

Ve 3

1,178 D + 0,042 D3 3 1,219 D

D

=

5,568

ft

=

66,812

in

H

=

8,351

ft

=

100,218

in

Volume Silinder Vs =

ft3

203,227

Volume tutup Ve =

ft3

7,191

Diameter dan tinggi tutup Diameter tutup = diameter tangki

=

5,568

ft

Rasio axis = 2:1 tinggi tutup

=

5,568

= 1,392

ft

2x2 Menentukan tekanan design (Pd) Pd

=

1,05 x P hidrostatik

=

1,05 x ρ x (g/gc) x Hs

=

1,050 x

(105,334 x 1 x 14,041/144)

=

6,339 psia =

43,706 kPa

Menentukan tebal tangki 1. Tebal bagian silinder Dipergunakan bahan konstruksi Carbon steel SA-283 grade C Efesiensi las , E

=

f allowable

=

12.650

(Brownell & Young, 1959)

Faktor korosi

=

0,125 in

(untuk 10 tahun )

ts =

0,85

Pd x ri

+

C

fE - 0,6 Pd

Universitas Sumatera Utara

dimana

:

ts

:

tebal bagian silinder (in)

Pd :

tekanan dalam bejana (lb/in2)

ri

:

jari-jari dalam shell

f

:

allowable strees (lb/in2)

E

:

faktor pengelasan

C

:

Faktor korosi (in)

6,339

ts =

x

2,784

+

0,125

(12650 x 0,85)-(0,6 x 6,339)

ts =

0,127

in

distandarisasi menjadi 1/4 in OD

=

ID +

2ts

=

66,812

+

=

67,437

in

=

0,625

OD Standart = =

72

in

6,00

ft

2.Tebal tutup Tutup tangki terbuat dari bahan yang sama dengan shell maka tebal tutup tangki standart yang digunakan adalah 1/4 Total tinggi tangki

=

Tinggi tangki +tebal tutup

=

100,218 + 1/4

=

100,468

in

=

8,372

ft

4. BELT CONVEYER (BC-01) Fungsi

:

Laju massa

:

Mengangkut alang-alang dari bin-01 ke reaktor kalsium oksalat 1.987,006 kg/jam

=

1,987 ton/jam

Dari Perry & Green.1997, edisi 7. tabel 21-7, hlm 21-11 Untuk kapasitas 1,987 ton/jam, maka dipilih belt conyever :

Universitas Sumatera Utara

Lebar belt

= 0,35

Kecepatan belt Jadi kecepatan belt

=

m

Luas permukaan beban

61 m/menit (untuk x = 1,987 61 32 m = 0,01

Belt plies

= 3

(min)

Maksimum lump size

= 5 = 2

(maks) in (sized material, 80% under)

= 3

in (unsized material, not over 20%)

m r

= =

1.987,006

kg/jam

1.667,602

kg/m

1,99

=

3

=

Rate Volumetrik

=

ton/jam =

3,79

1,22

m/menit

lbm/s

3

lb/ft

104,108 0,012

=

32 ton/jam)

ft3/s

Alat yang direncanakan : Jarak horizontal

= 10 m = 32,808 ft

Tinggi alat

= 2

Kemiringan :

m = 6,5617 ft

tga = 0,2 = 11,3 a

Panjang belt (L)

=

(Jarak2 + tinggi2)0,5

= (102 + 22)0,5 = 10,198 m =

33,452 ft

Power : Power vertikal (P1) Untuk P1 =

=

lbm/ft3material

104,108 0,301

hp

Power horizontal (P2) P2 =

0,232

0,34 hp/10 ft ( untuk 100 lb/ft3 material )

=

0,44 hp/10 ft ( untuk 100 lb/ft3 material )

hp

Power tambahan untuk tripped (P3) = Total Power (SP)=

P1

Efisiensi motor, hm

=

Power motor

=

SP hm

+

P2

2 hp +

P3

=

=

2,98

2,533 hp

85% =

2,533 0,85

hp

Universitas Sumatera Utara

3,0

Digunakan power motor =

hp

5. TANGKI PENAMPUNG Ca(OH)2 (TK-01) Fungsi : Menampung larutan Ca(OH)2 50% Material

: Carbon Steel SA 283 Grade C

Jumlah

: 1

Tipe alat

: Silinder tegak dengan tutup atas dan tutup bawah standard

buah

dished head Kondisi operasi

: Tekanan

: 1

atm

Suhu

: 30

o

C

Menentukan volume tangki m

= 2980,508

kg/jam lb/jam

r

= 6570,829 = 2211,000

= 138,033 Rate larutan =

kg/m3 3

lb/ft

ft3/jam

47,6034

dengan waktu tinggal 1 jam4 jam Volume larutan dalam tangki

=

6570,829

= Jumlah tangki penampung

x4

=

190,4136

138,033

ft3

= 1 buah

larutan akan menempati 80% volume tangki, maka volume tangki (Vt) = 3 = 190,4136 Vt = 238,0170 ft 0,8 Menentukan dimensi tangki Tangki berupa Silinder tegak dengan tutup atas dan tutup bawah standard dished head Digunakan dimensi H/D

= 1,5

Volume silinder (Vs)

2 = 1/4 p D H 2 = 0.25 p D (1.5 D) 3 = 0.25 p 1.5 D

Volume tutup atas (Va)

= 1,1775

D3

= 0,0847

D3

Universitas Sumatera Utara

Volume tutup bawah (Vb) Volume total (Vt)

D3

= 0,0847 = Vs

+ Va 3

238,0170

= 1,1775

D

238,0170

= 1,3469

D3

+ Vb 3 + 2 ( 0,0847 ) D

D

= 5,612

ft

=

67,340

in

H

= 8,417

ft

=

101,010

in

Volume silinder (Vs) Volume tutup atas (Va)

=

3 1,1775 D

=

208,08 ft

=

3

=

14,968 ft

3

=

14,968 ft

0,0847 D 0,0847 D

Volume tutup bawah (Vb) = =

Menentukan tekanan design (Pd) Pd

=

1,05 x P hidrostatik

=

1,05 x ρ x (g/gc) x Hs

=

1,050 x

(138,033 x 1 x 8,417)/144

=

8,472 psia =

58,415 kPa

Menentukan tebal tangki 1. Tebal bagian silinder Dipergunakan bahan konstruksi Carbon steel SA-283 grade C dipilih sambungan las single welded but joint Efesiensi las , E

=

f allowable

=

12.650

(Brownell & Young, 1959)

Faktor korosi

=

0,125 in

(untuk 10 tahun )

0,85

Pd x ri

ts =

+

C

fE - 0,6 Pd dimana

:

ts

:

tebal bagian silinder (in)

Pd :

tekanan dalam bejana (lb/in2)

ri

:

jari-jari dalam shell

f

:

allowable strees (lb/in2)

E

:

faktor pengelasan

C

:

Faktor korosi (in)

Universitas Sumatera Utara

8,472

ts =

x

33,670

+

0,125

(12650 x 0,85)-(0,6 x 8,472)

ts =

0,152

in

distandarisasi menjadi 1/4 in OD

=

ID +

2ts

=

67,340

+

=

67,840

in

=

0,500

OD Standart = =

72

in

6,000 ft

Tebal tutup atas dimana rC = ID f head

=

0,885 Pd.rC

+

C

f.E - 0,1Pd =

0,885 x

8,472 x

67,340

+

C

12650 x 0,85 - 0,1 x 9,003 0,047 in

=

diambil standar

1/4 in

Menentukan tinggi tutup Tutup atas berbentuk dished heads r (radius of dish) = 72 in icr (inside corner radius) = 4 3/8 in BC = r icr

AB

=

72 -

4 3/8

=

67,63

in

=

(ID/2)

- icr

=

33,670

- 4 3/8

=

29,295

in

=

=

(Tabel 5.7Brownell & Young, hal 90)

5,635 ft

2,4412 ft

Universitas Sumatera Utara

b

=

0.5 rr-- (BC (BC22 -- AB AB22))0,5

= =

72-(67,63 - 29,295)0,5 11,050 in = 0,9208 ft = b

Tinggi dish

=

11,050 in =

=

0,9208 ft

=

0,9208 ft 0,0234 m

VO

=

11,050 in

=

0,9208 ft

Tinggi dish

Tinggi tutup atas =

Menentukan tinggi larutan dalam tangki Jumlah larutan yang ada

=

ft3

238,0170

Volume larutan yang menempati tutup bawah (tanpa flange) : Vd =

0,0847

D3 =

3 14,968 ft

Volume yang menempati silinder

= =

238,017 223,049

ft

14,968 3

Dengan demikian tinggi larutan dalam shell : Hls

=

4 V / ( p D2 )

=

0,0627

ft

Jadi tinggi liquid total dalam tangki adalah : Hl = = = Tinggi total

Hls

+

0,0627 +

b

0,9208

0,9835 ft = (Tinggi tutup x 2) + tinggi silinder = =

(VO x 2) + 0,9208 x 2

=

102,8514

=

8,5709 ft

tinggi silinder 101,0098 +

in

6. TANGKI OKSIGEN (TK-02) : untuk menyimpan oksigen Fungsi Material

: Stainless steel SA-240 Grade M

Jumlah

: 1

Tipe alat

: Silinder tegak dengan tutup atas dan tutup bawah dished head

buah

Universitas Sumatera Utara

Menentukan volume tangki m

= 564,839

kg/jam lb/jam

r

= 1245,245 = 1175,000

kg/m3 lb/ft3

= 73,355 Rate larutan =

ft3/jam

16,9755

dengan waktu tinggal 1 jam6 jam =

Volume larutan dalam tangki

1245,245

=

101,8532

73,355

= Jumlah tangki penampung

x6

ft3

= 1 buah

larutan akan menempati 80% volume tangki, maka volume tangki (Vt) = 3 = 101,8532 127,3166 ft Vt = 0,8 A. Menetukan dimensi bejana Dirancang tangki berbentuk silinder, dengan volume : H/D

=

1,5

V silinder

=

p D2 H/4

V Silinder

=

1,1775 D3

V. Dish

=

(0,000049 x D3)

=

3

(0,000049 x D )

(Brownell & Young.1959) ft

3

dengan D dalam inci, V dish

=

Maka Volume Total Vt

127,317 D

=

0,0847D3 ft3 :

=

Volume Silinder + Volume Tutup

=

((p/4) x D2 x H ) + 2 x 0,0847D3

=

1,1775D3 + 0,1694D3

= 4,555

3 1,347 D

ft

=

54,664

in

ft

=

81,995

in

Maka digunakan Hs =

6,833

Universitas Sumatera Utara

B.Menentukan Tekanan dalam Bejana (Pi) P total

P design

=

P hidrostatik

=

ρ x (g/gc) x Hs

=

73,355 x

=

3,481 psi

=

1,05 x P Total

=

1,05 x 3,481

=

3,655 psi

1,0 x

(7,261/144)

C.Menetukan dimensi Bejana C.1 tebal bagian silinder (ts) Dari App.D,Brownell and Young, Hal 342 untuk bahan konstruksi carbon steel SA - 340 grade M, diperoleh : f

=

18.750 psi

Faktor korosi, C

=

0,125 in

(Untuk 10 tahun)

Sambungan las tipe double welded but joint Efesiensi Las, E

=

0,85

Pd x ri

ts =

+

C

fE - 0,6 Pd dimana

:

ts =

ts

:

tebal bagian silinder (in)

Pd :

tekanan dalam bejana (lb/in2)

ri

:

jari-jari dalam shell

f

:

allowable strees (lb/in2)

E

:

faktor pengelasan

C

:

Faktor korosi (in)

3,655

x

27,332

+

0,125

(18750 x 0,85)-(0,6 x 3,481)

ts =

0,131

in

distandarisasi menjadi 1/4 in

Universitas Sumatera Utara

OD

=

ID +

2ts

=

54,664

+

=

55,289

in

0,625

OD Standart =

=

=

60

in

5,00

ft

Koreksi : ID

=

59,50 in =

4,958 ft

H

=

90,00 in =

7,500 ft

C. tebal tutup atas dan tutup bawah tutup atas dan tutp bawah berbentuk torispherical dished heads jari-jari dished

:

r

=

30 in

f

=

18.750 psi

E

=

0,850

C

=

0,125 in

Pd

=

3,655 psi

t=

0,889 x Pd x r

+

C

f.E - 0,1 x Pd t= t=

0,889

x

18.750

x

0,131

3,655 x 0,8 -

30,000 0,1 x

+

0,125

3,655

in

Dipakai tebal tutup standart

=

1/4 in

D. Menentukan tinggi tutup atas Tutup atas berbentuk torispherical dished heads r (radius of dish)

=

icr (inside corner radius)

=

BC

=

r - Icr

=

60 -3 5/8

60

in

3 5/8 in =

56,375 in

=

4,698 ft

Universitas Sumatera Utara

AB

b

=

(ID/2) - icr

=

29,75 -

=

26,125 in

=

2,177 ft

3 5/8

=

r - (BC2) - (AB2)0,5

=

60 - (56,375 - 26,125)0,5

=

10,044 in

Tinggi dish =b

=

0,255 m

Jadi tinggi tutup atas, VO

=

b+t

=

0,837 + 0,131

=

=

0,837 ft

0,968 ft

E. Perkiraan tinggi bejana Tinggi total

=

(Tinggi tutup x 2) + tinggi silinder

=

(0,968 x 2 ) + 7,500

=

9,437 ft

7. REAKTOR KALSIUM OKSALAT (R-01) Fungsi : untuk mereaksikan antara alang-alang dengan larutan Ca(OH)2 50 % o = 30 C Massa fraksi

Bahan masuk pada Komponen

ρ

μ

ρc

μ

(kg/m3) 0,000

(cp) 0,000

kg/jam

massa

Alang-alang Ca(OH)2

1987,006

0,359

(cp) (kg/m3) 0,000 0,000

1490,254

0,269

2211,000 0,476

595,579

0,128

H2O

1490,254

0,269

944,500 0,311

254,421

0,084

O2

564,839

0,102

1429,000 0,383

145,897

0,039

5532,353

1,000

4584,500 1,169

995,897

0,251

Jumlah Laju bahan

=

5.532,353 kg/jam =

ρ campuran

=

995,897

kg/m3

Laju padatan

=

196,170

ft3/jam

=

12.196,626 lb/jam 62,174

lb/ft3

Universitas Sumatera Utara

Dengan waktu tinggal 1 jam dimana volume solid mengisi 80 % volume reaktor dan digunakan 1 buah reaktor Volume bahan yang masuk ke reaktor

=

Laju massa masuk x waktu tinggal ρ campuran 12.196,626

=

x

1

62,174 =

196,170

ft3

Volume bahan

=

80 % volume bahan dalam reaktor

Volume reaktor

=

Volume bahan yang masuk ke reaktor 0,800

=

196,170 0,800

=

245,212

ft3

A. Menetukan dimensi bejana Dirancang tangki berbentuk silinder, dengan volume : H/D

=

1,5

V silinder

=

π D2 H/4

V Silinder

=

1,1775 D3

V. Dish

=

(0,000049 x D3)

=

3

(0,000049 x D )

(Brownell & Young.1959) ft

3

dengan D dalam inci, V dish

=

Maka Volume Total Vt

245,212 D

=

0,0847D3 ft3 :

=

Volume Silinder + Volume Tutup

=

((p/4) x D2 x H ) + 2 x 0,0847D3

=

1,1775D3 + 0,1694D3

= 5,668

3 1,347 D

ft

=

68,012

in

ft

=

102,018

in

Maka digunakan Hs =

8,501

Universitas Sumatera Utara

B.Menentukan Tekanan dalam Bejana (Pi) P total

P design

=

P hidrostatik

=

ρ x (g/gc) x Hs

=

62,174 x

=

3,671 psi

=

1,05 x P Total

=

1,05 x 3,671

=

3,854 psi

1,0 x

(9,034/144)

C.Menetukan dimensi Bejana C.1 tebal bagian silinder (ts) Dari App.D,Brownell and Young, Hal 342 untuk bahan konstruksi carbon steel SA - 340 grade M, diperoleh : f

=

18.750 psi

Faktor korosi, C

=

0,125 in

(Untuk 10 tahun)

Sambungan las tipe double welded but joint Efesiensi Las, E

=

0,85

Pd x ri

ts =

+

C

fE - 0,6 Pd dimana

:

ts =

ts

:

tebal bagian silinder (in)

Pd :

tekanan dalam bejana (lb/in2)

ri

:

jari-jari dalam shell

f

:

allowable strees (lb/in2)

E

:

faktor pengelasan

C

:

Faktor korosi (in)

3,854

x

34,006

+

0,125

(18750 x 0,85) - (0,6 x 3,854)

ts =

0,133

in

Universitas Sumatera Utara

distandarisasi menjadi 1/4 in OD

=

ID +

2ts

=

68,012

+

=

68,637

in

=

0,625

OD Standart = =

72

in

6,00

ft

Koreksi : ID

=

71,50 in =

5,958 ft

H

=

108,00 in =

9,000 ft

C.2 tebal tutup atas dan tutup bawah tutup atas dan tutp bawah berbentuk torispherical dished heads jari-jari dished

:

r

=

36 in

f

=

18.750 psi

E

=

0,850

C

=

0,125 in

Pd

=

3,854 psi

t=

0,889 x Pd x r

+

C

f.E - 0,1 x Pd t= t=

0,889

x

18.750

x

0,133

3,854 x 0,8 -

36,000 0,1 x

+

0,125

3,854

in

Dipakai tebal tutup standart

=

1/4 in

=

0,021 ft

D. Menentukan tinggi tutup atas Tutup atas berbentuk torispherical dished heads r (radius of dish)

=

icr (inside corner radius)

=

BC

=

r - Icr

=

72 - 4 3/8

72

in

4 3/8 in =

67,625 in

Universitas Sumatera Utara

= AB

b

=

(ID/2) - icr

=

35,75 -

=

31,375 in

=

2,615 ft

5,635 ft 4 3/8

=

r - (BC2) - (AB2)0,5

=

72 - (67,6252 - 31,3752)0,5

=

12,094 in

Tinggi dish =b

=

0,307 m

Jadi tinggi tutup atas, VO

=

b +t

=

1,008 + 0,021

=

=

1,008 ft

1,029 ft

E. Perkiraan tinggi bejana Tinggi total

=

(Tinggi tutup x 2) + tinggi silinder

=

(1,029 x 2 ) + 9,000

=

11,057 ft

F. Perhitungan pengaduk Viskositas campuran

=

Densitas campuran

=

1,169 cp = 995,897

kg/m

0,001 lb/ftsec 3

=

62,172

lb/ft3

Digunakan jenis pengaduk disc turbine dengan 6 buah blade dengan 4 baffle dengan Da/W = 5 dan Dt/J = 12 Untuk pengaduk secara umum: Da/Dt

=

0,3 - 0,5

Dd/Da

=

2/3

L/Da

=

1/4

(Geankoplis,1983)

Dengan: Da

=

Diameter pengaduk

W

=

Lebar blade

J

=

Lebar baffle

Universitas Sumatera Utara

C

=

Tinggi pengaduk dari dasar tangki

Dd

=

Panjang tangkai pengaduk

L

=

Panjang baffle

Da/Dt digunakan 0,3 Da = 0,3 Dt Da = =

0,3 x 71,50 21,450

in

=

1,788 ft

Lebar blade

=

1/5 Da =

4,290 in

0,358 ft

Panjang blade

=

1/4 Da =

5,363 in

0,447 ft

Tinggi pengaduk dari dasar tangki

=

1/3 x diameter dalam tangki

=

1/3 x 71,50 23,833 in =

= Panjang tangkai pengaduk

1,986 ft

=

2/3 x diameter pengaduk

=

2/3 x 23,250 14,300 in =

=

1,192 ft

H.Kecepatan putar pengaduk Range kecepatan putar pengaduk 20-150 rpm Kecepatan putar (N) Daya Pengaduk

(Mc.Cabe.1993)

=

20 rpm

=

0,333

=

1/4

rps

G.Perhitungan Jaket Pemanas Jumlah steam (148oC)

=

densitas steam

=

laju alir steam (Qs)

=

1.460,829

918,40 kg/m

kg/jam

3

1.460,829

=

1,591

918,400 diameter dalam jacket (d)

m3/jam

=

diameter dalam + (2 x tebal dinding)

=

71,50+ (2 x 1/4)

= tinggi jaket = tinggi reaktor

6,000

9,000

=

Asumsi tebal jaket

=

Diameter luar jaket

=

ft

5 in = 6,0

ft =

0,417 +

2,743

m

ft

2x(0,417)

Universitas Sumatera Utara

=

6,833

ft

luas yang dilalui steam (A) = π A = 4 (D2 −d2 ) π A = 4 (6,8332 −62 ) A

=

8,395

ft2

Kecepatan steam (V) Qs V= A V= V

1,591 8,395

=

0,189 m/jam

Tebal dinding jaket (tj) Bahan Stainless Steel Plate tipe SA-340 P hidrostatik

=

ρxgxh

=

918,4 x 9,8 x 2,743

=

24.689,678 pa

=

3,605 psi

P design =1,05 x P hidrostatik = tj=

PD +nC 2SE−0,6PD tj=

tj

3,785 psi

3,785 +10 tahun x 0,125 in/tahun 2x18750 x 0,8−0,6 x3,785 =

1,250

in

8.SCREW CONVEYER (SC-01) Fungsi :

Mengangkut produk dari reaktor kalsium oksalat ke bucket elevator

jumlah :

1 buah

Universitas Sumatera Utara

Rate massa

=

5.054,412 kg/jam

=

11.142,957 lb/jam

Diperoleh speksifikasi screw conveyer Spesifikasi

:

Screw Conveyor

Tipe

:

Plain spouts or chuter

Diameter pipa

:

2 1/2

Diameter shaft

:

2 in

Diameter flights

:

10 in

Ukuran lumps

:

1 1/2

Kecepatan

:

55 rpm

Power

:

6,6 hp

=

(Tabel 21-6.Perry)

7 hp

9. BUCKET ELEVATOR (BE-01) Fungsi

:

Mengangkut bahan dari screw conveyer ke tangki pendingin

Kapasitas

:

5054,412

kg/jam

Dari Perry's, edisi 7, tabel 21-9: Ukuran bucket

= 8 x 5 1/2 x 7 3/4

head shaft

=

Kapasitas maksimum

=

Elevasi center

= 25 ft

Diameter shaft : Diameter spoker :

28

r / min

35

ton/jam =

Head

=

1 15/16 in

Tail

=

1 11/16 in

Head

= 20 1/2

Tail = 14 Power yang dibutuhkan pada head shaft

in 35000 kg/jam

in in = 1 hp

10. TANGKI PENDINGIN (TP-01) Fungsi

:

Mendinginkan produk dari reaktor kalsium oksalat

Bentuk

:

Horizontal Silinder

Material

:

Carbon steel SA-283 Grade C

Jumlah

:

1 buah

Menentukan Volume Bin m =

5054,412

kg/jam =

11142,957 lb/jam

Universitas Sumatera Utara

ρ

=

kg/m3

1094,895

=

lb/ft3

68,343

3 Laju padatan = 163,044 ft /jam Dengan waktu tinggal1 jam dimana volume solid mengisi 80 % volume bin

digunakan 1 buah bin Volume solid dalam bin

=

rate massa masuk x waktu tinggal ρ solid

=

x 1,0

11142,957 68,343

=

ft3

163,044

Volume solid

=

80 % volume bin

Volume bin

=

Volume solid dalam bin 0,800

=

163,044 0,800

=

ft

203,805

3

Menentukan dimensi tangki Dirancang tangki berbentuk silinder tegak dengan volume H/D

=

1,5

Volume silinder (VS)

=

1/4 π.D2.H

=

0,25 π.D2.(1,5D)

=

0,25π

3 1,178 D

= V tutup bawah (Ve)

=

1 24

Volume total (Vt)

3 1,5 D

= 203,805

=

203,805

=

πD3

Vs +

Ve 3

1,178 D + 0,042 D3 3 1,219 D

D

=

5,509

ft

=

66,105

in

H

=

8,263

ft

=

99,157

in

Universitas Sumatera Utara

Volume Silinder ft3

196,839

Vs =

Volume tutup ft3

6,965

Ve =

Diameter dan tinggi tutup Diameter tutup = diameter tangki

=

5,509

ft

Rasio axis = 2:1 tinggi tutup

5,509

=

= 1,377

ft

2x2 Menentukan tekanan design (Pd) Pd

=

1,05 x P hidrostatik

=

1,05 x ρ x (g/gc) x Hs

=

1,050 x

(68,343 x 1 x 8,516/144)

=

4,118 psia =

28,392 kPa

Menentukan tebal tangki 1. Tebal bagian silinder Dipergunakan bahan konstruksi Carbon steel SA-283 grade C Efesiensi las , E

=

f allowable

=

12.650

(Brownell & Young, 1959)

Faktor korosi

=

0,125 in

(untuk 10 tahun )

0,85

Pd x ri

ts =

+

C

fE - 0,6 Pd dimana

:

ts

:

tebal bagian silinder (in)

Pd :

tekanan dalam bejana (lb/in2)

ri

:

jari-jari dalam shell

f

:

allowable strees (lb/in2)

E

:

faktor pengelasan

C

:

Faktor korosi (in)

Universitas Sumatera Utara

4,118

ts =

x

2,754

+

0,125

(12650 x 0,85)-(0,6 x 4,118)

ts =

0,126

in

distandarisasi menjadi 1/4 in OD

=

ID +

2ts

=

66,105

+

=

66,730

in

=

0,625

OD Standart = =

72

in

6,00

ft

2.Tebal tutup Tutup tangki terbuat dari bahan yang sama dengan shell maka tebal tutup tangki standart yang digunakan adalah 1/4 Total tinggi tangki

=

Tinggi tangki +tebal tutup

=

99,157 + 1/4

=

99,407

in

=

8,284

ft

3.Perhitungan Jaket Pemanas Jumlah air pendingin (25oC)

=

3.242,567

densitas air pendingin

=

996,6 kg/m3

laju alir steam (Qs)

=

3.242,567

kg/jam

=

3,254

m3/jam

996,600 diameter dalam jacket (d)

=

diameter dalam + (2 x tebal dinding)

=

66,791 + (2 x 0,5)

= tinggi jaket = tinggi reaktor

5,602 =

ft

8,263

Asumsi tebal jaket

=

5 in =

Diameter luar jaket

=

6,0

=

6,833

ft =

0,417 +

2,519

m

ft

2x(0,417) ft

luas yang dilalui steam (A) =

Universitas Sumatera Utara

π A = 4 (D2 −d2 ) π A = 4 (6,833 2 − 5,602) A

=

12,016

ft2

Kecepatan steam (V)

Qs A

V=

3,254

V= V

12,0 1 6

=

0,271 m/jam

Tebal dinding jaket (tj) Bahan Stainless Stell Plate tipe SA-340 P hidrostatik

=

ρxgxh

=

996,6 x 9,8 x 2,519

=

24.598,210 pa

=

3,591 psi

P design =1,05 x P hidrostatik = tj=

PD +nC 2SE−0,6PD

tj= tj

3,771 psi

3,771 +10 tahun x 0,125 in/tahun 2x18750 x 0,8−0,6 x 3,771 =

1,250

in

11. SCREW CONVEYER (SC-02) Fungsi

:

Mengangkut produk dari tangki pendingin ke vibrating screen

Rate massa

=

5.054,412 kg/jam

=

11.140,935 lb/jam

Diperoleh speksifikasi screw conveyer

Universitas Sumatera Utara

Spesifikasi

:

Screw Conveyor

Tipe

:

Plain spouts or chuter

Diameter pipa

:

2 1/2 in

Diameter shaft

:

2 in

Diameter flights

:

10 in

Ukuran lumps

:

2 1/2

Kecepatan

:

55 rpm

Power

:

6,6 hp

=

(Tabel 21-6.Perry)

7 hp

12. VIBRATING SCREEN (VS-01) Fungsi : Memisahkan hasil reaksi dari reaktor kalsium oksalat dengan Humus Jumlah

: 1

Tipe alat

: High Speed Vibrating Screen

Kapasitas :

buah

m

=

Ukuran yang diinginkan sieve opening

5054,412

kg/jam

=

35 mesh

(a) :

0,0165

0,0114 (d) : 0.4 Ct dimana A Cu Foa Fs Ct

=

(Pers.21-3 Perry 6ed)

ton/jam

in

wire diameter A

5,0544

=

in = luas screen 5,054 ton

= laju alir massa =

Cu

= unit kapasitas

Foa

= faktor open-area

Fs

= faktor slotted area

Asumsi : tipe screen adalah square & slightly rectangular opening, maka Foa

= =

dimana m 100 a2 m2 100 0,0165 x

=

34,9751

Fs

=

1,0

Cu

=

0,1

= 1 / (a + d) 2

0,0165 +

x (1/ (

0,0114

)

ton/jam ft2

maka: A

=

0,4 0,1

Ukuran screen

x

5,054 34,9751

x

1,0

x

:

