123dok_pra+rancangan+pabrik+pembuatan+magnesium+hidroksida+dari+air+laut+dengan+kapasitas+produksi+2_650+to___.pdf

PRA RANCANGAN PABRIK PEMBUATAN MAGNESIUM HIDROKSIDA (Mg(OH)2) DARI AIR LAUT KAPASITAS 2.650 TON/TAHUN

TUGAS AKHIR Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan Ujian Sarjana Teknik Kimia

Oleh:

ESTER WILLIAM NIM : 050405004

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2010

Universitas Sumatera Utara

KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis ucapkan ke hadirat Tuhan Yang Maha Kuasa atas berkat dan rahmatNya penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir yang berjudul : PRA RANCANGAN PABRIK PEMBUATAN MAGNESIUM HIDROKSIDA DARI AIR LAUT DENGAN KAPASITAS PRODUKSI 2.650 TON / TAHUN Tugas akhir ini disusun untuk melengkapi salah satu syarat mengikuti ujian sarjana pada Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. Dalam menyelesaikan tugas akhir ini, penulis banyak menerima bantuan dan bimbingan dari berbagai pihak. Pada kesempatan ini juga, penulis mengucapkan terima kasih kepada: 1. Ibu Dr. Ir. Rosdanelli Hasibuan, MT., sebagai dosen pembimbing I yang telah membimbing dan memberikan masukan serta arahan kepada penulis selama menyelesaikan tugas akhir ini. 2. Ibu Farida Hanum, ST. MT., sebagai dosen pembimbing II yang telah memberikan pengarahan pada penulis selama menyelesaikan tugas akhir ini. 3. Bapak Dr.Ir. Irvan, Msi., sebagai Koordinator tugas akhir. 4. Ibu Ir. Renita Manurung, MT., sebagai ketua Departemen Teknik Kimia. 5. Gozali Steven atas kerjasamanya dalam penulisan tugas akhir ini. 6. Yupitera Kosasi atas kerjasamanya dalam penulisan tugas akhir ini. 7. Teman-teman angkatan 2005 yang telah banyak memberikan dukungan dan semangat. 8. Orang tua yang telah memberikan dukungan moral dan spiritual.

Universitas Sumatera Utara

Dalam penyusunan Tugas Akhir ini, penulis menyadari masih banyak terdapat kekurangan. Oleh karena itu, penulis sangat mengharapkan saran dan kritik dari pembaca yang bersifat konstruktif demi kesempurnaan penulisan ini. Akhir kata, semoga tulisan ini bermanfaat bagi kita semua. Terima Kasih. Medan, September 2010 Penulis

Ester William

Universitas Sumatera Utara

INTISARI

Bahan baku air laut di Indonesia selalu tersedia dalam jumlah banyak dan merupaan sumber daya alam yang dapat diperbaharui dan harganya relatif murah. Selain itu, kebutuhan magnesium hidroksida di Indonesia belum dapat terpenuhi, dan di Indonesia belum berdiri pabrik yang memproduksi magnesium hidroksida, sehingga untuk menanggulangi kebutuhan magnesium hidroksida di dalam negeri maka dirasa perlu untuk mendirikan suatu pabrik pembuatan magnesium hidroksida. Magnesium hidroksida diproduksi 2.650 ton/tahun dengan 330 hari kerja dalam 1 tahun. Lokasi pabrik direncanakan di Pelabuhan Belawan, Sumatera Utara dengan luas areal 10.580 m2, tenaga kerja yang dibutuhkan berjumlah 175 orang dengan bentuk badan usaha Perseroan Terbatas (PT) yang dipimpin oleh seorang direktur utama dengan struktur organisasi sistem garis dan staf. 



















Hasil analisa ekonomi Pabrik Magnesium hidroksida adalah sebagai berikut : Modal Investasi

:

Rp 1.333.592.382.077,-

Biaya Produksi

:

Rp 2.091.946.497.221,-

Hasil Penjualan

:

Rp 2.112.999.994.280.-

Laba Bersih

:

Rp 425.258.260.700,-

Profit Margin

:

22,67 %

Break Event Point

:

24,51 %

Return of Investment

:

29,75 %

Pay Out Time

:

2,36 tahun

Return on Network

:

49,58 %

Internal Rate of Return

:

46,49 %

Dari hasil analisa aspek ekonomi dapat disimpulkan bahwa pabrik pembuatan Magnesium hidroksida layak untuk didirikan .

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR ISI KATA PENGANTAR .......................................................................................... i INTISARI ...........................................................................................................iii DAFTAR ISI ...................................................................................................... iv DAFTAR GAMBAR .......................................................................................... vi DAFTAR TABEL ............................................................................................. vii BAB I

PENDAHULUAN ........................................................................ I-1 1.1 Latar Belakang ....................................................................... I-2 1.2 Perumusan Masalah ............................................................... I-2 1.3 Tujuan Perancangan ............................................................... I-2 1.4 Manfaat ................................................................................. I-2

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA ............................................................. II-1 2.1 Senyawa – Senyawa Magnesium........................................... II-1 2.2 Kegunaan Magnesium Hidroksida......................................... II-2 2.3 Sifat-sifat Bahan Baku dan Produk........................................ II-3 2.4 Proses Pembuatan Mg(OH)2 ................................................. II-8 2.5 Deskripsi Proses ................................................................. II-10

BAB III

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

BAB IV

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

BAB V

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

BAB VI

INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA ................VI-1 6.1 Instrumentasi ........................................................................VI-1 6.2 Keselamatan Kerja ................................................................VI-5 6.3 Keselamatan Kerja pada Pabrik Pembuatan Mg(OH)2 ...........VI-6

BAB VII

UTILITAS ................................................................................ VII-1 7.1 Kebutuhan Uap (Steam) ...................................................... VII-1 7.2 Unit Pengadaan Air ............................................................. VII-2 7.3 Unit Pengadaan Tenaga Listrik ........................................... VII-5 7.4 Kebutuhan Bahan Bakar ..................................................... VII-7 7.5 Unit Pengolahan Limbah..................................................... VII-8 7.6 Spesifikasi Peralatan Utilitas ............................................... VII-9

Universitas Sumatera Utara

BAB VIII

LOKASI DAN TATA LETAK PABRIK ................................. VIII-1 8.1 Lokasi Pabrik ..................................................................... VIII-4 8.2 Tata Letak Pabrik ............................................................... VIII-7 8.3 Perincian Luas Tanah ......................................................... VIII-9

BAB IX

ORGANISASI DAN MANAJEMEN PERUSAHAAN...............IX-1 9.1 Organisasi Perusahaan ..........................................................IX-1 9.2 Manajemen Perusahaan.........................................................IX-3 9.3 Bentuk Hukum Badan Usaha ................................................IX-4 9.4 Uraian Tugas, Wewenang dan Tanggung Jawab....................IX-6 9.5 Sistem Kerja .........................................................................IX-8 9.6 Jumlah Karyawan dan Tingkat Pendidikan ............................IX-9 9.7 Fasilitas Tenaga Kerja ......................................................... IX-11

BAB X

ANALISA EKONOMI ................................................................ X-1 10.1 Modal Investasi.................................................................... X-1 10.2 Biaya Produksi Total (BPT)/Total Cost (TC) ....................... X-4 10.3 Total Penjualan (Total Sales) ............................................... X-5 10.4 Bonus Perusahaan ................................................................ X-5 10.5 Perkiraan Rugi/Laba Usaha .................................................. X-5 10.6 Analisa Aspek Ekonomi ....................................................... X-6

BAB XI

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

DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN A PERHITUNGAN NERACA MASSA LAMPIRAN B PERHITUNGAN NERACA PANAS LAMPIRAN C PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN LAMPIRAN D PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN UTILITAS LAMPIRAN E PERHITUNGAN ASPEK EKONOMI

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1

Gambar Magnesium Padat ........................................................ II-7

Gambar 8.1

Tata Letak Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Mg(OH)2 ...... VIII-10

Gambar 9.1

Bagan Struktur Organisasi Perusahaan Pabrik Pembuatan Mg(OH)2 ...............................................................................IX-12

Gambar LA.1 Aliran Proses Massa pada Furnace (B-130) ........................... LA-1 Gambar LA.2 Aliran Proses Massa pada Reaktor 1(R-210) .......................... LA-2 Gambar LA.3 Aliran Proses Massa pada Reaktor 2 (R-220) ......................... LA-3 Gambar LA.4 Aliran Proses Massa pada Rotary Filter (H-310) .................... LA-5 Gambar LA.5 Aliran Proses Massa pada Hidrocyclone (F-320) .................... LA-7 Gambar LA.6 Aliran Proses Massa pada Hidrocyclone (F-330) .................... LA-9 Gambar LA.7 Aliran Proses Massa pada Spray Dryer (DE-340)..................LA-11 Gambar LA.8 Aliran Proses Massa pada Hidrocyclone (F-350) ...................LA-12 Gambar LA.9 Aliran Proses Massa pada Rotary Dryer (DE-370) ................LA-14 Gambar LA.10Aliran Proses Massa pada Kristalisator (K-360) ....................LA-16 Gambar LA.11Aliran Proses Massa pada Evaporator (V-390) ......................LA-18 Gambar LB.1 Aliran Proses pada Furnace (B-130) .......................................LB-2 Gambar LB.2 Aliran Proses pada Rotary Cooler (TE-140) ............................ LB-4 Gambar LB.3 Aliran Proses pada Reaktor 1 (R-210) ..................................... LB-5 Gambar LB.4 Aliran Proses pada Reaktor 2 (R-220) ..................................... LB-7 Gambar LB.5 Aliran Proses pada Spray Dryer (DE-340) ............................ LB-10 Gambar LB.6 Aliran Proses pada Rotary Cooler (TE-380) .......................... LB-12 Gambar LB.7 Aliran Proses pada Rotary Dryer (DE-370) ........................... LB-14 Gambar LB.8 Aliran Proses pada Kristalisator (K-360) ............................... LB-17 Gambar LB.9 Aliran Proses pada Air Heater (C-343) ................................. LB-19 Gambar LB.10 Aliran Proses pada Heater (E-394)....................................... LB-20 Gambar LB.11 Aliran Proses pada Evaporator (V-390) ................................ LB-22 Gambar LB.12 Aliran Proses pada Kondensor (E-392) ................................ LB-24 Gambar LD.1 Flow diagram pengolahan limbah cair ...................................LD-13

Universitas Sumatera Utara

Gambar LE.1 Harga Peralatan untuk Tangki Penyimpanan (Storage) dan Tangki Pelarutan ..................................................................... LE-5

DAFTAR TABEL Tabel 1.1

Kebutuhan Magnesium Hidroksida di Indonesia ........................... I-1

Tabel 2.1

Kegunaan Magnesium Hidroksida dalam berbagai bidang .......... II-3

Tabel 2.2

Komposisi Air Laut .................................................................... II-4

Tabel 3.1

Neraca Massa pada Furnace (B-130) .......................................... III-1

Tabel 3.2

Neraca Massa pada Reaktor 1 (R-210) ........................................ III-1

Tabel 3.3

Neraca Massa pada Reaktor 2 (R-220) ........................................ III-2

Tabel 3.4

Neraca Massa pada Rotary Filter (H-310)................................... III-3

Tabel 3.5

Neraca Massa pada Hidrocyclone (F-320)................................... III-3

Tabel 3.6

Neraca Massa pada Hidrocyclone (F-330)................................... III-4

Tabel 3.7

Neraca Massa pada Spray Dryer (DE-340) ................................. III-4

Tabel 3.8

Neraca Massa pada Hidrocyclone (F-350)................................... III-5

Tabel 3.9

Neraca Massa pada Rotary Dryer (DE-370) ................................ III-5

Tabel 3.10

Neraca Massa pada Kristalisator (K-360) .................................... III-6

Tabel 3.11 Neraca Massa pada Evaporator (V-390)...................................... III-6 Tabel 4.1

Neraca Panas pada Furnace (B-130) ...........................................IV-1

Tabel 4.2

Neraca Panas pada Rotary Cooler (TE-140)................................IV-1

Tabel 4.3

Neraca Panas pada Reaktor 1 (R-210) .........................................IV-2

Tabel 4.4

Neraca Panas pada Reaktor 2 (R-220) .........................................IV-3

Tabel 4.5

Neraca Panas pada Spray Dryer (DE-340) ..................................IV-3

Tabel 4.6

Neraca Panas pada Rotary Cooler (TE-380)................................IV-4

Tabel 4.7

Neraca Panas pada Rotary Dryer (DE-370) ................................IV-4

Tabel 4.8

Neraca Panas pada Kristalisator (K-360).....................................IV-5

Tabel 4.9

Neraca Panas pada Air Heater (C-343) .......................................IV-5

Tabel 4.10 Neraca Panas pada Heater (E-394) .............................................IV-6 Tabel 4.11 Neraca Panas pada Evaporator (V-390).......................................IV-6 Tabel 4.12 Neraca Panas pada Kondensor (E-392) .......................................IV-6 Tabel 5.1

Spesifikasi rotary cooler Belt Conveyor ...................................... V-2

Universitas Sumatera Utara

Tabel 5.2

Spesifikasi rotary cooler ............................................................. V-3

Tabel 5.3

Spesifikasi Pompa ....................................................................... V-4

Tabel 5.4

Spesifikasi hydrocyclone ............................................................ V-6

Tabel 5.5

Spesifikasi Blower ...................................................................... V-8

Tabel 6.1

Daftar Instrumentasi Pada Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Mg(OH)2 ....................................................................................VI-4

Tabel 7.1

Kebutuhan Uap Pabrik .............................................................. VII-1

Tabel 7.2

Rincian Produk Uap Evaporator................................................ VII-2

Tabel 7.3

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

Tabel 7.4

Kebutuhan uap air (steam) ....................................................... VII-3

Tabel 7.5

Kebutuhan Air Proses .............................................................. VII-4

Tabel 7.6

Kebutuhan Air Nonproses Pabrik ............................................. VII-4

Tabel 7.7

Kebutuhan listrik untuk peralatan proses .................................. VII-5

Tabel 7.8

Kebutuhan listrik untuk peralatan utilitas ................................. VII-6

Tabel 7.9

Spesifikasi Pompa .................................................................. VII-14

Tabel 8.1

Pembagian Penggunaan Areal Tanah ....................................... VIII-9

Tabel 9.1

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

Tabel 9.2

Jumlah Karyawan dan Kualifikasinya .........................................IX-9

Tabel LB.1 Data ∆Hf dan Cp untuk perhitungan neraca panas ....................... LB-1 Tabel LB.2 Panas Alur 2 pada T = 30oC .......................................................LB-2 Tabel LB.3 Panas Alur 3 pada T = 940oC .....................................................LB-3 Tabel LB.4 Panas Alur 4 pada T = 940oC .....................................................LB-3 Tabel LB.5 Panas Alur 5 pada T = 50oC .......................................................LB-4 Tabel LB.6 Panas Alur 5 pada T = 50oC .......................................................LB-6 Tabel LB.7 Panas Alur 6 pada T = 30oC .......................................................LB-6 Tabel LB.8 Panas Alur 7 pada T = 50oC .......................................................LB-6 Tabel LB.7 Panas Alur 7 pada T = 50oC .......................................................LB-8 Tabel LB.8 Panas Alur 8 pada T = 30oC .......................................................LB-8 Tabel LB.9 Panas Alur 9 pada T = 50oC......................................................... LB-9 Tabel LB.10 Panas Alur 18 pada T = 30oC ................................................... LB-13 Tabel LB.11 Panas Alur 18 pada T = 30oC ................................................... LB-13 Tabel LB.12 Panas Alur 24 pada T = 50oC ................................................... LB-17

Universitas Sumatera Utara

Tabel LB.13 Panas Alur 25 pada T = 40oC ................................................... LB-18 Tabel LB.14 Panas Alur 26 pada T = 40oC ................................................... LB-18 Tabel LB.15 Panas Alur 25 pada T = 50oC ................................................... LB-19 Tabel LB.16 Panas Alur 28 dan 29 pada T = 50oC ....................................... LB-19 Tabel LB.17 Panas Alur 35 pada T = 30oC ................................................... LB-20 Tabel LB.18 Panas Alur 36 pada T = 90oC ................................................... LB-21 Tabel LB.19 Panas Alur 36 pada T = 90oC ................................................... LB-22 Tabel LB.20 Panas Alur 32 pada T = 100oC ................................................. LB-23 Tabel LC.1 Belt Conveyor ...........................................................................LC-3 Tabel LC.2 Rotary Conveyor ....................................................................... LC-8 Tabel LC.3 Komposisi Bahan yang Masuk Ke Reaktor 1 (R-210) ................ LC-9 Tabel LC.4 Pompa ..................................................................................... LC-16 Tabel LC.5 Komposisi Bahan yang Masuk Ke Reaktor 2 (R-220) .............. LC-17 Tabel LC.6 Komposisi Bahan yang Masuk Ke rotary filter (R-310) ........... LC-22 Tabel LC.7 Komposisi Bahan yang Masuk Ke Hydrocyclone (F-320)........ LC-26 Tabel LC.8 hydrocyclone ........................................................................... LC-26 Tabel LC.9 Data Perhitungan densitas campuran DE-340 .......................... LC-27 Tabel LC.12 Komposisi padatan dalam dryer (RD-257) ............................... LC-32 Tabel LC.11 Blower..................................................................................... LC-35 Tabel LD.1 Spesifikasi Pompa Pada Utilitas ...............................................LD-19 Tabel LE.1 Perincian Harga Bangunan dan Sarana Lainnya ......................... LE-2 Tabel LE.2 Harga Indeks Marshall dan Swift ............................................... LE-3 Tabel LE.3 Estimasi Harga Peralatan Proses ................................................ LE-7 Tabel LE.4 Estimasi Harga Peralatan Utilitas dan Pengolahan Limbah......... LE-8 Tabel LE-5 Biaya Sarana Transportasi ....................................................... LE-11 Tabel LE.6 Perincian Gaji Pegawai ............................................................ LE-14 Tabel LE.7 Perincian Biaya Kas ................................................................. LE-17 Tabel LE.8 Perincian Modal Kerja ............................................................. LE-19 Tabel LE.9 Aturan depresiasi sesuai UU Republik Indonesia No.17 Tahun 2000.............................................................................. LE-20 Tabel LE.10 Perhitungan Biaya Depresiasi sesuai UURI No.17 Tahun 2000 LE-21

Universitas Sumatera Utara

INTISARI

Bahan baku air laut di Indonesia selalu tersedia dalam jumlah banyak dan merupaan sumber daya alam yang dapat diperbaharui dan harganya relatif murah. Selain itu, kebutuhan magnesium hidroksida di Indonesia belum dapat terpenuhi, dan di Indonesia belum berdiri pabrik yang memproduksi magnesium hidroksida, sehingga untuk menanggulangi kebutuhan magnesium hidroksida di dalam negeri maka dirasa perlu untuk mendirikan suatu pabrik pembuatan magnesium hidroksida. Magnesium hidroksida diproduksi 2.650 ton/tahun dengan 330 hari kerja dalam 1 tahun. Lokasi pabrik direncanakan di Pelabuhan Belawan, Sumatera Utara dengan luas areal 10.580 m2, tenaga kerja yang dibutuhkan berjumlah 175 orang dengan bentuk badan usaha Perseroan Terbatas (PT) yang dipimpin oleh seorang direktur utama dengan struktur organisasi sistem garis dan staf. 



















Hasil analisa ekonomi Pabrik Magnesium hidroksida adalah sebagai berikut : Modal Investasi

:

Rp 1.333.592.382.077,-

Biaya Produksi

:

Rp 2.091.946.497.221,-

Hasil Penjualan

:

Rp 2.112.999.994.280.-

Laba Bersih

:

Rp 425.258.260.700,-

Profit Margin

:

22,67 %

Break Event Point

:

24,51 %

Return of Investment

:

29,75 %

Pay Out Time

:

2,36 tahun

Return on Network

:

49,58 %

Internal Rate of Return

:

46,49 %

Dari hasil analisa aspek ekonomi dapat disimpulkan bahwa pabrik pembuatan Magnesium hidroksida layak untuk didirikan .

Universitas Sumatera Utara

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Magnesium adalah unsur kimia di dalam siatem berkala yang mempunyai simbol Mg dan bernomor atom 12 dan mempunyai berat atom 24,31. Magnesium merupakan unsur yang kedelapan paling melimpah dan terdapat 2 persen dari kulit bumi, serta merupakan unsur terlarut ketiga terbanyak pada air laut. Magnesium merupakan logam alkali tanah yang terutama digunakan sebagai zat campuran (alloy) untuk membuat campuran aluminium-magnesium, yang biasanya dinamakan "magnalium" atau "magnelium". Magnesium murni tidak didapatkan di alam, namun terkandung sebagai senyawa dalam mineral. Sebagai contoh magnesium dalam bentuk senyawa karbonat terdapat dalam mineral magnesit dan dolomit (MgCO3.CaCO3). Air laut mengandung 0,13% magnesium, dan merupakan sumber magnesium yang tidak terbatas (Thopick,2008). Sumber garam magnesium yang terpenting di Amerika Serikat adalah air laut, sumur garam, bittern (cairan sisa penguapan) dari air laut, air asin, dolomit dan magnesit (MgCO3). Senyawa magnesium banyak digunakan untuk bahan isolasi, pembuatan karet, tinta cetak, obat-obatan, dan bahan kebersihan (Austin,1996). Sumber-sumber magnesium di alam berasal dari batuan kapur (dolomit) CaCO3.MgCO3, garam Epsom (Epsom Salt) MgSO4.7H2O, dan Magnesia MgO. Berdasarkan data dari Biro Pusat Statistik, kebutuhan magnesium hidroksida di Indonesia dapat dilihat dalam tabel 1.1 berikut. Tabel 1.1 Kebutuhan Magnesium Hidroksida di Indonesia Tahun

Jumlah ( kg )

Nominal ( USD )

2003

616.276

1,568,517

2004

497.116

1,284,074

2005

1.345.655

3,906,781

2006

1.891.233

2,394,546

2007

2.286.713

6,450,930

( Badan Pusat Statistik, 2007)

Universitas Sumatera Utara

Bahan baku air laut di Indonesia selalu tersedia dalam jumlah banyak dan merupaan sumber daya alam yang dapat diperbaharui dan harganya relatif murah. Selain itu kebutuhan magnesium hidroksida di Indonesia terus meningkat setiap tahun maka perlu untuk didirikan pabrik untuk menghasilkan magnesium hidroksida dari air laut.

1.2 Perumusan Masalah Kebutuhan magnesium hidroksida di Indonesia belum dapat terpenuhi, dan di Indonesia belum berdiri pabrik yang memproduksi magnesium hidroksida, sehingga untuk menanggulangi kebutuhan magnesium hidroksida di dalam negeri maka dirasa perlu untuk mendirikan suatu pabrik pembuatan magnesium hidroksida.

1.3 Tujuan Tujuan dari pra rancangan pabrik pembuatan magnesium hidroksida adalah untuk mengaplikasikan ilmu Teknik Kimia, khususnya di bidang perancangan, analisis proses, dan operasi teknik kimia, sehingga akan memberikan gambaran kelayakan pra rancangan pabrik pembuatan magnesium hidroksida.

1.4 Manfaat Manfaat yang dapat diperoleh dari pra rancangan ini adalah tersedianya informasi mengenai pabrik magnesium hidroksida sebagai intermediet sehingga dapat menjadi referensi untuk pendirian suatu pabrik magnesium hidroksida.

Universitas Sumatera Utara

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Senyawa – Senyawa Magnesium Magnesium merupakan unsur kimia di dalam sistem berkala yang mempunyai simbol Mg bernomor atom 12 dan mempunyai berat atom 24,31. Magnesium berasal dari bahasa Yunani untuk sebuah daerah di Thessaly yang bernama Magnesia. Joseph Black dari Inggris yang memperkenalkan magnesium sejenis unsur pada tahun 1755, Sir Humphry Davy memisahkan logam magnesium secara elektrolisis pada tahun 1808 dari campuran magnesia dan HgO, sementara A.A.B. Bussy telah menyediakan dalam bentuk koheren pada tahun 1831. Magnesium merupakan unsur kedelapan paling banyak terdapat dalam kerak Bumi sebesar 1,9 persen. (Thophick, 2008) Magnesium ini digunakan sebagai bahan untuk membuat campuran aluminium magnesium, yang biasanya dinamakan magnalium.

Gambar 2.1 Magnesium Padat Magnesium murni tidak terdapat di alam sebagai unsur, namun dalam bentuk senyawa dalam mineral. Sebagai contoh magnesium dalam bentuk senyawa karbonat terdapat dalam mineral magnesit dan dolomit (MgCO3.CaCO3). Air laut mengandung 0,13% magnesium, dan merupakan sumber magnesium yang tidak terbatas. (Rhamandica, 2009) Sumber garam magnesium yang terpenting adalah air laut, sumur garam, bittern (cairan sisa penguapan) dari air laut, air asin, dolomite, dan magnesit (MgCO3). Senyawa magnesium banyak digunakan untuk refraktori dan bahan isolasi, disamping juga dalam pembuatan karet, tinta cetak, obat-obatan, dan bahan kebersihan misalnya magnesium oksida mulai banyak yang dipakai dalam sistem pengendalian pencemaran udara untuk menyingkirkan sulfur dioksida dari gas cerobong asap.

Universitas Sumatera Utara

Pembuatan senyawa magnesium dari air laut sudah lama dilaksanakan di Jerman. Hasil penelitian kimia dan fisika, International Minerals and Chemical Corp. adalah pembuatan magnesium klorida dari langbeinit dengan mengeluarkan kristal kranalit (KCl.MgCl2.6H2O). Garam rangkap ini kemudian diuraikan sehingga menghasilkan magnesium klorida. Senyawa magnesium dapat diperoleh dari air laut oleh karena magnesium hidroksida sukar larut di dalam air. Keberhasilan mendapatkan senyawa magnesium dari proses tersebut bergantung pada 1. Cara melunakkan air laut yang murah, biasanya dengan gamping atau dolomit kalsinasi. 2. Pembuatan bubur gamping murni atau dolomit dengan sifat-sifat tertentu 3. Pengeluaran endapan hidroksida secara ekonomis dari sejumlah besar air. 4. Pemurnian endapan hidro secara murah 5. Pengembangan cara penyaringan lendir Reaksinya adalah : MgCl2(aq) + Ca(OH)2(s)

Mg(OH)2(s) + CaCl2(aq)

∆H = +9,46 kJ

MgSO4(aq) + Ca(OH)2(s)

Mg(OH)2(s) + CaSO4(c)

∆H = -13,3 kJ

Mg(OH)2 dapat dikalsinasi pada suhu sekitar 700oC menjadi MgO kimia aktif, atau pada suhu antara 1475 dan 1650oC menjadi MgO periklase. Mg(OH)2 ini sangat berlainan dengan Mg(OH)2 yang diendapkan oleh alkali larut atau susu gamping. Hanya kira-kira 7 persen dolomit yang diperlukan untuk mengendapkan kristal Mg(OH)2 yang setelah diendapkan. Disaring, dan dicuci. Hidroksida ini kemudian dapat dikonversikan menjadi produk-produk lain (Austin, 1996).

2.2 Kegunaan Magnesium Hidroksida (Mg(OH)2) Magnesium dalam senyawa Mg(OH)2 banyak digunakan dalam kegiatan beberapa industri, antara lain sebagai bahan refraktori, bahan pengisi kertas, dan dalam pembuatan semen oksoklorida. Selain itu juga digunakan sebagai bahan baku dalam pembuatan obat mag, dimana Mg(OH)2 bersama-sama Al(OH)3 sebagai antasid yang bekerja menetralkan asam lambung dan menginaktifkan pepsin, sebagai nyeri hati akibat iritasi oleh asam lambung dan pepsin berkurang.

Universitas Sumatera Utara

Reaksi dari magnesium hidroksida akan menghasilkan magnessium sulfat yang dikenal sebagai garam Epsom yang digunakan sebagai bahan pengisi dan sebagai bahan tahan api. Selain itu, Mg(OH)2 yang dihasilkan digunakan untuk pembuatan MgO yaitu sebagai bahan pelapis furnace. Adapun beberapa kegunaan lain dari magnesium hidroksida adalah sebagai berikut : Tabel 2.1 Kegunaan magnesium hidroksida dalam berbagai bidang Bidang

Fungsi

1. Farmasi : sebagai obat maag (Sumber: Anonim, 2008)

- Efek laksatif dari Magnesium hidroksida akan mengurangi efek konstipasi dari Aluminium hidroksida

2. Industri kimia

- Bahan refraktori

(Sumber : Nitiatmodjo, 2003)

- Proses pemurnian gula - Pengeringan produk makanan - Bahan tambahan residu minyak bakar - Proses pemurnian unsur radioaktif uranium

2.3 Sifat – Sifat Bahan Baku dan Produk 2.3.1 Sifat-Sifat Bahan Baku A.

Air laut Air laut merupakan sumber utama bagi magnesium dan kalsium. Dalam setiap

m3 air laut diperkirakan terdapat 5.443.080 kg magnesium dan 1.723.642 kg kalsium (Kirk dan Othmer, 1967). Senyawa magnesium yang terdapat dalam air laut umumnya adalah MgCl2 dan MgSO4 sedangkan senyawa kalsium adalah CaSO4. Proses pembuatan magnesium dari air laut dalam skala besar dilakukan melalui proses pengendapan Mg(OH)2 dari air laut, yaitu dengan menambahkan kapur. MgCl2(aq) + Ca(OH)2(s)

Mg(OH)2(s) + CaCl2(aq)

(1)

Universitas Sumatera Utara

MgSO4(aq) + Ca(OH)2(s)

Mg(OH)2(s) + CaSO4(c)

(2)

Sumber : Kirk dan Othmer (1967) Magnesium hidroksida yang terbentuk selanjutnya diolah menjadi produk – produk yang lain. Adapun komponen yang terdapat dalam air laut dapat dilihat pada table 2.1 di bawah ini. Tabel 2.1 Komposisi Air Laut Senyawa

Kandungan (%)

NaCl

2,680 %

MgCl2

0,320 %

MgSO4

0,220 %

CaSO4

0,120 %

KCl

0,070 %

NaBr

0,008 %

H2O

96,582 %

B. Air Bersih (H2O) Sifat-sifat fisika (Perry, 1999) : 1. Berat molekul

: 18,016 gr/gmol

2. Titik lebur

: 0°C (1 atm)

3. Titik didih

: 100°C (1 atm)

4. Densitas

: 1 gr/ml (4°C)

5. Spesifik graviti

: 1,00 (4°C)

6. Indeks bias

: 1,333 (20°C)

7. Viskositas

: 0,8949 cP

8. Kapasitas panas

: 1 kal/gr

9. Panas pembentukan

: 80 kal/gr

10. Panas penguapan

: 540 kal/gr

11. Temperatur kritis

: 374°C

12. Tekanan kritis

: 217 atm

Adapun sifat-sifat kimia air sebagai berikut: 1. Elektrolisis Air

Universitas Sumatera Utara

Molekul air dapat diuraikan menjadi unsur-unsur asalnya dengan mengalirinya arus listrik. Proses ini disebut elektrolisis air. Pada katoda, dua molekul air bereaksi dengan menangkap dua elektron, tereduksi menjadi gas H2 dan ion hidrokida (OH-). Sementara itu pada anoda, dua molekul air lain terurai menjadi gas oksigen (O2), melepaskan 4 ion H+ serta mengalirkan elektron ke katoda. Ion H+ dan OHmengalami netralisasi sehingga terbentuk kembali beberapa molekul air. Reaksi keseluruhan yang setara dari elektrolisis air dapat dituliskan sebagai berikut. 2 H2O(l)

→ 2 H2(g)

+ O2(g)

Gas hidrogen dan oksigen yang dihasilkan dari reaksi ini membentuk gelembung pada elektroda dan dapat dikumpulkan. Prinsip ini kemudian dimanfaatkan untuk menghasilkan hidrogen dan hidrogen peroksida (H2O2) yang dapat digunakan sebagai bahan bakar kendaraan hidrogen. 2. Kelarutan Air adalah pelarut yang kuat, melarutkan banyak jenis zat kimia. Zat-zat yang bercampur dan larut dengan baik dalam air (misalnya garam-garam) disebut sebagai zat-zat "hidrofilik", dan zat-zat yang tidak mudah tercampur dengan air (misalnya lemak dan minyak), disebut sebagai zat-zat "hidrofobik". Kelarutan suatu zat dalam air ditentukan oleh dapat tidaknya zat tersebut menandingi kekuatan gaya tarikmenarik listrik (gaya intermolekul dipol-dipol) antara molekul-molekul air. Jika suatu zat tidak mampu menandingi gaya tarik-menarik antar molekul air, molekulmolekul zat tersebut tidak larut dan akan mengendap dalam air. 3. Kohesi dan Adhesi Air menempel pada sesamanya (kohesi) karena air bersifat polar. Air memiliki sejumlah muatan parsial negatif (σ-) dekat atom oksigen akibat pasangan elektron yang tidak digunakan bersama, dan sejumlah muatan parsial positif (σ+) dekat atom oksigen. Dalam air hal ini terjadi karena atom oksigen bersifat lebih elektronegatif dibandingkan atom hidrogen yang berarti, atom oksigen memiliki lebih "kekuatan tarik" pada elektron-elektron yang dimiliki bersama dalam molekul, menarik elektron-elektron lebih dekat ke arahnya (juga berarti menarik muatan negatif elektron-elektron tersebut) dan membuat daerah di sekitar atom oksigen bermuatan lebih negatif ketimbang daerah-daerah di sekitar kedua atom hidrogen. Air memiliki pula sifat adhesi yang tinggi disebabkan oleh sifat alami kepolarannya.

Universitas Sumatera Utara

4. Tegangan Permukaan Air memiliki tegangan permukaan yang besar yang disebabkan oleh kuatnya sifat kohesi antar molekul-molekul air. Hal ini dapat diamati saat sejumlah kecil air ditempatkan dalam sebuah permukaan yang tak dapat terbasahi atau terlarutkan maka air tersebut akan berkumpul sebagai sebuah tetesan. Di atas sebuah permukaan gelas yang amat bersih atau bepermukaan amat halus air dapat membentuk suatu lapisan tipis karena gaya tarik molekular antara gelas dan molekul air (gaya adhesi) lebih kuat dibanding gaya kohesi antar molekul air.

C. Dolomit (CaCO3.MgCO3) Dolomit termasuk rumpun mineral karbonat, mineral dolomit murni secara teoritis mengandung 45,6% MgCO3 atau 21,9% MgO dan 54,3% CaCO3 atau 30,4% CaO. Rumus kimia mineral dolomit dapat ditulis meliputi CaCO3.MgCO3, CaMg(CO3)2. Dolomit di alam jarang yang murni, karena umumnya mineral ini selalu terdapat bersama-sama dengan batu gamping, kwarsa, rijang, pirit dan lempung. Dalam mineral dolomit terdapat juga pengotor, terutama ion besi. Dolomit berwarna putih keabu-abuan atau kebiru-biruan dengan kekerasan lebih lunak dari batugamping, yaitu berkisar antara 3,50 - 4,00 bersifat pejal, berat jenis antara 2,80 - 2,90, berbutir halus hingga kasar dan mempunyai sifat mudah menyerap air serta mudah dihancurkan. Klasifikasi dolomit dalam perdagangan mineral industri didasarkan atas kandungan unsur magnesium, Mg (kimia), mineral dolomit (mineralogi) dan unsur kalsium (Ca) dan magnesium (Mg). Kandungan unsur magnesium ini menentukan nama dolomit tersebut. Misalnya, batu gamping mengandung ± 10 % MgCO3 disebut batu gamping dolomit, sedangkan bila mengandung 19% MgCO3 disebut dolomit.Penggunaan dolomit dalam industri tidak seluas penggunaan batu gamping dan magnesit. Kadang-kadang penggunaan dolomit ini sejalan atau sama dengan penggunaan batu gamping atau magnesit untuk suatu industri tertentu. Akan tetapi, biasanya dolomit lebih disukai karena banyak terdapat di alam.

2.3.2 Sifat-Sifat Produk A. Magnesium Hidroksida

Universitas Sumatera Utara

Magnesium Hidroksida adalah senyawa anorganik dengan rumus Mg(OH)2. Mg(OH)2 ini dalam bentuk suspensi dalam air berupa susu magnesia. Bentuk padatan Mg(OH)2 dikenal dengan brucite. Magnesium hidroksida umum diproduksi dengan proses pengendapan dari larutan magnesium dan proses pengendapan dari air laut. Senyawa ini banyak digunakan di industri farmasi/obat dalam pembuatan obat maag dan obat lainnya, Pada industri kimia Mg(OH)2 banyak digunakan dalam proses pemurnian gula, pengeringan produk makanan, bahan tambahan residu minyak bakar, serta digunakan pada proses pemurnian unsur radioaktif uranium. Sifat-sifat fisika Mg(OH)2: 1. Berat molekul

: 58,3197 g/mol

2. Titik lebur (oC)

: 350

3. Densitas

: 2,3446 g/cm3

4. Kelarutan (g/100 g H2O) : 1,2mg 5. Bentuk putih solid (wikipedia,2009)

Sifat-sifat kimia Mg(OH)2: 1. Entalpi pembentukan standar pada ΔfHo298 : –925 kJ/mol 2. Entropi molar standar 3. pH

: 63 J K–1 mol–1

: 9,5-10,5

4. Reaksi pembentukan magnesium hidroksida: Mg2+ (aq) + 2 OH- (aq) → Mg(OH)2(s) (wikipedia,2009) B. Kalsium Sulfat Kalsium sulfat, CaSO4 dikenal dengan nama gipsum merupakan mineral alam yang terbentuk dari garam-garam yang telah mengendap selama ribuan tahun. Beberapa kegunaan dari kalsium sulfat: 1.

Dalam dunia kedokteran, kalsium sulfat digunakan sebagai bahan penambal gigi dan tulang buatan.

2.

Menghaluskan permukaan logam nikel.

3.

Melapisi dinding atas pertambangan dan bagian bawah jembatan.

Universitas Sumatera Utara

4.

Dalam dunia pertanian, kalsium sulfat digunakan untuk mengurangi kadar garam dalam tanah serta menyediakan belerang dan kalsium 5.

Sebagai pigment, pengisi, dan pengering dalam industri cat.

6.

Digunakan dalam pembuatan tinta.

Sifat – sifat fisika CaSO4: 1.

Warna

:

putih

2.

Berat Molekul

:

136,14

3.

Bentuk kristal

:

rhombic

4.

Warna

:

tidak berwarna

5.

Indeks bias

:

1,576

6.

Densitas

:

2,96

7.

Titik leleh (0C)

:

1460

8.

0

Titik didih ( C)

:

1193

9.

Kelarutan (g/100 g H2O)

:

0,298 pada 200C dan 0,1619 pada 1000C

(wikipedia,2009)

Sifat-sifat kimia CaSO4: 1. Entalpi pembentukan standar pada ΔfHo298 : –1434,5 kJ/mol 2. Reaksi pembentukan kalsium sulfat: CaSO4.2H2O + panas → CaSO4 + 2H2O (wikipedia,2009)

2.4 Proses pembuatan Mg(OH)2 Ada beberapa proses pembuatan Mg(OH)2 yaitu : 1. Pembuatan dari air

laut

tanpa evaporasi,

yaitu dengan cara

menggunakan air laut dan gamping sebagai bahan baku utama. Cara ini menggunakan senyawa magnesium yang dilarutkan di dalam asam klorida 10% untuk menghasilkan magnesium klorida 76% yang siap untuk diteruskan ke sel elektrolit untuk mendapatkan larutan elektrolit Mg(OH)2. Kelebihan dari proses ini yaitu :

Universitas Sumatera Utara

-

Menghasilkan Mg(OH)2 dengan kemurnian yang lebih tinggi

-

Proses pembuatan dengan menggunakan semi batch

Kekurangan dari proses ini yaitu : -

Biaya operasional dalam pembuatan Mg(OH)2 ini mahal.

-

Elektrolisisnya menghasilkan gas Cl2 yang beracun sehingga menambah biaya pengolahan limbah.

2. Pembuatan dari cairan induk hasil evaporasi air laut pada pembuatan garam. Evaporasi air laut ini menggunakan bantuan tenaga surya untuk mendapatkan Mg(OH)2. Kelebihan dari proses ini yaitu : -

Proses pembuatan Mg(OH)2 lebih sederhana

-

Biaya operasional dalam pembuatan Mg(OH)2 lebih murah

Kekurangan dari proses ini yaitu : -

Pengaruh cuaca menghambat pembuatan Mg(OH)2.

-

Proses pembuatan Mg(OH)2 tidak kontinu disebabkan cuaca berubah-ubah / tidak menentu.

-

Kemurnian Mg(OH)2 yang dihasilkan lebih rendah.

3. Pembuatan Mg(OH)2 dari dolomit dan air laut paling umum digunakan di seluruh dunia, disebabkan bahan baku yang digunakan tersedia banyak dan murah. Cara ini menggunakan bahan baku dolomit, dimana dolomit ini akan bereaksi dengan garam-garam yang terlarut dalam air laut sehingga menghasilkan Mg(OH)2 dan garam-garam lainnya. Kelebihan dari proses ini yaitu : -

Biaya bahan baku murah

-

Bahan baku mudah didapat

-

Kemurnian Mg(OH)2 relatif lebih tinggi

-

Konversi Mg(OH)2 tinggi

Kekurangan dari proses ini yaitu : -

Proses pemurnian Mg(OH)2 rumit

4. Pembuatan dari air asin sumur dalam. Produksi ini menghasilkan CaCl2, MgCl2, NaCl. Sejumlah kecil Brom yang dibebaskan oleh klor, dan

Universitas Sumatera Utara

sesudah dikeluarkan Mg(OH)2 yang dihasilkan lalu diendapkan, disaring dan dicuci sehingga menjadi bubur yang mengandung Mg(OH)2. Kelebihan dari proses ini yaitu : -

Proses pembuatan Mg(OH)2 lebih sederhana.

-

Proses pembuatan Mg(OH)2 kontinu.

Kekurangan dari proses ini yaitu : -

Kemurnian Mg(OH)2 rendah.

-

Dalam proses ini menghasilkan gas Br2, zat beracun sehingga diperlukan pengolahan limbah lagi sehingga menambah biaya.

-

Pengolahan limbah mahal.

