TUGAS AKHIR PRARANCANGAN PABRIK KALSIUM SULFAT …... · 4.1.1.3 Air Umpan Boiler ... Utilitas pendukung proses meliputi penyediaan air proses sebesar 9198,74 kg/jam, ... dalam pembuatan

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

TUGAS AKHIR

PRARANCANGAN PABRIK KALSIUM SULFAT DIHIDRAT

DARI BATU KAPUR DAN ASAM SULFAT

DENGAN KAPASITAS 250.000 TON/TAHUN

OLEH:

ANITA SAKTIKA DEWI I0507023

INDRIANA TRISNAWATI I0507044

JURUSAN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

2012


commit to user


commit to user

iii

KATA PENGANTAR

Segala puji syukur kepada Allah SWT, hanya karena rahmat dan ridho-Nya,

penulis akhirnya dapat menyelesaikan penyusunan laporan tugas akhir dengan

judul “Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat dari Batu Kapur dan Asam

Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun” ini.

Dalam penyusunan tugas akhir ini penulis memperoleh banyak bantuan

baik berupa dukungan moral maupun spiritual dari berbagai pihak. Oleh karena

itu, penulis mengucapkan terima kasih kepada :

1. Kedua orang tua dan keluarga atas dukungan doa, materi dan semangat

yang senantiasa diberikan tanpa kenal lelah.

2. Ir. Samun Triyoko, selaku Dosen Pembimbing I dan Dr.Eng. Agus

Purwanto, selaku Dosen Pembimbing II atas bimbingan dan bantuannya

dalam penulisan tugas akhir.

3. Dr. Sunu Herwi Pranolo selaku Ketua Jurusan Teknik Kimia FT UNS.

4. Ir. Paryant, M.S. dan Ir. Samun Triyoko, selaku Pembimbing Akademik.

5. Segenap Civitas Akademika atas semua bantuannya.

6. Teman-teman mahasiswa teknik kimia FT UNS khususnya angkatan 2007.

Penulis menyadari bahwa laporan tugas akhir ini belum sempurna. Oleh

karena itu, penulis membuka diri terhadap segala saran dan kritik yang

membangun. Semoga laporan tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi penulis dan

pembaca sekalian.

Surakarta, Februari 2012

Penulis


commit to user

iv

DAFTAR ISI

Halaman Judul ................................................................................................... i

Lembar Pengesahan ........................................................................................... ii

Kata Pengantar ................................................................................................... iii

Daftar Isi .......................................................................................................... iv

Daftar Tabel ...................................................................................................... ix

Daftar Gambar ................................................................................................. xi

Intisari .............................................................................................................. xii

BAB I PENDAHULUAN ............................................................................. 1

1.1 Latar Belakang Pendirian Pabrik .............................................. 1

1.2 Penentuan Kapasitas Perancangan .......................................... 3

1.3 Pemilihan Lokasi Pabrik .......................................................... 5

1.4 Tinjauan Pustaka ..................................................................... 8

1.4.1 Macam-macam Proses ................................................. 8

1.4.2 Kegunaan Produk.......................................................... 12

1.4.3 Sifat Fisis dan Kimia .. ................................................. 12

1.4.4 Tinjauan Proses Secara Umum ..................................... 14

BAB II DESKRIPSI PROSES ........................................................................ 16

2.1 Spesifikasi Bahan Baku dan Produk ........................................ 16

2.1.1 Spesifikasi Bahan Baku ............................................... 16

2.1.2 Spesifikasi Produk ........................................................ 17

2.2 Konsep Proses ......................................................................... 18


commit to user

v

2.2.1 Dasar Reaksi ................................................................ 18

2.2.2 Kondisi Operasi ............................................................ 19

2.2.3 Mekanisme Reasksi ...................................................... 19

2.2.4 Tinjauan Termodinamika ............................................. 20

2.2.5 Tinjauan Kinetika ......................................................... 25

2.3 Diagram Alir Proses dan Langkah Proses ............................... 27

2.3.1 Diagram Alir Kuantitatif............................................... 27

2.3.2 Diagram Alir Kualitatif................................................. 27

2.3.3 Diagram Alir Proses ..................................................... 27

2.3.4 Langkah Proses ............................................................. 31

2.4 Neraca Massa dan Neraca Panas ............................................. 34

2.4.1 Neraca Massa ............................................................... 34

2.4.2 Neraca Panas ................................................................ 39

2.5 Lay Out Pabrik dan Peralatan . ................................................. 41

2.5.1 Lay Out Pabrik .............................................................. 41

2.5.2 Lay Out Peralatan ......................................................... 46

BAB III SPESIFIKASI PERALATAN PROSES ........................................... 49

3.1 Alat Utama ................................................................................. 49

3.1.1 Reaktor………………… ……………………………. 49

3.1.2 Mixer …………………………………………………. 50

3.1.3 Filter ………………………………………………….. 52

3.1.4 Dryer …………………………………………………. 53

3.2 Alat pendukung ........................................................................... 54


commit to user

vi

3.2.1 Tangki Penyimpanan Bahan Baku................................ 54

3.2.2 Heater ........................................................................... 55

3.2.3 Belt Conveyor ............................................................... 56

3.2.4 Fan ................................................................................ 57

3.2.5 Hopper .......................................................................... 57

3.2.6 Screener ........................................................................ 58

3.2.7 Silo Penyimpanan Gipsum ........................................... 59

3.2.8 Screw Conveyor ............................................................ 60

3.2.9 Bucket Elevator ............................................................. 61

3.2.10 Pompa ........................................................................... 62

BAB IV UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM............. 64

4.1 Unit Pendukung Proses ............................................................ 64

4.1.1 Unit Pengadaan Air ...................................................... 65

4.1.1.1 Air Proses ...................................................... 69

4.1.1.2 Air Pendingin .................................................. 70

4.1.1.3 Air Umpan Boiler ........................................... 71

4.1.1.4 Air Konsumsi umum dan Sanitasi ................. 75

4.1.2 Unit Pengadaan Steam .................................................. 77

4.1.3 Unit Pengadaan Udara Tekan ....................................... 79

4.1.4 Unit Pengadaan Listrik ................................................ 80

4.1.4.1 Listrik untuk Proses dan Utilitas ................... 81

4.1.4.2 Listrik untuk Penerangan ............................... 83

4.1.4.3 Listrik untuk AC ............................................ 85


commit to user

vii

4.1.4.4 Listrik Laboratorium dan Instrumentasi ....... 85

4.1.5 Unit Pengadaan Bahan Bakar ...................................... 87

4.2 Laboratorium ........................................................................... 88

4.2.1 Laboratorium Fisik .................................................... 90

4.2.2 Laboratorium Analitik ............................................... 90

4.2.3 Laboratorium Penelitian dan Pengembangan ............ 91

4.2.4 Analisa Air .................................................................. 92

4.3 Unit Pengolahan Limbah .......................................................... 93

BAB V MANAJEMEN PERUSAHAAN ........................................................ 95

5.1 Bentuk Perusahaan .................................................................. 95

5.2 Struktur Organisasi .................................................................. 96

5.3 Tugas dan Wewenang .............................................................. 99

5.3.1 Pemegang Saham ........................................................ 99

5.3.2 Dewan Komisaris ......................................................... 100

5.3.3 Dewan Direksi ............................................................. 100

5.3.4 Staf Ahli ....................................................................... 102

5.3.5 Penelitian dan Pengembangan ..................................... 102

5.3.6 Kepala Bagian ............................................................... 102

5.3.7 Kepala Seksi ................................................................. 106

5.4 Pembagian Jam Kerja Karyawan ............................................. 107

5.4.1 Karyawan Non Shift ..................................................... 107

5.4.2 Karyawan Shift ............................................................. 108

5.5 Status Karyawan dan Sistem Upah .......................................... 110


commit to user

viii

5.4.1 Karyawan Tetap ........................................................... 110

5.4.2 Karyawan Harian ......................................................... 110

5.4.3 Karyawan Borongan..................................................... 110

5.6 Penggolongan Jabatan, Jumlah Karyawan dan Gaji ................ 111

5.6.1 Penggolongan Jabatan ................................................. 111

5.6.2 Jumlah Karyawan dan Gaji .......................................... 111

5.7 Kesejahteraan Sosial Karyawan .............................................. 115

BAB VI ANALISIS EKONOMI ..................................................................... 117

6.1 Fixed Capital Investment (FCI) ............................................... 125

6.2 Working Capital Investment (WCI) .......................................... 126

6.3 Total Capital Investment (TCI) ................................................ 126

6.4 Manufacturing Cost (DMC) ..................................................... 127

6.5 General Expense ....................................................................... 128

6.6 Analisis Kelayakan ................................................................... 128

6.7 Kesimpulan ............................................................................... 136

Daftar Pustaka ................................................................................................. xiii

Lampiran


commit to user

ix

DAFTAR TABEL

Tabel 1.1 Data Impor Gipsum Indonesia ………………………..................... 3

Tabel 1.2 Pemilihan Proses..…………............................................................. 11

Tabel 2.1 Komposisi Batuan kapur ............................................................. 16

Tabel 2.2 Harga Berat Molekul dan ∆Hof Komponen .…............................ 21

Tabel 2.3 Data Energi Bebas Gibbs …………………………………………. 23

Tabel 2.4 Neraca Massa Total ....................................................................... 35

Tabel 2.5 Neraca Massa Mixer ...................................................................... 36

Tabel 2.6 Neraca Massa Reaktor .................................................................... 37

Tabel 2.7 Neraca Massa Filter ......................................................................... 38

Tabel 2.8 Neraca Massa Dryer ....................................................................... 39

Tabel 2.9 Neraca Panas Mixer ........................................................................ 40

Tabel 2.10 Neraca Panas Reaktor .................................................................... 40

Tabel 2.11 Neraca Panas Filter ...................................................................... 41

Tabel 2.12 Neraca Panas Dryer ....................................................................... 41

Tabel 2.13 Perincian Luas Tanah pabrik ........................................................ 44

Tabel 3.1 Spesifikasi Tangki Penyimpanan Bahan Baku .............................. 54

Tabel 3.2 Spesifikasi Hopper ........................................................................... 57

Tabel 3.3 Spesifikasi Screw Conveyor ........................................................... 60

Tabel 3.4 Spesifikasi Bucket Elevator ........................................................... 61

Tabel 3.5 Spesifikasi Pompa ........................................................................... 62

Tabel 4.1 Kebutuhan Air Proses ..................................................................... 69


commit to user

x

Tabel 4.2 Kebutuhan Air Pendingin ............................................................... 71

Tabel 4.3 Kebutuhan Air untuk Steam ........................................................... 75

Tabel 4.4 Kebutuhan Air Konsumsi Umum dan Sanitasi ........................... 76

Tabel 4.5 Total Kebutuhan Air ...................................................................... 77

Tabel 4.6 Kebutuhan Listrik untuk Keperluan Proses dan Utilitas ................. 81

Tabel 4.7 Jumlah Lumen Berdasarkan Luas Bangunan …..……………….... 84

Tabel 4.8 Total Kebutuhan Listrik Pabrik …..…………………………….... 86

Tabel 5.1 Jadwal Pembagian Kelompok Shift ……………….…..…………. 108

Tabel 5.2 Jumlah Karyawan Menurut Jabatannya ………………...……….. 112

Tabel 5.3 Perincian Golongan dan Gaji Karyawan ………………................ 114

Tabel 6.1 Data Cost Index Chemical Plant……………………...........……. 120

Tabel 6.2 Fixed Capital Invesment ………………………………................. 125

Tabel 6.3 Working Capital Investment ……………………………………..… 126

Tabel 6.4 Manufacturing Cost ………..……………………………..........… 127

Tabel 6.5 General Expense ………………………………………..............… 128

Tabel 6.6 Fixed Cost (Fa) ………………..………………………..............… 131

Tabel 6.7 Variable Cost (Va) …………..…………...……………..............… 131

Tabel 6.8 Regulated Cost (Ra) …………………...………………..............… 132

Tabel 6.9 Analisis Kelayakan ......................................................................... 136


commit to user

xi

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1 Grafik Impor Gipsum di Indonesia …........................................ 4

Gambar 2.1 Diagram Alir Kuantitatif ………………………………………. 29

Gambar 2.2 Diagram Alir Kualitatif ............................................................ 30

Gambar 2.3 Diagram Alir Proses ………...................................................... . 31

Gambar 2.4 Layout Pabrik Gypsum............................................................... 46

Gambar 2.5 Tata Letak Peralatan Proses …………....................................... 48

Gambar 4.1 Diagram Alir Pengolahan Air Sungai …………………..…..… 66

Gambar 5.1 Struktur Organisasi Pabrik Gipsum ………............................… 99

Gambar 6.1 Chemical Engineering Cost Index ............................................ 121

Gambar 6.2 Grafik Analisa Kelayakan ......................................................... 135


commit to user

xii

INTISARI

Anita Saktika Dewi, Indriana Trisnawati, 2012, “Prarancangan Pabrik

Gipsum (Kalsium Sulfat Dihidrat) Dari Batu Kapur dan Asam Sulfat,

Kapasitas 250.000 Ton/Tahun”, Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik,

Universitas Sebelas Maret, Surakarta.

Pabrik gipsum dirancang untuk memenuhi kebutuhan gipsum di dalam

maupun di luar negeri. Kapasitas yang direncanakan sebesar 250.000 ton/tahun.

Pabrik ini beroperasi secara kontinyu selama 330 hari dalam setahun. Pabrik ini

direncanakan berdiri di Tuban, Jawa Timur diatas tanah seluas 21.000 m2.

Gipsum atau Kalsium Sulfat Dihidrat dengan rumus molekul CaSO4.2H2O.

Gipsum berfungsi sebagai cement retarder, wallboard, kapur tulis, plester,

campuran cat, bahan pengisi dan lain-lain.

Proses pembuatan Gipsum dilakukan dalam Reaktor Alir Tangki

Berpengaduk (RATB) . Pada reaktor ini reaksi berlangsung pada fase cair-cair,

irreversible, eksotermis, isothermal non adiabatic pada suhu 93,33oC dan

tekanan 1 atm, sehingga untuk menjaga suhu reaksi digunakan air pendingin

dengan suhu 30oC. Pabrik ini digolongkan pabrik beresiko rendah karena kondisi

operasi relatif rendah.

Untuk memproduksi gipsum sebesar 250.000 ton/tahun (31.565,66 kg/jam)

diperlukan bahan baku asam sulfat sebesar 17.415,83 kg/jam dan batu kapur

sebesar 19.336,87 kg/jam. Utilitas pendukung proses meliputi penyediaan air

proses sebesar 9198,74 kg/jam, air pendingin sebesar 166.377,2823 kg/jam, air

konsumsi dan sanitasi sebesar 617,71 kg/jam, penyediaan saturated steam sebesar

11.005,8355 kg/jam, penyediaan udara tekan sebesar 100 m3/jam, penyediaan

listrik sebesar 846,20 kW diperoleh dari PLN dan 1 buah generator set sebesar

1000 kW dan bahan bakar sebanyak 142,35 liter/jam.

Pabrik Gipsum ini direncanakan beoperasi pada tahun 2016 dengan

menggunakan modal tetap sebesar Rp. 120.715.248.096,77 dan modal kerja

sebesar Rp. 133.070.283.707,11. Dari analisis ekonomi terhadap pabrik ini

menunjukkan keuntungan sebelum pajak Rp. 65.071.829.484,21/tahun setelah

dipotong pajak 25% keuntungan mencapai Rp. 48.803.872.113,16/tahun.