1,0752

:

12,903 in

=

ft

x x

1,1561 1,0752

ft2

ft

12,903 in

Universitas Sumatera Utara

13. SCREW CONVEYER (SC-03) Fungsi :

Mengangkut cake dari vibrating screen ke rotary vacuum Filter

jumlah :

1 buah

Rate massa

=

3.925,140 kg/jam

=

8.651,794 lb/jam

Diperoleh speksifikasi screw conveyer Spesifikasi

:

Screw Conveyor

Tipe

:

Plain spouts or chuter

Diameter pipa

:

2 1/2 in

Diameter shaft

:

2 in

Diameter flights

:

9 in

Ukuran lumps

:

2 1/4

Kecepatan

:

40 rpm

Power

:

4,8 hp

=

(Tabel 21-6.Perry)

5 hp

14. ROTARY VAKUM FILTER (RV-01) Fungsi : Untuk memisahkan antara CaC2O4 dengan filtrat (CH3COO)2Ca, (HCOO)2Ca, Ca(OH)2, H2O, o Kondisi Operasi : Temperatur : 30 C

Tekanan

: 0,6 atm

Komposisi filtrat Komposisi Ca(OH)2 H2O Ca(CH3COO)2 Ca(HCOO)2

m

mc

cp

cp

kg/jam 881,567

r kg/m3 2211,000

2003,907

944,500

0,5471

516,782

0,3110 0,17016

426,698

1500,000

0,1165

174,759

0,3919 0,04566

350,279

2015,000

0,0956

192,716

0,4542 0,04344

3662,451

6670,500

1,000

1416,454

1,6330

m

0,2407

rc kg/m3 532,196

0,4758 0,11453

Fraksi massa

0,374

Universitas Sumatera Utara

Komposisi Cake m

mc

cp

cp

kg/jam 0,852

r kg/m3 2211,000

1,853

944,500

0,0053

5,014

0,3110 0,00165

345,644

1900,000

0,9901

1881,188

0,4411 0,43672

Ca(CH3COO)2

0,412

1500,000

0,0012

1,772

0,3919 0,00046

Ca(HCOO)2

0,339

2015,000

0,0010

1,954

0,4542 0,00044

m

Komposisi Ca(OH)2 H2O CaC2O4

349,100

0,0024

rc kg/m3 5,397

0,4758 0,00116

Fraksi massa

8570,500

1,00

1895,325 2,0741 0,44044

Dari Geankoplis pers.14.2-24, didapat : V

2𝑓 (Δ𝑝) 𝑡𝑐. μα. 𝑐𝑠

=

A.tc Dimana :

1/2

3

V/tc

:

Laju Volumetrik filtrat, m /det

A tC

: :

Luas Permukaan flter , m2 waktu siklus (time cycle) filter, det

Cs

:

Konsentrasi padatan dalam umpan masuk, kgpadatan / m3filtrat

(-DP)

:

perbedaan tekanan, Pa

a

:

tahanan cake, m /kg padatan

f

:

fraksi (bagian) filter terbenam

m

:

viskositas filtrat, Pa.det

Laju Filtrasi Rate Filtrat r camp filtrat

= =

V/tc

=

3662,4509 kg/jam 1416,4541 kg/m3 0,00072

=

1,0173

kg/s

m3 filtrat /s

Perbedaan tekanan, -DP Dari Hugot 474, diambil DP untuk kondisi vacumm tertinggi -DP =

20

inHg

=

0,6684269 atm

=

677283,51 Pa

Universitas Sumatera Utara

=

0,6772835 bar

Waktu Siklus Filter, tc = (-DP)

(100L)2

(wallas , pers 11.28)

0.67tC Dimana :

L

=

tebal filter, m

=

1 cm (Wallas, hal 318)

= tc

0,01

(-DP)

=

=

2

(100 x L) x 0,67 tC

=

1,011

=

60,652255 detik

m 0,677

(100 x 0,01)2 x 0,67

menit

Dari Perry edisi VII , range tc = 0.1 - 10 menit Tahanan cake , a = (4,37x10 )x( - DP )

a

9

=

0,3

(Geankoplis, hal 912)

3,888E+09 m/kg

Fraksi / bagian filter yang terbenamkan f

=

Cs =

0,33

(Geankoplis,hal 918)

cx.rf

cx

1 - m Cx = Fraksi massa solid dalam slurry

m rf

= Rasio massa wet cake dan dry cake, ditetapkan = = Densitas filtrat = 1416,45 kg / m3 =

cs =

cx. rf

1402,4298

1 - m.cx

PERHITUNGAN V/A tc = A

=

=

=

0,0099

=

0,9901 3 1 lb/ft 88,4292 lb /ft3

141645,41

kg solid / m3 filtrat

0,0005984 1,2004

Ukuran drum A

m2

=

=

L/D =

=

pxDxL

2 12,916 ft

2

Universitas Sumatera Utara

12,92

= D

2 x p x D2

=

1,43

ft

;

L

=

2,87

ft

15. BUCKET ELEVATOR (BE-02) Fungsi

:

Mengangkut cake dari rotary vacuum filter ke reaktor asam oksalat

Kapasitas

:

kg/jam

349,100

Dari Perry's, edisi 7, tabel 21-9: Ukuran bucket

= 8 x 5 1/2 x 7 3/4

head shaft

=

Kapasitas maksimum

=

Elevasi center

= 25 ft

Diameter shaft : Diameter spoker :

28

in

r / min ton/jam =

35

Head

=

1 15/16 in

Tail

=

1 11/16 in

Head

= 20 1/2

Tail = 14 Power yang dibutuhkan pada head shaft

35000 kg/jam

in in = 1 hp

16. TANGKI PENAMPUNG H2SO4 (TK-03) Fungsi : Menampung larutan H2SO4 Material

: Stainless Steel SA 240 Grade M tipe 316

Jumlah

: 1

Tipe alat

: Silinder tegak dengan tutup atas dan tutup bawah standard

buah

dished head Pengelasan

: Single-welded butt joint

Kondisi operasi

: Tekanan

: 1

atm

Suhu

: 30

o

C

Menentukan volume tangki m

= 1949,769

kg/jam lb/jam

r

= 4298,461 = 1130,188

= 70,558 Rate larutan =

kg/m3 lb/ft3 60,9213

ft3/jam

Universitas Sumatera Utara

dengan waktu tinggal 1 jam6 jam Volume larutan dalam tangki

4298,461

=

x1

=

60,9213

70,558 Jumlah tangki penampung

ft3

= 1 buah

Larutan akan menempati 80% volume tangki, maka volume tangki (Vt) = 3 = Vt 60,9213 = 76,1516 ft 0,8 Menentukan dimensi tangki Tangki berupa Silinder tegak dengan tutup atas dan tutup bawah standard dished head Digunakan dimensi H/D

= 1,5

Volume silinder (Vs)

2 = 1/4 p D H 2 = 0.25 p D (1.5 D) 3 = 0.25 p 1.5 D 3

= 1,1775

D

Volume tutup atas (Va)

= 0,0847

D3

Volume tutup bawah (Vb)

= 0,0847

D3

Volume total (Vt)

= Vs

+ Va

76,1516

= 1,1775

D3

76,1516

= 1,3469

D3

+ Vb

+ Vsf

3 + 2 ( 0,0847 ) D

D

= 3,838

ft

=

46,057 in

H

= 5,7571

ft

=

69,086

Volume silinder (Vs) Volume tutup atas (Va)

=

3 1,1775 D

=

66,57 ft

=

3

=

4,789 ft

3

=

4,789 ft

Volume tutup bawah (Vb) = =

0,0847 D 0,0847 D

in

Menentukan Tekanan Desain (Pd) Ptotal = Phidrostatis =

[( r x Hs )/144 x (g/gc)]

=

70,558

x

3,8381

144 =

1,881

Psi

Universitas Sumatera Utara

Pdesain

=

Ptotal x

1,05

=

1,881

x

=

1,050

1,975 Psi

Menentukan tebal tangki 1. Tebal bagian silinder Dipergunakan bahan konstruksi Stainless Steel SA 240 Grade M tipe 316 dipilih sambungan las single welded but joint Efesiensi las , E

=

0,85

f allowable

=

12.650

(Brownell & Young, 1959)

Faktor korosi

=

0,125 in

(untuk 10 tahun )

Pd x ri

ts =

+

C

fE - 0,6 Pd dimana

:

ts =

ts

:

tebal bagian silinder (in)

Pd :

tekanan dalam bejana (lb/in2)

ri

:

jari-jari dalam shell

f

:

allowable strees (lb/in2)

E

:

faktor pengelasan

C

:

Faktor korosi (in)

x

1,975

23,029

+

0,125

(12650 x 0,85)-(0,6 x 1,975)

ts =

0,129

in

distandarisasi menjadi 1/4 in OD

=

ID +

2ts

=

46,057

+

=

46,557

in

0,500

Universitas Sumatera Utara

=

OD Standart =

48

in

4,000 ft

= dimana rC = ID f head

0,885 Pd.rC

=

+

C

f.E - 0,1Pd =

0,885 x

1,975 x

46,057

+

C

12650 x 0,85 - 0,1 x 0,885 0,007 in

=

diambil standar

1/4 in

Menentukan tinggi tutup Tutup atas berbentuk dished heads r (radius of dish) = 48 in 2 5/8 in icr (inside corner radius) = BC = r icr

AB

b

2,63

=

48 -

=

45,38

in

=

(ID/2)

- icr

=

23,029

-

=

20,404

in

=

0.5 rr-- (BC (BC22 -- AB AB22))0,5

= =

48 - (3,7812 - 1,7002)0,5 7,471 in = 0,6226 ft = b

Tinggi dish Tinggi dish

(Tabel 5.7Brownell & Young, hal 90)

3,781 ft

= 2,6

1,7003

=

ft

=

7,471 in =

=

0,6226 ft

=

0,6226 ft 0,0158 m

VO

=

7,471 in

=

0,6226 ft

Tinggi tutup atas =

Menentukan tinggi larutan dalam tangki Jumlah larutan yang ada

=

76,1516

ft3

Volume larutan yang menempati tutup bawah : Vd =

0,0847

D3 =

3 4,789 ft

Universitas Sumatera Utara

Volume yang menempati silinder

=

76,152 71,363

=

ft

4,789 3

Dengan demikian tinggi larutan dalam shell : Hls

=

4 V / ( p D2 )

=

0,0429

ft

Jadi tinggi liquid total dalam tangki adalah : Hl = = = Tinggi total

Hls

+

0,0429 +

b

0,6226

0,6655 ft = (Tinggi tutup x 2) + tinggi silinder = =

(VO x 2) + 0,6226 x 2

=

70,3307

in

=

5,8609

ft

tinggi silinder 69,0855 +

17. REAKTOR ASAM OKSALAT (R-02) Fungsi : untuk mereaksikan antara CaC2O4 dengan larutan H2SO4 4 N Tipe

:

Silinder tegak berpengaduk serta tutp atas dan bawah berbentuk dished head

Bahan :

Carbon Stell SA-167grade 3 type 204

Jumlah : Kondisi :

1 buah Pop =

Basis

:

1 jam

Bahan masuk pada Komponen

1 atm o

34,41 C Massa fraksi kg/jam

massa

ρ

μ 3

(cp)

ρc

μ 3

(cp)

0,852

0,000

(kg/m ) 1500,000

345,644

0,150

2211,000

0,476

332,432

0,072

Ca(CH3COO)2

0,412

0,000

8570,000

0,937

1,537

0,000

Ca(HCOO)2

0,339

0,000

2015,000

0,454

0,297

0,000

1632,095

0,710

1500,000

0,392

1064,933

0,278

319,527

0,139

1840,000

0,434

255,748

0,060

Ca(OH)2 CaC2O4

H2O H2SO4 Jumlah

2298,869

1,000

0,392

(kg/m ) 0,556

0,000

17636,000 3,085

1655,503

0,410

Universitas Sumatera Utara

o

Massa

C 80 fraksi

kg/jam

massa

1632,510

Bahan keluar pada

ρc

μc

(kg/m3) 670,723

(cp)

0,710

(cp) (kg/m3) 944,500 0,311

0,221

243,031

0,106

1900,000 0,441

200,863

0,047

CH3COOH

0,313

0,000

1038,000 0,326

0,141

0,000

HCOOH H2SO4

0,240

0,000

1207,000 0,352

0,126

0,000

53,255

0,023

1840,000 0,434

42,625

0,010

369,521

0,161

2489,000 0,505

400,083

0,081

1,000

9418,500 2,369

1314,562

0,359

Komponen H2O C2H2O4

CaSO4 Jumlah

2298,869

Laju bahan

=

ρ campuran

=

Laju padatan

=

ρ

μ

2.298,869 kg/jam = 1.655,503 kg/m 49,037

3

5.068,087 lb/jam

=

103,353

lb/ft3

ft3/jam

Dengan waktu tinggal 1 jam dimana volume solid mengisi 80 % volume reaktor dan digunakan 1 buah reaktor Volume bahan yang masuk ke reaktor

= =

Laju massa masuk x waktu tinggal ρ campuran x

5.068,087

1

103,353 =

147,110

ft3

Volume bahan

=

80 % volume bahan dalam reaktor

Volume reaktor

=

Volume bahan yang masuk ke reaktor 0,800

=

147,110 0,800

=

183,887

ft3

A. Menetukan dimensi bejana Dirancang tangki berbentuk silinder, dengan volume : H/D

=

1,5

V silinder

=

p D2 H/4

Universitas Sumatera Utara

V Silinder

=

1,1775 D3

V. Dish

=

(0,000049 x D3) 3

(0,000049 x D )

=

(Pers.5.11 Brownell & Young.1959, hal 88)

ft

3

dengan D dalam inci, V dish

0,0847D3 ft3

=

Maka Volume Total Vt

183,887 D

=

:

=

Volume Silinder + Volume Tutup

=

((p/4) x D2 x H ) + 2 x 0,0847D3

=

1,1775D3 + 0,1694D3

=

1,3469D3

5,149

ft

=

61,790

in

ft

=

92,685

in

Maka digunakan Hs =

7,724

B.Menentukan Tekanan dalam Bejana (Pi) P total

P design

=

P hidrostatik

=

ρ x (g/gc) x Hs

=

103,353

x

=

20,244 psi

=

1,05 x P Total

=

1,05 x 24,020

=

21,256 psi

1,0 x

(12,985/144)

C.Menetukan dimensi Bejana C.1 tebal bagian silinder (ts) Dari App.D,Brownell and Young, Hal 342 untuk bahan konstruksi carbon stell SA340 grade M, diperoleh : f

=

18.750 psi

Faktor korosi, C

=

0,125 in

(Untuk 10 tahun)

Sambungan las tipe double welded but joint Efesiensi Las, E ts =

=

0,85

Pd x ri

+

C

fE - 0,6 Pd

Universitas Sumatera Utara

dimana

:

ts =

ts

:

tebal bagian silinder (in)

Pd :

tekanan dalam bejana (lb/in2)

ri

:

jari-jari dalam shell

f

:

allowable strees (lb/in2)

E

:

faktor pengelasan

C

:

Faktor korosi (in)

21,256

x

30,895

+

0,125

(18750 x 0,85)-(0,6 x 21,256)

ts =

0,166

in

distandarisasi menjadi 1/4 in OD

=

ID +

2ts

=

61,790

+

=

62,415

in

=

OD Standart = =

0,625 66

in

5,50

ft

Koreksi : ID

=

65,50 in =

5,458 ft

H

=

99,00 in =

8,250 ft

C.2 tebal tutup atas dan tutup bawah tutup atas dan tutp bawah berbentuk torispherical dished heads jari-jari dished

:

r

=

33 in

f

=

18.750 psi

E

=

0,850

C

=

0,125 in

Pd

=

21,256 psi

Universitas Sumatera Utara

t=

0,889 x Pd x r

+

C

f.E - 0,1 x Pd t=

0,889

x

21,256 x

18.750

x

0,8 -

t=

0,167

33,000

+

0,125

21,256

0,1 x

in

Dipakai tebal tutup standart

=

1/4 in

=

0,021 ft

D. Menentukan tinggi tutup atas Tutup atas berbentuk torispherical dished heads r (radius of dish)

=

icr (inside corner radius)

=

BC

=

r - Icr

=

66 - 4 3/8

AB

b

66

in

4 3/8 in

=

(ID/2) - icr

=

32,75 -

=

28,38 in

=

2,365 ft

=

61,6

=

5,135 ft 4,4

=

r - (BC2) - (AB2)0,5

=

66 - (61,62- 28,382)0,5

=

11,296 in

Tinggi dish =b

=

0,287 m

Jadi tinggi tutup atas, VO

=

b+ t

=

2,901 + 0,021

=

in

=

0,941 ft

0,941 ft

F. Perkiraan tinggi bejana Tinggi total

=

(Tinggi tutup x 2) + tinggi silinder

=

(3,343 x 2 ) + 23,516

=

10,133 ft

Universitas Sumatera Utara

G. Perhitungan pengaduk Viskositas campuran

=

3,085 cp =

Densitas campuran

=

1.655,503

kg/m3

0,002 lb/ftsec =

103,350

lb/ft3

Digunakan jenis pengaduk disc turbine dengan 6 buah blade dengan 4 baffle dengan Da/W = 5 dan Dt/J = 12 Untuk pengaduk secara umum: Da/Dt

=

0,3 - 0,5

H/Dt

=

1,000

C/Dt

=

1/3

Dd/Da

=

2/3

L/Da

=

1/4

(Geankoplis,1983)

Dengan: Da

=

Diameter pengaduk

W

=

Lebar blade

Dt

=

Diameter tangki

J

=

Lebar baffle

H

=

Tinggi cairan dalam tangki

C

=

Tinggi pengaduk dari dasar tangki

Dd

=

Panjang tangkai pengaduk

L

=

Panjang baffle

Da/Dt digunakan 0,3 Da = 0,3 Da = =

0,3 x 65,50 19,650

in

=

1,638 ft

Lebar blade

=

1/5 Da =

3,930 in

0,328 ft

Panjang blade

=

1/4 Da =

4,913 in

0,409 ft

Tinggi pengaduk dari dasar tangki

=

1/3 x diameter dalam tangki

=

1/3 x 65,50

= Panjang tankai pengaduk

=

21,833 in =

1,819 ft

2/3 x diameter pengaduk

Universitas Sumatera Utara

=

2/3 x 19,650 13,100 in =

=

1,092 ft

H.Kecepatan putar pengaduk Range kecepatan putar pengaduk 20-150 rpm Kecepatan putar (N) Daya Pengaduk

(Mc.Cabe.1993)

=

20 rpm

=

0,333

=

1/4

rps

I.Perhitungan Jaket Pemanas Jumlah air pendingin (25oC)

=

3.008,654

densitas air

=

996,6 kg/m3

laju alir air (Qs)

=

3.008,654

kg/jam

=

3,019

m3/jam

996,600 diameter dalam jacket (d)

=

diameter dalam + (2 x tebal dinding)

=

65,50 + (2 x 0,5)

= tinggi jaket = tinggi reaktor

ft

5,500 =

7,724

Asumsi tebal jaket

=

5 in =

Diameter luar jaket

=

5,5

=

6,333

ft =

0,417 +

2,354

m

ft

2x(0,417)

ft

luas yang dilalui air (A) = π A = 4 (D2 −d2 ) π A = 4 (6,3332 −5,5002 ) A

=

7,741 ft2

Kecepatan steam (V) Qs V= A 3,019 V = 7,741 V

=

0,390 m/jam

Tebal dinding jaket (tj) Bahan Stainless Stell Plate tipe SA-340

Universitas Sumatera Utara

P hidrostatik

=

ρxgxh

=

996,6 x 9,8 x 2,354

=

22.992,809 pa

=

3,357 psi

P design =1,05 x P hidrostatik 3,525 psi

=

tj

tj=

PD +nC 2SE−0,6PD

tj=

3,525 +10 tahun x 0,125 in/tahun 2x18750 x 0,8−0,6 x 3,525 =

1,250

in

18. COOLER (C-01) Fungsi

:

Untuk mendinginkan produk dari reaktor asam oksalat

type

:

Shell and tube heat exchanger

bahan

:

Stell pipe (IPS)

Temperatur fluida panas masuk (T2)

=

Temperatur flluida panas keluar (T1)

=

o 80 C = o 55 C = o

176,0 131

Temperatur fluida dingin keluar (t2)

=

25 C = o 45 C =

Dirt factor (Rd) fluida panas

=

0,001

Dirt factor (Rd) fluida dingin

=

0,001

Total Rd

=

0,002

ΔP yang diizinkan

=

Rate massa fluida yang masuk (Wl)

=

2.298,869 kg/jam

=

5.068,087 lb/jam

Temperatur fluida dingin masuk (t1)

=

Q media pendingin

=

Rate massa air dingin masuk (W1)

= =

77 113

o

F

o

F

o

F

o

F

10 psi

38.410,475

kkal/jam

152.297,53 btu/jam 2.542,552 kg/jam

Universitas Sumatera Utara

=

5.605,310 lb/jam

Direncanakan dipakai Heat Exchanger dengan ukuran Bagian tube

:

OD,BWG

:

Pitch

:

panjang tube

:

16 ft

at'

:

0,063 in

a'

:

0,131 ft2

Dari tabel Passed

1

12

in

1 in triangular pitch

:

2

1.Neraca Massa dan Energi W larutan

2.298,869 kg/jam

:

Cp larutan

:

Q larutan

:

o

0,517 kkal/kg C

=

5.068,087 lb/jam

=

o 0,517 btu/lb F

(5068,087 x 0,517 x (176 - 131))

=

118.000,274

btu/jam

2.Dt Untuk aliran counter - current ; Panas

Dingin

Beda

176,0

suhu tinggi

113,0

63,0

131,0

suhu rendah

77,0

54,0

LMTD R

=

S

=

=

Δt2 - Δt1

=

ln (Δt2/Δt1)

T2 - T1

45

=

t2 - t1 t2 - t1

36 36

=

T2 - t1

Ft =

0,940

Δt =

FT x LMTD

63

9,000 0,154

=

=

1,250

=

0,571

58,384

o

F

(Kern,1983) =

54,881

3) Temperatur kalorik Tc =

153,500

o

tc

104,000

o

=

F F

Universitas Sumatera Utara

Trial UD Dari Kern,1983 diketaui overall design coeffecient (UD) untuk sistem cooler Light organik -air

=

75 -150 btu/j.ft2.oF

Diambil harga UD

=

112,5 btu/j.ft2.oF

(Kern,1983 tabel 8)

Check Up A A

= =

Nt =

Q UD x Dt

=

28,67 A

2

a" =

x

75 ft

x L 28,67

=

x

0,131

118000,274 54,88

13,69

16

Digunakan 4 lewatan pada tube (n-4) Standarisasi harga Nt (Kern, tabel 9) : Untuk OD = 1 in, 8 BWG NT standart A

=

20

=

NT x a" x L

=

20 x 0,131 x 16

= UD koreksi

41,888 =

Q A x Δt

ft2 118.000,274

=

41,888 x 54,881 2o 51,330 btu/j.ft . F

= Jadi digunakan spesifikasi cooler : Bagian Shell :

IDs

=

n'

=

B

=

Bagian Tube :

1/2

1 in 2 buah 1

x IDs =

OD,

12

8

in

BWG

Nt

=

20

buah

ID =

Pt

=

1

in

L

=

16

ft

a"

=

n

=

2

buah

at'

=

2 0,1309 ft /ft

0,063 in

2

C' =

0,282 in

0,50

in

Universitas Sumatera Utara

EVALUASI PERPINDAHAN PANAS Fluida panas ; Shell size, solution

Fluida dingin : tube size, water

1)

1)

as

IDs x C'B

=

144.Pt.n' 288,000 0,347 ft2

=

Gs

=

at

100

=

2)

a't =

W

5.068,087

=

as

2)

=

Nt x a't

=

1,260

=

20 x 4 2 0,032 ft

Gt =

0,347

w/at 5.605,310

=

2 14.596,091 lb/jam.ft

=

0,063 in

0,032 =

3) Pada Tc μ

=

o 153,50 F

3)

0,765 Cp

=

1,855 lb/ft jam

o 104,00 F

Pada tc = μ

=

=

0,0251 Cp

=

0,0608 lb/ft jam

De =

0,73 in

De =

0,654 in

De =

0,061 in

De =

0,055 in

Re,s

=

De x Gs

10.655,146

=

m

4) jH

5.744,014

=

20

k c (cμ/k)1/3

=

4) o 0,155 W/m C

=

o 0,084 btu/jam ft F

0,32 btu/lb oF

=

2,350

v

jH.k/De(cμ/k) .Փs 119,438

0,061

160.971,194

=

Gt 3600 x r

= hi

=

hio = 1/3

9.787,049

=

=

153,50 F

=

6) ho =

De x Gs m

o

= =

=

1,855

=

5) Pada Tc

Re,t

lb/jamft2

177.946,338

=

812,986 280

btu/jft2.oF

btu/j.ft2.oF

hi.ID 280 x 0,282 0,500

=

157,920

7) Փs = 1 dan Փt =1

Universitas Sumatera Utara

8) Koefesien clean overall (Uc) hio x ho 18862 UC = = hio + ho 277

=

Btu/(jam)(ft2)(oF)

68,00

9) Dirt factor, Rd : Rd =

UC - UD

16,7

=

UC x UD

= 0,0027

6120

Preasure Drop 1) Untuk Res = 684,842 f 2)

12L

=

= =

192

=

B

= Ds

Untuk Ret

2

0,004 ft /in

=

N+ 1

1) 2

8

f

=

s

=

=

29.522,439

2 2 0,002 ft /in

1

ft Menghitung Dp karena panjang

2)

pipa

7,680

DPt

25

f x Gt2x L x n

=

5.22 x 1010 x D x s x ft

12 DPt =

2,083 ft

1621242845 3173760000

3)

DPs = =

fx

Gs2x Ds 10

x (N+1)

=

0,511

psi

5.22 x 10 x De x s x fs 12271442,36

3)

passes

3184200000 = 0,0039 DPs yang diijinkan = (memenuhi syarat)

Menghitung Dp karena tube

psi

Untuk Gt 10

psi

V2 2g'

177946,338

=

=

0,023

DPr =

4n s

(Kern Gb. 27) x V2 2g'

= 0,184 psi DPT = DPt + DPr DPT =

0,695 psi DPs yang diijinkan =

10

(memenuhi syarat)

Universitas Sumatera Utara

19. FILTER PRESS (FP-01) Fungsi

:

Memisahkan antara gypsum (cake) dengan filtrat

Tipe

:

Horizontal Plate aand Frame Filter Press

Jumlah

:

Kondisi

:

1 buah P

=

1 atm

Komposisi filtrat : Massa

Komponen

ρ

fraksi

kg/jam

μ 3

massa

(cp)

ρc

μ 3

(cp)

242,565

0,126

(kg/m ) 1900,000

CH3COOH

0,313

0,000

1038,000

0,326

0,169

0,000

HCOOH H2O

0,239

0,000

1207,000

0,352

0,150

0,000

1629,383

0,846

944,500

0,311

799,185

0,263

53,153

0,028

1840,000

0,434

50,788

0,012

1925,653

1,000

6929,500

1,864

1089,625

0,331

C2H2O4

H2SO4 Jumlah

0,441

(kg/m ) 239,334

0,056

Komposisi cake : Massa

Komponen

ρ

fraksi

kg/jam

μ 3

μ 3

H2O

3,127

0,008

(cp) (kg/m ) 944,500 0,311

C2H2O4

0,465

0,001

1900,000 0,441

2,370

0,001

CH3COOH

0,001

0,000

1038,000 0,326

0,002

0,000

HCOOH H2SO4

0,000

0,000

1207,000 0,352

0,001

0,000

0,102

0,000

1840,000 0,434

0,503

0,000

369,521

0,990

2489,000 0,505

2464,356

0,500

373,217

1,000

9418,500 2,369

2475,145

0,503

CaSO4 Jumlah Laju filtrat keluar ρ filtrat

massa

ρc

:

1.925,653 kg/jam

:

4.245,294 lb/jam

:

3 1.089,625 kg/m

(cp)