2.5 Deskripsi Proses Dengan mempertimbangkan kelebihan dan kekurangan dari keempat proses di atas dalam pra rancangan pabrik ini, proses yang digunakan yaitu proses nomor tiga, karena terdapat banyak kelebihan salah satu-nya yaitu bahan baku murah dan mudah diperoleh. Deskripsi proses dalam proses pembuatan magnesium hidroksida (Mg(OH)2) yaitu sebagai berikut : Dolomit diangkut ke dalam furnace (B-130) untuk dikalsinasi hingga kemudian terbentuk CaO dan MgO dimasukkan ke dalam reaktor 1 (R-210). Pada reaktor 1 (R-210) dimasukkan air bersih sehingga terbentuk Ca(OH)2 dan Mg(OH)2 kemudian diangkut ke reaktor 2 (R-220). Air laut dipompakan ke reaktor 2 (R-220) pada temperatur 30OC pada tekanan 1 atm dengan pengadukan yang terus menerus dengan waktu tinggal sekitar 1 jam sehingga terjadi reaksi yang menghasilkan Mg(OH)2, CaCl2 dan CaSO4 kemudian dipompakan ke rotary filter (H-310) untuk dipisah antara filtrat dan residu. Residu dari rotary filter (H-310) dipompakan ke hydroclone (F-320) dan ditambahkan air bersih untuk memisahkan antara Mg(OH)2 dan CaSO4. Sedangkan filtrat yang dihasilkan dari rotary filter (H-310) dibuang ke limbah. Mg(OH)2 yang dihasilkan dari hydrocylone (F-320) dipompakan ke hydrocylone (F-330) untuk menghasikan Mg(OH)2 murni. Aliran atas dari hydrocylone (F-330) dibuang ke limbah. Aliran bawah menghasilkan suspensi

Universitas Sumatera Utara

Mg(OH)2 dikeringkan dengan spray dryer (DE-340) menghasilkan butiran-butiran dan diangkut ke tangki penyimpanan (TT-410). Aliran bawah dari hydroclone (F-320) menghasilkan lumpur CaSO4, yang dialirkan ke hydroclone (F-350) yang telah ditambahkan air bersih untuk pemisahan lanjutan supaya diperoleh hasil CaSO4 yang lebih murni. Aliran atas dari hydroclone (F-350) dibuang sebagai limbah, sedangkan aliran bawahnya merupakan lumpur CaSO4 yang diangkut ke spray dryer (DE-370) untuk dikeringkan kemudian diangkut ke kristalisator (K-360) untuk diperoleh kristal CaSO4. Kristal CaSO4 yang telah kering diangkut ke tangki penyimpanan (TT-420)

Universitas Sumatera Utara

BAB III HASIL PERHITUNGAN NERACA MASSA 3.1 Furnace (B-130) Tabel 3.1 Neraca Massa pada Furnace (B-130) Komponen

Masuk (kg/jam)

CaMg(CO3)2

Keluar (kg/jam)

Alur 2

Alur 3

580,0938

Alur 4

11,6019

CaO

173,0193

MgO

123,5852

CO2

271,8874

Subtotal

580,0938

Total

580,0938

308,2064

271,8874

580,0938

3.2 Reaktor-1 (R-210) Tabel 3.2 Neraca Massa pada Reaktor-1 (R-210) Komponen

Masuk (kg/jam) Alur 5

Alur 6

Keluar (kg/jam) Alur 7

CaO

173,0193

3,4604

MgO

123,5852

2,4717

H2O

111,2267

2,2245

Ca(OH)2

224,0600

Mg(OH)2

175,6146

CaMg(CO3)2 Subtotal Total

11,6019 308,2063

11,6019 111,2267

419,4330

419,4330 419,4330

Universitas Sumatera Utara

3.3 Reaktor-2 (R-220) Tabel 3.3 Neraca Massa pada Reaktor-2 (R-210) Komponen

Masuk (kg/jam) Alur 8

Alur 7

Keluar (kg/jam) Alur 9

H2O

2,2245 56218,4506

56220,6751

KCl

40,7456

40,7456

NaBr

4,6566

4,6566

NaCl

1559,9744

1559,9744

Ca(OH)2

224,0600

22,4060

MgCl2

186,2656

18,6266

MgSO4

128,0576

12,8058

Mg(OH)2

175,6146

333,6677

CaCl2

195,8730

CaSO4

130,6188

CaMg(CO3)2

11,6019

11,6019

CaO

3,4604

3,4604

MgO

2,4717

2,4717

Subtotal Total

419,4330 58138,1504

58557,5834

58557,5834

58557,5834

Universitas Sumatera Utara

3.4 Rotary Filter (H-310) Tabel 3.4 Neraca Massa pada Rotary Filter (H-310) Masuk (kg/jam)

Komponen

Alur 9

H2O

Keluar (kg/jam) Alur 31

Alur 10

56220,6751 53409,6413 2811,0338

KCl

40,7456

40,7456

NaBr

4,6566

4,6566

NaCl

1559,9744

1559,9744

Ca(OH)2

22,4060

22,4060

MgCl2

18,6266

18,6266

MgSO4

12,8058

12,8058

Mg(OH)2

333,6677

CaCl2

195,8730

CaSO4

130,6188

130,6188

11,6019

11,6019

CaO

3,4604

3,4604

MgO

2,4717

2,4717

CaMg(CO3)2

333,6677 195,8730

Subtotal

58557,5834 55242,3233 3315,2601

Total

58557,5834

58557,5834

3.5 Hydrocyclone (F-320) Tabel 3.5 Neraca Massa pada Hydrocyclone (F-320) Komponen H2O

Masuk (kg/jam) Alur 11

Alur 12

Keluar (kg/jam) Alur 13

Alur 20

2811,0338 3990,0000 6460,9821 340,0517

Mg(OH)2

333,6677

CaSO4

130,6188

316,9843

16,6834

6,5309 124,0878

Ca(OH)2

22,4060

21,2857

1,1203

CaMg(CO3)2

11,6019

0,5801

11,0218

CaO

3,4604

0,1730

3,2874

MgO

2,4717

0,1236

2,3481

Universitas Sumatera Utara

Subtotal Total

3315,2601 3990,0000 6806,6597 498,6005 7305,2601

7305,2601

Universitas Sumatera Utara

3.6 Hydrocyclone (F-330) Tabel 3.6 Neraca Massa pada Hydrocyclone (F-330) Komponen H2O

Masuk (kg/jam) Alur 13

Keluar (kg/jam) Alur 14

Alur 15

6460,9821 6137,9330 323,0491

Ca(OH)2

21,2857

Mg(OH)2

316,9843

20,2214

1,0643

15,8492 301,1351

CaSO4

6.5310

0,3265

6,2044

CaMg(CO3)2

0,5801

0,0290

0,5511

CaO

0,1730

0,0087

0,1644

MgO

0,1236

0,0062

0,1174

Subtotal

6806,6597 6174,3740 625,3436

Total

6806,6597

6806,6597

3.7 Spray Dryer (DE-340) Tabel 3.7 Neraca Massa pada Spray Dryer (DE-340) Komponen

Masuk (kg/jam) Alur 15

Keluar (kg/jam) Alur 17

Alur 16

H2O

323,0491 290,7442

32,3049

Mg(OH)2

301,1351

301,1351

CaSO4

0,3265

0,3265

CaMg(CO3)2

0,5511

0,5511

CaO

0,1644

0,1644

MgO

0,1174

0,1174

Subtotal

625,3436 290,7442 334,5994

Total

625,3436

625,3436

Universitas Sumatera Utara

3.8 Rotary Filter (H-350) Tabel 3.8 Neraca Massa pada Rotary Filter (F-350) Komponen H2O

Masuk (kg/jam) Alur 20

Alur 19

Keluar (kg/jam) Alur 22

Alur 21

340,0517 2000,0000 2223,0491 117,0026

Ca(OH)2

1,1203

1,0643

0,0560

Mg(OH)2

16,6834

15,8492

0,8342

CaSO4

124,0878

CaMg(CO3)2

6,2044 117,8834

11,0218

0,5511

10,4707

CaO

3,2874

0,1644

3,1230

MgO

2,3481

0,1174

2,2307

Subtotal Total

498,6005 2000,0000 2246,9999 251,6006 2498,6005

2498,6005

3.9 Rotary Dryer (DE-370) Tabel 3.9 Neraca Massa pada Rotary Dryer (DE-370) Komponen H2O

Masuk (kg/jam) Alur 21

Keluar (kg/jam) Alur 24

117,0026 93,6021

Alur 23 23,4005

Ca(OH)2

0,0560

0,0560

Mg(OH)2

0,8342

0,8342

117,8834

117,8834

10,4707

10,4707

CaO

3,1230

3,1230

MgO

2,2307

2,2307

CaSO4 CaMg(CO3)2

Subtotal

251,6006 93,6021

Total

251,6006

157,9985

251,6006

Universitas Sumatera Utara

3.10 Kristalisator (K-360) Tabel 3.10 Neraca Massa pada Kristalisator (K-360) Komponen H2O

Masuk (kg/jam)

Keluar (kg/jam)

Alur 24

Alur 26

Alur 25

23,4005

1,4040

21,9965

Ca(OH)2

0,0560

0,0034

0,0527

Mg(OH)2

0,8342

0,8342

CaSO4 CaMg(CO3)2

117,8834 117,8834 10,4707

10,4707

CaO

3,1230

3,1230

MgO

2,2307

2,2307

Subtotal

356,4404 135,9494

Total

356,4404

220,491

356,4404

3.11 Evaporator (V-390) Tabel 3.11 Neraca Massa pada Evaporator (V-390) Komponen H2O

Masuk Alur 31

Keluar Alur 33

Alur 32

53409,6413 42727,71307 10681,9283

KCl

40,7456

40,7456

NaBr

4,6566

4,6566

NaCl

1559,9744

1559,9744

MgCl2

18,6266

18,6266

MgSO4

12,8058

12,8058

195,8730

195,8730

Subtotal

55242,3233

42727,7131 12514,6102

Total

55242,3233

55242,3233

CaCl2

Universitas Sumatera Utara

BAB IV PERHITUNGAN NERACA PANAS 1. Furnace Tabel 4.1 Neraca Panas pada Furnace Komponen

Masuk (kkal/jam)

CaMg(CO3)2

Keluar (kkal/jam)

Alur 2 568,9039

Alur 3

Alur 4

2082,1883

CaO

31713,1597

MgO

29735,0294

CO2

51794,4316

Subtotal

568,9039 63530,3773 51794,4316

Panas Reaksi

208984,5926

Steam

114755,9050

Jumlah

324309,4015

324309,4015

2. Rotary Cooler Tabel 4.2 Neraca Panas pada Rotary Cooler Komponen CaMg(CO3)2

Masuk (kkal/jam) Keluar (kkal/jam) Alur 3*

Alur *

2082,1883

56,8904

CaO

31713,1597

12720,3132

MgO

29735,0294

23971,1695

Subtotal

63530,3773

36748,3731

Pendingin Jumlah

26782,0043 63530,3773

63530,3773

Universitas Sumatera Utara

3. Reaktor 1 Tabel 4.3 Neraca Panas pada Reaktor 1 Komponen

Masuk (kkal/jam) Keluar (kkal/jam) Alur 3*

Alur *

CaO

12720,3132

254,4063

MgO

23971,1695

479,4234

H2O

13000,5219

62550,0522

Ca(OH)2

1457,9092

Mg(OH)2

1239,9041

CaMg(CO3)2

56,8904

56,8904

Subtotal

49748,8950

66038,5855

Panas Reaksi

68958,2864

Pendingin Jumlah

52668,5959 118707,1814

118707,1814

4. Reaktor 2 Tabel 4.4 Neraca Panas pada Reaktor 2 Komponen

Masuk (kkal/jam) Keluar (kkal/jam) Alur 5, 6

Alur *

H2O

315534,0455

265494,0038

KCl

27,1549

27,1549

NaBr

2,4015

2,4015

NaCl

1308,6435

1308,6435

Ca(OH)2

1457,9092

29,1582

MgCl2

150,9081

15,0908

MgSO4

128,2182

12,8218

1239,9041

471,1635

Mg(OH)2 CaCl2

135,0429

CaSO4

202,2678

CaMg(CO3)2 CaO

5233,9159

11,3781

254,4063

1204,0703

Universitas Sumatera Utara

MgO Subtotal Panas Reaksi

479,4234

2324,3385

325816,9305

271237,5356

52247,7462

Pendingin Jumlah

106827,1412 378064,6767

378064,6767

5. Spray Dryer Tabel 4.5 Neraca Panas pada Spray Dryer Komponen H2O Mg(OH)2

Masuk (kkal/jam) Alur 15 1231,4233

Keluar (kkal/jam) Alur 16

Alur 17

615,7116 749,2518

425,2251 2126,1255

CaSO4

9,6077

48,0386

CaMg(CO3)2

0,5405

2,7023

CaO

57,1933

12,0843

MgO

110,4061

22,7726

Subtotal

1834,3960 2827,4349 749,2518

Udara Panas

1742,2908

Jumlah

3576,6868

3576,6868

Universitas Sumatera Utara

6. Rotary Cooler Tabel 4.6 Neraca Panas pada Rotary Cooler Komponen H2O

Masuk (kkal/jam) Keluar (kkal/jam) Alur 16

Alur 18

615,7116

123,1423

2126,1255

425,2251

48,0386

9,6077

2,7023

0,5405

CaO

12,0843

57,1933

MgO

22,7726

110,4061

2827,4349

726,1150

Mg(OH)2 CaSO4 CaMg(CO3)2

Subtotal Pendingin Jumlah

2101,3199 2827,4349

2827,4349

7. Rotary Dryer Tabel 4.7 Neraca Panas pada Rotary Dryer Komponen H2O

Masuk (kkal/jam) Alur 21 585,0129

Keluar (kkal/jam) Alur 24

585,0129 617,0469

Ca(OH)2

0,0810

0,4050

Mg(OH)2

1,3088

6,5439

CaSO4 CaMg(CO3)2

Alur 23

202,8288 1014,1442 11,4096

57,0482

CaO

241,4821

255,1120

MgO

466,1572

480,7533

Subtotal

1508,2805 2399,0194 617,0469

Steam

1507,7859

Jumlah

3016,0664

3016,0664

Universitas Sumatera Utara

8. Kristalisator Tabel 4.8 Neraca Panas pada Kristalisator Komponen H2O

Masuk (kkal/jam) Alur 24 1049,8118

Keluar (kkal/jam) Alur 26

37,7932 197,3646

Ca(OH)2

0,3645

0,0131

Mg(OH)2

5,8895

3,5337

912,7332

547,6399

51,3436

30,8061

CaO

229,6017

369,0239

MgO

432,6796

706,5327

CaSO4 CaMg(CO3)2

Subtotal

Alur 25

0,2056

2682,4238 1695,3428 197,5702

Pendingin Jumlah

789,5108 2682,4238

2682,4238

9. Air Heater Tabel 4.9 Neraca Panas pada Air Heater Komponen Udara

Masuk (kkal/jam) Keluar (kkal/jam) Alur 27 4223,1180

Pemanas

84462,3607

Jumlah

88685,4787

Alur 28, 29 88685,4787

88685,4787

Universitas Sumatera Utara

10. Heater Tabel 4.10 Neraca Panas pada Heater Komponen H2O

Masuk

Keluar

Alur a

Alur b

252219,3036 3278850,9467

KCl

27,1549

356,6225

NaBr

2,4015

31,4043

NaCl

1308,6435

17208,9233

MgCl2

15,0908

197,4778

MgSO4

12,8218

166,6836

135,0429

1767,5117

CaCl2 Subtotal

253720,4590 3298579,5700

Pemanas

3044859,1110

Total

3298579,5700 3298579,5700

11. Evaporator Tabel 4.11 Neraca Panas pada Evaporator Komponen H2O

Masuk Alur a

Keluar Alur b

Alur c

3278850,9467 1134986,8662 2648302,6877

KCl

356,6225

412,1816

NaBr

31,4043

36,2713

NaCl

17208,9233

19894,2495

MgCl2

197,4778

228,1085

MgSO4

166,6836

192,3272

1767,5117

2041,7355

CaCl2 Subtotal Pemanas Total

3298579,5700 1134986,8662 2671107,5613 507514,8575 3806094,4275

3806094,4275

Universitas Sumatera Utara

12. Kondensor Tabel 4.12 Neraca Panas pada Kondensor Komponen Air

Masuk (kkal/jam) Keluar (kkal/jam) Alur p 1588184,0111

Pendingin Jumlah

Alur q 983655,2840 604528,7271

1588184,0111

1588184,0111

Universitas Sumatera Utara

BAB V SPESIFIKASI PERALATAN 5.1 Gudang Penyimpanan Bahan Baku Dolomit (TT-110) Fungsi

: menyimpan bahan baku dolomit

Bentuk

: gedung berbentuk persegi-panjang ditutup atap

Jumlah

: 1 unit

Kebutuhan

: 1 minggu

Kondisi ruangan : Temperatur : 30°C Tekanan Bahan konstruksi : Dinding

Ukuran

: 1 atm : batu-bata

Lantai

: aspal

Atap

: asbes

: Panjang

= 5,9690 m

Lebar

= 3,5 m

Tinggi

=6m

5.2 Belt Conveyor (C-121) Fungsi

: mengangkut dolomit menuju crusher (SR-120)

Jenis

: horizontal belt conveyor

Bahan konstruksi : carbon steel Jumlah

: 1 unit

Jarak angkut

: 10 m

Daya

: 1/4 hp

Universitas Sumatera Utara

Tabel 5.1 Spesifikasi rotary cooler Belt Conveyor Belt Conveyer

Jenis

Bahan konstruksi

Daya (hp)

(C-131)

horizontal belt conveyor

carbon steel

1/4

(C-141)

horizontal belt conveyor

carbon steel

1/4

(C-143)

horizontal belt conveyor

carbon steel

1/4

(C-341)

horizontal belt conveyor

carbon steel

1/4

(C-381)

horizontal belt conveyor

carbon steel

1/4

(C-371)

horizontal belt conveyor

carbon steel

1/4

(C-391)

horizontal belt conveyor

carbon steel

55

(C-361)

horizontal belt conveyor

carbon steel

4

5.3 Crusher (SR-120) Fungsi

: Menggiling dolomit menjadi butir-butiran halus.

Jenis

: Roll crusher

Bahan konstruksi : Carbon steel Jumlah

: 1 unit

Kapasitas

: 580,0938 kg/jam

Daya

: 6 ½ hp

5.4 Furnace (B-130) Fungsi

: Mengkalsinasi dolomit

Bentuk

: rectangular furnace

Bahan konstruksi : refractory dengan tube terbuat dari bahan chrome-nickel (25 % Cr, 20 % Ni, 0,35 – 0,45 % C grade HK-40) OD tube

= 2 in

Panjang tube

= 10 ft

Centre to centre distance = 6 in Jumlah tube

= 29 buah

5.5 Rotary Cooler (TE-150) Fungsi

: Mendinginkan dolomit agar diperoleh suhu 50oC

Universitas Sumatera Utara

Jenis

: Counter current indirect heat rotary cooler

Jumlah

: 1 buah

Kapasitas

: 9,7602 m3

Diameter

: 1,0967 m

Panjang

: 10,3315 m

RPM

: 5,7498 rpm

Daya

: 6 ½ hp Tabel 5.2 Spesifikasi rotary cooler

Rotary

Kapasitas

Diameter

cooler

(m3)

(m)

( TE – 380)

0,1724

0,2856

Panjang (m)

Rpm

Daya (hp)

8,8278

22,0775

1/2

5.6 Reaktor 1 (R-210) Fungsi

: Reaksikan hasil kalsinasi dolomit dengan air bersih

Jenis

: Mixed flow reactor

Bentuk

: silinder vertikal dengan alas dan tutup ellipsoidal

Bahan konstruksi: Carbon steel SA-203 Grade A Jumlah

: 1 unit

Kapasitas

: 3,2512 m3

Kondisi operasi : Temperatur : 50°C Tekanan

: 1 atm

Diameter Tangki : 1,6532 m Tinggi Tangki

: 2,2043 m

Tebal dinding Tangki

: ½ in

Diameter luar jaket

: 1,704 m

Diameter dalam jaket

: 1,6786 m

Tebal dinding jaket

: ¼ in

Jenis pengaduk

: Flat 6 blade turbin with disk

Jumlah baffle

: 4 buah

Diameter impeler

: 0,5511m

Lebar buffle

: 0,1378 m

Universitas Sumatera Utara

5.7 Pompa (J-142) Fungsi

: memompa air bersih menuju reaktor 1 (R-210)

Jenis

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 unit

Bahan konstruksi : Commercial steel Daya pompa

: 1/4 hp Tabel 5.3 Spesifikasi pompa

Pompa

Jenis

Bahan konstruksi

Daya (hp)

J-212

Pompa sentrifugal

Commercial steel

3

J-221

Pompa sentrifugal

Commercial steel

3

J-321

Pompa sentrifugal

Commercial steel

0,5

J-331

Pompa sentrifugal

Commercial steel

0,5

J-393

Pompa sentrifugal

Commercial steel

3

J-211

Pompa sentrifugal

Commercial steel

0,5

J-311

Pompa sentrifugal

Commercial steel

3

J-322

Pompa sentrifugal

Commercial steel

0,25

J-351

Pompa sentrifugal

Commercial steel

0,25

5.8 Reactor 2 (R-220) Fungsi

: Tempat mereaksikan Mg(OH)2, Ca(OH)2 dan air bersih

Jenis

: Mixed flow reactor

Bentuk

: silinder vertikal dengan alas dan tutup ellipsoidal

Bahan konstruksi: Carbon steel SA-203 Grade A Jumlah

: 1 unit

Kapasitas

: 72,0066 m3

Kondisi operasi : Temperatur : 50°C Tekanan

: 1 atm

Diameter Tangki : 4,5770 m Tinggi Tangki

: 4,6416 m

Tebal dinding Tangki

: 1 in

Diameter luar jaket

: 4,6924m

Diameter dalam jaket

: 4,667 m

Universitas Sumatera Utara

Tebal dinding jaket

: 1/2 in

Jenis pengaduk

: Flat 6 blade turbin with disk

Jumlah baffle

: 4 buah

Diameter impeler

: 1,5472 m

Lebar buffle

: 0,3868 m

5.9 Rotary Filter (P-310) Fungsi

: Memisahkan Mg(OH)2 dan CaSO4 dengan CaCl2

Jenis

: Rotary drum filter

Bentuk

: Silinder horizontal dengan tutup datar

Bahan konstruksi: Carbon steel SA-283 grade C Jenis sambungan : Double welded butt joints Jumlah

: 1 unit

Kondisi operasi : Temperatur : 30°C Tekanan

: 1 atm

Luas area filter : 108,440 m². Ukuran tangki

: Diameter

: 4,6482 m

Tinggi

: 13,9401 m

Tebal

: ½ in

Daya motor filtrasi : 7 hp

5.10 Hydrocyclone (F-320) Fungsi

: Tempat memisahkan Mg(OH)2 dan CaSO4 berdasarkan

densitas Jenis

: tubular bowl centrifuge

Jumlah

: 1

Bahan konstruksi : commercial steel Kondisi operasi : temperatur 30°C dan tekanan 1 atm Kapasitas

: 0,8523 liter/s

Diameter bucket : 100 in Radius bucket

: 50 in

Laju putar rotor : 2000 rpm

Universitas Sumatera Utara

Daya motor

: 1/8 hp Tabel 5.4 Spesifikasi hydrocyclone

Hydroclone

F (kg/jam)

rp (in)

N (rpm)

P (hp)

Daya standar (hp)

(F-330)

5538,4097

50

2000

0,021

1/8

(F-350)

431,8505

50

2000

0,0015

1/8

5.11 Spray dryer (DE-340) Fungsi

: Menurunkan kadar air yang masih terikut dalam Mg(OH)2 dan membentuk serbuk.

Bentuk

: Silinder vertikal bagian bawah berbentuk kerucut

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

: 1 unit

Kapasitas

: 0,3918 m3

Diameter

: 0,8626 m

Tinggi

: 1,2939 m

Tebal dinding

: 0,3872 cm

5.12 Kristalisator (K-360) Fungsi

: Mengkristalkan CaSO4 agar terpisah dari campurannya.

Bentuk

: Silinder vertikal dengan alas dan atap berbentuk ellipsoidal

Bahan Konstruksi : Carbon steel SA-283, grade C Jumlah

: 1 unit

Jumlah tube

: 14 buah

Kapasitas

: 0,1464 m3

Diameter

: 0,4308 m

Tinggi

: 1,077 m

Tebal Dinding

: 0,3517 cm

Universitas Sumatera Utara

5.13 Rotary dryer (DE-370) Fungsi

: Mengeringkan CaSO4 yang keluar dari kristalisator.

Tipe

: Rotary Dryer

Bentuk

: Direct fired rotary dryer

Bahan konstruksi : Carbon steel SA-283, Grade C Jenis sambungan

: Double welded butt joints

Jumlah

: 1 unit

Diameter

: 0,63296 m

Panjang

: 5,9630 m

Kecepatan putaran : 9,9685 rpm Daya dryer

: 2 ½ hp

5.14 Blower (JB-142) Fungsi

: mentransfer udara panas menuju rotary cooler

Jenis

: blower sentrifugal

Bahan konstruksi: carbon steel Kapasitas

: 3008,9726 kg/jam

Daya motor

: 5 ½ hp

Jumlah

: 1 unit

Tabel 5.5 Spesifikasi blower Nama

F (kg/jam)

P (hp)

P standar (hp)

Blower (JB-342)

3400,8764

5,9980

6

Blower (JB-382)

230,6767

0,4068

0,5

5.15 Air Heater (C-343) Fungsi

: memansakan udara untuk keperluan dryer

Jenis

: vertical heater

Jumlah

: 1 unit

Kapasitas

: 3008,9716 kg/jam

Universitas Sumatera Utara

Diameter tube

: 3/4 in

Jenis tube

: 18 BWG

Panjang tube

: 28 ft

Pitch (PT)

: 15/16 in triangular pitch

Jumlah tube

: 26

Diameter shell

: 8 in

5.16 Heater (E-394) Fungsi

: menaikkan suhu campuran sebelum dimasukkan ke evaporator (FE-390)

Jenis

: 1-2 shell and tube exchanger

Jumlah

: 1 unit

Kapasitas

: 57617,3233 kg/jam

Diameter tube

: 3/4 in

Jenis tube

: 18 BWG

Panjang tube

: 28 ft

Pitch (PT)

: 15/16 in triangular pitch

Jumlah tube

: 252

Diameter shell

: 19 ¼ in

5.17 Evaporator (FE-390) Fungsi

: meningkatkan kosentrasi garam-garaman

Jenis

: Long-tube vertical forced circulation evaporator

Jumlah

: 1 unit

Kapasitas

: 57617,3233 kg/jam

Luas permukaan : 25 m2

5.18 Kondensor (E-392) Fungsi

: mengubah fasa uap menjadi fasa cair.

Jenis

: 1-8 shell and tube exchanger

Dipakai

: ¾ in OD Tube 18 BWG, panjang = 12 ft, 8 pass

Universitas Sumatera Utara

Bahan Konstruksi : carbon steel Jumlah

: 1 unit

Kapasitas

: 16735,3924 kg/jam

Diameter shell

: 17 ¼ in

Pitch (PT)

: 15/16 in triangular pitch

Diameter tube

: ¾ in

Jenis tube

: 18 BWG

Jumlah tube

: 36

Panjang tube

: 12 ft

5.19 Gudang (TT-410) Fungsi

: Menyimpan produk Mg(OH)2

Bentuk

: gedung berbentuk persegi-panjang ditutup atap

Jumlah

: 1 unit

Kebutuhan

: 1 minggu

Kondisi ruangan

: Temperatur

: 30°C

Tekanan

: 1 atm

Bahan konstruksi

Ukuran

: Dinding

: batu-bata

Lantai

: aspal

Atap

: asbes

: Panjang = 8,7538 m Lebar

= 3,5 m

Tinggi

=6m

5.20 Gudang (TT-420) Fungsi

: Menyimpan produk CaSO4

Bentuk

: gedung berbentuk persegi-panjang ditutup atap

Jumlah

: 1 unit

Kebutuhan

: 1 minggu

Kondisi ruangan

: Temperatur

: 30°C

Tekanan

: 1 atm

Bahan konstruksi

: Dinding

: batu-bata

Universitas Sumatera Utara

Ukuran

Lantai

: aspal

Atap

: asbes

: Panjang = 3,7534 m Lebar

= 3,5 m

Tinggi

=6m

Universitas Sumatera Utara

BAB VI INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA

6.1

Instrumentasi Instrumentasi adalah peralatan yang dipakai di dalam suatu proses kontrol

untuk mengatur jalannya suatu proses agar diperoleh hasil sesuai dengan yang diharapkan. Dalam suatu pabrik kimia, pemakaian instrumen merupakan suatu hal yang sangat penting karena dengan adanya rangkaian instrumen tersebut maka operasi semua peralatan yang ada di dalam pabrik dapat dimonitor dan dikontrol dengan cermat, mudah dan efisien. Alat-alat instrumentasi dipasang pada setiap peralatan proses dengan tujuan agar sarjana teknik dapat memantau dan mengontrol kondisi di lapangan. Dengan adanya instrumentasi ini pula, para sarjana teknik dapat segera melakukan tindakan apabila terjadi kejanggalan dalam proses. Namun pada dasarnya, tujuan pengendalian tersebut adalah agar kondisi proses di pabrik mencapai tingkat kesalahan (error) yang paling minimum sehingga produk dapat dihasilkan secara optimal (Considine, 1985). Fungsi instrumentasi adalah sebagai pengontrol ( controler ), penunjuk ( indicator ), pencatat ( recorder ), dan pemberi tanda bahaya ( alarm ). Instrumentasi bekerja dengan tenaga mekanik atau tenaga listrik dan pengontrolannya dapat dilakukan secara manual atau otomatis. . Penggunaan instrumen pada suatu peralatan proses tergantung pada pertimbangan ekonomi dan sistem peralatan itu sendiri. Pada pemakaian alat-alat instrumen juga harus ditentukan apakah alat-alat tersebut dipasang diatas papan instrumen dekat peralatan proses (kontrol manual) atau disatukan dalam suatu ruang kontrol yang dihubungkan dengan bangsal peralatan (kontrol otomatis) (Timmerhaus, 2004). Variabel-variabel proses yang biasanya dikontrol/diukur oleh instrumen adalah : 1. Variabel utama, seperti temperatur, tekanan, laju alir, dan level cairan. 2. Variabel tambahan, seperti densitas, viskositas, panas spesifik, konduktivitas, pH, humiditas, titik embun, komposisi kimia, kandungan kelembaban, dan variabel lainnya (Considine,1985).

Universitas Sumatera Utara

Universitas Sumatera Utara

Pada dasarnya sistem pengendalian terdiri dari : 1. Sensing Elemen/Elemen Perasa (Primary Element) Elemen yang merasakan (menunjukkan) adanya perubahan dari harga variabel yang diukur. 2. Elemen pengukur (measuring element) Elemen pengukur adalah suatu elemen yang sensitif terhadap adanya perubahan temperatur, tekanan, laju aliran, maupun tinggi fluida. Perubahan ini merupakan sinyal dari proses dan disampaikan oleh elemen pengukur ke elemen pengontrol. 3. Elemen pengontrol (controlling element) Elemen pengontrol yang menerima sinyal kemudian akan segera mengatur perubahan-perubahan proses tersebut sama dengan nilai set point (nilai yang diinginkan). Dengan demikian elemen ini dapat segera memperkecil ataupun meniadakan penyimpangan yang terjadi. 4. Elemen pengontrol akhir (final control element) Elemen ini merupakan elemen yang akan mengubah masukan yang keluar dari elemen pengontrol ke dalam proses sehingga variabel yang diukur tetap berada dalam batas yang diinginkan dan merupakan hasil yang dikehendaki. (Considine,1985) Pengendalian peralatan instrumentasi dapat dilakukan secara otomatis dan semi otomatis. Pengendalian secara otomatis adalah pengendalian yang dilakukan dengan mengatur instrumen pada kondisi

tertentu, bila terjadi penyimpangan

variabel yang dikontrol maka instrumen akan bekerja sendiri untuk mengembalikan variabel pada kondisi semula, instrumen ini bekerja sebagai controller. Pengendalian secara semi otomatis adalah pengendalian yang mencatat perubahan-perubahan yang terjadi pada variabel yang dikontrol. Untuk mengubah variabel-variabel ke nilai yang diinginkan dilakukan usaha secara manual, instrumen ini bekerja sebagai pencatat (indicatorer). Faktor-faktor yang perlu diperhatikan dalam instrumen-instrumen adalah: 1. Range yang diperlukan untuk pengukuran 2. Level instrumentasi 3. Ketelitian yang dibutuhkan 4. Bahan konstruksinya

Universitas Sumatera Utara

5. Pengaruh pemasangan instrumentasi pada kondisi proses (Timmerhaus,2004) Instrumentasi yang umum digunakan dalam pabrik adalah : 1. Untuk variabel temperatur: •

Temperature Controller (TC) adalah instrumentasi yang digunakan untuk mengamati temperatur suatu alat. Dengan menggunakan Temperature Controller, para engineer juga dapat melakukan pengendalian terhadap peralatan sehingga temperatur peralatan tetap berada dalam range yang diinginkan. Temperature Controller kadang-kadang juga dapat mencatat

•

temperatur dari suatu peralatan secara berkala (Temperature Recorder). Temperature Indicator (TI) adalah instrumentasi yang digunakan untuk mengamati temperatur dari suatu alat

2. Untuk variabel tinggi permukaan cairan •

Level Controller (LC) adalah instumentasi yang digunakan untuk mengamati ketinggian cairan dalam suatu alat Dengan menggunakan Level Controller, para engineer juga dapat melakukan pengendalian ketinggian

•

cairan dalam peralatan tersebut. Level Indicator (LI) adalah instrumentasi yang digunakan untuk mengamati ketinggian cairan dalam suatu alat.

3. Untuk variabel tekanan •

Pressure Controller (PC) adalah instrumentasi yang digunakan untuk mengamati tekanan operasi suatu alat. Para engineer juga dapat melakukan perubahan tekanan dari peralatan operasi. Pressure Controller dapat juga dilengkapi pencatat tekanan dari suatu peralatan secara berkala (Pressure

•

Recorder). Pressure Indicator (PI) adalah instrumentasi yang digunakan untuk mengamati tekanan operasi suatu alat.

4. Untuk variabel aliran cairan •

Flow Controller (FC) adalah instrumentasi yang digunakan untuk mengamati laju alir larutan atau cairan yang melalui suatu alat dan bila terjadi perubahan dapat melakukan pengendalian.

Universitas Sumatera Utara

•

Flow Indicator (FI) adalah instrumentasi yang digunakan untuk mengamati laju aliran atau cairan suatu alat. (Considine,1985)

Tabel 6.1 Daftar penggunanan instrumentasi pada Pra – rancangan Pabrik Pembuatan Magnesium Hidroksida dari Air Laut No 1

2

Nama alat

Jenis instrumen

Tangki penampungan

Temperature

sementara

Indicator (TI)

Tangki cairan

Level indicator (LI)

Temperature 3

Furnace

Controller (TC) Pressure controller (PC) Flow controller

4

Reaktor

(FC) Temperature Indicator (TI)

5

Rotary Filter

6

Hydroclone

7

Spray Dryer

8

Rotary Dryer

9

Evaporator

Kegunaan Mengamati temperatur dalam tangki

Menunjukkan tinggi cairan dalam tangki

Mengontrol suhu dalam Furnace

Mengontol tekanan dalam Furnace

Mengontrol laju alir dalam reaktor

Mengamati suhu dalam reaktor

Level Controller

Mengontrol ketinggian cairan dalam

(LC)

Rotary Filter

Level Controller

Mengontrol ketinggian cairan dalam

(LC)

Hydroclone

Temperature Indicator (TC)

Mengontrol suhu dalam alat

Temperature Indicator (TC)

Mengontrol suhu dalam alat

Temperature Indicator (TC)

Mengontrol suhu dalam alat

Universitas Sumatera Utara

6.2 Keselamatan Kerja Keselamatan kerja merupakan bagian dari kelangsungan produksi pabrik, oleh karena itu aspek ini harus diperhatikan secara serius dan terpadu. Untuk maksud tersebut perlu diperhatikan cara pengendalian keselamatan kerja dan keamanan pabrik pada saat perancangan dan saat pabrik beroperasi. Salah satu faktor yang penting sebagai usaha menjamin keselamatan kerja adalah dengan menumbuhkan dan meningkatkan kesadaran karyawan akan pentingnya usaha untuk menjamin keselamatan kerja. Usaha-usaha yang dapat dilakukan antara lain : 1. Meningkatkan spesialisasi ketrampilan karyawan dalam menggunakan peralatan secara benar sesuai tugas dan wewenangnya serta mengetahui cara-cara mengatasi kecelakaan kerja. 2. Melakukan pelatihan secara berkala bagi karyawan. Pelatihan yang dimaksud dapat meliputi : 

Pelatihan untuk menciptakan kualitas Sumber Daya Manusia (SDM) yang tinggi dan bertanggung-jawab, misalnya melalui pelatihan kepemimpinan dan



pelatihan pembinaan kepribadian. Studi banding (workshop) antar bidang kerja, sehingga karyawan diharapkan memiliki rasa kepedulian terhadap sesama karyawan.

3. Membuat peraturan tata cara dengan pengawasan yang baik dan memberi sanksi bagi karyawan yang tidak disiplin (Timmerhaus, 2004). Sebagai pedoman pokok dalam usaha penanggulangan masalah kerja, Pemerintah Republik Indonesia telah mengeluarkan Undang-Undang Keselamatan Kerja pada tanggal No 1 tanggal 12 Januari 1970. Semakin tinggi tingkat keselamatan kerja dari suatu pabrik maka makin meningkat pula aktivitas kerja para karyawan. Hal ini disebabkan oleh keselamatan kerja yang sudah terjamin dan suasana kerja yang menyenangkan.

Universitas Sumatera Utara

Hal-hal yang perlu dipertimbangkan dalam

perancangan pabrik untuk

menjamin adanya keselamatan kerja adalah sebagai berikut (Timmerhaus, 2004): 1. Penanganan dan pengangkutan bahan menggunakan manusia harus seminimal mungkin. 2. Adanya penerangan yang cukup dan sistem pertukaran udara yang baik. 3. Jarak antar mesin-mesin dan peralatan lain cukup luas. 4. Setiap ruang gerak harus aman, bersih dan tidak licin . 5. Setiap mesin dan peralatan lainnya harus dilengkapi alat pencegah kebakaran. 6. Tanda-tanda pengaman harus dipasang pada setiap tempat yang berbahaya. 7. Penyediaan fasilitas pengungsian bila terjadi kebakaran.

6.3 Keselamatan Kerja Pada Pabrik Pembuatan Magnesium Hidroksida Dalam rancangan pabrik pembuatan magnesium hidroksida, usaha-usaha pencegahan terhadap bahaya-bahaya yang mungkin terjadi dilakukan sebagai berikut

6.3.1 Pencegahan Terhadap Kebakaran dan Peledakan Proses produksi magnesium hidroksida dari air laut menggunakan reaktor yang beroperasi pada suhu 30°C dengan menggunakan bahan bakar minyak. Bahaya yang kemungkinan timbul adalah kebakaran atau peledakan yang berasal dari reaktor. Selain itu unit penghasil uap (boiler) juga dapat menciptakan hal yang serupa apabila pengendalian tidak berjalan optimal. Dari uraian di atas maka perlu dilakukan upaya pencegahan dan penanganan terhadap kebakaran dan ledakan sebagai berikut : 1. Untuk mengetahui adanya bahaya kebakaran maka sistem alarm dipasang pada tempat yang strategis dan penting seperti laboratorium dan ruang proses. 2. Pada peralatan pabrik yang berupa tangki dibuat main hole dan hand hole yang cukup untuk pemeriksaan. 3. Sistem perlengkapan energi seperti pipa bahan bakar, saluran udara, saluran steam, dan air dibedakan warnanya dan letaknya tidak menggangu gerakan karyawan. 4. Mobil pemadam kebakaran yang ditempatkan di fire station setiap saat dalam keadaan siaga.

Universitas Sumatera Utara

5.

Penyediaan racun api yang selalu siap dengan pompa hydran untuk jarak tertentu. Sesuai dengan peraturan yang tertulis dalam Peraturan Tenaga Kerja

No. Per/02/Men/1983 tentang instalasi alarm kebakaran otomatis, yaitu : 1. Detektor Kebakaran, merupakan alat yang berfungsi untuk mendeteksi secara dini adanya suatu kebakaran awal. Alat ini terbagi atas: a. Smoke detector adalah detector yang bekerja berdasarkan terjadinya akumulasi asap dalam jumlah tertentu. b. Gas detector adalah detector yang bekerja berdasarkan kenaikan konsentrasi gas yang timbul akibat kebakaran ataupun gas-gas lain yang mudah terbakar. c. Alarm kebakaran, merupakan komponen dari sistem deteksi dan alarm kebakaran yang memberikan isyarat adanya suatu kebakaran. Alarm ini berupa: 



Alarm kebakaran yang memberi tanda atau isyarat berupa bunyi khusus (audible alarm). Alarm kebakaran yang memberi tanda atau isyarat yang tertangkap oleh pandangan mata secara jelas (visible alarm).

2. Panel Indikator Kebakaran Panel indikator kebakaran adalah suatu komponen dari sistem deteksi dan alarm kebakaran yang berfungsi mengendalikan sistem dan terletak di ruang operator. 6.3.2 Peralatan Perlindungan Diri Upaya peningkatan keselamatan kerja bagi karyawan pada pabrik ini adalah dengan menyediakan fasilitas sesuai bidang kerjanya. Fasilitas yang diberikan adalah melengkapi karyawan dengan peralatan perlindungan diri sebagai berikut : 1. Helm 2. Pakaian dan perlengkapan pelindung. 3. Sepatu pengaman. 4. Pelindung mata. 5. Masker udara. 6. Sarung tangan.

Universitas Sumatera Utara

6.3.3 Keselamatan Kerja Terhadap Listrik Upaya peningkatan keselamatan kerja terhadap listrik adalah sebagai berikut : 1. Setiap instalasi dan alat-alat listrik harus diamankan dengan pemakaian sekering atau pemutus arus listrik otomatis lainnya. 2. Sistem perkabelan listrik harus dirancang secara terpadu dengan tata letak pabrik untuk menjaga keselamatan dan kemudahan jika harus dilakukan perbaikan. 3. Penempatan dan pemasangan motor-motor listrik tidak boleh mengganggu lalu lintas pekerja. 4. Memasang papan tanda larangan yang jelas pada daerah sumber tegangan tinggi. 5. Isolasi kawat hantaran listrik harus disesuaikan dengan keperluan. 6. Setiap peralatan yang menjulang tinggi harus dilengkapi dengan alat penangkal petir yang dibumikan. 7. Kabel-kabel listrik yang letaknya berdekatan dengan alat-alat yang bekerja pada suhu tinggi harus diisolasi secara khusus.

6.3.4 Pencegahan Terhadap Gangguan Kesehatan Upaya peningkatan kesehatan karyawan dalam lapangan kerja adalah : 1. Setiap karyawan diwajibkan untuk memakai pakaian kerja selama berada di dalam lokasi pabrik. 2. Dalam menangani bahan-bahan kimia yang berbahaya, karyawan diharuskan memakai sarung tangan karet serta penutup hidung dan mulut. 3. Bahan-bahan kimia yang selama pembuatan, pengolahan, pengangkutan, penyimpanan, dan penggunaannya dapat menimbulkan ledakan, kebakaran, korosi, maupun gangguan terhadap kesehatan harus ditangani secara cermat. 4. Poliklinik yang memadai disediakan di lokasi pabrik.

6.3.5 Pencegahan Terhadap Bahaya Mekanis Upaya pencegahan kecelakaan terhadap bahaya mekanis adalah : 1. Alat-alat dipasang dengan penahan yang cukup berat untuk mencegah kemungkinan terguling atau terjatuh. 2. Sistem ruang gerak karyawan dibuat cukup lebar dan tidak menghambat kegiatan karyawan.

Universitas Sumatera Utara

3. Jalur perpipaan sebaiknya berada di atas permukaan tanah atau diletakkan pada atap lantai pertama kalau di dalam gedung atau setinggi 4,5 meter bila diluar gedung agar tidak menghalangi kendaraan yang lewat. 4. Letak alat diatur sedemikian rupa sehingga para operator dapat bekerja dengan tenang dan tidak akan menyulitkan apabila ada perbaikan atau pembongkaran. 5. Pada alat-alat yang bergerak atau berputar harus diberikan tutup pelindung untuk menghindari terjadinya kecelakaan kerja. Untuk mencapai keselamatan kerja yang tinggi, maka ditambahkan nilainilai disiplin bagi para karyawan yaitu: 1. Setiap karyawan bertugas sesuai dengan pedoman-pedoman yang diberikan. 2. Setiap peraturan dan ketentuan yang ada harus dipatuhi. 3. Perlu keterampilan untuk mengatasi kecelakaan dengan menggunakan peralatan yang ada. 4. Setiap kecelakaan atau kejadian yang merugikan harus segera dilaporkan pada atasan. 5. Setiap karyawan harus saling mengingatkan perbuatan yang dapat menimbulkan bahaya. 6. Setiap kontrol secara priodik terhadap alat instalasi pabrik oleh petugas maintenance. (Timmerhaus, 2004)

Universitas Sumatera Utara

BAB VII UTILITAS Utilitas merupakan suatu unit pabrik yang bertujuan untuk membentuk pelaksanaan proses dan operasi pabrik agar bekerja sesuai dengan yang diinginkan. Utilitas ini terdiri dai unit-unit sebagai berikut: 1. Unit pengadaan steam 2. Unit pengadaan air 3. Unit pengadaan tenaga listrik 4. Unit pengadaan bahan bakar 5. Unit pengolahan limbah

7.1 Unit Pengadaan Steam Tabel 7.1 Kebutuhan uap pabrik Nama Alat

Jumlah uap (kg/jam)

Furnace (B-130)

714,6413

Air Heater

175,3780

Evaporator

10016,8613

Jumlah

10906,8807

7.2 Unit Pengadaan Air Kebutuhan air pada pabrik pembuatan (MgOH)2 dan CaSO4, didapat dari produk uap evaporator yang dapat dimanfaatkan untuk memenuhi seluruh kebutuhan air pada pabrik tersebut. Rincian dari produk uap evaporator adalah sebagai berikut: Tabel 7.2 Rincian Produk Uap Evaporator Nama Alat

Jumlah uap (kg/jam)

Evaporator

42727,7131

Universitas Sumatera Utara

Jumlah

42727,7131

a. Kebutuhan air pendingin Tabel 7.3 Kebutuhan air pendingin Nama Alat

Jumlah Air Pendingin (kg/jam)

Mixer

3802,5261

Reaktor

2104,7009

Kristalisator

14,2011

Condenser

56895,2178

Jumlah (Wc)

62816,6459

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

(Perry, 1999)

Wc = jumlah air pendingin yang diperlukan = 2227,1068 kg/jam T1 = temperatur air pendingin masuk = 25°C = 77°F T2 = temperatur air pendingin keluar = 45°C = 113°F

Maka :

We = 0,00085 x 62816,6459 x (113-77) = 1067,8830 kg/jam

Air yang hilang karena drift loss biasanya 0,1 – 0,2 % dari air pendingin yang masuk ke menara air (Perry, 1999). Diperkirakan drift loss 0,2 %, maka: Wd = 0,002 x 62816,6459 = 62,8166 kg/jam Air yang hilang karena blowdown bergantung pada jumlah siklus sirkulasi air pendingin, biasanya antara 3 – 5 siklus (Perry, 1999). Diperkirakan 5 siklus, maka:

Wb =

We S −1

(Pers, 12-12, Perry, 1999)

= 1067,8830 5–1 = 266,9707 kg/jam

Universitas Sumatera Utara

Jadi total kebutuhan air tambahan adalah : Wm = 1067,8830 + 62,8166 + 266,9707 = 1397,6704 kg/jam

b. Kebutuhan uap air (steam) Nama Alat

Jumlah Air Proses (kg/jam)

Furnace

714,6413

Air Heater

175,3780

Heater

6406,8161

Evaporator

3610,0452

Total

10906,8807

Diperkirakan 80% kondensat dapat digunakan kembali, sehingga jumlah kondensat yang dapat diumpan balik adalah : = 0,8 × 10906,8807 kg/jam = 8725,5045 kg/jam

Banyaknya air yang harus disediakan untuk tambahan steam adalah : = 0,2 × 10906,8807 kg/jam = 2181,3761kg/jam

c. Kebutuhan air proses Tabel 7.5 Kebutuhan air proses pabrik Nama Alat

Jumlah Air Proses (kg/jam)

Reaktor 1 (R-210)

111,2267

Hydrocyclone (F-320)

3990,0000

Hydrocyclone (F-350)

2000,000

Total

6101,2267

d. Kebutuhan air bersih (nonproses) Tabel 7.6 Kebutuhan air nonproses pabrik Nama Alat

Jumlah Air Non Proses (kg/jam)

Rumah kantor

750

Laboratorium

750

Universitas Sumatera Utara

Sarana Ibadah

750

Poliklinik

750

Hidran dan lain-lain

750

Total

3750

Total kebutuhan air untuk tambahan air pendingin, tambahan air umpan boiler, air proses dan air bersih (nonproses) adalah sebagai berikut : = 1397,6704 + 2181,3761 + 6101,2267 + 3750 = 13430,2732 kg/jam Dari perhitungan di atas terlihat bahwa masih terdapat sisa air dari produk uap evaporator yang dapat dimanfaatkan sebagai cadangan air pada pabrik pembuatan Mg(OH)2 dan CaSO4. Jumlah dari sisa air tersebut adalah : = 42727,7131 kg/jam - 13430,2732 kg/jam = 29297,4399 kg/jam

7.4 Unit Pengadaan Tenaga Listrik a. Kebutuhan listrik untuk peralatan proses Tabel 7.7 Kebutuhan listrik untuk peralatan proses Nama

Kode Alat

Daya (hp)

Belt Conveyor

C-121

0,25

C-131

0,25

C-141

0,25

C-151

0,25

C-341

0,25

C-371

0,25

C-381

0,25

Crusher

SR-120

6,5

Rotary Cooler

TE-150

6

TE-380

0,5

M-140

1,5

Mixer Pompa

0,25 J-211

3

Universitas Sumatera Utara

J-212

3

J-321

0,5

J-331

0,5

Screw Conveyor

0,5 C-311

1

C-322

0,5

C-351

0,5

C-361

0,5

Reaktor

R-210

90

Rotary Filter

P-310

6

Rotary Dryer

DE-370

2,5

Hydroclone

F-320

0,125

F-330

0,125

F-350

0,125

G-142

3,5

G-342

3,5

G-382

0,5

Blower

Total

132,875

Total = 132,875 hp = 99,0849 kW

b. Kebutuhan listrik untuk peralatan utilitas Tabel 7.8 Kebutuhan listrik untuk peralatan proses Nama

Kode

Daya (hp)

WCT

(WCT)

8

Aerator

(B-03)

10

Pompa

(JU-01)

0,5

(JU-02)

1,5

(JU-03)

0,25

(JU-04)

0,125

(JU-05)

0,75

(JU-06)

0,125

Universitas Sumatera Utara

(JU-01)

0,25

Total

21,5

Total = 21,5 hp = 16,0326 kW

c. Kebutuhan listrik untuk penerangan pabrik, perumahan, dan lain-lain Luas area pabrik

= 10.580 m2

Penerangan rata-rata

= 15 W/ m2

Kebutuhan listrik

= 158,7 kW

Total kebutuhan listrik

= 99,0849 kW + 16,0326 kW + 158,7 kW = 273,8175 kW

Faktor keamanan

= 20%

Efisiensi pemakaian = 95% Total kebutuhan listrik untuk proses produksi, utilitas, penerangan pabrik, perumahan, dan lain-lain adalah :

 100  Total kebutuhan listrik = 1,2 ×   × 273,8175 = 345,8747 kW  95 

Sumber tenaga listrik yang dipakai untuk memenuhi kebutuhan energy listrik secara keseluruhan di pabrik, diperoleh dari PLN dan generator set (genset).