Percent Return On Investment (ROI) sebelum pajak 53,91 % dan setelah

pajak 40,43 %. Pay Out Time (POT) sebelum pajak selama 1,56 tahun dan

setelah pajak 1,98 tahun. Break Even Point (BEP) sebesar 41,80 %, dan Shut

Down Point (SDP) sebesar 27,76 %. Discounted Cash Flow (DCF) terhitung

sebesar 26,47 %. Dari data analisa kelayakan di atas disimpulkan, bahwa pabrik

ini menguntungkan dan layak dipertimbangkan untuk pendirian di Indonesia.


commit to user

Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun

Bab I Pendahuluan

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang Pendirian Pabrik

Perkembangan pembangunan di Indonesia pada era globalisasi ini semakin

meningkat. Hal ini dapat dibuktikan dengan semakin banyaknya proyek

pembangunan fisik di seluruh nusantara baik di desa maupun kota. Dengan

semakin meningkatnya pembangunan fisik di Indonesia, maka kebutuhan semen

dan bahan bangunan lain seperti wallboard juga mengalami peningkatan.

Peningkatan kebutuhan akan semen dan wallboard berdampak meningkatnya

kebutuhan kalsium sulfat dihidrat (gipsum), baik pada industri semen maupun

industri pembuatan wallboard karena gipsum merupakan salah satu bahan baku

dalam pembuatan semen dan bahan utama dalam pembuatan wallboard.

Kebutuhan gipsum di Indonesia dicukupi dengan produksi dalam negeri

dan impor dari luar negeri. Produksi gipsum dalam negeri masih belum

mencukupi untuk memenuhi kebutuhan gipsum di Indonesia. Oleh karena itu

masih diperlukan impor dari luar negeri.

Krisis ekonomi yang menimpa Indonesia sejak tahun 1997, menyebabkan

mahalnya harga gipsum dari luar negeri. Kurs rupiah yang melemah terhadap

dolar Amerika membawa dampak yang besar bagi industri dengan bahan baku

yang diimpor dari luar negeri. Untuk mengatasi masalah tersebut maka perlu

didirikan industri gipsum di Indonesia. Dengan pendirian industri gipsum di

Indonesia, diharapkan mampu mencukupi kebutuhan gipsum di Indonesia.


commit to user


Bab I Pendahuluan

2

Kalsium sulfat dihidrat (gipsum) dengan rumus molekul CaSO4.2H2O

adalah bahan yang paling banyak digunakan sebagai bahan baku ataupun bahan

pembantu dalam berbagai jenis industri.

Oleh karena itu, pabrik gipsum perlu didirikan di Indonesia dengan

pertimbangan sebagai berikut :

1. Dapat menghemat devisa negara, dengan adanya pabrik gipsum di

dalam negeri maka dapat memenuhi kebutuhan gipsum di dalam

negeri sehingga impor dapat dikurangi dan jika berlebih bisa untuk

diekspor.

2. Proses alih teknologi, dengan adanya industri dengan teknologi tinggi

diharapkan tenaga kerja Indonesia dapat meningkatkan pengetahuan,

kemampuan dan ketrampilannya sehingga dapat mengurangi

ketergantungan pada tenaga kerja asing.

3. Membuka lapangan kerja di sekitar wilayah industri yang didirikan.

4. Sebagai pemasok bahan baku bagi industri dalam negeri yang

memakai gipsum sebagai bahan baku maupun bahan pembantu

sehingga dapat memacu perkembangan industri yang menggunakan

gipsum.

Berdasarkan pada pertimbangan di atas maka pabrik gipsum dengan bahan

baku batuan kapur dan asam sulfat diharapkan mempunyai prospek yang baik.


commit to user


Bab I Pendahuluan

3

1.2. Penentuan Kapasitas Perancangan Pabrik

Pabrik kalsium sulfat dihidrat dari batuan kapur dan asam sulfat ini akan

dibangun dengan kapasitas 250.000 ton/tahun pada tahun 2016. Penentuan

kapasitas ini dapat ditinjau dari beberapa petimbangan, antara lain :

1.2.1. Prediksi kebutuhan pasar

Berdasarkan data statistik, kebutuhan gipsum di Indonesia mengalami

peningkatan. Produksi gipsum di Indonesia yang masih belum mencukupi

kebutuhan dalam negeri mengakibatkan gipsum harus diimpor dari luar negeri.

Kebutuhan akan gipsum di Indonesia pada tahun 2005 sampai tahun 2008

dapat dilihat pada Tabel 1.1. dan peningkatan impor gipsum di Indonesia dapat di

lihat pada Gambar 1.1.

Tabel 1.1. Data Impor Gipsum Indonesia

Tahun Konsumsi (ton)

2005 962187,256

2006 1008425,797

2007 1188048

2008 1326157,121

( Badan Pusat Statistik, Jakarta )


commit to user


Bab I Pendahuluan

4

Gambar 1.1 Grafik Impor Gipsum di Indonesia

Perkiraan konsumsi gipsum di Indonesia pada tahun yang akan datang

dapat dihitung dengan menggunakan persamaan y = 127153,15x – 254011587,4

dimana x sebagai tahun dan y sebagai jumlah konsumsi gipsum.

Dengan persamaan di atas diperkirakan untuk tahun 2016 kebutuhan

gipsum di Indonesia sebesar 2.329.163 ton/tahun.

1.2.2. Ketersediaan Bahan Baku

Bahan baku disini adalah asam sulfat dan batuan kapur. Bahan baku asam

sulfat diperoleh dari PT. Petrokimia Gresik yang berlokasi di Gresik. Kapasitas

produksi asam sulfat dari PT. Petrokimia Gresik sampai dengan 560.000

ton/tahun. Sedangkan untuk batuan kapur diperoleh dari pertambangan di daerah

Tuban, Jawa Timur.

y = 127.153,15x - 254.011.587,40R² = 0,96

0

200000

400000

600000

800000

1000000

1200000

1400000

2004 2005 2006 2007 2008 2009

Ke

bu

tuh

an (

ton

/tah

un

)

Tahun


commit to user


Bab I Pendahuluan

5

1.2.3. Kapasitas Komersial

Dalam menentukan besar kecilnya kapasitas pabrik gipsum yang akan

didirikan, kita harus mengetahui dengan jelas kapasitas pabrik yang sudah

beroperasi dalam pembuatan gipsum baik di dalam maupun luar negeri. Saat ini di

Indonesia sudah beroperasi pabrik pembuat gipsum yaitu PT Petrokimia Gresik

dengan kapasitas produksi sebesar 80.000 ton/tahun untuk gipsum sebagai cement

retarder, 80.000 ton/tahun untuk purified gipsum. Total kapasitas produksi

gipsum PT Petrokimia Gresik sebesar 160.000 ton/tahun.

(www.petrokimiagresik.com ).

Dengan mempertimbangkan besarnya konsumsi gipsum di Indonesia dan

jumlah bahan baku yang tersedia serta data dari pabrik gipsum yang telah berdiri

di Indonesia, maka pabrik gipsum dari batuan kapur dan asam sulfat ini akan

dibangun dengan kapasitas perancangan 250.000 ton/tahun pada tahun 2016

dengan harapan mampu mengurangi ketergantungan impor gipsum dari luar

negeri walaupun tidak sepenuhnya mencukupi.

1.3. Penentuan Lokasi Pabrik

Pemilihan lokasi suatu perusahaan sangat penting dalam perancangan

pabrik karena hal ini berhubungan langsung dari nilai ekonomis pabrik yang akan

dibangun. Pabrik gipsum ini direncanakan akan dibangun di Tuban, Jawa Timur.

Ada beberapa faktor yang harus diperhatikan untuk menentukan lokasi pabrik

yang dirancang secara teknis dan ekonomis menguntungkan. Adapun faktor-

faktor yang harus dipertimbangkan :

http://www.petrokimiagresik.com/


commit to user


Bab I Pendahuluan

6

1. Faktor Primer

a. Penyediaan bahan baku

Kriteria penilaian dititikberatkan pada kemudahan memperoleh bahan

baku. Dalam hal ini, bahan baku asam sulfat diperoleh dari PT. Petrokimia

Gresik. Bahan baku batu kapur (CaCO3) diperoleh dari pertambangan yang

tersedia di wilayah Tuban, Jawa Timur.

b. Pemasaran produk

Faktor yang perlu diperhatikan adalah letak wilayah pabrik yang

membutuhkan gipsum dan jumlah kebutuhannya. Daerah Tuban

merupakan daerah yang strategis untuk pendirian suatu pabrik karena dekat

dengan PT Semen Gresik sebagai salah satu produsen semen di Indonesia.

c. Sarana transportasi

Sarana dan prasarana transportasi sangat diperlukan untuk proses

penyediaan bahan baku dan pemasaran produk. Dengan adanya fasilitas

jalan raya dan pelabuhan laut yang memadai, maka pemilihan lokasi di

Tuban sangat tepat.

d. Tenaga kerja

Tersedianya tenaga kerja yang terampil mutlak diperlukan untuk

menjalankan mesin-mesin produksi. Dan tenaga kerja dapat direkrut dari

daerah Jawa timur, Jawa Tengah dan sekitarnya.

e. Penyediaan utilitas

Perlu diperhatikan sarana- sarana pendukung seperti tersedianya air, listrik,

dan sarana lainnya sehingga proses produksi dapat berjalan dengan baik.


commit to user


Bab I Pendahuluan

7

Sebagai suatu kawasan industri yang telah direncanakan dengan baik dan

tempat industri berskala besar (PT Semen Gresik), Tuban telah mempunyai

sarana- sarana pendukung yang memadahi.

2. Faktor Sekunder

a. Perluasan areal pabrik

Tuban memiliki kemungkinan untuk perluasan pabrik karena masih

mempunyai areal yang cukup luas. Hal ini perlu diperhatikan karena

dengan semakin meningkatnya permintaan produk akan menuntut adanya

perluasan pabrik.

b. Karakteristik lokasi

Karakteristik lokasi menyangkut iklim di daerah tersebut, kemungkinan

terjadinya banjir, serta kondisi sosial masyarakatnya. Dalam hal ini, Tuban

sebagai kawasan industri adalah daerah yang telah ditetapkan menjadi

daerah industri sehingga pemerintah memberikan kelonggaran untuk

mendirikan suatu pabrik di daerah tersebut.

c. Kebijaksanaan pemerintah

Pendirian pabrik perlu memperhatikan beberapa faktor kepentingan yang

terkait didalamnya, kebijaksanaan pengembangan industri, dan

hubungannya dengan pemerataan kesempatan kerja, kesejahteraan, dan

hasil-hasil pembangunan. Disamping itu, pabrik yang didirikan juga harus

berwawasan lingkungan, artinya keberadaan pabrik tersebut tidak boleh

mengganggu atau merusak lingkungan sekitarnya.


commit to user


Bab I Pendahuluan

8

d. Kemasyarakatan

Dengan masyarakat yang akomodatif terhadap perkembangan industri dan

tersedianya fasilitas umum untuk hidup bermasyarakat, maka lokasi di

Tuban dirasa tepat.

Dari pertimbangan faktor- faktor diatas, maka dipilih daerah Tuban,

Propinsi Jawa Timur sebagai lokasi pendirian pabrik gipsum.

1.4. Tinjauan Pustaka

1.4.1. Macam-macam Pembuatan Gipsum

a. Pembuatan Gipsum dari Gipsum Rock

Proses pembuatan gipsum dari rock, yaitu dengan cara menghancurkan

batu-batuan gipsum yang diperoleh dari daerah pegunungan. Penghancuran batu-

batuan ini dengan menggunakan alat primary crusher kemudian diayak agar

diperoleh batuan yang halus. Proses penghancuran batuan-batuan gipsum dan

pengayakan dilakukan beberapa kali sehingga didapatkan hasil sesuai yang

diinginkan. Setelah diayak dimasukkan ke sink float untuk membersihkan batu-

batuan dari kotoran,kemudian masuk dalam secondary crusher agar batu-batuan

yang belum halus dapat dihancurkan lagi dan sebagian lagi masuk dalam fine

grinding untuk di giling menjadi butiran yang halus. Setelah dari fine grinding

butiran yang halus di kalsinasi dan menghasilkan board plaster, dan sebagian

setelah di kalsinasi masuk ke ball mill dan menghasilkan bagged plaster.

Proses ini jika dilihat dari aspek ekonomi tidak menguntungkan sebab

membutuhkan biaya investasi yang sangat besar yang digunakan untuk proses


commit to user


Bab I Pendahuluan

9

penambangan. Namun kapasitas produksi yang dihasilkan belum tentu besar dan

juga tidak menghasilkan produk samping yang dapat dijual (W.L., Faith dkk,

1957).

b. Pembuatan Gipsum dari Batu Kapur

Pada proses ini, batu kapur (CaCO3) direaksikan dengan asam sulfat

(H2SO4) encer di reaktor pada kondisi operasi suhu 93,33C dan tekanan 1 atm.

Konversi yang dihasilkan dengan metode ini sebesar 82,86%. Produk yang

dihasilkan dari reaktor kemudian dimasukkan ke dalam alat pemisah untuk

menghilangkan impuritasnya. Kemurnian dari gipsum yang dihasilkan proses ini

lebih dari 91%.

Reaksinya sebagai berikut:

CaCO3 (s) + H2SO4 (l) + H2O (l) CaSO4.2H2O (s) + CO2 (g) (1.1)

(US Patents 6.613.141)

c. Pembuatan Gipsum dari CaCl2 dan H2SO4

Proses ini dilakukan dengan cara memasukkan CaCl2 ke dalam reaktor

dengan ditambahkan H2SO4 pada suhu 50-80C dan tekanan 1 atm. Di dalam

reaktor terjadi reaksi netralisasiyang menghasilkan CaSO4 dan HCl dengan

konversi mencapai 100%.

Reaksinya sebagai berikut:

CaCl2 + H2SO4 (l) CaSO4 (s) + 2 HCl (l) (1.2)

Proses pemisahan CaSO4 dan HCl menggunakan absorber yang berupa

larutan CaSO4 diuapkan sehingga menghasilkan CaSO4.2H2O kemudian


commit to user


Bab I Pendahuluan

10

dimasukkan dalam alat pengering sehingga menghasilkan gipsum dengan

kemurnian 91% (Kirk & Othmer, 1978).

Sebelum menentukan pilihan proses yang tepat perlu adanya studi

perbandingan dari beberapa proses alternatif baik dari aspek teknis maupun

ekonomis.

Tabel 1.2 Pemilihan Proses Berdasarkan Aspek Teknis dan Ekonomi

No Parameter Proses I Proses II Proses III

1.

2.

Aspek teknis

- Bahan baku

- Konsumsi energi

- Kemurnian

produk

- Persediaan bahan

baku

Aspek ekonomi

- Investasi

Gipsum rock

Sedikit

Tergantung

bahan baku

Terbatas

jumlahnya

Besar

CaCO3 dan

H2SO4

Sedang

Kadar 91-92%

Berlimpah

dan mudah

didapat

Sedang

CaCl2 dan

H2SO4

Sedang

Kadar 90%

Sangat sulit

Besar

Dari tabel diatas maka yang paling baik dan efisien dari segi teknis dan

ekonomis adalah perencanaan pendirian pabrik gipsum dengan proses kedua

karena bahan baku yang digunakan mudah didapat dan berlimpah jumlahnya.


commit to user


Bab I Pendahuluan

11

1.4.2 Kegunaan Produk

Adapun kegunaan gipsum dalam dunia industri adalah sebagai berikut:

1. Pada industri semen, yaitu sebagai bahan untuk memperlambat pengerasan

semen (cement retarder).