(kg/m ) 7,913

0,003

3 68,025 lb/ft

1 cycle

=

0,5

=

4245,294

x

=

2122,647

lb

=

31,20378

ft3

Filtrat per cycle = Volume filtrat

jam

1800

detik

0,5 =

0,88360

m3

Universitas Sumatera Utara

Trial harga A yang memberikan waktu filtrasi yang sama dengan waktu filtrasi yang telah ditetapkan. Trial : luas filter (A)

=

ft2

0,323

=

0,030

m2

Filter press beroperasi pada tekanan konstan. Mencari harga Kp Kp = m.a.cs

(Geankoplis, pers 14.2-14)

A2.(-DP) Dimana : m

: Viskositas filtrat

cs

3 : kg solid / m

A

:

=

cp

0,33079

= 0,00033079 kg/m.s

filtrat m2

0,030

N/m2 =

-DP : Tekanan filtrasi 2 a = k1 (Sp/Vp) (1 - e) e3 rp

65

-

(Perry, 5th ed. 19-67) 75 psi (Geankoplis, pers. 14.2-6)

=

2464,35644 kg / m3

Dimana : a

=

Specific cake resistance

(m/kg)

k1 = Sp =

konstanta = 4,17 Luas permukaan partikel tunggal (m2)

Vp =

Volume permukaan partikel tunggal (m3)

e = rp =

Porositas, diambil = 0,42 densitas partikel solid dalam cake =

fs = Dp =

shape factor 4 mm

Sp =

6 fs. Dp

Vp a

=

=

k1 (Sp/Vp)2 (1 - e) e rp

=

0,81 0,0040 6

(Geankoplis Tabel 3.1-1) m =

1851,9

0,00324

3

cs

= =

153,850 lb /ft3

=

8294238,683

=

45428,159 m/kg

182,579

cx. rf 1 - m.cx

Universitas Sumatera Utara

Dimana : cx = Fraksi massa solid dalam slurry m rf

=

0,9901

= Rasio massa wet cake dan dry cake, ditetapkan = = Densitas filtrat = 1089,6254 kg / m3 =

1 68,0253

cs =

cx. rf

1078,8371

1 - m.cx

=

0,0099

maka ; Diambil, -DP Kp =

=

= 65 psi m.a.cs

=

2

108962,54

448159,4 = 1637377,627

A .(-DP)

lb /ft3

kg solid / m3

N/m2 =

4052,7760

404,0

Mencari harga B : m.Rm B = A.(-DP)

filtrat

s/m6

(Geankoplis, pers. 14.2 - 15)

Dimana : Rm = Tahanan filter medium Rm untuk cloth = 10000000000 m.Rm 3307855,171 B = = A.(-DP) 13455,95058 Mencari waktu filtrasi, tf : tf

=

Kp.V2

+ BV

=

m-1

(Wallas, hal 314)

=

1799,30

245,828

s/m3

detik

2

Waktu filtrasi sama dengan waktu yang ditetapkan A

=

0,323

ft2

=

0,030

m2

Waktu pencucian dicari dengan menggunakan hubungan ; tw = Vw / rate pencucian dimana ; Vw = volume air pencucian Sedangkan rate pencucian dicari dengan menggunakan rumus 14.2-20 Geankoplis ; dt

Kp Vf + B

Vf

= volume filtrat

Universitas Sumatera Utara

=

m3

0,884

Diperoleh ; 3 (dV / dt) = 0,2541 m / detik Vw = 20% Vf

=

0,177 tw

Jadi,

m3 = 0,6956 detik tf

Jadi waktu total =

tw

+

1800,00

=

detik =

30

menit

20. BAK PENAMPUNG (BP-01) Fungsi

: Untuk menampung filtart dari Filter press

Type

: Persegi panjang

Bahan

: Beton

Total umpan masuk rlarutan =

= 1925,653 3 1089,625 kg/m

Rate volumetrik

=

6,241

Waktu tinggal

=

2

Volume air kondensat =

kg/jam = 4245,294 lb/jam 3 lb/ft = 680,25

ft3/jam

jam ft3

12,482

Volume air kondensat =

80%

volume bak

3 = 12,4815 = 15,6019 ft

Volume bak

80% Bak penampung berbentuk persegi panjang dengan perbandingan ukuran : p

:

l

t

=

=

6

t

3

3

:

3 15,60189 ft

=

6

t3

t

=

1

ft

=

4,13

ft

lebar (l)

=

2,75

ft

tinggi (t)

=

1,38

ft

Volume bak

:

Maka : panjang (p)

2

:

1

21. POMPA (P-01) Fungsi

: Memompa larutan dari bak penampung Filter Press ke Evaporator

Jumlah

: 1

buah

ditambah 1 pompa cadangan

Universitas Sumatera Utara

Tipe

: Centrifugal Pump

Suhu bahan

80

=

Massa

Komponen

o

353,15

C = fraksi

o

K

ρ

μ

ρc

μ

242,565

0,126

(kg/m3) 1900,000

CH3COOH

0,313

0,000

1038,000

0,326

0,169

0,000

HCOOH H2O

0,239

0,000

1207,000

0,352

0,150

0,000

1629,383

0,846

944,500

0,311

799,185

0,263

53,153

0,028

1840,000

0,434

50,788

0,012

1925,653

1,000

6929,500

1,864

1089,625

0,331

kg/jam

C2H2O4

H2SO4 Jumlah Massa larutan

massa

1925,653

=

0,441

(kg/m3) 239,334

0,056

(cp)

kg/jam = 3

densitas

=

1089,625

µ liquid

=

0,3308

Rate volumetrik larutan

=

62,4986

ft3/jam

Rate volumetrik

=

62,4986

ft3/jam =

0,017

=

kg/m cp

= =

67,927 lb/ft 0,0002223 lbm/ft.s 7,793

gal/min

60 ft

Elbow 90o Globe valve

=

9,763 m = 2 buah

=

1 buah

P1

=

1

atm =

14,696 psia

P2

=

1

atm =

14,696 psia

=

lbm/jam 3

cfs

Untuk bagian perpipaan akan direncanakan : 14 Panjang pipa lurus m = = Beda ketinggian

4245,36

(cp)

32 ft

(wide open)

Perhitungan diameter pipa : Asumsi :Aliran turbulen (NRe > 4000) Dari Peter and Timmerhaus edisi IV, hal 496 pers. 15 didapatkan persamaan : Di, opt Dimana :

Di, opt

[3,9 x qf 0,45 x ρ0,13] Di,opt = diameter dalam optimal, in =

= =

qf

=

ρ

=

flow rate larutan, ft3/s densitas larutan, lb/ft3

µ

=

vikositas larutan, cp

x

0,01736

3,9

0.45

x

67,927

0.13

1,089 in

Universitas Sumatera Utara

2 1/2

Dipakai diameter standard ID

=

2,323

in

=

A

=

0,02942

OD

=

2,875

ft2 in

=

Q

=

Kecepatan aliran

=

in sch 0,19

0,23958 ft

=

ID x ρ x v

0,02942 0,1936

=

x

µ

0,07303

= ft3/s

0,017

A NRe

80 (App. A. 5-1, Geankoplis) ft = 0,05900492 m

=

m 0,5901

ft2

67,927

x

0,5900995

0,0002223 34909,279

=

(aliran turbulen)

Perlengkapan pompa : Jenis

kf

Jumlah

Suction

Discharge

5

55

0

2

Pipa lurus (ft) elbow 90

0,75

2

Perhitungan Friksi : 1. Sudden Konstraksi v2 ) 2 x α

hc =

Kc x

kc = x

0,55 x ( 1 - A 2 ) 2 A1

kc =

(

0,55

0,0030

( A1>>> A2, A2/A1 = 0)

0,5901

x( 2

=

(Pers. 2.10-16 Geankoplis)

x

2

) 32,174

ft.lbf/lbm

2. Karena faktor gesekan pipa lurus Panjang pipa lurus Bahan pipa :

30

=

ft

commercial steel

NRe

=

34909,279

ε

=

0,000046 m

=

0,00015092 ft

(Commercial steel)

(Fig 2.10.3 Geankoplis)

ε/D

=

0,0007796

dari fig 2.10.3 Geankoplish didapat :

Universitas Sumatera Utara

f

0,0035

=

Ff =

( ∆L ) x

4x f x

=

4 x

D

( v2 ) 2gc

0,0035

x

30

0,5901

x(

0,19

64,348

ft lbf / lbm

0,0117

=

)2

3. Karena valve dan fitting Kf = 90 o 2 2 K f1 v 2gc

Elbow h f1 = =

0,75

2 x

0,75

(Table 2.10-1 Geankoplis)

32,164

2 x ft lbf / lbm

0,0081

=

Kf

Globe valve wide open h f2 = =

0,6

=

v 2gc

1 x

0,6

32,164

ft lbf / lbm

0,0032 + h f2

h f1

ft lbf / lbm

0,0114

=

)2

0,5901

x ( 2 x

hf =

(Table 2.10-1 Geankoplis)

2

1 K f2

=

)2

0,5901

x (

4. Sudden Expansi K ex

h ex

=

1 x ( 1 - A1 )2 A2

=

1

=

K ex x

=

(

( A2>>> A1, A1/A2 = 0)

v2 ) 2 x gc 0,5901

1 x ( 2

x

)2

32,164

Universitas Sumatera Utara

ft lbf / lbm

0,0054

= ∑F = h c

+ Ff

=

0,0030

=

0,0315

+ hf

+ h ex

0,0117 + ft lbf / lbm

0,0114

+

+

0,0054

Menghitung Power Pompa Dari pers. 2.7-28 Geankoplis :

Datum :

- Ws

Z2

= Discharge

Z1

= Tinggi liquid dalam tangki penampung (datum)

P1

=

1 atm

=

14,696

psia

=

P2

=

1 atm

=

14,696

psia

=

v1

=

v2

=

0 ft/s 0,590

g

=

32,174

ft2/s

gc

=

32,174

ft2/s

0

=

32

ft =

0

2116,282 lbf/ft2 2116,282 lbf/ft2

(karena tangki sangat besar maka v1 =0) ft/s

32

+

0,005

+

+

0,03150

ft lbf/lbm

32,0678

=

=

68% Efisiensi pompa,h (Peters Gb. 14-37 hlm 520) p= & Timmerhauss, 3 0,017 ft / s ) (

mass flow rate,m=(

BHP =

m x -Ws h

= 1,1793 lb / s lbm ft lbf /s lbm 37,816 = 0,68 0,1011

= Efisiensi motor, hm= Konsumsi power =

67,9272

50%

)

55,6124

ft lbf /s

hp =

(Peters & Timmerhauss, Gb. 14-38 hlm 521)

BHP

0,10

hm

0,50

Jadi digunakan power pompa

=

lb /ft3

1/4

=

0,20

hp

hp

Universitas Sumatera Utara

22. EVAPORATOR (EV-01) Fungsi

:

Memekatkan filtrat asam oksalat dari pompa

Type

:

Short tube Evaporator dengan tutup atas dan tutup bawah berbentuk Dished Head

Kapasitas

:

r

1925,65

kg/jam

=

3

=

C

=

: 1089,625 kg / m

Suhu operasi

:

100

o o

C

:

100

Tekanan operasi

:

25,96 inHg

212

o

212

o

421,15 ρ

fraksi

kg/jam

massa

242,565

CH3COOH HCOOH H2O

F

3,8

148 C =

Massa

lb/ft3

F

=

o

Suhu steam pemanas :

lb/jam

68,03

=

Suhu larutan keluar

Komponen

4245,29

psia o

K

μ 3

Cp

k o

kcal/kg C W/m oC 0,364 0,169

(cp)

0,126

(kg/m ) 1900,0

0,447

0,313

0,000

1038,0

0,330

0,000

0,164

0,239

0,000

1207,0

0,356

1,038

0,014

1629,383

0,846

944,5

0,315

1,038

0,648

H2SO4

53,153

0,028

1840,0

2,250

1,029

0,155

Jumlah

1925,653

1,000

6929,5

3,698

3,469

1,150

C2H2O4

ρc

μc

Cpc

kc

(kg/m3) 239,334

(cp) 0,0563

kcal/kg oC 0,046

W/m oC 0,0213

CH3COOH

0,169

0,0001

0,000

0,0000

HCOOH H2O

0,150

0,0000

0,000

0,00000

799,185

0,2664

0,878

0,54839

H2SO4

50,788

0,0621

0,028

0,0043

1089,63

0,385

0,95

0,5739

Komponen C2H2O4

Jumlah m larutan

:

0,385

cp =

0,00038489 Pa.s

massa steam

:

2348,40

kg/hari

=

Faktor kekotoran yang diijinkan :

5177,27

lb/jam

0,002 (untuk organik liquid)

Universitas Sumatera Utara

ft

1. Perencanaan Shell and Tube o C T1 = 148

t2

o

=

100 C

= =

298,4 148

o

= t1 =

212 o 55 C

o

=

298,4

o

=

130,3

o

Δt2 =

298,4

Δt1 =

298,4

T2

86,4

F o C F -

212

o

F

168,1

DP yang diijinkan untuk masing-masing aliran =

F F -

130,3

o

F

10 psia

1 . Neraca Energi Data dari neraca energi :

2 . LMTD

Q

(Dt2 - Dt1)

=

=

841500,38

kcal/jam

=

3337168,38

Btu/jam

o 122,752 F

=

Ln (Dt2/Dt1) 3. Temperatur kalorik Tc tc

=

(298,4 + 298,4)

=

/2

(130,3 + 204,8)

/2

=

298,4

o

F

o

171,15 F

=

4 . Trial UD Dari kern, 1983 diketahui overall design coeffecient (UD) untuk sistem heater steam - light organik

=

100-200

Diambil harga UD

=

150

(Kern,1983 tabel 8)

Direncanakan tipe HE 1-2, dengan bagian tube (Kern,tabel 10) : 1/2 OD, 20 BWG, dan l = 12 ft Square Pitch 1/2 ID a'

= =

OD, 0,430 0,145

20 BWG, dan l = in 2

in

a"

=

Pt

=

12

Sequare Pitch 2

0,1309 in ft /ft 1

Square pitch

Check UD A

=

Q = UD x DtLMTD

3337168,38 150 x 127,2

Universitas Sumatera Utara

A

=

181,24

Nt

=

A a"

=

x

ft2 l

181,24 0,1309

x

=

115

12

digunakan 1 lewatan pada tube (n = 1). Standarisasi harga Nt (Kern, tabel 9) :

1 square pitch

Untuk OD

BWG,

=

1/2

in,

Nt standard =

137

buah

A

20

square pitch

= Nt x a" x 1 = = =

UD koreksi

x

137

ft

215,200 Q A

=

x

126

x

0,1309

12

2

=

3337168,38

DT

215,20

x

122,8

2o

btu/j.ft . F

Perencanaan shell and tube : -

Tipe HE 1-2 Bagian Shell :

IDs

=

15 1/4

in

n'

=

1

buah

B

=

Bagian Tube :

1/2

0,2 x IDS

OD,

Nt =

137

Pt =

1

a" = at' =

20

=

in

3,05

BWG

buah

ID =

in

L

=

12

ft

n

=

1

buah

2 0,131 ft /ft 2

0,145 in

0,430 in

C' =

0,50

Fluida panas : steam, tube

Fluida dingin: larutan, shell

4)

4)

Nt x at'

at =

as

ID.C".B.l

=

144.n

144. Pt.n"

0,138 ft

=

2

= 5)

Gc =

5) Gt = W/at =

5.177,27 0,138

in

0,162 w/as 26.286,365

= =

37.529,697

6)

Re,s μ

=

De.Gs/m

=

0,931

ft2

Universitas Sumatera Utara

De = 6) Re,t

=

D.Gt/m

=

0,0358 ft

T

=

o 298,40 F

7)

μ

=

0,0387 lb/ft j

8' ). k

=

Re, s== jH =

34.731,8

Ft =

1

c

=

1500

m

btu/j.ft2. oF

2 o 0,953 btu/j.ft . F/ft = 0,953 kcal/kg.K o 0,953 btu/lb. F

0,931 lb/j.ft

= 1/3

9)

35

0,5739 W/mK

= 7) hio

1938,3

= =

in

2 0,0792 lb/j.ft

=

D

Re, t

0,95

(cm/k)

=

ho =

jH.k/De.(cμ/k)1/3Fs(Փs)

1,165

=

217,815

Perhitungan Uc : Uc =

hio x ho

=

190,20

btu/j.ft2. oF

hio + ho Perhitungan Rd : Rd

Uc - UD

=

=

0,0027

Uc x UD 0,0027

>

0,002

(memenuhi)

Fluida panas : steam, tubeFluida dingin : larutan, shell 1 ) . Nre,t f

=

v

=

ρ

=

=

34731,770

0,0002 ft

2

2

/in (fig. 26)

s

= =

2 ) . DPt =

1938,340

f

0,0018

=

3 6,449 ft /lb (tabel. 7)

1 v

=

1' ). Nre,s =

3

2,3261 lb/ft

(Kern fig 29)

n'

=

1

s

=

1,0884

N+1 = 12 x L

ρ

B

62,5

= 47 1/5

=

12

x 3

0,0372 f x Gt2 x L x n

2 f x Gs 2') . DPs = IDs x (N+1)

5.22. x1010 x D x s x Ft x =

ft2/in2

0,022

psi

(memenuhi syarat)

5,22 x 1010 x Dex s xFs =

0,02

psi

(memenuhi syarat)

Universitas Sumatera Utara

12

2. Perhitungan dimensi evaporator a. Luas yang dibutuhkan,At Sistem penyusunan tube secara square pitch, maka Pt =

1

At =

Nt x Ay x L 19.728

=

in2

b. Luas total A total

=

A center well + A tube

(π/4)D2

=

(π/4)(D/4)2 + 17856

D

c.

=

163,727

in

Center (Down take ) Diameter center well

= =

D/4 40,932 in

A. Menentukan volume tangki rate larutan = 1925,65 kg/hari = 4245,294 lb/jam 3 68,025 lb /ft3 r larutan = 1089,625 kg / m = 62,4076 Rate larutan = ft3 / jam Dengan waktu tinggal 1 jam dimana volume larutan mengisi 80% volume tangki 1 buah tangki digunakan Volume larutan dalam tangki =

rate massa masuk x waktu tinggal r solid

campuran

20190,096 x 1

=

68,025 = Jadi volume larutan dalam tangki Volume larutan Volume tangki

62,408 = =

ft3

ft3 62,41 80% volume tangki

= Volume larutan dalam tangki 0,8

Volume tangki

=

78,009

ft3

B. Dimensi Tangki

Universitas Sumatera Utara

Bentuk tangki

: silinder tegak, dengan tutup atas dan tutup bawah berbentuk dished head = 1,5 = p D2 H / 4 = 1,1775

H/D Vsilinder Vsilinder

D3

= (0,000049 x D3) = 0,000049 D3 in3

Volume Dish (Vdish) dengan D dalam inchi, Vdish

D3

0,0847

=

ft3

Maka Volume total ; Vt

=

Volume silinder + Volume tutup atas

=

((p / 4) x D2 x H) + (2 x 0,0847D3)

Vt

=

1,117 D3 + 0,1694 D3

78,009

=

1,3469D3

D

=

3,869 ft

=

46,429 in

5,8036 ft

=

69,64

Maka digunakan Hs

=

in

C. Menentukan Tekanan Desain (Pd) P total = P hidrostatik + P dalam tangki r x (g/gc) x Hs + 3,8 = =

(68,025 x 1 x (5,8036/144) + 3,8

= P desain

6,54

psi

=

1,05

x

P total

=

1,05

x

6,54

=

6,87

psi

D. Menentukan Dimensi Tangki * Tebal bagian silinder (ts) Dari App. D, Brownell & Young , hal 342 untuk bahan konstruksi stainless steels SA-240 Grade M Type 316, diperoleh; f = 18750 psi Faktor korosi, C

=

0,125 in

Universitas Sumatera Utara

Sambungan las tipe double welded butt joint = 0,8

Efisiensi las, E dimana : ts ts = = Pd =

(Table 13.2 Brownell and Young)

tebal bagian silinder (in) tekanan dalam bejana (lb / in2 ) jari - jari dalam shell (in)

ri

=

f

=

E

=

allowable strees (lb/in2) faktor pengelasan

C

=

faktor korosi (in) 6,87 x (46,429/2)

=

+

( 18750 x 0.8) - (0.6 x 6,87) 0,136

=

0,0125

in

tebal shell standart, ts =

0,250

in =

1/4

in

Check : OD

=

ID + 2 ts

=

46,43

+ 2 x 1/4

46,929 in Diambil OD standard = =

54 in

=

4,5 ft

(Table 5.7 Brownell and young)

Koreksi : ID

=

53,5

in =

4,458 ft

H

=

80,25 in =

6,688 ft

* Tebal tutup atas dan tutup bawah Tutup atas dan tutup bawah berbentuk dished heads jari - jari dished =

r

=

f

=

18750

E

=

0,8

C

=

0,125

Pd = t

= = =

0.885 x Pd x r f x E - 0.1 x Pd

27 in

6,87 +

psi

Dipakai tebal tutup standar

(Pers13.12 Brownell & Young, hal 258)

C

0,885 x 6,87 x 27 18750 x 0,8 -(0,1 x 6,87) 0,136

(Table 5.7 Brownell and Young)

+

0,125

=

164 14999,31

+

0,125

in =

0,25

in =

1/4 in

Universitas Sumatera Utara

* Tinggi tutup Tutup atas berbentuk torispherical dished heads r (radius of dish) = in 84 icr (inside corner radius) BC = =

r

-

84

-

in

5 6,57

ft

1,802

ft

in =

AB = (ID/2)

b

5 1/8

icr

79

=

==

- icr

=

26,75

=

21,625

5,13

-

2

in = 2 0.5

= r - (BC - AB ) 8,147 =

Tinggi dish =

in =

0,67895 ft

b 8,1473

= =

Tinggi dish

ft

0,68

Tinggi tutup atas =

ft

0,679 = 0,0172 m

in =

8,40

VO =

in

E. Menentukan tinggi larutan dalam tangki Jumlah larutan yang ada

=

62,408

ft3

Volume larutan yang menempati tutup bawah (tanpa flange) : Vd =

3 0,0847 D =

4,906

Volume yang menempati silinder

=

62,41

=

57,50

ft

4,9056 3

Dengan demikian tinggi larutan dalam shell : Hls

=

4 V / ( p D2 )

=

4,00

ft

Jadi tinggi liquid total dalam tangki adalah : Hl

=

Hls + b

= = Tinggi total

4,0

+

0,679

4,7 ft = (Tinggi tutup x 2) + tinggi silinder =

8,397 x

2

=

97,0447

in

=

8,0871

ft

+

80,25

Universitas Sumatera Utara

F.Perhitungan Jaket Pemanas Jumlah steam (148oC)

=

1.660,422

densitas steam

=

918,4 kg/m3

laju alir steam (Qs)

=

1.660,42

kg/jam

=

1,808

m3/jam

918,400 diameter dalam jacket (d)

=

diameter dalam + (2 x tebal dinding)

=

(4,458/12) + ((2 x 1/4)/12) 0,413

= tinggi jaket = tinggi reaktor

=

ft

6,688

Asumsi tebal jaket

=

Diameter luar jaket

=

4,5

=

5,333

ft =

0,417

5 in = +

2,038

m

ft

2x(0,417)

ft

luas yang dilalui steam (A) = π A = 4 (D2 −d2 ) π A = 4 (5,333 2 −0,413 2 ) A

2 22,195 ft

=

Kecepatan steam (V) Qs V= A V= V

1,808 22,195

=

0,081

m/jam

Tebal dinding jaket (tj) Bahal Stainless Stell Plate tipe SA-340 P hidrostatik

=

ρxgxh

=

918,4 x 9,8 x 2,038

=

18.345,802 pa

=

2,678 psi

Universitas Sumatera Utara

P design =1,05 x P hidrostatik 2,812 psi

= tj=

PD +nC 2SE−0,6PD

tj= tj

2,812 +10 tahun x 0,125 in/tahun 2x18750 x 0,8−0,6 x2,812 =

1,250

in

23. COOLER (C-02) Fungsi

:

Untuk mendinginkan larutan dari 100 oC menjadi 55 oC sebelum masuk ke crystallizer

type

:

Shell and tube heat exchanger

bahan

:

Stell pipe (IPS)

Temperatur fluida panas masuk (T2)

=

Temperatur flluida panas keluar (T1)

=

Temperatur fluida dingin masuk (t1)

=

o

100 C = o 55 C = o 25 C = o

Temperatur fluida dingin keluar (t2)

=

45 C =

Dirt factor (Rd) fluida panas

=

0,001

Dirt factor (Rd) fluida dingin

=

0,001

Total Rd

=

0,002

ΔP yang diizinkan

=

Rate massa fluida yang masuk (Wl)

=

212,0 131 77 113

o

F

o

F

o

F

o

F

10 psi 539,653

kg/jam

=

1.189,719 lb/jam

Q media pendingin

=

12.575,518 kkal/jam

Rate massa air dingin masuk (W1)

= =

59.758,87 btu/jam 832,427 kg/jam

=

1.835,168 lb/jam

Direncanakan dipakai Heat Exchanger dengan ukuran Bagian tube

:

OD,BWG

:

1/2

Pitch

:

1 in triangular pitch

in

12

Universitas Sumatera Utara

panjang tube Dari tabel

:

16 ft

at'

:

0,063 in

a'

:

0,131 ft2

Passed

:

2

1.Neraca Massa dan Energi W larutan

539,653

:

Cp larutan

:

Q larutan

:

kg/jam

=

1.189,719 lb/jam

o

=

o 0,517 btu/lb F

0,517 kkal/kg C

(1189,719 x 0,517 x (204,8 - 131)) 49.860,414

=

btu/jam

2.Dt Untuk aliran counter - current ; Panas

Dingin

Beda

212,0

suhu tinggi

113,0

99,0

131,0

suhu rendah

77,0

54,0

LMTD R

=

S

=

=

Δt2 - Δt1

=

ln (Δt2/Δt1)

T2 - T1

81

=

t2 - t1 t2 - t1

36 36

=

T2 - t1

Ft =

0,940

Δt =

FT x LMTD

99

45,000 0,606

=

=

2,250

=

0,364

74,241

o

F

(Kern,1983) =

69,786

3) Temperatur kalorik Tc = tc

=

171,50

o

104,000

o

F F

Trial UD Dari Kern,1983 diketaui overall design coeffecient (UD) untuk sistem cooler Light organik -air

=

75 -150 btu/j.ft2.oF

Diambil harga UD

=

75 btu/j.ft2.oF

(Kern,1983 tabel 8)

Universitas Sumatera Utara

Check Up A

=

A

=

Q UD x Dt

= 75

a" =

x L 9,53

0,131

x

69,79

ft2

9,53 A

Nt =

49860,414

=

x

4,55

16

Digunakan 4 lewatan pada tube (n-4) Standarisasi harga Nt (Kern, tabel 9) : Untuk OD = 3/4 in, 18 BWG 18 NT standart A

20

=

=

NT x a" x L

=

20 x 0,1963 x 16

=

41,888

UD koreksi

=

Q A x Δt

ft2 49.860,414

=

1325,418 x 66,962 2o 17,057 btu/j.ft . F

= Jadi digunakan spesifikasi cooler : Bagian Shell :

IDs

=

n'

=

B

=

Bagian Tube :

1/2

15 1/4 in 2 buah 1

15 1/4 in

x IDs =

OD,

12

BWG

Nt

=

20

buah

ID =

Pt

=

1

in

L

=

16

ft

n

=

2

buah

a" at'

= =

0,1309 ft

2

/ft

2

0,063 in

C' =

0,282 in

0,50

in

EVALUASI PERPINDAHAN PANAS Fluida panas ; Shell size, solution 1)

as

=

IDs x C'B 144.Pt.n'

Fluida dingin : tube size, water 1)

a't = at

=

0,334 in Nt x a't

Universitas Sumatera Utara

312,5

=

288,000 1,085 ft2

= 2)

Gs

=

W

1.189,719

=

as

6,680

=

114 x 4 2 0,023 ft

Gt =

1,085

1.096,445 lb/jam.ft

=

2)

=

w/at 1.835,168

=

2

0,023 2 79.121,010 lb/jamft

= 3) Pada Tc μ

=

o 171,50 F

3)

μ

=

0,765 Cp

=

1,855 lb/ft jam

o 104,00 F

Pada tc = =

0,0251 Cp

=

0,0608 lb/ft jam

De =

0,73 in

De =

0,654 in

De =

0,061 in

De =

0,055 in

Re,s

=

De x Gs

800,405

=

m

=

5) Pada Tc k c (cμ/k)1/3

4)