1.

PLN Sumber tenaga listrik dari PLN mempunyai kapasitas maksimum 1.100 KW. Tetapi dalam pelaksanaanya jumlah listrik yang dipergunakan hanya berkisar antara 400-500 kW. Penggunaannya hanya untuk kebutuhan kantor, tempat ibadah, kantin, laboratorium, bengkel, lampu jalan, dan lampu pabrik.

2.

Generator Set (Genset) Mengingat seringnya dilakukan pemadaman bergilir oleh PLN maka kebutuhan sumber listrik untuk pengoperasian listrik selain dari PLN, juga diperoleh dari generator. Energi listrik yang dihasilkan dari generator sebagian besar digunakan untuk proses produksi dan utilitas yaitu sekitar 500 kW.

7.4 Kebutuhan Bahan Bakar

Universitas Sumatera Utara

Direncanakan bahan bakar yang digunakan untuk pembangkit listrik (genset) dan boiler adalah minyak solar dengan nilai bakar = 46.192,96 kJ/kg. a. Keperluan bahan bakar generator Efifiensi generator = 90% =

Kebutuhan solar

500 × 3600 kJ/kW.jam = 43,2966 kg/jam 0,9 × 46192,96 kJ/kg

b. Keperluan bahan bakar boiler Data Operasi : -

Laju alir steam (mu) (4,9 atm ; 151,80C) = 10906,8806 kg/jam

-

Laju alir kondensat (mc) (4,9 atm ; 151,80C) = 81416,9074 kg/jam

-

Laju alir tambahan steam (ma) (1 atm ; 900C) = 20354,2269 kg/jam

-

Entalpi steam, HV (4,9 atm ; 151,80C) = 2747,5000 kJ/kg

-

Entalpi kondensat, HL (4,9 atm ; 151,80C) = 640,1000 kJ/kg

-

Cp air pada suhu 900C = 4,1868 kJ/kg 10906,8806 kg/jam ( 2747,5 kJ/kg-566,498 kJ/kg )

Panas yang dibutuhkan untuk membangkitkan steam adalah :

Q= m × ∆HVF=

= 22985160,2715 kJ/jam Efisiensi boiler = 90 % Kebutuhan solar : = =

22985160, 2715 kJ/jam 0,9 × 46192,96 kJ/kg

497,5901 kg/jam

Total kebutuhan solar :

= 43, 2966 kg/jam +497,5901 kg/jam = 540,8868 kg/jam

7.5

Unit Pengolahan Limbah Limbah dari suatu pabrik harus diolah sebelum dibuang ke badan air atau

atmosfir, karena limbah tersebut mengandung bermacam-macam zat yang dapat membahayakan alam sekitar maupun manusia itu sendiri. Demi kelestarian lingkungan hidup, maka setiap pabrik harus mempunyai unit pengolahan limbah. Sumber-sumber limbah cair pabrik pembuatan magnesium hidroksida (Mg(OH)2 dan CaSO4 ini meliputi:

Universitas Sumatera Utara

1. Limbah gas hasil produksi pabrik dan utilitas. Limbah ini mengandung gas asap dan CO2 yang keluar dari ruang bakar dan alat proses ke udara bebas atau atmosfer 2. Limbah cair hasil pencucian peralatan pabrik. Limbah ini diperkirakan mengandung kerak dan kotoran-kotoran yang melekat pada peralatan pabrik. 3. Limbah domestik Limbah ini mengandung bahan organik sisa pencernaan yang berasal dari kamar mandi di lokasi pabrik, serta limbah dari kantin berupa limbah padat dan limbah cair. 4. Limbah laboratorium Limbah yang berasal dari laboratorium ini mengandung bahan-bahan kimia yang digunakan untuk menganalisa mutu bahan baku yang dipergunakan dan mutu produk yang dihasilkan, serta yang dipergunakan untuk penelitian dan pengembangan proses. Diperkirakan jumlah air buangan pabrik: 1. Pencucian peralatan pabrik = 100,0000 liter/jam 2. Limbah domestic dan kantor Dari Tabel 3-2 hal 157 Metcalf & Eddy, 2003, diperkirakan air buangan tiap orang untuk : -

Domestik

= 19 liter/hari

-

Kantor

= 30 liter/hari

Jadi, total limbah domestik dan kantor untuk 200 orang/hari = 200 (30+19)liter/hari x 1 hari/24 jam = 408,3333 liter/jam 3. Laboratorium

= 15 liter/jam

Total air buangan = 408,3333 + 100 + 15 = 523,3333 liter/jam

7.6 Spesifikasi Peralatan Utilitas 7.6.1 Tangki Utilitas-01 (TU-01) Fungsi

: Menampung fluida panas dari produk atas evaporator

Bentuk

: Silinder vertikal dengan alas datar dan ellipsoidal head

Universitas Sumatera Utara

Bahan konstruksi :Carbon steel SA-283 grade C Jumlah Jumlah

: 1 unit

Kapasitas

: 53,1152 m3

Diameter

: 4,6647 m

Tinggi

: 3,4985 m

Tebal dinding

: 0,3827 cm

7.6.2 Tangki Utilitas-02 (TU-02) Fungsi

: Menampung air untuk keperluan domestik

Bentuk

: Tangki persegi

Bahan konstruksi

: Carbon steel SA-283 grade C

Jumlah

: 1 unit

Kapasitas

: 208,1441 m3

Panjang

: 7,4667 m

Lebar

: 7,4667 m

Tinggi

: 3,7334 m

Tebal dinding

: 0,4334 cm

7.6.3 Tangki Utilitas-03 (TU-03) Fungsi

: menyimpan kaporit untuk kebutuhan domestik

Bentuk

: tangki persegi dengan alas dan tutup datar

Bahan konstruksi

: plastik

Jumlah

: 1 unit

Kapasitas

: 0,0128 m3

Panjang

: 0,2948 m

Lebar

: 0,2948 m

Tinggi

: 0,1474 m

7.6.4 Tangki Utilitas-04 (TU-04) Fungsi

: Menampung bahan bakar solar

Bentuk

: Silinder vertikal dengan alas dan tutup datar

Bahan konstruksi : Carbon steel SA-283 grade C

Universitas Sumatera Utara

Jumlah

: 2 unit

Kapasitas

: 52,5086 m3

Diameter

: 5,1144 m

Tinggi

: 2,5572 m

Tebal dinding

: 0,3903 cm

7.6.5 Boiler (BL-01) Fungsi

: Menyediakan steam untuk keperluan proses

Jenis

: Water tube boiler

Bahan konstruksi

: Seamless Carbon steel SA-283 grade A

Jumlah

: 1 unit

Jumlah uap

: 540,8868 kg/jam

Panjang tube

: 10 ft

Diameter tube

: 1,732 in

Jumlah tube

: 1521 buah

Panjang furnace

:3m

Diameter furnace

:3m

Tinggi furnace

: 3,7484 m

7.6.6 Water Cooling Tower (WCT) Fungsi

: Mendinginkan air pendingin bekas dari temperatur 55°C menjadi 25°C

Jenis

: Mechanical Draft Cooling Tower

Bahan konstruksi : Carbon Steel SA–283 Grade C Jumlah

: 1 unit

Panjang

: 6,3460 m

Lebar

: 6,3460 m

Tinggi

: 3,1730 m

Daya Kipas

: 31,7100 hp

7.6.7 Bak Air Terbuka (B-01) Fungsi

: Menampung air untuk keperluan domestik

Bentuk

: Bak persegi

Universitas Sumatera Utara

Bahan konstruksi : Beton dengan ketebalan 15 cm Jumlah

: 1 unit

Kapasitas

: 9,4486 m3

Panjang

: 5,3272 m

Lebar

: 2,6636 m

Tinggi

: 0,6659 m

7.6.8 Bak Limbah (B-02) Fungsi

: Menampung air buangan sementara sebelum dialirkan ke tempat pengolahan limbah

Bentuk

: Bak persegi

Bahan konstruksi : Beton dengan ketebalan 15 cm Jumlah

: 1 unit

Kapasitas

: 207,24 m3

Panjang

: 14,9118 m

Lebar

: 7,4560 m

Tinggi

: 1,8640 m

7.6.9 Kolam Aerator (B-03) Fungsi

: Tempat terjadinya pengolahan limbah

Bentuk

: Bak persegi

Bahan konstruksi : Beton dengan ketebalan 15 cm Jumlah

: 1 unit

Kapasitas

: 169,2913 m3

Panjang

: 5,5734 m

Lebar

: 6,75 m

Tinggi

: 4,5 m

7.6.10 Bak Penetralan (B-04) Fungsi

: Menetralkan pH limbah

Bentuk

: Bak persegi

Bahan konstruksi

: Beton dengan ketebalan 15 cm

Universitas Sumatera Utara

Jumlah

: 1 unit

Kapasitas

: 82,896 m3

Panjang

: 10,9871 m

Lebar

: 5,4936 m

Tinggi

: 1,3734 m

7.6.11 Tangki Sedimentasi (TU-05) Fungsi

: Mengendapkan flok biologis dari aerator dan sebagian diresirkulasi kembali ke aerator

Bentuk

: Silinder vertikal dengan bagian bawah berbentuk kerucut

Bahan konstruksi : Carbon steel SA-283 grade C Jumlah

: 1 unit

Kapasitas

: 1,4125 m3

Diameter

: 0,8086 m

Tinggi

: 2,75 m

7.6.12 Pompa (JU-01) Fungsi

: mengalirkan air dari tangki utilitas-01 (TU-01) ke boiler

Jenis

: pompa sentrifugal

Bahan konstruksi : commercial steel Jumlah

: 1 unit

Kapasitas

: 1,4125 ft3/s

Power

: 0,5000 hp

Universitas Sumatera Utara

Tabel 7.9 Tabel Spesifikasi Pompa Pompa

Kapasitas (ft3/s)

Bahan

Daya (hp)

Konstruksi (JU-02)

0,3186

commercial steel

1,500

(JU-03)

0,0219

commercial steel

0,2500

(JU-04)

0,0053

commercial steel

0,1250

(JU-05)

0,6402

commercial steel

0,7500

(JU-06)

0,0053

commercial steel

0,1250

(JU-07)

0,0053

commercial steel

0,2500

Universitas Sumatera Utara

BAB VIII

LOKASI DAN TATA LETAK PABRIK Susunan peralatan dan fasilitas dalam rancangan proses merupakan syarat penting dalam mempersiapkan biaya sebelum mendirikan pabrik atau untuk design yang meliputi design perpipaan, fasilitas bangunan fisik, tata letak peralatan dan kelistrikan. Lokasi suatu pabrik merupakan bagian penting untuk mempengaruhi kedudukan pabrik dalam persaingan. Penentuan lokasi pabrik yang tepat tidak semudah yang diperkirakan, banyak faktor yang dapat mempengaruhinya. Idealnya, lokasi yang dipilih harus dapat memberikan keuntungan untuk jangka panjang dan dapat memberikan kemungkinan untuk memperluas pabrik. Lokasi pabrik yang baik akan menentukan hal-hal sebagai berikut : a. Kemampuan untuk melayani konsumen dengan memuaskan b. Kemampuan untuk mendapatkan bahan mentah yang berkesinambungan dan harganya sampai di tempat cukup murah c. Kemudahan untuk mendapatkan tenaga karyawan Oleh karena itu, pemilihan tempat bagi berdirinya suatu pabrik harus memperhatikan beberapa faktor yang berperan yaitu faktor primer dan faktor sekunder. A. Faktor Primer / Utama Faktor ini secara langsung mempengaruhi tujuan utama dari usaha pabrik yaitu meliputi produksi dan distribusi produk yang diatur menurut macam dan kualitasnya. Yang termasuk dalam faktor utama adalah (Peter dan Timmerhaus, 2004) : 1. Letak pasar Pabrik yang letaknya dekat dengan pasar dapat lebih cepat melayani konsumen, sedangkan biayanya juga lebih rendah terutama biaya angkutan. 2. Letak sumber bahan baku Idealnya, sumber bahan baku tersedia dekat dengan lokasi pabrik. Hal ini lebih menjamin penyediaan bahan baku, setidaknya dapat mengurangi keterlambatan penyediaan bahan baku, terutama untuk bahan baku yang berat.

Universitas Sumatera Utara

Hal – hal yang perlu diperhatikan mengenai bahan baku adalah : a. Lokasi sumber bahan baku b. Besarnya kapasitas sumber bahan baku dan berapa lama sumber tersebut dapat diandalkan pengadaannya c. Cara mendapatkan bahan baku tersebut dan cara transportasinya d. Harga bahan baku serta biaya pengangkutan e. Kemungkinan mendapatkan sumber bahan baku yang lain 3. Fasilitas pengangkutan Pertimbangan – pertimbangan kemungkinan untuk pengangkutan bahan baku dan produk menggunakan angkutan gerbong kereta api, truk, angkutan melalui sungai dan laut dan juga angkutan melalui udara yang sangat mahal. 4. Tenaga kerja Tersedianya tenaga kerja menurut kualifikasi tertentu merupakan faktor pertimbangan pada penetapan lokasi pabrik tetapi tenaga terlatih atau skilled labor di daerah setempat tidak selalu tersedia. Jika didatangkan dari daerah lain diperlukan peningkatan upah atau penyediaan fasilitas lainnya sebagai daya tarik. 5. Pembangkit tenaga listrik Pabrik yang menggunakan tenaga listrik yang besar akan memilih lokasi yang dekat dengan sumber tenaga listrik.

B. Faktor Sekunder Yang termasuk ke dalam faktor sekunder antara lain adalah : 1. Harga tanah dan gedung Harga tanah dan gedung yang murah merupakan daya tarik tersendiri. Perlu dikaitkan dengan rencana jangka panjang. Jika harga tanah mahal mungkin hanya dapat diperoleh luasan tanah yang terbatas, sehingga perlu dipikirkan untuk membuat bangunan bertingkat walaupun pembangunan gedungnya lebih mahal. 2. Kemungkinan perluasan Perlu diperhatikan apakah perluasan di masa yang akan datang dapat dikerjakan di satu tempat atau perlu lokasi lain, apakah di sekitar sudah banyak pabrik lain. Hal ini menjadi masalah tersendiri dalam hal perluasan pabrik di masa mendatang.

Universitas Sumatera Utara

3. Fasilitas servis Terutama untuk pabrik kimia yang relatif kecil yang tidak memiliki bengkel sendiri. Perlu dipelajari adanya bengkel–bengkel di sekitar daerah tersebut yang mungkin diperlukan untuk perbaikan alat–alat pabrik. Perlu juga dipelajari adanya fasilitas layanan masyarakat, misalnya rumah sakit umum, sekolah– sekolah, tempat–tempat ibadah, tempat–tempat kegiatan olahraga, tempat–tempat rekreasi, dan sebagainya. Untuk pabrik yang besar, mungkin beberapa fasilitas tersebut dapat dilayani sendiri walaupun merupakan beban tambahan. Keuntungannya, selain merupakan daya tarik bagi para pekerja, juga membantu penjagaan kesehatan fisik dan mental sehingga efisiensi kerja dapat tetap dipertahankan. 4. Fasilitas finansial Perkembangan perusahaan dibantu oleh fasilitas finansial, misalnya adanya pasar modal, bursa, sumber–sumber modal, bank, koperasi simpan pinjam, dan lembaga keuangan lainnya. Fasilitas tersebut akan lebih membantu untuk memberikan kemudahan bagi suksesnya usaha pengembangan pabrik. 5. Persediaan air Suatu jenis pabrik memerlukan sejumlah air yang cukup banyak, misalnya pabrik kertas. Karena itu, di daerah lokasi diperlukan adanya sumber air yang kemungkinan diperoleh dari air sungai, danau, sumur (air tanah), atau air laut. 6. Peraturan daerah setempat Peraturan daerah setempat perlu dipelajari terlebih dahulu, mungkin terdapat beberapa persyaratan atau aturan yang berbeda dengan daerah lain. 7. Masyarakat daerah Sikap, tangggapan dari masyarakat daerah terhadap pembangunan pabrik perlu diperhatikan dengan seksama, karena hal ini akan menentukan perkembangan pabrik di masa yang akan datang. Keselamatan dan keamanan masyarakat perlu dijaga dengan baik. Hal ini merupakan suatu keharusan sebagai sumbangan kepada masyarakat.

Universitas Sumatera Utara

8. Iklim di daerah lokasi Suatu pabrik ditinjau dari segi teknik, adakalanya membutuhkan kondisi operasi misalnya kelembaban udara, panas matahari, dan sebagainya. Hal ini berhubungan dengan kegiatan pengolahan, penyimpanan bahan baku atau produk. Disamping itu, iklim juga mempengaruhi gairah kerja dan moral para karyawan. Keaktifan kerja karyawan dapat meningkatkan hasil produksi. 9. Keadaan tanah Sifat–sifat mekanika tanah dan tempat pembangunan pabrik harus diketahui. Hal ini berhubungan dengan rencana pondasi untuk alat–alat, bangunan gedung, dan bangunan pabrik. 10. Perumahan Bila di sekitar daerah lokasi pabrik telah banyak perumahan, selain lebih membuat kerasan para karyawan juga dapat meringankan investasi untuk perumahan karyawan. 11. Daerah pinggiran kota Daerah pinggiran kota dapat menjadi lebih menarik untuk pembangunan pabrik. Akibatnya dapat timbul aspek desentralisasi industri. Alasan pemilihan daerah lokasi di pinggiran kota antara lain : − Upah buruh relatif rendah

− Harga tanah lebih murah

− Servis industri tidak terlalu jauh dari kota 8.1

Lokasi Pabrik Penentuan lokasi pabrik sangat menentukan kemajuan dan kelangsungan dari

industri, baik pada masa sekarang maupun pada masa yang akan datang, karena hal ini berpengaruh terhadap faktor produksi dan distribusi dari pabrik yang didirikan. Pemilihan yang tepat mengenai lokasi pabrik harus memberikan suatu perhitungan biaya produksi dan distribusi yang minimal serta pertimbangan sosiologi, yaitu pertimbangan dalam mempelajari sikap dan sifat masyarakat di sekitar lokasi pabrik. Berdasarkan faktor-faktor tersebut, maka pabrik pembuatan Magnesium Hidroksida ini direncanakan berlokasi di Kota Belawan, Sumatera Utara.

Universitas Sumatera Utara

Dasar pertimbangan dalam pemilihan lokasi pabrik ini adalah : 1. Bahan baku Suatu pabrik sebaiknya berada di daerah yang dekat dengan sumber bahan baku dan daerah pemasaran sehingga transportasi dapat berjalan dengan lancar. Bahan baku utama yaitu air laut dapat diperoleh dari Selat Malaka. 2. Letak dari pasar dan kondisi pemasaran Produk Magnesium Hidroksida dan garam kalsium sulfat ini dapat diangkut ataupun dikapalkan dengan mudah ke daerah pemasaran dalam dan luar negeri. Kebutuhan Magnesium Hidroksida dan garam kalsium sulfat menunjukkan peningkatan dari tahun ke tahun, dengan demikian pemasarannya tidak akan mengalami hambatan. Kota Belawan mempunyai pelabuhan dan relatif dekat dengan negara industri lain seperti Singapura dan Malaysia. Selain itu, kawasan ini juga merupakan daerah industri sehingga produknya dapat dipasarkan kepada pabrik yang membutuhkannya di kawasan industri tersebut atau diekspor ke mancanegara. 3. Fasilitas transportasi Pembelian bahan baku dan penjualan produk dapat dilakukan melalui jalan darat maupun laut. Lokasi yang dipilih dalam rencana pendirian pabrik ini merupakan kawasan perluasan industri, yang telah memiliki sarana pelabuhan dan pengangkutan darat. Bahan baku yang berbentuk cairan dikemas dalam tabung khusus, dan padatan yang digunakan diangkut dengan menggunakan kapal dan truk. 4. Kebutuhan tenaga listrik dan bahan bakar Listrik untuk kebutuhan pabrik diperoleh dari generator pembangkit tenaga listrik. Disamping itu, disediakan juga cadangan dari Perusahaan Listrik Negara (PLN) Kota Belawan, Sumatera Utara. Bahan bakar solar untuk generator dapat diperoleh dari PT. Pertamina (detikfinance.com, 2008) 5. Kebutuhan air Air merupakan kebutuhan penting bagi suatu pabrik industri kimia, baik itu untuk keperluan proses maupun untuk keperluan lainnya. Kebutuhan air diperoleh dari

Universitas Sumatera Utara

air laut Selat Malaka yang mengalir di sekitar pabrik. Kebutuhan air ini berguna untuk proses, sarana utilitas dan keperluan domestik. 6. Tenaga kerja Tenaga kerja termasuk hal yang sangat menunjang dalam operasional pabrik, tenaga kerja untuk pabrik ini direkrut dari : •

Perguruan tinggi lokal seperti Universitas Sumatera Utara, Politeknik Negeri Medan, masyarakat sekitar pabrik dan Perguruan Tinggi lainnya di Sumatera

•

Utara Tenaga ahli yang berasal dari daerah sekitar dan luar daerah

7. Harga tanah dan bangunan Tanah yang tersedia untuk lokasi pabrik masih cukup luas, biaya harga tanah dan bangunan untuk pendirian pabrik relatif rendah. 8. Kemungkinan perluasan dan ekspansi Ekspansi pabrik dimungkinkan karena tanah yang tersedia cukup luas dan di sekeliling pabrik belum banyak berdiri pabrik serta tidak mengganggu pemukiman penduduk. 9. Kondisi iklim dan cuaca Seperti daerah lain di Indonesia, iklim di sekitar lokasi pabrik relatif stabil. Untuk daerah ini belum terjadi bencana alam yang berarti sehingga memungkinkan pabrik berjalan dengan lancar. 10. Masyarakat di sekitar pabrik Sikap masyarakat diperkirakan akan mendukung pendirian pabrik pembuatan Etilen glikol ini karena akan menyediakan lapangan kerja bagi mereka. Selain itu pendirian pabrik Magnesium Hidroksida ini diperkirakan tidak akan mengganggu keselamatan dan keamanan masyarakat di sekitarnya. 11. Perumahan Mengingat di sekitar lokasi pabrik belum banyak tersedia perumahan bagi karyawan, maka direncanakan untuk mendirikan fasilitas perumahan karyawan (mess) beserta lapangan olah raga (terbuka ataupun tertutup) sebagai salah satu daya tarik bagi karyawan yang akan bekerja di pabrik. Hal ini akan meningkatkan biaya investasi perusahaan.

Universitas Sumatera Utara

8.2

Tata Letak Pabrik Tata letak pabrik adalah suatu perencanaan dan pengintegrasian aliran dari

komponen–komponen produksi suatu pabrik, sehingga diperoleh suatu hubungan yang efisien dan efektif antara operator, peralatan, dan gerakan material proses dari bahan baku menjadi produk. Tata letak suatu pabrik memainkan peranan penting dalam menentukan biaya konstruksi, biaya produksi, serta efisiensi keselamatan kerja. Oleh karena itu tata letak pabrik harus disusun secara cermat untuk menghindari kesulitan di kemudian hari. Beberapa faktor yang perlu dipertimbangkan pada penyusunan tata letak pabrik pembuatan Magnesium Hidroksida ini adalah (Peters dan Timmerhaus, 2004): 1. Urutan proses produksi dan kemudahan/aksesbilitas operasi, jika suatu produk perlu diolah lebih lanjut maka pada unit berikutnya disusun berurutan sehingga sistem perpipaan dan penyusunan letak pompa lebih sederhana. 2. Pengembangan lokasi baru atau penambahan/perluasan lokasi yang belum dikembangkan pada masa yang akan datang. 3. Distribusi ekonomis dari fasilitas logistik (bahan baku dan bahan pelengkap), fasilitas utilitas (pengadaan air, steam, tenaga listrik dan bahan bakar), bengkel untuk pemeliharaan/perbaikan alat serta peralatan pendukung lainnya. 4. Pemeliharaan dan perbaikan. 5. Keamanan (safety) terutama dari kemungkinan kebakaran dan keselamatan kerja. 6. Bangunan yang meliputi luas bangunan, kondisi bangunan dan konstruksinya yang memenuhi syarat. 7. Masalah pembuangan limbah cair. 8. Service area, seperti kantin, tempat parkir, ruang ibadah, dan sebagainya diatur sedemikian rupa sehingga tidak terlalu jauh dari tempat kerja. 9. Letak tempat Misalnya di suatu lokasi yang agak tinggi, bila digunakan untuk menempatkan tangki penyimpan cairan maka cairan dalam tangki tersebut dapat dialirkan ke tempat yang lebih rendah tanpa menggunakan pompa. 10. Fasilitas jalan, gudang, dan kantor sebaiknya ditempatkan dekat jalan, tujuannya untuk memperlancar arus lalu lintas.

Universitas Sumatera Utara

11. Fleksibilitas dalam perencanaan tata letak pabrik dengan mempertimbangkan kemungkinan perubahan dari proses/mesin, sehingga perubahan–perubahan yang dilakukan tidak memerlukan biaya yang tinggi. Jadi penyusunan tata letak peralatan proses, tata letak bangunan dan lain-lain akan berpengaruh secara langsung pada modal, biaya produksi, efisiensi kerja dan keselamatan kerja. Pengaturan tata letak pabrik yang baik akan memberikan beberapa keuntungan, seperti : a. Mengurangi jarak transportasi bahan baku dan hasil produksi, sehingga mengurangi biaya material handling b. Memberikan ruang gerak yang lebih leluasa sehingga mempermudah perbaikan mesin dan peralatan yang rusak atau di blowdown c. Mengurangi ongkos produksi d. Meningkatkan keselamatan kerja e. Meningkatkan pengawasan operasi dan proses agar lebih baik

Universitas Sumatera Utara

8.3

Perincian Luas Tanah Luas areal yang diperlukan untuk lokasi pabrik pembuatan Magnesium

Hidroksida diperkirakan sebagai berikut : Tabel 8.1 Pembagian Penggunaan Areal Tanah No Penggunaan Areal Tanah Luas (m2) 1 Pos keamanan

40

2 Areal bahan baku

260

3 Parkir *)

290

4 Taman *)

700

5 Perumahan karyawan

390

6 Ruang kontrol

100

7 Areal proses

2400

8 Areal produk

260

9 Perkantoran

250

10 Laboratorium

200

11 Poliklinik 12 Kantin 13 Tempat ibadah

20 160 35

14 Gudang peralatan

180

15 Bengkel

170

16 Unit pemadam kebakaran

35

17 Unit pengolahan air

240

18 Ruang boiler

150

19 Unit pembangkit listrik

170

20 Unit pengolahan limbah

350

21 Areal perluasan *)

780

22 Jalan *) 23 Areal antar bangunan *) Total *)

2700 700 10580

merupakan prasarana pabrik

Universitas Sumatera Utara

Maka total luas tanah yang dibutuhkan untuk membangun pabrik pembuatan Magnesium Hidroksida adalah 10580 m2.

Universitas Sumatera Utara

2

6

10 7

3

11

1

9 8

14 4

16 20

12

18

17

5

13

15

13

2

19

21

SKALA 1 : 1000

Gambar 8.1 Tata Letak Pabrik Magnesium Hidroksida

Keterangan Gambar 8.1 No

Keterangan

No

Keterangan

1

Area Proses

14

Taman

2

Pos Keamanan

15

Kantin

3

Areal Bahan Baku

16

Laboratorium

4

Areal Produk

17

Poliklinik

5

Gudang Peralatan

18

Areal Perluasan

6

Parkir I

19

Tempat Ibadah

7

Ruang Boiler

20

Ruang Kontrol

8

Unit Pembangkit Listrik

21

Unit Pemadam Kebakaran

9

Bengkel

10

Unit Pengolahan Air

11

Unit Pengolahan Limbah

12

Perkantoran

13

Perumahan Karyawan

Universitas Sumatera Utara

BAB IX ORGANISASI DAN MANAJEMEN PERUSAHAAN

Masalah organisasi merupakan hal yang penting dalam perusahaan, hal ini menyangkut

efektivitas dalam peningkatan

kemampuan perusahaan dalam

memproduksi dan mendistribusikan produk yang dihasilkan. Dalam upaya peningkatan efektivitas dan kinerja perusahaan maka pengaturan atau manajemen harus menjadi hal yang mutlak. Tanpa manajemen yang efektif dan efisien tidak akan ada usaha yang berhasil cukup lama. Dengan adanya manajemen yang teratur dan baik dari kinerja sumber daya manusia maupun terhadap fasilitas yang ada, secara otomatis organisasi akan berkembang (Madura, 2000).

9.1

Organisasi Perusahaan Perkataan organisasi, berasal dari kata lain “organum” yang dapat berarti alat,

anggota badan. James D. Mooney, mengatakan : “Organisasi adalah bentuk setiap perserikatan manusia untuk mencapai suatu tujuan bersama”, sedang Chester I. Barnard memberikan pengertian organisasi sebagai : “Suatu sistem daripada aktivitas kerjasama yang dilakukan dua orang atau lebih” (Siagian,1992). Dari pendapat ahli yang dikemukakan di atas dapat diambil arti dari kata organisasi, yaitu kelompok orang yang secara sadar bekerjasama untuk mencapai tujuan bersama dengan menekankan wewenang dan tanggung jawab masing-masing. Secara ringkas, ada tiga unsur utama dalam organisasi (Sutarto, 2002) yaitu: 1. Adanya sekelompok orang 2. Adanya hubungan dan pembagian tugas 3. Adanya tujuan yang ingin dicapai Menurut pola hubungan kerja, serta lalu lintas wewenang dan tanggung jawab, maka bentuk-bentuk organisasi itu dapat dibedakan atas (Siagian,1992): 1. Bentuk organisasi garis 2. Bentuk organisasi fungsionil 3. Bentuk organisasi garis dan staf 4. Bentuk organisasi fungsionil dan staf

Universitas Sumatera Utara

9.1.1 Bentuk Organisasi Garis Ciri dari organisasi garis adalah organisasi masih kecil, jumlah karyawan sedikit, pimpinan dan semua karyawan saling kenal, dan spesialisasi kerja belum begitu tinggi (Siagian,1992). Kebaikan bentuk organisasi garis, yaitu : 1. Kesatuan komando terjamin dengan baik, karena pimpinan berada di atas satu tangan 2. Proses pengambilan keputusan berjalan dengan cepat karena jumlah orang yang diajak berdiskusi masih sedikit atau tidak ada sama sekali 3. Rasa solidaritas di antara para karyawan umumnya tinggi karena saling mengenal Keburukan bentuk organisasi garis, yaitu : 1. Seluruh kegiatan dalam organisasi terlalu bergantung kepada satu orang sehingga kalau seseorang itu tidak mampu, seluruh organisasi akan terancam kehancuran 2. Kecenderungan pimpinan bertindak secara otoriter 3. Karyawan tidak mempunyai kesempatan untuk berkembang

9.1.2 Bentuk Organisasi Fungsionil Ciri-ciri dari organisasi fungsionil adalah segelintir pimpinan tidak mempunyai bawahan yang jelas, sebab setiap atasan berwenang memberi komando kepada setiap bawahan, sepanjang ada hubungannya dengan fungsi atasan tersebut (Siagian,1992). Kebaikan bentuk organisasi fungsionil, yaitu : 1. Pembagian tugas-tugas jelas 2. Spesialisasi karyawan dapat dikembangkan dan digunakan semaksimal mungkin 3. Digunakan tenaga-tenaga ahli dalam berbagai bidang sesuai dengan fungsifungsinya Keburukan bentuk organisasi fungsionil, yaitu : 1. Karena adanya spesialisasi, sukar mengadakan penukaran atau pengalihan tanggung jawab kepada fungsinya 2. Para karyawan mementingkan bidang pekerjaannya, sehingga sukar dilaksanakan koordinasi

Universitas Sumatera Utara

9.1.3 Bentuk Organisasi Garis dan Staf Kebaikan bentuk organisasi garis dan staf adalah : 1. Dapat digunakan oleh setiap organisasi yang besar, apapun tujuannya, betapa pun luas tugasnya dan betapa pun kompleks susunan organisasinya 2. Pengambilan keputusan yang sehat lebih mudah diambil, karena adanya staf ahli Keburukan bentuk organisasi garis dan staf, adalah : 1. Karyawan tidak saling mengenal, solidaritas sukar diharapkan 2. Karena rumit dan kompleksnya susunan organisasi, koordinasi kadang-kadang sukar diharapkan

9.1.4 Bentuk Organisasi Fungsionil dan Staf Bentuk organisasi fungsionil dan staf, merupakan kombinasi dari bentuk organisasi fungsionil dan bentuk organisasi garis dan staf. Kebaikan dan keburukan dari bentuk organisasi ini merupakan perpaduan dari bentuk organisasi yang dikombinasikan (Siagian,1992). Dari uraian di atas dapat diketahui kebaikan dan keburukan dari beberapa bentuk organisasi. Setelah mempertimbangkan baik dan buruknya maka pada Pra rancangan Pabrik Pembuatan Magnesium Hidroksida dari Air Laut menggunakan bentuk organisasi garis dan staf.

9.2

Manajemen Perusahaan Umumnya perusahaan modern mempunyai kecenderungan bukan saja

terhadap produksi, melainkan juga terhadap penanganan hingga menyangkut organisasi dan hubungan sosial atau manajemen keseluruhan. Hal ini disebabkan oleh aktivitas yang terdapat dalam suatu perusahaan atau suatu pabrik diatur oleh manajemen.

Dengan

kata

lain

bahwa

manajemen

bertindak

memimpin,

merencanakan, menyusun, mengawasi, dan meneliti hasil pekerjaan. Perusahaan dapat berjalan dengan baik secara menyeluruh, apabila perusahaan memiliki manajemen yang baik antara atasan dan bawahan (Siagian,1992).

Universitas Sumatera Utara

Fungsi dari manajemen adalah meliputi usaha memimpin dan mengatur faktor-faktor ekonomis sedemikian rupa, sehingga usaha itu memberikan perkembangan dan keuntungan bagi mereka yang ada di lingkungan perusahaan. Dengan demikian, jelaslah bahwa pengertian manajemen itu meliputi semua tugas dan fungsi yang mempunyai hubungan yang erat dengan permulaan dari pembelanjaan perusahaan (financing). Dengan penjelasan ini dapat diambil suatu pengertian bahwa manajemen itu diartikan sebagai seni dan ilmu perencanaan (planning), pengorganisasian, penyusunan, pengarahan, dan pengawasan dari sumber daya manusia untuk mencapai tujuan (criteria) yang telah ditetapkan (Siagian,1992). Pada perusahaan besar, manajemen dibagi dalam tiga kelas (Siagian,1992), yaitu: 1. Top manajemen 2. Middle manajemen 3. Operating manajemen Orang yang memimpin (pelaksana) manajemen disebut dengan manajer. Manajer ini berfungsi atau bertugas untuk mengawasi dan mengontrol agar manajemen dapat dilaksanakan dengan baik sesuai dengan ketetapan yang digariskan bersama. Syarat-syarat manajer yang baik adalah (Madura, 2000), yaitu: 1. Harus menjadi contoh (teladan) 2. Harus dapat menggerakkan bawahan 3. Harus bersifat mendorong 4. Penuh pengabdian terhadap tugas-tugas 5. Berani dan mampu mengatasi kesulitan yang terjadi 6. Bertanggung jawab, tegas dalam mengambil atau melaksanakan keputusan yang diambil 7. Berjiwa besar

9.3

Bentuk Hukum Badan Usaha Dalam mendirikan suatu perusahaan yang dapat mencapai tujuan dari

perusahaan itu secara terus-menerus, maka harus dipilih bentuk perusahaan apa yang

Universitas Sumatera Utara

harus didirikan agar tujuan itu tercapai. Bentuk-bentuk badan usaha yang ada dalam praktek di Indonesia, antara lain adalah (Sutarto,2002) : 1.

Perusahaan Perorangan

2.

Persekutuan dengan Firma

3.

Persekutuan Komanditer

4.

Perseroan Terbatas

5.

Koperasi

6.

Perusahaan Negara

7.

Perusahaan Daerah Bentuk badan usaha dalam Pra rancangan Pabrik Pembuatan Magnesium

Hidroksida dari Air Laut ini yang direncanakan adalah perusahaan yang berbentuk Perseroan Terbatas (PT). Perseroan Terbatas adalah badan hukum yang didirikan berdasarkan perjanjian, melakukan kegiatan usaha dengan modal dasar yang seluruhnya terbagi dalam saham, dan memenuhi persyaratan yang ditetapkan dalam UU No. 1 tahun 1995 tentang Perseroan Terbatas (UUPT), serta peraturan pelaksananya. Syarat-syarat pendirian Perseroan Terbatas adalah : 1. Didirikan oleh dua orang atau lebih, yang dimaksud dengan “orang” adalah orang perseorangan atau badan hukum 2. Didirikan dengan akta otentik, yaitu di hadapan notaris 3. Modal dasar perseroan, yaitu paling sedikit Rp.20.000.000,- (dua puluh juta rupiah) atau 25 % dari modal dasar, tergantung mana yang lebih besar dan harus telah ditempatkan dan telah disetor Prosedur pendirian Perseroan Terbatas adalah : 1. Pembuatan akta pendirian di hadapan notaris 2. Pengesahan oleh Menteri Kehakiman 3. Pendaftaran Perseroan 4. Pengumuman dalam tambahan berita Negara Dasar-dasar pertimbangan pemilihan bentuk perusahaan PT adalah sebagai berikut : 1. Kontinuitas perusahaan sebagai badan hukum lebih terjamin, sebab tidak tergantung pada pemegang saham, dimana pemegang saham dapat berganti-ganti

Universitas Sumatera Utara

2. Mudah memindahkan hak pemilik dengan menjual sahamnya kepada orang lain 3. Mudah mendapatkan modal, yaitu dari bank maupun dengan menjual saham 4. Tanggung jawab yang terbatas dari pemegang saham terhadap hutang perusahaan 5. Penempatan pemimpin atas kemampuan pelaksanaan tugas

9.4

Uraian Tugas, Wewenang dan Tanggung Jawab

9.4.1 Rapat Umum Pemegang Saham (RUPS) Pemegang kekuasaan tertinggi pada struktur organisasi garis dan staf adalah Rapat Umum Pemegang Saham (RUPS) yang dilakukan minimal satu kali dalam setahun. Bila ada sesuatu hal, RUPS dapat dilakukan secara mendadak sesuai dengan jumlah forum. RUPS dihadiri oleh pemilik saham, Dewan Komisaris dan Direktur. Hak dan wewenang RUPS (Sutarto,2002) : 1. Meminta pertanggungjawaban Dewan Komisaris dan Direktur lewat suatu sidang 2. Dengan musyawarah dapat mengganti Dewan Komisaris dan Direktur serta mengesahkan anggota pemegang saham bila mengundurkan diri 3. Menetapkan besar laba tahunan yang diperoleh untuk dibagikan, dicadangkan, atau ditanamkan kembali

9.4.2 Dewan Komisaris Dewan Komisaris dipilih dalam RUPS untuk mewakili para pemegang saham dalam mengawasi jalannya perusahaan. Dewan Komisaris ini bertanggung jawab kepada RUPS. Tugas-tugas Dewan Komisaris adalah : 1. Menentukan garis besar kebijaksanaan perusahaan 2. Mengadakan rapat tahunan para pemegang saham 3. Meminta laporan pertanggungjawaban Direktur secara berkala 4. Melaksanakan pembinaan dan pengawasan terhadap seluruh kegiatan dan pelaksanaan tugas Direktur

9.4.3 Direktur Direktur merupakan pimpinan tertinggi yang diangkat oleh Dewan Komisaris. Adapun tugas-tugas Direktur adalah :

Universitas Sumatera Utara

1. Memimpin dan membina perusahaan secara efektif dan efisien 2. Menyusun dan melaksanakan kebijaksanaan umum pabrik sesuai dengan kebijaksanaan RUPS 3. Mengadakan kerjasama dengan pihak luar demi kepentingan perusahaan 4. Mewakili perusahaan dalam mengadakan hubungan maupun perjanjianperjanjian dengan pihak ketiga 5. Merencanakan dan mengawasi pelaksanaan tugas setiap personalia yang bekerja pada perusahaan Dalam melaksanakan tugasnya, Direktur dibantu oleh Manajer Teknik dan Produksi, Manajer Umum dan Keuangan, Manajer R&D (Research and Development).

9.4.4 Staf Ahli Staf ahli bertugas memberikan masukan, baik berupa saran, nasehat, maupun pandangan terhadap segala aspek operasional perusahaan.

9.4.5 Sekretaris Sekretaris diangkat oleh Direktur untuk menangani masalah surat-menyurat untuk pihak perusahaan, menangani kearsipan dan pekerjaan lainnya untuk membantu Direktur dalam menangani administrasi perusahaan.

9.4.6 Manajer Teknik dan Produksi Manajer teknik dan produksi bertanggung jawab langsung kepada direktur. Tugasnya mengkoordinir segala kegiatan yang berhubungan dengan operasi pabrik baik proses maupun teknik. Manajer ini dibantu oleh dua kepala bagian, yaitu kepala bagian teknik dan kepala bagian produksi.

9.4.7 Manajer Umum dan Keuangan Manajer umum dan keuangan bertanggung jawab langsung kepada direktur dalam mengawasi dan mengatur keuangan, administrasi, pemasaran dan personalia. Dalam menjalankan tugasnya manajer umum dan keuangan dibantu oleh dua kepala

Universitas Sumatera Utara

bagian yaitu kepala bagian umum dan personalia dan kepala bagian keuangan dan administrasi.

9.4.8 Manajer R & D (Research and Development) Manajer R & D bertanggung jawab langsung kepada direktur dalam usaha pengembangan proses produksi dan perbaikan kualitas produksi dari pabrik. Dalam menjalankan tugasnya manajer R & D dibantu oleh dua kepala bagian yaitu kepala bagian QC/QA (quality control / quality analyst) dan kepala bagian R & D.