2. Sebagai bahan untuk membuat wall board dan kapur papan tulis.

3. Pada bidang kedokteran dan farmasi, digunakan sebagai plester dan cetakan.

4. Pada industri cat, digunakan sebagai bahan pengisi dan campuran cat putih.

5. Pada industri keramik, digunakan sebagai bahan pengisi keramik.

6. Pada industri elektronika, digunakan sebagai bahan pembuat komponen-

komponen elektronika.

(www.wikipedia.org)

1.4.3 Sifat Fisik dan Kimia

a. Bahan baku

- Rumus molekul : CaCO3

- Kenampakan : Padat

- Komposisi : CaCO3 : 97,89 %

MgCO3 : 0,95 %

SiO2 : 0,36 %

Al2O3 : 0,17 %

Fe2O3 : 0,25 %

CaSO4 : 0,08 %

H2O : 0,3 %

http://www.wikipedia.org/


commit to user


Bab I Pendahuluan

12

2. Asam Sulfat

Sifat fisis asam sulfat

- Rumus molekul : 2 4H SO

- Berat molekul (g/gmol) : 98,08

- Kenampakan : Cair

- Densitas : 1,837 g/cm3

- Titik didih : 338 oC

- Specific gravity : 1,834

(Perry & Green, 1999)

Sifat Kimia Asam Sulfat

1. Dengan basa akan membentuk garam dan air

H2SO4 (l) + 2NaOH (s) Na2SO4(s) + H2O (l) (1.3)

2. Dengan alkohol membentuk eter dan air

2C2H5OH(l) + H2SO4(l) C2H5OC2H5(l) + H2O(l) + H2SO4(l) (1.4)

3. Korosif terhadap semua logam

4. Bereaksi dengan NaCl membentuk NaSO4

NaCl + H2SO4(l) NaSO4 + 2HCl(l) (1.5)

5. Bereaksi dengan MgCO3 membentuk MgSO4

MgCO3(s) + H2SO4(l) MgSO4(s) + H2O (l) + CO2(g) (1.6)

(Kirk & Othmer 1978)

http://www.petrokimiagresik.com/


commit to user


Bab I Pendahuluan

13

b. Produk

1. Gipsum

Sifat fisis gipsum :

- Rumus Molekul : CaSO4.2H2O

- Nama lain : Kalsium sulfat dihidrat

- Berat Molekul (g/gmol) : 172,17

- Kenampakan : Serbuk berwarna putih

- Specific gravity : 2,32-2,96

Sifat kimia Gipsum :

- Pada temperatur 170oC akan terbentuk anhidrit.

CaSO4.2H2O (s) + panas CaSO4. 1

2H2O (s) +

3

2 H2O (steam) (1.7)

(www.wikipedia.org)

1.4.4. Tinjauan Proses Secara Umum

Gipsum dihasilkan dari reaksi batu kapur (CaCO3) dengan larutan asam

sulfat (H2SO4) 50% berat di dalam Reaktor Alir Tangki Berpengaduk (RATB).

Reaksi ini berjalan secara isothermal pada suhu 93,33oC dan tekanan 1 atm,

reaksinya sebagai berikut

CaCO3 (s) + H2SO4 (l) + H2O (l) CaSO4.2H2O (s) + CO2 (g) (1.8)

Produk keluar reaktor berupa slurry kemudian dilewatkan pada alat

penyaring untuk memisahkan antara gipsum dan cairannya. Produk cairan hasil



commit to user


Bab I Pendahuluan

14

filtrasi berupa asam sulfat yang akan direcycle menuju mixer. Produk bubur

gipsum dilakukan proses purifikasi dengan menggunakan pengering agar

didapatkan gipsum dengan kemurnian yang tinggi (US Patents 6.613.141).


commit to user


Bab II Deskripsi Proses

16

BAB II

DESKRIPSI PROSES

2.1. Spesifikasi Bahan Baku dan Produk

2.1.1 Spesifikasi Bahan Baku

a. Batuan Kapur

Rumus molekul : CaCO3

Wujud : padat

Komposisi :

Tabel 2.1. Komposisi Batuan Kapur

(www.patentgenius.com)

Komponen Persentase

CaCO3 97,89%

MgCO3 0, 95%

SiO2 0,36%

Al2O3 0,17%

Fe2O3 0,25%

CaSO4 0,08%

H2O 0,3%

http://www.patentgenius.com/


commit to user



17

b. Asam Sulfat

Wujud : Cairan

Warna : Tidak berwarna

Kemurnian : 98% vol

Densitas : 1,8 kg/m3 (30

0C)

(www.wikipedia.org)

c. Air

Rumus molekul : H2O

Berat molekul (g/gmol) : 18

Wujud : cair

Spesific gravity : 1,00

Titik didih : 100 oC

Densitas : 0,95838 g/ml

Viskositas : 0,2838 kg/m.s

Merupakan larutan yang bersifat melarutkan

Merupakan larutan jernih tidak berwarna

(Kirk & Othmer, 1978)

2.1.2. Spesifikasi Produk

Produk utama yang dihasilkan adalah :

a. Gipsum

Rumus Molekul : CaSO4.2H2O

Nama Lain : Kalsium sulfat dihidrat

Berat Molekul (g/gmol) : 172,17

Kenampakan : Serbuk berwarna putih



commit to user



18

Specific gravity : 2,32-2,96

Kemurnian : 91 % berat (min)

Impuritas

H2O, H2SO4, SiO2, CaCO3, MgCO3, CaSO4, Al2O3, Fe2O3 total

maksimal 9% berat

(www.petrokimiagresik.com)

Produk samping yang dihasilkan adalah

b. Karbondioksida

Sifat Fisis :

Rumus Molekul : CO2

Berat Molekul (g/gmol) : 44,01

Densitas : 1,562 g/mL (solid 1 atm, −78,5 °C)

0,770 g/mL (liquid 56 atm, 20 °C)

1.977 g/L (gas 1 atm, 0 °C)

Titik lebur : -78°C

Titik Didih : -57°C

2.2 Konsep Proses

2.2.1. Dasar Reaksi

Reaksi pembentukan gipsum dan karbondioksida dari asam sulfat dan

batuan kapur merupakan reaksi asidulasi. Senyawa–senyawa yang digunakan

dalam pembuatan gipsum adalah senyawa anorganik.

http://www.petrokimia/


commit to user



19

Reaksi pembentukan gipsum dari batuan kapur dan asam sulfat secara

umum yang terjadi adalah sebagai berikut :

Reaksi pembentukan kalsium sulfat dihidrat (gipsum) :

CaCO3(s) + H2SO4(l) + H2O(l) CaSO4.2H2O(s) + CO2(g) (2.1)


2.2.2. Kondisi Operasi

Kondisi operasi di reaktor yang berfungsi untuk membentuk gipsum pada

suhu 93,33 oC dan tekanan 1 atm. Konversi pembentukan gipsum sebesar 82,86%

dan perbandingan berat antara batuan kapur dan asam sulfat masuk reaktor

sebesar 1 : 2. Waktu tinggal di reaktor adalah 10 menit (US Patents 6.613.141).

2.2.3. Mekanisme Reaksi

Mekanisme reaksi yang terjadi untuk pembentukan gipsum dari batuan

kapur dan asam sulfat adalah sebagai berikut :

Reaksi pembentukan kalsium sulfat dihidrat :


93,33oC ; 1atm

93,33oC ; 1atm


commit to user



20

Air yang diperoleh dalam reaksi didapat dari larutan asam sulfat, sehingga reaksi

dapat ditulis sebagai berikut :

A + B + C D + E (2.3)

Keterangan:

A = CaCO3(s)

B = H2SO4(l)

C = H2O(l)

D = CaSO4.2H2O(s)

E = CO2(g)


2.2.4. Tinjauan Termodinamika

Tinjauan secara termodinamika ditujukan untuk mengetahui sifat reaksi

(endotermis / eksotermis) dan arah reaksi (reversible / irreversible). Penentuan

panas reaksi berjalan secara eksotermis atau endotermis dapat dihitung dengan

perhitungan panas pembentukan standar (ΔHof) pada P = 1 atm dan T = 298 °K.

Pada pembentukan gipsum terjadi reaksi sebagai berikut:




93,33oC ; 1atm

93,33oC ; 1atm


commit to user



21

Harga ΔHof masing-masing komponen pada suhu 298 °K dapat dilihat

pada Tabel 2.2. sebagai berikut :

Tabel 2.2. Harga Berat Molekul dan ΔHof masing-masing Komponen

Komponen Berat Molekul

( kg/kmol )

H°F

( kkal/kmol )

H2O 18,02 -68315,0754

SiO2 60,08 -215940,238

MgCO3 84,31 -261900,289

H2SO4 98,08 -194550,215

CaCO3 100,09 -288460,318

Al2O3 101,96 -396000,437

CaSO4 136,14 -342760,378

Fe2O3 159,71 -197000,217

CaSO4.2H2O 172,17 -483420,534

CO2 44,01 -94050,1038

(Yaws, 1999)

ΔHoR = ΔH

of,produk - ΔH

of,reaktan

= ∆Hof,CaSO 4 .2H2O + ∆Ho

f,CO 2 − ∆Ho

f,CaCO 3+ ∆Ho

f,H2SO4+ ∆Ho

f,H2O

= [-483420,534 + (-94050,1038)] – [-288460,318 + (-194550,215) +

(-68315,0754)] kkal/kmol

= -26145,0289 kkal/kmol


commit to user



22

Karena ΔHR pada reaksi di reaktor bernilai negatif, maka reaksi bersifat

eksotermis. Penurunan suhu operasi dapat mengakibatkan kenaikan harga K

(konstanta kesetimbangan). Hal ini sesuai dengan persamaan berikut :

Penurunan suhu pada reaksi eksotermis dan apabila reaksinya bersifat

irreversible akan meningkatkan harga konstanta kesetimbangan reaksi

pembentukan gipsum atau dengan kata lain kesetimbangan akan bergeser ke arah

eksotermis (pembentukan produk) sehingga konversi akan bertambah besar.

Harga ∆G0

f untuk masing-masing komponen (suhu 298 K) pada Tabel 2.3.

sebagai berikut :

Tabel 2.3. Data Energi Bebas Gibbs Komponen Bahan Baku dan Produk

Komponen G°F

( kkal/kmol )

H2O -56687,1

SiO2 -204560

MgCO3 -241900

H2SO4 -164930

CaCO3 -269550

Al2O3 -373500

CaSO4 -315930

Fe2O3 -177400

RT

H

Td

Kd

ln


commit to user



23

Komponen G°F

( kkal/kmol )

CaSO4.2H2O -429600

CO2 -94260,1

( Perry & Green, 1999)

∆G = ∆Gof,produk − ∆Go

f,reaktan

= ∆Gof,CaSO 4 .2H2O + ∆Go

f,CO 2 − ∆Go

f,CaCO 3+ ∆Go

f,H2SO4+ ∆Go

f,H2O

= [-429600 + (-94260,1)] – [-269550 + (-164930) + (-56687,1)]

= -32693 kkal/kmol

Dari perhitungan-perhitungan diatas didapatkan :

Di Reaktor :

∆HR = -26145,0289 kkal/kmol

∆G = -32693 kkal/kmol

∆G = -RT ln K298 K

ln K298 K = RT

G

= −32693

–1.9872∗298

= 55,2074


commit to user



24

Reaksi pembentukan gipsum terjadi pada suhu 93,33 oC (366,33°K), maka:

lnK366,33K

K298K = −

∆HR

R

1

Toperasi−

1

T298K

ln K366,33K − ln K298K = − −26145,0289

1,9872

1

366,33−

1

298

ln K366,33K − 55,2074 = − 8,2351

ln K366,33K = 46,9723

K366,33K = 2,5108. 1020

Dengan harga K pada kondisi operasi besar sehingga dapat disimpulkan

bahwa reaksi yang terjadi dalam proses pembentukan gipsum merupakan reaksi

irreversibel atau reaksi tidak dapat balik. (Smith & Van Ness, 1975)

2.2.5. Tinjauan Kinetika



Fase reaksi di Reaktor merupakan fase padat-cair dan diketahui ukuran

padatan menyusut dari 127 mikron (200 mesh) menjadi 50 mikron setelah terjadi

reaksi (US Patents 6.613.141) maka digunakan mekanisme reaksi Shrinking

Spherical Particles

93,33oC ; 1atm


commit to user



25

Gambar 2.1. Shrinking Spherical Particles

Mekanisme :

1. Difusi reaktan dari badan utama liquid (H2SO4 atau reaktan B) melalui

lapisan film ke permukaan padatan (batuan kapur atau reaktan A).

2. Reaksi pada permukaan padatan antara reaktan.

3. Difusi zat hasil dari permukaan padatan melalui lapisan film ke fase liquid.

Namun tidak terbentuk lapisan abu, sehingga tidak ada yang menghambat

tahap difusi zat hasil ke fase liquid, jadi reaksi di permukaan padatan

adalah yang mengendalikan. Reaksi di permukaan padatan pada prosaes

pembentukan gipsum dianggap memenuhi reaksi orde satu (pseudo first

order-reaction) terhadap batuan kapur (-rA= k.CA )..

Ukuran padatan yang sangat kecil dan jumlah reaktan cair yang

jauh lebih banyak, maka difusivitasnya sangat tinggi sehingga transfer massa

dianggap sangat cepat dan diabaikan (Levenspiel, hal 577).


commit to user



26

2.3 . Diagram Alir Dan Langkah Proses

2.3.1. Diagram Alir Kuantitatif

Diagram alir kuantitatif dapat dilihat pada Gambar 2.1.

2.3.2. Diagram Alir Kualitatif

Diagram alir kualitatif dapat dilihat pada Gambar 2.2.

2.3.3 Diagram Alir Proses

Diagram alir proses dapat dilihat pada Gambar 2.3.


commit to user



27


commit to user



28


commit to user



29

LC

LC

DIAGRAM ALIR PRARANCANGAN PABRIK KALSIUM SULFAT DIHIDRAT

DARI BATU KAPUR DAN ASAM SULFAT

KAPASITAS 250000 TON/TAHUN

1

30

1

1

30

3

1

93

.3

4

1

30

2

1

5

1

7

1

38

.4

4

8

1

7

1

TP-01

TP-02

R

BE-01

H-01

SF-01

P-01

P-02

P-03

M

P-04 P-05

RDVF

SC

BE-02

H-02

1

6

93

.3

L

I

BC-01

Udara

In

RD

BE-03

Packing

S

G

L

I

TC

TC

Air

pendingin

Air

pendingin

DIAGRAM ALIRPRARANCANGAN PABRIK KALSIUM SULFAT DIHYDRAT

DARI BATU KAPUR DENGAN ASAM SULFATKAPASITAS 250.000 TON / TAHUN

JURUSAN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIKUNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

Dikerjakan Oleh :

1. Anita Saktika Dewi

2. Indriana TrisnawatiI0507023I0507044

Dosen Pembimbing 1 :

Ir.Samun Triyoko

NIP. 19470421 198503 1 001

Dosen Pembimbing 2 :

Dr.Eng. Agus Purwanto S .T., M.T.