=

v

0,061

Gt

=

171,50 F

3600 x r o

=

0,145 W/m C

=

o 0,084 btu/jam ft F

361,481

=

0,32 btu/lb oF

=

4.351,656

=

71.573,282

=

o

=

De x Gs m

30

=

6) ho =

=

1,855

431,485

= 4) jH

Re,t

hi

2,350

=

50

hio =

hi.ID

=

1/3

jH.k/De(cμ/k) .Փs

btu/jft2.oF

btu/j.ft2.oF

580 x 0,654 0,750

167,830

=

28,200

7) Փs = 1 dan Փt =1 8) Koefesien clean overall (Uc) hio x ho 4733 UC = = hio + ho 196

=

24,14

Btu/(jam)(ft2)(oF)

9) Dirt factor, Rd :

Universitas Sumatera Utara

Rd =

UC - UD

7,1

=

UC x UD

= 0,0033

2173

Preasure Drop 1) Untuk Res = 684,842 f 2)

12L

=

= =

192

=

B

= Ds

Untuk Ret

2

0,004 ft /in

=

N+ 1

1) 2

15

f

=

s

=

29.522,439

=

2 2 0,002 ft /in

1

ft Menghitung Dp karena panjang

2)

pipa

7,680

DPt

25

f x Gt2x L x n

=

5.22 x 1010 x D x s x ft

12 DPt =

2,083 ft

320518873,9 3173760000

3)

DPs =

fx

Gs2x Ds 10

x (N+1)

=

0,101

psi

5.22 x 10 x De x s x fs

=

69246,25

Menghitung Dp karena tube

3)

passes

3184200000 = 0,00002 DPs yang diijinkan =

psi

2 = 79121,010 lb/(jam)(ft ) (Kern Gb. 27) 0,023

Untuk Gt 10

psi

(memenuhi syarat)

V2 2g'

=

DPr =

4n s

x V2 2g'

= 0,184 psi DPT = DPt + DPr DPT =

0,285 psi DPs yang diijinkan =

10

(memenuhi syarat) 24. KRISTALIZER (K-01) Fungsi : untuk mengkristalkan larutan asam oksalat o

Bahan keluar pada Komponen H2O

Massa

C 55 fraksi

kg/jam

massa

154,242

0,286

ρ

μ 3

(cp) (kg/m ) 955,400 0,313

ρc

μ 3

(kg/m ) 273,070

(cp) 0,089

Universitas Sumatera Utara

C2H2O4

19,712

0,037

1900,000 0,441

69,402

0,016

impurities C2H2O4.2H2O

53,704

0,100

1826,100 0,432

181,727

0,043

311,994

0,578

1653,000 0,411

955,663

0,238

Jumlah

539,653

1,000

6334,500 1,598

1479,862

0,000

Laju bahan

=

ρ campuran

=

Laju padatan

=

539,653

kg/jam =

1.479,862 kg/m

3

=

1.189,719 lb/jam lb/ft3

92,388

ft3/jam

12,877

Dengan waktu tinggal 12 jam dimana volume solid mengisi 80 % volume reaktor dan digunakan 1 buah reaktor Volume bahan yang masuk ke reaktor

Laju massa masuk x waktu tinggal = ρ campuran 1.189,719

=

x

12

92,388 =

154,529

ft

3

Volume bahan

=

80 % volume bahan dalam reaktor

Volume reaktor

=

Volume bahan yang masuk ke reaktor 0,800

=

154,529 0,800

=

193,162

ft3

Menentukan dimensi tangki Dirancang tangki berbentuk silinder tegak dengan volume H/D = 1,5 2 Volume silinder (VS) = 1/4 π.D .H = = = V tutup bawah (Ve)

=

0,25 π.D2.(1,5D) 3 0,25π 1,5 D 3 1,178 D

1 24

πD3

Universitas Sumatera Utara

Volume total (Vt)

= 193,162

=

193,162

=

Vs +

Ve 3

1,178 D + 0,042 D3 3 1,219 D

D

=

5,411

ft

=

64,933

in

H

=

8,117

ft

=

97,400

in

Volume Silinder ft3

186,560

Vs =

Volume tutup ft3

6,602

Ve =

Diameter dan tinggi tutup Diameter tutup = diameter tangki

=

5,411

ft

Rasio axis = 2:1 tinggi tutup

=

5,411

= 1,353

ft

2x2 Menentukan tekanan design (Pd) Pd

=

1,05 x P hidrostatik

=

1,05 x ρ x (g/gc) x Hs

=

1,050 x

(92,388 x 1 x 8,117/144)

=

5,468 psia =

37,701 Kpa

Menentukan tebal tangki 1. Tebal bagian silinder Dipergunakan bahan konstruksi Carbon steel SA-283 grade C Efesiensi las , E

=

0,85

f allowable

=

12.650

(Brownell & Young, 1959)

Faktor korosi

=

0,125 in

(untuk 10 tahun )

Pd x ri

ts =

+

C

fE - 0,6 Pd dimana

:

ts

:

tebal bagian silinder (in)

Universitas Sumatera Utara

Pd :

tekanan dalam bejana (lb/in2)

ri

:

jari-jari dalam shell

f

:

allowable strees (lb/in2)

E

:

faktor pengelasan

C

:

Faktor korosi (in)

5,468

ts =

2,706

x

+

0,125

(12650 x 0,85)-(0,6 x 5,468)

ts =

0,126

in

distandarisasi menjadi 1/4 in OD

=

ID +

2ts

=

64,933

+

=

65,558

in

=

0,625

OD Standart = =

72

in

6,00

ft

F. Perkiraan tinggi bejana Tinggi total

=

(Tinggi tutup x 2) + tinggi silinder

=

(1,353 x 2 ) + 8,117

=

10,822 ft

G.Perhitungan Jaket Pemanas Jumlah air pendingin (25oC)

=

2.838,767

densitas air pendingin

=

997,1 kg/m3

laju alir air pendingin (Qs)

=

2.838,767

kg/jam

=

2,847

m3/jam

997,108 diameter dalam jacket (d)

=

diameter dalam + (2 x tebal dinding)

=

114,343 + (2 x 0,5)

= tinggi jaket = tinggi reaktor Asumsi tebal jaket

0,052 =

=

ft

10,822

5 in =

ft =

0,417

3,299

m

ft

Universitas Sumatera Utara

Diameter luar jaket

=

6,0

=

6,833

+

2x(0,417)

ft

luas yang dilalui air pendingin (A) = π A = (D2 −d2 ) 4 π A = 4 (6,833 2 −0,0522 ) A

36,653

=

ft2

Kecepatan steam (V) Qs V= A 2,847 V = 36,653 V

=

0,078 m/jam

Tebal dinding jaket (tj) Bahan Stainless Stell Plate tipe SA-340 P hidrostatik

=

ρxgxh

=

997,1 x 9,8 x 3,299

=

32.232,901 pa

=

4,706 psi

P design =1,05 x P hidrostatik = tj=

PD +nC 2SE−0,6PD

tj= tj

4,941 psi

4,706 +10 tahun x 0,125 in/tahun 2x18750 x 0,8−0,6 x 4,706 =

1,250

in

25. CENTRIFUGE (CF-01) Fungsi :

memisahkan kristal asam oksalat dengan filtratnya

kondisi :

1 atm

Universitas Sumatera Utara

Rate Massa Centrifuge

= 539,6530

r campuran

= 1479,8622

Rate volumetrik feed

= 1189,7191

kg/jam kg/m /

3

= 1189,7191 lb/jam =

92,3846

lb/ft3

92,3846

= 12,8779

ft3/jam

= 1,6057

gal/min

Dipakai disk centrifuges dengan metode pemisahan sedimentasi. Untuk rate volumetrik =

0,1 - 10 gal/min, dari Perry tabel 18-12, edisi 7 hal 18-112:

Diameter bowl

=

13

in

(Perry 7th ed )

Kec. Putar Power motor

= =

Diameter disk

=

9,5

in

Jumlah disk

=

107

buah

7500 rpm 0,333 hp

(Perry 7th ed) (Perry 7th ed) (Perry 7th ed)

26. BAK PENAMPUNG (BP-02) Fungsi

: Untuk menampung filtrat centrifuge

Type

: Persegi panjang

Bahan

: Beton

Total umpan masuk rlarutan = Rate volumetrik

=

Waktu tinggal

=

= 223,996 3 1246,942 kg/m

kg/jam = 493,823 3 = 778,47 lb/ft

lb/jam

ft3/jam

0,634 2 jam

3 1,269 ft

Volume air = Volume air =

80%

volume bak

3 = 1,26871 = 1,58588 ft

Volume bak

80% Bak penampung berbentuk persegi panjang dengan perbandingan ukuran : p

:

l

= 3

3

:

=

1,93

ft

=

1,28

ft

=

6

t

=

6

t3

t

=

1

ft

Maka : panjang (p) lebar (l)

t

3

Volume bak 1,585884 ft

:

2

:

1

Universitas Sumatera Utara

tinggi (t)

=

0,64

ft

27. SCREW CONVEYER (SC-04) Fungsi :

Mengangkut kristal asam oksalat ke ball mill

jumlah :

1 buah

Rate massa

=

315,657

kg/jam

=

695,770

lb/jam

Diperoleh speksifikasi screw conveyer Spesifikasi

:

Screw Conveyor

Tipe

:

Plain spouts or chuter

Diameter pipa

:

2 1/2 in

Diameter shaft

:

2 in

Diameter flights

:

9 in

Ukuran lumps

:

1 1/2

Kecepatan

:

40 rpm

Power

:

4,8 hp

=

(Tabel 21-6.Perry)

5 hp

28. BALL MILL (BM-01) Fungsi

=

Kapasitas

untuk menghaluskan kristal asam oksalat dengan ukuran 200 mesh = 318,85

kg/jam

= 0,32

ton/jam

= 7,652

ton/hari

Spesifikasi Alat : Dari tabel 20.16 perry ed 7th, dipilih sebagai berikut : Type

: Continuous Ball Mill no 200

Kapasitas max

: 14

Kecepatan putaran

:

35 rpm

Ukuran

:

4

Power

: 20-24

ton/jam x

3 ft hp

29. VIBRATING SCREEN (VS-02) Fugsi : Memisahkan asam oksalat yang sesuai spesifikasi dengan yang tidak

Universitas Sumatera Utara

Jumlah

: 1

Tipe alat

: High Speed Vibrating Screen

Kapasitas :

m

buah

318,845

=

Ukuran yang diinginkan sieve opening

kg/jam

0,0165

(a) :

in

0,0114 (d) : 0.4 Ct dimana A Cu Foa Fs Ct

=

ton/jam

= 200 mesh

wire diameter A

0,3188

=

(Pers.21-3 Perry 6ed)

in = luas screen = laju alir massa

0,319

=

Cu

= unit kapasitas

Foa

= faktor open-area

Fs

= faktor slotted area

Asumsi : tipe screen adalah square & slightly rectangular opening, maka Foa

= =

dimana m 100 a2 m2 100 0,0165 x

=

34,9751

Fs

=

1,0

Cu

=

0,1

= 1 / (a + d) 2

0,0165 +

x (1/ (

0,0114

ton/jam ft2

maka: A

=

0,4 0,1

0,319

x

34,9751

x

Ukuran screen

1,0

x

:

0,2701

:

3,241 in

=

ft

0,2701

x x

0,0729

ft2

ft

3,2407 in

30. BAK PENAMPUNG (BP-03) Fungsi

: Untuk menampung kristal asam oksalat

Type

: Persegi panjang

Bahan

: Beton

Total umpan masuk rlarutan = Rate volumetrik

=

Waktu tinggal

=

Volume

=

= 315,657 3 1653,000 kg/m 0,674

kg/jam = 695,896 3 = 1032 lb/ft

lb/jam

ft3/jam

2 jam 3 1,349 ft

Universitas Sumatera Utara

Volume air

=

80%

Volume bak

=

1,349

volume bak 3 = 1,68585 ft

80% Bak penampung berbentuk persegi panjang dengan perbandingan ukuran : p

:

l

3

:

t

= 3

=

1,96

ft

lebar (l)

=

1,31

ft

tinggi (t)

=

0,65

ft

=

6

t

3

=

6

t3

t

=

1

ft

Volume bak 1,685848 ft

:

Maka : panjang (p)

2

:

1

31. SCREW CONVEYER Fungsi :

Mengangkut kristal asam oksalat ke

jumlah :

1 buah

Rate massa

=

315,657

kg/jam

=

695,770

lb/jam

(Table 21-7 Perry 6ed) (Fig.21-15 Perry 6ed)

Diperoleh speksifikasi screw conveyer Spesifikasi

:

Screw Conveyor

Tipe

:

Plain spouts or chuter

Diameter pipa

:

2 1.2 in

Diameter shaft

:

2 in

Diameter flights

:

9 in

Ukuran lumps

:

1,500

Kecepatan

:

40 rpm

Power

:

4,8 hp

=

(Perry)

5 hp

Universitas Sumatera Utara

LAMPIRAN D PERHITUNGAN SPESIFIKASI ALAT UTILITAS LD-1 Pompa Air Sungai Fungsi : Mengalirkan air sungai ke bak penampung air sungai. Kode : PU-01 Tipe : Pompa sentrifugal aliran radial Laju air (m) = 7815,174 kg/jam x 2,205 lb/1 kg = 17229,333 lb Densitas (ρ) = lb/ft3 jam 62,430 Viskositas (μ) = lb/ft.jam = lb/ft.detik 1,905 0,001 Laju volumetrik air (Q) : m Q = ρ 17229,333 lb/jam = lb/ft3 62,430 = 275,978 ft3/jam = 0,077 ft3/detik Diameter optimum pipa (Di) Diameter optimum pipa dihitung dengan persamaan 15 hal 496 Peters, untuk asumsi aliran turbulen (Nre>2100). 0,45 0,13 Di = 3,9 qf . Ρ 0,45 0,13 = 3,9 x 0,077 x 62,43 = 2,101 in Dipilih pipa nominal dengan spesifikasi : NPS : 2,5 in Schedule : 40 Diameter dalam (Di) : 2,469 in = 0,206 ft = 0,063 m 2 2 Luas penampang (A) : 4,790 in = 0,033 ft Uji bilangan Renold ρvD NRe = μ Dimana Q v = A 0,077 ft3/detik v = 0,033 ft2 = 2,305 ft/detik

Universitas Sumatera Utara

Maka, 62,43 lb/ft3 x 2,398 ft/detik x 0,336 ft 0,0001 lb/ft.detik = 55942,299 Nre > 4100, maka asumsi aliran turbulen benar. Nre =

instalasi perpipaan yang digunakan : a. Panjang pipa lurus (L) b. Tinggi pemompaan (Z) o c. 3 buah standar ellbow 90 dan 2 buah gate valve Panjang ekivalen sambungan; Le: a. Elbow 90o (standart radius) Le = 1 x 30 x 0,5054 b. Gate valve (open) Le = 1 x 13 x 0,5054 Total Total panjang ekivalen Panjang total pipa ΣL

= =

Le = 21,732 ft L + LE 1640,42 + 21,732 =

= =

500 m = 10 m =

= = =

15,162 ft 6,570 ft 21,732 ft

1640,42 ft 32,808 ft

1662,152 ft

Konstraksi yang terjadi : Friksi karena gesekan dalam pipa (F) f x ΣL x V2 ΣF = 2 x gc x D Dipilih pipa komersial steel dengan ɛ = 0,000046 m Untuk ɛ/D = 0,00045 dan Nre = 55942,299 diperoleh dari Appendix C-3 Alan Foust (1978) hal 721, faktor friksi = 0,0120 maka: 0,0120 x 1662,152 ft x 2,305 ft/detik ΣF = 2x 32,174 ft-lbm/lbf.detik2 x 0,206 ft =

8,002 ft-lbf/lbm

Energi mekanik pompa (-Ws) ΔP - Ws = ( ) + ρ dimana ΔP = 0 ; ρ

(

ΔZ

g gc

)

+

(

Δv2 ) 2gc

+ ΣF

karena P1 = P2 = 1 atm

Universitas Sumatera Utara

Δv2 = 0 ; karena tidak ada perubahan ukuran pipa sepanjang aliran. 2gc 32,2 ft/detik2 g ΔZ = 32,808 ft = 32,835 ft-lbf/lbm 32,174ft-lbm/lbf.det2 gc maka - Ws = 0+ 0+ 32,835 + 8,002 = 40,837 ft-lbf/lbm Kerja pompa : WHP

= = =

- Ws x Q x ρ ƞ x 550 40,837 ft-lbf/lbm x 0,077 ft3/detik x 0,800 x 550 0,444 Hp

62,430 lb/ft3

Power Motor (P) WHP P = ƞ dari fig 14-38 Peter and Timmerhauss, 2004 hal 521 didapat ƞ = 80% 0,444 P = = 0,555 Hp 0,800 = 1 Hp LD-2. Bak Penampung Air Sungai Fungsi : untuk memampung air yang dipompakan dari sungai dan juga sebagai tempat pengendapan pendahuluan Kode : BP-01 Tipe : Persegi panjang Rate (m): 7815,174 kg/jam 3 densitas (ρ) : 1000 kg/m Waktu : 3 jam Volume air yang ditampung (V) mxt V = ρ 7815,174 x V = 1000,000

3

Universitas Sumatera Utara

V

=

23,446

m3

dirancang 90% dari volume bak terisi air. Volume bak : 23,446 V = 0,900 3 V = 26,051 m dirancang bak dengan ketentuan : panjang = 2X lebar = X tinggi = 1,5X maka volume bak (V) V = p.l.t V = 3 26,051 = 3X X = 2,895 m Maka diperoleh ukuran bak penampung air sungai panjang : 5,789 m = 6,0 m lebar : 2,895 m = 3,0 m tinggi : 4,342 m = 4,5 m

LD-3 Pompa Bak Air Sungai Fungsi : Mengalirkan air dari bak penampung air sungai ke Clarifier. Kode : PU-02 Tipe : Pompa sentrifugal aliran radial Laju air (m) = 7815,174 kg/jam x 2,205 lb/1 kg = 17229,333 lb Densitas (ρ) = lb/ft3 jam 62,430 Viskositas (μ) = lb/ft.jam = lb/ft.detik 1,905 0,001 Laju volumetrik air (Q) : m Q = ρ 17229,333 lb/jam = lb/ft3 62,430 = 275,978 ft3/jam = 0,077 ft3/detik

Universitas Sumatera Utara

Diameter optimum pipa (Di) Diameter optimum pipa dihitung dengan persamaan 15 hal 496 Peters, untuk asumsi aliran turbulen (Nre>2100). 0,45 0,13 Di = 3,9 qf . Ρ 0,45 0,13 = 3,9 x 0,208 x 62,43 = 2,101 in Dipilih pipa nominal dengan spesifikasi : NPS : 2,5 in Schedule : 40 Diameter dalam (Di) : 2,469 in = 0,206 ft = 0,063 m 2 2 Luas penampang (A) : 4,790 in = 0,033 ft Uji bilangan Renold ρvD NRe = μ Dimana Q v = A 0,077 ft3/detik v = 0,033 ft2 = 2,305 ft/detik Maka, 62,43 lb/ft3 x 2,398 ft/detik x 0,505 ft Nre = 0,00053 lb/ft.detik = 55942,299 Nre > 4100, maka asumsi aliran turbulen benar. instalasi perpipaan yang digunakan : a. Panjang pipa lurus (L) = 15 m = 49,21 ft b. Tinggi pemompaan (Z) = 5m = 16,404 ft c. 1 buah standar ellbow 90o dan 1 buah gate valve Panjang ekivalen sambungan; Le: a. Elbow 90o (standart radius) Le = 1 x 30 x 0,5054 = 45,486 ft 6,570 ft b. Gate valve (open) Le = 1 x 13 x 0,5054 = Total = 52,056 ft Total panjang ekivalen Panjang total pipa ΣL = =

Le = L + LE 49,21 +

52,056 ft 52,056 =

101,269

ft

Universitas Sumatera Utara

Konstraksi yang terjadi : Friksi karena gesekan dalam pipa (F) f x ΣL x V2 ΣF = 2 x gc x D Dipilih pipa komersial steel dengan ɛ = 0,000046 m Untuk ɛ/D = 0,00045 dan Nre = 55942,299 diperoleh dari Appendix C-3 Alan Foust (1978) hal 721, faktor friksi = 0,0120 maka: 0,0120 x 101,269 ft x 2,305 ft/detik ΣF = 2x 32,174 ft-lbm/lbf.detik2 x 0,206 ft = 0,488 ft-lbf/lbm Energi mekanik pompa (-Ws) ΔP Δv2 g - Ws = ( ) + ( ΔZ ) + ( ) + ΣF ρ gc 2gc dimana ΔP = 0 ; karena P1 = P2 = 1 atm ρ Δv2 = 0 ; karena tidak ada perubahan ukuran pipa sepanjang aliran. 2gc 32,2 ft/detik2 g ΔZ = 16,404 ft = 16,417 ft-lbf/lbm 32,174ft-lbm/lbf.det2 gc maka - Ws = 0+ 0+ 16,417 + 0,488 = 16,905 ft-lbf/lbm Kerja pompa : - Ws x Q x ρ WHP = ƞ x 550 16,905 ft-lbf/lbm x 0,077 ft3/detik x 62,430 lb/ft3 = 0,800 x 550 = 0,184 Hp Power Motor (P) WHP P = ƞ dari fig 14-38 Peter and Timmerhauss, 2004 hal 521 didapat ƞ = 80% 0,184 P = = 0,230 Hp 0,800 = 1/4 Hp

Universitas Sumatera Utara

LD-4 Tangki Pelarutan Alum, Al2(SO4)3 Membuat larutan alum Al2(SO4)3 Fungsi : Kode Bahan Kondisi

: : :

TP-01 High Density Poliethylene (HDPE) Temperatur : 30 oC Tekanan : 1 atm Alum yang digunakan : 50 ppm Alum yang digunakan berupa larutan 30 % (w/w) Laju massa alum : 0,039 kg/jam Laju massa larutan alum : 0,130 kg/jam 3 3 densitas alum 30 % : = 1363 kg/m 85,089 lbm/ft Kebutuhan perancangan : 30 hari 20,00% Faktor keamanan : Perhitungan Ukuran tangki Volume larutan 0,130 kg/jam x 24 jam x V = 1363,000 3 V = 0,069 m 3 Vt = 0,083 m

30 hari

direncanakan perbadingan antara D:H adalah 2:3 1 V = πD2H 4 1 0,083 = πD2 (3/2D) 4 3 3 0,083 = πD 8 Maka : D = 0,412 m H = 0,275 m Tinggi cairan dalam tangki volume cairan x tinggi silinder = volume silinder

= =

0,069 x 0,275 0,083 0,229 m

Universitas Sumatera Utara

LD-5 Tangki Pelarutan Soda, Na2CO3 Membuat larutan soda Na2CO3 30 % (w/w) Fungsi : Kode Bahan Kondisi

: : :

TP-02 Carbon steel SA-283 grade C Temperatur : 30 oC Tekanan : 1 atm Soda yang digunakan : 27 ppm Soda yang digunakan berupa larutan 30 % (w/w) Laju massa soda : 0,021 kg/jam Laju massa larutan soda : 0,070 kg/jam 3 densitas alum 30 % : = 1327 kg/m Kebutuhan perancangan : 30 hari 20,00% Faktor keamanan :

3 82,842 lbm/ft

Perhitungan Ukuran tangki Volume larutan 0,070 kg/jam x 24 jam.hari x V = 1327,000 3 V = 0,038 m 3 Vt = 0,046 m direncanakan perbadingan antara D:H adalah 2:3 1 V = πD2H 4 1 0,046 = πD2 (3/2D) 4 3 0,046 = πD3 8 Maka : D = 0,339 m H = 0,226 m

30 hari

Tinggi cairan dalam tangki volume cairan x tinggi silinder = volume silinder

= =

0,038 x 0,226 0,046 0,188 m

Universitas Sumatera Utara

LD-6 Clarifier Fungsi : untuk mengendapkan kotoran yang tersuspensi dalam air dengan menambahkan alum dan soda abu Kode : CL tipe : Tangki silinder vertikal dengan tutup bawah konis laju air (m) : 7815,174 kg/jam 3 densitas (ρ) : 1000,0 kg/m Waktu tinggal (t) : 1/2 jam laju massa Alum : 0,039 kg/jam laju massa soda : 0,021 kg/jam 3 densitas alum : (Perry,1999) 1363,0 kg/m 3 (Perry,1999) densitas soda : 1327,0 kg/m reaksi koagulasi : Al2(SO4)3 + 3Na2CO3 + 3H2O

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

Perhitungan : terminal setling velocity dan hukum Stokes :

Ut=

𝐷2 ρ𝑠 −ρ 𝑔

(ulrich, 1984)

18μ

dimana μt : kecepatan terminal pengendapan (cm/s) D : diameter partikel = 0,002 cm ρs : densitas partikel campuran ρ : densitas air = 1gr/ml μ : viskositas campuran = 0,00836 (gr/cm.s) 2 g : perceparan gravitasi = 980 cm/s Kecepatan terminal pengendapan Densitas larutan , ( 7815,174 + 0,039 + 0,021 ) ρ = 7815,174 0,039 0,021 + + 1000,000 1363 1327 ρ

= = =

7815,234 7,815 3 1000,002 kg/m 3 62,430 lbm/ft

=

3 1,0 gr/cm

x

(Perry,1999)

3 62,430 lbm/ft

Universitas Sumatera Utara

Kecepatan terminal pengendapan densitas partikel ( 0,039 + 0,021 ) ρ = 0,039 0,021 + 1363,000 1327 0,060 ρ = 0,0000 3 3 = 1350,156 kg/m = 1,350 gr/cm x 3 = 84,290 lbm/ft sehingga 0,0022 x ( 1,350 0,039 ) x Ut = 18 x 0,00836 0,005 = 0,150 0,034 = cm/s

Laju volumetrik air (Q)

= =

7815,174 1000,000 7,815

62,430 lbm/ft

3

980

kg/jam kg/m3 m3/jam

dirancang tangki 90% dari volume tangki berisi air dan dililih perbandigan tinggi (H) dan diameter (D) = 1:3 dengan sudut konis 45o dan digunakan 1 buah tangki pengendap. m3/jam x 7,815 1/2 jam Volume clarifier (V) = 0,900 3 = 4,342 m volume clarifier (V) Volume silinder (Vs)

Volume konis (Vc)

= =

Volume silinder (Vs) + Volume konis (Vc) 1 (H =3D) πD2H 4 = 3 πD3 4 3 = 2,355 D (h= tinggi konis = 1/2D tg45o=1/2D) 1 2 = πD h 12 π 3 = D 24

=

0,131 D3

Universitas Sumatera Utara

maka

V V

= = =

Vs + Vc 2,355 D3 + 2,486 D3

diameter silinder

D

= =

tinggi silinder

H = = =

tinggi konis (h) = = Daya Clarifier 2 P = 0,006 D 2 P = 0,006 x ( 1,5) P = 0,014 Hp

(

0,131 D3

1/3

V 2,486

1,204 m

) =

=

(

4,342 2,486

1/3

)

1,500 m

3D 3,0 x 1,500 4,500 m 1 D 2

=

1,0 x 2,0

1,500

0,750 m

digunakan motor pengaduk 1/4 Hp

LD-7 Pompa clarifier Fungsi : Mengalirkan air dari clarifier ke sand filter. Kode : PU-03 Tipe : Pompa sentrifugal aliran radial Laju air (m) = 7815,174 kg/jam x 2,205 lb/1 kg = 17229,333 lb Densitas (ρ) = 62,430 lb/ft3 jam Viskositas (μ) = 1,905 lb/ft.jam = 0,001 lb/ft.detik Laju volumetrik air (Q) : m Q = ρ 17229,333 lb/jam = 62,430 lb/ft3 = 275,978 ft3/jam =

0,077

ft3/detik

Diameter optimum pipa (Di)

Universitas Sumatera Utara

Diameter optimum pipa dihitung dengan persamaan 15 hal 496 Peters, untuk asumsi aliran turbulen (Nre>2100). 0,45 0,13 Di = 3,9 qf . Ρ 0,45 0,13 = 3,9 x 0,077 x 62,43 = 2,101 in Dipilih pipa nominal dengan spesifikasi : NPS : 2,5 in Schedule : 40 Diameter dalam (Di) : 2,469 in = 0,206 ft = 2 2 Luas penampang (A) : 4,790 in = 0,033 ft Uji bilangan Renold ρvD NRe = μ Dimana Q v = A 0,077 ft3/detik v = 0,033 ft2 = 2,305 ft/detik Maka, 62,43 lb/ft3 x 2,398 ft/detik x 0,336 ft Nre = 0,00053 lb/ft.detik = 55942,299 Nre > 4100, maka asumsi aliran turbulen benar. instalasi perpipaan yang digunakan : a. Panjang pipa lurus (L) b. Tinggi pemompaan (Z) o c. 3 buah standar ellbow 90 dan 1 buah gate valve Panjang ekivalen sambungan; Le: a. Elbow 90o (standart radius) Le = 3 x 30 x 0,5054 b. Gate valve (open) Le = 1 x 13 x 0,5054 Total Total panjang ekivalen Panjang total pipa ΣL = =