9.5 Sistem Kerja Pabrik pembuatan Magnesium Hidroksida dari Air Laut ini direncanakan beroperasi 330 hari per tahun secara kontinu 24 jam sehari. Berdasarkan pengaturan jam kerja, karyawan dapat digolongkan menjadi tiga golongan, yaitu : 1. Karyawan non-shift, yaitu karyawan yang tidak berhubungan langsung dengan proses produksi, misalnya bagian administrasi, bagian gudang, dan lain-lain. Jam kerja karyawan non-shift ditetapkan 45 jam per minggu dan jam kerja selebihnya dianggap lembur. Perincian jam kerja non-shift adalah:

Senin – Kamis -

Jum’at -

Pukul 08.00 – 12.00 WIB → Waktu kerja

Pukul 12.00 – 13.00 WIB → Waktu istirahat Pukul 13.00 – 17.00 WIB → Waktu kerja

Pukul 08.00 – 12.00 WIB → Waktu kerja

Pukul 12.00 – 14.00 WIB → Waktu istirahat

-

Pukul 14.00 – 17.00 WIB → Waktu kerja

-

Pukul 08.00 – 14.00 WIB → Waktu kerja

Sabtu

2. Karyawan Shift

Universitas Sumatera Utara

Untuk pekerjaan yang langsung berhubungan dengan proses produksi yang membutuhkan pengawasan terus menerus selama 24 jam, para karyawan diberi pekerjaan bergilir (shift work). Pekerjaan dalam satu hari dibagi tiga shift, yaitu tiap shift bekerja selama 8 jam dan 15 menit pergantian shift dengan pembagian sebagai berikut :

− Shift I (pagi)

− Shift II (sore)

: 08.00 – 16.15 WIB : 16.00 – 00.15 WIB

− Shift III (malam) : 00.00 – 08.15 WIB

Jam kerja bergiliran berlaku bagi karyawan. Untuk memenuhi kebutuhan pabrik, setiap karyawan shift dibagi menjadi empat regu dimana tiga regu kerja dan satu regu istirahat. Pada hari Minggu dan libur nasional karyawan shift tetap bekerja dan libur 1 hari setelah setelah tiga kali shift.

Tabel 9.1 Jadwal Kerja Karyawan Shift Regu

Hari 1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

A

I

I

I

II

II

II

-

-

III

III

III

-

B

II

II

II

-

-

III

III

III

-

I

I

I

C

-

-

III

III

III

-

I

I

I

II

II

II

D

III

III

-

I

I

I

II

II

II

-

-

III

3. Karyawan borongan Apabila diperlukan, maka perusahaan dapat menambah jumlah karyawan yang dikerjakan secara borongan selama kurun jangka waktu tertentu yang ditentukan menurut kebijaksanaan perusahaan.

9.6

Jumlah Karyawan dan Tingkat Pendidikan Dalam melaksanakan kegiatan perusahaan/ pabrik, dibutuhkan susunan

karyawan seperti pada struktur organisasi. Jumlah karyawan yang dibutuhkan adalah sebagai berikut : Tabel 9.2 Jumlah Karyawan dan Kualifikasinya Jabatan

Jumlah

Pendidikan

Universitas Sumatera Utara

Direktur

1

Teknik Kimia (S1)

Dewan Komisaris

3

Ekonomi/Teknik (S1)

Staf Ahli

2

Teknik Kimia/ Informatika (S1)

Sekretaris

2

Akutansi (S1)/ Kesekretariatan (D3)

Manajer Teknik dan Produksi

1

Teknik Kimia (S2)

Manajer R&D

1

Teknik Industri/Kimia (S2)

Manajer Umum dan Keuangan

1

Ekonomi/Manajemen (S2)

Kepala Bagian Keuangan dan Adm.

1

Ekonomi/Manajemen (S1)

Kepala Bagian Umum dan Personalia

1

Hukum (S1)

Kepala Bagian Teknik

1

Teknik Industri (S1)

Kepala Bagian Produksi

1

Teknik Kimia (S1)

Kepala Bagian R&D

1

MIPA Kimia (S1)

Kepala Bagian QC/QA

1

Teknik Kimia (S1)

Kepala Seksi Proses

1

Teknik Kimia (S1)

Kepala Seksi Utilitas

1

Teknik Kimia (S1)

Kepala Seksi Mesin Instrumentasi

1

Teknik Mesin (S1)

Kepala Seksi Listrik

1

Teknik Elektro (S1)

Kepala Seksi Pemeliharaan Pabrik

1

Teknik Mesin (S1)

Kepala Seksi Keuangan

1

Akuntansi (S1)

Kepala Seksi Pemasaran

1

Manajemen Pemasaran (S1)

Kepala Seksi Administrasi

1

Sekretaris (D3)

Kepala Seksi Humas

1

Ilmu Komunikasi (S1)

Kepala Seksi Personalia

1

Psikologi / Manajemen (S1)

Kepala Seksi Keamanan

1

ABRI

Tabel 9.2 Jumlah Karyawan dan Kualifikasinya…….................(lanjutan) Jabatan Karyawan Proses Karyawan Laboratorium QC/QA dan R&D Karyawan Utilitas

Jumlah

Pendidikan

30

Teknik Kimia (S1)/Politeknik (D3)

10

MIPA Kimia (S1)/Kimia Analis (D3)

10

Teknik Kimia (S1)/Politeknik (D3)

Universitas Sumatera Utara

Karyawan Unit Pembangkit Listrik

7

Teknik Elektro/Mesin

Karyawan Instrumentasi Pabrik

7

Teknik Instrumentasi Pabrik (D4)

Karyawan Pemeliharaan Pabrik

10

Teknik Mesin(S1)/Politek. Mesin (D3)

Karyawan Bag. Keuangan

3

Akutansi/Manajemen (D3)

Karyawan Bag. Administrasi

3

Ilmu Komputer (D1)

Karyawan Bag. Personalia

4

Akutansi/Manajemen (D3)

Karyawan Bag. Humas

4

Akutansi/Manajemen (D3)

Karyawan Penjualan/ Pemasaran

5

Manajemen Pemasaran (D3)

Petugas Keamanan

10

SLTP/STM/SMU/D1

Karyawan Gudang / Logistik

10

SLTP/STM/SMU/D1

Dokter

1

Kedokteran (S1)

Perawat

2

Akademi Perawat (D3)

Petugas Kebersihan

10

SLTP/SMU

Supir

6

SMU/STM

Jumlah

9.7

160

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)

Universitas Sumatera Utara

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 10. Bonus 0,5 % dari keuntungan perusahaan akan didistribusikan untuk seluruh karyawan yang berprestasi

Universitas Sumatera Utara

BAB X ANALISA EKONOMI

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

10.1 Modal Investasi Modal investasi adalah seluruh modal untuk mendirikan pabrik dan mulai menjalankan usaha sampai mampu menarik hasil penjualan. Modal investasi terdiri dari:

10.1.1 Modal Investasi Tetap / Fixed Capital Investment (FCI) X –yang 2 diperlukan untuk menyediakan segala Modal investasi tetap adalah modal

peralatan dan fasilitas manufaktur pabrik. Modal investasi tetap ini terdiri dari: 1. Modal Investasi Tetap Langsung (MITL) / Direct Fixed Capital Investment (DFCI), yaitu modal yang diperlukan untuk mendirikan bangunan pabrik, membeli dan memasang mesin, peralatan proses, dan peralatan pendukung yang diperlukan untuk operasi pabrik. Modal investasi tetap langsung ini meliputi:

Universitas Sumatera Utara

-

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 77.978.927.651,2. Modal Investasi Tetap Tak Langsung (MITTL) / Indirect Fixed Capital Investment (IFCI), yaitu modal yang diperlukan pada saat pendirian pabrik (construction overhead) dan semua komponen pabrik yang tidak berhubungan secara langsung dengan operasi proses. Modal investasi tetap tak langsung ini meliputi: -

Modal untuk pra-investasi

-

Modal untuk engineering dan supervisi

-

Modal biaya legalitas

-

Modal biaya kontraktor (contractor’s fee)

-

Modal untuk biaya tak terduga (contigencies)

Dari perhitungan pada Lampiran E diperoleh modal investasi tetap tak langsung, MITTL sebesar Rp 101.548.096.306,Maka total modal investasi tetap, MIT = MITL + MITTL =

Rp 77.978.927.651,-

+

Rp

91.088.118.846,= Rp 101.548.096.306,-

10.1.2 Modal Kerja / Working Capital (WC)

Universitas Sumatera Utara

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

Modal untuk biaya bahan baku proses dan utilitas

-

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

-

Modal untuk mulai beroperasi (start-up)

-

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

IP × HPT 12

Dengan: PD = piutang dagang IP

= jangka waktu yang diberikan (3 bulan)

HPT = hasil penjualan tahunan Dari hasil perhitungan pada Lampiran E diperoleh modal kerja sebesar Rp 44.574.681.172,Maka, total modal investasi = Modal Investasi Tetap + Modal Kerja = Rp 101.548.096.306,- + Rp 44.574.681.172,= Rp 146.122.777.477,-

Modal investasi berasal dari : -

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

Modal sendiri adalah Rp 87.673.666.486,-

Pinjaman dari bank sebanyak 40 % dari modal investai total

Pinjaman bank adalah Rp 58.449.110.991,-

Universitas Sumatera Utara

Universitas Sumatera Utara

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

-

Biaya pemasaran dan distribusi

-

Biaya laboratorium, penelitian dan pengembangan

-

Biaya hak paten dan royalti

-

Biaya asuransi

-

Pajak Bumi dan Bangunan (PBB)

Dari hasil perhitungan pada Lampiran E diperoleh biaya tetap (FC) adalah sebesar Rp

46.890.314.337,-

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

Biaya bahan baku proses dan utilitas

-

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

-

Biaya variabel lainnya

Dari hasil perhitungan pada Lampiran E diperoleh biaya variabel (VC) adalah sebesar Rp 21.586.597.564,-

Universitas Sumatera Utara

Maka, biaya produksi total,

= Biaya Tetap (FC) + Biaya Variabel (VC) = Rp 46.890.314.337,- + Rp 21.586.597.564,= Rp 68.476.911.901,-

10.3 Total Penjualan (Total Sales) Penjualan diperoleh dari hasil penjualan produk magnesium hidroksida dam kalsium sulfat adalah sebesar

Rp 100.831.851.857,-. .Maka laba atas penjualan

adalah sebesar Rp 32.354.939.956,-.

10.4 Bonus Perusahaan Sesuai fasilitas tenaga kerja dalam pabrik pembuatan magnesium hidroksida, maka perusahaan memberikan bonus 0,5 % dari keuntungan perusahaan yaitu sebesar Rp 161.774.700,-

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

= Rp 32.193.165.256,-

2. Pajak penghasilan (PPh)

= Rp

3. Laba setelah pajak (netto)

= Rp 22.552.715.679,-

9.640.449.577,-

10.6 Analisa Aspek Ekonomi 10.6.1 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 32.193.165.256 Rp 100.831.851.857

× 100%

= 31,93 % Dari hasil perhitungan diperoleh profit margin sebesar 31,93 %, maka pra rancangan pabrik ini memberikan keuntungan.

Universitas Sumatera Utara

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

Biaya Tetap × 100 % Total Penjualan − Biaya Variabel

Rp 46.890.314.337 Rp 100.831.851.857 – Rp 21.586.597.564

BEP =

× 100%

= 57,55 % Kapasitas produksi pada titik BEP = 57,55 % × 2600 ton = 1525,02 ton Nilai penjualan pada titik BEP

= 57,55 % × Rp 100.831.851.857 = Rp 58.026.715.464 ,-

Dari data feasibilities, (Timmerhaus, 1991) : -

BEP ≤ 50 %, pabrik layak (feasible)

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

Dari perhitungan diperoleh BEP = 57,55 %, maka pra rancangan pabrik ini layak.

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

=

Laba setelah pajak × 100 % Total Modal Investasi

= Rp 22.552.715.679 Rp 146.122.777.477

× 100%

= 15,43 %

Universitas Sumatera Utara

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 15,43 %; sehingga pabrik yang akan didirikan ini termasuk resiko laju pengembalian modal rata-rata.

10.6.4 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 = 1 tahun. x 1 tahun 0,1543 POT = = 6,48 tahun

Dari hasil perhitungan, didapat bahwa seluruh modal investasi akan kembali setelah 6,48 tahun operasi.

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

Laba setelah pajak × 100 % Modal sendiri

Rp Rp

22.552.715.679 87.673.666.486

× 100%

= 25,72 % 10.6.6 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.

Universitas Sumatera Utara

Apabila IRR ternyata lebih besar dari bunga riil yang berlaku, maka pabrik akan menguntungkan tetapi bila IRR lebih kecil dari bunga riil yang berlaku maka pabrik dianggap rugi.

Dari perhitungan Lampiran E diperoleh IRR = 38,32 %, sehingga pabrik akan

menguntungkan karena lebih besar dari bunga bank saat ini sebesar 7% (Bank Mandiri, 2005).

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR PUSTAKA Anonim. 2009. water. http:// www.camd.isu.edu/ Anonim. 2009. dolomite. http:// www. sigmaaldrich.com/ Anonim. 2009. Magnesium Hydroxide. http:// www.apag.org/ Anonim. 2009. Calsium Sulphate. http:// www.chem.org/ Anonim. 2009. Valuta Asing. Analisa, 22 Juli 2010. Asosiasi Asuransi Jiwa Indonesia-AAJI. 2010. Data Premi Perusahaan Asuransi Indonesia. Austin, George.T. 1996. Industri Proses kimia. Jakarta: Penerbit Erlangga. Bank Mandiri. 2010. Cicilan Ringan KPR dan Kredit Usaha. Jakarta. Baumann, E. Robert dan Harold E. Rabbit. 1971. Sewerage and Sewage Treatment. New York : John Willey & Sons. BPS. 2003-2007. Data Impor Indonesia. Badan Pusat Statistik. Brownell, L.E., Young E.H., 1959. Process Equipment Design. Wiley Eastern Ltd.New Delhi. Chemstock-wais.2010. Magnesium Hidroksida. http://www.mineral.co.id./ Considine, Douglas M. 1985. Instruments and Controls Handbook. 3rd Edition. USA: Mc.Graw-Hill, Inc. Crites, Ron dan George Tchobanoglous. 1998. Small and Decentralized Wastemanagement Systems. Singapore: Mc.Graw-Hill, Inc. Evans, Ulick Richardson. 1978. An Introduction to Metallic Corrosion. London : Edward Arnold Press. Foust,A.S., 1980. Principles of Unit Operation. John Wiley and Sons.London. Geankoplis, C.J., 1997. Transport Process and Unit Operation. Allyn and Bacon. New York. IFT. 2010. Calsium sulphate. http://www.mineral.co.id./ Kern, D.Q., 1965. Process Heat Transfer. McGraw-Hill Book Company . New York Lyman. 1982. HandBook of Chemical Property Estimation Methods. New York: John Wiley and Sons Inc. Madura, Jeff. 2000. Introduction to Business.2nd Edition. USA: South-Western College Publishing. Metcalf & Eddy. 1984. Wastewater Engineering, Treatment & Reuse. USA: McGraw-Hill Book Company. Metcalf & Eddy. 1991. Wastewater Engineering Treatment, Disposal, Reuse. McGraw-Hill Book Company. New Delhi. Metcalf & Eddy. 2003. Wastewater Engineering, Treatment & Reuse. 4rd Edition. New Delhi: McGraw-Hill Book Company.

Universitas Sumatera Utara

McCabe, Warren L., Julian C. Smith, dan Peter Harriott. 1999. Operasi Teknik Kimia. Jilid 1. Jakarta: Penerbit Erlangga. Montgomery, Douglas C. 1992. Reka Bentuk dan Analisis Uji Kaji (Terjemahan). Kuala Lumpur: Penerbit Universiti Sains Malaysia Pulau Pinang. Nalco. 1988. The Nalco Water Handbook. 2nd Edition. McGraw-Hill Book Company. New York. Othmer, D.F. dan Kirk, R.E. 1967. Encyclopedia of Chemical Engineering Technology. New York: John Wiley and Sons Inc. Perry, Robert H. dan Dow W. Green. 1999. Chemical Engineering HandBook. 7th Edition. New York: McGraw-Hill Book Company. 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. PT. Halim Sejahtera Cipta Mandiri.2010. PT. Pertamina. 2010.(berdasarkan hasil wawancara dengan pegawai SPBU) PT. Prudential Life Assurance. 2010. Prufast-Start Trainning : Product Knowledge. Reklaitis,G.V., 1983. Introduction to Material and Energy Balance. McGraw-Hill Book Company. New York. Rusjdi, Muhammad. 2004. PPh Pajak Penghasilan. Jakarta: PT Indeks Gramedia Siagian, Sondang P. 1992. Fungsi-fungsi Manajerial. Jakarta : Offset Radar Jaya. Smith, J.M., 1987. Introduction to Chemical Engineering Thermodynamics. 4th Edition. McGraw- Hill Book Company. New York. Sutarto. 2002. Dasar-dasar Organisasi. Yogyakarta : Gajah Mada University Press. Thopick, 2008. Sumber Magnesium. http:/www.mineral.com/ Ulrich, G.D., 1984. A Guide to Chemical Engineering Process Design and Economics. John Wiley and Sons. New York. Waluyo, 2000. Perubahan Perundang-undangan Perpajakan Era Reformasi. Jakarta: Penerbit Salemba Empat. Yayasan Pamulung Indonesia.2010. Dolomite. http://www.mineral.co.id./

Universitas Sumatera Utara

LAMPIRAN A PERHITUNGAN NERACA MASSA Kapasitas produksi Mg(OH)2 = 2.650 ton/tahun 1 tahun

=

330 hari kerja

1 hari

=

24 jam kerja

Kapasitas tiap jam =

2.650

hari 1.000kg ton ton x x x tahun 330hari 24 jam 1ton

= 334,5960 kg / jam

Kemurnian dari Mg(OH)2 adalah 90%, maka : Jumlah Mg(OH)2 = 90% x 334,5960 kg / jam = 301,1364 kg/jam

1. Furnace (B-130) Fungsi: Membuat CaO dan MgO Persamaan stoikiometri : CaMg(CO3)2(c)

kalsinasi

CaO(c) + MgO(c) + 2CO2(c)

(1) Data : Pemanasan yang terjadi dari persamaan stoikiometri di atas, berlangsung dengan konversi 98%. (4) (2) F2 CaMg(CO3)2

Furnace (B-130)

F4 CO2

(3) F3 CaO MgO CaMg(CO3) 2

Universitas Sumatera Utara

Gambar LA.1 Aliran proses massa pada Furnace (B-130)

a. CaO yang diproduksi 98% × 580,0938 kg/ jam CaMg(CO3)2 ×

1kgmolCaMg (CO3 ) 2 1kgmolCaO × × 184,21kgCaMg (CO3 ) 2 1kgmolCaMg (CO3 ) 2

56,37 kgCaO 1kgmolCaO

= 173,0193 kg/jam b. MgO yang diproduksi 98% × 290,0568 kg/ jam CaMg(CO3)2 ×

1kgmolCaMg (CO3 ) 2 1kgmolMgO × × 184,21kgCaMg (CO3 ) 2 1kgmolCaMg (CO3 ) 2

40,18kgMgO 1kgmolMgO

= 123,5852 kg/jam

c. CO2 yang diproduksi 98% × 290,0568 kg/ jam CaMg(CO3)2 ×

1kgmolCaMg (CO3 ) 2 2kgmolCO2 × × 184,21kgCaMg (CO3 ) 2 1kgmolCaMg (CO3 ) 2

44,41kgCO2 1kgmolCO2

= 271,8874 kg / jam

2. Reaktor-1 (R-210) Fungsi: Membuat Ca(OH)2 dan Mg(OH)2 Persamaan stoikiometri : CaO(s) + MgO(s) + 2H2O(l)

Ca(OH)2(aq) + Mg(OH)2(s)

(2)

Data : Pencampuran yang terjadi dari persamaan stokiometri di atas, berlangsung dengan konversi reaksi 100%. (6) F H2 O 6

(5) F5 CaO MgO

Reaktor 1 (R-210)

(7) F7 CaO MgO Ca(OH)2 Mg(OH)2 Universitas Sumatera Utara

Gambar LA.2 Aliran proses massa pada Reaktor-1 (R-210) Basis : 111,2267 kg/jam air bersih

Universitas Sumatera Utara

a. Ca(OH)2 yang diproduksi CaO bereaksi dengan air bersih untuk memproduksi Ca(OH)2 98% × 111,2267 kg/ jam H2O x

1kgmolH 2 O 1kgmolCa (OH ) 2 74,13kgCa (OH ) 2 x x 2kgmolH 2 O 18,11kgH 2 O 1kgmolCa(OH ) 2

= 224,0600 kg/jam

b. Mg(OH)2 yang diproduksi MgO bereaksi dengan air bersih untuk memproduksi Mg(OH)2 98% × 111, 2267kg/ jam H2O x

1kgmolH 2 O 1kgmolMg (OH ) 2 58,04kgMg (OH ) 2 x x 2kgmolH 2 O 18,11kgH 2 O 1kgmolMg (OH ) 2

= 175,6146 kg/jam

3. Reaktor-2 (R-220) Fungsi: Tempat terjadinya reaksi Ca(OH)2 dengan air laut Persamaan stoikiometri : MgCl2(aq) + Ca(OH)2(s)

Mg(OH)2(s) + CaCl2(aq)

MgSO4(aq) + Ca(OH)2(s)

Mg(OH)2(s) + CaSO4(s)

Data : Reaksi kimia yang terjadi dari persamaan stoikiometri di atas, berlangsung dengan konversi reaksi 90%. H2 O (8) CaO F7 MgO Ca(OH)2 Mg(OH)2 CaMg(CO3)2 H2 O KCl NaBr NaCl MgCl2 MgSO4

Reaktor 2 (R-220)

(7) F8

(9) F9 H2 O KCl MgCl2 MgSO4 CaO MgO

NaCl NaBr Ca(OH)2 CaSO4

CaCl2

Universitas Sumatera Utara

Gambar LA.3 Aliran Proses massa pada reaktor Basis 58.208 kg/jam air laut a. Mg(OH)2 yang diproduksi MgCl2 dan MgSO4 bereaksi dengan Ca(OH)2 untuk memproduksi Mg(OH)2 98%×(58.208 kg / jam air laut ×

0,32kgMgCl 2 1kgmolMgCl 2 1kgmolMg (OH ) 2 × × × 100kgairlaut 95,23kgMgCl 2 1kgmolMgCl 2

58,34kgMg (OH ) 2 + 1kgmolMg (OH ) 2

58.208 kg / jam air laut ×

0,22kgMgSO4 1kgmolMgSO4 1kgmolMg (OH ) 2 58,34kgMg (OH ) 2 × × × ) 100kgairlaut 120,38kgMgSO4 1kgmolMgSO4 1kgmolMg (OH ) 2

= 333,6677 kg/jam

b. CaCl2 yang diproduksi MgCl2 bereaksi dengan Ca(OH)2 untuk memproduksi CaCl2 98%×(58.208 kg / jam air laut ×

0,32kgMgCl 2 1kgmolMgCl 2 1kgmolCaCl 2 111,52kgCaCl 2 × × × ) 100kgairlaut 95,23kgMgCl 2 1kgmolMgCl 2 1kgmolCaCl 2

= 195,8730 kg/jam

c. CaSO4 yang diproduksi MgSO4 bereaksi dengan Ca(OH)2 untuk memproduksi CaSO4 98%×(58.208 kg / jam air laut ×

0,22kgMgSO4 1kgmolMgSO4 1kgmolCaSO4 × × × 100kgairlaut 120,38kgMgSO4 1kgmolMgSO4

136,34kgCaSO4 ) 1kgmolCaSO4

= 130,6188 kg/jam

d. Ca(OH)2 yang dibutuhkan

Universitas Sumatera Utara

98%×(58.208 kg / jam air laut ×

0,32kgMgCl 2 1kgmolMgCl 2 1kgmolCa (OH ) 2 × × × 100kgairlaut 95,23kgMgCl 2 1kgmolMgCl 2

0,22kgMgSO4 1kgmolMgSO4 1kgmolMg (OH ) 2 74,13kgCa (OH ) 2 + 58.208 kg / jam air laut × × × × 100kgairlaut 120,38kgMgSO4 1kgmolMgSO4 1kgmolCa(OH ) 2 74,13kgCa (OH ) 2 ) 1kgmolCa (OH ) 2

= 224,0600 kg/jam

Universitas Sumatera Utara

4. Rotary Filter (H-310) Fungsi: Memisahkan komponen mudah larut dan sukar larut dari alur 9 Rotary Filter (H-310)

(9) 9

F H2 O KCl NaBr NaCl Ca(OH)2 MgCl2 MgSO4 Mg(OH)2 CaCl2 CaSO4 CaO MgO CaMg(CO3)

(31) F31 H2 O KCl NaBr NaCl MgCl2 MgSO4 CaCl2

(10) F10 H2 O Ca(OH)2 Mg(OH)2 CaSO4 CaO MgO CaMg(CO3)

2

Gambar LA.4 Aliran Proses massa pada Rotary Filter (H-310)

Data : Asumsi : Tahap filtrasi membebaskan senyawa terlarut dan 95% air dari alur masuk Neraca Massa Total : F9 58557,5834 58557,5834

=

F31

= 55242,3233 = 58557,5834

+ +

F10 3315,2601

Neraca massa Komponen : - KCl : 9 31 FKCl = FKCl = 40,7456 kg/jam

- NaBr : 9 31 FNaBr = FNaBr = 4,6566 kg/jam

- NaCl : 9 31 FNaCl = FNaCl = 1559,9744 kg/jam

Universitas Sumatera Utara

- Ca(OH)2 : 9 10 FCa(OH) = FCa(OH) = 22,4060 kg/jam 2 2

- MgCl2 : 9 31 FMgCl = FMgCl = 18,6266 kg/jam 2 2

- MgSO4 : 9 31 FMgSO = FMgSO =12,8058 kg/jam 4 4

- Mg(OH)2 : 9 31 FMg(OH) = FMg(OH) = 333,6677 kg/jam 2 2

- CaCl2 : 9 31 FCaCl = FCaCl = 195,8730 kg/jam 2 2

- CaSO4 : 9 10 FCaSO = FCaSO = 130,6188 kg/jam 4 4

- CaMg(CO3)2: 9 10 FCaMg(CO = FCaMg(CO = 11,6019 kg/jam 3 )2 3 )2

- CaO: 9 10 FCaO = FCaO = 3,4604 kg/jam

- MgO: 9 10 FMgO = FMgO = 2,4717 kg/jam

- H2O :

FH312O = 0,95 × FH9 2O

= 0,95 × 56220,6751 kg/jam = 53409,6413 kg/jam

FH102O = 0,05 × FH9 2O

= 0,05 × 56220,6751 kg/jam = 2811,0338 kg/jam

Universitas Sumatera Utara

5. Hydrocyclone (F-320) Fungsi: Memisahkan Mg(OH)2 dari CaSO4 F11 (11) (11)

H2 O

(13)

Hydroclone (F-320)

F10

F13 H2 O Mg(OH)2 CaSO4 Ca(OH)2 CaO MgO CaMg(CO3)

F12 (20)

H2 O Mg(OH)2 CaSO4 Ca(OH)2 CaO MgO CaMg(CO3)

H2 O Mg(OH)2 CaSO4 Ca(OH)2 CaO MgO CaMg(CO3)

Gambar LA.5 Aliran Proses massa pada Hydrocyclone (F-320)

Data : Asumsi : Tahap hydrocyclone memisahkan 95% senyawa ringan dan air dari alur masuk Neraca Massa Total :

F10

+

F11

=

F13

+

3315,2601 + 3990,0000 = 6806,6597 + 7305,2601

=

F12 498,6005

7305,2601

Neraca massa Komponen : - Ca(OH)2 : 10 FCa(OH) 2

13 = FCa(OH) 2

12 + FCa(OH) 2

= 21,2857 + 1,1203 = 22,4060kg/jam - Mg(OH)2 :

Universitas Sumatera Utara

10 FMg(OH) 2

13 = FMg(OH) 2

12 + FMg(OH) 2

= 316,9843 + 16,6834 = 333,6677kg/jam - CaSO4 : 10 13 FCaSO = FCaSO 4 4

12 + FCaSO 4

= 6,5309 + 124,0878 = 130,6188/jam - CaO: 10 13 12 FCaO = FCaO + FCaO

= 0,1730 + 3,2874 = 3,4604 kg/jam

- MgO: 10 13 FMgO = FMgO

12 + FMgO

= 0,1236 +2,3481 = 2,4717 kg/jam - CaMg(CO3)2 : 10 13 12 FCaMg(CO = FCaMg(CO + FCaMg(CO 3 )2 3 )2 3 )2

= 0,5801 + 11,0218 = 11,6019kg/jam - H2O :

FH132O = 0,95 × (FH102O + FH112O )

= 0,95 × (2811,0338 + 3990,0000) kg/jam = 6460,9821 kg/jam

FH122O = 0,05 × (FH102O + FH112O )

= 0,05 x (2811,0338 + 3990,0000)kg/jam = 340,0517 kg/jam

Universitas Sumatera Utara

6. Hydrocyclone (F-330) Fungsi: Memisahkan Mg(OH)2 dari CaSO4

13

Hydroclone (F-330)

F13 H2 O Mg(OH)2 CaSO4 Ca(OH)2 CaO MgO CaMg(CO3)

F15

15

H2 O Mg(OH)2 CaSO4 Ca(OH)2 CaO MgO CaMg(CO3

14 F14 H2 O Mg(OH)2 CaSO4 Ca(OH)2 CaO MgO CaMg(CO3)

Gambar LA.6 Aliran Proses massa pada Hydrocyclone (F-330)

Data : Asumsi : Tahap hydrocyclone memisahkan 95% senyawa ringan dan air dari alur masuk Neraca Massa Total :

F13

=

F14

+

F15

6460,9821 = 6137,9330 + 323,0491 6460,9821 = 6460,9821

Neraca massa Komponen : - Ca(OH)2 : 13 FCa(OH) 2

14 = FCa(OH) 2

15 + FCa(OH) 2

= 20,2214 + 1,0643 = 21,2857kg/jam

Universitas Sumatera Utara

- Mg(OH)2 : 13 14 15 FMg(OH) = FMg(OH) + FMg(OH) 2 2 2

= 15,8492 + 301,135 = 316,9843 kg/jam - CaSO4 : 13 FCaSO 4

14 = FCaSO 4

15 + FCaSO 4

= 0,3265 + 6,2044 = 6.5310 kg/jam - CaMg(CO3)2 : 13 14 15 FCaMg(CO = FCaMg(CO + FCaMg(CO 3 )2 3 )2 3 )2

= 0,0290

+ 0,5511

= 0,5801kg/jam - CaO: 13 14 FCaO = FCaO

15 + FCaO

= 0,0087 + 0,1644 = 0,1730 kg/jam

- MgO: 13 14 FMgO = FMgO

15 + FMgO

= 0,0062 + 0,1174 = 0,1236 kg/jam - H2O :

FH142O = 0,95 × FH132O

= 0,95 × 6460,9821 kg/jam = 6137,9330 kg/jam

FH152O = 0,05 x FH132O = 0,05 x 323,0491 kg/jam = 161,5268 kg/jam

Universitas Sumatera Utara

7. Spray Dryer (DE-340) Fungsi: Mengeringkan produk Mg(OH)2

(15)

Spray Dryer (DE-340)

F15 H2 O Mg(OH)2 CaSO4 CaO MgO CaMg(CO3)

F17

(17)

H2 O

(16) F16 H2 O Mg(OH)2 CaSO4 CaO MgO CaMg(CO3)

Gambar LA.7 Aliran Proses massa pada Spray Dryer (DE-340)

Data : Asumsi : Tahap pengeringan membebaskan 90% air dari alur masuk Neraca Massa Total :

F15 = F17 + F16 625,3436 = 290,7442 + 334,5994 625,3436 = 625,3436

Neraca massa Komponen : - Mg(OH)2 : 15 16 FMg(OH) = FMg(OH) 2 2

= 301,1351 kg/jam - CaSO4 : 15 FCaSO 4

16 = FCaSO 4

= 0,3265 kg/jam - CaMg(CO3)2 :

Universitas Sumatera Utara

15 16 FCaMg(CO = FCaMg(CO 3 )2 3 )2

= 0,5511 = 0,5511kg/jam - CaO: 15 16 FCaO = FCaO

= 0,1644 kg/jam - MgO: 15 16 FMgO = FMgO

= 0,1174 kg/jam - H2O :

FH162O = 0,10 × FH152O

= 0,05 × 323,0491 kg/jam = 32,3049 kg/jam

FH172O = 0,90 × FH152O

= 0,95 × 323,0491 kg/jam = 290,7442 kg/jam

8. Rotary Filter (H-350) Fungsi: Memisahkan Mg(OH)2 dari CaSO4 H2 O

F19 (19) (20) F20 H2 O Mg(OH)2 CaSO4 Ca(OH)2 CaO MgO CaMg(CO3)

Rotary Filter (H-350) F21 (21) H2 O Mg(OH)2 CaSO4 Ca(OH)2 CaO MgO CaMg(CO3)2

(22) F22 H2 O Mg(OH)2 CaSO4 Ca(OH)2 CaO MgO CaMg(CO3)

Gambar LA.8 Aliran Proses massa pada Rotary Filter (H-350)

Universitas Sumatera Utara

Data : Asumsi : Tahap hydrocyclone memisahkan 95% senyawa ringan dan air dari alur masuk Neraca Massa Total :

F20 + F19 498,6005+ 2000,0000 2498,6005

= F22 + F21 = 2246,9999 + 251,6006 = 2498,6005

Neraca massa Komponen : - Ca(OH)2 : 20 FCa(OH) 2

22 = FCa(OH) 2

21 + FCa(OH) 2

= 1,0643 + 0,0560 = 1,1203 kg/jam - Mg(OH)2 : 20 22 21 FMg(OH) = FMg(OH) + FMg(OH) 2 2 2

= 15,8492 + 0,8342 = 16,6834 kg/jam - CaSO4 : 20 FCaSO 4

22 = FCaSO 4

21 + FCaSO 4

= 6,2044 + 117,8834 = 124,0878 kg/jam - CaMg(CO3)2 : 20 22 21 FCaMg(CO = FCaMg(CO + FCaMg(CO 3 )2 3 )2 3 )2

= 0,5511 + 10,4707 = 11,0218 kg/jam - CaO: 20 22 FCaO = FCaO

21 + FCaO

= 0,1644 + 3,1230 = 3,2874 kg/jam

Universitas Sumatera Utara

- MgO: 20 22 FMgO = FMgO

21 + FMgO

= 0,1174 + 2,2307 = 2,3481 kg/jam - H2O :

FH222O = 0,95 × (FH202O + FH192O )

= 0,95 × (340,0517 + 2000,0000) kg/jam = 2223,0491 kg/jam

FH212O = 0,05 × (FH202O + FH192O )

= 0,05 × (340,0517 + 2000,0000) kg/jam = 117,0026 kg/jam

9. Rotary Dryer (DE-370) Fungsi: Mengeringkan kristal CaSO4 (21)

Rotary Dryer (DE-370)

F21

F23

H2 O Mg(OH)2 CaSO4 Ca(OH)2 CaO MgO CaMg(CO3)

(23)

(24) F24 H2 O

H2 O Mg(OH)2 CaSO4 Ca(OH)2 CaO MgO CaMg(CO3)

Gambar LA.9 Aliran Proses massa pada Rotary Dryer (DE-370) Data : Asumsi : Tahap filtrasi membebaskan 80% air dari alur masuk Neraca Massa Total :

F21

=

F24

+

F23

117,0026 = 93,6021 + 23,4005 117,0026 = 117,0026 Neraca massa Komponen : - Ca(OH)2 :

Universitas Sumatera Utara

21 23 FCa(OH) = FCa(OH) 2 2

= 0,0560 kg/jam - Mg(OH)2 : 21 23 FMg(OH) = FMg(OH) 2 2

= 0,8342 kg/jam - CaSO4 : 21 FCaSO 4

23 = FCaSO 4

= 117,8834 kg/jam - CaMg(CO3)2 : 21 23 FCaMg(CO = FCaMg(CO 3 )2 3 )2

= 10,4707 kg/jam - CaO: 21 23 FCaO = FCaO

= 3,1230 kg/jam - MgO: 21 23 FMgO = FMgO

= 2,2307 kg/jam - H2O :

FH232O = 0,20 × FH212O

= 0,20 × 117,0026 kg/jam = 23,4005 kg/jam

FH242O = 0,80 × FH212O

= 0,80 × 117,0026 kg/jam = 93,6021 kg/jam

10. Kristalisator (K-360) Fungsi: Mengkristalkan CaSO4 dan memisahkan CaSO4 dari komponen yang mudah larut dalam air 24 F24 H2 O Mg(OH)2 CaSO4 Ca(OH)2 CaO

Kristalisator (K-360) F25

25

H2 O Ca(OH)2

26 F26 H2 O Mg(OH)2 CaSO 4 Universitas Sumatera Utara Ca(OH)2 CaO

Gambar LA.10 Aliran Proses massa pada Kristalisator (K-360)

Data : Asumsi : Tahap kristalisasi membebaskan senyawa terlarut dan 94% air dari alur masuk Neraca Massa Total :

F24 = F26 + F25 356,4404 = 135,9494 + 220,491 356,4404 = 157,9985 Neraca massa Komponen : - Ca(OH)2 : 24 26 FCa(OH) = FCa(OH) 2 2

25 + FCa(OH) 2

= 0,0034 + 0,0527 = 0,0560 kg/jam - Mg(OH)2 : 24 26 FMg(OH) = FMg(OH) 2 2

= 0,8342 kg/jam

- CaSO4 : 24 FCaSO 4

26 = FCaSO 4

= 117,8834 kg/jam - CaMg(CO3)2 : 24 26 FCaMg(CO = FCaMg(CO 3 )2 3 )2

= 10,4707 kg/jam

Universitas Sumatera Utara

- CaO: 24 26 FCaO = FCaO

= 3,1230 kg/jam - MgO: 24 26 FMgO = FMgO

= 3,1230 kg/jam - H2O :

FH252O = 0,94 × FH242O

= 0,94 × 23,4005 kg/jam = 21.9965 kg/jam

FH262O = 0,06 × FH242O

= 0,06 × 23,4005 kg/jam = 1,4040 kg/jam

11. Evaporator (V-390) Fungsi: Mengkristalkan NaCl dan memisahkan NaCl dari komponen yang mudah larut dalam air 31 F24 H2 O Mg(OH)2 CaSO4 Ca(OH)2 CaO MgO CaMg(CO3)

Evaporator (V-390) F33 H2 O

33

32 F32 H2 O Mg(OH)2 CaSO4 Ca(OH)2 CaO MgO CaMg(CO3)

Universitas Sumatera Utara

Gambar LA.11 Aliran Proses massa pada Evaporator (V-390)

Data : Asumsi : Tahap evaporator membebaskan senyawa terlarut dan 80% air dari alur masuk Neraca Massa Total :

F31

=

F33

+

F32

55242,3233 = 42727,7131 + 12514,6102 55242,3233 = 55242,3233 Neraca massa Komponen : - KCl : 31 32 FKCl = FKCl

= 40,7456 kg/jam - NaBr : 31 32 FNaBr = FNaBr

= 4,6566 kg/jam - NaCl : 31 FNaCl

32 = FNaCl

= 1559,9744 kg/jam - MgCl2 : 31 32 FMgCl = FMgCl 2 2

= 18,6266 kg/jam - MgSO4: 31 32 FMgSO = FMgSO 4 4

= 12,8058 kg/jam - CaCl2: 30 32 FCaCl = FCaCl 2 2

= 195,8730 kg/jam - H2O :

Universitas Sumatera Utara

FH332O = 0,80 × FH312O

= 0,80 × 53409,6413 kg/jam = 42727,71307 kg/jam

FH322O = 0,20 × FH312O

= 0,20 × 53409,6413 kg/jam = 10681,9283 kg/jam

Universitas Sumatera Utara

LAMPIRAN B PERHITUNGAN NERACA PANAS Basis perhitungan

: 1 jam operasi

Satuan operasi

: kkal/jam

Kondisi referensi

: 250C

Kapasitas

: 2650 ton/ tahun Tabel LB.1 Data ∆Hf dan Cp untuk perhitungan neraca panas

No

0

Senyawa

Cp (kkal/kmol C)

1

CaMg(CO3)2 40,1

2

CaO

3

∆Hf 250C

Jarak Temperatur

(kkal/gmol)

(0K)

-558,8

299-372

10,00 + 0,00484T - 108000/T2

-151,7

273–1173

Ca(OH)2

21,4

-235,58

276-373

4

CaSO4

46,8

-335,52

273-1373

5

CaCl2

16,9 + 0,00386 T

-190,6

273-1055

6

MgO

10,86 + 0,001197T - 208700/T2

-143,84

273–2073

7

Mg(OH)2

18,2

-221,9

292-323

8

MgSO4

26,7

-304,94

296-372

9

MgCl2

17 + 0,00377 T

-153,22

273-991

10

KCl

10,93 +0,00376 T

-104,348

273-1073

11

NaCl

10,79 + 0,00420 T

-98,321

273-1074

12

NaBr

11,74 + 0,00233 T

-86,72

273-543

13

H2O (l)

18

-68,3174

298-373

14

CO2 (g)

6,34 + 0,0101 T - 0,00000342 T2 -94,052

273-1200

15

Udara (g)

8

300-5000

0

Sumber : Perry (1999) Data entalpi air: 1. HV (4,9 atm; 151,80C) = 2747,5 kJ/kg = 656,2291 kkal/kg (Reklaitis, 1983)

Universitas Sumatera Utara

2. HL (4,9 atm; 151,80C) = 640,1 kJ/kg = 152,8853 kkal/kg (Reklaitis, 1983) 0

3. HV (1 atm; 100 C)

= 2676,0 kJ/kg = 639,1516 kkal/kg (Reklaitis, 1983)

4. HL (1 atm; 100 0C)

= 419,1 kJ/kg = 100,1003 kkal/kg (Reklaitis, 1983)

5. HL (1 atm; 900C)

= 377,0 kJ/kg = 90,0449 kkal/kg (Reklaitis, 1983)

1. Furnace Persamaan stoikiometri: CaMg(CO3)2 (s)

CaO(s) + MgO(s) + CO2(g) Saturated Steam 4,9 atm 151,80C

F4 CO2 (4) 9400C (3) 9400C

(2) 300C F4 CaMg(CO3)2

FURNACE

F3 CaO MgO CaMg(CO3)2

Saturated Condensate 4,9 atm 0

Gambar LB.1 Aliran Proses pada Furnace

{(

)

}

∆HR1 (250C, 1atm) = ∆H f CaO + ∆H f MgO + 2 × ∆H f CO2 − ∆H f CaMg (CO3 ) 2 × 1000

= {(-151,7 – 143,84 – 2 × 94,052) – (-558,8)} × 1000 = 75156,0000 kkal/kmol

r1 =

− 0,98 × 522,0864 − 184,32

= 2,7807 kmol/jam Tabel LB.2 Panas alur 2 pada T = 300C Komponen

m

n

∫Cp dT

∑H = n ∫Cp dT

Universitas Sumatera Utara

(kg/jam) CaMg(CO3)2 Jumlah

522,0864

(kmol/jam) 2,8374

(kkal/kmol)

(kkal/jam)

200,5000

568,9039 568,9039

Universitas Sumatera Utara

Tabel LB.3 Panas alur 3 pada T = 9400C Komponen

m

n

∫Cp dT

∑H = n ∫Cp dT

(kg/jam)

(kmol/jam)

(kkal/mol)

(kkal/jam)

CaO

155,7179

2,7807

11404,8323

31713,1597

MgO

111,2271

2,7807

10693,4480

29735,0294

10,4417

0,0567

36691,5000

2082,1883

CaMg(CO3)2 Jumlah

63530,3773 Tabel LB.4 Panas alur 4 pada T = 9400C

Komponen CO2

dQ dt

m

n

∫Cp dT

∑H = n ∫Cp dT

(kg/jam)

(kmol/jam)

(kkal/mol)

(kkal/jam)

244,6996

5,5614

9313,2758

51794,4316

= 75156 × 2,7807 + 51794,4316 + 63530,3773 - 568,9039 = 323740,4976 kkal/jam

Sebagai media pemanas, dibutuhkan saturated steam yang masuk pada 4,9 atm dan 151,80C. Kondensat keluar sebagai cairan jenuh. Jumlah steam yang dibutuhkan: dQ dt

m

= m × ∆H VL =

323740,4976 kkal/jam = 643,1797 kg/jam (656,2291 - 152,8853) kkal/kg

2. Rotary Cooler Udara 300C (3) 9400C F4 CaO MgO CaMg(CO3)2

(5) 500C COOLER

Udara 650C

F5 CaO MgO CaMg(CO3)2

Universitas Sumatera Utara

Gambar LB.2 Aliran Proses pada Rotary Cooler Dari Tabel LB. 3, panas alur 3 pada 9400C adalah 63530,3773 kkal/jam Tabel LB. 5 Panas alur 5 pada T = 500C Komponen

m

n

∫Cp dT

∑H = n ∫Cp dT

(kg/jam)

(kmol/jam)

(kkal/mol)

(kkal/jam)