NIP. 19750411 199903 1 001

Keterangan Gambar

M = Mixer

R = Reaktor

RDVF = Rotary Drum Vacum Filter

RD = Rotary Dryer

S = Silo

BC = Belt Conveyor

BE = Bucket Elevator

SF = Screw Feeder

H = Hopper

SC = Screen

P = Pompa

HE = Heat Exchanger

= throttle valve

= nomor arus

= suhu (oC)

= tekanan (atm)

= arus pendingin

= arus pemanas

= arus udara

= pneumatic

= electric

Gudang

Komponen Arus 1 Arus 2 Arus 3 Arus 4 Arus 5 Arus 6 Arus 7 Arus 8 Arus 9 Arus 10

H2O 58.01 341.49 8974.54 19336.87 3836.48 20198.41 10177.56 10020.84 125.26 2379.95

CO2 7407.71

SiO2 69.61 69.61 69.61 69.61

MgCO3 183.70 183.70 183.70 183.70

H2SO4 17074.35 19336.87 0.09 2828.15 565.63 2262.52 28.28 537.35

CaCO3 18928.86 2082.17 2082.17 2082.17

Al2O3 32.87 32.87 32.87 32.87

CaSO4 15.47 21323.07 21323.07 15.47

Fe2O3 48.34 48.34 48.34 48.34

CaSO4.2H2O 28979.95 28979.95 28979.95

TOTAL 19336.87 17415.83 8974.54 38673.74 11244.28 46766.33 34482.97 12283.37 31565.66 2917.30

93,3

30

30

30

30

93,3

93,3

93,3

193

.3177

1 193

.335

1

97,5

9

1

97,5

10

FC

FC

BE-03

Packing

S

Gudang

TC

Steam

Condensate

HE-02

BL

FC

FC

Air

pendingin

Air

pendingin


commit to user



31

2.3.4. Langkah Proses

Proses pembuatan gipsum dapat dibagi menjadi 3 tahap, yaitu :

1. Langkah penyiapan bahan baku

2. Langkah pembentukan produk

3. Langkah pemisahan dan pemurnian produk

2.3.4.1.Langkah penyiapan bahan baku

Batuan kapur disimpan dalam gudang penyimpanan dengan temperatur

300C dan tekanan 1 atm. Batuan kapur berukuran 200 mesh dibawa menggunakan

belt conveyor dan diangkut dengan menggunakan bucket elevator kemudian

ditampung di hopper. Dari hopper, batuan kapur dimasukkan ke dalam screw

feeder yang berfungsi sebagai feeder, kemudian batuan kapur dimasukkan ke

dalam reaktor untuk diproses.

Asam sulfat disimpan dalam tangki penyimpanan pada kondisi 30oC dan

tekanan 1 atm. Asam sulfat ini memiliki kadar 98%. Asam sulfat kemudian

dipompakan ke mixer untuk diencerkan menggunakan air hingga mencapai kadar

50%. Ke dalam mixer juga ditambahkan recycle dari filter.

2.3.4.2.Langkah Pembentukan Produk

Tahap ini bertujuan untuk membentuk gipsum yang merupakan reaksi

antara batuan kapur, larutan asam sulfat. Reaksi yang terjadi di dalam reaktor

berlangsung pada tekanan 1 atm dan temperatur 93,33 oC. Reaktor yang

digunakan adalah RATB (Reaktor Alir Tangki Berpengaduk). Batuan kapur


commit to user



32

masuk ke dalam reaktor 1 pada suhu 30oC dan asam sulfat dari mixer pada suhu

93,33oC pada tekanan 1 atm. Reaksi yang terjadi dalam reaktor adalah reaksi

eksotermis dan suhu produk keluar reaktor sebesar 93,33 °C.

Reaksi tersebut selain menghasilkan kalsium sulfat dihidrat (CaSO4.2H2O)

juga menghasilkan gas karbondioksida (CO2). Gas keluar dari reaktor langsung

dibuang ke lingkungan. Slurry yang keluar dari reaktor kemudian di pompa ke

rotary drum vacum filter.

2.3.4.3.Langkah Pemisahan dan Pemurnian produk

Langkah pemisahan bertujuan untuk memisahkan gipsum dengan air dan

asam sulfat. Proses pemisahan ini menggunakan jenis rotary drum vacuum filter.

Keluaran dari filter yang beroperasi pada suhu 93,30C dan 1 atm ini ialah produk

gipsum sebagai cake dan larutan asam sulfat sebagai filtrat.

Cake gipsum keluaran filter dialirkan menggunakan screw feeder menuju

dryer yang beroperasi pada suhu 93,3°C dan tekanan 1 atm sehingga mengalami

proses purifikasi, yaitu proses pengurangan kandungan cairan dalam cake gipsum.

Proses purifikasi cake gipsum (CaSO4.2H2O) bertujuan untuk menaikan

kemurnian cake gipsum (CaSO4.2H2O) yang dihasilkan filter karena kemurnian

cake yang dihasilkan masih rendah dan belum sesuai dengan yang ada di pasaran.

Proses purifikasi menggunakan rotary dryer tipe direct counter current yang

metode pengeringannya menggunakan hembusan udara panas yang berasal dari

udara kering yang dipanaskan dengan heat exchanger yang menggunakan steam

sebagai pemanas.


commit to user



33

Produk keluaran rotary dryer yang memiliki kadar CaSO4.2H2O sebesar

91,96% sudah berada diatas pasaran. kadar CaSO4.2H2O yang ada dipasaran

adalah 91%. Untuk menyeragamkan ukuran produk, gipsum disaring

menggunakan screener selanjutnya diangkut menggunakan bucket elevator

menuju silo untuk menampung sementara produk gipsum sebelum menuju ke unit

packaging untuk di kemas kemudian disimpan di gudang penyimpanan sebagai

produk utama.

Filtrat yang dihasilkan dari filter berupa air dan asam sulfat yang

selanjutnya direcycle ke mixer.


commit to user



34

2.4. Neraca Massa dan Panas

2.4.1 Neraca Massa

Basis : 1 jam operasi

Satuan : kg/jam

Kapasitas produksi : 250.000 ton/tahun

2.4.1.1.Neraca Massa Total

Tabel 2.4. Neraca Massa Total

Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)

H2O 9374,04 6341,69

CO2 7407,71

SiO2 69,61 69,61

MgCO3 183,70 183.,70

H2SO4 17074,35 565,72

CaCO3 18928,86 2082,17

Al2O3 32,87 32,87

CaSO4 15,47 15,47

Fe2O3 48,34 48,34

CaSO4.2H2O 28979,95

Total 45727,24 45727,24


commit to user



35

2.4.1.2. Neraca Massa Alat

Mixer

Tabel 2.5 Neraca Massa Mixer

Senyawa

Masuk Keluar

Arus 2 Arus 3 Arus 8 Arus 4

kmol kg kmol Kg kmol kg kmol kg

H2O 18,96 341,49 498,16 8974,54 556,24 10020,84 1073,36 19336,87

H2SO4 174,09 17074,35 23,07 2262,52 197,16 19336,87

Jumlah 193,05 17415,84 498,16 8974,54 579,31 12283,36 1270,52 38673,74

Total 38673,74 kg 38673,74 kg


commit to user



36

Reaktor

Tabel 2.6. Neraca Massa Reaktor

Senyawa

Masuk Keluar


kg Kg kg kg

H2O 58,01 19336,87 3836,48 12526,05

CO2 7407,71

SiO2 69,61 69,61

MgCO3 183,70 183,70

H2SO4 19336,87 0,09 2828,15

CaCO3 18928,86 2082,17

Al2O3 32,87 32,87

CaSO4 15,47 15.47

Fe2O3 48,34 48.34

CaSO4.2H2O 28979.95

Total 19336,87 38673,74 11244,28 46766.33

Total (kg) 58010,61 58010,61


commit to user



37

Filter

Tabel 2.7 Neraca Massa Filter

Komponen

Masuk Keluar

Arus 6 Arus 7 Arus 8

kmol kg kmol kg kmol kg

H2O 695,30 12526,05 139,06 2505,21 556,24 10020,84

CO2

SiO2 1,16 69,61 1,16 69,61

MgCO3 2,18 183,70 2,18 183,70

H2SO4 28,83 2828,15 5,77 565,63 23,07 2262,52

CaCO3 20,80 2082,17 20,80 2082,17

Al2O3 0,32 32,87 0,32 32,87

CaSO4 0,11 15,47 0,11 15,47

Fe2O3 0,30 48,34 0,30 48,34

CaSO4.2H2O 168,32 28979,95 168,32 28979,95

Total 917,34 46766,33 338,03 34482,96 579,31 12283,37

Total ( kg) 46766,33 46766,33


commit to user



38

Dryer

Tabel 2.8. Neraca Massa Dryer

Senyawa

Masuk Keluar



H2O 139,06 2505,21 6,95 125,26 132,11 2379,95

CO2

SiO2 1,16 69,61 1,16 69,61

MgCO3 2,18 183,70 2,18 183,70

H2SO4 5,77 565,63 0,29 28,28 5,48 537,35

CaCO3 20,80 2082,17 20,80 2082,17

Al2O3 0,32 32,87 0,32 32,87

CaSO4 0,11 15,47 0,11 15,47

Fe2O3 0,30 48,34 0,30 48,34

CaSO4.2H2O 168,32 28979,95 173,11 28979,95

Total 338,03 34482,97 200,44 31565,67 137,59 2917,30

Total ( kg ) 34482,97 34482,97


commit to user



39

2.4.2. Neraca Panas

Basis : 1 jam operasi

Satuan : kkal/jam

Mixer

Tabel 2.9. Neraca Panas Mixer

Masuk (kkal/jam) Keluar (kkal/jam)

Arus 2 33.511,96

Arus 4 269.204,99

Arus 3 113.373,32

Q pelarutan 337.404,93

Arus 8 1.845.922,92

Q pendingin -1.386.198,27

Total 606.609,92 606.609,92

Reaktor

Tabel 2.10. Neraca Panas Reaktor


Q umpan -269.204,99 Q produk 825.566,81

Q pendingin -3.331.883,52 Q reaksi -4.400.746,79

Total -3.575.179,98 -3.575.179,98


commit to user



40

Filter

Tabel 2.11. Neraca Panas Filter


Arus 6 608016,96 Arus 7,Cake 579566,74

Arus 8,Filtrat 28450,22

Total 608016,96 608016,96

Dryer

Tabel 2.12. Neraca Panas Dryer


Arus 7 465712,32 Arus 9 473006,32

Udara masuk 5692330,14 Arus 10 5517,98

Udara keluar 5707835,69

Q Loss -28317,53

Total 6158042,46 6158042,46


commit to user



41

2.5. Lay Out Pabrik dan Peralatan

Tata letak pabrik berhubungan dengan segala proses perencanaan dan

pengaturan letak daripada mesin, peralatan, aliran bahan dan pekerja di masing-

masing wilayah kerja yang ada. Tata letak pabrik yang baik dari segala fasilitas

produksi dalam suatu pabrik adalah dasar dalam membuat operasi kerja menjadi

lebih efektif dan efisien. Secara umum pengaturan dari semua fasilitas produksi

ini direncanakan sehingga akan diperoleh :

a) Minimum transportasi dan pemindahan proses

b) Minimum pemakaian area tanah.

c) Pola aliran produksi yang terbaik

d) Fleksibilitas untuk menghadapi kemungkinan ekspansi ke depan.

2.5.1 Lay Out Pabrik

Tata letak pabrik merupakan suatu pengaturan yang optimal dari

seperangkat fasilitas-fasilitas dalam pabrik. Tata letak yang tepat sangat penting

untuk mendapatkan efisiensi, keselamatan, dan kelancaran kerja para pekerja serta

keselamatan proses.

Untuk mencapai kondisi yang optimal, maka hal-hal yang harus

diperhatikan dalam menentukan tata letak pabrik adalah :

1. Pabrik gipsum ini merupakan pabrik baru (bukan pengembangan),

sehingga penentuan lay out tidak dibatasi oleh bangunan yang ada.

2. Kemungkinan perluasan pabrik sebagai pengembangan pabrik di masa

depan.


commit to user



42

3. Faktor keamanan sangat diperlukan untuk bahaya kebakaran dan

ledakan, maka perencanaan lay out selalu diusahakan jauh dari sumber

api, bahan panas, dan dari bahan yang mudah meledak, juga jauh dari

asap atau gas beracun.

4. Sistem kontruksi yang direncanakan adalah out door untuk menekan

biaya bangunan dan gedung, dan juga karena iklim Indonesia

memungkinkan konstruksi secara out door.

5. Lahan terbatas sehingga diperlukan efisiensi dalam pemakaian dan

pengaturan ruangan atau lahan.

(Vilbrant, 1959)

Secara garis besar lay out dibagi menjadi beberapa bagian utama, yaitu :

a. Daerah administrasi/perkantoran, laboratorium dan ruang kontrol

Merupakan pusat kegiatan administrasi pabrik yang mengatur

kelancaran operasi. Laboratorium dan ruang kontrol sebagai pusat

pengendalian proses, kualitas dan kuantitas bahan yang akan diproses

serta produk yang dijual.

b. Daerah proses

Merupakan daerah dimana alat proses diletakkan dan proses

berlangsung.

c. Daerah penyimpanan bahan baku dan produk.

Merupakan daerah untuk tangki bahan baku dan produk.


commit to user



43

d. Daerah gudang, bengkel dan garasi.

Merupakan daerah untuk menampung bahan-bahan yang diperlukan

oleh pabrik dan untuk keperluan perawatan peralatan proses.

e. Daerah utilitas

Merupakan daerah dimana kegiatan penyediaan bahan pendukung

proses berlangsung dipusatkan.

(Vilbrant, 1959)

Tabel 2.13. Perincian luas tanah pabrik

No Area Luas ( m2

)

1 Pos Keamanan 150

2 Jalan, dan taman 5400

3 Kantor Administrasi 1200

4 Laboratorium 450

5 Poliklinik 225

6 Masjid 265

7 Kantin 300

8 Bengkel dan Perlengkapan 400

9 Packaging dan Gudang 700

10 Daerah Proses 3560

11 Perluasan Pabrik 3900

12 Utilitas 2115

13 Pemadam 480


commit to user



44

No Area Luas ( m2

)

14 Parkir 910

15 Ruang kontrol 200

16 Ruang Generator 300

17 Garasi 445

Total luas tanah 21000

Expansion area Plant area

Plant utilities Fire

station

Garasi

Jembatan

timbang

gudang

Bengkel dan

perlengkapan

laboratorium

Masjid

taman

pos

Kantin

klinikParkir

Ta

ma

n

Area perkantoran

Ta

ma

n

parkir

Taman

pos

EntranceExit

Gambar 2.3. Layout Pabrik Gipsum


commit to user



45

2.5.2 Lay Out Peralatan .

Beberapa hal yang harus diperhatikan dalam menentukan lay out peralatan

proses pada Pabrik Gipsum, antara lain :

1. Aliran bahan baku dan produk

Pengaliran bahan baku dan produk yang tepat akan memberikan

keuntungan ekonomi yang besar serta menunjang kelancaran dan

keamanan produksi.