Le = L + LE 32,81 +

0,063 m

= =

10,000 = 5m =

= = =

45,486 ft 6,570 ft 52,056 ft

32,81 ft 16,404 ft

52,056 ft 52,056 =

84,865

ft

Universitas Sumatera Utara

Konstraksi yang terjadi : Friksi karena gesekan dalam pipa (F) f x ΣL x V2 ΣF = 2 x gc x D Dipilih pipa komersial steel dengan ɛ = 0,000046 m Untuk ɛ/D = 0,00045 dan Nre = 55942,299 diperoleh dari Appendix C-3 Alan Foust (1978) hal 721, faktor friksi = 0,0120 maka: ft x 0,0120 x 84,865 2,305 ft/detik ΣF = 2x 32,174 ft-lbm/lbf.detik2 x 0,206 ft = 0,409 ft-lbf/lbm Energi mekanik pompa (-Ws) ΔP Δv2 g - Ws = ( ) + ( ΔZ ) + ( ) + ΣF ρ gc 2gc dimana ΔP = 0 ; karena P1 = P2 = 1 atm ρ Δv2 = 0 ; karena tidak ada perubahan ukuran pipa sepanjang aliran. 2gc 32,2 ft/detik2 g ΔZ = 16,404 ft = 16,417 ft-lbf/lbm 32,174ft-lbm/lbf.det2 gc maka - Ws = 0+ 0+ 16,417 + 0,409 = 16,826 ft-lbf/lbm Kerja pompa : - Ws x Q x ρ WHP = ƞ x 550 16,826 ft-lbf/lbm x 0,077 ft3/detik x 62,430 lb/ft3 = 0,800 x 550 = 0,183 Hp Power Motor (P) WHP P = ƞ dari fig 14-38 Peter and Timmerhauss, 2004 hal 521 didapat ƞ = 80% 0,183 P = = 0,229 Hp 0,800 = 1/4 Hp

Universitas Sumatera Utara

LD-8 Saringan Pasir (Sand Filter) Fungsi : Untuk menyaring partikel yang belum terendapkan yang terdapat dalam air yang keluar pada aliran overflow clarifier. kode : SF ttipe : Gravity sand filter laju alir masuk (m) : 7815,174 kg/jam 3 densitas (ρ) : 1000 kg/m laju volumetrik air masuk (Q) : m Q = ρ Q

7815,174 1000,000 7,815 0,130

= = =

kg/jam kg/m3 m3/jam m3/menit

filter yang digunakan dengan spesifikasi : (kirk othmer Vol 25 tabel 2 hal 277) 3 2 kapasitas penyaringan (Qf) : 1,150 m /m .menit tinggi pasir (atas ) : 60-75 cm (diambil 60 cm = 0,6 m) tinggi kerikil (bawah) : 30 - 45 cm (diambil 30 cm=0,3 m) maka luas penampang tangki (A) Q A = Qf m3/m 0,130 m3/m2.menit 1,150 2 = 0,113 m tangki saringan pasir dirancang berbentuk silinder vertikal : maka diameter bet filter ;D : 2 A = 1/4 πD 1/2 4xA D = ( ) π 1/2 4 x 0,113 D = ( ) 3,140 A

D =

=

0,380 m

tinggi bed (H)

= = =

tinggi pasir + tinggi kerikil 0,600 + 0,300 0,900 m

Universitas Sumatera Utara

tinggi tangki total

= = =

2 x tinggi bed 2,0 x 0,900 1,800 m

LD-9 Pompa sand filter Fungsi : Mengalirkan air dari bak sand filter ke menara air Kode : PU-04 Tipe : Pompa sentrifugal aliran radial Laju air (m) = 7815,174 kg/jam x 2,205 lb/1 kg = 17229,333 lb Densitas (ρ) = lb/ft3 jam 62,430 Viskositas (μ) = lb/ft.jam = lb/ft.detik 1,905 0,001 Laju volumetrik air (Q) : m Q = ρ 17229,333 lb/jam = lb/ft3 62,430 = 275,978 ft3/jam = 0,077 ft3/detik Diameter optimum pipa (Di) Diameter optimum pipa dihitung dengan persamaan 15 hal 496 Peters, untuk asumsi aliran turbulen (Nre>2100). 0,45 0,13 Di = 3,9 qf . Ρ 0,45 0,13 = 3,9 x 0,077 x 62,43 = 2,101 in Dipilih pipa nominal dengan spesifikasi : NPS : 2,5 in Schedule : 40 Diameter dalam (Di) : 2,469 in = 0,206 ft = 0,063 m 2 2 Luas penampang (A) : 4,790 in = 0,033 ft Uji bilangan Renold ρvD NRe = μ Dimana Q v = A 0,077 ft3/detik v = 0,033 ft2 = 2,305 ft/detik

Universitas Sumatera Utara

Maka, 62,43 lb/ft3 x 2,398 ft/detik x 0,336 ft 0,00053 lb/ft.detik = 55942,299 Nre > 4100, maka asumsi aliran turbulen benar. Nre =

instalasi perpipaan yang digunakan : a. Panjang pipa lurus (L) b. Tinggi pemompaan (Z) c. 3 buah standar ellbow 90o dan 1 buah gate valve Panjang ekivalen sambungan; Le: a. Elbow 90o (standart radius) Le = 3 x 30 x 0,5054 b. Gate valve (open) Le = 1 x 13 x 0,5054 Total Total panjang ekivalen Panjang total pipa ΣL = =

Le = L + LE 16,40 +

= =

5m = 10 m =

= = =

45,486 ft 6,570 ft 52,056 ft

16,40 ft 32,808 ft

52,056 ft 52,056 =

68,460

ft

Konstraksi yang terjadi : Friksi karena gesekan dalam pipa (F) f x ΣL x V2 ΣF = 2 x gc x D Dipilih pipa komersial steel dengan ɛ = 0,000046 m Untuk ɛ/D = 0,00045 dan Nre = 55942,299 diperoleh dari Appendix C-3 Alan Foust (1978) hal 721, faktor friksi = 0,0120 maka: ΣF

= =

0,0120 x 68,460 ft x 2,305 ft/detik 2x 32,174 ft-lbm/lbf.detik2 x 0,206 ft 0,330 ft-lbf/lbm

Energi mekanik pompa (-Ws) ΔP - Ws = ( ) + ρ dimana ΔP = 0 ; ρ

(

ΔZ

g gc

)

+

(

Δv2 ) 2gc

+ ΣF

karena P1 = P2 = 1 atm

Universitas Sumatera Utara

Δv2 = 0 ; karena tidak ada perubahan ukuran pipa sepanjang aliran. 2gc 32,2 ft/detik2 g ΔZ = 32,808 ft = 32,835 ft-lbf/lbm 32,174ft-lbm/lbf.det2 gc maka - Ws = 0 + 32,835 + 0+ 0,330 = 33,164 ft-lbf/lbm Kerja pompa : WHP

= = =

- Ws x Q x ρ ƞ x 550 33,164 ft-lbf/lbm x 0,077 ft3/detik x 0,800 x 550 0,361 Hp

62,430 lb/ft3

Power Motor (P) WHP P = ƞ dari fig 14-38 Peter and Timmerhauss, 2004 hal 521 didapat ƞ = 80% 0,361 P = = 0,451 Hp 0,800 = 1/2 Hp LD-10 Menara air Fungsi : menampung air sementara untuk didistibusikan ke unit lain, dan sebagian dipakai sebagai air domestik. jenis : silinder tegak dengan alas dan tutup datar bahan kostruksi : carbon steel SA-283 grade C jumlah : 1 unit Laju air (m) = 7815,174 kg/jam x 2,205 lb/1 kg = 17229,333 lb Densitas (ρ) = 62,430 lb/ft3 jam Viskositas (μ) = 1,905 lb/ft.jam = 0,00053 lb/ft.detik Laju volumetrik air (Q) : m Q = ρ 17229,333 lb/jam = 62,430 lb/ft3 = 275,978 ft3/jam = 0,077 ft3/detik

Universitas Sumatera Utara

faktor keamanaan = 20 % kebutuhan perancangan 3 jam Perhitungan : a. Volume tangki Volume air (Va) 7815,174 kg/jam x = 1000,000 3 = 23,446 m

3 jam kg/m3

volume tangki (Vt) = (1+0,2)x(23,446) 3 = 28,135 m b. Spesifikasi tangki Silinder (shell) direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi, D :H = 2:3 πD2 (brownell and young 1959) Vs = H 4,000 3 πD2 maka, Vs = ( D ) 4,000 2 Vs 28,1

m

maka, D H

3

=

3πD3 8,000

Vs = = =

3πD3 8,000

2,880 4,320 m

tinggi air dalam tangki (Hs)

m v1 v tot

= =

Tebal tangki: Tekanan hidrostatik Pair = ρ x g x Hs kg/m3 x = 1 = 35,28 kPa Tekanan operasi P = 35,283 = 136,608

3,600

x

H

23,446 28,135

x

4,320

m

2 9,8 m/detik x

= 1 atm = + 101,325 kPa

=

3,600 m

101,325 kPa

Universitas Sumatera Utara

m

Faktor kelonggaran 20% maka, P design = 1x 136,608 = 163,929 kPa = Joint effisience = 0,850 Allowable stress (S) = 12650 Psi = Tebal Shell

t

=

PD 2SE - 1,2P

kPa 23,779

Psi

87209,100 kPa

(Peters, 2004)

(Peters, 2004)

maka tebal shell t

= =

163,929 kPa x 2,880 m 2 x 87209,100 kPa x 0,85 - 1,2 x 163,929 kPa 0,003 m = 0,012 in

Faktor korosi = 1/2 in (untuk 10 tahun) maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,012 + 1/2 in = 0,512 in maka shell standart yang digunakan= 5/8 in (Brownell & Young) Tutup terbuat dari bahan yang sama dengan dinding tangki dan ditetapkan tebal tutup 5/8 in. LD-11 Tangki Pelarutan Asam Sulfat Fungsi : Membuat larutan asam sulfat. Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup datar Kode : TP-03 Low alloy steel SA-203 Grade A Bahan Konstruksi : Kondisi Pelarutan : 30 oC Temperatur : Tekanan : 1 atm H2SO4 yang digunakan mempunyai konsentrasi 5% (w/w) Laju massa H2SO4 5,549 kg/jam = 133,183 = Densitas H2SO4 1061,7 kg/m3 = 65,825 = Kebutuhan Perancangan = Faktor Keamanan =

kg/hari lbm/ft3

30 hari 20%

Universitas Sumatera Utara

Perhitungan Ukuran tangki Volume larutan 5,549 kg/jam V =

24 jam.hari x 53,085

30 hari

3

V = Vt =

75,266 m 3 90,319 m direncanakan perbadingan antara D:H adalah 2:3 1 V = πD2H 4 1 90,32 = πD2 (3/2D) 4 3 90,32 = πD3 8 Maka : D = 2,209 m H = 3,314 m Tinggi cairan dalam tangki volume cairan x tinggi silinder = volume silinder 75,27 x 3,314 = 90,319 = 2,762 m Tebal tangki: Tekanan hidrostatik Pair = ρ x g x Hs 3 = x 1062 kg/m = 34,48 kPa Tekanan operasi P = 34,484 = 135,809

2 9,8 m/detik x

= 1 atm = + 101,325 kPa

3,314 m

101,325 kPa

Faktor kelonggaran 20% 135,809 maka, P design = 1x = 162,970 kPa =

kPa 23,639

Psi

Universitas Sumatera Utara

Joint effisience = 0,850 Allowable stress (S) = 13700 Psi = Tebal Shell

t

=

(Peters, 2004) 94447,800 kPa (Brownell & Young)

PD 2SE - 1,2P

(Peters, 2004)

maka tebal shell 162,970 kPa x 2,209 m 2 x 94447,800 kPa x 0,85 - 1,2 x 162,970 kPa = 0,002 m = 0,088 in maka tebal shell standart yang digunakan = 1/4 t

=

LD-12 Pompa Menara Air I Fungsi : Mengalirkan air dari Menara air ke Kation Exchanger. Kode : PU-05 Tipe : Pompa sentrifugal aliran radial Laju air (m) = 2274,271 kg/jam x 2,205 lb/1 kg = 5013,857 Densitas (ρ) = lb/ft3 62,430 Viskositas (μ) = lb/ft.jam = 1,905 0,00053 lb/ft.detik Laju volumetrik air (Q) : m Q = ρ 5013,857 lb/jam = lb/ft3 62,430 ft3/jam = ft3/detik = 80,312 0,022 Diameter optimum pipa (Di) Diameter optimum pipa dihitung dengan persamaan 15 hal 496 Peters, untuk asumsi aliran turbulen (Nre>2100). 0,45 0,13 Di = 3,9 qf . Ρ 0,45 0,13 = 3,9 x 0,022 x 62,43 = 1,206 in Dipilih pipa nominal dengan spesifikasi : NPS : 1 1/4 in Schedule : 40 Diameter dalam (Di) : 1,380 in = 2 Luas penampang (A) : 1,500 in =

0,115 ft = 2 0,010 ft

0,035 m

Universitas Sumatera Utara

lb jam

Uji bilangan Renold ρvD NRe = μ Dimana Q v = A 0,022 ft3/detik v = 0,010 ft2 = 2,142 ft/detik Maka, 62,43 lb/ft3 x 2,398 ft/detik x 0,336 ft Nre = 0,00053 lb/ft.detik = 29056,685 Nre > 4100, maka asumsi aliran turbulen benar. instalasi perpipaan yang digunakan : a. Panjang pipa lurus (L) b. Tinggi pemompaan (Z) c. 4 buah standar ellbow 90o dan 1 buah gate valve Panjang ekivalen sambungan; Le: a. Elbow 90o (standart radius) Le = 4 x 30 x 0,5054 b. Gate valve (open) Le = 1 x 13 x 0,5054 Total Total panjang ekivalen Le = 67,218 ft Panjang total pipa ΣL = L + LE = 16,40 + 67,218 =

= =

5m = 5m =

= = =

60,648 ft 6,570 ft 67,218 ft

83,622

16,40 ft 16,404 ft

ft

Konstraksi yang terjadi : Friksi karena gesekan dalam pipa (F) f x ΣL x V2 ΣF = 2 x gc x D Dipilih pipa komersial steel dengan ɛ = 0,000046 m Untuk ɛ/D = 0,00045 dan Nre = 29056,685 diperoleh dari Appendix C-3 Alan Foust (1978) hal 721, faktor friksi = 0,0110 maka: 0,0110 x 83,622 ft x 2,142 ft/detik ΣF = 2x 32,174 ft-lbm/lbf.detik2 x 0,115 ft = 0,570 ft-lbf/lbm

Universitas Sumatera Utara

Energi mekanik pompa (-Ws) ΔP Δv2 g - Ws = ( ) + ( ΔZ ) + ( ) + ΣF ρ gc 2gc dimana ΔP = 0 ; karena P1 = P2 = 1 atm ρ Δv2 = 0 ; karena tidak ada perubahan ukuran pipa sepanjang aliran. 2gc 32,2 ft/detik2 g ΔZ = 16,404 ft = 16,417 ft-lbf/lbm 32,174ft-lbm/lbf.det2 gc maka - Ws = 0+ 0+ 16,417 + 0,570 = 16,988 ft-lbf/lbm Kerja pompa : - Ws x Q x ρ WHP = ƞ x 550 16,988 ft-lbf/lbm x 0,022 ft3/detik x 62,430 lb/ft3 = 0,800 x 550 = 0,054 Hp Power Motor (P) WHP P = ƞ dari fig 14-38 Peter and Timmerhauss, 2004 hal 521 didapat ƞ = 80% 0,054 P = = 0,067 Hp 0,800 = 1/4 Hp LD-13 Penukar Kation/ Cation Exchanger Fungsi : Untuk mengurangi kesadahan air. Tipe : Silinder tegak dengan tutup dan alas elipsoidal Bahan Konstruksi : Carbon Steel SA-283 Grade C Kondisi Penyipanan o Temperatur = 28 C Tekanan = 1 atm Laju alir massa = Densitas campuran = Viskositas bahan =

2274,271 kg/jam = 5013,857 lb/jam 1 kg/l = 62,430 lbm/ft3 0,803 cP = 0,0005399 lbm/ft.s

Universitas Sumatera Utara

Laju alir volume (Q) =

m ρ

= =

5013,857 62,430 80,312

ft3/jam

Kebutuhan perancangan = 1 jam Faktor keamanan = 20% Ukuran Cation Exchanger Dari Tabel 12-4 Nalco Water Handbook, diperoleh: Diameter penukar kation = 2 ft = 0,610 m Luas penampang = 3,140 ft2 Tinggi resin dalan cation Exchanger = 2,5 ft Tinggi silinder = 1,2 x 2,5 = 3 ft = 0,914 m 0,610 m Diameter tutup = Diameter tangki = Rasio aksis = 0,1 1,0 0,610 Tinggi tutup = ( ) 2,0 2,000 = 0,152 m Tinggi total tangki = 0,914 + 0,152 = 1,067 m Tebal tangki: Tekanan operasi P = 101,3 = 202,7

= 1 atm = + 101,325 kPa

101,325 kPa

Faktor kelonggaran 20% maka, P design = 1,2 x 202,650 kPa = 243,180 kPa =

35,274

Psi

Joint effisience = 0,850 Allowable stress (S) = 12650 Psi = 87209,100 kPa Tebal Shell PD t = 2SE - 1,2P maka tebal shell 243,180 kPa x 0,610 m t = 2 x 87209,100 kPa x 0,85 - 1,2 x 243,180 kPa = 0,001 m = 0,039 in

(Peters, 2004) (Peters, 2004)

Universitas Sumatera Utara

Faktor korosi = 0,42 in maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,039 +0,42 = 0,459 in Tebal shell standart yang digunakan 1/2 in. LD-14 Pompa Kation Exchanger Fungsi : Mengalirkan air dari cation exchanger ke anion exchanger. Kode : PU-06 Tipe : Pompa sentrifugal aliran radial Laju air (m) = 2274,271 kg/jam x 2,205 lb/1 kg = 5013,857 Densitas (ρ) = lb/ft3 62,430 Viskositas (μ) = lb/ft.jam = lb/ft.detik 1,905 0,001 Laju volumetrik air (Q) : m Q = ρ 5013,857 lb/jam = lb/ft3 62,430 = ft3/jam = 80,312 0,022 ft3/detik Diameter optimum pipa (Di) Diameter optimum pipa dihitung dengan persamaan 15 hal 496 Peters, untuk asumsi aliran turbulen (Nre>2100). 0,45 0,13 Di = 3,9 qf . Ρ 0,45 0,13 = 3,9 x 0,022 x 62,43 = 1,206 in Dipilih pipa nominal dengan spesifikasi : NPS : 1 1/4 in Schedule : 40 Diameter dalam (Di) : 1,380 in = 0,115 ft = 0,035 m 2 2 Luas penampang (A) : 1,500 in = 0,010 ft Uji bilangan Renold ρvD NRe = μ Dimana Q v = A 3 0,022 ft /detik v = 2 0,010 ft = 2,142 ft/detik

Universitas Sumatera Utara

lb jam

Maka, 62,43 lb/ft3 x 1,595 ft/detik x 0,052 ft 0,00053 lb/ft.detik = 29056,685 Nre > 4100, maka asumsi aliran turbulen benar. Nre =

instalasi perpipaan yang digunakan : a. Panjang pipa lurus (L) b. Tinggi pemompaan (Z) o c. 4 buah standar ellbow 90 dan 1 buah gate valve Panjang ekivalen sambungan; Le: a. Elbow 90o (standart radius) Le = 4 x 30 x 0,5054 b. Gate valve (open) Le = 1 x 13 x 0,5054 Total Total panjang ekivalen Panjang total pipa ΣL = =

Le = L + LE 16,40 +

= =

5m = 4m =

= = =

60,648 ft 6,570 ft 67,218 ft

16,40 ft 13,123 ft

67,218 ft 67,218 =

83,622

ft

Konstraksi yang terjadi : Friksi karena gesekan dalam pipa (F) f x ΣL x V2 ΣF = 2 x gc x D Dipilih pipa komersial steel dengan ɛ = 0,000046 m Untuk ɛ/D = 0,00045 dan Nre = 29056,685 diperoleh dari Appendix C-3 Alan Foust (1978) hal 721, faktor friksi = 0,0110 maka: 0,0110 x 83,622 ft x 2,142 ft/detik ΣF = 2x 32,174 ft-lbm/lbf.detik2 x 0,115 ft = 0,570 ft-lbf/lbm Energi mekanik pompa (-Ws) ΔP - Ws = ( ) + ρ dimana ΔP = 0 ; ρ

(

g ΔZ gc

)

+

Δv2 ( ) 2gc

+ ΣF

karena P1 = P2 = 1 atm

Universitas Sumatera Utara

Δv2 = 0 ; karena tidak ada perubahan ukuran pipa sepanjang aliran. 2gc 32,2 ft/detik2 g ΔZ = 13,123 ft = 13,134 ft-lbf/lbm 32,174ft-lbm/lbf.det2 gc maka - Ws = 0+ 0+ 13,134 + 0,570 = 13,704 ft-lbf/lbm Kerja pompa : WHP

= = =

- Ws x Q x ρ ƞ x 550 13,704 ft-lbf/lbm x 0,022 ft3/detik x 0,800 x 550 0,043 Hp

62,430 lb/ft3

Power Motor (P) WHP P = ƞ dari fig 14-38 Peter and Timmerhauss, 2004 hal 521 didapat ƞ = 80% 0,043 P = = 0,054 Hp 0,800 = 1/4 Hp LD-15 Tangki Pelarutan NaOH Fungsi : Membuat larutan natrium hidroksida. Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup datar Kode : TP-04 Bahan Konstruksi : Carbon Steel SA-283 Grade C Kondisi Pelarutan : NaOH yang digunakan mempunyai konsentrasi 4% (w/w) Laju massa NaOH = 1,887 kg/jam = 45,282 3 Densitas NaOH = 1518,0 kg/m = 94,116 Kebutuhan Perancangan = 30 hari Faktor Keamanan = 20% Perhitungan Ukuran Tangki Volume larutan 1,887 kg/jam X 24 jam x V = 75,900

kg/hari lbm/ft3

30 hari

Universitas Sumatera Utara

3

V = Vt =

17,898 m 3 21,478 m direncanakan perbadingan antara D:H adalah 2:3 1 V = πD2H 4 1 21,48 = πD2 (3/2D) 4 3 21,48 = πD3 8 Maka : D = 1,369 m H = 2,053 m Tinggi cairan dalam tangki volume cairan x tinggi silinder = volume silinder 17,90 x 2,053 = 21,478 = 1,711 m LD-16 Anion Exchanger Fungsi : Untuk mengikat anion dalam air dengan menggunakan resin basah. Kode : AE Tipe : Silinder tegak dengan tutup dan alas elipsoidal Bahan Konstruksi : Carbon Steel SA-283 Grade C Kondisi Penyipanan o Temperatur = 25 C Tekanan = 1 atm Laju alir massa = Densitas campuran = Laju alir volume (Q) =

2274,271 kg/jam = 5013,857 lb/jam 1000 kg/l = 62,430 lbm/ft3 m ρ

= =

Kebutuhan perancangan = Faktor keamanan =

5013,857 62,430 80,312

ft3/jam

1 jam 20%

Universitas Sumatera Utara

Ukuran Anion Exchanger Dari Tabel 12-4 Nalco Water Handbook, diperoleh: Diameter penukar kation = 2 ft = 0,610 m 2 Luas penampang = 3,140 ft Tinggi resin dalan cation Exchanger= 2,5 ft Tinggi silinder = 1,2 x 2,5 = 3 ft Diameter tutp = Diameter tangki = 0,610 m Rasio aksis = 2: 1 1,0 0,610 Tinggi tutup = ( ) 2,0 2,000 = 0,152 m Tinggi total tangki = 0,914 + 0,152 = Tebal tangki: Tekanan operasi = 1 atm = 101,325 kPa P = + 101,3 101,325 = kPa 202,7 Faktor kelonggaran 20% maka, P design = 1,2 x 202,650 kPa = 243,180 kPa = 35,274 Joint effisience = 0,850 Allowable stress (S) = 12650 Psi = Tebal Shell

t

=

PD 2SE - 1,2P

=

0,914 m

1,067 m

Psi

(Peters, 2004) (Brownell & Young) 87209,100 kPa (Peters, 2004)

maka tebal shell t

= =

243,180 kPa x 0,610 m 2 x 87209,100 kPa x 0,85 - 1,2 x 243,180 kPa 0,001 m = 0,039 in

Faktor korosi = 0,42 in maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,039 +0,42 = 0,459 in Tebal shell standart yang digunakan 1/2 in.

Universitas Sumatera Utara

LD-17 Pompa Anion Exchanger Fungsi : Mengalirkan air dari ation exchanger ke dearator. Kode : PU-07 Tipe : Pompa sentrifugal aliran radial Laju air (m) = 2274,271 kg/jam x 2,205 lb/1 kg = 5013,857 lb 3 lb/ft Densitas (ρ) = 62,430 jam Viskositas (μ) = 1,905 lb/ft.jam = 0,001 lb/ft.detik Laju volumetrik air (Q) : m Q = ρ 5013,857 lb/jam = lb/ft3 62,430 ft3/jam = ft3/detik = 80,312 0,022 Diameter optimum pipa (Di) Diameter optimum pipa dihitung dengan persamaan 15 hal 496 Peters, untuk asumsi aliran turbulen (Nre>2100). 0,45 0,13 Di = 3,9 qf . Ρ 0,45 0,13 = 3,9 x 0,022 x 62,43 = 1,206 in Dipilih pipa nominal dengan spesifikasi : NPS : 1 1/4 in Schedule : 40 Diameter dalam (Di) : 1,380 in = 0,115 ft = 0,035 m 2 2 Luas penampang (A) : 1,500 in = 0,010 ft Uji bilangan Renold ρvD NRe = μ Dimana Q v = A 3 0,022 ft /detik v = 2 0,010 ft = 2,142 ft/detik Maka, 62,43 lb/ft3 x 1,595 ft/detik x 0,336 ft Nre = 0,00053 lb/ft.detik = 29056,685 Nre > 4100, maka asumsi aliran turbulen benar.