CaO

155,7179

2,7807

4574,5375

12720,3132

MgO

111,2271

2,7807

8620,6222

23971,1695

10,4417

0,0567

1002,5000

56,8904

CaMg(CO3)2 Jumlah

dQ dt

36748,3731

= 36748,3731- 63530,3773 = - 26782,0043 kkal/jam Sebagai media pendingin, digunakan udara yang masuk pada suhu 250C dan

keluar pada suhu 650C. Jumlah udara pendingin: m=

− dQ

dT = 26782,0043 kkal / jam = 3060,8005 kg/jam 0,25(65 − 30)kkal / kg ∫ Cp.dT

65

30

3. Reaktor 1 Persamaan stoikiometri: CaO(s) + H2O(l)

Ca(OH)2(aq)

MgO(s) + H2O(l)

Mg(OH)2(s) F6 Air Pendigin H2 O 300C (6) 250C (7) 500C

(5) 500C F5 CaO MgO CaMg(CO3)2

REAKTOR 1

Air Pendigin bekas

F7 CaO MgO

Ca(OH)2

Mg(OH)2 CaMg(CO3)2 H2O

0

Universitas Sumatera Utara

Gambar LB.3 Aliran Proses pada Reaktor 1

{

}

∆HR1 (250C, 1atm) = ∆H f Ca(OH) 2 − (∆H f CaO + ∆H f H 2 O) ×1000 = {-235,58 – (-151,7 - 68,3174)}×1000

{

= -15562,6000 kkal/kmol

}

∆HR2 (250C, 1atm) = ∆H f Mg(OH) 2 − (∆H f MgO + ∆H f H 2 O) ×1000 = {-221,9 – (-143,84 -68,3174)}×1000 = -9742,6000 kkal/kmol

r1 =

− 0,98 × 155,7179 − 56,14

= 2,7251 kmol/jam r2 =

− 0,98 × 111,2271 − 40,27

= 2,7251 kmol/jam Tabel LB.6 Panas alur 5 pada T = 500C Komponen

m

n

∫Cp dT

∑H = n ∫Cp dT

(kg/jam)

(kmol/jam)

(kkal/mol)

(kkal/jam)

CaO

155,7179

2,7807

4574,5375

12720,3132

MgO

111,2271

2,7807

8620,6222

23971,1695

10,4417

0,0567

1002,5000

56,8904

CaMg(CO3)2 Jumlah

36748,3731 Tabel LB.7 Panas alur 6 pada T = 300C

Komponen H2O Jumlah

m

n

∫Cp dT

∑H = n ∫Cp dT

(kg/jam)

(kmol/jam)

(kkal/mol)

(kkal/jam)

2600,1044

144,4502

90,0000

13000,5219 13000,5219

Universitas Sumatera Utara

Universitas Sumatera Utara

Tabel LB.8 Panas alur 7 pada T = 500C Komponen

m

n

∫Cp dT

∑H = n ∫Cp dT

(kg/jam)

(kmol/jam)

(kkal/mol)

(kkal/jam)

CaO

3,1144

0,0556

4574,5375

254,4063

MgO

2,2245

0,0556

8620,6222

479,4234

2502,0021

139,0001

450,0000

62550,0522

Ca(OH)2

201,6547

2,7251

535,0000

1457,9092

Mg(OH)2

158,0537

2,7251

455,0000

1239,9041

10,4417

0,0567

1002,5000

56,8904

H2O

CaMg(CO3)2 Jumlah

66038,5855

dQ = 2,7251 × (-15562,6000) + 2,7251 × (-9742,6000) + 66038,5855 dt

13000,5219 - 36748,3731 = - 52668,5959 kkal/jam Sebagai media pendingin digunakan air yang masuk pada suhu 250C dan keluar pada suhu 450C. Jumlah air pendingin yang dibutuhkan: m=

− dQ

dT = 52668,5959 kkal / jam = 2106,7438 kg/jam 1(55 − 30)kkal / kg ∫ Cp.dT

55

30

Universitas Sumatera Utara

4. Reaktor 2 Persamaan stoikiometri: Ca(OH)2(s) + MgCl2(aq)

Mg(OH)2(s) + CaCl2(aq)

Ca(OH)2(s) + MgSO4(aq)

Mg(OH)2(s) + CaSO4(s)

F8 Air Pendigin H2 O KCl 300C MgSO4 NaBr (8) 300C MgCl2 NaCl (7) 500C F7 CaO MgO CaMg(CO3)2 Ca(OH)2 Mg(OH)2 H2 O

REAKTOR

Air Pendigin bekas 0

(9) 300C F9 H2 O NaBr KCl NaCl MgSO4 MgCl2 CaO MgO CaMg(CO3)2

Gambar LB.4 Aliran Proses pada Reaktor ∆HR1 (250C, 1atm) =

{(∆H

f

CaCl 2 + ∆H f Mg (OH) 2 ) − (∆H f Ca(OH) 2 + ∆H f MgCl 2 )}×1000 = {(-190,6 - 221,9) – (-235,58 - 153,22)} × 1000 = -23700,0000 kkal/kmol

∆HR2 (250C, 1atm) =

{(∆H

f

CaSO 4 + ∆H f Mg (OH) 2 ) − (∆H f Ca(OH) 2 + ∆H f MgSO4 )}×1000 = {(-335,52 - 221,9) – (-235,58 - 304,94)} × 1000 = -16900,0000 kkal/kmol

r1 =

− 0,90 × 167,6397 − 95,11

= 1,5882 kmol/jam r2 =

− 0,90 × 115,2523 − 120,05

= 0,8644 kmol/jam

Universitas Sumatera Utara

Universitas Sumatera Utara

Tabel LB.7 Panas alur 7 pada T = 500C Komponen H2O

m

n

∫Cp dT

∑H = n ∫Cp dT

(kg/jam)

(kmol/jam)

(kkal/mol)

(kkal/jam)

2502,0021

139,0001

450,0000

62550,0522

Ca(OH)2

201,6547

2,7251

535,0000

1457,9092

Mg(OH)2

158,0537

2,7251

455,0000

1239,9041

10,4417

5,2209

1002,5000

5233,9159

CaO

3,1144

0,0556

4574,5375

254,4063

MgO

2,2245

0,0556

8620,6222

479,4234

CaMg(CO3)2

Jumlah

71215,6110 Tabel LB.8 Panas alur 8 pada T = 300C n

∫Cp dT

∑H = n ∫Cp dT

(kmol/jam)

(kkal/mol)

(kkal/jam)

Komponen

m (kg/jam)

H2O

50596,7987

2810,9333

90,0000

252983,9933

KCl

36,6712

0,4922

55,1670

27,1549

NaBr

4,1910

0,0407

59,0204

2,4015

NaCl

1403,9823

23,9997

54,5275

1308,6435

MgCl2

167,6397

1,7646

85,5184

150,9081

MgSO4

115,2523

0,9604

133,5000

128,2182

Jumlah

254601,3195 Tabel LB.9 Panas alur 9 pada T = 300C

Komponen

m (kg/jam)

n

∫Cp dT

∑H = n ∫Cp dT

(kmol/jam)

(kkal/mol)

(kkal/jam)

H2O

53098,8008

2949,9334

90,0000

265494,0038

KCl

36,6712

0,4922

55,1670

27,1549

NaBr

4,1910

0,0407

59,0204

2,4015

NaCl

1403,9823

23,9997

54,5275

1308,6435

Ca(OH)2

20,1655

0,2725

107,0000

29,1582

MgCl2

16,7640

0,1765

85,5184

15,0908

Universitas Sumatera Utara

MgSO4

11,5252

0,0960

133,5000

12,8218

Mg(OH)2

300,3020

5,1776

91,0000

471,1635

CaCl2

176,2864

1,5882

85,0308

135,0429

CaSO4

117,5573

0,8644

234,0000

202,2678

10,4417

0,0567

200,5000

11,3781

CaO

3,1144

0,0556

21650,6655

1204,0703

MgO

2,2245

0,0556

41794,4646

2324,3385

CaMg(CO3)2

Jumlah

dQ dt

271237,5356

= 1,5882 × (-23700,0000) + 0,8644

× (-16900,0000) + 271237,5356 -

254601,3195 - 71215,6110 = - 106827,1412 kkal/jam Sebagai media pendingin digunakan air yang masuk pada suhu 250C dan keluar pada suhu 450C. Jumlah air pendingin yang dibutuhkan: m=

− dQ

dT = 106827,1412 kkal / jam = 4273,0856 kg/jam 1(55 − 30)kkal / kg ∫ Cp.dT

55

30

5. Spray Dryer Udara 1300C (15) 300C F15 H2 O Mg(OH)2 CaSO4 CaO MgO CaMg(CO3)2

(16) 500C SPRAY DRYER Udara 1100C

F16 H2 O Mg(OH)2 CaSO4 CaO MgO CaMg(CO3)2

Gambar LB.5 Aliran Proses pada Spray Dryer Data operasi:

Universitas Sumatera Utara

a) Udara Tin

= 1300C

Tout

= 1100C

Hin

= 0,0245 kg H2O/kg udara (asumsi)

b) Cairan Terlarut Laju Alir = 625,3436 kg/jam Tin

= 300C

Tout

= 500C

Neraca Bahan GHin + LsXin = GHout + LsXout Dimana

:

G

=

Laju alir udara, kg/jam udara kering

Ls

=

Laju alir zat padat, kg/jam

H

=

Kelembaban udara, massa uap per satuan massa udara

X

=

Kandungan kebasahan-bebas, massa air per satuan

kering

massa zat total Dari persamaan di atas, maka: 0,0245G + (625,3436 × 0,0245) = GHout + (625,3436 × 0,0006) = GHout

0,0245G + 11,5689

(Pers. 1)

Neraca Panas GH Gin + Ls H sin = GH Gout + Ls H sout a) Entalpi Cairan Terlarut Hs = CpS(Ts-To)+XCpA(Ts-To) Dimana :

Hs

=

Entalpi cairan terlarut, kJ/kg

CpS

=

Kalor jenis cairan terlarut, kJ/kg0C

CpA =

Kalor jenis air, kJ/kg0C

X

=

Kandungan kebasahan-bebas, massa air per satuan

Ts

=

Suhu cairan terlarut, 0C

massa zat total

Universitas Sumatera Utara

To

=

Suhu referensi, 0C

i) Cairan Terlarut Masuk Hsin = CpS(Tsin-To)+XinCpA(Tsin-To) = 2,8078 (30 - 0) + 0,5166 × 4,1868 (30 - 0) = 149,1190 kJ/kg ii) Kristal Keluar Hsout = CpS(Tsout-To)+XoutCpA(Tsout-To) = 2,8078 (50 - 0) + 0,0517 × 4,1868 (50 - 0) = 160,5991 kJ/kg b) Entalpi Udara : HG = CS(TG-To) + Hλo Dimana :

kering

HG

=

Entalpi udara, kJ/kg udara kering

H

=

Kelembaban udara, massa uap per satuan massa udara

λo

=

Kalor laten air pada suhu referensi, kJ/kg

CS

=

Kalor lembab, 1,005 + 1,88H kJ/kg0C

TG

=

Suhu cairan terlarut, 0C

To

=

Suhu referensi, 0C

i) Udara Masuk

HGin = CSin(TGin-To) + Hinλo = (1,005+1,88×0,0245)×(130-0) + (0,0245×2501,4) = 197,9221 kJ/kg

ii) Udara Keluar

HGout = CSout(TGout-To) + Houtλo = (1,005+1,88Hout)×(110-0) + (Hout×2501,4) = 110,55+2708,2Hout

(Pers. 2)

Substitusi pers.2 dan pers.1 ke persamaan neraca panas G(197,9221) + (625,3436 ×149,1184)=

G(110,55+2708,2Hout)

+

(625,3436

×160,5987)

Universitas Sumatera Utara

197,9221G - 110,55G

= 2708,2GHout + 7179,1321

87,3721G

= 2708,2(0,0245G + 11,5689) + 7179,1321

21,0212G

= 38510,0271

G

= 1831,9614 kg/jam udara kering

Hout diperoleh dari substitusi nilai G ke pers.1, maka: = (1831,9614)Hout

0,0245(1831,9614) + 7,4729 Hout

= 0,0286 kg air/kg udara

c) Laju alir udara masuk : G(1+Hin) = 1831,9614 (1+0,0245) = 1876,8445 kg/jam udara

6. Rotary Cooler Udara 300C (16) 500C

ROTARY

F4 H2 O Mg(OH)2 CaSO4 CaO MgO CaMg(CO3)2

COOLER

(18) 300C F5 H2 O Mg(OH)2 CaSO4 CaO MgO CaMg(CO3)2

Udara 550C

Gambar LB.6 Aliran Proses pada Cooler Tabel LB. 10 Panas alur 18 pada T = 300C Komponen H2O

m

n

∫Cp dT

∑H = n ∫Cp dT

(kg/jam)

(kmol/jam)

(kkal/mol)

(kkal/jam)

24,6285

1,3682

450,0000

615,7116

271,0226

4,6728

455,0000

2126,1255

CaSO4

5,5840

0,0411

1170,0000

48,0386

CaMg(CO3)2

0,4960

0,0027

1002,5000

2,7023

CaO

0,1479

0,0026

4574,5375

12,0843

MgO

0,1057

0,0026

8620,6222

22,7726

Mg(OH)2

Universitas Sumatera Utara

Jumlah

2827,4349 Tabel LB. 11 Panas alur 18 pada T = 300C

Komponen

m

n

∫Cp dT

∑H = n ∫Cp dT

(kg/jam)

(kmol/jam)

(kkal/mol)

(kkal/jam)

H2O

24,6285

1,3682

90,0000

123,1423

271,0226

4,6728

91,0000

425,2251

CaSO4

5,5840

0,0411

234,0000

9,6077

CaMg(CO3)2

0,4960

0,0027

200,5000

0,5405

CaO

0,1479

0,0026

21650,6655

57,1933

MgO

0,1057

0,0026

41794,4646

110,4061

Mg(OH)2

Jumlah

dQ dt

726,1150

= 726,1150 - 2827,4349 = - 2101,3199 kkal/jam Sebagai media pendingin, digunakan udara yang masuk pada suhu 250C dan

keluar pada suhu 650C. Jumlah udara pendingin: m=

− dQ

dT = 2101,3199 kkal / jam = 210,1320 kg/jam 0,25(55 − 30)kkal / kg ∫ Cp.dT

55

30

7. Rotary Dryer Udara 1300C (21) 500C F21 H2 O Mg(OH)2 CaSO4 CaO MgO CaMg(CO3)2

ROTARY DRYER

Udara 1100C

(24) 300C F24 H2 O Mg(OH)2 CaSO4 CaO MgO CaMg(CO3)2

Universitas Sumatera Utara

Gambar LB.7 Aliran Proses pada Rotary Dryer Data operasi: a) Udara Tin

= 1300C

Tout

= 1100C

Hin

= 0,0245 kg H2O/kg udara (asumsi)

b) Cairan Terlarut Laju Alir = 251,6006 kg/jam Tin

= 300C

Tout

= 500C

Neraca Bahan GHin + LsXin = GHout + LsXout Dimana

:

G

=

Laju alir udara, kg/jam udara kering

Ls

=

Laju alir zat padat, kg/jam

H

=

Kelembaban udara, massa uap per satuan massa udara

X

=

Kandungan kebasahan-bebas, massa air per satuan

kering

massa zat total Dari persamaan di atas, maka: 0,0245G + (251,6006 × 0,0245) = GHout + (251,6006 × 0,0006) = GHout

0,0245G + 6,0133

(Pers. 1)

Neraca Panas GH Gin + Ls H sin = GH Gout + Ls H sout a) Entalpi Cairan Terlarut Hs = CpS(Ts-To)+XCpA(Ts-To) Dimana :

Hs

=

Entalpi cairan terlarut, kJ/kg

CpS

=

Kalor jenis cairan terlarut, kJ/kg0C

CpA =

Kalor jenis air, kJ/kg0C

Universitas Sumatera Utara

X

=

Kandungan kebasahan-bebas, massa air per satuan

Ts

=

Suhu cairan terlarut, 0C

To

=

Suhu referensi, 0C

massa zat total

iii)

Cairan Terlarut Masuk

Hsin = CpS(Tsin-To)+XinCpA(Tsin-To) = 2,7503 (30 - 0) + 0,4650 × 4,1868 (30 - 0) = 140,9178 kJ/kg iv)Kristal Keluar Hsout = CpS(Tsout-To)+XoutCpA(Tsout-To) = 2,7503 (50 - 0) + 0,1481 × 4,1868 (50 - 0) = 168,5184 kJ/kg b) Entalpi Udara : HG = CS(TG-To) + Hλo Dimana :

kering

HG

=

Entalpi udara, kJ/kg udara kering

H

=

Kelembaban udara, massa uap per satuan massa udara

λo

=

Kalor laten air pada suhu referensi, kJ/kg

CS

=

Kalor lembab, 1,005 + 1,88H kJ/kg0C

TG

=

Suhu cairan terlarut, 0C

To

=

Suhu referensi, 0C

iii) Udara Masuk

HGin = CSin(TGin-To) + Hinλo = (1,005+1,88×0,0245)×(130-0) + (0,0245×2501,4) = 197,9221 kJ/kg

iv) Udara Keluar

HGout = CSout(TGout-To) + Houtλo = (1,005+1,88Hout)×(110-0) + (Hout×2501,4) = 110,55+2708,2Hout

(Pers. 2)

Substitusi pers.2 dan pers.1 ke persamaan neraca panas

Universitas Sumatera Utara

= G(110,55+2708,2Hout) + (251,6006

G(197,9221) + (251,6006 ×140,9178) ×168,5184) 197,9221G - 110,55G

= 2708,2GHout + 6944,3275

87,3721G

= 2708,2(0,0245G + 6,0133) + 6944,3275

21,0212G

= 23229,5466

G

= 1105,0533 kg/jam udara kering

Hout diperoleh dari substitusi nilai G ke pers.1, maka: = (1105,0533)Hout

0,0245(1105,0533) + 3,0067 Hout

= 0,0272 kg air/kg udara

c) Laju alir udara masuk : G(1+Hin) = 1105,0533 (1+0,0245) = 1132,1271 kg/jam udara 8. Kristalisator Air Pendigin 300C (24) 500C

(26) 400C

KRISTALI-

F24 SATOR H2 O (25) F25 Ca(OH)2 H2 O Mg(OH)2 0 40 C Ca(OH)2 CaSO4 CaMg(CO3)2 CaO MgO Air Pendigin bekas

F26 H2 O Ca(OH)2 Mg(OH)2 CaSO4 CaMg(CO3)2 CaO MgO

0

Gambar LB.8 Aliran Proses pada Kristalisator Tabel LB. 12 Panas alur 24 pada T = 500C Komponen H2O Ca(OH)2

m

n

∫Cp dT

∑H = n ∫Cp dT

(kg/jam)

(kmol/jam)

(kkal/mol)

(kkal/jam)

41,9925

2,3329

450,0000

1049,8118

0,0504

0,0007

535,0000

0,3645

Universitas Sumatera Utara

Mg(OH)2

0,7508

0,0129

455,0000

5,8895

106,0955

0,7801

1170,0000

912,7332

CaMg(CO3)2

9,4237

0,0512

1002,5000

51,3436

CaO

2,8107

0,0502

4574,5375

229,6017

MgO

2,0076

0,0502

8620,6222

432,6796

CaSO4

Jumlah

2682,4238 Tabel LB. 13 Panas alur 25 pada T = 400C

Komponen H2O Ca(OH)2

m

n

∫Cp dT

∑H = n ∫Cp dT

(kg/jam)

(kmol/jam)

(kkal/mol)

(kkal/jam)

39,4729

2,1929

90,0000

197,3646

0,0474

0,0006

321,0000

0,2056

Jumlah

197,5702

Tabel LB, 14 Panas alur 26 pada T = 400C Komponen

m

n

∫Cp dT

∑H = n ∫Cp dT

(kg/jam)

(kmol/jam)

(kkal/mol)

(kkal/jam)

H2O

2,5195

0,1400

270,0000

37,7932

Ca(OH)2

0,0030

0,0000

321,0000

0,0131

Mg(OH)2

0,7508

0,0129

273,0000

3,5337

106,0955

0,7801

702,0000

547,6399

CaMg(CO3)2

9,4237

0,0512

601,5000

30,8061

CaO

2,8107

0,0502

7352,3595

369,0239

MgO

2,0076

0,0502

14076,8169

706,5327

CaSO4

Jumlah

dQ dt

1695,3428

= 1695,3428 + 197,5702 - 2682,4238 = - 789,5108 kkal/jam

Universitas Sumatera Utara

Sebagai media pendingin, digunakan air yang masuk pada suhu 250C dan keluar pada suhu 300C. Jumlah air pendingin: m=

− dQ

dT = 789,5108 kkal / jam = 31,5804 kg/jam 1(55 − 30)kkal / kg ∫ Cp.dT

55

30

9. Air Heater Saturated Steam 4,9 atm 151,80C (27) 300C

(28) 1300C Udara

AIR HEATER

Udara

Saturated Condensate 4,9 atm 151 80C Gambar LB.9 Aliran Proses pada Air Heater Tabel LB. 15 Panas alur 27 pada T = 500C Komponen Udara

m

n

∫Cp dT

∑H = n ∫Cp dT

(kg/jam)

(kmol/jam)

(kkal/mol)

(kkal/jam)

3008,9716

105,5780

40,0000

4223,1180

Jumlah

4223,1180 Tabel LB. 16 Panas alur 28 dan 29 pada T = 500C

Komponen Udara

m

n

∫Cp dT

∑H = n ∫Cp dT

(kg/jam)

(kmol/jam)

(kkal/mol)

(kkal/jam)

3008,9716

105,5780

Jumlah

dQ dt

840,0000

88685,4787 88685,4787

= 88685,4787 - 4223,1180 = 84462,3607 kkal/jam

Universitas Sumatera Utara

Sebagai media pemanas, dibutuhkan saturated steam yang masuk pada 4,9 atm dan 151,80C. Kondensat keluar sebagai cairan jenuh. Jumlah steam yang dibutuhkan: dQ dt

m

= m × ∆H VL =

84462,3607 kkal/jam = 167,8025 kg/jam (656,2291 - 152,8853) kkal/kg

Universitas Sumatera Utara

10. Heater Saturated Steam 4,9 atm 151,80C F31 (35) 300C H2 O KCl NaBr NaCl MgCl2 MgSO4 CaCl2

32 (36) 900C F H2 O HEATER KCl NaBr NaCl MgCl2 Saturated MgSO4 Condensate CaCl2 4,9 atm 0 151 8 C Gambar LB.10 Aliran Proses pada Heater

Tabel LB. 17 Panas alur 35 pada T = 300C ∫Cp dT

∑H = n ∫Cp dT

(kkal/mol)

(kkal/jam)

Komponen

m (kg/jam)

n (kmol/jam)

H2O

50443,8607

2802,4367

90,0000

252219,3036

KCl

36,6712

0,4922

55,1670

27,1549

NaBr

4,1910 0,040689243

59,0204

2,4015

NaCl

1403,9823 23,99969778

54,5275

1308,6435

MgCl2

16,7640 0,176462821

85,5184

15,0908

MgSO4

11,5252 0,096043567

133,5000

12,8218

176,2864 1,588165389

85,0308

135,0429

CaCl2 Jumlah

52093,2808

253720,4590

Tabel LB. 18 Panas alur 36 pada T = 900C n

∫Cp dT

∑H = n ∫Cp dT

(kmol/jam)

(kkal/mol)

(kkal/jam)

Komponen

m (kg/jam)

H2O

50443,8607

2802,4367

1170,0000

3278850,9467

KCl

36,6712

0,4922

724,5030

356,6225

NaBr

4,1910

0,0407

771,8084

31,4043

NaCl

1403,9823

23,9997

717,0475

17208,9233

16,7640

0,1765

1119,0904

197,4778

MgCl2

Universitas Sumatera Utara

MgSO4 CaCl2 Jumlah dQ dt

11,5252

0,0960

1735,5000

166,6836

176,2864

1,5882

1112,9268

1767,5117

52093,2808

3298579,5700

= 3298579,5700 - 253720,4590 = 2435887,2888 kkal/jam Sebagai media pemanas, dibutuhkan saturated steam yang masuk pada 4,9

atm dan 151,80C. Kondensat keluar sebagai cairan jenuh. Jumlah steam yang dibutuhkan: dQ dt

m

= m × ∆H VL =

2435887,2888 kkal/jam = 4839,4105 kg/jam (656,2291 - 152,8853) kkal/kg

11. Evaporator Saturated Steam 4,9 atm 151,80C

F33 H2 O

(33) 1000

F31 (36) 900C H2 O KCl NaBr NaCl MgCl2 MgSO4 CaCl2

32 (32) 1000C F H2 O EVAPORATO KCl R NaBr NaCl Saturated MgCl2 MgSO4 Condensate CaCl2 4,9 atm 0 151 8 CEvaporator Gambar LB.11 Aliran Proses pada

Tabel LB. 19 Panas alur 36 pada T = 900C n

∫Cp dT

∑H = n ∫Cp dT

(kmol/jam)

(kkal/mol)

(kkal/jam)

Komponen

m (kg/jam)

H2O

50443,8607

2802,4367

1170,0000

3278850,9467

KCl

36,6712

0,4922

724,5030

356,6225

NaBr

4,1910

0,0407

771,8084

31,4043

Universitas Sumatera Utara

NaCl

1403,9823

23,9997

717,0475

17208,9233

MgCl2

16,7640

0,1765

1119,0904

197,4778

MgSO4

11,5252

0,0960

1735,5000

166,6836

176,2864

1,5882

1112,9268

1767,5117

CaCl2 Jumlah

52093,2808

3298579,5700

Tabel LB. 20 Panas alur 32 pada T = 1000C n

∫Cp dT

∑H = n ∫Cp dT

(kmol/jam)

(kkal/mol)

(kkal/jam)

Komponen

m (kg/jam)

H2O

35310,7025

1961,7057

1350,0000

2648302,6877

KCl

36,6712

0,4922

837,3750

412,1816

NaBr

4,1910

0,0407

891,4219

36,2713

NaCl

1403,9823

23,9997

828,9375

19894,2495

MgCl2

16,7640

0,1765

1292,6719

228,1085

MgSO4

11,5252

0,0960

2002,5000

192,3272

176,2864

1,5882

1285,5938

2041,7355

CaCl2 Jumlah

36960,1225

2671107,5613

Panas alur 33 pada T = 1000C adalah:

∑

H = n ∫ Cp dT + m × ∆HVL 100

25

= 840,7310 × 1350 × (100 - 25) + 15133,1582 × (639,1516 - 100,1003) = 1588184,0111 kkal/jam dQ dt

= 2671107,5613 + 1588184,0111 - 3298579,5700 = 1729281,6044 kkal/jam

Sebagai media pemanas, dibutuhkan saturated steam yang masuk pada 4,9 atm dan 151,80C. Kondensat keluar sebagai cairan jenuh. Jumlah steam yang dibutuhkan: dQ dt

= m × ∆H VL

Universitas Sumatera Utara

m

=

1729281,6044 kkal/jam = 3435,5874 kg/jam (656,2291 - 152,8853) kkal/kg

Universitas Sumatera Utara

12. Kondensor Air Pendingin 300C (33) 1000C F4 H2 O

(34) 900C KONDENSOR

F5 H2 O

Air Pendingin 550C Gambar LB.12 Aliran Proses pada Kondensor Perubahan entalpi untuk pendinginan 16735,3924 kg/jam uap air 1000C menjadi 900C air adalah:

= m × ∆H LV + n ∫ CpdT 90

dQ dt

100

= 15133,1582 × (100,1003 - 639,1516) + 840,7310 × 18 × (90 - 100) = - 604528,7271 kkal/jam Sebagai media pendingin, digunakan air yang masuk pada suhu 250C dan keluar pada suhu 550C. Jumlah udara pendingin: m=

− dQ

dT = 604528,7271 kkal / jam = 24181,1491 kg/jam 0,25(55 − 30)kkal / kg ∫ Cp.dT

55

30

Universitas Sumatera Utara

LAMPIRAN C PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN C.1 Gudang Penyimpanan Bahan Baku Dolomit (TT-110) Fungsi

: Menyimpan bahan baku dolomit sebelum diproses

Bentuk bangunan : Gedung berbentuk persegi-panjang ditutup atap Bahan konstruksi : Dinding : batu-bata

Jumlah

Lantai

: aspal

Atap

: asbes

: 1 unit

Kondisi ruangan : Temperatur : 30°C Tekanan Kebutuhan

: 1 atm

: 1 minggu

Perhitungan Desain Bangunan : Bahan baku dolomit dimasukkan ke dalam karung besar. Digunakan 1 ikatan/karung memuat 20 kg bahan baku dolomit. Diperkirakan bahan baku dolomit terdapat ruang kosong berisi udara sebanyak 30%. Densitas bulk dolomit = 2830 kg/m³

(Material Data Sheet, 2007)

Jadi : 1 karung memuat : Volume dolomit

=

20 kg

= 0,0071 m³

2830 kg/m³ Volume udara = 30% (0,0071m³) = 0,0021 m³ Volume total = 0,0092 m³ Kebutuhan Dolomit

= 522,0864 kg/jam

Banyak ikatan/karung yang perlu dalam 1 minggu : Jumlah ikatan/karung =

522,0864 kg/jam x 24 jam/hari x 7 hari 20 kg/karung

= 4385,5255 karung Diambil 4386 karung, maka : Volume total karung tiap minggu = 4386 x 0,0091872 = 40,2910 m3 Faktor kosong ruangan = 20% dan area jalan dalam gudang = 20%; sehingga:

Universitas Sumatera Utara

Volume ruang yang dibutuhkan = (1,4) 44,7677 = 62,6747 m3 Bangunan diperkirakan dibangun dengan lebar 3,5 m, dengan tinggi tumpukan karung 3 m, sehingga : V =pxlxt 62,6747 = p.(3,5).(3) p = 5,9690 m Tinggi bangunan direncanakan 2 x tinggi tumpukan bahan baku = 6 m Jadi ukuran bangunan gedung yang digunakan adalah : Panjang

= 5,9690 m

Lebar

= 3,5 m

Tinggi

= 6m

C.2 Belt Conveyor (C-121) Fungsi

: mengangkut dolomit menuju crusher (SR-120)

Jenis

: horizontal belt conveyor

Bahan konstruksi : carbon steel Kondisi operasi

: Temperatur Tekanan

= 30°C = 1 atm

Jarak angkut

: 10 m

Laju alir

: 580,0938 kg/jam = 0,1611 kg/s = 1278,866 lb/jam

Densitas

: 2850 kg/m3 = 177,9167 lb/ft3

Perhitungan daya : P = 0,0027 m0,82 L

(Peters et.al., 2004)

dengan : m = laju alir (kg/s) L = jarak angkut (m) Maka : P = 0,0027 (0,1611)0,82 10 = 6,0420 W = 0,008099 hp Digunakan daya standar 1/4 hp

Universitas Sumatera Utara

Tabel LC.1 Belt Conveyer Belt Conveyer

Laju alir (kg/jam)

Jarak Angkut

Daya (hp)

(m) (C-131)

580,0938

10

1/4

(C-141)

308,2063

10

1/4

(C-143)

308,2063

10

1/4

(C-341)

335,2003

10

1/4

(C-381)

335,2003

10

1/4

(C-371)

137,0733

10

1/4

(C-391)

40881,9309

10

55

(C-361)

345,2631

10

4

C.3 Crusher (SR-120) Fungsi

: Menggiling dolomit menjadi butir-butiran halus.

Jenis

: roll crusher

Bahan konstruksi : Carbon steel Jumlah

: 1 unit

Kapasitas

: 580,0938 kg/jam = 0,1611 kg/s

Perhitungan daya : Diperkirakan umpan dolomit memiliki ukuran berkisar 5 – 20 mm, diambil ukuran (Da) = 15 mm. Pemecahan primer menggunakan roll crusher dengan ukuran produk yang dihasilkan ukuran (Db) = 0,15 mm Rasio = Da/Db = 15/0,15 = 100 Daya yang digunakan adalah :

(Peters et.al., 2004)

P = 0,3 ms . R dengan : ms = laju umpan (kg/s) Maka :

P = 0,3 (0,1611). 100 = 48,833 kW = 6,4786 hp

Digunakan daya standar 6 ½ hp.

C.4 Furnace (B-130)

Universitas Sumatera Utara

Fungsi

: Mengkalsinasi dolomit

Bentuk

: rectangular furnace

Bahan konstruksi : refractory dengan tube terbuat dari bahan chrome-nickel (25 % Cr, 20 % Ni, 0,35 – 0,45 % C grade HK-40) Temperatur keluar = 940°C = 1724°F Efisiensi furnace = 75 %

(Kern, 1965)

Perencanaan desain: OD tube

= 2 – 8 in

(Riegel,1998)

Bahan konstruksi = chrome-nickel (25% Cr, 20% Ni, 0,35 – 0,45% C grade HK-40)

(Riegel,1998)

Panjang tube

= 10 – 40 ft

Diambil: OD tube

= 2 in

Panjang tube

= 10 ft

Centre to centre distance = 6 in Luas permukaan /tube

= 10 ft x π x 2/12 ft = 5,23 ft2

Q

= 360342,4038 kkal/jam = 1429022,858 Btu/jam

Jumlah tube, Nt Nt =

1429022,858 = 28,3534 = 29tube 1000 x50,4 11 Acp per tube = x 29 = 26,5833 ft2 12

Total α untuk single row refractory backed dari Fig. 19.11 Kern dengan rasio

dari centre to centre / OD = 6/2 = 3 diperoleh α = 0,71. αAcp/tube = 26,5833 ft2 x 0,71 = 18,8741 ft2 αAcp = 18,8741 ft2 x 60 = 1132,446 ft2 Permukaan refractory End walls

= 4 x 10 x 20 = 800

Side walls

=

20 x 10 = 200

Bridge walls

=

7 x 10 = 70

Floor and arch

= 2 x 10 x 10 = 200

AT

= 1270 ft2

Universitas Sumatera Utara

AR = AT - αAcp = 1270 – 1132,446 = 137,554 ft2

AR 137,554 = 0,1215 = αAcp 1132,446

dimention ratio = 20 : 20 : 40 = 1 : 1 : 2 L=

23 3

vol. furnace

(Kern,1965) L=

2 3 3

20 x 20 x 40 =

PCO2

2 3 3

16000 = 16,7989 ft

= 0,1084, PH2O = 0,1248

PCO2.L = 0,1048 x 8,4 = 0,9106 PH2O.L = 0,248 x 8,4 = 2,0832 Dari Fig 19.12 dan Fig 19.13, Kern diperoleh: (q pada PCO2.L)TG

= 11.000 Btu/jam.ft2

(q pada PCO2.L)ts

= 8.000 Btu/jam.ft2

(q pada PH2O.L)TG

= 18.500 Btu/jam.ft2

(q pada PH2O.L)ts

= 12.500 Btu/jam.ft2

T  (qb)TG = 0,173ε b  G  dan εb = 1,00  100  4

(Kern,1965) (qb)TG = 93.300 (qb)ts = 53.000 asumsi : % koreksi = 8 % (Kern,1965)

 (qpadaPCO2 .L + qpadaPH2O .L) TG − (qpadaPCO2 .L + qpadaPH2O .L) ts  100 − % εG =   (q b ) TG − (q b ) ts   100  (11.000 + 18.500) − (8.000 + 12.500)  100 − 8 =  100 93.300 − 53.000 

= 0,21

overall exchange factor ℑ : ℑ pada εG = 0,21 dan

AR = 2,312 αAcp

Dari Fig 19.15 Kern, diperoleh ℑ = 0,46

Universitas Sumatera Utara

ΣQ 508162,2278 = = 2743,2305 αAcpℑ 390,504x0,46

Oleh karena hasilnya mendekati asumsi (2.400) maka spesifikasi furnace ini dapat diterima.

C.5 Rotary Cooler (TE-150) Fungsi

: Mendinginkan dolomit agar diperoleh suhu 50oC

Jenis

: Counter current indirect heat rotary cooler

Bahan konstruksi : Carbon Steels SA-283, grade C a. Menentukan diameter rotary cooler air pendingin masuk

: 25oC = 77oF

air pendingin keluar

: 45oC = 113oF

Banyak udara yang dibutuhkan

: 3400,8764 kg/jam

Kecepatan udara di dalam mantel rotary cooler biasanya antara 0,5-50 2

kg/(s.m ) (hal 12-55, Perry,1999),untuk desain alat diambil 1kg/(s.m2) A=

Banyaknya udara yang dibutuhkan 3400,8764 kg / jam = = 0,9447 m2 2 kecepa tan udara 1kg / s.m x3.600s

A = 1 / 4π D 2

 4 xA  D=   π 

1/ 2

 4 x0,9447 m 2   =  3,14  

1/ 2

= 1,0967 m

Diameter rotary cooler biasanya antara 0,2-2 m (hal.12-56, Perry, 1999), sehingga desain diameter terpenuhi. b. Menentukan panjang rotary cooler Pendinginan dalam indirect heat rotary cooler mempunyai persamaan : Lt = 0,1xC p xG 0,84 xD

Dimana : Lt : panjang perpindahan panas Cp: kapasitas panas udara pada 500F = 0,245 Btu/lbof D : diameter rotary cooler = 1,0967 m = 3,5979 ft G : kecepatan udara = 1 kg/s.m2 = 737,3381 lb/jam.ft2 Lt = 0,1(0,245)(737,3381)0,84(3,5979) = 22,5973 ft = 6,8877 m

Universitas Sumatera Utara

Number of heat-transfer (Nt) dari rotary cooler dioperasikan antara Nt = 1,5 dan Nt = 2,5 (hal.12-54, Perry,1999), untuk desain alat diambil Nt = 1,5 L

= Lt x Nt = 22,5973 x 1,5 = 33,8960 ft = 10,3315 m

L/D =

33,8960 = 9,4210 3,5979

Rasio L/D secara praktek ditemukan antara 4-10 (hal. 12-54, Perry, 1999), sehingga rasio L/D terpenuhi. c. Menentukan waktu transportasi Hold-up dari rotary cooler biasanya dioperasikan antara 10-15% dari volume total (hal. 12-55, Perry,1999), untuk desain alat diambil 10% Volume total = 1 / 4 xπxD 2 xL

= 1 / 4(3,14)(1,0967)2 x(10,3315) = 9,7602 m3 Hold-up

= 0,1x9,7602m3 = 0,97602 m3

Time of passage (θ) =

0,97602 x 2850 hold up = = 9,0253 jam 308,2063 feed rate

d. Menghitung putaran rotary cooler Kecepatan putaran linear (v) dari rotary cooler dioperasikan antara 60-75 ft/mnt(hal. 12-54, Perry,1999), untuk desain alat diambil 65 ft/mnt. N=

v 65 ft / mnt = = 5,7498 rpm πxD 3,14 x3,5979 ft

e. Menentukan slope rotary cooler θ=

0,23 xL 0,6 xBxLxG ± 0,9 F SxN xD

Dimana : θ = time of passage, min B = konstanta material (B=5(Dp)-0,5) D = diameter rotary cooler, ft L = panjang rotary cooler,ft G = kecepatan massa udara, lb/jam.ft2 Dp= ukuran partikel yang diangkut,μm F = rate feed, lb material kering/jam.ft2 S = slope, ft/ft

Universitas Sumatera Utara

N = kecepatan putaran, rpm i. Menghitung feed rate. F=

kristal yang masuk 308,2063x 2,2046 = = 66,8657lb / jam. ft 2 2 luas terowongan 3,14 / 4 x(3,5979)

ii. Menghitung konstanta material Dp diambil 150 mesh = 0,0104 mm = 10,4μm B = 5(10,4)-0,5 = 1,5504 Maka : 541,518 =

0,23x33,896 0,6 x1,5504 x33,8960 x737,3381 ± 0,9 Sx(5,7498) x3,5979 66,8657

541,518 =

0,4489 ± 347,702 S

541,518 + 347,702 = 541,518 − 347,702 =

0,4489 , S1

S1 = 0,0005048

0,4489 , S2

S2 = 0,002316

Slope dari rotary cooler biasanya antara 0-8 (hal.12-56, Perry,1999), sehingga nilai slope terpenuhi. f. Menghitung daya Total daya penggerak untuk rotary cooler antara 0,5 D2 sampai 1,0 D2 (hal.12-56, Perry, 1999),untuk desain alat diambil 0,5 D2 Daya (P) = 0,5D2 = 0,5(3,5979)2 = 6,4725 hp Digunakan daya 6 ½ hp Tabel LC.2 Rotary Cooler Rotary

Kapasitas

Diameter

cooler

(m3)

(m)

( TE – 380)

0,1724

0,2856

Panjang (m)

Rpm

Daya (hp)

8,8278

22,0775

1/2

C.6 Reaktor 1 ( R-210 ) Fungsi

: Reaksikan hasil kalsinasi dolomit dengan air bersih

Jenis

: Tangki berpengaduk

Bentuk

: Silinder vertikal dengan alas dan tutup ellipsoidal

Jumlah

: 1 unit

Bahan konstruksi : Mild Steel

Universitas Sumatera Utara

Tabel LC.3 Komposisi bahan yang masuk ke reaktor 1 (R-210) Nama

Laju Alir

Densitas

Debit

CaO

173,0193

3530

0,0490

MgO

123,5852

3580

0,0345

H2O

2611,2267

996

2,6217

11,6019

2830

0,0041

CaMg(CO3)2 Total

2919,4330

2,7093

ρ campuran = 1077,5408 kg/m3 Perhitungan Waktu Tinggal (τ) Reaktor

XA = 0,98 CAO =

6,18 mol / jam = 2,2807 M 2,7093 ltr / jam

CA = CAO – (CAO x XA) = 2,2807 -(2,2807x0,98) = 0,0456 M Jadi nilai k adalah : 0,0456 = 3,912 jam-1 2,2807

k = -ln

-rA = k.CA = 3,912 jam-1 x 0,0456 M = 0,1784 mol/liter.jam

τ=

Vr = CAO v0

∫

XA

0

dX A − rA

= (ln(1)-ln(1-0,98)) / 3,912 =1 Desain Tangki Volume reaktor

dX A ∫0 − rA = V0 . C AO

XA

V r = V0 . C AO

∫ k.C

XA

0

dX A A

Universitas Sumatera Utara

V0 .C AO dX A ∫0 k.C AO (1 − X A ) = k.C AO

XA

V r = V0 . C AO

Vr = Vr = Vr =

V0 dX A ∫0 (1 − X A ) = k

XA

V0 [− ln(1 − X A )]0X A = V0 [− ln(1 − X A ) + ln(1 − 0)] k k

∫ (1 − X

XA

0

dX A A

)

2,7093 [− ln(1 − 0,98) + ln(1 − 0)] 3,912 2,7093 3 x3,912 = 2,7093 m 3,912

Vlarutan = 2,7093 m3 Vtangki = ( 1 + 0,2 ). Vlarutan = 1,2 (2,7093) = 3,2512 m3 Untuk pengadukan Dt =1 Hc

(McCabe, 1999)

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

Dt 4

(Brownell, 1959)

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

Dt 4

3 Dt 4

Volume tutup bawah reaktor =

π 3 Dt 24

Volume cairan dalam shell =

π 2 D t .H cs 4

=

π 2 3 Dt . Dt 4 4

=

3 3 πD t 16

(Brownell, 1959)

Universitas Sumatera Utara

Volume cairan dalam tangki = 3,2512 m3 =

π 3 3 3 Dt πD t + 24 16 11 3 πD t 48

Dt = 1,6532 m Maka tinggi cairan dalam reaktor, Hc = 1,6532 m Direncanakan digunakan tangki dengan perbandingan Dt : ht = 3 : 4 Ht =

4 4 D t = (1,6532 m) = 2,2043 m 3 3 Dt 1,6532 m = = 0,4133 m 4 4

Tinggi tutup, He =

Tinggi shell, Hs = Ht – 2He = 2,2043 – 2 x 0,4133 = 1,3777 m Tekanan udara luar, Po = 1 atm = 101,325 kPa Tekanan hidrostatik, Phid = ρ x g x h

= 1077,5408 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 1,6532 m = 17457,626 Pa = 17,4576 kPa Tekanan operasi, Poperasi = 101,325 kPa + 17,4576 kPa = 118,7826 kPa Faktor kelonggaran Maka, Pdesign

= 20 %

= (1,2) (118,7826 kPa) = 142,5391 kPa

Joint efficiency = 0,8

(Brownell, 1959)

Allowable stress = 11050 psia = 76186,8 kP

(Brownell, 1959)

Tebal shell tangki: t=

PD 2SE − 1,2P (142,5391kPa) (1,6532 m) = 2(76186,8 kPa)(0,8) − 1,2 (142,5391kPa) = 0,0019 m = 0,0762 in

Faktor korosi

= 1/4 in

Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,0762 in + 1/4 in = 0,3262 in Tebal shell standar yang digunakan = ½ in

(Brownell, 1959)

Perancangan pengaduk :

Universitas Sumatera Utara

Jenis pengaduk

: Flat 6 blade turbin impeller

Jumlah baffle

: 4 buah

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

; Da = 1/3 x 1,6532 m = 0,5511 m

E/Da = 1

; E = 0,5511 m

L/Da = ¼

; L = ¼ x 0,5511 m = 0,1378 m

W/Da = 1/5

; W = 1/5 x 0,5511 m = 0,1102 m

J/Dt

; J = 1/12 x 1,6532 m = 0,1378 m

= 1/12

Kecepatan Pengadukan , N = 0,5 putaran/detik Da = 0,5511 m = 1,8079 ft

ρ = 1077,5408 kg/m3 = 67,2675 lbm/ft3 gc = 32,17 lbm.ft/lbf.det2

μ

= 6,75 cP = 0,004536 lb/ft.sec

Bilangan Reynold,

D N. ρ (1,8079 ft)2 (0,5 put/det)( 67,2675 lb/ft 3 ) NRe = a = 24235,448 = μ 0,004536 lb/ft. sec 2

NRe > 10.000, maka perhitungan dengan pengadukan menggunakan rumus:

P=

K T . N 3 .D a ρ gc 5

(McCabe, 1999)

KT = 6,3

(McCabe, 1999)

Maka daya yang dibutuhkan :

P=

6,3.(1 put/det)3 .(1,8079 ft)5 (67,2675 lbm/ft3 ) 32,17 lbm.ft/lbf.det 2 1hp = 254,4291ft.lbf/det x 550 ft.lbf/det = 0,4626 hp

Effisiensi motor penggerak = 80% Daya motor penggerak =

0,4626 = 0,578 hp 0,8

Maka daya motor yang dipilih 1 hp.