2. Aliran udara

Aliran udara di dalam dan di sekitar area proses perlu diperhatikan

kelancarannya. Hal ini bertujuan untuk menghindari terjadinya

stagnasi udara pada suatu tempat sehingga mengakibatkan akumulasi

bahan kimia yang dapat mengancam keselamatan pekerja.

3. Cahaya

Penerangan seluruh pabrik harus memadai dan pada tempat-tempat

proses yang berbahaya atau beresiko tinggi perlu adanya penerangan

tambahan.

4. Lalu lintas manusia

Dalam perancangan lay out pabrik perlu diperhatikan agar pekerja

dapat mencapai seluruh alat proses dangan cepat dan mudah. Hal ini

bertujuan apabila terjadi gangguan pada alat proses dapat segera

diperbaiki. Keamanan pekerja selama menjalani tugasnya juga

diprioritaskan.


commit to user



46

5. Pertimbangan ekonomi

Dalam menempatkan alat-alat proses diusahakan dapat menekan biaya

operasi dan menjamin kelancaran dan keamanan produksi pabrik.

6. Jarak antar alat proses

Untuk alat proses yang mempunyai suhu dan tekanan operasi tinggi

sebaiknya dipisahkan dengan alat proses lainnya, sehingga apabila

terjadi ledakan atau kebakaran pada alat tersebut maka kerusakan dapat

diminimalkan.

(Vilbrant, 1959)

Tata letak alat-alat proses harus dirancang sedemikian rupa sehingga :

- Kelancaran proses produksi dapat terjamin

- Dapat mengefektifkan luas lahan yang tersedia

- Karyawan mendapat kepuasan kerja agar dapat meningkatkan

produktifitas kerja disamping keamanan yang terjadi


commit to user



47

TP-01

TP-01

TP-02

TP-02

TP-02

TP-02

G

S

S

MR

RDVFRD

CR

Keterangan :

TP-01 : Tangki penyimpan asam sulfat

TP-02 : Tangki penyimpan air

G : Gudang

S : Silo

M : Mixer

R : Reaktor

RDVF : Rotary Drum Vacum Filter

RD : Rotary Dryer

CR : Controll Room

Gambar 2.4. Tata Letak Peralatan Proses


commit to user


Bab III Spesifikasi Peralatan Proses

49

BAB III

SPESIFIKASI PERALATAN PROSES

3.1. Alat Utama

3.1.1. Reaktor

Kode : R

Fungsi : Tempat berlangsungnya reaksi antara CaCO3

(Batuan Kapur) dengan H2SO4 (Asam sulfat)

membentuk CaSO4.2 H2O (Kalsium sulfat

dihidrat) dan CO2 (Karbondioksida)

Tipe : Reaktor Alir Tangki Berpengaduk (RATB)

Bahan : Carbon Steel SA 283 Grade C

Kondisi Operasi

Suhu : 93,3 °C

Tekanan : 1 atm

Jumlah : 1 buah

Waktu tinggal : 10 menit

Dimensi Reaktor

Diameter : 2,1014 m

Tinggi : 2,1014 m

Tebal Shell : 0,0048 m

Head dan Bottom

Tipe : Torispherical Dished Head

Tebal : 0,0079 m

Tinggi : 0,4130 m

Tinggi total reaktor : 2,9273 m

Pengaduk

Jenis : Turbine Impeller With 6 Flat Blade


commit to user



50

Diameter : 0,7006 m

Lebar blade : 0,1401 m

Lebar baffle : 0,3573 m

Daya : 21 HP

Koil pendingin

Pendingim : Air

Suhu masuk : 30˚C

Suhu keluar : 50˚C

Jumlah : 22 putaran

Pipa Koil

IPS : 1,5 in = 0,0381 m

OD : 1,9 in = 0,0483 m

SN : 40

ID : 12,75 in = 0,5398 m

Susunan koil : Helix

Tinggi koil : 1,9617 m

Volume koil : 4,5814 m3

Konstruksi : Stainless steel SA -167 Grade 11 type 316

( 18 Cr-10 Ni-2Mo)

3.1.2. Mixer

Kode : M

Fungsi : Membuat larutan H2SO4 encer 50% berat

Jenis : Tangki silinder tegak dengan bentuk atap dan

dasarnya torispherical dan dilengkapi dengan

pengaduk

Jumlah : 1 Buah

Volume : 8,1419 m3


commit to user



51

Bahan : Stainless Steel SA 167 Grade 11 Tipe 316

Kondisi

Suhu : 30 °C

Tekanan : 1 atm

Dimensi

Diameter : 1,7010 m

Tinggi : 3,4020 m

Tebal Shell : 0,0048 m

Tebal Head : 0,0064 m

Tinggi Head : 0,3118 m

Tinggi Total : 4,0255 m

Pengaduk

Tipe : Turbine Impeller With 6 Flat Blade

Diameter : 0,5670 m

Kecepatan : 199,0336 rpm

Power : 30 hp

Koil pendingin

Pendingin : air

Suhu masuk : 30˚C

Suhu keluar : 50˚C

Jumlah : 28 putaran

Pipa Koil

IPS : 1,5 in

OD : 1,9 in = 0,0483 m

SN : 40


commit to user



52

ID : 1,61 in = 0,0409 m

Susunan koil : Helix

Tinggi koil : 1,3528 m

Volume koil : 2,5693 m3

Konstruksi : Stainless steel SA -167 Grade 11 type 316

( 18 Cr-10 Ni-2Mo)

3.1.3. Filter

Kode : RDVF

Fungsi : Untuk memisahkan padatan gipsum dengan

larutan asam sulfat dan air.

Tipe : Rotary Drum Vacuum Filter

Bahan konstruksi : Carbon Steel SA 283 Grade C

Jumlah : 1 buah

Kondisi Operasi

Suhu : 93,3 °C

Tekanan : 1 atm

Dimensi

Diameter : 3,3146 m

Panjang : 6,6291 m

Rpm : 0,7573 Rpm

Jumlah putaran : 46 siklus per jam

Power Motor : 30 HP


commit to user



53

3.1.4. Dryer

Kode : RD

Fungsi : Mengurangi kandungan air dalam Gipsum.

Tipe : Direct contact counter current Rotary Dryer

Bahan konstruksi : Carbon Steel SA – 283 Grade C

Jumlah : 1 buah

Kondisi operasi

Suhu bahan masuk : 93,33 oC

Suhu udara masuk : 177 oC

Suhu bahan keluar : 97,5 oC

Suhu udara keluar : 100,2 oC

Diameter : 2,42 m

Panjang : 12,26 m

Tebal shell : 0,0064 m


commit to user



54

3.2. Alat Pendukung

3.2.1. Tangki Penyimpan Bahan Baku

Tabel 3.1 Spesifikasi Tangki Penyimpanan bahan Baku

Kode TP-01 TP-02

Fungsi Menyimpan bahan baku

asam sulfat untuk masa

produksi selama 14 hari .

Menyimpan bahan baku

air proses untuk 14 hari

penyimpanan .

Tipe Silinder tegak (vertical

cylinder) dengan dasar

datar (flat bottom) dan

bagian atas conical roof.

Silinder tegak (vertical

cylinder) dengan dasar

datar (flat bottom) dan

bagian atas conical roof.

Jumlah 4 buah 2 buah

Waktu Penyimpanan 14 Hari 14 Hari

Bahan konstruksi Carbon Steel SA 283

Grade C

Carbon Steel SA 283

Grade C

Volume Tangki 3115,7733 m3 1850,5767 m

3

Penyimpanan 12463,0933 m3 3701,1538 m

3

Kondisi operasi :

Suhu

Tekanan

30 0C

1 atm

30 0C

1 atm

Dimensi

Diameter

21,3363 m

18,2882 m


commit to user



55

Tinggi

Tinggi head

Tinggi total

9,1441 m

6,1592 m

15,3034 m

7,3153 m

5,3278 m

12,6431 m

Jumlah Course 5 buah 4 buah

Tebal Course

Course 1

Course 2

Course 3

Course 4

Course 5

0,0095 m

0,0095 m

0,0064 m

0,0064 m

0,0048 m

0,0096 m

0,0064 m

0,0064 m

0,0064 m

Tebal head 0,0191 m 0,00096 m

3.2.2. Heater

Kode : HE

Fungsi : Untuk memanaskan udara sebagai media pemanas

dryer.

Tipe : Shell and Tube 1 – 2 Counter Current

Jumlah : 1 buah

Luas Transfer Panas : 3117.85 ft2

Beban Panas : 2,1349.107 KJ/jam

Media Pemanas : Steam

Bahan konstruksi


commit to user



56

Tube

Shell

:

:

Cast Steel

Carbon Steel SA 283 Grade C

Spesifikasi Tube

OD Tube

ID Tube

BWG

Susunan

Passes

Panjang Tube

:

:

:

:

:

:

0,0191 m

0,0166 m

18

Triangular Pitch, Pt = 1 in

2

4,8768 m

Spesifikasi Shell

ID Shell

Baffle Spacing

Passes

:

:

:

0,9398 m

0,4699 m

1

3.2.3. Belt Conveyor

Kode : BC

Fungsi : Mengangkut batuan kapur dari gudang untuk

diumpankan ke reaktor

Tipe : Closed Belt Conveyor

Jumlah : 1 buah

Panjang : 3 m

Kecepatan belt : 60,4277 ft/mnt

Tenaga motor : 0,5 Hp


commit to user



57

Bahan

Idler : Carbon Steel SA 283 Grade C

Belt : karet

Casing : Carbon Steel SA 283 Grade C

3.2.4. Blower

Kode : BL

Fungsi : Mengalirkan udara yang akan dipakai

sebagai udara pemanas dalam dryer

Tipe : Centrifugal blower

Jumlah : 1 buah

Kondisis operasi

Suhu

Tekanan

:

:

35 oC

1 atm

Tenaga motor : 32 Hp

3.2.5. Hopper

Tabel 3.2 Spesifikasi Hopper

Kode H-01 H-02

Fungsi Tempat menampung

batuan kapur sebelum

diumpankan reaktor

Tempat menampung cake

dari filter sebelum

diumpankan ke dryer


commit to user



58

Kode H-01 H-02

Tipe Tangki silinder dengan

conical bottom

Tangki silinder dengan

conical bottom


Bahan Konstruksi Carbon steel SA-283

grade C

Carbon steel SA-283

grade C

Kondisi Operasi

Suhu

Tekanan

93,3 oC

1 atm

93,3 oC

1 atm

Dimensi

Diameter Silinder

Tinggi Total

Tinggi Conical 1

Tinggi Conical 2

Diameter Conical 1

Tebal Shell

Tebal Head

Tebal Bottom

2,1173 m

2,4969 m

0,2316 m

0,6113 m

0,7058 m

0,0064 m

0,0064 m

0,0064 m

2,7773 m

3,2778 m

0,8018 m

0,3012 m

0,9257 m

0,0064 m

0,0064 m

0,0064 m

3.2.6. Screener

Kode : SC

Fungsi : Menyeragamkan ukuran produk (50 mikron)

Kondisi operasi, : P = 1 atm


commit to user



59

T = 81,3 °C

Jenis : Vibrating Screen Single Deck

Kapasitas : 31,5657 ton/jam

Luas ayakan : 47,7906 ft2

Tenaga : 21 HP

Material : Carbon Steel SA 283 Grade C

3.2.7. Silo Penyimpanan Gipsum (CaSO4.2H2O)

Kode : S

Tugas : Menyimpan produk gipsum selama 7 hari

Jumlah : 2 Buah

Kapasitas : 48267,53 ft3

= 1366,83 m3

Kondisi penyimpanan

Tekanan : 1 atm

Suhu : 30˚C

Dimensi:

Diameter : 33,7726 ft = 10,2940 m

Tinggi : 80,0734 ft = 24,4067 m

Tebal shell : 0,5 in

Tebal head : 0,5 in3.2.17. Pompa-01


commit to user



83

3.2.8. Screw Conveyor

Tabel 3.3 Spesifikasi Screw conveyor

Kode SC-01 SC-02

Fungsi Mengumpankan batuan kapur ke Reaktor Mengumpankan cake dari filter ke dryer


Panjang 3,0480 m 3,048 m

Diameter of flight 0,2540 m 0,254 m

Diameter of pipe 0,0635 m 0,0635 m

Diameter of shaft 0,0508 m 0,0508 m

Tenaga motor 1 Hp 2 Hp

Kecepatan 55 rpm 80 rpm

Bahan Carbon Steel SA 283 Grade C Carbon Steel SA 283 Grade C


commit to user



84

3.2.9. Bucket Elevator

Tabel 3.4 Spesifikasi Bucket Elevator

Kode BE-01 BE-02 BE-03

Tugas Mengangkut batuan kapur dari

belt conveyor ke Hopper-01

Mengangkut cake dari screw

feeder ke Hopper-02

Mengangkut produk gipsum

dari dryer ke silo

Tipe Continuous bucket elevator Continuous bucket elevator Continuous bucket elevator

Jumlah 1 buah 1 buah 1 buah

Kecepatan bucket 82,8723 ft/menit 147,7840 ft/menit 135,281 ft/menit

Tenaga motor 2 Hp 3 Hp 3 Hp

Ukuran bucket 8 x 5,5 x 7,75 in 8 x 5,5 x 7,75 in 8 x 5,5 x 7,75 in

Bahan : - Belt

- Bucket & Casing

Karet


Karet


Karet



commit to user



85

3.2.10. Pompa

Tabel 3.5 Spesifikasi pompa

Kode P-01 P-02 P-03 P-04 P-05

Tugas

Mengalirkan asam

sulfat dari tangki

penyimpanan ke

mixer

Mengalirkan air dari

tangki penyimpanan

ke mixer

Mengalirkan asam

sulfat dari mixer ke

reaktor.

Mengalirkan produk

slurry dari reaktor

ke filter

Mengalirkan asam

sulfat dari filter ke

mixer

Jenis

Single stage

centrifugal pump

Single stage

centrifugal pump

Single stage

centrifugal pump

Agigated

centrifugal slurry

pump

Single stage

centrifugal pump

Jumlah 1 buah 1 buah 1 buah 1 buah 1 buah

Kapasitas 12,7780 gpm 23,1795 gpm 150,8203 gpm 125,3845 gpm 58,6317 gpm


commit to user



86

Kode P-01 P-02 P-03 P-04 P-05

Power pompa 0,5 HP 0,5 HP 1,5 HP 60 HP 0,75 HP

Power motor 0,75 HP 0,75 HP 2 HP 67 HP 1 HP

NPSH required 1,5515 ft 2,3077 ft 11,2443 ft 5,9894 ft

NPSH available 34,74 ft 46,21 ft 29,3663 ft 36,3972 ft

Pipa :

Nominal Size

Schedule

Number

ID

OD

1,5 in

40

1,38 in

1,66 in

2 in

40

2,067 in

2,38 in

5 in

40

5,047 in

5,56 in

3 in

40

3,068 in

3,5 in

2,5 in

5S

2,709 in

2,88 in


commit to user


Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium

64

BAB IV

UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM

4.1 Unit Pendukung Proses

Unit pendukung proses atau sering disebut unit utilitas merupakan bagian

yang penting untuk menunjang berlangsungnya proses dalam suatu pabrik. Unit

pendukung proses meliputi : unit pengadaan air, unit pengadaan steam, unit

pengadaan udara tekan, unit pengadaan listrik, unit pengadaan bahan bakar.