Universitas Sumatera Utara

instalasi perpipaan yang digunakan : a. Panjang pipa lurus (L) b. Tinggi pemompaan (Z) c. 4 buah standar ellbow 90o dan 1 buah gate valve Panjang ekivalen sambungan; Le: a. Elbow 90o (standart radius) Le = 4 x 30 x 0,5054 b. Gate valve (open) Le = 1 x 13 x 0,5054 Total Total panjang ekivalen Panjang total pipa ΣL = =

Le = L + LE 16,40 +

= =

5m = 1m =

= = =

60,648 ft 6,570 ft 67,218 ft

16,40 ft 3,609 ft

67,218 ft 67,218 =

83,622

ft

Konstraksi yang terjadi : Friksi karena gesekan dalam pipa (F) f x ΣL x V2 ΣF = 2 x gc x D Dipilih pipa komersial steel dengan ɛ = 0,000046 m Untuk ɛ/D = 0,00045 dan Nre = 29056,685 diperoleh dari Appendix C-3 Alan Foust (1978) hal 721, faktor friksi = 0,0110 maka: ft x 0,0110 x 83,622 2,142 ft/detik ΣF = 2x 32,174 ft-lbm/lbf.detik2 x 0,115 ft = 0,570 ft-lbf/lbm Energi mekanik pompa (-Ws) ΔP Δv2 g - Ws = ( ) + ( ΔZ ) + ( ) + ΣF ρ gc 2gc dimana ΔP = 0 ; karena P1 = P2 = 1 atm ρ Δv2 = 0 ; karena tidak ada perubahan ukuran pipa sepanjang aliran. 2gc 32,2 ft/detik2 g ΔZ = 3,609 ft = 3,612 ft-lbf/lbm 32,174ft-lbm/lbf.det2 gc maka - Ws = 0+ 3,612 + 0+ 0,570 = 4,182 ft-lbf/lbm

Universitas Sumatera Utara

Kerja pompa : WHP

= = =

- Ws x Q x ρ ƞ x 550 4,182 ft-lbf/lbm x 0,022 ft3/detik x 0,800 x 550 0,0004 Hp

1,905 lb/ft3

Power Motor (P) WHP P = ƞ dari fig 14-38 Peter and Timmerhauss, 2004 hal 521 didapat ƞ = 80% 0,0004 P = = 0,001 Hp 0,800 = 1/4 Hp LD-18 Dearator Fungsi : Menghilangkan gas-gas yang terlarut dalam air umpan ketel. Bentuk : Silinder horizontal dengan tutup atas dan bawah elipsoidal. Bahan Konstruksi : Carbon Steel SA-183 Grade C Jumlah : 1 buah Kondisi operasi: o Temperatur = 25 C Tekanan = 1 atm Kebutuhan perancangan 24 jam Laju air (m) = 2274,271 Densitas (ρ) = 62,430 Viskositas (μ) = 1,905 Faktor keamanan 20%

kg/jam x lb/ft3 lb/ft.jam =

2,205 lb/1 kg =

Perhitungan ukuran tangki: a. Volume tangki Volume air (Va) 2274,271 kg/jam x = 1000,000 3 = 54,582 m

0,001

5013,857

lb/ft.detik

24 jam kg/m3

volume tangki (Vt) = (1+0,2)x(54,582) 3 = 65,499 m

Universitas Sumatera Utara

lb jam

b. Diameter dan Panjang dinding Volume dinding tangki (Vs) π Vs = Di2.L 4 Dengan L banding Di direncanakan 3 : 1 3π Vs = Di3 4 Volume tutp tangki (Ve) π Ve = Di3 24 Volume tangki (V) 5π 65,499 = Di3 6 Di = 2,925 m H = 8,776 m c. Diameter dan tinggi tutup Diameter tutup = Diameter tangki = Rasio axis = 2: 1 2,925 Tinggi tutup = ( ) 2,000 =

1,463 m

Tinggi cairan dalam tangki

volume cairan x tinggi volume silinder x 54,582 1,463 = 65,499 = 1,219 m

Tebal tangki: Tekanan hidrostatik Pair = ρ x g x Hs 3 = 1000 kg/m x = 86,00 kPa Tekanan operasi P = 86,002 = 187,327

2,925 m

=

2 9,8 m/detik x

= 1 atm = + 101,325 kPa

8,776 m

101,325 kPa

Universitas Sumatera Utara

Faktor kelonggaran 20% maka, P design = 1,2 x 187,327 = 224,793 kPa = Joint effisience = 0,850 Allowable stress (S) = 12650 Psi = Tebal Shell

t

=

PD 2SE - 1,2P

kPa 32,607

Psi

(Peters, 2004) (Brownell & Young) 87209,100 kPa (Peters, 2004)

maka tebal shell 224,793 kPa x 2,925 m 2 x 87209,100 kPa x 0,85 - 1,2 x 224,793 kPa 0,004 m = 0,016 in = Faktor korosi = 0,42 in (untuk 10 tahun) maka tebal shell yang dibutuhkan = 0.016 + 0,42 in = 0,436 in maka shell standart yang digunakan = 1/2 in (Brownell & Young) t

=

Tutup terbuat dari bahan yang sama dengan dinding tangki dan ditetapkan tebal tutup 1/2 in. LD-19 Pompa Dearator Fungsi : Mengalirkan air dari dearator ke ketel uap. Kode : PU-08 Tipe : Pompa sentrifugal aliran radial Laju air (m) = 2274,271 kg/jam x 2,205 lb/1 kg = 5013,857 Densitas (ρ) = lb/ft3 62,430 Viskositas (μ) = lb/ft.jam = lb/ft.detik 1,905 0,001 Laju volumetrik air (Q) : m Q = ρ 5013,857 lb/jam = lb/ft3 62,430 ft3/jam = ft3/detik = 80,312 0,022 Diameter optimum pipa (Di) Diameter optimum pipa dihitung dengan persamaan 15 hal 496 Peters, untuk asumsi aliran turbulen (Nre>2100).

Universitas Sumatera Utara

lb jam

0,45 0,13 Di = 3,9 qf . Ρ 0,45 0,13 = 3,9 x 0,022 x 62,43 = 1,206 in Dipilih pipa nominal dengan spesifikasi : NPS : 1 1/4 Schedule : 40 Diameter dalam (Di) : 1,380 in = 2 Luas penampang (A) : 1,500 in = Uji bilangan Renold ρvD NRe = μ

Dimana

v v

0,115 ft = 2 0,010 ft

0,035 m

Q A 0,022 ft3/detik = 0,010 ft2 = 2,142 ft/detik =

Maka, 62,43 lb/ft3 x 1,595 ft/detik x 0,336 ft 0,00053 lb/ft.detik = 29056,685 Nre > 4100, maka asumsi aliran turbulen benar. Nre =

instalasi perpipaan yang digunakan : a. Panjang pipa lurus (L) b. Tinggi pemompaan (Z) c. 3 buah standar ellbow 90o dan 1 buah gate valve Panjang ekivalen sambungan; Le: a. Elbow 90o (standart radius) Le = 3 x 30 x 0,5054 b. Gate valve (open) Le = 1 x 13 x 0,5054 Total Total panjang ekivalen Panjang total pipa ΣL = =

Le = L + LE 16,40 +

= =

5m = 5m =

= = =

45,486 ft 6,570 ft 52,056 ft

16,40 ft 16,404 ft

52,056 ft 52,056 =

68,460

ft

Universitas Sumatera Utara

Konstraksi yang terjadi : Friksi karena gesekan dalam pipa (F) f x ΣL x V2 ΣF = 2 x gc x D Dipilih pipa komersial steel dengan ɛ = 0,000046 m Untuk ɛ/D = 0,00045 dan Nre = 29056,685 diperoleh dari Appendix C-3 Alan Foust (1978) hal 721, faktor friksi = 0,0110 maka: ft x 0,0110 x 68,460 2,142 ft/detik ΣF = 2x 32,174 ft-lbm/lbf.detik2 x 0,115 ft = 0,467 ft-lbf/lbm Energi mekanik pompa (-Ws) ΔP Δv2 g - Ws = ( ) + ( ΔZ ) + ( ) + ΣF ρ gc 2gc dimana ΔP = 0 ; karena P1 = P2 = 1 atm ρ Δv2 = 0 ; karena tidak ada perubahan ukuran pipa sepanjang aliran. 2gc 32,2 ft/detik2 g ΔZ = 16,404 ft = 16,417 ft-lbf/lbm 32,174ft-lbm/lbf.det2 gc maka - Ws = 0+ 0+ 16,417 + 0,467 = 16,884 ft-lbf/lbm Kerja pompa : WHP

= = =

- Ws x Q x ρ ƞ x 550 16,884 ft-lbf/lbm x 0,022 ft3/detik x 0,800 x 550 0,002 Hp

1,905 lb/ft3

Power Motor (P) WHP P = ƞ dari fig 14-38 Peter and Timmerhauss, 2004 hal 521 didapat ƞ = 80% 0,002 P = = 0,002 Hp 0,800 = 1/4 Hp

Universitas Sumatera Utara

LD-20 Ketel Uap Fungsi : Untuk menghasilkan steam. Power boiler dihitung dengan persamaan: m(HS-Hs) HP = 33480 Dimana : m = Massa steam yang dihasilkan (lb/jam) HS = Entalpi uap jenuh steam (Btu/lb) Hs = Entalpi liquid jenuh steam (Btu/lb) Maka: 3589,438 (1148,107-577,600) HP = 33480 = 61,165 HP Digunakan power bolier 65 HP Perpindahan Panas Boiler Boiler yang dipakai tipe water tube boiler. Heating survce boiler : 10 ft2 tiap 1 HP Jadi heating surface boiler (A): A = HP x 10,000 ft2/HP A = 65 HP x 10 ft2/HP = 650 ft2 Ditetapkan tube boiler: 1. Nominal Pipe Size (NPS) = 2. Luas Permukaan Perpanjangan Tube (a) = 3. Panjang Tube (L) = maka jumlah tube oiler (Nt) : A Nt = axL 650,000 Nt = 0,917 x 30 = 23,628 = 25

3 in 0,917 ft2/ft 30 ft

Universitas Sumatera Utara

LD-21 Pompa Ketel uap Fungsi : untuk memompakan uap air dari ketel uap ke unit lainnya Kode : PU-09 Tipe : Pompa sentrifugal aliran radial Laju air (m) = 3589,438 kg/jam x 2,205 lb/1 kg = 7913,275 Densitas (ρ) = lb/ft3 69,620 Viskositas (μ) = lb/ft.jam = lb/ft.detik 1,905 0,001 Laju volumetrik air (Q) : m Q = ρ 7913,275 = 69,620 = 113,664

lb/jam lb/ft3 ft3/jam =

0,032

ft3/detik

Diameter optimum pipa (Di) Diameter optimum pipa dihitung dengan persamaan 15 hal 496 Peters, untuk asumsi aliran turbulen (Nre>2100). 0,45 0,13 Di = 3,9 qf . Ρ 0,45 0,13 = 3,9 x 0,014 x 62,43 = 0,978 in Dipilih pipa nominal dengan spesifikasi : NPS : 1,0 in Schedule : 40 Diameter dalam (Di) : 1,049 in = 0,087 ft = 0,027 m 2 2 Luas penampang (A) : 0,864 in = 0,006 ft Uji bilangan Renold ρvD NRe = μ Dimana Q v = A 3 0,032 ft /detik v = 2 0,006 ft = 5,262 ft/detik Maka, 62,43 lb/ft3 x 2,105 ft/detik x 0,336 ft Nre = 0,00053 lb/ft.detik

Universitas Sumatera Utara

lb jam

= 60520,749 Nre > 4100, maka asumsi aliran turbulen benar. instalasi perpipaan yang digunakan : a. Panjang pipa lurus (L) b. Tinggi pemompaan (Z) c. 1 buah standar ellbow 90o dan 1 buah gate valve Panjang ekivalen sambungan; Le: a. Elbow 90o (standart radius) Le = 1 x 30 x 0,5054 b. Gate valve (open) Le = 1 x 13 x 0,5054 Total Total panjang ekivalen Le = 21,732 ft Panjang total pipa ΣL = L + LE = 16,40 + 21,732 =

= =

5m = 10 m =

= = =

15,162 ft 6,570 ft 21,732 ft

38,136

16,40 ft 32,808 ft

ft

Konstraksi yang terjadi : Friksi karena gesekan dalam pipa (F) f x ΣL x V2 ΣF = 2 x gc x D Dipilih pipa komersial steel dengan ɛ = 0,000046 m Untuk ɛ/D = 0,00045 dan Nre = 60520,749 diperoleh dari Appendix C-3 Alan Foust (1978) hal 721, faktor friksi = 0,010 maka: 0,0100 x 38,136 ft x 5,262 ft/detik ΣF = 2x 32,174 ft-lbm/lbf.detik2 x 0,087 ft = 1,877 ft-lbf/lbm Energi mekanik pompa (-Ws) ΔP Δv2 g - Ws = ( ) + ( ΔZ ) + ( ) + ΣF ρ gc 2gc dimana ΔP = 0 ; karena P1 = P2 = 1 atm ρ Δv2 = 0 ; karena tidak ada perubahan ukuran pipa sepanjang aliran. 2gc g ΔZ gc

=

32,808

ft

32,2 ft/detik2 32,174ft-lbm/lbf.det2

= 32,835

ft-lbf/lbm

Universitas Sumatera Utara

maka

- Ws = =

0+ 32,835 + 34,712 ft-lbf/lbm

0+

1,877

Kerja pompa : WHP

= = =

- Ws x Q x ρ ƞ x 550 34,712 ft-lbf/lbm x 0,032 ft3/detik x 0,800 x 550 0,005 Hp

1,905 lb/ft3

Power Motor (P) WHP P = ƞ dari fig 14-38 Peter and Timmerhauss, 2004 hal 521 didapat ƞ = 80% 0,005 P = = 0,006 Hp 0,800 = 1/4 Hp LD-22 Tangki Bahan Bakar Fungsi : Menampung bahan bakar boiler dan cadangan generator. Kode : TBB Tipe : Silinder vertikal Volume tangki (Vt) Dari perhitungan unit penyediaan steam (boiler) diketahui laju alir massa abahan bakar m = 144,059 liter/jam = 143,571 kg/jam = 316,516 lb/jam Volume bahan bakar untuk 1 bulan persediaan V = 143,571 x 168 jam = 24119,894 liter m3 = 24,120 Tangki dirancang dengan ketentuan a. 90% dari volume tangki terisi bahan bakar dan digunakan 1 tangki. b. H : D = 1,5 Maka volume tangki 24,120 V = 0,900

Universitas Sumatera Utara

=

26,800

m3

Dimensi Tangki Volume tangki = Volume silinder + Volume tutup Volume silinder (Vs)= 1/4 π D2 H = 1/4 π D2 (1,5 D) = 0,375 π D3 Volume Tutup (Vh) = 0,000049 D3 atau = 0,08467 D3 maka, Vt = = =

D dalam satuan inci D dalam satuan meter

Vs + Vh 0,375 π D3 +0,08467 D3 1,26217 D3

Diameter tangki D

=

(

26,800 1,262

=

2,769 m

H =

4,154 m

)

1/3

LD-23 Pompa Bahan Bakar I Fungsi : untuk memompakan bahan bakar ke ketel uap Kode : PU-10 Tipe : Pompa sentrifugal aliran radial Laju air (m) = 140,100 kg/jam x 2,205 lb/1 kg = 308,865 Densitas (ρ) = lb/ft3 58,240 Viskositas (μ) = 0,069 lb/ft.jam = 0,00002 lb/ft.detik Laju volumetrik air (Q) : m Q = ρ 308,865 = 58,240 = 5,303

lb/jam lb/ft3 ft3/jam =

0,001

ft3/detik

Universitas Sumatera Utara

lb jam

Diameter optimum pipa (Di) Diameter optimum pipa dihitung dengan persamaan 15 hal 496 Peters, untuk asumsi aliran turbulen (Nre>2100). 0,45 0,13 Di = 3,9 qf . Ρ 0,45 0,13 = 3,9 x 0,001 x 62,43 = 0,298 in Dipilih pipa nominal dengan spesifikasi : NPS : 3/8 in Schedule : 40 Diameter dalam (Di) : 0,493 in = 2 Luas penampang (A) : 0,192 in = Uji bilangan Renold ρvD NRe = μ Dimana

v v

0,041 ft = 2 0,001 ft

0,013 m

Q A 0,001 ft3/detik = 0,001 ft2 = 1,105 ft/detik =

Maka, 62,43 lb/ft3 x 2,034 ft/detik x 0,336 ft 0,00053 lb/ft.detik = 137926,058 Nre > 4100, maka asumsi aliran turbulen benar. Nre =

instalasi perpipaan yang digunakan : a. Panjang pipa lurus (L) b. Tinggi pemompaan (Z) c. 1 buah standar ellbow 90o dan 1 buah gate valve Panjang ekivalen sambungan; Le: a. Elbow 90o (standart radius) Le = 1 x 30 x 0,5054 b. Gate valve (open) Le = 1 x 13 x 0,5054 Total Total panjang ekivalen

Le =

= =

5m = 10 m =

= = =

15,162 ft 6,570 ft 21,732 ft

16,40 ft 32,808 ft

21,732 ft

Universitas Sumatera Utara

Panjang total pipa ΣL = =

L + LE 16,40 +

21,732 =

38,136

ft

Konstraksi yang terjadi : Friksi karena gesekan dalam pipa (F) f x ΣL x V2 ΣF = 2 x gc x D Dipilih pipa komersial steel dengan ɛ = 0,000046 m Untuk ɛ/D = 0,00045 dan Nre = 62562,850 diperoleh dari Appendix C-3 Alan Foust (1978) hal 721, faktor friksi = 0,0140 maka: ft x 0,0140 x 38,136 1,105 ft/detik ΣF = 2x 32,174 ft-lbm/lbf.detik2 x 0,041 ft = ft-lbf/lbm 0,247 Energi mekanik pompa (-Ws) ΔP Δv2 g - Ws = ( ) + ( ΔZ ) + ( ) + ΣF ρ gc 2gc dimana ΔP = 0 ; karena P1 = P2 = 1 atm ρ Δv2 = 0 ; karena tidak ada perubahan ukuran pipa sepanjang aliran. 2gc 32,2 ft/detik2 g ΔZ = 0,000 ft = 0,000 ft-lbf/lbm 32,174ft-lbm/lbf.det2 gc maka - Ws = 0+ 0+ 0,000 + 0,247 = 0,247 ft-lbf/lbm Kerja pompa : - Ws x Q x ρ WHP = ƞ x 550 0,247 ft-lbf/lbm x 0,001 ft3/detik x 58,240 lb/ft3 = 0,800 x 550 = 0,000 Hp Power Motor (P) WHP P = ƞ dari fig 14-38 Peter and Timmerhauss, 2004 hal 521 didapat ƞ = 80%

Universitas Sumatera Utara

P

=

0,000 0,800

= =

0,000

Hp

1/4

Hp

LD-24 Pompa Bahan Bakar II Fungsi : untuk memompakan bahan bakar ke generator Kode : PU-11 Tipe : Pompa sentrifugal aliran radial Laju air (m) = kg/jam x 3,959 2,205 lb/1 kg = Densitas (ρ) = lb/ft3 58,240 Viskositas (μ) = lb/ft.jam = lb/ft.detik 0,069 0,000 Laju volumetrik air (Q) : m Q = ρ lb/jam 3,959 = lb/ft3 58,240 = ft3/jam = 0,068 0,00002 ft3/detik

8,727

Diameter optimum pipa (Di) Diameter optimum pipa dihitung dengan persamaan 15 hal 496 Peters, untuk asumsi aliran turbulen (Nre>2100). 0,45 0,13 Di = 3,9 qf . Ρ 0,45 0,13 = 3,9 x 0,00002 x 62,43 = 0,051 in Dipilih pipa nominal dengan spesifikasi : NPS : 1/8 in Schedule : 40 Diameter dalam (Di) : 0,269 in = 0,022 ft = 0,007 m 2 2 Luas penampang (A) : 0,106 in = 0,001 ft Uji bilangan Renold ρvD NRe = μ Dimana Q v = A 0,000 ft3/detik v = 0,001 ft2 = 0,026 ft/detik

Universitas Sumatera Utara

lb jam

Maka, Nre = =

62,43 lb/ft3 x 2,034 ft/detik x 0,336 ft 0,00053 lb/ft.detik 1747,181

instalasi perpipaan yang digunakan : a. Panjang pipa lurus (L) b. Tinggi pemompaan (Z) c. 1 buah standar ellbow 90o dan 1 buah gate valve Panjang ekivalen sambungan; Le: a. Elbow 90o (standart radius) Le = 1 x 30 x 0,5054 b. Gate valve (open) Le = 1 x 13 x 0,5054 Total

= =

5m = 5m =

= = =

15,162 ft 6,570 ft 21,732 ft

16,40 ft 16,404 ft

Total panjang ekivalen Le = 21,732 ft Panjang total pipa ΣL = L + LE = 16,40 + 21,732 = 38,136 ft Konstraksi yang terjadi : Friksi karena gesekan dalam pipa (F) f x ΣL x V2 ΣF = 2 x gc x D Dipilih pipa komersial steel dengan ɛ = 0,000046 m Untuk ɛ/D = 0,00045 dan Nre = 1455,984 diperoleh dari Appendix C-3 Alan Foust (1978) hal 721, faktor friksi = 0,0100 maka: ft x 0,0100 x 38,136 0,026 ft/detik ΣF = 2x 32,174 ft-lbm/lbf.detik2 x 0,022 ft = 0,0002 ft-lbf/lbm Energi mekanik pompa (-Ws) ΔP Δv2 g - Ws = ( ) + ( ΔZ ) + ( ) + ΣF ρ gc 2gc dimana ΔP = 0 ; karena P1 = P2 = 1 atm ρ Δv2 = 0 ; karena tidak ada perubahan ukuran pipa sepanjang aliran. 2gc

Universitas Sumatera Utara

g gc maka ΔZ

=

16,404 - Ws = =

ft

32,2 ft/detik2 32,174ft-lbm/lbf.det2

0+ 16,417 + 16,418 ft-lbf/lbm

0+

= 16,417

ft-lbf/lbm

0,000

Kerja pompa : WHP

= = =

- Ws x Q x ρ ƞ x 550 16,418 ft-lbf/lbm x 0,000 ft3/detik x 0,800 x 550 0,000 Hp

0,000 lb/ft3

Power Motor (P) WHP P = ƞ dari fig 14-38 Peter and Timmerhauss, 2004 hal 521 didapat ƞ = 80%

P

=

0,000 0,800

=

0,000

Hp

= 1/4 Hp LD-25 Pompa Menara Air II Fungsi : untuk memompakan air dari menara air ke coolong tower water . Kode : PU-12 Tipe : Pompa sentrifugal aliran radial Laju air (m) = 1246,497 kg/jam x 2,205 lb/1 kg = 2748,027 Densitas (ρ) = lb/ft3 62,430 Viskositas (μ) = lb/ft.jam = lb/ft.detik 1,905 0,001 Laju volumetrik air (Q) : m Q = ρ 2748,027 lb/jam = lb/ft3 62,430 = 44,018 ft3/jam = 0,012 ft3/detik Diameter optimum pipa (Di) Diameter optimum pipa dihitung dengan persamaan 15 hal 496 Peters, untuk asumsi aliran turbulen (Nre>2100).

Universitas Sumatera Utara

lb jam

0,45 0,13 Di = 3,9 qf . Ρ 0,45 0,13 = 3,9 x 0,012 x 62,43 = 0,920 in Dipilih pipa nominal dengan spesifikasi : NPS : 1,0 in Schedule : 40 Diameter dalam (Di) : 1,049 in = 2 Luas penampang (A) : 0,864 in = Uji bilangan Renold ρvD NRe = μ

Dimana

v v

0,087 ft = 2 0,006 ft

0,027 m

Q A 3 0,012 ft /detik = 2 0,006 ft = 2,038 ft/detik =

Maka, 62,43 lb/ft3 x 2,008 ft/detik x 0,336 ft 0,00053 lb/ft.detik = 21016,913 Nre > 4100, maka asumsi aliran turbulen benar. Nre =

instalasi perpipaan yang digunakan : a. Panjang pipa lurus (L) b. Tinggi pemompaan (Z) c. 1 buah gate valve Panjang ekivalen sambungan; Le: a. Gate valve (open) Le =

Total panjang ekivalen Panjang total pipa ΣL = =

Le = L + LE 16,40 +

= =

5m = 5m =

1 x 13 x 0,5054 = Total =

13,140 ft 13,140 ft

16,40 ft 16,404 ft

13,140 ft 13,140 =

29,545

ft

Konstraksi yang terjadi : Friksi karena gesekan dalam pipa (F)

Universitas Sumatera Utara

f x ΣL x V2 ΣF = 2 x gc x D Dipilih pipa komersial steel dengan ɛ = 0,000046 m Untuk ɛ/D = 0,00045 dan Nre = 21016,913 diperoleh dari Appendix C-3 Alan Foust (1978) hal 721, faktor friksi = 0,0110 maka: ft x 0,0110 x 29,545 2,038 ft/detik ΣF = 2x 32,174 ft-lbm/lbf.detik2 x 0,087 ft = 0,240 ft-lbf/lbm

Energi mekanik pompa (-Ws) ΔP Δv2 g - Ws = ( ) + ( ΔZ ) + ( ) + ΣF ρ gc 2gc dimana ΔP = 0 ; karena P1 = P2 = 1 atm ρ Δv2 = 0 ; karena tidak ada perubahan ukuran pipa sepanjang aliran. 2gc 32,2 ft/detik2 g ΔZ = 16,404 ft = 16,417 ft-lbf/lbm 32,174ft-lbm/lbf.det2 gc maka - Ws = 0+ 0+ 16,417 + 0,240 = 16,657 ft-lbf/lbm Kerja pompa : WHP

= = =

- Ws x Q x ρ ƞ x 550 16,657 ft-lbf/lbm x 0,012 ft3/detik x 0,800 x 550 0,029 Hp

62,430 lb/ft3

Power Motor (P) WHP P = ƞ dari fig 14-38 Peter and Timmerhauss, 2004 hal 521 didapat ƞ = 80% 0,029 P = = 0,036 Hp 0,800 = 1/4 Hp

Universitas Sumatera Utara

LD-26 Cooling Tower Water (menara pendingin) Fungsi : mendinginkan air pendingin sebelum disirkulasi Kode alat : CT tipe : induced draft cooling tower rete air masuk : 1246,497 kg/jam 3 densitas : 1000,000 kg/m laju volumetrik :

m ρ

= = =

suhu air masuk CT suhu air keluar CT suhu wet bulb suhu approach suhu range

= = = = =

1246,497 1000,000 1,246 0,000

ft3/jam ft3/s

45 oC = 113 oF 25 oC = 77 oF 70 oF 77 70 = 7 oF 113 77 = 36 oF

Konsentrasi air 2 gpm/ft2 Maka diapat luas permukaan teoritis tower (A) 3,400 gpm A = = 1,700 ft2 2 gpm/ft2 Power teoritis fan Power fan

= = =

0,04 HP/ft2 luas tower 0,040 x 1,700 0,068 HP P Power motor; BPH = Efisiensi motor 0,068 = 0,800 = 0,085 HP Power standar 1/4 HP LD-27 Pompa Cooling Tower Water Fungsi : untuk memompakan air cooling towe ke unit lainnya. Kode : PU-13 Tipe : Pompa sentrifugal aliran radial

Universitas Sumatera Utara

Laju air Densitas Viskositas

(m) = (ρ) = (μ) =

1246,497 62,430 1,905

Laju volumetrik air (Q) : m Q = ρ 2748,027 = 62,430 = 44,018

kg/jam x lb/ft3 lb/ft.jam =

lb/jam lb/ft3 ft3/jam =

2,205 lb/1 kg = 0,001

0,012

2748,027

lb/ft.detik

ft3/detik

Diameter optimum pipa (Di) Diameter optimum pipa dihitung dengan persamaan 15 hal 496 Peters, untuk asumsi aliran turbulen (Nre>2100). 0,45 0,13 Di = 3,9 qf . Ρ 0,45 0,13 = 3,9 x 0,012 x 62,43 = 0,920 in Dipilih pipa nominal dengan spesifikasi : NPS : 1,0 in Schedule : 40 Diameter dalam (Di) : 1,049 in = 0,087 ft = 0,027 m 2 2 Luas penampang (A) : 0,864 in = 0,006 ft Uji bilangan Renold ρvD NRe = μ Dimana

v v

Q A 0,012 ft3/detik = 0,006 ft2 = 2,038 ft/detik =

Maka, 62,43 lb/ft3 x 2,008 ft/detik x 0,336 ft 0,00053 lb/ft.detik = 21016,913 Nre > 4100, maka asumsi aliran turbulen benar. Nre =

Universitas Sumatera Utara

lb jam

instalasi perpipaan yang digunakan : a. Panjang pipa lurus (L) b. Tinggi pemompaan (Z) c. 1 buah gate valve Panjang ekivalen sambungan; Le: a. Gate valve (open) Le = Total panjang ekivalen Panjang total pipa ΣL = =

Le = L + LE 16,40 +

= =

5m = 5m =

1 x 13 x 0,5054 = Total = 13,140 ft

13,140 ft 13,140 ft

13,140 =

29,545

16,40 ft 16,404 ft

ft

Konstraksi yang terjadi : Friksi karena gesekan dalam pipa (F) f x ΣL x V2 ΣF = 2 x gc x D Dipilih pipa komersial steel dengan ɛ = 0,000046 m Untuk ɛ/D = 0,00045 dan Nre = 21016,913 diperoleh dari Appendix C-3 Alan Foust (1978) hal 721, faktor friksi = 0,0110 maka: ft x 0,0110 x 29,545 2,038 ft/detik ΣF = 2x 32,174 ft-lbm/lbf.detik2 x 0,087 ft = 0,240 ft-lbf/lbm Energi mekanik pompa (-Ws) ΔP Δv2 g - Ws = ( ) + ( ΔZ ) + ( ) + ΣF ρ gc 2gc dimana ΔP = 0 ; karena P1 = P2 = 1 atm ρ Δv2 = 0 ; karena tidak ada perubahan ukuran pipa sepanjang aliran. 2gc 32,2 ft/detik2 g ΔZ = 16,404 ft = 16,417 ft-lbf/lbm 32,174ft-lbm/lbf.det2 gc maka - Ws = 0+ 16,417 + 0+ 0,240 = 16,657 ft-lbf/lbm Kerja pompa : - Ws x Q x ρ WHP = ƞ x 550