Jaket Pendingin

Universitas Sumatera Utara

Ditetapkan jarak jaket (γ) = ½ in, sehingga : Diameter dalam jaket (D1)= Dt + (2 . t) = 1,6532 + (2. ½ .0,0254) = 1,6786 m Diameter luar jaket (D2) = 2 γ + D1 = (2 . ½ .0,0254 ) + 1,6786 = 1,704 m Luas yang dilalui air pendingin (A) = π/4 (D22 – D12) = 0,0675 m2 Laju massa air pendingin

= 2563,0313 kg/jam

Densitas air pendingin

= 996,24 kg/m3

Laju volumetrik air pendingin=

2563,0313kg/jam = 2,5727 m3/jam 3 996,24 kg/m

Kecepatan superficial air pendingin (V), V=

Laju volumetrik air pendingin 2,5727 m3 /jam = 38,1212 m/jam = Luas yang dilalui udara pendingin 0,0675 m 2

Tekanan udara luar, Po = 1 atm = 101,325 kPa Tekanan hidrostatik, Phid = ρ x g x h

= 1077,5408 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 1,6786 m = 17725,848 Pa = 17,7258 kPa Tekanan operasi, Poperasi = 101,325 kPa + 17,7258 kPa = 119,0508 kPa Faktor kelonggaran Maka, Pdesign

= 20 %

= (1,2) (119,0508 kPa) = 142,8610 kPa

Joint efficiency = 0,8

(Brownell, 1959)

Allowable stress = 11050 psia = 76186,8 kP

(Brownell, 1959)

Tebal shell tangki: t=

PD 2SE − 1,2P (142,861 kPa) (1,6786 m) = 2(76186,8 kPa)(0,8) − 1,2 (142,861 kPa) = 0,00197 m = 0,0776 in

Faktor korosi

= 1/8 in

Universitas Sumatera Utara

Maka tebal jaket yang dibutuhkan = 0,0776 in + 1/8 in = 0,2026 in Tebal jaket standar yang digunakan = 1/4 in

(Brownell, 1959)

C.7 Pompa (J-142) Fungsi

: memompa air bersih menuju reaktor 1 (R-210)

Jenis

: pompa sentrifugal

Jumlah

: 1

Bahan konstruksi : commercial steel Kondisi operasi : − Temperatur

− Densitas (ρ)

− Laju alir massa (F) − Viskositas (μ)

= 30°C = 996,8 kg/m3 = 62,4269 lbm/ft3 = 2611,2267 kg/jam = 1,5991 lbm/detik = 0,89cP

Debit air/laju alir volumetrik, Q =

ρ

F

= 1,5991 lbm/detik 62,4269 lbm/ft3

= 0,02562 ft3/s = 2,6196 m3/jam Penentuan diameter optimum untuk pipa : De = 3,9.Q0,45.ρ0,13 = 3,9(0,02562)0,45(62,4269).0,13 = 1,2832 in Dipilih material pipa commercial steel 1 ½ in schedule 40, dengan : Diameter dalam (ID)

: 1,610in = 0,1342 ft

Diameter luar (OD)

: 1,900in = 0,1583 ft

Luas penampang pipa (A) : 0,01414 ft2 Kecepatan rata-rata fluida dalam pipa : v=

0,02562 ft 3 /s Q = = 1,81188 ft/s A 0,01414 ft 2

Sehingga : NRe =

ρ c vD 62,4269 x1,81188 x0,1342 = = 25380,165 µc 0,89 x0,000672

Karena NRe >4000, maka aliran turbulen.

Untuk pipa commercial steel dan pipa 1 ½ in Sc.40, diperoleh : ε

D

= 0,001125

Universitas Sumatera Utara

Dari Fig.2.10-3, Geankoplis,1997 untuk NRe = 25380,165 dan ε

D

= 0,001125

diperoleh : f = 0,0055. Instalasi pipa : -

Panjang pipa lurus, L1 = 20 ft

-

1 buah gate valve fully open ; L

D

= 13 (App. C–2a, Foust, 1980)

L2 = 1 × 13 × 0,1342 = 1,7446 ft -

2 buah standard elbow 90°; L

D

= 30 (App. C–2a, Foust, 1980)

L3 = 2 × 30 × 0,1342 = 8,052 ft -

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

D

= 23 (App.C–2c;C–2d, Foust,

1980)

L4 = 0,5 × 23 × 0,1342 = 1,5433 ft

-

1 buah sharp edge exit; K = 1,0 ; L L5 = 1 × 45 × 0,1342 = 6,039 ft

D

= 45 (App.C–2c;C–2d, Foust, 1980)

Panjang pipa total (ΣL) = 37,3789 ft

)(2,955) (98,79) = 0,15=ft 0,07816 f v 2 ΣL (0,00433 = (0,0055)(1,81188)²(37,3789) ⋅ lb f /lb m ft.lbf/lbm 2 (32,174)(0,1342) ( )( ) 2g c D 2 32,174 0,401

Faktor gesekan,

F=

2

Tinggi pemompaan, ∆z = 10 ft Static head, Δz

g = 30 ⋅ lb f f/lb 10ft ft.lb /lbmm gc

Δv 2 Velocity head, =0 2gc ∆P = 0 Maka :

g Δv 2 ΔP + +F Wf = Δz + gc 2 gc ρ = 10 + 0 + 0 + 0,07816 = 10,07816 ft.lb f / lbm

Tenaga pompa, P =

Wf Q ρ (10,07816 )(0,02562)(62,4269) = = 0,02931 Hp 550 550

Universitas Sumatera Utara

Untuk efisiensi pompa 80 %, maka : Tenaga pompa yang dibutuhkan = (0,02931)/(0,8)= 0,0366 Hp Digunakan daya pompa standar 1/4 Hp. Tabel LC.4 Pompa

Pompa

Laju Alir (kg/jam)

Diameter optimum

ID (in) A (ft2)

v (ft/s)

F

(in)

Daya (hp)

Daya standar (hp)

Q 3

(m /jam)

J-212

58208

5,1874 6,0650 0,2006 2,8465 0,0080 2,4311

3

58,3949

J-221

61057,5834

5,3002 6,0650 0,2006 2,9858 0,0088 2,5501

3

61,2536

J-321

5538,4097

1,7998 2,0670 0,0233 2,3318 0,0157 0,2314

0,5

5,5562

J-331

4969,5365

1,7142 2,0670 0,0233 2,0923 0,0127 0,2076

0,5

4,9855

J-393

57617,3233

5,1637 6,0650 0,2006 2,8176 0,0078 2,4064

3

57,8023

J-211

2919,4330

1,3492 1,6100 0,0141 2,0254 0,0152 0,1220

0,5

2,9288

J-311

61057,5834

5,3002 6,0650 0,2006 2,9858 0,0088 2,5501

3

61,2536

J-322

431,8505

0,5710 0,8240 0,0037 1,1419 0,0095 0,0180

0,25

0,4332

J-351

345,2631

0,5163 0,8240 0,0037 0,9129 0,0060 0,0144

0,25

0,3464

C.8 Reaktor 2 (R-220) Fungsi

: Tempat mereaksikan Mg(OH)2, Ca(OH)2 dan air bersih

Jenis

: Mixed flow reactor

Bentuk

: silinder vertikal dengan alas dan tutup ellipsoidal

Bahan konstruksi : Carbon steel SA-203 Grade A Jumlah

: 1 unit

Reaksi yang terjadi: MgCl2(aq) + Ca(OH)2(s)

Mg(OH)2(s) + CaCl2(aq)

MgSO4(aq) + Ca(OH)2(s) + 2H2O(l) Temperatur operasi

= 50°C

Tekanan operasi

= 1 atm

Mg(OH)2(s) + CaSO4.2H2O(s)

Universitas Sumatera Utara

Tabel LC.5 Komposisi bahan yang masuk ke reaktor 2 (R-220) Laju alir

ρ (kg/m3)

Vcampuran (m3/jam)

(kg/jam) H2O

58720,6751

996,8

58,9092

KCl

40,7456

1984

0,0205

NaBr

4,6566

2180

0,0021

NaCl

1559,9744

2165

0,7205

224,06

2211

0,1013

MgCl2

186,2656

1569

0,1187

MgSO4

128,0576

2445

0,0524

Mg(OH)2

175,6146

2345

0,0749

11,6019

2830

0,0041

CaO

3,4604

3530

0,0010

MgO

2,4717

3580

0,0007

Total

61057,5834

Ca(OH)2

CaMg(CO3)2

60,0055

ρ campuran = 1017,5333 kg/m3 Perhitungan Waktu Tinggal (τ) Reaktor

XA = 0,9 CAO =

3,03 mol / jam = 0,05050 M 60,0055 ltr / jam

CA = CAO – (CAO x XA) = 0,05050-(0,05050x0,9) = 0,00505 M Jadi nilai k adalah : k = -ln

0,0050 = 2,313 jam-1 0,0505

-rA = k.CA = 2,313 jam-1 x 0,00505 M = 0,01168 mol/liter.jam

τ=

Vr = CAO v0

∫

XA

0

dX A − rA

Universitas Sumatera Utara

τ=

Vr = CAO v0

∫

XA

0

dX A − rA

= (ln(1)-ln(1-0,9)) / 2,3026 =1

Desain Tangki Volume reaktor

dX A ∫0 − rA = V0 . C AO

XA

V r = V0 . C AO

∫ k.C

XA

dX A

0

V0 .C AO dX A = ∫0 k.C AO (1 − X A ) k.C AO

XA

V r = V0 . C AO

Vr = Vr = Vr =

A

V0 dX A = ∫0 (1 − X A ) k

XA

V0 [− ln(1 − X A )]0X A = V0 [− ln(1 − X A ) + ln(1 − 0)] k k

dX A ∫0 (1 − X A )

XA

60,0055 [− ln(1 − 0,9) + ln(1 − 0)] 2,313 60,0055 3 x 2,313 = 60,0055 m 2,313

Vlarutan = 60,0055 m3 Vtangki = ( 1 + 0,2 ). Vlarutan = 1,2 (60,0055) = 72,0066 m3 Untuk pengadukan Dt =1 Hc

(McCabe, 1999)

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

Dt 4

(Brownell, 1959)

Maka, Dt = Hcs + He

Universitas Sumatera Utara

Dt = Hcs + Hcs =

Dt 4

3 Dt 4

Volume tutup bawah reaktor =

π 3 Dt 24

Volume cairan dalam shell =

π 2 D t .H cs 4

=

π 2 3 Dt . Dt 4 4

=

3 3 πD t 16

Volume cairan dalam tangki = 72,0066 m3 =

(Brownell, 1959)

3 π 3 3 πD t + Dt 16 24

11 3 πD t 48

Dt = 4,6416 m Maka tinggi cairan dalam reaktor, Hc = 4,6416 m Direncanakan digunakan tangki dengan perbandingan Dt : ht = 3 : 4 Ht =

4 4 D t = (4,6416 m) = 6,1888 m 3 3 Dt 4,6416 m = = 1,1604 m 4 4

Tinggi tutup, He =

Tinggi shell, Hs = Ht – 2He = 6,1888 – 2 x 1,1604 = 3,868 m Tekanan udara luar, Po = 1 atm = 101,325 kPa Tekanan hidrostatik, Phid = ρ x g x h

= 1017,5333 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 4,6416 m = 46285,229 Pa = 46,2852 kPa Tekanan operasi, Poperasi = 101,325 kPa + 46,2852 kPa = 147,6102 kPa Faktor kelonggaran Maka, Pdesign

= 20 %

= (1,2) (147,6102 kPa) = 177,13224 kPa

Joint efficiency = 0,8

(Brownell, 1959)

Allowable stress = 11050 psia = 76186,8 kP

(Brownell, 1959)

Universitas Sumatera Utara

Tebal shell tangki: t=

PD 2SE − 1,2P (177,13224kPa) (4,6416m) = 2(76186,8 kPa)(0,8) − 1,2 (177,13224kPa) = 0,0068 m = 0,266 in

Faktor korosi

= 1/2 in

Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,266 in + 1/2 in = 0,766 in Tebal shell standar yang digunakan = 1 in

(Brownell, 1959)

Perancangan pengaduk : Jenis pengaduk

: Flat 6 blade turbin impeller

Jumlah baffle

: 4 buah

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

; Da = 1/3 x 4,6416 m = 1,5472 m

E/Da = 1

; E = 1,5472 m

L/Da = ¼

; L = ¼ x 1,5472 m = 0,3868 m

W/Da = 1/5

; W = 1/5 x 1,5257 m = 0,3051 m

J/Dt

; J = 1/12 x 4,6416 m = 0,3868 m

= 1/12

Kecepatan Pengadukan , N = 0,5 putaran/detik Da = 1,5472 m = 5,0762 ft

ρ = 1017,5333 kg/m3 = 63,5215 lbm/ft3 gc = 32,17 lbm.ft/lbf.det2

μ

= 6,75 cP = 0,004536 lb/ft.sec

Bilangan Reynold,

Da N. ρ (5,0762ft)2 (0,5 put/det)( 63,5215 lb/ft 3 ) = 180424,352 NRe = = μ 0,004536 lb/ft. sec 2

NRe > 10.000, maka perhitungan dengan pengadukan menggunakan rumus:

K . N 3 .D a ρ P= T gc

(McCabe, 1999)

KT = 6,3

(McCabe, 1999)

5

Universitas Sumatera Utara

Maka daya yang dibutuhkan :

P=

6,3.(1 put/det)3 .(5,0762ft)5 (63,5215 lbm/ft3 ) 32,17 lbm.ft/lbf.det 2 1hp = 41927,972ft.lbf/det x 550 ft.lbf/det = 76,2327 hp

Effisiensi motor penggerak = 80% 76,2327 = 95,291 hp 0,8

Daya motor penggerak =

Maka daya motor yang dipilih 96 hp. Jaket Pendingin Ditetapkan jarak jaket (γ) = ½ in, sehingga : Diameter dalam jaket (D1)= Dt + (2 . t) = 4,6416 + (2. ½.0,0254 ) = 4,667 m Diameter luar jaket (D2) = 2 γ + D1 = (2 . ½ .0,0254) + 4,667 = 4,6924 Luas yang dilalui air pendingin (A) = π/4 (D22 – D12) = 0,1867 m2 Laju massa air pendingin

= 4525,6411 kg/jam

Densitas air pendingin

= 996,24 kg/m3

Laju volumetrik air pendingin=

4525,6411kg/jam = 4,5427 m3/jam 3 996,24 kg/m

Kecepatan superficial air pendingin (V), V=

Laju volumetrik air pendingin 4,5427 m3 /jam = 24,3315 m/jam = Luas yang dilalui udara pendingin 0,1867 m 2

Tekanan udara luar, Po = 1 atm = 101,325 kPa Tekanan hidrostatik, Phid = ρ x g x h

= 1017,5333 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 4,667 m = 46538,514 Pa = 46,5385 kPa Tekanan operasi, Poperasi = 101,325 kPa + 46,5385 kPa = 147,8635 kPa

Universitas Sumatera Utara

Faktor kelonggaran Maka, Pdesign

= 20 %

= (1,2) (147,8635 kPa) = 177,4362 kPa

Joint efficiency = 0,8

(Brownell, 1959)

Allowable stress = 11050 psia = 76186,8 kP

(Brownell, 1959)

Tebal shell tangki: t=

PD 2SE − 1,2P (177,4362 kPa) (4,667 m) = 2(76186,8 kPa)(0,8) − 1,2 (177,4362kPa) = 0,0068m = 0,2677in

Faktor korosi

= 1/8 in

Maka tebal jaket yang dibutuhkan = 0,2677 in + 1/8 in = 0,3927 in Tebal jaket standar yang digunakan = ½ in

(Brownell, 1959)

C.9 Rotary Filter (P-310) Fungsi

: Memisahkan Mg(OH)2 dan CaSO4 dengan CaCl2

Jenis

: Rotary drum filter

Bentuk

: Silinder horizontal dengan tutup datar

Bahan konstruksi : Carbon steel SA-283 grade C Jenis sambungan : Double welded butt joints Jumlah

: 1 unit

Kondisi operasi

:

Temperatur

: 30°C

Tekanan operasi : 1 atm Tabel LC.6 Komposisi bahan yang masuk ke rotary filter (P-310) Laju alir

ρ (kg/m3)

Vcampuran (m3/jam)

(kg/jam) H2O

58720,6751

996,8

58,9092

KCl

40,7456

1984

0,0205

NaBr

4,6566

2180

0,0021

NaCl

1559,9744

2165

0,7205

Universitas Sumatera Utara

Ca(OH)2

22,4060

2211

0,0101

MgCl2

18,6266

1569

0,0119

MgSO4

12,8058

2445

0,0052

Mg(OH)2

333,6677

2345

0,1423

CaCl2

195,8730

1835

0,1067

CaSO4

130,6188

2320

0,0563

11,6019

2830

0,0041

CaO

3,4604

3530

0,0010

MgO

2,4717

3580

0,0007

Total

61057,5834

CaMg(CO3)2

59,9907

ρ campuran = 1017,7834 kg/m3 Data perhitungan : Laju alir larutan

: 61057,5834 kg/jam

Densitas larutan

: 1017,7831 kg/m

Kandungan kontaminan dalam larutan adalah 2336,9083 kg/jam. Laju volumetrik umpan =

F/ρ = 61057,5834 kg/jam 1017,7834 kg/m3

Perhitungan ukuran filter :

= 59,9907 m³ /jam

1. Dari Tabel 18-8, Perry, 1999, ketebalan cake yang dibentuk adalah 0,75 cm. 2. Dari Gambar 18-98, Perry, 1999, W = 10 kg dry cake/(m2 x rev). 3. Dari Gambar 18-99, waktu pembentukan, f = 0,3 menit 4. Laju pencucian : Cairan di cake akhir = 10 x 0,057 / 0,943 = 604,4 kg/m2 x cycle. Dari Fig. 18-103, Perry, 1999, rasio pencucian, N = 1. Untuk desain ditambahkan 10%, N = 1 x 1,1 = 1,1

Volume pencuci : Vw = N × cairan di cake akhir /ρpencuci = 1,1 × 604,4 / 1000 = 0,6648 L/m2 cycle 5. Waktu pencucian : W.Vw = 10 x 0,6648 = 6,648 kgL/m4. Dari Fig. 18-104, Perry, 1999, waktu pencucian = w = 0,15 min.

Universitas Sumatera Utara

6. Waktu siklus (Cycle Time, CT) untuk basis waktu pembentukan dan waktu pencucian: CTform = 0,3/0,30 = 1 mpr (min/rev) CTwash = 0,025/0,29 = 0,086 mpr (min/rev) Maka digunakan 1 mpr (min/rev). 6. Faktor overall scale-up ditetapkan = 0,9 x 1,0 x 1,0 = 0,9

(Perry, 1999)

7. Laju filtrasi = F’ = (W / CTform) × 60 × r = (10/1)(60 x 0,9) = 540 kg/jam x m² 8. Area yang diperlukan untuk menyaring : A = (61057,5834 kg/jam) /(540 kg/jam x m²) = 113,0696 m². Digunakan area standar 113,0696 m². A = 8 π r2

(Peters et.al.,2004)

r = 2,1216 m Perhitungan daya yang digunakan : Daya motor untuk mengangkat cake sepanjang roll filtrasi adalah : P (hp) = 1,587 (10-5) T ∆ dengan :

(Perry, 1999)

T = torka putaran (in.lbf) ∆ = kecepatan (rpm)

Maka :

P = 1,587 (10-5) F.r ∆ = 1,587 (10-5) ( 2336,9083 kg/jam . 9,8 m/s²)(2,1216 m) (1/1 mpr) = 1,587 (10-5) ( 48588,25 N.m x 12 in.lbf/1,35582 N.m) (1 rpm) = 6,8248 hp

Digunakan daya motor standar 7 hp. Perhitungan tebal tangki : Untuk roll filtrasi, direncanakan digunakan L : D = 2 : 1, maka: Ldrum = 2 (2 x 2,1216) = 8,4864 m Area aliran air = 0,3 area drum

½ π D² = 0,3 (113,0696) D = 4,6482 m

Direncanakan digunakan tangki dengan perbandingan L : D =3 : 1, maka : L = 13,9401 m

Volume air = ½ ( 4/3 π D² L) = 630,4818 m³

Universitas Sumatera Utara

Ketinggian air dalam tangki =

x Ddrum

Area pencelupan Area keseluruhan drum

= 0,3 x 4,6482 = 1,394 m

Tekanan hidrostatik : Phid = ρ x g x l

= 1017,7834 kg/m3 x 9.8 m/s2 x 1,394 m = 13904,143 Pa = 13,9041 kPa Tekanan udara luar, Po = 1 atm = 101,325 kPa Poperasi = 13,9041 kPa + 101,325 kPa = 115,2291 kPa Faktor kelonggaran Maka, Pdesign

= 20 %

= (1,2) (115,2291 kPa) = 138,2749 kPa

Joint efficiency (E) = 0,8

(Brownell, 1959)

Allowable stress(S) = 12650 psia = 87218,714 kPa

(Brownell, 1959)

Tebal shell tangki: t=

PD 2SE − 1,2P (117.71 kPa) (3.22 m) (138,2749 kPa). (4,6482 m) . == 2(87218.71 4 kPa)(0.8) kPa) kPa) 2(87218,714 kPa)(0,8)− 1.2(117.71 – 1,2(138,2749 = 0.0027188 m = 0.107 in = 0,004611 m = 0,1815 in Faktor korosi = 1/4 in

Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,1815 in + 1/4 in = 0,4315 in Tebal shell standar yang digunakan = ½ in

(Brownell, 1959)

C.10 Hydroclone (F-320) Fungsi:

: Tempat memisahkan Mg(OH)2 dan CaSO4 berdasarkan densitas

Jumlah

:1

Bahan konstruksi : commercial steel Jumlah

: 1 unit

Kondisi operasi :

Universitas Sumatera Utara

Temperatur

: 30°C

Tekanan operasi : 1 atm

Data perhitungan: Tabel LC.7 Komposisi bahan masuk ke Hydroclone (F-320) ρ (kg/m3)

Laju alir

(m3/jam)

(kg/jam) H2O

Vcampuran

2936,0338

996,8

2,9455

Mg(OH)2

333,6677

2345

0,1423

CaSO4

130,6188

2320

0,0563

Ca(OH)2

22,4060

2211

0,0101

CaMg(CO3)2

11,6019

2830

0,0041

CaO

3,4604

3530

0,0010

MgO

2,4717

3580

0,0007

Total

3440,2601

3,16

ρ campuran = 1088,7059 kg/m3

sg campuran = 1,0158 Perhitungan : Debit air/laju alir volumetrik, Q =

ρ

F

= 3340,2601 kg/jam 1088,7059 kg/m3

= 3,0681 m3/jam = 0,8523 liter/s Diameter bucket = 100 in Radius bucket (rp) = 50 in

= 1,27 m

Laju putar rotor penggerak (N) = 2000 rpm Daya centrifuge :

(Perry, 1997)

P = 5,984 . 10-10 .sg . Q. ( N. rp)2 = 5,984 . 10-10.( 1,0158). (3,0681) .(2000. 1,27)2 = 0,01203 hp Daya standar yang digunakan 1/8 hp Tabel LC.8 Hydroclone

Universitas Sumatera Utara

Hydroclone

F (kg/jam)

rp (in)

N (rpm)

P (hp)

Daya standar (hp)

(F-330)

5538,4097

50

2000

0,021

1/8

(F-350)

431,8505

50

2000

0,0015

1/8

C.11 Spray Dryer (DE-340) Fungsi

: Menurunkan kadar air yang masih terikut dalam Mg(OH)2 dan membentuk serbuk.

Bentuk

: Silider vertikal bagian bawah berbentuk kerucut

Jenis

: Counter current direct heat spray dryer

Bahan konstruksi : Carbon Steels SA-283, grade C Data Operasi : - Laju alir - ρ laru tan

= 567,8089 kg / jam

- Tekanan (P)

= 1 atm

= 1449,1047 kg/m3 = 90,4631 lb/ft3

- Lama persediaan = 1 jam - Temperatur (T)

= 100oC

Tabel L.C 9 Data perhitungan densitas campuran DE-340 Laju Alir

ρ (kg/m3)

Vcampuran (m3/jam)

(kg/jam) H2O

259,6366

996,8

0,2605

Mg(OH)2

301,1351

2345

0,1284

CaSO4

6,2044

2320

0,0027

CaMg(CO3)2

0,5511

2830

0,0002

CaO

0,1644

3530

0,000047

MgO

0,1174

3580

0,000033

Total

567,8089

0,3918

Perhitungan desain spray dryer : a. Kapasitas spray dryer, VT Volume larutan =

lajualirx1 jam densitas campuran

Universitas Sumatera Utara

=

567,8089kg / jamx1 jam = 0,3918 m3 3 1449,1047kg / m

Faktor keamanan = 50 % Volume spray dryer, VT = 1,5 x 0,3918 = 0,5878 m3 b. Menentukan konfigurasi spray dryer Volume tangki = Volume silinder + Volume kerucut VT = Vs + Vk i) Volume silinder, Vs Vs = πx Dt xH s 2

4

Dimana : H s = tinggi silinder = DT 2

Vs = 3,14 x Dt xDT 4

VS = 0,785 x DT3 ii) Volume bagian kerucut, Vk Vk = 1 πx Dt xH k 3 2

4

Dimana : Hk = tinggi kerucut = ½ x DT 2

Vk = 1 x3,14 x Dt x 1 xDt 3 4

2

Vk = 0,1308 x DT3 iii) Volume total spray dryer, VT VT = 0,785 x DT3 + 0,1308 x DT3 = 0,9158 x DT3 iv) Diameter spray dryer, DT

DT = (VT / 0,9158)

1

3

= (0,5878/0,9158)1/3 = 0,8626 m c. Tinggi spray dryer, HT Hs = DT = 0,8626 m Hk = ½ x DT

Universitas Sumatera Utara

= ½ x 0,8626 = 0,4313 m HT = Hs + Hk = 0,8626 + 0,4313 = 1,2939 m d. Menghitung tebal dinding spray dryer : d=

PxR +C SxE − 0,6 P

Dimana : - Faktor korosi (C)

: 0,125 in

- Allowable working stress (S)

: 12.650 lb/in2

- Efisiensi sambungan (E)

: 0,85

- Jari-Jari dalam tangki (R)

: DT / 2

- Tekanan desain (P), dicari dengan rumus : Patm + ρ .H S .g gc

Tekanan desain (P) : 3 P = 14,696lb / in 2 + 90,4631lb / ft x 4,7239 ft = 17,3609 psi

144

Tebal dinding spray dryer : d=

17,3609 x16,9798 + 0,125 12.650 x0,85 − 0,6 x17,3609

= 0,1524 in = 0,3872 cm

C.12 Kristalisator (K-360) Fungsi

: Mengkr istalkan CaSO4 agar terpisah dari campurannya.

Bentuk

: Silinder vertical dengan alas dan atap berbentuk ellipsoidal

Bahan konstruksi : Carbon steel SA-283, grade C Data desain : a) Fluida panas Laju alir, W = 176,7310 kg/jam = 389,6212 lb/jam Temp.

T1 = 50oC = 122oF T2 = 40oC = 104oF

b) Fluida dingin Laju alir,w = 31,5778 kg/jam = 69,6163 lb/jam

Universitas Sumatera Utara

Temp.

t1 = 45oC = 113oF t2 = 30oC = 86oF

Perhitungan desain kristalisator : a. Kapasitas kristalisator, VT Volume

= laju alirx1 jam densitas

=

176,731kg / jamx1 jam 1449,1047 kg / m3

= 0,1220 m3 Faktor keamanan

= 20%

Volume kristalisator, VT = 1,2 x 0,1220 m3 = 0,1464 m3 b. Diameter kristalisator, DT 1) Volume silinder, VS VS = πx DT xH S 2

4

Dimana : HS = tinggi silinder = 2 x DT 2

VS = 3,14 x DT x 2 xD T 4

= 1,57 x DT3 3 2) Volume head, VH (1/4 volume bola = 1/4 x 4/3 x π x DT

8

VH = 0,1308 x DT3 VT = (1,57 xDT3 ) + (2 x0,1308 xDT3 )

3) Volume total kristalisator, VT

= 1,8316 x DT3 4) Diameter kristalisator, DT

DT = (VT / 1,8316 )1 / 3

= (0,1464 / 1,8316)1 / 3 = 0,4308 m

5) Tinggi kristalisator, HT HS = 2 x DT = 2 x 0,4308 m = 0,8616 m HH = 1/4 x DT

Universitas Sumatera Utara

= 1/4 x 0,4308 m = 0,1077 m HT = HS + (2 x HH) = 0,8616 m + (2 x 0,1077 m) = 1,077 m c. Menghitung tebal dinding kristalisator : d=

PxR +C SxE − 0,6 P

(Peters & Timmerhaus, 2003)

Dimana : - Faktor korosi (C)

: 0,125 in

- Allowable working stress (S)

: 12,650 lb/in2

- Efisiensi sambungan (E)

: 0,85

- Jari – jari dalam tangki (R)

: DT/2

- Tekanan desain (P), dicari dengan rumus = Patm + ρ .H S .g (Geankoplis, 1983) gc

Tekanan desain (P) : 3 P = 14,696lb / in 2 + 90,4631lb / ft x3,5267 ft = 16,9138 psi

144

Tebal dinding kristalisator : d=

16,9138 x8,54965 + 0,125 12.650 x0,85 − 0,6 x16,9138

= 0,1385 in = 0,3517 cm d. Menghitung jumlah tube 1. Neraca panas Q = 789,4439 kkal/jam = 3132,7636Btu/jam 2. Δt weighted Fluida

Fluida

Panas

dingin

122

Temp.

Selisih

113

9

86

18

Tinggi

104

Temp. rendah

(Δt) = LMTD =

9 − 18 ln(9 / 18)

Universitas Sumatera Utara

= 12,9843oF Dari tabel 8, hal 840 Kern, 1950, nilai UD antara 250 sampai 500. Asumsi UD = 250. A =

Q = 3132,7636 = 0,9651 ft2 250 x12,9843 U D x∆t

Dipilih pipa 1 in, dengan panjang (L) = 1,5 ft Jumlah tube =

0,9651 = 25,231 buah A = " Lxa 1,5 x0,0255

Diambil jumlah tube 26 buah

C.13 Rotary Dryer (DE-370) Fungsi

: Mengeringkan CaSO4 yang keluar dari kristalisator.

Tipe

: Rotary Dryer

Bentuk

: Direct fired rotary dryer

Bahan konstruksi

: Carbon steel SA-283, Grade C

Jenis sambungan

: Double welded butt joints

Jumlah

: 1 unit Tabel LC 12 Komposisi padatan dalam Dryer (RD-257)

Komponen

Laju Alir

H2O

Densitas

V campuran

210,6651

996,8

0,2113

Ca(OH)2

0,0560

2211

0,00003

Mg(OH)2

0,8342

2345

0,0004

117,8834

2320

0,0508

10,4707

2830

0,0037

CaO

3,1230

3530

0,0009

MgO

2,2307

3580

0,2671

Total

345,2631

CaSO4 CaMg(CO3)2

ρlaru tan = 646,2724kg / m3

0,5342

a. Menentukan diameter rotary dryer Udara masuk

: 130oC = 266oF

Udara keluar

: 110oC = 230oF

Banyak udara yang dibutuhkan

: 1132,1271 kg/jam

Universitas Sumatera Utara

Kecepatan udara di dalam mantel rotary dryer biasanya antara 0,5-50 kg/(s.m2) (hal 12-55, Perry,1999),untuk desain alat diambil 1kg/(s.m2) A=

1132,1271 kg / jam Banyaknya udara yang dibutuhkan = = 0,3145 m2 kecepa tan udara 1kg / s.m 2 x3.600 s

A = 1 / 4π D 2

 4 xA  D=   π 

1/ 2

 4 x0,3145m 2 =  3,14 

  

1/ 2

= 0,63296 m

Diameter rotary dryer biasanya antara 0,25-2 m (hal.12-56, Perry, 1999), sehingga desain diameter terpenuhi. b. Menentukan panjang rotary dryer Pendinginan dalam indirect heat rotary dryer mempunyai persamaan : Lt = 0,1xC p xG 0,84 xD

Dimana : Lt : panjang perpindahan panas Cp: kapasitas panas udara pada 2660F = 0,245 Btu/lbof D : diameter rotary dryer = 0,63296 m = 2,0766 ft G : kecepatan udara = 1 kg/s.m2 = 737,3381 lb/jam.ft2 Lt = 0,1(0,245)(737,3381)0,84(2,0766) = 13,0424 ft = 3,9753 m Number of heat-transfer (Nt) dari rotary dryer dioperasikan antara Nt = 1,5 dan Nt = 2,5 (hal.12-54, Perry,1999), untuk desain alat diambil Nt = 1,5 L

= Lt x Nt = 13,0424 x 1,5 = 19,5636 ft = 5,9630 m

L/D =

5,9630 = 9,4208 0,63296

Rasio L/D secara praktek ditemukan antara 4-10 (hal. 12-54, Perry, 1999), sehingga rasio L/D terpenuhi. c. Menentukan waktu transportasi Hold-up dari rotary dryer biasanya dioperasikan antara 10-15% dari volume total (hal. 12-55, Perry,1999), untuk desain alat diambil 10% Volume total = 1 / 4 xπxD 2 xL

= 1 / 4(3,14)(0,63296) 2 x(5,9630) = 1,8754 m3

Universitas Sumatera Utara

Hold-up

= 0,1x1,8754m3 = 0,18754 m3

Time of passage (θ) =

hold up 0,18754 x646,2724 = = 0,3510 jam 345,2631 feed rate

d. Menghitung putaran rotary dryer Kecepatan putaran linear (v) dari rotary dryer dioperasikan antara 60-75 ft/mnt(hal. 12-54, Perry,1999), untuk desain alat diambil 65 ft/mnt. N=

65 ft / mnt v = = 9,9685 rpm πxD 3,14 x 2,0766 ft

e. Menentukan slope rotary dryer θ=

0,23 xL 0,6 xBxLxG ± 0,9 F SxN xD

Dimana : θ = time of passage, min B = konstanta material (B=5(Dp)-0,5) D = diameter rotary dryer, ft L = panjang rotary dryer,ft G = kecepatan massa udara, lb/jam.ft2 Dp= ukuran partikel yang diangkut,μm F = rate feed, lb material kering/jam.ft2 S = slope, ft/ft N = kecepatan putaran, rpm i. Menghitung feed rate. F=

kristal yang masuk 761,1739 = = 224,8581lb / jam. ft 2 3,14 luas terowongan 2 x(2,0766) 4

ii. Menghitung konstanta material Dp diambil 150 mesh = 0,0104 mm = 10,4μm B = 5(10,4)-0,5 = 1,5504 Maka : 21,06 =

0,23x19,5636 0,6 x1,5504 x19,5636 x737,3381 ± 0,9 Sx(9,9685) x 2,0766 224,8581

21,06 =

0,2736 ± 59,6763 S

21,06 + 59,6763 =

0,2736 , S1

S1 = 0,003389

Universitas Sumatera Utara

21,06 − 59,6763 =

0,2758 , S2

S2 = 0,007142

Slope dari rotary dryer biasanya antara 0-8 (hal.12-56, Perry,1999), sehingga nilai slope terpenuhi. f. Menghitung daya Total daya penggerak untuk rotary dryer antara 0,5 D2 sampai 1,0 D2 (hal.1256, Perry, 1999),untuk desain alat diambil 0,5 D2 Daya (P) = 0,5D2 = 0,5(2,0766)2 = 2,1561 hp Daya Pompa yang digunakan adalah 2 ½ Hp

C.14 Blower (JB-142) Fungsi

: mentransfer udara panas menuju rotary cooler

Bahan konstruksi

: Carbon steel SA – 283, grade C

Laju udara

: 3008,9726 kg/jam

Efisiensi blower

: 80 %

Densitas udara

: 1,165 kg /jam

Laju volumetric udara = Daya motor =

3008,9726 = 2582,8091 m3/jam = 1520,1842ft3/menit 1,165

144 x0,8 x1520,1842 = 5,3068 hp 33000

Jadi Daya pompa yang digunakan adalah 5 1/2 hp Tabel LC.11 Blower Nama

F (kg/jam)

P (hp)

P standar (hp)

Blower (JB-342)

3400,8764

5,9980

6

Blower (JB-382)

230,6767

0,4068

0,5

C.15 Air Heater (C-343) Fungsi

: memanaskan udara untuk keperluan dryer

Jenis

: vertical heater

Bahan Konstruksi : Carbon steel SA-283, grade C Fluida panas: Laju alir steam masuk Temperatur awal (T1)

= 167,8025 kg/jam = 151,8°C

= 369,9350lbm/jam = 305,24°F

Universitas Sumatera Utara

Temperatur akhir (T2)

= 151,8°C

= 305,24°F

Fluida dingin: Laju alir umpan masuk

= 3008,9716kg/jam = 6633,5353 lbm/jam

Temperatur awal (t1)

= 30°C

= 86°F

Temperatur akhir (t2)

= 130°C

= 266°F

Panas yang diserap (Q)

= 84462,3607 kkal/jam = 374483,303 Btu/jam

(1) ∆t = beda suhu sebenarnya Fluida Panas

Fluida dingin

T1 = 305,24°F

Temperatur yang lebih tinggi

t2 = 266°F

T2 = 305,24°F

Temperatur yang lebih rendah

t1 = 86°F

T1 – T2 = 0°F

Selisih

LMTD =

R=

Selisih

∆t1 = 39,24°F

∆t2 = 219,24°F

t2 – t1 = 180°F ∆t2 – ∆t1= 180°F

Δt 2 − Δt1 180 = 104,6 °F =  Δt 2   219,24    ln ln 39,24 Δt   1  

T1 − T2 0 = =0 t 2 − t1 180

t 2 − t1 180 = = 0,8210 T1 − t1 219,24

S=

Dari Gambar 18, Kern (1965) diperoleh FT = 1

Maka ∆t = FT × LMTD = 1 × 104,6 = 104,6 °F (2) Tc dan tc Tc = tc =

T1 + T2 305,24 + 305,24 = = 305,24 °F 2 2

t1 + t 2 86 + 266 = = 176 °F 2 2

Dalam perancangan ini digunakan heater dengan spesifikasi: -

Diameter luar tube (OD) = 3/4 in

-

Jenis tube

= 18 BWG

-

Pitch (PT)

= 15/16 in triangular pitch

-

Panjang tube (L)

= 28 ft, 4 pass

a. Dari Tabel 8, hal. 840, Kern (1965), air heater untuk fluida panas steam dan

Universitas Sumatera Utara

fluida dingin gases, diperoleh UD = 5-50, faktor pengotor (Rd) = 0,001.

Diambil UD = 30 Btu/jam⋅ft2⋅°F

Luas permukaan untuk perpindahan panas, A=

Q 374483,303 Btu/jam = = 119,3382 ft 2 Btu U D × Δt 30 × 104,6o F jam ⋅ ft 2 ⋅o F

Luas permukaan luar (a″) = 0,1963 ft2/ft Jumlah tube, N t =

(Tabel 10, Kern)

A 119,3382 ft 2 = = 21,7121 buah L × a " 28 ft × 0,1963 ft 2 /ft

b. Dari Tabel 9, hal 842, Kern (1965), nilai yang terdekat adalah 26 tube dengan ID shell 8 in. c. Koreksi UD

A = L × N t × a"

= 28 ft × 26 × 0,1963 ft 2 /ft

= 142,9064 ft 2

UD =

Q 374483,303 Btu/jam Btu = = 25,0524 2 A ⋅ Δt 142,9064 ft × 104,6 °F jam ⋅ ft 2 ⋅ °F

Fluida panas: steam, tube

(3) Flow area tube, at′ = 0,334 in2

(Tabel 10, Kern)

N t × a 't at = 144 × n at =

(Pers. (7.48), Kern)

26 × 0,334 = 0,015 ft 2 144 × 4

(4) Kecepatan massa

Gt =

Gt =

W at

(Pers. (7.2), Kern)

369,935 lbm = 24662,333 0,015 jam ⋅ ft 2

(5) Bilangan Reynold

Pada Tc = 305,24°F, µ = 0,015 cP = 0,0362 lbm/ft2⋅jam Dari Tabel 10, Kern (1965), untuk 3/4 in OD, 18 BWG, diperoleh:

Universitas Sumatera Utara

ID = 0,652 in = 0,0543 ft Re t =

Re t =

ID × G t

(Pers. (7.3), Kern)

μ

0,0543 × 24662,333 = 36993,5 0,0362

(6) Taksir jH dari Gambar 24, Kern (1965), diperoleh jH = 600 (7) Pada Tc = 356°F c = 2,67 Btu/lbm°F k = 0,025 Btu/jam.ft°F (8)

hi k c⋅μ  = jH × ×  φt D  k 

1

3

hi 0,025  2,67 × 0,0362  = 600 × ×  φt 0,0543  0,025 

(Pers. (6.15), Kern) 1

3

= 433,641

io = h i × ID = 433,641 × 0,652 = 376,9786 φ t OD φt 0,75

h

(9) Karena viskositas rendah, maka diambil φt = 1

h h io = io × φ t φt

hio = 376,9786 × 1 = 376,9786

Fluida dingin: shell, bahan (3′)

Flow area shell as =

Ds × C' × B 2 ft 144 × PT

Ds

= Diameter dalam shell = 8 in

B

= Baffle spacing = 5 in

PT

= Tube pitch = 15/16 in = 0,9375 in

C′

= Clearance = PT – OD

(Pers. (7.1), Kern)

= 0,9375 – 0,75 = 0,1875 in

as =

8 × 0,1875 × 5 = 0,05556 ft 2 144 × 0,9375

Universitas Sumatera Utara

(4′)

Kecepatan massa

Gs = Gs = (5′)

w as

(Pers. (7.2), Kern)

lbm 6633,5353 = 119394,084 jam ⋅ ft 2 0,05556

Bilangan Reynold Pada tc = 140°F

µ = 0,4781 cP = 1,156 lbm/ft2⋅jam

(Gbr. 15, Kern)

Dari Gambar 28, Kern (1965), untuk 3/4 in dan 15/16 triangular pitch, diperoleh de = 0,55 in. De = 0,55/12 = 0,0458 ft

Res =

Res =

De × G s μ

(Pers. (7.3), Kern)

0,0458 × 2356453,425 = 93361,217 1,156

(6′)

Taksir jH dari Gambar 28, Kern (1965), diperoleh jH = 290

(7′)

Pada tc = 140°F

c = 1,067 Btu/lbm⋅°F k = 0,357 Btu/jam.ft.oF

(8′)

ho k c⋅μ  = jH × ×  De  k  φs

1

3

ho 0,357  1,067 × 1,156  = 290 × ×  φs 0,0458  0,357 

(9′)

(Pers. (6.15), Kern) 1

3

= 3417,318

Karena viskositas rendah, maka diambil φs = 1

h h o = o × φs φs

ho = 3417,318 × 1 = 3417,318 (10)

Clean Overall coefficient, UC

UC =

h io × h o 376,9786 × 3417,318 = = 339,524 Btu/jam ⋅ ft 2 ⋅ °F h io + h o 376,9786 + 3417,318

Universitas Sumatera Utara

(Pers. (6.38), Kern) (11)

Faktor pengotor, Rd

Rd =

U C − U D 339,524 − 25,0524 = = 0,03697 U C × U D 339,524 × 25,0524

(Pers. (6.13), Kern)

Rd hitung ≥ R d batas, maka spesifikasi air heater dapat diterima. Pressure drop Fluida panas: steam, tube (1)

Untuk Ret = 36993,5 f = 0,00011 ft2/in2

(Gbr. 26, Kern)

s=1

φt = 1

f ⋅Gt ⋅ L ⋅ n

ΔPt = 5,22 ⋅ 1010 ⋅ ID ⋅ s ⋅ φ t 2

(2)

(Pers. (7.53), Kern)

2 ( 0,00011)(24662,333) (28)(4 ) ΔPt = 5,22 ⋅1010 (0,0543)(1)(1)

= 0,02644 psia

(3)

Dari Grafik 27, hal. 837, Kern (1965), pada diperoleh

V

2

2g'

= 0,0075

4n V 2 . ΔPr = s 2g' (4).(4) .0,0075 = 1 = 0,12 psia

∆PT

= ∆Pt + ∆Pr

= 0,02644 psia + 0,12 psia = 0,1464 psia

∆Pt yang diperbolehkan = 2 psia C.16 Heater (E-394) Fungsi

: menaikkan suhu campuran sebelum dimasukkan ke evaporator (FE-390)

Jenis

: 1-2 shell and tube exchanger

Universitas Sumatera Utara

Dipakai

: 3/4 in OD, Tube 18 BWG, panjang = 28 ft, 4 pass

Jumlah

: 1 unit

Fluida panas: Laju alir steam masuk

= 5351,9382 kg/jam = 11798,99 lbm/jam

Temperatur awal (T1)

= 151,8°C

= 305,24°F

Temperatur akhir (T2)

= 151,8°C

= 305,24°F

Fluida dingin: Laju alir umpan masuk

= 57617,3233 kg/jam = 127024,3033 lbm/jam

Temperatur awal (t1)

= 30°C

= 86°F

Temperatur akhir (t2)

= 90°C

= 194°F

Panas yang diserap (Q)

= 11314232,65kJ/jam = 1,1947x108 Btu/jam

(1) ∆t = beda suhu sebenarnya Fluida Panas

Fluida dingin

T1 = 305,24°F

Temperatur yang lebih tinggi

t2 = 194°F

T2 = 305,24°F

Temperatur yang lebih rendah

t1 = 86°F

T1 – T2 = 0°F

Selisih

LMTD =

R= S=

Δt 2 − Δt 1  Δt ln 2  Δt 1

  

=

T1 − T2 0 = =0 t 2 − t 1 108

Selisih

∆t1 = 219,24°F

∆t2 = 111,24°F

t2 – t1 = 108°F ∆t2 – ∆t1= -108°F

- 108 = 159,18 °F  112,24  ln   219,24 

t 2 − t1 108 = = 0,49 T1 − t 1 219,24

Dari Gambar 18, Kern (1965) diperoleh FT = 1

Maka ∆t = FT × LMTD = 1 × 159,18 = 159,18 °F (2) Tc dan tc Tc = tc =

T1 + T2 305,4 + 305,4 = = 305,4 °F 2 2

t 1 + t 2 86 + 194 = = 140 °F 2 2

Dalam perancangan ini digunakan heater dengan spesifikasi:

Universitas Sumatera Utara

-

Diameter luar tube (OD) = 3/4 in

-

Jenis tube

= 18 BWG

-

Pitch (PT)

= 15/16 in triangular pitch

-

Panjang tube (L)

= 28 ft

a. Dari Tabel 8, hal. 840, Kern (1965), heater untuk fluida panas steam dan fluida dingin aqueous solutions, diperoleh UD = 200-700, faktor pengotor (Rd) = 0,001.