Unit pendukung proses yang terdapat dalam pabrik gipsum adalah :

1. Unit pengadaan air

Unit ini bertugas menyediakan dan mengolah air untuk memenuhi kebutuhan

air sebagai berikut :

a. Air proses

b. Air pendingin

c. Air umpan boiler

d. Air konsumsi umum dan sanitasi

2. Unit pengadaan steam

Unit ini bertugas untuk menyediakan kebutuhan steam untuk memanaskan

udara. Udara panas digunakan sebagai pemanas di dryer ( RD ) dan heat

exchanger.


commit to user



65

3. Unit pengadaan udara tekan

Unit ini bertugas untuk menyediakan udara tekan untuk kebutuhan

instrumentasi pneumatic, untuk penyediaan udara tekan di bengkel dan untuk

kebutuhan umum yang lain.

4. Unit pengadaan listrik

Unit ini bertugas menyediakan listrik sebagai tenaga penggerak untuk

peralatan proses, keperluan pengolahan air, peralatan-peralatan elektronik

atau listrik AC, maupun untuk penerangan. Lisrik di-supply dari PLN dan

dari generator sebagai cadangan bila listrik dari PLN mengalami gangguan.

5. Unit pengadaan bahan bakar

Unit ini bertugas menyediakan bahan bakar untuk kebutuhan boiler dan

generator.

4.1.1. Unit Pengadaan Air

Air yang digunakan adalah air sungai yang diperoleh dari Sungai bawah tanah

di Gua Ngerong, Desa Rengel, Tuban yang tidak jauh dari lokasi pabrik. Untuk

menghindari fouling yang terjadi pada alat-alat penukar panas maka perlu diadakan

pengolahan air sungai. Pengolahan dilakukan secara fisis dan kimia. Pengolahan

tersebut antara lain meliputi screening, pengendapan, penggumpalan, klorinasi,

demineralisasi, dan deaerasi. Diagram alir dari pengolahan air sungai dapat dilihat

pada gambar 4.1


commit to user



66

CL

PU-01PU-06

PU-08

BU-02

TU-05

FILTER

KE AE

Blow Down

Chlorine

Hidrazine

FLO

PU-05PU-02

NaH2PO4

PU-07

TU-06DEAERATOR

PU-09

TU-04

TU-01

TU-07

air pendingin

PU-10

Air rumah

tangga

sanitasi

TU-02

PU-03

PU-04

PAP-01

BU-01

steam

Umpan boiler

Air proses

Gambar 4.1 Diagram Alir Pengolahan Air Sungai

Keterangan :

AE : Anion Exchanger BU : Bak Utilitas

CL : Clarifier KE : Kation Exchanger

PU : Pompa Utilitas TU : Tangki Utilitas

FLO : Tangki Flokulator

Air sungai dialirkan dari sungai ke kolam penampungan dengan

menggunakan pompa. Sebelum masuk pompa, air dilewatkan pada traveling screen


commit to user



67

untuk menyaring partikel dengan ukuran besar. Pencucian dilakukan secara kontinyu.

Setelah dipompa kemudian dialirkan ke strainer yang mempunyai saringan stainless

steel 0,4 mm dan mengalami pencucian balik secara periodik. Air sungai kemudian

dialirkan ke flokulator. Di dalam flokulator ditambahkan larutan tawas 5%, larutan

kapur 5%. Dari flokulator air sungai kemudian dialirkan ke dalam clarifier untuk

mengendapkan gumpalan partikel-partikel halus. Endapan kemudian dikeluarkan

sebagai blowdown, melalui bagian bawah clarifier. Air sungai kemudian dialirkan ke

saringan pasir untuk menghilangkan partikel-partikel yang masih lolos di clarifier.

Air sungai yang sudah bersih kemudian dialirkan ke bak penampung air bersih. Dari

bak penampung air bersih sebagian dipompa ke kation exchanger yang berfungsi

untuk menukar ion-ion positif/kation (Ca2+

, Mg2+

, K+, Fe

2+, Al

3+) yang ada di air

umpan. Alat ini sering disebut softener yang mengandung resin jenis hydrogen-

zeolite dimana kation-kation dalam umpan akan ditukar dengan ion H+ yang ada pada

resin. Akibat tertukarnya ion H+ dari kation-kation yang ada dalam air umpan, maka

air keluaran kation exchanger mempunyai pH rendah (3,7) dan Free Acid Material

(FMA) yaitu CaCO3 sekitar 12 ppm. FMA merupakan salah satu parameter untuk

mengukur tingkat kejenuhan resin. Pada operasi normal FMA stabil sekitar 12 ppm,

apabila FMA turun berarti resin telah jenuh sehingga perlu diregenerasi dengan

H2SO4 dengan konsentrasi 4%.

Air keluaran kation exchanger kemudian diumpankan ke anion exchanger.

Anion exchanger berfungsi sebagai alat penukar anion-anion (HCO3-, SO4

2-, Cl

-,


commit to user



68

NO3+

, dan CO3-

) yang terdapat di dalam air umpan. Di dalam anion exchanger

mengandung resin jenis Weakly Basic Anion Exchanger (WBAE) dimana anion-anion

dalam air umpan ditukar dengan ion OH- dari asam-asam yang terkandung di dalam

umpan exchanger menjadi bebas dan berkaitan dengan OH- yang lepas dari resin

yang mengakibatkan terjadinya netralisasi sehingga pH air keluar anion exchanger

kembali normal dan ada penambahan konsentrasi OH- sehingga pH akan cenderung

basa. Batasan yang diijinkan pH (8,8-9,1), kandungan Na+ = 0,08-2,5 ppm.

Kandungan silika pada air keluaran anion exchanger merupakan titik tolak bahwa

resin telah jenuh (12 ppm). Resin digenerasi menggunakan larutan NaOH 4%. Air

keluaran cation dan anion exchanger ditampung dalam tangki air demineralisasi

sebagai penyimpan sementara sebelum dipakai sebagai air pendingin dan sebelum

diproses lebih lanjut di unit deaerator

Air yang sudah diolah di unit demineralisasi masih mengandung sedikit gas-gas

terlarut terutama O2. Gas tersebut dihilangkan dari unit deaerator karena

menyebabkan korosi. Pada deaerator kadarnya diturunkan sampai kurang dari 5 ppm.

Proses pengurangan gas-gas dalam unit deaerator dilakukan secara mekanis dan

kimiawi. Proses mekanis dilakukan dengan cara mengontakkan air umpan boiler

dengan uap tekanan rendah, mengakibatkan sebagian besar gas terlarut dalam air

umpan terlepas dan dikeluarkan ke atmosfer. Selanjutnya dilakukan proses kimiawi

dengan penambahan bahan kimia hidrazin (N2H4). Adapun reaksi yang terjadi adalah:

N2H4 (aq) + O2 (g) N2 (g) + 2 H2O (l)


commit to user



69

4.1.1.1 Air proses

Air proses yang digunakan adalah air sungai yang diperoleh dari Sungai

bawah tanah di Gua Ngerong, Desa Rengel, Tuban yang tidak jauh dari lokasi pabrik.

Alasan digunakannya air sungai sebagai air proses adalah karena faktor-faktor

sebagai berikut :

a. Air sungai dapat diperoleh dalam jumlah yang besar dengan biaya murah.

b. Mudah dalam pengaturan dan pengolahannya.

Air proses ini digunakan sebagai pelarut pada mixer, sebagai air pencuci pada

rotary drum vacuum filter. Hal-hal yang perlu diperhatikan dalam pengolahan air

sungai sebagai air proses adalah :

a. Partikel-partikel besar/makroba (makhluk hidup sungai dan konstituen

lain).

b. Partikel-partikel kecil/mikroba (ganggang dan mikroorganisme sungai).

Kebutuhan air proses dapat dilihat pada tabel 4.1.

Tabel 4.1 Kebutuhan air proses

No Kode Alat Nama Alat Kebutuhan ( kg/jam )

1 M Mixer 8974,5396

2 RDVF Rotary DrumVacuum Filter 224,2000

Jumlah 9198,7396 kg/jam


commit to user



70

Total kebutuhan air proses = 9198,7396 kg/jam

Densitas air pada 30oC adalah = 994,3965 kg/m

3 (Geankoplis, 2003)

4.1.1.2 Air Pendingin

Air pendingin yang digunakan adalah air sungai yang diperoleh dari Sungai

bawah tanah di Gua Ngerong, Desa Rengel, Tuban yang lokasinya tidak jauh dari

lokasi pabrik. Alasan digunakannya air sungai sebagai media pendingin adalah karena

faktor-faktor sebagai berikut :

a. Air sungai dapat diperoleh dalam jumlah yang besar dengan biaya murah.

b. Mudah dalam pengaturan dan pengolahannya.

Hal-hal yang perlu diperhatikan dalam pengolahan air sungai sebagai

pendingin adalah partikel-partikel besar/makroba dan partikel-partikel kecil/mikroba

sungai yang dapat menyebabkan fouling pada alat-alat proses. Adapun persyaratan air

yang akan digunakan sebagai pendingin adalah :

• Kekeruhan maksimal 3 ppm

• Bukan air sadah

• Bebas bakteri

• Bebas mineral


commit to user



71

Kebutuhan air pendingin dapat dilihat pada tabel 4.2.

Tabel 4.2 Kebutuhan air pendingin

No. Alat Kebutuhan ( kg/jam )

1 Reaktor 163.542,5966

2 Mixer 2834,6857

Total 166.377,2823 kg/jam

Jumlah air yang digunakan adalah sebesar 166.377,2823 kg/jam. Jumlah air

ini hanya pada awal start up pabrik. Untuk kebutuhan selanjutnya hanya

menggunakan air make up saja. Jumlah air untuk keperluan make up air pendingin

sebesar 16.637,7282 kg/jam.

4.1.1.3. Air Umpan Boiler

Untuk kebutuhan air umpan boiler, sumber air yang digunakan adalah Sungai

bawah tanah di Gua Ngerong, Desa Rengel, Tuban. Beberapa hal yang harus

diperhatikan dalam penanganan air umpan boiler adalah sebagai berikut :

a. Kandungan yang dapat menyebabkan korosi

Korosi yang terjadi di dalam boiler disebabkan karena air mengandung

larutan - larutan asam dan gas - gas yang terlarut.

b. Kandungan yang dapat menyebabkan kerak (scale forming)

Pembentukan kerak disebabkan karena adanya kesadahan dan suhu tinggi,

yang biasanya berupa garam - garam karbonat dan silikat.


commit to user



72

c. Kandungan yang dapat menyebabkan pembusaan (foaming)

Air yang diambil dari proses pemanasan bisa menyebabkan foaming pada

boiler dan alat penukar panas karena adanya zat - zat organik, anorganik, dan

zat - zat yang tidak larut dalam jumlah besar. Efek pembusaan terjadi pada

alkalinitas tinggi.

Pengolahan air umpan boiler

Air yang berasal dari sungai belum memenuhi persyaratan untuk digunakan

sebagai umpan boiler, sehingga harus menjalani proses pengolahan terlebih dahulu.

Air umpan boiler harus memenuhi persyaratan tertentu agar tidak menimbulkan

masalah-masalah seperti :

Pembentukan kerak pada boiler

Terjadinya korosi pada boiler

Pembentukan busa di atas permukaan dalam drum boiler

Tahapan pengolahan air agar dapat digunakan sebagai air umpan boiler meliputi :

1. Kation Exchanger

Kation exchanger berfungsi untuk mengikat ion-ion positif yang terlarut dalam

air lunak. Alat ini berupa silinder tegak yang berisi tumpukan butir-butir resin

penukar ion. Resin yang digunakan adalah jenis C-300 dengan notasi RH2.

Adapun reaksi yang terjadi dalam kation exchanger adalah:

2NaCl + RH2 --------> RNa2 + 2 HCl (4.1)


commit to user



73

CaCO3 + RH2 --------> RCa + H2CO3 (4.2)

BaCl2 + RH2 --------> RBa + 2 HCl (4.3)

Apabila resin sudah jenuh maka pencucian dilakukan dengan menggunakan

larutan H2SO4 2%. Reaksi yang terjadi pada waktu regenerasi adalah:

RNa2 + H2SO4 --------> RH2 + Na2SO4 (4.4)

RCa + H2SO4 --------> RH2 + CaSO4 (4.5)

RBa + H2SO4 --------> RH2 + BaSO4 (4.6)

2. Anion Exchanger

Alat ini hampir sama dengan kation exchanger namun memiliki fungsi yang

berbeda yaitu mengikat ion-ion negatif yang ada dalam air lunak. Dan resin yang

digunakan adalah jenis C - 500P dengan notasi R(OH)2. Reaksi yang terjadi di

dalam anion exchanger adalah:

R(OH)2 + 2 HCl --------> RCl2 + 2 H2O (4.7)

R(OH)2 + H2SO4 --------> RSO4 + 2 H2O (4.8)

R(OH)2 + H2CO3 --------> RCO3 + 2 H2O (4.9)

Pencucian resin yang sudah jenuh digunakan larutan NaOH 4%. Reaksi yang

terjadi saat regenerasi adalah:

RCl2 + 2 NaOH --------> R(OH)2 + 2 NaCl (4.10)

RSO4 + 2 NaOH --------> R(OH)2 + 2 Na2SO4 (4.11)

RCO3 + 2 NaOH --------> R(OH)2 + 2 Na2CO3 (4.12)


commit to user



74

3. Deaerasi

Merupakan proses penghilangan gas - gas terlarut, terutama oksigen dan karbon

dioksida dengan cara pemanasan menggunakan steam. Oksigen terlarut dapat

merusak baja. Gas – gas ini kemudian dibuang ke atmosfer.

4. Tangki Umpan Boiler

Unit ini berfungsi menampung air umpan boiler dengan waktu tinggal 24 jam.

Ke dalam tangki ini ditambahkan bahan-bahan yang dapat mencegah korosi dan

kerak, antara lain:

a. Hidrazin (N2H4)

Zat ini berfungsi untuk menghilangkan sisa-sisa gas terlarut terutama gas

oksigen sehingga dapat mencegah korosi pada boiler. Adapun reaksi yang

terjadi adalah:

N2H4 (aq) + O2 (g) N2 (g) + 2 H2O (l) (4.13)

b. NaH2PO4

Zat ini berfungsi untuk mencegah timbulnya kerak. Reaksi yang terjadi

adalah:

2 NaH2PO4 + 4 NaOH + 3 CaCO3 Ca3(PO4)2 + 3 Na2CO3 + 4 H2O (4.14)


commit to user



75

Kebutuhan steam dapat dilihat pada tabel 4.3.

Tabel 4.3 Kebutuhan Air untuk Steam

No. Alat Kebutuhan ( kg/jam )

1. Heater 11.005,8355


Jumlah air yang digunakan adalah sebesar 11.005,8355 kg/jam. Jumlah air ini

hanya pada awal start up pabrik. Untuk kebutuhan selanjutnya hanya menggunakan

air make up saja. Jumlah air untuk keperluan make up air umpan boiler sebesar

2.201,1671 kg/jam.

4.1.1.4 Air konsumsi umum dan sanitasi

Sumber air untuk keperluan konsumsi dan sanitasi juga berasal dari air sungai.

Air ini digunakan untuk memenuhi kebutuhan air minum, laboratorium, kantor,

perumahan, dan pertamanan. Air konsumsi dan sanitasi harus memenuhi beberapa

syarat, yang meliputi syarat fisik, syarat kimia, dan syarat bakteriologis.