Universitas Sumatera Utara

= =

16,657 0,029

ft-lbf/lbm x 0,012 ft3/detik x 0,800 x 550 Hp

62,430 lb/ft3

Power Motor (P) WHP P = ƞ dari fig 14-38 Peter and Timmerhauss, 2004 hal 521 didapat ƞ = 80% 0,029 P = = 0,036 Hp 0,800 = 1/4 Hp LD-28 Tangki Pelarutan Kaporit Fungsi : Membuat larutan kaporit Kode : TP-05 Bahan : Carbon steel SA-283 grade C Temperatur : 30 oC Kondisi : Tekanan : 1 atm Alum yang digunakan : 27 ppm Alum yang digunakan berupa larutan 30 % (w/w) Laju massa kaporit : 0,001 kg/jam Laju massa larutan kaporit: 0,005 kg/jam 3 densitas kaporit 30 % : 1327 kg/m = Kebutuhan perancangan : 30 hari Faktor keamanan : 20,00% Perhitungan Ukuran tangki Volume larutan 0,005 kg/jam V = V = Vt =

3 82,842 lbm/ft

24 jam.hari x 1327,000

30 hari

3 0,003 m 3 0,003 m

direncanakan perbadingan antara D:H adalah 2:3 1 V = πD2H 4 1 0,003 = πD2 (3/2D) 4

Universitas Sumatera Utara

0,003

=

Maka : D H

3 πD3 8 = 0,137 m = 0,091 m

Tinggi cairan dalam tangki volume cairan x tinggi silinder = volume silinder 0,003 x 0,091 = 0,003 = 0,076 m LD-29. Bak Penampung Air Fungsi : untuk memampung air keperluan karyawan, laboratorium dan lain-lain. Kode : BP-02 Tipe : Persegi panjang Rate (m): 1087,500 kg/jam 3 densitas (ρ) : 1000 kg/m Waktu : 168 jam Volume air yang ditampung (V) mxt V = ρ 1087,500 x 168 V = 1000,000 V

=

1,088

m

3

dirancang 90% dari volume bak terisi air. Volume bak : 1,088 V = 0,900 3 V = 1,208 m dirancang bak dengan ketentuan : panjang = 2X lebar = X tinggi = 1,5X

Universitas Sumatera Utara

maka volume bak (V) V = p.l.t 3 1,208 = 3X X = 0,134 m Maka diperoleh ukuran bak penampung air sungai panjang : 0,269 m = 0,3 m lebar : 0,134 m = 0,2 m tinggi : 0,201 m = 0,3 m LD-30 Pompa Bak Penampung II Fungsi : untuk memompakan air dari bak penampung II ke domestik Kode : PU-14 Tipe : Pompa sentrifugal aliran radial Laju air (m) = 1087,500 kg/jam x 2,205 lb/1 kg = 2397,503 Densitas (ρ) = lb/ft3 62,430 Viskositas (μ) = lb/ft.jam = lb/ft.detik 1,905 0,001 Laju volumetrik air (Q) : m Q = ρ 2397,503 lb/jam = lb/ft3 62,430 ft3/jam = ft3/detik = 38,403 0,011 Diameter optimum pipa (Di) Diameter optimum pipa dihitung dengan persamaan 15 hal 496 Peters, untuk asumsi aliran turbulen (Nre>2100). 0,45 0,13 Di = 3,9 qf . Ρ 0,45 0,13 = 3,9 x 0,011 x 62,43 = 0,865 in Dipilih pipa nominal dengan spesifikasi : NPS : 1,0 in Schedule : 40 1,049 in = 0,087 ft = 0,027 m Diameter dalam (Di) : 2 2 0,864 in = 0,006 ft Luas penampang (A) : Uji bilangan Renold ρvD NRe = μ

Universitas Sumatera Utara

lb jam

Dimana

v v

Q A 0,011 ft3/detik = 0,006 ft2 = 1,778 ft/detik =

Maka, 62,43 lb/ft3 x 2,008 ft/detik x 0,336 ft 0,00053 lb/ft.detik = 18336,105 Nre > 4100, maka asumsi aliran turbulen benar. Nre =

instalasi perpipaan yang digunakan : a. Panjang pipa lurus (L) b. Tinggi pemompaan (Z) c. 1 buah gate valve Panjang ekivalen sambungan; Le: a. Gate valve (open) Le =

Total panjang ekivalen Panjang total pipa ΣL = =

Le = L + LE 16,40 +

= =

5m = 5m =

1 x 13 x 0,5054 = Total =

13,140 ft 13,140 ft

16,40 ft 16,404 ft

13,140 ft 13,140 =

29,545

ft

Konstraksi yang terjadi : Friksi karena gesekan dalam pipa (F) f x ΣL x V2 ΣF = 2 x gc x D Dipilih pipa komersial steel dengan ɛ = 0,000046 m Untuk ɛ/D = 0,00045 dan Nre = 18336,105 diperoleh dari Appendix C-3 Alan Foust (1978) hal 721, faktor friksi = 0,0090 maka: ΣF

= =

0,0090 x 29,545 ft x 1,778 ft/detik 2x 32,174 ft-lbm/lbf.detik2 x 0,087 ft 0,149 ft-lbf/lbm

Universitas Sumatera Utara

Energi mekanik pompa (-Ws) ΔP - Ws = ( ) + ρ

dimana ΔP = ρ 2 Δv = 2gc g ΔZ = gc maka -

(

g ΔZ gc

)

+

Δv2 ( ) 2gc

+ ΣF

0

;

0

; karena tidak ada perubahan ukuran pipa sepanjang aliran.

16,404 Ws = =

karena P1 = P2 = 1 atm

ft

32,2 ft/detik2 32,174ft-lbm/lbf.det2

0+ 16,417 + 16,567 ft-lbf/lbm

0+

= 16,417

ft-lbf/lbm

0,149

Kerja pompa : WHP

= = =

- Ws x Q x ρ ƞ x 550 16,567 ft-lbf/lbm x 0,011 ft3/detik x 0,800 x 550 0,025 Hp

62,430 lb/ft3

Power Motor (P) WHP P = ƞ dari fig 14-38 Peter and Timmerhauss, 2004 hal 521 didapat ƞ = 80% 0,025 P = = 0,031 Hp 0,800 = 1/4 Hp LD-31 Pompa Menara Air III Fungsi : untuk memompakan air dari menara air ke proses Kode : PU-15 Tipe : Pompa sentrifugal aliran radial Laju air (m) = 3206,907 kg/jam x 2,205 lb/1 kg = 7069,947 Densitas (ρ) = 62,430 lb/ft3 Viskositas (μ) = 1,905 lb/ft.jam = 0,001 lb/ft.detik Laju volumetrik air (Q) :

Universitas Sumatera Utara

lb jam

Q

m ρ 7069,947 = 62,430 = 113,246 =

lb/jam lb/ft3 ft3/jam =

0,031

ft3/detik

Diameter optimum pipa (Di) Diameter optimum pipa dihitung dengan persamaan 15 hal 496 Peters, untuk asumsi aliran turbulen (Nre>2100). 0,45 0,13 Di = 3,9 qf . Ρ 0,45 0,13 = 3,9 x 0,031 x 62,43 = 1,407 in Dipilih pipa nominal dengan spesifikasi : NPS : 1,5 in Schedule : 40 Diameter dalam (Di) : 1,610 in = 0,134 ft = 0,041 m 2 2 Luas penampang (A) : 2,040 in = 0,014 ft Uji bilangan Renold ρvD NRe = μ Dimana Q v = A 0,031 ft3/detik v = 0,014 ft2 = 2,221 ft/detik Maka, 62,43 lb/ft3 x 2,008 ft/detik x 0,336 ft 0,00053 lb/ft.detik = 35147,799 Nre > 4100, maka asumsi aliran turbulen benar. Nre =

instalasi perpipaan yang digunakan : a. Panjang pipa lurus (L) b. Tinggi pemompaan (Z) c. 1 buah standar ellbow 90 o dan 1 buah gate valve

= =

5m = 5m =

16,40 ft 16,404 ft

Universitas Sumatera Utara

Panjang ekivalen sambungan; Le: a. Ellbow 90 o standar radius Le = a. Gate valve (open) Le =

Total panjang ekivalen Panjang total pipa ΣL = =

Le = L + LE 16,40 +

1 x 30 x 0,5054 = 1 x 13 x 0,5054 = Total =

15,162 6,570 ft 21,732 ft

21,732 ft 21,732 =

38,136

ft

Konstraksi yang terjadi : Friksi karena gesekan dalam pipa (F) f x ΣL x V2 ΣF = 2 x gc x D Dipilih pipa komersial steel dengan ɛ = 0,000046 m Untuk ɛ/D = 0,00045 dan Nre = 3514,799 diperoleh dari Appendix C-3 Alan Foust (1978) hal 721, faktor friksi = 0,0012 maka: ft x 0,0012 x 38,136 2,221 ft/detik ΣF = 2x 32,174 ft-lbm/lbf.detik2 x 0,134 ft = 0,026 ft-lbf/lbm Energi mekanik pompa (-Ws) ΔP Δv2 g - Ws = ( ) + ( ΔZ ) + ( ) + ΣF ρ gc 2gc dimana ΔP = 0 ; karena P1 = P2 = 1 atm ρ Δv2 = 0 ; karena tidak ada perubahan ukuran pipa sepanjang aliran. 2gc 32,2 ft/detik2 g ΔZ = 16,404 ft = 16,417 ft-lbf/lbm 32,174ft-lbm/lbf.det2 gc maka - Ws = 0+ 16,417 + 0+ 0,026 16,444 ft-lbf/lbm = Kerja pompa : WHP

=

- Ws x Q x ρ ƞ x 550

Universitas Sumatera Utara

= =

16,444 0,073

ft-lbf/lbm x 0,031 ft3/detik x 0,800 x 550 Hp

62,430 lb/ft3

Power Motor (P) WHP P = ƞ dari fig 14-38 Peter and Timmerhauss, 2004 hal 521 didapat ƞ = 80% 0,073 P = = 0,092 Hp 0,800 = 1/4 Hp

Universitas Sumatera Utara

LAMPIRAN E PERHITUNGAN ANALISA EKONOMI Dalam Prarancangan Pabrik Asam Oksalat dari Alang-alang dengan Metode Peleburan Alkali ini digunakan asumsi sebagai berikut : 1. Pabrik beroperasi selama 330 hari/tahun 2. Kapasitas maksimum adalah 2500 ton/tahun 3. Harga peralatan diperoleh dari harga peralatan untuk tahun 2014 yang diperoleh dari http://www.matche.com dimana harga alat dalam US$ USA, yang jika dalam rupiah Rp. 12.543 ,(Akses tanggal 12 Januari 2015) US$ 1 = 4. Harga akan berubah tergantung perubahan ekonomi. Jika harga peralatan pada tahun yang lalu diketahui maka harga alat peralatan setiap saat pada saat ini dapat ditaksir dengan menggunakan Chemical Engineering Plant Cost Indeks. Berdasarkan rumus : indeks harga saat ini Harga saat ini = x harga tahun n indeks harga tahun n Harga peralatan berdasarkan Marshall and Swift Equiment Cost Indeks. LE-1 Modal Investasi Tetap (Fixed Capital Invesment) LE-1.1 Modal Investasi Tetap Langsung (MITL) LE-1.1.1 Modal Untuk Pembelian Tanah Lokasi Pabrik dan Perumahan 2 8.774 m Luas Tanah Pabrik = 2 Luas Tanah Perumahan = 2.000 m 2 Total Luas Tanah = 10.774,00 m 2 Harga tanah seluruhnya = 10.774,00 m x Rp. 200.000,00 = Rp. 2.154.800.000,00 Biaya Perataan tanah diperkirakan 5 % Biaya Perataan tanah = 0,05 x Rp. 2.154.800.000,00 = Rp. 107.740.000,00 Maka modal untuk pembelian tanah (A) adalah = Rp 2.154.800.000,00 + Rp 107.740.000,00 = Rp 2.262.540.000,00

Universitas Sumatera Utara

LE-1.1.2 Harga Bangunan dan Sarana Tabel LE-1 Perincian Harga Bangunan dan Sarana Bangunan 2 Lokasi Luas Harga (Rp/m ) Jumlah (Rp) No 1 Pos Keamanaan 4 200.000 800.000,00 2 Parkir 240 200.000 48.000.000,00 3 Taman 300 200.000 60.000.000,00 4 Areal Bahan Baku 300 250.000 75.000.000,00 5 Ruang Kontrol 100 5.000.000 500.000.000,00 6 Areal Proses 1.500 2.500.000 3.750.000.000,00 7 Areal Produk 300 250.000 75.000.000,00 8 Perkantoran 300 1.000.000 300.000.000,00 9 Laboratorium 150 1.000.000 150.000.000,00 10 Poliklinik 100 1.000.000 100.000.000,00 11 Kantin 120 100.000 12.000.000,00 12 Mushallah 100 200.000 20.000.000,00 13 Gudang Peralatan 60 250.000 15.000.000,00 14 Bengkel 100 500.000 50.000.000,00 15 Perpustakaan 100 150.000 15.000.000,00 16 PMK 120 200.000 24.000.000,00 17 Unit Pengolahan Air 320 200.000 64.000.000,00 18 Pembangkit Listrik 320 500.000 160.000.000,00 19 Pengolahan Limbah 320 200.000 64.000.000,00 20 Areal Perluasan 1.000 50.000 50.000.000,00 21 Perumahan 2.000 1.000.000 2.000.000.000,00 22 Jalan & Lahan Kosong 2.920 100.000 292.000.000,00 Total 10.774 7.824.800.000,00 Total biaya bangunan dan sarana (B)

= Rp

7.824.800.000,00

LE-1.1.3 Perincian Harga Peralatan Harga peralatan yang diimpor dapat ditentukan dengan persamaan sebagai berikut: X2 m Ix Cx = Cy X1 Iy (Peter dan Timmerhauss, 2004) Dimana: Cx = Harga alat pada 2015 Cy = Harga alat pada tahun dan kapasitas yang tersedia X1 = Kapasitas alat yang tersedia X2 = Kapasitas alat yang diinginkan Ix = Indeks harga pada tahun 2015

Universitas Sumatera Utara

Iy = m =

Indeks harga pada tahun yang tersedia Faktor eksponensal untuk kapasitas (tergantung jenis alat)

Untuk menentukan indeks haga pada tahun 2015 digunakan metode regresi koefisian korelasi: (n.Σxy-Σx.Σy) r = 2 (n.Σx -(Σx)2) x (n.Σy2-(Σy)2)0,5 Tabel LE-2 Penaksiran Indeks Harga dengan Least Square x2 y2 No x y xy 1 1989 895 1.780.155 3.956.121 801.025 2 1990 915 1.820.850 3.960.100 837.225 3 1991 931 1.853.621 3.964.081 866.761 4 1992 943 1.878.456 3.968.064 889.249 5 1993 967 1.927.231 3.972.049 935.089 6 1994 993 1.980.042 3.976.036 986.049 7 1995 1028 2.050.860 3.980.025 1.056.784 8 1996 1039 2.073.844 3.984.016 1.079.521 9 1997 1057 2.110.829 3.988.009 1.117.249 10 1998 1062 2.121.876 3.992.004 1.127.844 11 1999 1068 2.134.932 3.996.001 1.140.624 12 2000 1089 2.178.000 4.000.000 1.185.921 13 2001 1094 2.189.094 4.004.001 1.196.836 14 2002 1103 2.208.206 4.008.004 1.216.609 Σ 27937 14184 28.307.996 55.748.511 14.436.786 2 Σx Data : n = 14 = 55.748.511 2 Σy Σxy = 28.307.996 = 14.436.786 Σx = 27937 Σy = 14184 r

=

r

= =

(n.Σxy-Σx.Σy) (n.Σx -(Σx)2) x (n.Σy2-(Σy)2)0,5 2

(14 x 28307996) - (27937 x 14184) ((14 x 55748511) - (27397)2) x ((14 x 14436786) - (14184)2)1/2 0,98

Persamaan umum regesi linear, Y= a+bX Dengan: Y = Indeks harga apada tahun X

Universitas Sumatera Utara

X = Variabel tahun ke-n a,b = Tetapan persamaan regresi

b

n  ΣXi Yi   ΣXi  ΣYi  n  ΣXi 2  ΣXi 2

a

Yi.Xi2  Xi. Xi.Yi n.Xi2  (Xi)2

maka:

b

a

(14)(28307996)  (27937)(14184) 53536   16,809 (14)(55748511)  (27937)2 3185

(14184)(55748511)  (27937)(28307996)  103604228   32528,8 (14)(55748511)  (27937)2 3185 Sehingga diperoleh persamaan regresi linearnya adalah sebagai berikut: Y = a + bX Y = -32528,8 + 16,809X Dengan demikian harga indeks pada tahun 2015 adalah Y = -32528,8 + 16,809(2015) Y = 1341,335 Contoh Perhitungan Harga Peralaan Reaktor Asam Oksalat (R-02) Bentuk : Silinder berpengaduk dengan tutup alas dan bawah dished heads. 3 3 Volume tangki = 183,89 ft = 5,21 m Perlengkapan: Pengaduk disc tubin dengan 6 buah blade Jumlah pengaduk = 1 Harga pengaduk = $ 7.700 Harga total pengaduk = $ 7.700 Harga reaktor = $ 67.961 Harga tangki total = $ 75.661 Harga reaktor asam oksalat pada tahun 2015 adalah: 0,54 5,21 1.341,335 = $ 75.661 x x 10,00 1.324,11 = $ 53.875,64

Universitas Sumatera Utara

Dengan cara yang sama diperoleh perkiraan harga alat lainnya yang dapat dilihat pada tabel LE-3 untuk perkiraan peralatan proses dan Tabel LE-4 untuk perkiraan alat utilitas Tabel LE-3. Estimasi Harga Peralatan Proses No Kode Unit Ket Harga/unit (Rp) 1 I 97.082.820 1 RCK-01 1 I 79.058.529 2 TP-01 1 I 133.507.692 3 BL-01 1 I 79.058.529 4 TP-02 1 I 245.090.220 5 TP-03 1 I 399.833.211 6 R-01 1 I 92.755.485 7 SC-01 1 I 67.606.770 8 BE-01 1 I 964.544.157 9 TP-04 1 I 92.755.485 10 SC-02 1 I 59.102.616 11 VS-01 1 I 70.667.262 12 SC-03 1 I 1.298.238.129 13 RVF-01 1 I 67.606.770 14 BE-02 1 I 611.019.702 15 TP-05 1 I 675.762.200 16 R-02 1 I 20.946.810 17 C-01 1 I 40.401.003 18 FP-01 2 NI 4.968.000 19 P-01 1 I 484.674.063 20 EV-01 1 I 20.946.810 21 C-02 1 I 601.223.619 22 K-01 1 I 1.303.292.958 23 CF-01 1 I 70.667.262 24 SC-04 1 I 221.208.348 25 BM-01 1 I 73.890.813 26 VS-02 1 I 70.667.262 27 SC-05 Total Impor Total Non Impor Total

Total (Rp) 97.082.820 79.058.529 133.507.692 79.058.529 245.090.220 399.833.211 92.755.485 67.606.770 964.544.157 92.755.485 59.102.616 70.667.262 1.298.238.129 67.606.770 611.019.702 675.762.200 20.946.810 40.401.003 9.936.000 484.674.063 20.946.810 601.223.619 1.303.292.958 70.667.262 221.208.348 73.890.813 70.667.262 7.951.544.525,19 9.936.000,00 7.961.480.525,19

Tabel LE-4. Estimasi Harga Peralatan Utilitas

Universitas Sumatera Utara

No 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29

Kode PU-01 PU-02 PU-03 PU-04 PU-05 PU-06 PU-07 PU-08 PU-09 PU-10 PU-11 PU-12 PU-13 PU-14 PU-15 TP-01 TP-02 CL SF MA TP-03 CE TP-04 AE DE BR TBB CTW TU-05

Unit Ket Harga/unit (Rp) Total (Rp) 1 NI 8.880.000 8.880.000 1 NI 5.900.000 5.900.000 1 NI 5.900.000 5.900.000 1 NI 4.968.000 4.968.000 1 NI 4.968.000 4.968.000 1 NI 4.968.000 4.968.000 1 NI 4.968.000 4.968.000 1 NI 4.968.000 4.968.000 1 NI 4.968.000 4.968.000 1 NI 4.968.000 4.968.000 1 NI 4.968.000 4.968.000 1 NI 4.968.000 4.968.000 1 NI 4.968.000 4.968.000 1 NI 4.968.000 4.968.000 1 NI 4.968.000 4.968.000 1 NI 734.500 734.500 1 I 9.369.621 9.369.621 1 I 192.321.819 192.321.819 1 I 183.880.380 183.880.380 1 I 168.690.807 168.690.807 1 I 426.261.312 426.261.312 1 I 14.700.396 14.700.396 1 I 79.058.529 79.058.529 1 I 14.700.396 14.700.396 1 I 814.279.017 814.279.017 1 I 687.356.400 687.356.400 1 1 169.317.957 169.317.957 1 1 1.070.447.000 1.070.447.000 1 I 9.871.341 9.871.341,000 Total Impor 3.840.254.975 Total Non Impor 81.030.500 Total 3.921.285.475 (*) Keterangan : I untuk peralatan impor, dan NI untuk peralatan non impor Untuk harga alat impor sampai di lokasi pabrik ditambahkan biaya sebagai berikut Biaya transportasi = 5% Biaya asuransi = 1% Bea masuk = 15%

Universitas Sumatera Utara

PPn = 10% PPh = 10% Biaya gudang dipelabuhan = 0,5% Biaya administrasi pelabuhan = 0,5% Transportasi lokal = 0,5% Biaya tak terduga = 0,5% Total = 43% Untuk harga alat non impor sampai di lokasi pabrik ditambahkan biaya sebagai berikut PPn = 10% PPh = 10% Transportasi lokal = 0,5% Biaya tak terduga = 0,5% Total = 21% Total harga peralatan tiba di lokasi pabrik (purchased-quiment delivered) adalah (A): = 1,43 x (7.951.544.525,19 + 3.840.254.975,00) + 1,21 x (9.936.000,00 + 81.030.500,00) = Rp. 16.972.342.750,27 Biaya pemasangan diperkirakan 10% dari total harga peralatan (Timmerhaus,2004) Biaya Pemasangan (B) = 0,10 x Rp 16.972.342.750,27 = Rp. 1.697.234.275,03 Total ( C ) = Harga peralatan + biaya pemasangan = Rp. 18.669.577.025,30 LE-1.1.4 Intrumentasi dan Alat Kontrol Diperkiran biaya intrumentasi dan alat kontrol 13% dari total harga peralatan (Timmerhus,2004) Biaya instumentasi dan alat kontrol (D) = 0,13 x 16.972.342.750,27 = Rp 2.206.404.557,54 LE-1.1.5 Biaya Perpipaan Diperkiran biaya Perpipaan 50 % dari total harga peralatan (Timmerhus,2004) Biaya instumentasi dan alat kontrol ( E ) = 0,50 x 16.972.342.750,27 = Rp 8.486.171.375,14 LE-1.1.6 Biaya Instalasi Listrik Diperkiran biaya Intalasi listrik 10 % dari total harga peralatan (Timmerhus,2004)

Universitas Sumatera Utara

Biaya instumentasi dan alat kontrol (F) = 0,10 x 16.972.342.750,27 = Rp 1.697.234.275,03 LE-1.1.7 Biaya Insulasi Diperkiran biaya Insulasi 8 % dari total harga peralatan (Timmerhus,2004) Biaya instumentasi dan alat kontrol (G) = 0,08 x 16.972.342.750,27 = Rp 1.357.787.420,02 LE-1.1.8 Biaya Inventaris Kantor Diperkiran biaya inventaris kantor 1 % dari total harga peralatan (Timmerhus,2004) Biaya instumentasi dan alat kontrol (H) = 0,01 x 16.972.342.750,27 = Rp 169.723.427,50 LE-1.1.9 Biaya Perlengkapan Kebakaran dan Keamanaan Diperkiran biaya perlengkapan kebakaran dan keamanaan 1 % dari total harga peralatan (Timmerhus,2004) Biaya instumentasi dan alat kontrol (I) = 0,01 x 16.972.342.750,27 = Rp 169.723.427,50 LE-1.1.10 Sarana Transportasi Tabel LE-5. Biaya Sarana Transportasi Jabatan Unit Tipe Harga/Unit (Rp) Total No 1 Direktur 1 Camry 2,4 G 897.500.000 897.500.000 1 New X-trail 2,5 L 431.500.000 431.500.000 2 Wakil Direktur Kepala 4 New Inovva V 321.500.000 1.286.000.000 3 Bus Karyawan 3 Hino 130 mdbl 282.400.000 847.200.000 4 5 Truk 2 Dyna 130 PS 277.550.000 555.100.000 3 New Avanza 1,3G 180.100.000 540.300.000 6 Mobil pemasaran 2 Fire Truck G-type 759.000.000 759.000.000 7 Mobil pemadam Total 5.316.600.000,00 Total Modal Investasi Tetap Langsung = A + B + C + D + E + F + G + H + I + J = Rp. 38.073.221.508,03

Universitas Sumatera Utara

LE 1.2. Modal Investasi Tetap Tidak Langsung (MITTL) 1.2.1 Pra Investasi Diperkirakan 7% dari total MITL (a) (Timmerhaus,2004) = 0,07 x Rp 38.073.221.508,03 = Rp 2.665.125.505,56 1.2.2 Biaya Engineering dan Supervisi Diperkirakan 8% dari total MITL (b) = 0,08 x Rp 38.073.221.508,03 = Rp 3.045.857.720,64

(Timmerhaus,2004)

1.2.3 Biaya Kontraktor Diperkirakan 2% dari total MITL ( c) = 0,02 x Rp 38.073.221.508,03 = Rp 761.464.430,16

(Timmerhaus,2004)

1.2.4 Biaya Tak Terduga Diperkirakan 10% dari total MITL ( d) = 0,1 x Rp 38.073.221.508,03 = Rp 3.807.322.150,80 Total MITTL

= a+b+c+d = Rp. 10.279.769.807,17

Total MIT

= MITL + MITTL = Rp 38.073.221.508,03 = Rp 48.352.991.315,20

(Timmerhaus,2004)

+ Rp 10.279.769.807,17

Modal Kerja Modal kerja didasarkan pada perhitungan pengoperasian pabrik selama 3 bulan (90) hari 2.1 Persediaan Bahan Baku 2.1.1 Bahan Baku Proses 1. Alang-Alang Kebutuhan = 1.987,006 kg/jam Harga/kg = Rp 1.500 Harga Total = Rp 6.437.897.956,23

Universitas Sumatera Utara

2. Calsium Hidroksida Kebutuhan = 1.490,254 kg/jam Harga/kg = Rp 4.500 Harga Total = Rp 14.485.270.401,51 3. Asam Sulfat Kebutuhan Harga/kg Harga Total

= 319,527 kg/jam = Rp 7.275 = Rp 5.021.012.171,48

4. Oksigen Kebutuhan Harga/kg Harga Total

= 564,839 kg/jam = Rp 12.000 = Rp 14.640.638.338,86

2.1.2 Bahan Baku Utilitas 1. Alum Kebutuhan = 0,039 kg/jam Harga/kg = Rp 5.750 Harga Total = Rp 485.322,32 2. Soda Abu Kebutuhan Harga/kg Harga Total

= 0,021 kg/jam = Rp 3.680 = Rp 167.727,40

3. Asam Sulfat Kebutuhan Harga/kg Harga Total

= 5,549 kg/jam = Rp 7.275 = Rp 87.201.032,09

4. Kaporit Kebutuhan Harga/kg Harga Total

= 0,001 kg/jam = Rp 17.250 = Rp 52.164,00

5. NaOH Kebutuhan Harga/kg

= 1,887 kg/jam 4.500 = Rp

Universitas Sumatera Utara

Harga Total 6 Solar Kebutuhan Harga/kg Harga Total

= Rp 18.339.337,38

144,059 kg/jam = = Rp 10.868 = Rp 3.381.766.234,57

Total biaya persediaan bahan baku proses dan utilitas selama 3 bulan adalah 44.072.830.685,83 = Rp 2.2 Kas 2.2.1 Gaji Pegawai Tabel LE-6. Perincian Gaji Pegawai Jumlah Gaji/bulan (Rp) Jabatan 1 8.000.000 Komisaris 1 20.000.000 Direktur 1 10.000.000 Wakil Direktur 1 10.000.000 Sekretaris Perusahaan 3 5.000.000 Staf Sekretaris Perusahaan 1 10.000.000 Kepala Litbang 1 8.000.000 Kepala Devisi Teknik & Produksi 1 5.000.000 Kasi Maintenance dan Teknik 1 5.000.000 Kasi Proses dan Lab Kasi Utilitas 1 5.000.000 Staf Devisi Teknik dan Produksi 8 4.000.000 Kepala Devisi Administrasi 1 8.000.000 Kasi Diklat dan Personalia 1 5.000.000 Kasi Kesehatan dan KK 1 5.000.000 Kasi Anggaran Keuangan 1 5.000.000 Staf Devisi Administrasi 8 4.000.000 Kepala Devisi Pemasaran 1 8.000.000 Kasi Pemasaran dan Gudang 1 5.000.000 Kasi Distributor dan Transportasi 1 5.000.000 Kasi Keamanaan 1 5.000.000 Staf Devisi Pemasaran 9 4.000.000 Perawat dan K3 8 3.500.000 Karyawan Proses dan Produksi 34 3.500.000 Karyawan Lab 9 3.500.000 Karyawan QC 9 3.500.000

Total 8.000.000 20.000.000 10.000.000 10.000.000 15.000.000 10.000.000 8.000.000 5.000.000 5.000.000 5.000.000 32.000.000 8.000.000 5.000.000 5.000.000 5.000.000 32.000.000 8.000.000 5.000.000 5.000.000 5.000.000 36.000.000 28.000.000 119.000.000 31.500.000 31.500.000

Universitas Sumatera Utara

Petugas Keamanaan PMK Supir Petugas Kebersihan Jumlah Biaya untuk 1 bulan gaji Biaya untuk 3 bulan gaji

12 2.500.000 30.000.000 6 2.500.000 15.000.000 10 2.000.000 20.000.000 8 1.600.000 12.800.000 141 529.800.000,00 = Rp 529.800.000,00 = Rp 1.589.400.000,00

2.2.2

Biaya Administrasi Umum Diperkirakan 10 % dari total gaji pegawai : Biaya Administrasi Umum = 0,1 x 1.589.400.000 = Rp 158.940.000,00

2.2.3

Biaya Pemasaran Diperkirakan 10 % dari total gaji pegawai : BiayaPemasaran = 0,1 x 1.589.400.000 = Rp 158.940.000,00

2.2.4

Pajak Bumi Bangunan Dasar perhitungan Pajak Bumi dan Bangunan (PBB) mengacu kepada Undang-undang RI No.20 Tahun 2000 dan UU No.21 Tahun 1997 tentang Bea Perolehan Hak atas Tanah dan Bangunan sebagai berikut (Rusjdi,2004) : 1. Yang menjadi objek pajak adalah perolehan hak atas tanah dan atas bangunan (Pasal 2 2 ayat 1 UU.No20/2000) 2. Dasar pengenaan pajak adalah nilai Perolehan Objek Pajak (Pasal 6 ayat 1 UU No.20/2000) 3. Tarif pajak ditetapkan sebesar 0,5 % (Pasal 5 UU No.21/1997) 4. Nilai perolehan objek pajak tidak kena pajak ditetapkan sebesar Rp.10.000.000,- (Pasal 7 ayat 1 UU No.21/1997) 5. Besarnya pajak yang terutang dihitung dengan cara mengalikan tarif pajak dengan Nilai Perolehan Objek Kena Pajak (Pasal 8 ayat 2 UU No.21/1997) Maka berdasarkan penjelasan di atas, perhitungan PBB ditetapkan sebagai berikut : Wajib Pajak Pabrik Pembuatan Asam Oksalat Nilai Perolehan Objek Pajak Tanah = Rp 2.154.800.000,00 Bangunan = Rp 7.824.800.000,00

Universitas Sumatera Utara

Total NJOP

= Rp 9.979.600.000,00

Nilai perolehan Objek tidak kena pajak Nilai Perolehan Objek Pajak kena pajak Pajak yang terutang (0,5% x NPOPKP) Pajak bumi dan Bangunan per 3 bulan

= = = =

Rp. Rp. Rp. Rp.