Diambil UD = 700 Btu/jam⋅ft2⋅°F Luas permukaan untuk perpindahan panas, A=

Q 1,1947x108 Btu/jam = 1072,191 ft 2 = Btu U D × Δt 700 × 159,18o F 2 o jam ⋅ ft ⋅ F

Luas permukaan luar (a″) = 0,1963 ft2/ft

(Tabel 10, Kern)

A 1072,191ft 2 Jumlah tube, N t = = = 195,072 buah L × a " 28 ft × 0,1963 ft 2 /ft b. Dari Tabel 9, hal 842, Kern (1965), nilai yang terdekat adalah 252 tube dengan ID shell 19 ¼ in. c. Koreksi UD

A = L × N t × a"

= 28 ft × 252 × 0,1963 ft 2 /ft = 1385,093 ft 2

UD =

Btu Q 1,1947x108 Btu/jam = = 541,865 2 jam ⋅ ft 2 ⋅ °F A ⋅ Δt 1385,093 ft × 159,18 °F

Fluida panas: steam, tube

(3) Flow area tube, at′ = 0,334 in2 N t × a 't at = 144 × n at =

(Tabel 10, Kern) (Pers. (7.48), Kern)

252 × 0,334 = 0,146ft 2 144 × 4

(4) Kecepatan massa

Universitas Sumatera Utara

Gt =

Gt =

W at

(Pers. (7.2), Kern)

lbm 11798,99 = 80815 jam ⋅ ft 2 0,146

(5) Bilangan Reynold

Pada Tc = 356°F, µ = 0,015 cP = 0,0362 lbm/ft2⋅jam Dari Tabel 10, Kern (1965), untuk 3/4 in OD, 18 BWG, diperoleh: ID = 0,652 in = 0,0543 ft Re t =

Re t =

ID × G t

(Pers. (7.3), Kern)

μ

0,0543 × 80815 = 121222,5 0,0362

(6) Taksir jH dari Gambar 24, Kern (1965), diperoleh jH = 600 (7) Pada Tc = 356°F c = 2,67 Btu/lbm°F k = 0,025 Btu/jam.ft°F (8)

hi k c⋅μ  = jH × ×  D  k  φt

1

3

hi 0,025  2,67 × 0,0362  = 600 × ×  φt 0,0543  0,025 

(Pers. (6.15), Kern) 1

3

= 433,641

io = h i × ID = 433,641 × 0,652 = 376,9786 φt φ t OD 0,75

h

(9) Karena viskositas rendah, maka diambil φt = 1

h h io = io × φ t φt

hio = 376,9786 × 1 = 376,9786

Fluida dingin: shell, bahan (3′)

Flow area shell as =

Ds × C' × B 2 ft 144 × PT

(Pers. (7.1), Kern)

Universitas Sumatera Utara

Ds

= Diameter dalam shell = 19,25 in

B

= Baffle spacing = 15 in

PT

= Tube pitch = 15/16 in = 0,9375 in

C′

= Clearance = PT – OD = 0,9375 – 0,75 = 0,1875 in

as = (4′)

19,25 × 0,1875 × 15 = 0,4010 ft 2 144 × 0,9375

Kecepatan massa

Gs = Gs = (5′)

w as

(Pers. (7.2), Kern)

lbm 127024,3033 = 316768,836 jam ⋅ ft 2 0,401

Bilangan Reynold Pada tc = 140°F

µ = 0,4781 cP = 1,156 lbm/ft2⋅jam

(Gbr. 15, Kern)

Dari Gambar 28, Kern (1965), untuk 3/4 in dan 15/16 triangular pitch, diperoleh de = 0,55 in. De = 0,55/12 = 0,0458 ft

Res =

Res =

De × G s μ

(Pers. (7.3), Kern)

0,0458 × 316768,836 = 12550,184 1,156

(6′)

Taksir jH dari Gambar 28, Kern (1965), diperoleh jH = 60

(7′)

Pada tc = 140°F

c = 1,067 Btu/lbm⋅°F k = 0,357 Btu/jam.ft.oF

(8′)

ho k c⋅μ  = jH × ×  De  k  φs

1

3

ho 0,357  1,067 × 1,156  = 60 × ×  φs 0,0458  0,357 

(9′)

(Pers. (6.15), Kern) 1

3

= 707,031

Karena viskositas rendah, maka diambil φs = 1

Universitas Sumatera Utara

h h o = o × φs φs

ho = 707,031 × 1 = 707,031 (10)

Clean Overall coefficient, UC

h io × h o 376,9786 × 707,031 = = 2458,79 Btu/jam ⋅ ft 2 ⋅ °F h io + h o 376,9786 + 707,031

UC =

(Pers. (6.38), Kern) (11)

Faktor pengotor, Rd

Rd =

U C − U D 2458,79 − 541,865 = = 0,00144 U C × U D 2458,79 × 541,865

(Pers. (6.13), Kern)

Rd hitung ≥ R d batas, maka spesifikasi heater dapat diterima. Pressure drop Fluida panas: steam, tube (1)

Untuk Ret = 121222,5 f = 0,00011 ft2/in2

(Gbr. 26, Kern)

s=1

φt = 1

f ⋅Gt ⋅ L ⋅ n

ΔPt = 5,22 ⋅ 1010 ⋅ ID ⋅ s ⋅ φ t 2

(2)

(Pers. (7.53), Kern)

(0,00011)(80815) (28)(4) ΔPt = 5,22 ⋅1010 (0,0543)(1)(1) = 0,02838 psia 2

(3)

Dari Grafik 27, hal. 837, Kern (1965), pada diperoleh

V

2

2g'

= 0,0075

ΔPr =

∆PT

4n V 2 . s 2g' (4).(4) = .0,0075 1 = 0,12 psia

= ∆Pt + ∆Pr

= 0,02838 psia + 0,12 psia = 0,1484 psia

Universitas Sumatera Utara

∆Pt yang diperbolehkan = 2 psia 5.17 Evaporator (FE-390) Fungsi

: mengambil air hasil penguapan

Jenis

: Long-tube vertical forced circulation evaporator

Jumlah

: 1 unit

Dari perhitungan neraca massa dan neraca panas diperoleh data: Laju umpan masuk

= 57617,3233 kg/jam

Tin = 90oC = 194oF

Laju umpan keluar

= 40881,9309 kg/jam

Tout = 100oC = 212oF

Laju penguapan air

= 16735,3924 kg/jam

Laju steam masuk

= 3799,3902 kg/jam

Laju panas (Q) = 1912399,5242 kkal/jam = 7584071,72 btu/jam Perhitungan luas permukaan perpindahan panas: A=

Q U∆T

(Geankoplis, 2003)

Dimana: A = Luas permukaan (ft2) Q = Laju panas (btu/jam) U = Koefisien perpindahan panas (btu/jam ft2 oF) ΔT = Tout – Tin (oF) Dari tabel 8.3-1 Geankoplis (2003), U = 1600 btu/jam ft2 oF. A =

7584071,72 = 263,336 ft2 = 24,4647 m2 1600 × (212 - 194)

Maka, luas permukaan evaporator yang diperlukan adalah 25 m2

C.18 Kondensor (E-392) Fungsi

: mengubah fasa uap menjadi fasa cair.

Jenis

: 1-8 shell and tube exchanger

Dipakai

: ¾ in OD Tube 18 BWG, panjang = 12 ft, 8 pass

Fluida panas Laju alir gas masuk

= 26741,3459 kg/jam = 58954,506 lbm/jam

Temperatur awal (T1)

= 100°C = 212°F

Universitas Sumatera Utara

Temperatur akhir (T2)

= 90°C = 194°F

Fluida dingin Laju alir air pendingin

= 16735,3924 kg/jam = 36895,181 lbm/jam

Temperatur awal (t1)

= 30°C = 86°F

Temperatur akhir (t2)

= 55°C = 131°F

Panas yang diserap (Q)

= 668533,6479 kkal/jam = 2651227,982 Btu/jam

(1) ∆t = beda suhu sebenarnya Fluida Panas

Fluida dingin

T1 = 212°F

Temperatur yang lebih tinggi

t2 = 131°F

T2 = 194°F

Temperatur yang lebih rendah

t1 = 86°F

T1 – T2 = 18°F Selisih

LMTD =

R= S=

t2 – t1 = 45°F

Δt 2 − Δt 1  Δt ln 2  Δt 1

  

=

Selisih

∆t1 = 135°F ∆t2 = 63°F

∆t2 – ∆t1 = 72°F

72 = 94,4708 °F  63  ln   135 

T1 − T2 18 = = 0,4 t 2 − t1 45

t 2 − t1 45 = = 0,333 T1 − t1 212 − 77

Dari Fig 18, Kern, 1965 diperoleh FT = 0,71

Maka ∆t = FT × LMTD = 0,71 × 94,4708 = 67,07429°F

(2) Tc dan tc Tc = tc =

T1 + T2 212 + 194 = = 203 °F 2 2

t1 + t 2 86 + 131 = = 108,5 °F 2 2

Dalam perancangan ini digunakan kondensor dengan spesifikasi: - Diameter luar tube (OD) = 3/4 in - Jenis tube = 18 BWG - Pitch (PT) = 15/16 in triangular pitch - Panjang tube (L) = 12 ft

Universitas Sumatera Utara

a. Dari Tabel 8, hal. 840, Kern, 1965, kondensor untuk fluida panas Aqueous solutiuons dan fluida dingin air, diperoleh UD = 250-500, faktor pengotor (Rd) = 0,001

Diambil UD = 500 Btu/jam⋅ft2⋅°F Luas permukaan untuk perpindahan panas, A=

Q 2651227,982 Btu/jam = = 79,0535 ft 2 Btu U D × Δt 500 x67,07429o F 2 o jam ⋅ ft ⋅ F

Luas permukaan luar (a″) = 0,1963 ft2/ft Jumlah tube, N t =

(Tabel 10, hal. 843, Kern)

A 79,0535 ft 2 = = 33,5598 buah L × a " 12 ft × 0,1963 ft 2 /ft

a. Dari Tabel 9, hal 842, Kern, 1965, nilai yang terdekat adalah 36 tube dengan ID shell 10 in. b. Koreksi UD

A = L × N t × a"

= 12 ft × 36 × 0,1963 ft 2 /ft

= 84,8016 ft 2 UD =

Q 2651227,982 Btu/jam Btu = = 500 2 A ⋅ Δt 79,0535 ft × 67,07429°F jam ⋅ ft 2 ⋅ °F

Universitas Sumatera Utara

Fluida panas: sisi tube

(3) Flow area tube, at′ = 0,334 in2 Fluida dingin: sisi shell, air

[Tabel 10, Kern]

at = at =

N t × a 't [Pers. (7.48), Kern] 144 × n

36 × 0,334 144 × 8

= 0,01044 ft

2

Gt =

W

[Pers. (7.2), Kern]

PT = Tube pitch = 15/16 in = 0,9375 in C′ = Clearance = PT – OD

lb m 58954,506 = 5646983,33 2 0,01044 jam ⋅ ft

(5) Bilangan Reynold

[Gbr. 15, Kern] Dari Tabel 10, Kern, untuk 3/4 in OD, 18 BWG, diperoleh

10 × 0,1875 × 17 144 × 0,9375

2

Gs =

w as

[Pers. (7.2), Kern]

36895,181 lb m = 156269,297 2 0,2361 jam ⋅ ft

Pada tc = 99,5°F

[Pers. (7.3), Kern]

µ = 0,01 cP = 0,024 lbm/ft2⋅jam [Gbr. 15, Kern]

0,0543 × 5646983,33 0,726

Dari Gbr. 28, Kern, untuk 3/4 in dan

= 422357,018

(6) Taksir jH dari Gbr 24, Kern, diperoleh jH =800 pada Ret = 422357,01 (7) Pada Tc = 222,8°F

15/16 tri. pitch, diperoleh de = 0,55in. De =0,55/12 = 0,0458 ft Re s = Res =

De × Gs μ

[Kirk Othmer, Vol1] k = 0,129 Btu/jam.ft°F

[Pers. (7.3), Kern]

0,0458 × 156269,297 0,024

c = 0,336 Btu/lbm°F

= 298213,908

(6′) Taksir jH dari Gbr. 28, Kern, diperoleh

[Tabel 5, Kern]

3  0,336 × 0,726  c⋅µ  = 2,36   = 0,129  k    1

= 0,2361ft

(5′) Bilangan Reynold

ID = 0,652 in = 0,0543 ft

μ

as =

Gs =

µ = 0,3 cP = 0,726 lbm/ft2⋅jam

ID × G t

= 0,9375 – 0,75= 0,1875 in

(4′) Kecepatan massa

Pada Tc = 222,8°F

Re t =

[Pers. (7.1), Kern]

B = Baffle spacing = 17 in

at

Re t =

Ds × C' × B 2 ft as = 144 × PT

Ds = Diameter dalam shell = 10 in

(4) Kecepatan massa Gt =

(3′) Flow area shell

1

3

jH = 300 pada Res = 298213,901 (7′) Pada tc = 99,5°F c = 1 Btu/lbm⋅°F

[Geankoplis, 1983]

k = 0,363

[Geankoplis, 1983]

Universitas Sumatera Utara

3  1 × 0,024  c⋅µ  = 0, 4  =   k   0,363  1

1

3

Universitas Sumatera Utara

c⋅μ  = jH × × (8)  φt ID  k  hi

1

k

h k  c ⋅µ  (8′) o = jH × ×  φs De  k 

3

1

3

[Pers. (6.15), Kern]

hi φt

= 800 ×

0,129 0,0543

× 2,36

ho φs

= 4485,304(9′) h io φt

=

hi φt

x

× 0,4 = 2377,729

0,75 ho =

(9)Karena viskositas rendah, maka diambil

h io =

0,0458

φs = 1[Kern, 1965]

0,652

= 3899,224

φt = 1

0,363

Karena viskositas rendah, maka diambil

ID OD

= 4485,304 x

= 300 ×

ho φs

× φs

ho = 2377,729 × 1 = 2377,729

[Kern, 1965]

h io φt

× φt

hio = 3899,224 × 1 = 3899,224

Universitas Sumatera Utara

(11) Clean Overall coefficient, UC UC =

h io × h o 3899,224 × 2377,729 = 1477,038 Btu/jam ⋅ ft 2 ⋅ °F = h io + h o 3899,224 + 2377,729

[Pers. (6.38), Kern]

(11) Faktor pengotor, Rd Rd =

U C − U D 1477,038 − 500 = 0,001323 = U C × U D 1477,038 × 500

[Pers. (6.13), Kern]

Rd hitung ≥ Rd batas, maka spesifikasi kondensor dapat diterima. Pressure drop

(1) Untuk Ret = 422357,018 2

f = 0,00027 ft /in

(1′) Untuk Res = 298213,901

2

[Gbr. 26, Kern]

s = 0,79

φt = 1

(2) ΔPt =

f = 0,001 ft2/in2

[Gbar. 29, Kern]

φs =1

specific gravity air pada tc = 114,8°F, 2 f ⋅Gt ⋅ L ⋅ n

5,22 ⋅ 10 ⋅ ID ⋅ s ⋅ φ t

s=1

10

(0,00027 )(5646983,33) (12 )(8) ΔPt = 5,22 ⋅ 10 (0,0543)(0,79 )(1)

[Geankoplis, 1983]

[Pers. (7.53), Kern] 2

10

= 0,0195 psi

(3) Dari grafik 27, hal:837, Kern, 1950 pada Gt =5646983,33 diperoleh

V

=0,024

2g'

=

2 4n V . s 2g' (4).(8) 0,79

N + 1 = 12 ×

L

[Pers. (7.43), Kern]

B

12 = 21 17

Ds = 29/12 = 2,41667 ∆Pt yang diperbolehkan = 10 psia

2

ΔPr =

(2′) N + 1 = 12 ×

.0,024

= 0,972 psia

2 f ⋅ G s ⋅ D s ⋅ (N + 1) (3′) ΔPs = 10 5,22 ⋅ 10 ⋅ D e ⋅ s ⋅ φ s

[Pers. (7.44), Kern]

Universitas Sumatera Utara

∆PT = ∆Pt + ∆Pr = 0,0195 psia + 0,972 psia ΔPs =

= 0,9917 psia

(0,001)(156269,297 )2 (2,41667 )(21) 10 5,22 ⋅ 10 (0,0458 )(1)(1)

= 0,518 psi

∆Ps yang diperbolehkan = 10 psi

C.19 Gudang (TT-410) Fungsi

: Menyimpan produk Mg(OH)2

Bentuk bangunan

: Gedung berbentuk persegi-panjang ditutup atap

Bahan konstruksi

: Dinding : batu-bata Lantai

: aspal

Atap

: asbes

Jumlah

: 1 unit

Kondisi ruangan

: Temperatur

: 30°C

Tekanan

: 1 atm

Kebutuhan

: 1 minggu

Perhitungan Desain Bangunan : Hasil produk Mg(OH)2 ke dalam karung besar. Digunakan 1 ikatan/karung memuat 20 kg produk Mg(OH)2. Diperkirakan produk Mg(OH)2 terdapat ruang kosong berisi udara sebanyak 30%. Densitas campuran = 1115,0576 kg/m³ Jadi : 1 karung memuat : Volume Mg(OH)2

=

20 kg

= 0,01794 m³

1115,0576 kg/m³ Volume udara = 30% (0,01794 m³) = 0,005442 m³ Volume total = 0,02332 m³ Produk Mg(OH)2 = 335,2003 kg/jam Banyak ikatan/karung yang perlu dalam 1 minggu : Jumlah ikatan/karung = 335,2003 kg/jam x 24 jam/hari x 7 hari 20 kg/karung

Universitas Sumatera Utara

= 2815,683 karung Diambil 2816 karung, maka : Volume total karung tiap minggu = 2816 x 0,02332 = 65,6538 m3 Faktor kosong ruangan = 20% dan area jalan dalam gudang = 20%; sehingga: Volume ruang yang dibutuhkan = (1,4) 65,6538 = 91,9153 m3 Bangunan diperkirakan dibangun dengan lebar 3,5 m, dengan tinggi tumpukan karung 3 m, sehingga : V =pxlxt 91,9153 = p.(3,5).(3) p = 8,7538 m Tinggi bangunan direncanakan 2 x tinggi tumpukan produk = 6 m Jadi ukuran bangunan gedung yang digunakan adalah : Panjang

= 8,7538 m

Lebar

= 3,5 m

Tinggi

= 6m

C.20 Gudang (TT-420) Fungsi

: Menyimpan produk CaSO4

Bentuk bangunan

: Gedung berbentuk persegi-panjang ditutup atap

Bahan konstruksi

: Dinding : batu-bata Lantai

: aspal

Atap

: asbes

Jumlah

: 1 unit

Kondisi ruangan

: Temperatur : 30°C Tekanan

Kebutuhan

: 1 atm

: 1 minggu

Perhitungan Desain Bangunan : Hasil produk CaSO4 ke dalam karung besar. Digunakan 1 ikatan/karung memuat 20 kg produk CaSO4. Diperkirakan produk CaSO4 terdapat ruang kosong berisi udara sebanyak 30%. Densitas campuran = 1055 kg/m³

Universitas Sumatera Utara

Jadi : 1 karung memuat : Volume CaSO4

=

20 kg

= 0,01896 m³

1055 kg/m³ Volume udara = 30% (0,01896 m³) = 0,005687 m³ Volume total = 0,02465 m³ Produk CaSO4 = 137,0733 kg/jam Banyak ikatan/karung yang perlu dalam 1 minggu : Jumlah ikatan/karung =

137,0733 kg/jam x 24 jam/hari x 7 hari 20 kg/karung

= 1151,416 karung Diambil 1152 karung, maka : Volume total karung tiap minggu = 1152 x 0,02465 = 28,3762 m3 Faktor kosong ruangan = 20% dan area jalan dalam gudang = 20%; sehingga: Volume ruang yang dibutuhkan = (1,4) 28,3762 = 39,7266 m3 Bangunan diperkirakan dibangun dengan lebar 3,5 m, dengan tinggi tumpukan karung 3 m, sehingga : V =pxlxt 39,7266 = p.(3,5).(3) p = 3,7835 m Tinggi bangunan direncanakan 2 x tinggi tumpukan produk = 6 m Jadi ukuran bangunan gedung yang digunakan adalah : Panjang

= 3,7534 m

Lebar

= 3,5 m

Tinggi

= 6m

Universitas Sumatera Utara

LAMPIRAN D PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN UTILITAS DAN PENGOLAHAN LIMBAH A. Peralatan Utilitas 1. Tangki Utilitas - 01 (TU-01) Fungsi

: Menampung fluida panas dari produk atas evaporator

Bentuk

: Silinder vertikal dengan alas datar dan ellipsoidal head

Bahan konstruksi: Carbon steel SA-283 grade C

Data Operasi : -

Laju alir

= 42727,7131 kg/jam

-

Densitas

= 965,321 kg/m3

-

Tekanan (P)

= 1 atm

-

Temperatur (T)

= 900C

-

Lama Persediaan

= 1 jam

(Perry,1999)

Perhitungan desain tangki : a. Kapasitas tangki, VT

laju alir × lama persediaan density = 44,2627 m3 42727,7131kg/jam × 1 jam = 965,321 kg/m 3

Volume =

Faktor keamanan = 20%

Volume tangki, VT = 1,20 × 44,2627 m3 = 53,1152 m3 b. Tangki dengan tutup ellipsoidal head 1. Volume silinder, VS VS =

1 πDT2 H S 4

Dimana : HS = tinggi silinder = ½ DT VS= 3,14 ×

DT2 1 × × DT 4 2 = VS 0,3925 × DT3

Universitas Sumatera Utara

DT2 1 1 2. Volume head, VH (1/4 luas bola = × × π × ) 4 3 8 = VH 0,1308 × DT3

3. Volume total tangki, VT

V= 0,3925 × DT3 + 0,1308 × DT3 H

=

0 ,5233 × DT3

4. Diameter tangki, DT

DT = (VT / 0,5233)1 / 3

= (53,1152/0,5233)1 / 3 = 4,6647 m

5. Tinggi tangki, HT

H S = 1 / 2 × DT

= 1/2 × 4,6647 = 2,3323 m H H = 1 / 4 × DT

= 1/4 × 4,6647 = 1,1662 m HT = H S + H H

= 2,3323m + 1,1662 m = 3,4985 m

c. Menghitung Tebal Dinding Tangki d=

P× R +C S × E - 0,6P

(Peters & Timmerhaus,2003)

Dimana: - Faktor korosi (C)

: 0,25 in

- Allowable working stress (S)

: 12.650 lb/in2

- Efisiensi sambungan (E)

: 0,85

- Jari-jari dalam tangki (R)

: DT/2

- Tekanan desain (P), dicari dengan rumus : ρ × H × g f Patm + Tekanan desain (P) : gc

Universitas Sumatera Utara

P = 14,696lb / in 2 +

60,263 lb/ft 3 × 11,9813 ft = 18,0008 psi 144 in2 /ft 2

Tebal dinding tangki :

18,0008 × 115,0197 + 0,125 12.650 × 0,85 − 0,6 × 18,0008 = 0,1507 in = 0,3827 cm

d=

2. Tangki Utilitas - 02 (TU-02) Fungsi

: Menampung air untuk keperluan domestik

Bentuk

: Tangki persegi

Bahan konstruksi: Carbon steel SA-283 grade C

Data Operasi : -

Laju alir

= 7200 kg/jam

-

Densitas

= 996,233 kg/m3

-

Tekanan (P)

= 1 atm

-

Temperatur (T)

= 280C

-

Lama Persediaan

= 1 hari

(Perry,1999)

Perhitungan desain tangki : a. Kapasitas tangki, VT

laju alir × 24 jam / hari lama persediaan density 7200 kg/jam × 24 jam/hari × 1hari = = 173,4534 m3 3 996,233 kg/m

Volume =

Faktor keamanan = 10%

Volume tangki, VT = 1,1 × 173,4534 m3 = 208,1441 m3

Diambil dimensi tangki : P : L : T = 2 : 2 :1 Maka:

2T × 2T × T = 208,1441m 3 4T 3 = 208,1441m 3  208,1441  T = 

1/ 3

= 3,7334 m

Universitas Sumatera Utara

Jadi ukuran tangki = 7,4667 m; 7,4667 m; 3,7334 m

b. Menghitung Tebal Dinding Tangki d=

P× R +C S × E - 0,6P

(Peters & Timmerhaus,2003)

Dimana: - Faktor korosi (C)

: 0,25 in

- Allowable working stress (S)

: 12.650 lb/in2

- Efisiensi sambungan (E)

: 0,85

- Jari-jari dalam tangki (R)

: L/2

- Tekanan desain (P), dicari dengan rumus : Patm + Tekanan desain (P) : P = 14,696lb / in 2 +

ρ × g × hf gc

62,1928lb/ft3 × 10,8166 ft = 19,9860 psi 144 in2 /ft 2

Tebal dinding tangki :

19,9860 × 142,7795 + 0,125 12.650 × 0,85 − 0,6 × 19,9860 = 0,1706 in = 0,4334 cm

d=

3. Tangki Kaporit-03 (TU-03) Fungsi

: menyimpan kaporit untuk kebutuhan domestik

Bentuk

: tangki persegi dengan alas dan tutup datar

Bahan konstruksi : plastik

Universitas Sumatera Utara

Data Operasi : - Densitas

: 1272 kg/m3

- Tekanan (P)

: 1 atm

- Temperatur (T)

: 300C

- Kebutuhan klorin

: 2 ppm dari berat air

- Lama Persediaan

: 30 hari

(Perry,1999)

Perhitungan desain tangki : a. Kapasitas tangki, VT

laju alir × 24 jam / hari lama persediaan density 0,0206 kg/jam × 24 jam/hari × 30hari = = 0,0116 m 3 1.272 kg/m 3

Volume =

Faktor keamanan = 10%

Volume tangki, VT = 1,1 × 0,0116 m3 = 0,0128 m3 Diambil dimensi tangki : P : L : T = 2 : 2 :1 Maka :

2T × 2T × T = 0,0128 m 3 4T 3 = 0,0128 m 3  0,0128  T =   4 

1/ 3

= 0,1474 m

Jadi ukuran tangki = 0,2948 m; 0,2948 m; 0,1474 m

4. Tangki Bahan Bakar (TU-04) Fungsi

: Menampung bahan bakar solar

Bentuk

: Silinder vertikal dengan alas dan tutup datar

Bahan konstruksi

: Carbon steel SA-283 grade C

Universitas Sumatera Utara

Data Operasi : - Laju alir

= 540,8868 kg/jam

- Densitas

= 890 kg/m3

- Tekanan (P)

= 1 atm

(Perry,1999)

- Temperatur (T) = 900C - Lama Persediaan= 3 hari

Perhitungan desain tangki : a. Kapasitas tangki, VT

laju alir × 24jam/hari × lama persediaan densitas = 43,7571 m3 540,8868 kg/jam × 24jam/hari × 30 hari = 890 kg/m 3

Volume =

Faktor keamanan = 20%

Volume tangki, VT = 1,20 × 43,7571 m3 = 52,5086 m3 b. Tangki dengan tutup datar 1. Volume silinder, VS = VT VS =

1 πDT2 H S 4

Dimana : HS = tinggi silinder = ½ DT DT2 1 VS= 3,14 × × × DT 4 2 = VS 0,3925 × DT3

2. Diameter tangki, DT

DT = (VT / 0,3925)1/ 3

= (52,5086/0,3925)1/ 3 = 5,1144 m

3. Tinggi tangki, HT = HS H S = 1 / 2 × DT

= 1/2 × 5,1144 = 2,5572 m

Universitas Sumatera Utara

c. Menghitung Tebal Dinding Tangki d=

P× R +C S × E - 0,6P

(Peters & Timmerhaus,2003)

Dimana: - Faktor korosi (C)

: 0,25 in

- Allowable working stress (S)

: 12.650 lb/in2

- Efisiensi sambungan (E)

: 0,85

- Jari-jari dalam tangki (R)

: DT/2

- Tekanan desain (P), dicari dengan rumus : Patm +

ρ×Hf ×g gc

Tekanan desain (P) :

62,1928 lb/ft 3 × 8,3897 ft P = 14,696lb / in + = 18,3195 psi 144 in 2 /ft 2 2

Tebal dinding tangki :

18,3195 × 8,3997 + 0,125 12.650 × 0,85 − 0,6 ×118,3195 = 0,1536 in = 0,3903 cm

d=

5. Boiler (BL-01) Fungsi

: Menyediakan steam untuk keperluan proses

Jenis

: Water tube boiler

Bahan konstruksi

: Seamless Carbon steel SA-283 grade A

Data Operasi : - Jumlah BB

= 540,8868 kg/jam

- Laju alir steam = 10906,8807 kg/jam - Nilai BB solar = 46192,96 kJ/kg

(Perry,1999)

0

- Temperatur (T) = 151,8 C

a. Perencanaan ruang bakar Vf =

W f × HV × n f H rt

Universitas Sumatera Utara

Dimana: Wf = jumlah bahan bakar HV = Nilai solar = Efisiensi bakar dapur, direcanakan 0,95

Nf

Hrt = Heat release factor (558.937,8 – 1.863.126) kJ/m3.jam Diambil = 1.000.000 kJ/m3.jam Vf =

540,8868kg / jam × 46192,96kJ / kg × 0,95 = 33,7359 m 3 1.000.000kJ/m 3 .jam

Untuk menghindari terjadinya semburan lidah api (panjangnya 4-5 meter) yang mengenai dinding furnace, maka ukuran ruang bakar direncanakan sebagai berikut: -

Panjang furnace = 3 m

-

Lebar furnace

=3m

Dengan demikian tinggi furnace dapat dicari dengan: T=

Vf

P× L

=

33,7359m 3 = 3,7484 m 3 m×3 m

b. Perencanaan pipa waterwall 1. Daya boiler P=

W × ∆H Vf

970,3 × 34,5

Dimana :

P = daya boiler, hp

∆H Vf = entalpi steam dikurang entalpi umpan, Btu/lbm

W = laju alir steam, lbm/jam

P=

W × ∆H Vf

970,3 × 34,5

= 305,5074 hp

2. Jumlah tube Menurut Steverns,setiap 1 hp boiler memerlukan heating surface sekitar 10 ft2 maka heating surface adalah A = P x 10 ft2/hp = 305,5074 x 10 ft2/hp = 3055,0738 ft2 Direncanakan menggunakan tube dengan spesifikasi : Diameter nominal = 1,75 in

Universitas Sumatera Utara

Diameter luar

= 2 in

Diameter dalam

= 1,732 in

Tebal pipa

= 0,134 in

Luas permukaan pipa, a’= 0,0164 ft Panjang tube, L =10 ft Sehingga jumlah tube : Nt =

A 249,2990 ft 2 = = 1520,1161 ≈ 1521 buah L × a ' 10 ft × 0,0164 ft

6. Menara Pendingin Air /Water Cooling Tower (WCT) Fungsi

: Mendinginkan air pendingin bekas dari temperatur 55°C menjadi 25°C

Jenis

: Mechanical Draft Cooling Tower

Bahan konstruksi : Carbon Steel SA–283 Grade C

Data Operasi : - Laju alir

= 62816,6459 kg/jam

- Densitas

= 983,2 kg/m3

- Tekanan (P)

= 1 atm

(Perry,1999)

- Temperatur (T1) = 550C (T2)= 250 C - Konsentrasi air = 2,75 gal/ft2.menit

Laju Volumetrik air =

62816,6459kg/jam = 63,8810 m 3 /jam = 281,2991 gal/menit 3 983,2 kg/m kapasitas air Luas menara, A = konsentrasi air 281,2991 gal/menit = = 102,2906 ft 2 2 2,75 gal/ft .menit

Diambil performance menara 90% maka dari Gambar 12-15, Perry (1999), diperoleh tenaga kipas 0,031 hp/ ft2

Universitas Sumatera Utara

Daya yang diperlukan = 0,031 hp/ ft2 x 102,2906 ft2 = 31,7100 hp Menentukan konfigurasi WCT i. Volume WCT, V

V = P × L ×T

Dimana : P = panjang gudang = L P = 2T ii. Panjang WCT, P

V = 1/ 2P × P × P

P = (2V )1/ 3

= (2 × 63,8810)1/ 3 = 6,3460 m

iii. Lebar WCT, L

L=P

= 6,3460 m

iv. Tinggi WCT, T

T = 1 / 2P

= 1 / 2 × 6,3460 m = 3,1730 m

7. Bak Air Terbuka (B-01) Fungsi

: Menampung air untuk keperluan domestik

Bentuk

: Bak persegi

Bahan konstruksi

: Beton dengan ketebalan 15 cm

Data Operasi : - Laju alir

= 2763,9324 kg/jam = 965,321 kg/m3

- Densitas - Tekanan (P)

(Perry,1999)

= 1 atm

- Temperatur (T) = 280C - Lama Persediaan= 3 jam

Perhitungan desain bak :

laju alir × lama persediaan density 2763,9324 kg/jam × 3jam = = 8,5897 m3 3 965,321 kg/m

Volume =

Universitas Sumatera Utara

Faktor keamanan = 10%

Volume bak, VB = 1,1 × 8,5897 m3 = 9,4486 m3

Diambil dimensi bak : P : L : T = 8 : 4 :1 Maka :

8T × 4T × T = 9,4886 m3

32T 3 = 9,4886 m3  9,4886  =   32 

1/ 3

T

= 0,6659 m

Jadi ukuran bak = 5,3272 m; 2,6636 m; 0,6659 m

8. Bak Limbah (B-02) Fungsi

: Menampung air buangan sementara sebelum dialirkan ke tempat pengolahan limbah

Bentuk

: Bak persegi

Bahan konstruksi

: Beton dengan ketebalan 15 cm

Data Operasi : - Laju volumetrik = 0,5233 m3/jam - Lama Persediaan= 15 hari

Perhitungan desain bak : a.

Kapasitas bak, VB

Volume = laju volumetrik × 24jam/hari × lama persediaan = 0,5233 m 3 /jam × 24jam/hari × 15 hari

= 188,4 m 3

Faktor keamanan = 10%

Volume bak, VB = 1,1 × 188,4 m3 = 207,24 m3 Diambil dimensi tangki : P : L : T = 8 : 4 :1

Universitas Sumatera Utara

Maka :

8T × 4T × T = 207,24 m 3

32T 3 = 207,24 m 3  207,24  =   32 

1/ 3

T

= 1,8639 m

Jadi ukuran bak = 14,9118 m; 7,4559 m; 1,8639 m

9. Kolam Aerator (B-03) Fungsi

: Tempat terjadinya pengolahan limbah

Jenis

: Bak persegi

Bahan konstruksi : Beton dengan ketebalan 15 cm

Data Operasi : - Laju volumetrik = 0,5233 m3/jam - BOD5 (So)

= 783 mg/l

- Efisiensi (E)

= 95%

- Mixed Liquor Suspended Solid=441 mg/l - Mixed Liquor Volatile Suspended Solid (X)=353 mg/l - Waktu tinggal sel ( θc )=10 hari

- Koefisien cell yield (Y)=0,8mg VSS/mg BOD (Metcalf dan Eddy,hal.394,1991) - Koefisien endogenous decay(Kd)=0,025hari-1(Metcalf danEddy,hal.394,1991)

Universitas Sumatera Utara

a. Penentuan BOD effluent (S)

E × So 100 95 × 783 = 783 − = 39,15 mg/l 100

S = S0 −

b. Penentuan Volume Aerator (Vr)

Vr =

θc × Q × Y ( S o − S ) X (1 + Kd × θc)

10 hari ×12,5592 m 3 /hari × 0,8(783 - 39,15) mg/l = = 169,2913 m 3 -1 353 mg/l(1 + 0,025 hari ×10 hari)

c. Penentuan ukuran Aerator Direncanakan tinggi cairan dalam aerator = 4,5 m (Metcalf dan Eddy,hal.579,1991) Perbandingan lebar dan tinggi cairan = 1,5 : 1

(Metcalf danEddy,hal.579,1991)

Jadi lebar = 1,5 x 4,57 m = 6,75 m

V = P × L ×T

V 169,2913 m 3 P= = = 5,5734 m L × T 6,75 m × 4,5 m

Faktor kelonggaran = 0,5 m

(Metcalf danEddy,hal.579,1991)

Panjang = 7,25 m Lebar

= 7,25 m

Tinggi = (4,5+0,5) m = 5 m d. Penentuan jumlah flok yang diresirkulasi (Qr)

Bak Penampungan dan Pengendapan

Q

Q+ QR

Kolam aerasi

X

QR XR

Tangki Sedimentasi

Qe Xe

QW QW ’ XR

Gambar LD.1 Flow diagram pengolahan limbah cair Asumsi :

Universitas Sumatera Utara

Qe = Q = 12,5592 m3 /hari Xe = 0,01X = 0,001 × 353 mg/l = 0,353 mg/l Xr = 0,09X = 0,009 × 353 mg/l = 352,647 mg/l Px = Qw × Xr (Metcalf dan Eddy, hal 593, 1991) Px=

Yobs × Q × (S0 - S)

Yobs = =

(Metcalf dan Eddy, hal 593, 1991)

Y 1 + K dθ c 0,8 0,64 1 + (0,025 × 10)

(

Px = 0,64 × 12,5992m 3 /hari 783 - 39,15) mg/l = 5978,983 mg.m3 /lt.hari

)

Neraca massa pada tangki sedimentasi: Akumulasi = jumlah massa masuk – jumlah massa keluar

0 = (Q + Qr ) X − Qe. Xe − Qw. Xr 0 = (Q. X + Qr. X ) − 0,001Q. X − Px Q. X (0,001 − 1) + Px 12,5992 × 353(0,001 − 1) + 5978,983 = = 4,391 m 3 /hari Qr = X 353

e. Penentuan waktu tinggal di aerator ( θ ) Vr 169,3763 m 3 = = 13,4862 hari θ= Q 12,5592 m 3 /hari f. Penentuan daya yang dibutuhkan

Jenis aerator yang digunakan adalah surface aerator. Kedalaman air = 4,57 m,dari

Tabel

10-11,(Metcalf

danEddy,hal.579,1991)diperoleh

daya

aeratornya 10 hp.

10. Bak Penetralan (B-04) Fungsi

: Menetralkan pH limbah

Bentuk

: Bak persegi

Bahan konstruksi

: Beton dengan ketebalan 15 cm

Data Operasi :

Universitas Sumatera Utara

- Laju volumetrik = 0,5233 m3/jam - Lama Persediaan= 6 hari Perhitungan desain bak : Kapasitas bak, VB

Volume = laju volumetrik × 24jam/hari × lama persediaan = 0,5233 m 3 /jam × 24jam/hari × 6 hari

= 75,36 m 3

Faktor keamanan = 10%

Volume bak, VB = 1,1 × 75,36 m3 = 82,896 m3 Diambil dimensi tangki : P : L : T = 8 : 4 :1 Maka :

8T × 4T × T = 82,896 m 3

32T 3 = 82,896 m 3  82,896  =   32 

1/ 3

T

= 1,3734 m

Jadi ukuran bak = 10,9871 m; 5,4936 m; 1,3734 m

11.Tangki Sedimentasi (TU-05) Fungsi

: Mengendapkan flok biologis dari aerator dan sebagian diresirkulasi kembali ke aerator .

Bentuk

: Silinder vertikal dengan bagian bawah berbentuk kerucut

Bahan konstruksi: Carbon steel SA-283 grade C Data Operasi : = Q + Qr =12,5592 + 4,391 = 16,9502 m3/hari

-

Laju volumetrik

-

Kecepatan overflow maksimum= 33 m3/(m2/hari)

-

Waktu tinggal air

(Perry,1999)

= 2 jam = 0,083 hari

Perhitungan desain tangki : a. Kapasitas tangki, VT

Universitas Sumatera Utara

Volume = laju volumetrik × waktu tinggal

= 16,9502m3 /hari × 0,083hari

= 1,4125 m3 b. Menentukan luas Tangki 16,9502m 3 /hari Luas ( A) = = 0,5136m 2 3 2 33m /(m .hari)

c. Menentukan diameter tangki  4A  D=   π 

1/ 2

 4 × 0,5136  =  π  

= 0,8089 m

1/ 2

d. Menentukan diameter tangki

 V   1,4069  H = =  = 2,75 m  A   0,5136 

12. Pompa (JU-01) Fungsi

: mengalirkan air tambahan dari tangki utilitas-01 (TU-01) ke boiler

Jenis

: pompa sentrifugal

Bahan konstruksi : commercial steel

Kondisi operasi : - Temperatur = 90°C - Tekanan

= 1 atm

- Densitas (ρ)

= 996,8 kg/m3 (Geankoplis, 1997)

- Viskositas (µ)

= 0,35 cP

(Geankoplis, 1997)

- Laju alir massa (F) = 10357,1976 kg/jam Debit air/laju alir volumetrik, Q =

F 6,34261lb m /detik = ρ 62,4269 lb m /ft 3

= 0,1016 ft3/s

Penentuan diameter optimum untuk pipa : Diameter pipa optimum :

De = 3,9.Q 0, 45 .ρ 0,13

(Peters et.al., 2004)

De = 3,9.(0,1016) 0, 45 .(62,4269) 0,13 = 2,3854 in

Universitas Sumatera Utara

Dipilih material pipa commercial steel 2,5 in schedule 40,dengan Diameter dalam (ID)

:2,4690 in

Diameter luar (OD)

:2,8750 in

Luas penampang pipa (A) :0,0332 ft2 Kecepatan rata-rata fluida dalam pipa: v=

Q 0,1016ft 3 /s = = 3,0584 ft/s A 0,0332ft 2

Bilangan Reynold, NRe =

ρ v D (62,4269)(23,0584 )(0,2049 ) = = 2004258,3923 μ 0,35 × 0,000672

Karena NRe >4000, maka aliran turbulen.

Untuk pipa commercial steel dan pipa 2,5 in Sc.40, diperoleh : ε

D

= 0,0006

Dari Fig.2.10-3, Geankoplis,1997 untuk NRe = 97145,51 dan ε

D

= 0,0006,

diperoleh : f = 0,019 Instalasi pipa : -

Panjang pipa lurus, L1 = 50 ft

- 1 buah gate valve fully open ; L

D

= 13 (App. C–2a, Foust, 1980)

L2 = 1 × 13 × 0,2049 = 3,3241 ft -

2 buah standard elbow 90°; L

D

= 30 (App. C–2a, Foust, 1980)

L3 = 2 × 30 × 0,2049 = 37,8522 ft - 1 buah sharp edge entrance; K= 0,5; L L4 = 1 × 28 × 0,2049 = 7,1596 ft - 1 buah sharp edge exit; K = 1,0 ; L

D

D

= 28 (App.C–2c;C–2d, Foust, 1980)

= 59 (App.C–2c;C–2d, Foust, 1980)

L5 = 1,0 × 59 × 0,2049 = 15,0863 ft Panjang pipa total (ΣL) = 90,912 ft

f v 2 ΣL (0,005)(3,0584) 90,912 = = 0,2409 ft ⋅ lb f /lb m 2(32,174)(0,42058) 2g c D

Faktor gesekan, ΣF =

2

Tinggi pemompaan, ∆z = 20 ft

Universitas Sumatera Utara

Static head, Δz

g = 30 ft ⋅ lb f /lb m gc

 v2   = 0 Velocity head, ∆ 2 g α  c 

Pressure head, P1 = P2 = 1 atm;

ΔP =0 ρ

 v 2  ΔP g  + + ∆ + ΣF gc 2 g α ρ  c  = 20 + 0 + 0 + 0,2409

- Wf = Δz

(Foust, 1980)

= 30,2409 ft.lb f / lbm

P=

(

)(

)

- Wf Q ρ (30,2409ft.lb f /lb m ) 0,1016ft3 /s 62,4269lbm /ft 3 = 0,3487hp = 550 ft.lb f /s.hp 550

Tenaga pompa,

Untuk efisiensi pompa 75 %, maka Tenaga pompa yang dibutuhkan =

0,3487 hp = 0,4359 hp 0,75

Digunakan daya pompa standar 0,5000 hp.