Syarat fisik :

a. Suhu di bawah suhu udara luar

b. Warna jernih

c. Tidak mempunyai rasa dan tidak berbau


commit to user



76

Syarat kimia :

a. Tidak mengandung zat organik

b. Tidak beracun

Syarat bakteriologis :

Tidak mengandung bakteri – bakteri, terutama bakteri yang pathogen.

Kebutuhan air konsumsi umum dan sanitasi dapat dilihat pada tabel 4.4.

Tabel 4.4 Kebutuhan air konsumsi umum dan sanitasi

No Nama Unit Kebutuhan ( kg/hari)

1. Perkantoran 8.150

2. Laboratorium 1.600

3. Kantin 3.000

4. Hidran/Taman 1.295

5. Poliklinik 800

Total

14.825 kg/hari

617,7083 kg/jam


commit to user



77

Total Kebutuhan air sungai yang harus disediakan dapat dilihat pada tabel 4.5.

Tabel 4.5 Total Kebutuhan air sungai yang harus disediakan

No Kebutuhan Jumlah air (kg/jam)

1. Air proses 9.198,7396

2. Make up air pendingin 16.637,736

3. Make up air umpan boiler 2.201,1671

4. Air konsumsi dan sanitasi 617,7083


Untuk keamanan dipakai 10 % lebih, maka :

Total kebutuhan = 31.520,8776 kg/jam

4.1.2 Unit Pengadaan Steam

Steam yang diproduksi pada pabrik gipsum ini digunakan sebagai media

pemanas mixer dan heat exchanger. Untuk memenuhi kebutuhan steam digunakan 1

buah boiler. Steam yang dihasilkan dari boiler ini mempunyai suhu 200 oC dan

tekanan 15,539 atm.

Jumlah steam yang dibutuhkan sebesar 11.005,8355 kg/jam. Untuk menjaga

kemungkinan kebocoran steam pada saat distribusi dan make up blowdown pada

boiler maka, jumlah steam dilebihkan sebanyak 10 %. Jadi jumlah steam yang

dibutuhkan adalah 12.106,419 kg/jam .


commit to user



78

Perancangan boiler :

Dirancang untuk memenuhi kebutuhan steam

Steam yang dihasilkan :

T = 392 °F

P= 225,52 psia

λsteam = 4.537,6412 BTU/lbm

Untuk tekanan > 200 psia, digunakan boiler jenis water tube boiler.

• Menentukan luas penampang perpindahan panas

Daya yang diperlukan boiler untuk menghasilkan steam dihitung dengan

persamaan :

Dengan :

ms = massa steam yang dihasilkan = 37.922,0832 lb/jam

h = entalpi steam pada P dan T tertentu = 833,3711 BTU/lbm

hf = entalpi umpan (BTU/lbm) = 259,9208 BTU/lbm

Jadi daya yang dibutuhkan adalah sebesar = 649,6252 HP

ditentukan luas bidang pemanasan = 12 ft2/HP

Total heating surface = 7795,5027 ft2

• Perhitungan kapasitas boiler

Q = ms (h – hf)

5,343,970

).(

x

hfhmsDaya


commit to user



79

= 21.746.431,77 BTU/jam

• Kebutuhan bahan bakar

Bahan bakar yang digunakan adalah IDO (Industrial Diesel Oil)

Heating value (HV) = 16.779,0906 BTU/lb

Densitas (ρ) = 50,5664 lb/ft3

Jumlah bahan bakar IDO untuk memenuhi kebutuhan panas yang ada sebanyak

1134,0238 L/jam

Spesifikasi boiler yang dibutuhkan :

Kode : B-01

Fungsi : Memenuhi kebutuhan steam

Jenis : Water tube boiler

Jumlah : 1 buah

Tekanan steam : 225,524 psia (15,5 atm)

Suhu steam : 392 oF (200

oC)

Efisiensi : 80 %

Bahan bakar : IDO

Kebutuhan bahan bakar : 1134,0238 L/jam

4.1.3 Unit Pengadaan Udara Tekan

Kebutuhan udara tekan untuk prarancangan pabrik gipsum ini diperkirakan

sebesar 100 m3/jam, tekanan 100 psi dan suhu 35

oC. Alat untuk menyediakan udara


commit to user



80

tekan berupa kompresor yang dilengkapi dengan dryer yang berisi silica gel untuk

menyerap kandungan air sampai maksimal 84 ppm.

Spesifikasi kompresor yang dibutuhkan :

Kode : KU-01

Fungsi : Memenuhi kebutuhan udara tekan

Jenis : Single Stage Reciprocating Compressor

Jumlah : 1 buah

Kapasitas : 100 m3/jam

Tekanan suction : 14,7 psi (1 atm)

Tekanan discharge : 100 psi (6,8 atm)

Suhu udara : 35 oC

Efisiensi : 80 %

Daya kompresor : 11 HP

4.1.4 Unit Pengadaan Listrik

Kebutuhan tenaga listrik di pabrik gipsum ini dipenuhi oleh PLN dan

generator pabrik. Hal ini bertujuan agar pasokan tenaga listrik dapat berlangsung

kontinyu meskipun ada gangguan pasokan dari PLN. Generator yang digunakan

adalah generator arus bolak-balik dengan pertimbangan :

a. Tenaga listrik yang dihasilkan cukup besar

b. Tegangan dapat dinaikkan atau diturunkan sesuai kebutuhan


commit to user



81

Kebutuhan listrik di pabrik ini antara lain terdiri dari :

1. Listrik untuk keperluan proses dan utilitas

2. Listrik untuk penerangan

3. Listrik untuk AC

4. Listrik untuk laboratorium dan instrumentasi

5. Listrik untuk alat-alat elektronik

Besarnya kebutuhan listrik masing – masing keperluan di atas dapat

diperkirakan sebagai berikut :

4.1.4.1 Listrik untuk keperluan proses dan utilitas

Kebutuhan listrik untuk keperluan proses dan keperluan pengolahan air dapat

dilihat pada tabel 4.6.

Tabel 4.6 Kebutuhan listrik untuk keperluan proses dan utilitas

Nama Alat Jumlah HP Total HP

R 1 21 21

RVF 1 30 30

RD 1 39 39

B 1 32 32

P-01 1 0,60 0,6000

P-02 1 0,50 0,50

P-03 1 1,50 1,500


commit to user



82


P-04 1 60,00 60,000

P-05 1 0,75 0,750

M 1 29 29,00

BC 1 0,50 0,50

BE-01 1 1,50 1,50

BE-02 1 1,50 1,50

BE-03 1 1,50 1,50

SC 1 21,00 21,00

PWT-01 1 0,75 0,75

PWT-02 1 2,00 2,00

PWT-03 1 0,05 0,05

PWT-04 1 0,05 0,05

PWT-05 1 0,75 0,75

PWT-06 1 0,05 0,05

PWT-07 1 0,25 0,25

PWT-08 1 2,00 2,00

PWT-09 1 0,75 0,75

PWT-10 1 0,25 0,25

PU 1 18,00 18,00


commit to user



83


FL 1 0,50 0,50

FN 2 2,00 4,00

KU 1 11,00 11,00

Total 283,75 HP

Jadi jumlah listrik yang dikonsumsi untuk keperluan proses dan utilitas sebesar

283,75 HP. Diperkirakan kebutuhan listrik untuk alat yang tidak terdiskripsikan

sebesar ± 20 % dari total kebutuhan. Maka total kebutuhan listrik adalah 340,50 HP

atau sebesar 507,82 kW.

4.1.4.2 Listrik untuk penerangan

Untuk menentukan besarnya tenaga listrik digunakan persamaan:

L = a.F/U.D

dengan :

L : Lumen per outlet

a : Luas area, ft2

F : foot candle yang diperlukan (tabel 13 Perry 6th

ed)

U : Koefisien utilitas (tabel 16 Perry 6th

ed)

D : Efisiensi lampu (tabel 16 Perry 6th

ed)


commit to user



84

Tabel 4.7 Jumlah Lumen berdasarkan luas bangunan

Bangunan Luas, m2 Luas, ft

2 F U D F/U.D

Pos keamanan 150 1614,55 20 0,42 0,75 63,49

Parkir 910 9794,92 10 0,49 0,75 27,21

Musholla 265 2852,37 20 0,55 0,75 48,48

Kantin 300 3229,09 20 0,51 0,75 52,29

Kantor 1200 12916,38 35 0,6 0,75 77,78

Poliklinik 225 2421,82 20 0,56 0,75 47,62

Ruang kontrol 200 2152,73 40 0,56 0,75 95,24

Laboratorium 450 4843,64 40 0,56 0,75 95,24

Proses 3560 13250,00 30 0,59 0,75 67,80

Utilitas 2115 22765,12 10 0,59 0,75 22,60

Ruang generator 300 3229,09 10 0,51 0,75 26,14

Bengkel 400 4305,46 40 0,51 0,75 104,58

Garasi 445 4789,82 10 0,51 0,75 26,14

Gudang 700 7534,55 10 0,51 0,75 26,14

Pemadam 480 5166,55 20 0,51 0,75 52,29

Jalan dan taman 5400 58123,70 5 0,55 0,75 12,12

Area perluasan 3900 41978,23 5 0,57 0,75 11,70

Jumlah 21000 200968,0


commit to user



85

Jumlah lumen :

• untuk penerangan dalam ruangan = 5.002.218,956 lumen

• untuk penerangan bagian luar ruangan = 1.195.503,176 lumen

Untuk semua area dalam bangunan direncanakan menggunakan lampu

fluorescent 40 Watt dimana satu buah lampu instant starting daylight 40 W

mempunyai 1.920 lumen (Tabel 18 Perry 6th

ed.).

Jadi jumlah lampu dalam ruangan = 5.002.218,956 / 1.920

= 2606 buah

Untuk penerangan bagian luar ruangan digunakan lampu mercury 100 Watt,

dimana lumen output tiap lampu adalah 3.000 lumen (Perry 6th

ed.).

Jadi jumlah lampu luar ruangan = 1.195.503,176 / 3.000

= 399 buah

Total daya penerangan = ( 40 W x 2606 + 100 W x 399 )

= 144.140 W

= 144,140 kW

4.1.4.3 Listrik untuk AC

Diperkirakan menggunakan tenaga listrik sebesar 15.000 Watt atau 15 kW

4.1.4.4 Listrik untuk laboratorium dan instrumentasi

Diperkirakan menggunakan tenaga listrik sebesar 10.000 Watt atau 10 kW.


commit to user



86

Tabel 4.8 Total kebutuhan listrik pabrik

No. Kebutuhan Listrik Tenaga listrik, kW

1. Listrik untuk keperluan proses dan utilitas 507,822

2. Listrik untuk keperluan penerangan 144,140

3. Listrik untuk AC 15

4. Listrik untuk laboratorium dan instrumentasi 10

TOTAL 676,962 kW

Generator yang digunakan sebagai cadangan sumber listrik mempunyai

efisiensi 80%, sehingga generator yang disiapkan harus mempunyai output sebesar

846,202 kW.

Dipilih menggunakan generator dengan daya 1000 kW, sehingga masih

tersedia cadangan daya sebesar 153,80 kW.

Spesifikasi generator yang diperlukan :

Jenis : AC generator

Jumlah : 1 buah

Kapasitas / Tegangan : 1000 kW ; 220/360 Volt

Efisiensi : 80 %

Bahan bakar : IDO


commit to user



87

4.1.5 Unit Pengadaan Bahan Bakar

Unit pengadaan bahan bakar mempunyai tugas untuk memenuhi kebutuhan

bahan bakar boiler dan generator. Jenis bahan bakar yang digunakan adalah IDO

(Industrial Diesel Oil). IDO diperoleh dari Pertamina dan distributornya. Pemilihan

IDO sebagai bahan bakar didasarkan pada alasan :

1. Mudah didapat

2. Lebih ekonomis

3. Mudah dalam penyimpanan

Bahan bakar solar yang digunakan mempunyai spesifikasi sebagai berikut :

Specific gravity : 0,8124

Heating Value : 16.779 Btu/lb

Efisiensi bahan bakar : 80%

Densitas : 50,5664 lb/ft3

a. Kebutuhan bahan bakar untuk boiler

Kebutuhan bahan bakar = 1134,0238 L/jam

b. Kebutuhan bahan bakar untuk generator

Kapasitas generator = 1000 kW

= 3.412.154,09 Btu/jam

Kebutuhan bahan bakar = 142,35 L/jam


commit to user



88

4.2 Laboratorium

Laboratorium memiliki peranan sangat besar di dalam suatu pabrik untuk

memperoleh data – data yang diperlukan. Data – data tersebut digunakan untuk

evaluasi unit-unit yang ada, menentukan tingkat efisiensi, dan untuk pengendalian

mutu.

Pengendalian mutu atau pengawasan mutu di dalam suatu pabrik pada

hakekatnya dilakukan dengan tujuan mengendalikan mutu produk yang dihasilkan

agar sesuai dengan standar yang ditentukan. Pengendalian mutu dilakukan mulai

bahan baku, saat proses berlangsung, dan juga pada hasil atau produk.

Pengendalian rutin dilakukan untuk menjaga agar kualitas dari bahan baku dan

produk yang dihasilkan sesuai dengan spesifikasi yang diinginkan. Dengan

pemeriksaan secara rutin juga dapat diketahui apakah proses berjalan normal atau

menyimpang. Jika diketahui analisa produk tidak sesuai dengan yang diharapkan

maka dengan mudah dapat diketahui atau diatasi.

Laboratorium berada di bawah bidang teknik dan perekayasaan yang

mempunyai tugas pokok antara lain :

a. Sebagai pengontrol kualitas bahan baku dan pengontrol kualitas produk

b. Sebagai pengontrol terhadap proses produksi

c. Sebagai pengontrol terhadap mutu air pendingin, air umpan boiler, dan lain-

lain yang berkaitan langsung dengan proses produksi


commit to user



89

Laboratorium melaksanakan kerja 24 jam sehari dalam kelompok kerja shift

dan non-shift.

1. Kelompok shift

Kelompok ini melaksanakan tugas pemantauan dan analisa – analisa rutin

terhadap proses produksi. Dalam melaksanakan tugasnya, kelompok ini

menggunakan sistem bergilir, yaitu sistem kerja shift selama 24 jam dengan

dibagi menjadi 3 shift. Masing – masing shift bekerja selama 8 jam.

2. Kelompok non-shift

Kelompok ini mempunyai tugas melakukan analisa khusus yaitu analisa yang

sifatnya tidak rutin dan menyediakan reagent kimia yang diperlukan di

laboratorium. Dalam rangka membantu kelancaran pekerjaan kelompok shift,

kelompok ini melaksanakan tugasnya di laboratorium utama dengan tugas antara

lain :

a. Menyediakan reagent kimia untuk analisa laboratorium

b. Melakukan analisa bahan pembuangan penyebab polusi

c. Melakukan penelitian atau percobaan untuk membantu kelancaran produksi

Dalam menjalankan tugasnya, bagian laboratorium dibagi menjadi :

1. Laboratorium fisik

2. Laboratorium analitik

3. Laboratorium penelitian dan pengembangan


commit to user



90

4.2.1 Laboratorium Fisik

Kerja dan tugas dari laboratorium ini adalah melakukan pemeriksaan dan

pengamatan terhadap semua arus yang berasal dari proses maupun tangki, jadi

pemeriksaan dan pengamatan dilakukan terhadap bahan baku dan produk akhir.