40.000.000,00 9.979.600.000,00 49.898.000,00 149.694.000,00

Tabel LE.7 Perincian Biaya Kas Selama 3 Bulan No Jenis Biaya Jumlah 1 Gaji Pegawai 1.589.400.000,00 2 Administrasi Umum 158.940.000,00 158.940.000,00 3 Pemasaran 149.694.000,00 4 Pajak Bumi dan Bangunan Jumlah 2.056.974.000,00 2.3 Biaya Start - Up Diperkirakan 8% dari modal investasi tetap (Timmerhaus,2004) Biaya Start Up = 0,08 x Rp. 48.452.991.315,20 = Rp 3.868.239.305,22 2.4 Piutang Dagang IP x HPT 12 PD = Piutang dagang IP = Jangka Waktu kredit yang diberikan (3 bulan) HPT = Hasil Penjualan Tahunan PD =

Dimana

Penjualan Harga Asam Oksalat = Rp 112.887,00 Produsi Asam Oksalat = 315,66 kg/jam Hasil penjualan tahunan asam oksalat yaitu : = 378,79 kg/jam x 24 jam/hari x 330 hari/tahun x Rp. 112.887,00 = Rp 282.217.499.992,41 Harga Asam Oksalat Second Grade = Rp 2.000,00 Produsi Asam Oksalat = 224 kg/jam Hasil penjualan tahunan asam oksalat second grade yaitu : = 268 kg/jam x 24 jam/hari x 330 hari/tahun x Rp.2000 = Rp 3.548.104.225,91

Universitas Sumatera Utara

Harga Calsium Oksalat dan Calsium Asetat = Rp 1.000,00 Produsi Asam Oksalat = 349,1 kg/jam Hasil penjualan tahunan Ca Asetat dan Ca Formiat yaitu : = 349,1 kg/jam x 24 jam/hari x 330 hari/tahun x Rp.1000 = Rp 2.764.872.144,01 Total Penjualan

PD

= =

= Hasil Penjualan (Asam Oksalat + Asam Oksalat SG + Ca.Asetat) = Rp 288.530.476.362 3 x Rp 288.530.476.362 12 Rp 72.132.619.091

Tabel LE.8 Perincian Modal Kerja Jenis Biaya Jumlah (Rp) No 44.072.830.686 1 Bahan Baku Proses dan Utilitas 2.056.974.000 2 Biaya Kas 3 Biaya Start up 3.868.239.305 4 Piutang dagang 72.132.619.091 Total 122.130.663.081,63 Total Modal Investasi

= Modal Investasi Tetap + Modal Kerja = Rp. 48.352.991.315,2 + Rp. 122.130.663.081,63 = Rp. 170.483.654.396,83

Modal ini berasal dari : Modal sendiri = 60 % dari total modal investasi = 0,6 x Rp. 170.468.165.821,72 = Rp 102.483.654.396,83 Pinjaman dari bank

= 0,4 dari total modal investasi = 40 % x Rp. 170.468.165.821,72 = Rp 68.000.000.000,00

3. Biaya Produksi Total 3.1 Biaya Tetap (Fixed Cost = FC) 3.1.1 Gaji Tetap Karyawan Gaji tetap karyawan dari gaji tetap tiap bulan ditambah 2 bulan gaji yang diberikan sebagai tunjangan, sehingga

Universitas Sumatera Utara

Gaji Total = (12+3) x Rp.529.800.000 = Rp 7.947.000.000,00 3.1.2

Bunga Pinjaman Bank Bunga Pinjaman bank adalah 12,5 % dari total pinjaman (Bank Mandiri) = Rp 8.500.000.000,00

3.1.3

Depresiasi dan Amortisasi Depresiasi dihitung dengan metode garis lurus dengan harga akhir nol P-L D = n Diimana 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 20% dari MITTL sehingga = 0,2 x Rp. 10.279.807,17 = Rp 2.055.953.961,43 Tabel LE-9 . Perhitungan Biaya Depresiasi No Komponen Biaya Umur 7.824.800.000 20 1 Bangunan 18.669.577.025 10 2 Peralatan Proses & U 2.206.404.558 10 3 Instrumentasi 4 Perpipaan 8.486.171.375 10 1.697.234.275 10 5 Instalasi Listrik 1.357.787.420 10 6 Insulasi 169.723.428 10 7 Inventaris kantor 8 Perlengkapan keamanan 169.723.428 10 5.316.600.000 10 9 Transportasi Total

Depresiasi (Rp) 391.240.000 1.866.957.703 220.640.456 848.617.138 169.723.428 135.778.742 16.972.343 169.723.428 531.660.000 4.351.313.235,56

Total biaya Depresiasi dan Amortisasi = = Rp 2.055.953.961,43 + 4.351.313.235,56 Rp.5.438.054.771,88 6.407.267.196,99+ Rp. 10.459.621.799,78 =

Universitas Sumatera Utara

3.1.4

Biaya Perawatan Biaya perawatan terbagi menjadi 1. Perawatan bangunan Diperkirakan 10% dari harga bangunan Biaya perawatan bangunan = 0,1 x 7.824.800.000,00 = Rp.782.480.000,00 2 Perawatan mesin dan alat proses Diperkirakan 10% dar harga mesin dan alat proses Biaya perawatan mesin = 0,1 x 18.669.577.025,30 = Rp.1.866.957.702,53 3 Perawatan Instrumentasi dan alat kontrol Diperkirakan 10% dari harga instrumentasi dan alat kontrol Biaya perawatan instrument = 0,1 x 2.206.404.557,54 = Rp.220.640.455,75 4 Perawatan Perpipaan Diperkirakan 10% dar perpipaan Biaya perawatan perpipaan = 0,1 x 8.486.171.375,14 = Rp.848.617.137,51 5 Perawatan Intalasi Listrik Diperkirakan 10% dari Instalasi listrik Biaya perawatan instalasi = 0,1 x 1.697.234.275,03 = Rp.169.723.427,50 6 Perawatan insulasi Diperkirakan 10% dari insulasi Biaya perawataninsulasi = 0,1 x 1.357.787.420,02 = Rp.135.778.742,00 7 Perawatan inventaris kantor Diperkirakan 10% dari inventaris kantor Biaya perawatan inventaris = 0,1 x 169.723.427,50 = Rp.16.972.342,75 8 Perawatan perlengkapan kebakaran Diperkirakan 10% dari perlengkapan kebakaran

Universitas Sumatera Utara

Biaya perawatan Pemadam = 0,1 x Rp.192.615.352 = Rp. 16.972.342,75 9 Perawatan Kendaraan Diperkirakan 10% dariKendaraan Biaya perawatan Kendaraan = 0,1 x 5.316.600.000,00 = Rp.531.660.000,00 Total biaya perawatan Rp. 4.589.802.150,80 3.1.5

Biaya Tambahan Industri (Plant Overhead Cost) Diperkirakan 10% dari modal investasi tetap Biaya Tambahan industri = 0,1 x 53.964.030.990,08 = Rp 4.835.299.131,52

3.1.6

Biaya Administrasi Umum Diperkirakan 10% dari biaya tambahan Biaya Administrasi umum = 0,1 x 4.835.299.131,52 = Rp 483.529.913,15

3.1.7

Biaya Pemasaran dan distribusi Diperkirakan 20% dari biaya tambahan Biaya Pemasaran = 0,2 x 4.835.299.131,52 = Rp 967.059.826,30

3.1.8

Biaya Laboratorium, Penelitian , dan Pengembangan Diperkirakan 10% dari biaya tambahan Biaya Pemasaran = 0,1 x 4.835.299.131,52 = Rp 48.352.991,32 Biaya Asuransi 1. Biaya asuramsi pabrik adlah 3,1% dari MIT Biaya asuransi = 0,031 x 48.352.991.315,20 = Rp. 149.894.273,08

3.1.9

2. Biaya Asuramsi karyawan Asuransi karyawan 1,54 dari total gaji karyawan (biaya untuk asuramsi tenaga kerja adalah 2,54% dari gaji perusahaan, dimana 1% ditanggung oleh karyawan dan 1,54% ditanggung oleh perusahaan ) = 0,0154 x 529.800.000,00

Universitas Sumatera Utara

= Rp 8.158.920,00 3.1.10

Pajak Bumi dan Bangunan Pajak Bumi dan Bangunan adalah Rp. 49.898.000,00 Total biaya tetap adalah Rp. 33.936.364.403,16 3.2 Biaya Variabel 3.2.1 Biaya Variabel Bahan Baku Proses dan Utilitas per Tahun Biaya persediaan bahan baku proses dan utilitas selama 90 hari Rp. 44.072.830.685,83 Total biaya persediaan bahan baku proses dan utilitas selama 1 tahun adalah : Rp. 44.072.830.685,83 x 3,67 = = Rp. 161.600.379.181,39 3.2.2

Biaya Variabel Tambahan Biaya Variabel terbagi menjadi 1. Biaya Perawatan Diperkirakan 15% dari biaya tetap perawatan Biaya perawatan = 0,15 x 4.589.802.150,80 = Rp 688.470.322,62 2. Biaya Variabel Pemasaran dan distribusi Diperkirakan 10% dari biaya tetap pemasaran Biaya pemasaran = 0,10 x 967.059.826,30 = Rp 96.705.982,63 Total biaya variabel tambahan = Rp. 785.176.305,25

3.2.3

Biaya Variabel Lainnya Diperkirakan 20% dari biaya variabel tambahan Biaya Variabel lainnya = 0,2 x Rp 96.705.982,63 = Rp. 19.341.196,53 Total biaya variabel = Rp. 162.404.896.683,17 total biaya produski = Biaya tetap + Biaya variabel Rp. 196.341.261.086,33

Universitas Sumatera Utara

4. Perkiraan Laba/Rugi Perusahaan 4.1 Laba Sebelum Pajak (bruto) Laba atas penjualan = total penjualan - total biaya produksi = Rp. 282.217.499.992,41 - Rp 196.341.261.086,33 = Rp. 85.876.238.906,09

4.2 Pajak Penghasilan Berdasarkan UURI Nomor 17 ayat 1 tahun 2012, tentang perubahan keempat atas Undang-Undang Nomor 7 Tahun 1983 Tentang Pajak Penghasilan adalah (www.pajak.go.id,2012: a. Penghasilan sampai dengan Rp.50.000.000,-dikenakan pajak sebesar 10%. b. Penghasilan Rp.50.000.000,- sampai dengan Rp.250.000.000,- dikenakan pajak sebesar 15% c. Penghasilan Rp.250.000.000,- sampai dengan Rp.500.000.000,- dikenakan pajak sebesar 25% d. Penghasilan diatas Rp.500.000.000 dikenakan pajak 30%

-

Maka pajak penghasilan yang harus dibayar adalah : 10% x Rp.50.000.0000 = 15% x (Rp.250.000.000 - 50.000.000) = 25% x (Rp.500.000.000-250.000.000) = 30 % x (Rp. 85.933.030.348,17 - Rp. 500.000.000) = Total PPh

4.3 Laba Setelah Pajak Laba Setelah Pajak = Laba Sebelum Pajak - PPh = Rp 85.876.238.906,09 = Rp. 60.165.867.234,26

Rp. Rp. Rp. Rp. Rp.

Rp

5.000.000,00 30.000.000,00 62.500.000,00 25.612.871.671,83 25.710.371.671,83

25.710.371.671,83

5. Analisa Aspek Ekonomi 5.1 Profit Margin (PM) Laba Sebelum Pajak PM = Total Penjualan

PM =

PM=

Rp.

85.876.238.906,09 282.217.499.992,41

x 100%

30%

Universitas Sumatera Utara

5.2 Break Even Point (BEP) Biaya tetap BEP = Total Penjualan - biaya Variabel Rp 33.936.364.403,16 BEP = x 100% Rp 282.217.499.992,41 - Rp 162.404.896.683,17 BEP =

28,3%

Kapasitas Produski pada titik BEP

Nilai Penjualan pada titik BEP

= =

28,3% x 3000ton/tahun 120,00 ton/tahun

= 28,3% x Rp 282.217.499.992,41 = Rp 79.936.798.434,89

5.3 Return on Investment (ROI) Laba Setelah Pajak ROI = x 100% Total modal Investasi ROI

ROI

=

=

Rp Rp

60.165.867.234,26 170.483.654.396,83

x 100%

35,3%

5.4 Pay Out Time POT

POT

=

=

1 0,35

x 1 tahun

2,83 tahun

5.5 Return on Network (RON) Laba Setelah Pajak RON = x 100% Modal Sendiri RON

=

RON =

Rp Rp

60.165.867.234,26 102.483.654.396,83

x 100%

59%

Universitas Sumatera Utara

5.6 Internal Rate of Return (IRR) Untuk menentukan nilai IRR harus digambarkan jumah pendapatan dan pengeluaran Laba kotor diasumsikan mengalami kenaikan 10% tiap tahun Masa Pembangunan disebut tahun ke nol Jangka waktu cash flow dipilih 10 tahun Perhitungan dilakukan dengan menggunakan nilai pada tahun ke-10 Cash Flow adalag laba sesudah pajak ditambah penyusutan Dari tabel LE.11, diperoleh nilai IRR 46,57%

Universitas Sumatera Utara

% Kapasitas 0,00 10,00 20,00 30,00 40,00 50,00 60,00 70,00 80,00 90,00 100,00

Biaya tetap 33.936.364.403,16 33.936.364.403,16 33.936.364.403,16 33.936.364.403,16 33.936.364.403,16 33.936.364.403,16 33.936.364.403,16 33.936.364.403,16 33.936.364.403,16 33.936.364.403,16 33.936.364.403,16

Biaya variabel 0,00 16.240.489.668,32 32.480.979.336,63 48.721.469.004,95 64.961.958.673,27 81.202.448.341,58 97.442.938.009,90 113.683.427.678,22 129.923.917.346,53 146.164.407.014,85 162.404.896.683,17

Total biaya produksi 33.936.364.403,16 50.176.854.071,48 66.417.343.739,79 82.657.833.408,11 98.898.323.076,43 115.138.812.744,74 131.379.302.413,06 147.619.792.081,38 163.860.281.749,69 180.100.771.418,01 196.341.261.086,33

350.000.000.000 Biaya tetap

300.000.000.000

Harga (Rp)

Biaya variabel

250.000.000.000

Total biaya produksi

200.000.000.000

Penjualan Garis BEP

150.000.000.000 100.000.000.000 50.000.000.000

0 0

15

30

45

60

75

90

105

Kapasitas produksi (%)

Universitas Sumatera Utara

Penjualan 0,00 28.853.047.636,23 57.706.095.272,47 86.559.142.908,70 115.412.190.544,94 144.265.238.181,17 173.118.285.817,40 201.971.333.453,64 230.824.381.089,87 259.677.428.726,10 288.530.476.362,34

Universitas Sumatera Utara

IRR

Thn 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Laba sebelum pajak

Pajak

85.876.238.906 94.463.862.797 103.910.249.076 114.301.273.984 125.731.401.382 138.304.541.521 152.134.995.673 167.348.495.240 184.083.344.764 202.491.679.240

25.710.371.672 28.339.158.839 31.173.074.723 34.290.382.195 37.719.420.415 41.491.362.456 45.640.498.702 50.204.548.572 55.225.003.429 60.747.503.772

IRR

Laba Sesudah pajak 60.165.867.234 66.124.703.958 72.737.174.353 80.010.891.789 88.011.980.968 96.813.179.064 106.494.496.971 117.143.946.668 128.858.341.335 141.744.175.468

Depresiasi 6.407.267.197 6.407.267.197 6.407.267.197 6.407.267.197 6.407.267.197 6.407.267.197 6.407.267.197 6.407.267.197 6.407.267.197 6.407.267.197

46,57

Universitas Sumatera Utara

Net Cash Flow -170.483.654.397 66.573.134.431 72.531.971.155 79.144.441.550 86.418.158.986 94.419.248.165 103.220.446.261 112.901.764.168 123.551.213.865 135.265.608.532 148.151.442.665

P/F pada i = 40% 1 0,7143 0,5102 0,3644 0,2603 0,1859 0,1328 0,0949 0,0678 0,0484 0,0346

PV pada i = 50% -170.483.654.397 47.553.189.924 37.005.811.683 28.840.234.501 22.494.646.784 17.552.538.234 13.707.675.264 10.714.377.420 8.376.772.300 6.546.855.453 5.126.039.916 27.434.487.082

P/F pada i =50% 1 0,6667 0,4444 0,2963 0,1975 0,1317 0,0878 0,0585 0,0390 0,0260 0,0173

PV pada i = 60% -170.483.654.397 44.384.308.725 32.233.207.981 23.450.498.031 17.067.586.400 12.435.014.983 9.062.755.182 6.604.753.204 4.818.497.341 3.516.905.822 2.563.019.958 -14.347.106.770

Universitas Sumatera Utara

PRA RANCANGAN PABRIK ASAM OKSALAT DARI ALANG-ALANG DENGAN METODE PELEBURAN ALKALI WP TC

TEMPERATUR CONTROLLER

10

SC

STEAM CONDENSATE

FC

FLOW CONTROLLER

9

CTWR

COOLING WATER RETURN (TOWER)

3

TEKANAN (Atm)

8

WP

2

TEMPERATUR ( oC )

7

STEAM

6

CWT

5 STEAM

4

1

CWT

30

ALIRAN MASSA

1

TK-01 FC

STEAM

COOLING WATER TOWER

FC

1

G-01

WATER PROCESS

SIMBOL

NO

KETERANGAN

NO

SIMBOL

KETERANGAN

RC-01 2

30

1

3

30

1

TK-03 BP-01 1

32

G-02

Gudang Produk

31

SC-05

Screw Conveyor

1 1

30

BP-03

Bak Penampung

1

29

VS-02

Vibrating Screen

1

28

BM-01

Ball Mill

1

27

SC-04

Screw Conveyor

1

26

BP-02

Bak Penampung

1

25

CF-01

Centrifuge

1

24

K-01

Kristalizer

1

30 3

18

FC

30

1

BC-01 25 100

1

FC

5

30

1 9

98

1

TC FC

TC

TC

TC

23

C-02

Cooler

1

22

EV-01

Evaporapor

1 1

K-01 27

55

1

P-01

Pompa

20

BP-01

Bak Penampung

19

FP-01

Ftlter Prees

1

18 1

C-01 12

Cooler 11

11 1

21

EV-01 R-02 R-01

TP-01 28

30

1

1

FC

7

98

10

1

35

1

80

1

24 54,6

1

30

1

11

35

1

13

35

1

8

6

98

1

19

26 100

VS-01

FC

SC-01

15

SC-02

25

55

Reaktor Asam Oksalat

1

TP-03 12

Tangki Penampung 11 H2SO4

11 1

1

15

BE-02

Bucket Elevator

1

14

RVF-01

Rotary Vacuum Filter

1

13

SC-03

Screw Conveyor

1

12

VS-01

Vibrating Screen

1

11

SC-02

Screw Conveyor

1

10

TP-01

Tangki Pendingin

1

9

BC-01

Bucket Conveyor

1

8

SC-01

Screw Conveyor

1

7

R-01

Reaktor Kalsium Oksalat

1

6

TK-02

Tangki Penampung Oksigen

1

5

TK-01

Tangki Penampung Ca(OH)2 50%

1

4

BC-01

Belt Conveyor

1

3

BP-01

Tangki Penampung Alang-alang

2

RC-01

Rotary Cutter Knife

1

1

G-01

Gudang Bahan Baku

1

No

KODE

KETERANGAN

JUMLAH

1

1

23 54,6

1

C-02

14 35

BE-01 17 34,6

1

FP-01

22

SC-03

TK-02

R-02

16 1 1 21 54,6

35

17 CF-01

20

12

1

C-01

1

54,6

29

30

1

30

30

1

P-01

1

BP-01 RV-01

16 34,6

1

BE-02 BP-02

31

30

1

SC-04

CasO4 (Gypsum) Humus

Unit Asam Asetat 33

30

1

BM-01 32

30

1

1

VS-02

34

30

1

BP-03

G-02

SC-05

SC

CTWR

UTILITAS

Komponen

Selulosa Abu Silika Lignin Pentosan Ca(OH)2

1

879,846 107,696 71,532 360,045 567,886

2 879,846 107,696 71,532 360,045 567,886

3 879,846 107,696 71,532 360,045 567,886

4 879,846 107,696 71,532 360,045 567,886

5

6

1490,254

7

8

10

11

12

13

14

15

16

887,397

887,397

887,397

882,419

4,978

882,419

347,594

347,594

347,594

347,594

347,594

345,644

1,950

345,644

Ca(CH3 COO)2

429,061

429,061

429,061

429,061

429,061

427,111

1,950

427,111

426,698

0,412

Ca(HCOO)2

353,025

353,025

353,025

353,025

353,025

350,618

2,407

350,618

350,279

350,279

10,828 1919,349

86,411 2003,907

H2 O

881,567

17

CaC2 O 4

O2

887,397

9

18

19

20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

30

31

32

33

34

0,852

564,839

1490,254

CO 2 Humus C2 H2 O 4

1930,177 1930,177 1930,177 1930,177 1930,177 1919,349

DIAGRAM ALIR PRA RANCANGAN PABRIK PEMBUATAN ASAM OKSALAT DARI ALANG-ALANG DENGAN METODE PELEBURAN ALKALI DENGAN KAPASITAS 2.500 TON/TAHUN

345,644

1,853 1630,242 1632,510 1632,510 1629,383

3,127 1629,383 1629,383 1386,000

243,384

243,384

154,242

4,245

149,997

4,245

4,288

0,043

4,245

242,565

19,712

0,542

19,170

0,542

0,548

0,005

0,542

Skala : Tanpa Skala

477,941 1107,159 1107,159 1107,159 1107,159 1107,159

Tanggal

Tanda Tangan

1107,159

CH3 COOH HCOOH CaSO 4 H2 SO 4 Impuritis C2 H2 O 4 .2 H2O

319,527

1987,006 1987,006 1987,006 1987,006 2980,508

PROGRAM STUDI EKSTENSI TEKNIK KIMIA DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN

564,839 5532,353 4167,016 5054,412 5054,412 5054,412 3925,140 1129,272 3925,140

86,411 3662,451

243,031

243,031

242,565

0,465

242,565

242,565

242,565

0,313

0,313

0,001

0,001

0,001

0,001

0,313

0,240

0,240

0,239

0,000

0,239

0,239

0,239

369,521

369,521

53,255

53,255

53,153

53,153

53,153

Digambar

Nama : R. Dennie. A. Pohan NIM: 120425009

Diperiksa / Disetujui

Nama : Dr. Ir. Iriany, MSi NIP : 19640613 199003 2 001

369,521 53,153

699,041 1949,769 2298,869 2298,869 1925,341

0,102

373,217 1925,341 1925,341 1386,000

539,653

53,704

53,704

1,995

51,709

1,995

1,478

0,015

1,463

539,653

311,994 539,653

308,874 315,657

3,120 223,996

308,874 315,657

312,531 318,845

3,125 3,188

309,406 315,657

Universitas Sumatera Utara

Kondensat Bekas

Air Pendingin Bekas

Uap air dari EV

FC

NaOH FC

Saturated steam 148 oC, 4,7 bar

PU-9

H2SO4

FC

TP-04

PU-10

FC

KU TP-03

DE

PU-08

PU-8

Al2(SO4)3

FC

FC

Na2CO3 PU-10

FC FC

CE

FC

TP-01

PU-11

FC

PU-05

TP-02

Generator

TB

AE

FC

PU-7 FC

FC

PU-06 Air Pendingin PU-12

PU-13

25 oC, 1 atm

CTW

FC

FC

FC

MA

SF

Kaporit

FC FC

TP-05

CL PU-01

BP-01

PU-02

FC

PU-03 PU-04

SC-01

BP-02

FC

Domestik

PU-14

FC

Air Proses PU-15

Keterangan AE BP CE CL CTW DE KU PU SC SF TB TP

= Anion Exchanger = Bak Penampungan = Cation Exchanger = Clarifier = Water Cooling Tower = Dearator = Ketel Uap = Pompa Utilitas = Screening = Sand Filter = Tangki Bahan Bakar = Tangki Pelarut

PROGRAM STUDI EKSTENSI TEKNIK KIMIA DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN DIAGRAM ALIR PRA RANCANGAN PABRIK PEMBUATANASAM OKSALAT DARI ALANG-ALANG DENGAN METODE PELEBURAN ALKALI DENGAN KAPASITAS 1.500 TON/TAHUN Skala : Tanpa Skala Digambar

Nama : R. Dennie. A. Pohan NIM : 120425009

Diperiksa / Disetujui

Nama : Dr. Ir. Iriany, MSi NIP : 19640613 199003 2 001

Tanggal

Tanda Tangan

Universitas Sumatera Utara