Universitas Sumatera Utara

Tabel LD.1 Spesifikasi pompa pada Utilitas Pompa

Laju alir

De

ID

A

V

(kg/jam)

(in)

(in)

(ft2)

(ft/s)

(JU-02)

32370,5154

(JU-03)

2226,9004

(JU-04)

537,0321

(JU-05)

65043,5463

(JU-06) (JU-07)

3,6772 4,0260 0,0884

F

Daya

Daya

(hp)

standar (hp)

3,5921 0,0192 1,3525

1,5

1,1026 0,6220 0,0021 10,3532 1,0298 0,0962

1/4

0,5814 0,3640 0,0007

7,3168 0,8789 0,0231

1/8

5,0337 2,4690 0,0332 19,2070 0,8929 2,7966

3/4

537,0321

0,5814 0,3640 0,0007

7,3168 0,8789 0,0231

1/8

540,8868

0,5832 0,6220 0,0021

2,5147 0,0608 0,0226

1/4

Universitas Sumatera Utara

LAMPIRAN E PERHITUNGAN ASPEK EKONOMI

Dalam rencana pra rancangan pabrik Etilen Glikol digunakan asumsi sebagai berikut: Pabrik beroperasi selama 300 hari dalam setahun. Kapasitas maksimum adalah 9000 ton/tahun. Perhitungan didasarkan pada harga peralatan tiba di pabrik atau purchasedequipment delivered (Peters et.al., 2004). Harga alat disesuaikan dengan nilai tukar dollar terhadap rupiah adalah : US$ 1 = Rp 10.000,- (Analisa, 22 Agustus 2005).

1. Modal Investasi Tetap (Fixed Capital Investment) 1.1 Modal Investasi Tetap Langsung (MITL)

Biaya Tanah Lokasi Pabrik Luas tanah seluruhnya

= 15400 m2

Menurut keterangan masyarakat setempat, biaya tanah pada lokasi pabrik berkisar

Rp 80.000/m2.

Harga tanah seluruhnya

= 10580 m2 × Rp 80.000/m2 = Rp 846.400.000,-

Biaya perataan tanah diperkirakan 5% Biaya perataan tanah = 0,05 x Rp 846.400.000,= Rp

42.320.000 ,-

Maka total biaya tanah (A) adalah Rp 888.720.000,-

Universitas Sumatera Utara

Harga Bangunan dan Sarana Tabel LE.1 Perincian Harga Bangunan, dan Sarana Lainnya

No.

Nama Bangunan

Luas (m2)

Harga/m2

Total

1 Pos keamanan

40

Rp

120.000

Rp

4.800.000

2 Areal bahan baku

260

Rp

200.000

Rp

52.000.000

3 Parkir *)

290

Rp

20.000

Rp

5.800.000

4 Taman *)

700

Rp

20.000

Rp

14.000.000

5 Perumahan karyawan

390

Rp

250.000

Rp

97.500.000

6 Ruang kontrol

100

Rp 1.000.000

Rp

100.000.000

7 Areal proses

2400

Rp 1.600.000

Rp 3.840.000.000

8 Areal produk

260

Rp 1.000.000

Rp

260.000.000

9 Perkantoran

250

Rp 1.000.000

Rp

250.000.000

10 Laboratorium

200

Rp

400.000

Rp

80.000.000

11 Poliklinik

20

Rp

250.000

Rp

5.000.000

12 Kantin

160

Rp

250.000

Rp

40.000.000

13 Tempat ibadah

35

Rp

250.000

Rp

8.750.000

14 Gudang peralatan

180

Rp

250.000

Rp

45.000.000

15 Bengkel

170

Rp

250.000

Rp

42.500.000

16 Unit pemadam kebakaran

35

Rp

250.000

Rp

8.750.000

17 Unit pengolahan air

240

Rp

500.000

Rp

120.000.000

18 Ruang boiler

150

Rp 1.200.000

Rp

180.000.000

19 Unit pembangkit listrik

170

Rp 1.200.000

Rp

204.000.000

20 Unit pengolahan limbah

350

Rp

800.000

Rp

280.000.000

21 Areal perluasan *)

780

Rp

20.000

Rp

15.600.000

22 Jalan *)

2700

Rp

20.000

Rp

54.000.000

23 Areal antar bangunan *)

700

Rp

20.000

Rp

14.000.000

Total

10580

Harga bangunan saja

= Rp. 5.633.900.000,-

Harga sarana

= Rp.

Rp 5.721.700.000

87.800.000,-

Universitas Sumatera Utara

Total biaya bangunan dan sarana (B) = Rp. 5.721.700.000,-

Perincian Harga Peralatan Harga peralatan yang di impor dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan berikut (Peters et.al., 2004) :

X  I  Cx = Cy  2   x   X 1   I y  m

dimana: Cx = harga alat pada tahun 2005 Cy = harga alat pada tahun dan kapasitas yang tersedia X1 = kapasitas alat yang tersedia X2 = kapasitas alat yang diinginkan Ix = indeks harga pada tahun 2005 Iy = indeks harga pada tahun yang tersedia m = faktor eksponensial untuk kapasitas (tergantung jenis alat)

Untuk menentukan indeks harga pada tahun 2010 digunakan metode regresi

[n ⋅ ΣX i ⋅ Yi − ΣX i ⋅ ΣYi ] (n ⋅ ΣX i 2 − (ΣX i )2 )× (n ⋅ ΣYi 2 − (ΣYi )2 )

koefisien korelasi:

r=

(Montgomery,

1992)

Tabel LE.2 Harga Indeks Marshall dan Swift No.

Tahun

Indeks

Xi.Yi

Xi²

Yi²

(Xi)

(Yi)

1

1989

895

1780155

3956121

801025

2

1990

915

1820850

3960100

837225

3

1991

931

1853621

3964081

866761

4

1992

943

1878456

3968064

889249

5

1993

967

1927231

3972049

935089

6

1994

993

1980042

3976036

986049

Universitas Sumatera Utara

7

1995

1028

2050860

3980025

1056784

8

1996

1039

2073844

3984016

1079521

9

1997

1057

2110829

3988009

1117249

10

1998

1062

2121876

3992004

1127844

11

1999

1068

2134932

3996001

1140624

12

2000

1089

2178000

4000000

1185921

13

2001

1094

2189094

4004001

1196836

14

2002

1103

2208206

4008004

1216609

Total

27937

14184

28307996

55748511

14436786

Sumber: Tabel 6-2, Peters et.al., 2004

Data :

n = 14

∑Xi = 27937

∑Yi = 14184

∑XiYi = 28307996

∑Xi² = 55748511

∑Yi² = 14436786

Dengan memasukkan harga-harga pada Tabel LE – 2, maka diperoleh harga koefisien korelasi: r =

(14) . (28307996) – (27937)(14184) [(14). (55748511) – (27937)²] x [(14)(14436786) – (14184)² ]½

≈ 0,98 = 1 Harga koefisien yang mendekati +1 menyatakan bahwa terdapat hubungan linier antar variabel X dan Y, sehingga persamaan regresi yang mendekati adalah persamaan regresi linier. Persamaan umum regresi linier, Y = a + b ⋅ X dengan:

Y

= indeks harga pada tahun yang dicari (2005)

X

= variabel tahun ke n – 1

a, b = tetapan persamaan regresi Tetapan regresi ditentukan oleh : 1992)

b=

(Montgomery,

(n ⋅ ΣX i Yi ) − (ΣX i ⋅ ΣYi ) (n ⋅ ΣX i 2 ) − (ΣX i )2

Universitas Sumatera Utara

a =

ΣYi. ΣXi 2 − ΣXi. ΣXi.Yi n.ΣXi 2 − (ΣXi) 2

Maka : b = 14 .( 28307996) – (27937)(14184) 14. (55748511) – (27937)²

= 53536 3185

= 16,8088

a = (14184)( 55748511) – (27937)(28307996) = - 103604228 14. (55748511) – (27937)²

3185

= -32528,8

Sehingga persamaan regresi liniernya adalah: Y=a+b⋅X

Y = 16,809X – 32528,8 Dengan demikian, harga indeks pada tahun 2005 adalah: Y = 16,809(2010) – 32528,8 Y = 1275,29 Contoh perhitungan harga peralatan: Tangki Penyimpanan Dolomit, (TT-101) Kapasitas tangki , X2

= 504,67 m3. Dari Gambar LE.1 berikut, diperoleh

untuk harga kapasitas tangki (X1) 10 m³ adalah (Cy) US$ 6667. Dari tabel 6-4, Peters et.al., 2004, faktor eksponen untuk tangki adalah (m) 0,49. Indeks harga pada tahun 2002 (Iy) 1103.

Universitas Sumatera Utara

Gambar LE.1

Harga Peralatan untuk Tangki Penyimpanan (Storage) dan Tangki Pelarutan.(Peters et.al., 2004)

Indeks harga tahun 2010 (Ix) adalah 1257,29. Maka estimasi harga tangki untuk (X2) 504,67 m3 adalah :

62,6247 Cx = US$ 10850 × 10

0 , 49

x

1257,29 × (Rp 9.280/US$)/(US$ 1) 1103

Cx = Rp 281.223.273 ,-/unit Dengan cara yang sama diperoleh perkiraan harga alat lainnya yang dapat dilihat pada Tabel LE – 3 untuk perkiraan peralatan proses dan Tabel LE – 4 untuk perkiraan peralatan utilitas.

Untuk harga alat impor sampai di lokasi pabrik ditambahkan biaya sebagai berikut: -

Biaya transportasi

-

Biaya asuransi

-

Bea masuk 2004)

-

PPn 2004)

-

PPh 2004)

= 5%

= 1%

= 15 %

(Rusjdi,

= 10 %

(Rusjdi,

= 10 %

(Rusjdi,

Biaya gudang di pelabuhan

= 0,5 %

-

Biaya administrasi pelabuhan = 0,5 %

-

Transportasi lokal

= 0,5 %

-

Biaya tak terduga

-

Total

= 0,5 %

= 43 %

Untuk harga alat non impor sampai di lokasi pabrik ditambahkan biaya sebagai berikut:

Universitas Sumatera Utara

-

PPn 2004)

-

PPh 2004)

-

Transportasi lokal

-

Biaya tak terduga

= 10 %

(Rusjdi,

= 10 %

(Rusjdi,

= 0,5 %

= 0,5 %

= 21 %

Total

Tabel LE.3 Estimasi Harga Peralatan Proses No.

Kode

Unit Ket*)

Harga/Unit

Harga Total

1

TT-110

1

I

Rp

281.223.273

Rp

281.223.273

2

C-121

1

I

Rp

63.468.638

Rp

63.468.638

3

SR-120

1

I

Rp

2.126.203.750

Rp

2.126.203.750

4

C-131

1

I

Rp

63.468.638

Rp

63.468.638

5

B-130

1

I

Rp

220.381.406

Rp

220.381.406

6

C-141

1

I

Rp

63.468.638

Rp

63.468.638

7

TE-150

1

I

Rp

521.444.931

Rp

521.444.931

8

C-141

1

I

Rp

63.468.638

Rp

63.468.638

9

M-140

1

I

Rp

324.891.924

Rp

324.891.924

10

J-142

1

NI

Rp

4.716.911

Rp

4.716.911

11

C-211

1

I

Rp

63.468.638

Rp

63.468.638

12

R-210

1

I

Rp

1.126.863.163

Rp

1.126.863.163

13

J-212

1

NI

Rp

363.407.293

Rp

363.407.293

14

J-211

1

NI

Rp

364.126.086

Rp

364.126.086

15

P-310

1

I

Rp

1.326.303.181

Rp

1.326.303.181

16

C-311

1

I

Rp

63.468.638

Rp

63.468.638

17

F-320

1

I

Rp

80.551.227

Rp

80.551.227

18

J-321

1

NI

Rp

18.334.832

Rp

18.334.832

19

F-330

1

I

Rp

80.551.227

Rp

80.551.227

20

J-331

1

NI

Rp

17.754.333

Rp

17.754.333

21 DE-340

1

I

Rp

347.532.772

Rp

347.532.772

Universitas Sumatera Utara

22

C-341

1

I

Rp

63.468.638

Rp

63.468.638

23

TE-380

1

I

Rp

114.929.051

Rp

114.929.051

24

C-322

1

I

Rp

63.468.638

Rp

63.468.638

25

F-350

1

I

Rp

80.551.227

Rp

80.551.227

26

C-351

1

I

Rp

63.468.638

Rp

63.468.638

27

K-360

1

I

Rp

48.607.734

Rp

48.607.734

28 DE-370

1

I

Rp

292.002.263

Rp

292.002.263

29

C-371

1

I

Rp

63.468.638

Rp

63.468.638

30

TT-410

1

I

Rp

478.705.911

Rp

478.705.911

31

TT-420

1

I

Rp

314.614.218

Rp

314.614.218

32

JB-142

1

I

28.440.670

Rp

28.440.670

33

JB-342

1

I

29.801.422

Rp

29.801.422

34

JB-382

1

I

12.972.054

Rp

12.972.054

35

FE-390

1

I

1.012.003.008

Rp

1.012.003.008

36

E-392

1

I

12.884.032

Rp

12.884.032

Harga Total

Rp 10.264.484.276

Tabel LE.4 Estimasi Harga Peralatan Utilitas dan Pengolahan Limbah No. Kode Alat Unit Ket*)

Harga / Unit

Harga Total

1

TU-01

1

I

Rp 259.318.409

Rp

259.318.409

2

TU-02

1

I

Rp 506.377.452

Rp

506.377.452

3

TU-03

1

I

Rp

4.376.755

Rp

4.376.755

4

TU-04

1

I

Rp 257.862.810

Rp

257.862.810

5

BL-01

1

I

Rp 729.561.261

Rp

729.561.261

6

WCT

1

I

Rp 398.696.823

Rp

398.696.823

7

B-01

1

I

Rp 111.277.427

Rp

111.277.427

8

B-02

1

I

Rp 505.298.519

Rp

505.298.519

9

B-03

1

I

Rp 457.622.084

Rp

457.622.084

10

B-04

1

I

Rp 322.520.572

Rp

322.520.572

11

TU-05

1

I

Rp

43.850.311

Rp

43.850.311

12

JU-01

1

NI

Rp

21.059.044

Rp

21.059.044

13

JU-02

1

NI

Rp

30.673.129

Rp

30.673.129

Universitas Sumatera Utara

14

JU-03

1

NI

Rp

12.680.897

Rp

12.680.897

15

JU-04

1

NI

Rp

7.930.650

Rp

7.930.650

16

JU-05

1

NI

Rp

38.615.894

Rp

38.615.894

17

JU-06

1

NI

Rp

7.930.650

Rp

7.930.650

18

JU-07

1

NI

Rp

7.949.390

Rp

7.949.390

Harga Total

Rp

3.723.602.076

Keterangan*) : I untuk peralatan impor, sedangkan N.I. untuk peralatan non impor.

Total harga peralatan tiba di lokasi pabrik (purchased-equipment delivered) adalah: =

1,43 x (Rp 9.496.144.821 + Rp 3.596.762.423 ) + 1,21 x (Rp 768.339.445 + Rp 126.839.653,- )

= Rp 19.806.024.080,Biaya pemasangan diperkirakan 39 % dari total harga peralatan (Peters et.al., 2004). Biaya pemasangan = 0,39 × Rp 19.806.024.080,= Rp 7.724.349.391 ,-

Harga peralatan + biaya pemasangan (C) : = Rp 19.806.024.080 + Rp 7.724.349.391 = Rp 27.530.373.471,-

1.1.4 Instrumentasi dan Alat Kontrol

Diperkirakan biaya instrumentasi dan alat kontrol 26 % dari total harga peralatan (Peters et.al., 2004).

Biaya instrumentasi dan alat kontrol (D) = 0,26 × Rp 19.806.024.080 = Rp 5.149.566.261,-

1.1.5 Biaya Perpipaan Diperkirakan biaya perpipaan 31% dari total harga peralatan (Peters et.al., 2004).

Biaya perpipaan (E) = 0,31 × Rp 19.806.024.080,= Rp 23.728.837.682 ,-

Universitas Sumatera Utara

1.1.6 Biaya Instalasi Listrik Diperkirakan biaya instalasi listrik 10% dari total harga peralatan (Peters et.al., 2004).

Biaya instalasi listrik (F) = 0,1 × Rp 19.806.024.080,= Rp 1.980.602.408,-

1.1.7 Biaya Insulasi

Diperkirakan biaya insulasi 12 % dari total harga peralatan (Peters et.al., 2004).

Biaya insulasi (G) = 0,12 × Rp 19.806.024.080,= Rp 2.376.722.890,-

1.1.8 Biaya Inventaris Kantor

Diperkirakan biaya inventaris kantor 5 % dari total harga peralatan (Peters et.al., 2004). Biaya inventaris kantor (H) = 0,05 × Rp 19.806.024.080,= Rp 990.301.204.-

1.1.9 Biaya Perlengkapan Kebakaran dan Keamanan

Diperkirakan biaya perlengkapan kebakaran dan keamanan 2 % dari total harga peralatan (Peters et.al., 2004).

Biaya perlengkapan kebakaran dan keamanan ( I ) = 0,02 × Rp 19.806.024.080,= Rp 396.120.482,-

1.1.10 Sarana Transportasi Tabel LE.5 Biaya Sarana Transportasi (J)

No . 1

Jenis Kendaraan

Dewan Komisaris

Tipe Honda Accord

Uni

Harga/ Unit

t

(Rp)

3

425.000.000

Harga Total (Rp)

1.275.000.000

Universitas Sumatera Utara

2

Mobil Direktur

3

Mobil Manajer

4

Bus karyawan

5

Bus karyawan

6

Truk

7

Mobil pemasaran

8

Sepeda motor

9

Toyota

1

370.000.000

370.000.000

4

210.000.000

840.000.000

2

300.000.000

1

120.000.000

6

300.000.000

4

120.000.000

Honda

4

12.500.000

Truk Tangki

1

350.000.000

Fortuner Kijang Innova Bus Mini Bus L300 Truk

Pemadam kebakaran

Mini Bus L300

Total

600.000.000

120.000.000

1.800.000.000

480.000.000

50.000.000

350.000.000

5.885.000.000

Total MITL = A + B + C + D + E + F + G + H + I + J = Rp

77.978.927.651,-

1.2 Modal Investasi Tetap Tak Langsung (MITTL)

1.2.1 Pra Investasi

Diperkirakan 7 % dari total harga peralatan (Peters et.al., 2004).

Pra Investasi (A) = 0,07 x Rp 19.806.024.080.- = Rp 1.386.421.686,-

1.2.2 Biaya Engineering dan Supervisi Diperkirakan 32% dari total harga peralatan (Peters et.al., 2004).

Biaya Engineering dan Supervisi (B) = 0,32 × Rp 19.806.024.080,= Rp 6.337.927.706,-

Universitas Sumatera Utara

1.2.3 Biaya Legalitas Diperkirakan 4% dari total harga peralatan (Peters et.al., 2004). Biaya Legalitas (C)

= 0,04 × Rp 19.806.024.080,-

= Rp 792.240.963,-

1.2.4 Biaya Kontraktor Diperkirakan 39% dari total harga peralatan (Peters et.al., 2004).

Biaya Kontraktor (D) = 0,39 × Rp 19.806.024.080,- = Rp 7.724.349.391,1.2.5 Biaya Tak Terduga Diperkirakan 37% dari total harga peralatan (Peters et.al., 2004).

Biaya Tak Terduga (E) = 0,37 × Rp 19.806.024.080.42,- = Total MITTL = A + B + C + D + E = Rp

Rp

7.328.228.910,-

101.548.096.306,-

Total MIT = MITL + MITTL

2

= Rp

77.978.927.651 + Rp 101.548.096.306

= Rp

101.548.096.306,-

Modal Kerja Modal kerja dihitung untuk pengoperasian pabrik selama 3 bulan (= 90 hari).

2.1 Persediaan Bahan Baku 2.1.1 Bahan baku Proses dan Utilitas 1. Dolomit Kebutuhan = 290,0568 kg/jam Harga

= Rp 2600,-

(Yayasan Pemulung Indonesia, 2005)

Harga total = 90 hari × 24 jam/hari × 290,0568 kg/jam x Rp 2600,= Rp 754.168,-

2. Solar Kebutuhan = 540,8868 liter/jam Harga solar untuk industri = Rp. 4500,-/liter

(PT.Pertamina, 2005)

Universitas Sumatera Utara

Harga total = 90 hari × 24 jam/hari × 540,8868 liter/jam x Rp. 4500,-/liter = Rp 5.257.419.266,3. Kaporit Kebutuhan = 0,0006 kg/jam Harga

= Rp 4.500,-/kg

(PT.Halim Sejahtera Cipta Mandiri, 2005)

Harga total = 90 hari × 24 jam/hari × 0,0006 kg/jam × Rp 4.500,-/kg = Rp 1.296,4. Air untuk Steam a Kebutuhan = 10.906,8806 kg/jam Harga

= Rp 250,-/kg

(PT.Halim Sejahtera Cipta Mandiri, 2005)

Harga total = 10.906,8806 kg/jam × Rp 250,-/kg = Rp 2.726.720,5. Air untuk Pendingin a Kebutuhan = 62.816,6459 kg/jam Harga

= Rp 250,-/kg

(PT.Halim Sejahtera Cipta Mandiri, 2005)

Harga total = 62.816,6459 kg/jam × Rp 250,-/kg = Rp 15.704.161,6. Air untuk Proses a Kebutuhan = 6101,2267 kg/jam Harga

= Rp 250,-/kg

(PT.Halim Sejahtera Cipta Mandiri, 2005)

Harga total = 6101,2267 kg/jam × Rp 250,-/kg = Rp 1.527.807,-

7. Air untuk Pendingin Tambahan b Kebutuhan = 1397,6704 kg/jam Harga

= Rp 250,-/kg

(PT.Halim Sejahtera Cipta Mandiri, 2005)

Harga total = 1397,6704 kg/jam × 3 jam × Rp 250,-/kg = Rp 1.048.253,-

Universitas Sumatera Utara

Keterangan: 1. Pembelian air untuk steam, pendingin, dan proses lainnya hanya dibutuhkan pada awal pabrik beroperasi (1 jam operasi), di mana selanjutnya suplai air diperoleh dari produk atas evaporator 2. Direncanakan air untuk tambahan pendingin diperoleh dari produk atas evaporator. Namun karena air dari evaporator memerlukan pendinginan, maka untuk 3 jam operasi dari awal pabrik beroperasi dilakukan pembelian air

Total biaya persediaan bahan baku proses dan utilitas selama 3 bulan (90 hari) adalah : = Rp 5.277.681.650,-

Total biaya persediaan bahan baku proses dan utilitas selama 1 tahun adalah : = Rp 19.351.499.385,-

2.2 Kas 2.2.1 Gaji Pegawai Tabel LE.6 Perincian Gaji Pegawai

Jabatan

Jumlah

Gaji/bulan

Jumlah gaji/bulan

Direktur

1

Rp

20.000.000

Rp

20.000.000

Dewan Komisaris

3

Rp

6.500.000

Rp

19.500.000

Staf Ahli

2

Rp

6.000.000

Rp

12.000.000

Sekretaris

2

Rp

2.000.000

Rp

4.000.000

Manajer Produksi

1

Rp

10.000.000

Rp

10.000.000

Manajer Teknik

1

Rp

10.000.000

Rp

10.000.000

1

Rp

10.000.000

Rp

10.000.000

1

Rp

10.000.000

Rp

10.000.000

1

Rp

5.000.000

Rp

5.000.000

Manajer Umum dan Keuangan Manajer Pembelian dan Pemasaran Kepala Seksi Proses

Universitas Sumatera Utara

Kepala Seksi

1

Rp

5.000.000

Rp

5.000.000

Kepala Seksi Utilitas

1

Rp

5.000.000

Rp

5.000.000

Kepala Seksi Listrik

1

Rp

5.000.000

Rp

5.000.000

1

Rp

5.000.000

Rp

5.000.000

1

Rp

5.000.000

Rp

5.000.000

Kepala Seksi Keuangan

1

Rp

4.000.000

Rp

4.000.000

Kepala Seksi Administrasi

1

Rp

4.000.000

Rp

4.000.000

Kepala Seksi Personalia

1

Rp

4.000.000

Rp

4.000.000

Kepala Seksi Humas

1

Rp

4.000.000

Rp

4.000.000

Kepala Seksi Keamanan

1

Rp

3.000.000

Rp

3.000.000

Kepala Seksi Pembelian

1

Rp

4.000.000

Rp

4.000.000

Kepala Seksi Penjualan

1

Rp

4.000.000

Rp

4.000.000

1

Rp

3.000.000

Rp

3.000.000

24

Rp

1.600.000

Rp

38.400.000

12

Rp

1.600.000

Rp

19.200.000

12

Rp

1.600.000

Rp

19.200.000

8

Rp

1.600.000

Rp

12.800.000

8

Rp

1.600.000

Rp

12.800.000

12

Rp

1.600.000

Rp

19.200.000

5

Rp

1.400.000

Rp

7.000.000

5

Rp

1.400.000

Rp

7.000.000

Karyawan Bag Personalia

4

Rp

1.400.000

Rp

5.600.000

Karyawan Bag Humas

4

Rp

1.400.000

Rp

5.600.000

Karyawan Pembelian

10

Rp

1.400.000

Rp

14.000.000

Laboratorium R&D

Kepala Seksi Instrumentasi Kepala Seksi Pemeliharaan Pabrik

Kepala Seksi Gudang / Logistik Karyawan Proses Karyawan Laboratorium. R&D Karyawan Utilitas Karyawan Unit Pembangkit Listrik Karyawan Instrumentasi Karyawan Pemeliharaan Pabrik Karyawan Bag Keuangan Karyawan Bag Administrasi

Universitas Sumatera Utara

Karyawan Penjualan/

10

Rp

1.400.000

Rp

14.000.000

16

Rp

1.000.000

Rp

16.000.000

16

Rp

1.000.000

Rp

16.000.000

Dokter

1

Rp

3.500.000

Rp

3.500.000

Perawat

2

Rp

1.000.000

Rp

2.000.000

Petugas Kebersihan

12

Rp

800.000

Rp

9.600.000

Supir

8

Rp

1.000.000

Rp

8.000.000

Rp

385.400.000

Pemasaran Petugas Keamanan Karyawan Gudang / Logistik

Total

195

-

Total gaji pegawai selama 3 bulan = Rp 1.156.200.000 ,-

2.2.2 Biaya Administrasi Umum

Diperkirakan 20 % dari gaji pegawai = 0,2 × Rp 1.156.200.000 ,= Rp 231.240.000 ,-

2.2.3. Biaya Pemasaran

Diperkirakan 20 % dari gaji pegawai = 0,2 × Rp 1.156.200.000 ,= Rp 231.240.000 ,-

2.2.4 Pajak Bumi dan Bangunan Dasar perhitungan Pajak Bumi dan Bangunan (PBB) mengacu kepada Undang-Undang RI No. 20 Tahun 2000 Jo UU No. 21 Tahun 1997 tentang Bea Perolehan Hak atas Tanah dan Bangunan sebagai berikut: 

 



Yang menjadi objek pajak adalah perolehan hak atas tanah dan atas bangunan (Pasal 2 ayat 1 UU No.20/00). Dasar pengenaan pajak adalah Nilai Perolehan Objek Pajak (Pasal 6 ayat 1 UU No.20/00). Tarif pajak ditetapkan sebesar 5% (Pasal 5 UU No.21/97). Nilai Perolehan Objek Pajak Tidak Kena Pajak ditetapkan sebesar Rp. 30.000.000,- (Pasal 7 ayat 1 UU No.21/97).

Universitas Sumatera Utara



Besarnya pajak yang terutang dihitung dengan cara mengalikkan tarif pajak dengan Nilai Perolehan Objek Kena Pajak (Pasal 8 ayat 2 UU No.21/97).

Maka berdasarkan penjelasan di atas, perhitungan PBB ditetapkan sebagai berikut :

Wajib Pajak Pabrik Pembuatan Etilen Glikol

Nilai Perolehan Objek Pajak -

Tanah

Rp

87.800.000

-

Bangunan

Rp

5.633.900.000

Total NJOP

Rp

5.721.700.000,-

Nilai Perolehan Objek Pajak Tidak Kena Pajak

(Rp.

Nilai Perolehan Objek Pajak Kena Pajak

Rp

5.691.700.000,-

Pajak yang Terutang (5% x NPOPKP)

Rp.

284.585.000,-

30.000.000,- )

Tabel LE.7 Perincian Biaya Kas No

Jenis Biaya

Jumlah

1 Gaji Pegawai

Rp

1,156,200,000

2 Administrasi Umum

Rp

231,240,000

3 Pemasaran

Rp

231,240,000

4 Pajak Bumi dan Bangunan

Rp

284,585,000

Rp

1,903,265,000

Total

2.3 Biaya Start – Up

Diperkirakan 12 % dari Modal Investasi Tetap (Timmerhaus, 1991). = 0,12 × Rp 101.548.096.306

= Rp

12.185.771.556,-

Universitas Sumatera Utara

2.4 Piutang Dagang PD =

dimana:

IP × HPT 12

PD

= piutang dagang

IP

= jangka waktu kredit yang diberikan (3 bulan)

HPT

= hasil penjualan tahunan

Penjualan : 1. Harga jual Mg(OH)2 = US$ 2,8/kg

(Chemstock-wais, 2005)

Produksi Mg(OH)2 = 334,6 kg/jam Hasil penjualan etilen glikol tahunan

= 334,6 kg/jam × 24 jam/hari × 330 hari/tahun × US$ 2,8 /kg × Rp 9280/US$ = Rp 68.857.600.000,-

2. Harga jual CaSO4 = US$ 3,2 /kg

(IFT, 2005)

Produksi CaSO4= 135,95 kg/jam Hasil penjualan CaSO4 tahunan

= 135,95 kg/jam × 24 jam/hari × 330 hari/tahun × US$ 3,2 /kg x Rp 9280/US$ = Rp 31.974.251.857,-

Hasil penjualan total tahunan = Rp 100.831.851.857,Piutang Dagang =

3 × Rp 100.831.851.857,12

= Rp 25.207.962.964,-

Perincian modal kerja dapat dilihat pada tabel di bawah ini. Tabel LE.8 Perincian Modal Kerja No.

Jenis Biaya

Jumlah

1 Bahan baku proses dan utilitas

Rp

5.277.681.650

2 Kas

Rp

1.903.265.000

3 Start up

Rp

12.185.771.557

4 Piutang Dagang

Rp

25.207.962..964

Rp

44.574.681.172

Total

Universitas Sumatera Utara

Total Modal Investasi = Modal Investasi Tetap + Modal Kerja = Rp

101.548.096.306,- + Rp 44.574.681.172

= Rp

146.122.777.477,-

Modal ini berasal dari: -. Modal sendiri

= 60 % dari total modal investasi

= 0,6 × Rp 146.122.777.477 = Rp 87.673.666.486,-

-. Pinjaman dari Bank

= 40 % dari total modal investasi = 0,4 x Rp 146.122.777.477 = Rp

58.449.110.991,-

3. Biaya Produksi Total 3.1 Biaya Tetap (Fixed Cost = FC)

3.1.1 Gaji Tetap Karyawan Gaji tetap karyawan terdiri dari gaji tetap tiap bulan ditambah 2 bulan gaji yang diberikan sebagai tunjangan, sehingga

Gaji total = (12 + 2) × Rp 385.400.000 = Rp 5.395.600.000 ,-

3.1.2 Bunga Pinjaman Bank Bunga pinjaman bank adalah 16% dari total pinjaman (Bank Mandiri, 2005). = 0,16 × Rp 58.449.110.991

= Rp 9.351.857.759,-

3.1.3 Depresiasi dan Amortisasi Pengeluaran untuk memperoleh harta berwujud yang mempunyai masa manfaat lebih dari 1 (satu) tahun harus dibebankan sebagai biaya untuk mendapatkan,

menagih,

dan

memelihara

penghasilan

melalui

penyusutan

(Rusdji,2004). Pada perancangan pabrik ini, dipakai metode garis lurus atau straight line method. Dasar penyusutan menggunakan masa manfaat dan tarif penyusutan

Universitas Sumatera Utara

sesuai dengan Undang-undang Republik Indonesia

No. 17 Tahun 2000 Pasal 11

ayat 6 dapat dilihat pada tabel di bawah ini.

Tabel LE.9 Aturan depresiasi sesuai UU Republik Indonesia No. 17 Tahun 2000 Kelompok Harta

Masa

Tarif

Berwujud

(tahun)

(%)

4

25

I.

Beberapa Jenis Harta

Bukan

Bangunan

Mesin

perlengkapan,

alat

perangkat/ tools industri.

1.Kelompok 1

2. Kelompok 2

kantor,

8

12,5

Mobil, truk kerja

16

6,25

Mesin industri kimia, mesin industri

3. Kelompok 3

mesin

II. Bangunan Permanen

20

5

Bangunan sarana dan penunjang

Sumber : Waluyo, 2000 dan Rusdji,2004

Depresiasi dihitung dengan metode garis lurus dengan harga akhir nol. D=

P−L n

dimana: D = depresiasi per tahun P = harga awal peralatan L = harga akhir peralatan n = umur peralatan (tahun)

Tabel LE.10 Perhitungan Biaya Depresiasi sesuai UURI No. 17 Tahun 2000 Komponen

Bangunan

Peralatan proses dan utilitas

Biaya (Rp)

Um ur

Depresiasi (Rp)

5.633.900.000

20

281.695.000

12.504.129.104

16

781.508.069

Universitas Sumatera Utara

Instrumentrasi dan pengendalian proses

5.149.566.261

4

1.287.391.565

Peipaan

6.139.867.465

4

1.534.966.866

Instalasi listrik

1.980.602.408

4

495.150.602

Insulasi

2.376.722.890

4

594.180.722

990.301.204

4

247.575.301

396.120.482

4

99.030.120

5.885.000.000

8

735.625.000

Inventaris kantor Perlengkapan keamanan dan kebakaran

Sarana transportasi TOTAL

6.057.123.246

Semua modal investasi tetap langsung (MITL) kecuali tanah mengalami penyusutan yang disebut depresiasi, sedangkan modal investasi tetap tidak langsung (MITTL) juga mengalami penyusutan yang disebut amortisasi. Pengeluaran untuk memperoleh harta tak berwujud dan pengeluaran lainnya yang mempunyai masa manfaat lebih dari 1 (satu) tahun untuk mendapatkan, menagih, dan memelihara penghasilan dapat dihitung dengan amortisasi dengan menerapkan taat azas (UURI Pasal 11 ayat 1 No. Tahun 2000). Para Wajib Pajak menggunakan tarif amortisasi untuk harta tidak berwujud dengan menggunakan masa manfaat kelompok masa 4 (empat) tahun sesuai pendekatan prakiraan harta tak berwujud yang dimaksud (Rusdji, 2004). Untuk masa 4 tahun, maka biaya amortisasi adalah 25 % dari MITTL. sehingga : Biaya amortisasi

= 0,25 × Rp

=

23.569.168.655

Rp 5.892.292.164 ,-

Universitas Sumatera Utara

Total biaya depresiasi dan amortisasi = Rp 6.057.123.246 + Rp 5.892.292.164 = Rp 11.949.415.410

3.1.4 Biaya Tetap Perawatan 1. Perawatan mesin dan alat-alat proses Perawatan mesin dan peralatan dalam industri proses berkisar 2 sampai 20%, diambil 10% dari harga peralatan terpasang di pabrik (Peters et.al., 2004). Biaya perawatan mesin

= 0,1× Rp Rp 27.530.373.471 = Rp 2.753.037.347,-

2. Perawatan bangunan

Diperkirakan 10 % dari harga bangunan (Peters et.al., 2004). = 0,1 × 5.633.900.000,= Rp 563.390.000,-

Universitas Sumatera Utara

3. Perawatan kendaraan

Diperkirakan 10 % dari harga kendaraan (Peters et.al., 2004). = 0,1 × Rp 5.665.000.000 ,= Rp 566.500.000 ,-

4. Perawatan instrumentasi dan alat kontrol

Diperkirakan 10 % dari harga instrumentasi dan alat kontrol (Peters et.al., 2004). = 0,1 × Rp Rp 5.149.566.266

= Rp 514.956.626,-

5. Perawatan perpipaan

Diperkirakan 10 % dari harga perpipaan (Peters et.al., 2004). = 0,1 × Rp 6.139.867.466,= Rp 613.986.746,-

6. Perawatan instalasi listrik

Diperkirakan 10 % dari harga instalasi listrik (Peters et.al., 2004). = 0.1 × Rp 1.980.602.416,= Rp 198.060.241,-

7. Perawatan insulasi

Diperkirakan 10 % dari harga insulasi (Peters et.al., 2004). = 0,1 × Rp 2.376.722.896,= Rp 237.672.289,-

8. Perawatan inventaris kantor

Diperkirakan 10 % dari harga inventaris kantor (Peters et.al., 2004). = 0,1 × Rp 990.301.200,= Rp 99.030.120 ,-

Universitas Sumatera Utara

9. Perawatan perlengkapan kebakaran

Diperkirakan 10 % dari harga perlengkapan kebakaran (Peters et.al., 2004). = 0,1 × Rp 396.120.482,= Rp 39.612.048,-

Total biaya perawatan = Rp 5.608.245.418,-

3.1.5 Biaya Tambahan Industri (Plant Overhead Cost)

Biaya tambahan industri ini diperkirakan 10 % dari modal investasi tetap (Peters et.al., 2004). Plant Overhead Cost = 0,1 x Rp = Rp

101.548.906.311

10.154.890.631 ,-

3.1.6 Biaya Administrasi Umum Biaya administrasi umum selama 3 bulan adalah Rp Biaya administrasi umum selama 1 tahun

231.240.000 ,-

=

4 × Rp

=

Rp 924.960.000 ,-

231.240.000,-

3.1.7 Biaya Pemasaran dan Distribusi Biaya pemasaran selama 3 bulan adalah Rp 231.240.000,-

Biaya pemasaran selama 1 tahun = 4 × Rp 231.240.000,- = Rp 924.960.000 ,Biaya distribusi diperkirakan 50 % dari biaya pemasaran, sehingga : Biaya distribusi = 0,5 x Rp 924.960.000 ,= Rp 462.480.000 ,Biaya pemasaran dan distribusi = Rp.

1.387.440.000,00 .-

3.1.8 Biaya Laboratorium, Penelitan dan Pengembangan

Diperkirakan 5 % dari biaya tambahan industri (Peters et.al., 2004). = 0,05 x Rp 10.154.890.631,= Rp 507.740.482 ,3.1.9 Hak Paten dan Royalti Diperkirakan 1% dari modal investasi tetap (Peters et.al., 2004). = 0,01 x Rp = Rp

277.877.822.246,67

2.778.778.222,47

Universitas Sumatera Utara

3.1.10 Biaya Asuransi 1. Biaya asuransi pabrik. adalah 3,1 permil dari modal investasi tetap langsung (Asosiasi Asuransi Jiwa Indonesia-AAJI, 2005). = 0,0031 ×

=

Rp 77.978.927.651

Rp 241.734.676,-

2. Biaya asuransi karyawan. Premi asuransi = Rp. 351.000,- /tenaga kerja

(PT. Prudential Life Assurance,

2005) Maka biaya asuransi karyawan = 195 orang x Rp. 351.000,-/orang = Rp. 68.445.000,Total biaya asuransi = Rp 310.179.676,-

3.1.11 Pajak Bumi dan Bangunan Pajak Bumi dan Bangunan adalah

Rp

Total Biaya Tetap (Fixed Cost) = Rp

284.585.000,-

46.890.314.337,-

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 adalah Rp 5.277.681.650,Total biaya persediaan bahan baku proses dan utilitas selama 1 tahun = Rp 5.277.681.650 × 330

90

= Rp 19.351.499.385,-

3.2.2 Biaya Variabel Tambahan 1. Perawatan dan Penanganan Lingkungan

Diperkirakan 10 % dari biaya variabel bahan baku = 0,1 × Rp 19.351.499.385

Universitas Sumatera Utara

= Rp 1.935.149.938,-

Universitas Sumatera Utara

2. Biaya Variabel Pemasaran dan Distribusi Diperkirakan 1% dari biaya variabel bahan baku = 0,01 × Rp 14.900.462.335,= Rp 1.490.046.233,-

Total biaya variabel tambahan = Rp

2.128.664.932,-

3.2.3 Biaya Variabel Lainnya

Diperkirakan 5 % dari biaya variabel tambahan = 0.05 × Rp 2.128.664.932

= Rp 106.433.247,-

Total biaya variabel = Rp 21.586.597.564,-

Total biaya produksi = Biaya Tetap + Biaya Variabel = Rp 46.890.314.337 + Rp 21.586.597.564 =

4

Rp 68.476.911.901,-

Perkiraan Laba/Rugi Perusahaan

4.1 Laba Sebelum Pajak (Bruto) Laba atas penjualan = total penjualan – total biaya produksi = Rp 100.831.851.857 – Rp 68.476.911.901 = Rp 32.354.939.956,Bonus perusahaan untuk karyawan 0,5% dari keuntungan perusahaan = 0,005 x Rp 32.354.939.956 = Rp 161.774.700,Pengurangan bonus atas penghasilan bruto sesuai dengan UURI No. 17/00 Pasal 6 ayat 1 sehingga : Laba sebelum pajak (bruto) = Rp 32.193.165.256,-

Universitas Sumatera Utara

4.2 Pajak Penghasilan Berdasarkan UURI Nomor 17 ayat 1 Tahun 2000, Tentang Perubahan Ketiga atas Undang-undang Nomor 7 Tahun 1983 Tentang Pajak Penghasilan adalah (Rusjdi, 2004): 

Penghasilan sampai dengan Rp 50.000.000,- dikenakan pajak sebesar 10 %.



Penghasilan Rp 50.000.000,- sampai dengan Rp 100.000.000,- dikenakan pajak



Penghasilan di atas Rp 100.000.000,- dikenakan pajak sebesar 30 %.

sebesar 15 %.

Maka pajak penghasilan yang harus dibayar adalah: -

10 % × Rp 50.000.000

=

Rp

=

Rp

5.000.000,-

-

15 % × (Rp 100.000.000- Rp 50.000.000) 7.500.000,-

-

30 % × (Rp 32.193.165.256 - Rp 100.000.000) Total PPh

= Rp

9.627.949.577,-

= Rp

9.640.449.577,-

4.3 Laba setelah pajak Laba setelah pajak = laba sebelum pajak – PPh = Rp 32.193.165.256 – Rp 9.640.449.577 = Rp 22.552.715.679,-

5

Analisa Aspek Ekonomi

5.1 Profit Margin (PM) PM =

Laba sebelum pajak × 100 % total penjualan

PM = Rp 32.193.165.256 Rp 100.831.851.857

× 100%

= 31,93 %

5.2 Break Even Point (BEP) BEP =

Biaya Tetap × 100 % Total Penjualan − Biaya Variabel

Universitas Sumatera Utara

Rp 46.890.314.337 × 100% Rp 100.831.851.857 – Rp 21.586.597.564 Kapasitas produksi pada titik BEP = 57,55 % × 2600 ton = 57,55 % = 1525,02 ton BEP =

Nilai penjualan pada titik BEP

= 57,55 % × Rp 100.831.851.857 = Rp 58.026.715.464 ,-

5.3 Return on Investment (ROI) ROI

=

Laba setelah pajak × 100 % Total Modal Investasi

= Rp 22.552.715.679 Rp 146.122.777.477

× 100%

= 15,43 % 5.4 Pay Out Time (POT) POT ==

1 x 1 tahun 0,1543

= 6,48 tahun

5.5 Return on Network (RON) RON = =

Laba setelah pajak × 100 % Modal sendiri

Rp Rp

22.552.715.679 87.673.666.486

× 100%

= 25,72 % 5.6 Internal Rate of Return (IRR) Untuk menentukan nilai IRR harus digambarkan jumlah pendapatan dan pengeluaran dari tahun ke tahun yang disebut “Cash Flow”. Untuk memperoleh cash flow diambil ketentuan sebagai berikut: -

Laba kotor diasumsikan mengalami kenaikan 10 % tiap tahun

-

Masa pembangunan disebut tahun ke nol

-

Jangka waktu cash flow dipilih 10 tahun

Universitas Sumatera Utara

-

Perhitungan dilakukan dengan menggunakan nilai pada tahun ke – 10

-

Cash flow adalah laba sesudah pajak ditambah penyusutan.

  835.754.000 (39% − 38%) IRR = 38% +    835.754.000 − (−1.718.577.589)  = 38,32%

Universitas Sumatera Utara