Kerja dan tugas laboratorium ini adalah melakukan analisa terhadap sifat–sifat

fisika dan kandungan kimiawi bahan baku dan produk akhir.

4.2.2 Laboratorium Analitik

Bagian ini mengadakan pemeriksaan terhadap bahan baku dan produk

mengenai sifat – sifat kimianya.

Analisa yang dilakukan, yaitu :

• Analisa bahan baku

Analisa bahan baku batuan kapur yang dilakukan antara lain ; uji kemurnian,

uji ukuran dan uji kadar air. Sedangkan untuk bahan baku asam sulfat

dilakukan beberapa analisa antara lain ; specific gravity, uji kemurnian dan uji

pH.

• Analisa komposisi produk utama

Jenis analisa yang dilakukan antara lain ; uji kemurnian, uji ukuran dan uji

kadar air.


commit to user



91

4.2.3 Laboratorium Penelitian dan Pengembangan

Bagian ini bertujuan untuk mengadakan penelitian, misalnya :

• Diversifikasi produk

• Perlindungan terhadap lingkungan

Disamping mengadakan penelitian rutin, laboratorium ini juga mengadakan

penelitian yang sifatnya non rutin, misalnya penelitian terhadap produk di unit

tertentu yang tidak biasanya dilakukan penelitian guna mendapatkan alternatif lain

terhadap penggunaan bahan baku.

Alat analisa penting yang digunakan antara lain :

1. Spektrofotometer Sinar X, untuk memeriksa kandungan pada batuan kapur

dan gipsum.

2. pH meter, untuk mengetahui tingkat keasaman dan kebasaan cairan.

3. Buret, botol timbang dan alat titrasi lainnya, untuk penetapan kadar asam

sulfat.

4. Oven dan botol timbang, untuk penetapan kadar air dalam batuan kapur dan

gipsum .

5. Neraca Analitik, untuk menimbang sampel.

6. Hydrometer, untuk mengukur specific gravity cairan.

7. Termometer, untuk mengukur suhu.

8. Alat Pengayak US Mesh 250 dan 200, untuk analisa ukuran padatan.


commit to user



92

4.2.4 Analisa Air

Air yang dianalisis antara lain:

1. Air baku

2. Air pendingin

3. Air demineralisasi

4. Air umpan boiler

5. Air limbah

Parameter yang diuji antara lain warna, pH, kandungan Klorin, tingkat

kekeruhan, total kesadahan, jumlah padatan, total alkalinitas, sulfat, silika, dan

konduktivitas air.

Alat-alat yang digunakan dalam laboratorium analisa air ini antara lain:

1. pH meter, digunakan untuk mengetahui tingkat keasaman/kebasaan air.

2. Spektrofotometer, digunakan untuk mengetahui konsentrasi suatu senyawa

terlarut dalam air.

3. Spectroscopy, digunakan untuk mengetahui kadar silika, hidrazin, turbiditas,

dan kadar sulfat.

4. Peralatan titrasi, untuk mengetahui jumlah kandungan klorida, kesadahan dan

alkalinitas.

5. Conductivity meter, untuk mengetahui konduktivitas suatu zat yang terlarut

dalam air.


commit to user



93

Air umpan boiler yang dihasilkan unit demineralisasi juga diuji oleh

laboratorium ini. Parameter yang diuji antara lain pH, konduktivitas dan kandungan

silikat (SiO2), kandungan Mg2+

, Ca2+

.

4.3 Unit Pengolahan Limbah

Limbah yang dihasilkan dari pabrik gipsum dapat diklasifikasi :

1. Pengolahan bahan buangan cair

Pengolahan limbah ini didasarkan pada jenis buangannya :

a. Pengolahan air buangan sanitasi

Limbah sanitasi merupakan pembuangan air yang telah dipakai untuk

keperluan kantor dan pabrik lainya seperti pencucian, air masak, dan lain–lain.

Penanganan limbah ini tidak memerlukan hal khusus karena limbah seperti

limbah rumah tangga lainya, air buangan ini tidak mengandung bahan–bahan

kimia yang berbahaya, yang perlu diperhatikan di sini adalah volume buangan

yang diijinkan dan kemana pembuangan air limbah ini dilakukan. Proses

pengolahan dari air limbah sanitasi ini adalah sebagai berikut : semua limbah

sanitasi dari seluruh kawasan pabrik dikumpulkan dan diolah dalam unit

stabilisasi dengan menggunakan lumpur aktif, aerasi dan disinfektan Ca–

hypocloride.


commit to user



94

b. Pengolahan limbah minyak dari pompa

Limbah cair yang mengandung minyak-minyak berasal dari buangan pelumas

pada pompa, dan alat-alat lainnya. Pemisahan dilakukan berdasarkan

perbedaan berat jenisnya. Minyak dialirkan ke tungku pembakaran, sedangkan

air di bagian bawah dialirkan ke penampungan akhir, kemudian di buang.

2. Pengolahan bahan buangan padatan

Limbah padat yang dihasilkan berasal dari limbah domestik, IPAL, dan limbah

padat dari proses. Limbah domestik berupa sampah – sampah dari keperluan

sehari – hari seperti kertas dan plastik, sampah tersebut ditampung di dalam bak

penampungan dan selanjutnya dikirim ke Tempat Pembuangan Akhir (TPA).

Limbah yang berasal dari IPAL diurug didalam tanah yang dindingnya dilapisi

dengan clay (tanah liat) agar bila limbah yang dipendam termasuk berbahaya

tidak menyebar ke lingkungan sekitarnya.

3. Pengolahan limbah gas

Limbah gas yang berasal dari alat – alat produksi dibuang ke udara melalui stack

yang mempunyai tinggi minimal 4 kali tinggi bangunan, banyaknya limbah gas

yang dibuang dapat diminimalisasi dengan jalan melakukan perawatan yang rutin

terhadap mesin – mesin produksi sehingga pembakarannya sempurna dan dapat

meminimalisasi pencemaran udara.


commit to user


Bab V Manajemen Perusahaan

95

BAB V

MANAJEMEN PERUSAHAAN

5.1 Bentuk Perusahaan

Pabrik gipsum yang akan didirikan, direncanakan mempunyai :

Bentuk : Perseroan Terbatas (PT)

Lapangan Usaha : Industri gipsum

Lokasi Perusahaan : Tuban, Jawa Timur

Alasan dipilihnya bentuk perusahaan ini didasarkan atas beberapa faktor

yaitu :

1. Mudah untuk mendapatkan modal, yaitu dengan menjual saham perusahaan.

2. Tanggung jawab pemegang saham terbatas, sehingga kelancaran produksi

hanya dipegang oleh pimpinan perusahaan.

3. Pemilik dan pengurus perusahaan terpisah satu sama lain, pemilik perusahaan

adalah para pemegang saham dan pengurus perusahaan adalah direksi beserta

stafnya yang diawasi oleh dewan komisaris.

4. Kelangsungan Perusahaan lebih terjamin, karena tidak berpengaruh dengan

berhentinya pemegang saham, direksi beserta stafnya atau karyawan

perusahaan.

5. Efisiensi dari manajemen

Para pemegang saham dapat memilih orang yang ahli sebagai dewan

komisaris dan direktur utama yang cukup cakap dan berpengalaman.


commit to user



96

6. Lapangan usaha lebih luas

Suatu Perseroan Terbatas dapat menarik modal yang sangat besar dari

masyarakat, sehingga dengan modal ini PT dapat memperluas usaha.

(Widjaja, 2003)

Ciri-ciri Perseroan Terbatas :

1. Perseroan Terbatas didirikan dengan akta dari notaris dengan berdasarkan

Kitab Undang-Undang Hukum Dagang.

2. Besarnya modal ditentukan dalam akta pendirian dan terdiri dari saham-

sahamnya.

3. Pemiliknya adalah para pemegang saham.

4. Perseroan Terbatas dipimpin oleh suatu Direksi yang terdiri dari para

pemegang saham.

Pembinaan personalia sepenuhnya diserahkan kepada Direksi dengan

memperhatikan hukum-hukum perburuhan.

5.2 Struktur Organisasi

Struktur organisasi merupakan salah satu faktor penting yang dapat

menunjang kelangsungan dan kemajuan perusahaan, karena berhubungan dengan

komunikasi yang terjadi dalam perusahaan demi tercapainya kerjasama yang baik

antar karyawan. Untuk mendapatkan sistem organisasi yang baik maka perlu

diperhatikan beberapa azas yang dapat dijadikan pedoman, antara lain:

a) Perumusan tujuan perusahaan dengan jelas

b) Tujuan organisasi harus dipahami oleh setiap orang dalam organisasi


commit to user



97

c) Tujuan organisasi harus diterima oleh setiap orang dalam organisasi

d) Adanya kesatuan arah (unity of direction)

e) Adanya kesatuan perintah ( unity of command )

f) Adanya keseimbangan antara wewenang dan tanggung jawab

g) Adanya pembagian tugas (distribution of work)

h) Adanya koordinasi

i) Struktur organisasi disusun sederhana

j) Pola dasar organisasi harus relatif permanen

k) Adanya jaminan jabatan (unity of tenure)

l) Balas jasa yang diberikan kepada setiap orang harus setimpal dengan jasanya

m) Penempatan orang harus sesuai keahliannya

(Zamani, 1998)

Dengan berpedoman pada azas tersebut maka diperoleh struktur organisasi

yang baik yaitu Sistim Line and Staff. Pada sistem ini garis kekuasaan lebih

sederhana dan praktis. Demikian pula dalam pembagian tugas kerja seperti yang

terdapat dalam sistem organisasi fungsional, sehingga seorang karyawan hanya

akan bertanggung jawab pada seorang atasan saja. Untuk kelancaran produksi,

perlu dibentuk staf ahli yang terdiri dari orang-orang yang ahli di bidangnya.

Bantuan pikiran dan nasehat akan diberikan oleh staf ahli kepada tingkat

pengawas demi tercapainya tujuan perusahaan.

Ada 2 kelompok orang yang berpengaruh dalam menjalankan organisasi

garis dan staf ini, yaitu:


commit to user



98

1. Sebagai garis atau lini yaitu orang-orang yang melaksanakan tugas pokok

organisasi dalam rangka mencapai tujuan.

2. Sebagai staf yaitu orang-orang yang melakukan tugas sesuai dengan

keahliannya dalam hal ini berfungsi untuk memberi saran-saran kepada unit

operasional.

(Zamani, 1998)

Dewan Komisaris mewakili para pemegang saham (pemilik perusahaan)

dalam pelaksanaan tugas sehari-harinya. Tugas untuk menjalankan perusahaan

dilaksanakan oleh seorang Direktur Utama yang dibantu oleh Direktur Produksi

dan Direktur Keuangan-Umum. Direktur Produksi membawahi bidang produksi

dan teknik, sedangkan direktur keuangan dan umum membawahi bidang

pemasaran, keuangan, dan bagian umum. Kedua direktur ini membawahi

beberapa kepala bagian yang akan bertanggung jawab atas bagian dalam

perusahaan, sebagai bagian dari pendelegasian wewenang dan tanggung jawab.

Masing-masing kepala bagian akan membawahi beberapa seksi dan masing-

masing seksi akan membawahi dan mengawasi para karyawan perusahaan pada

masing-masing bidangnya. Karyawan perusahaan akan dibagi dalam beberapa

kelompok regu yang dipimpin oleh seorang kepala regu dimana setiap kepala regu

akan bertanggung jawab kepada pengawas masing - masing seksi. (Widjaja, 2003)

Manfaat adanya struktur organisasi adalah sebagai berikut :

a. Menjelaskan, membagi, dan membatasi pelaksanaan tugas dan tanggung

jawab setiap orang yang terlibat di dalamnya

b. Penempatan tenaga kerja yang tepat


commit to user



99

c. Pengawasan, evaluasi dan pengembangan perusahaan serta manajemen

perusahaan yang lebih efisien.

d. Penyusunan program pengembangan manajemen

e. Menentukan pelatihan yang diperlukan untuk pejabat yang sudah ada

f. Mengatur kembali langkah kerja dan prosedur kerja yang berlaku bila tebukti

kurang lancar.

RUPS

DEWAN KOMISARIS

DIREKTUR UTAMA

Staff Ahli

DIREKTUR

PRODUKSI

Kabag

Produksi

Kabag

Teknik

Kabag

Keuangan

Kabag

Umum

Kabag

LITBANG

Ka

si

pe

ng

en

da

lia

n

Ka

si

La

bo

rato

riu

m

Ka

si U

tilita

s

Ka

si

Pe

me

lih

ara

an

Ka

si K

eu

an

ga

n

Ka

si A

dm

inis

tra

si

Ke

ua

ng

an

Ka

si H

um

as

Ka

si

Pe

rso

na

lia

Ka

si S

afe

ty &

Lin

gku

ng

an

Sta

ff L

ITB

AN

G

KARYAWAN

DIREKTUR

KEUANGAN DAN UMUM

Ka

si

Ke

am

an

an

Ka

si

Pro

se

s

Ka

si P

em

be

lia

n

Kabag

Pemasaran

Ka

si

Pe

ma

sa

ran

Ka

si

Pe

nju

ala

n

Gambar 5.1 Struktur Organisasi Pabrik Gipsum

5.3 Tugas dan Wewenang

5.3.1 Pemegang Saham

Pemegang saham adalah beberapa orang yang mengumpulkan modal

untuk kepentingan pendirian dan berjalannya operasi perusahaan tersebut.


commit to user



100

Kekuasaan tertinggi pada perusahaan yang mempunyai bentuk PT (Perseroan

Terbatas) adalah Rapat Umum Pemegang Saham (RUPS).

Pada RUPS tersebut, para pemegang saham berwenang:

1. Mengangkat dan memberhentikan Dewan Komisaris

2. Mengangkat dan memberhentikan Direktur

3. Mengesahkan hasil-hasil usaha serta neraca perhitungan untung rugi tahunan

dari perusahaan.

(Widjaja, 2003)

5.3.2 Dewan Komisaris

Dewan komisaris merupakan pelaksana tugas sehari-hari dari pemilik

saham sehingga dewan komisaris akan bertanggung jawab kepada pemilik saham.

Tugas-tugas Dewan Komisaris meliputi :

1. Menilai dan menyetujui rencana direksi tentang kebijakan umum, target

perusahaan, alokasi sumber - sumber dana dan pengarahan pemasaran

2. Mengawasi tugas - tugas direksi

3. Membantu direksi dalam tugas - tugas penting

(Widjaja, 2003)

5.3.3 Dewan Direksi

Direksi Utama merupakan pimpinan tertinggi dalam perusahaan dan

bertanggung jawab sepenuhnya terhadap maju mundurnya perusahaan. Direktur

utama bertanggung jawab kepada dewan komisaris atas segala tindakan dan

kebijakan yang telah diambil sebagai pimpinan perusahaan. Direktur utama

membawahi direktur produksi dan direktur keuangan-umum.


commit to user



101

Tugas direktur umum antara lain :

1. Melaksanakan kebijakan perusahaan dan mempertanggung jawabkan

pekerjaannya secara berkala atau pada masa akhir pekerjaannya pada

pemegang saham.

2. Menjaga kestabilan organisasi perusahaan dan membuat kelangsungan

hubungan yang baik antara pemilik saham, pimpinan, karyawan, dan

konsumen.

3. Mengangkat dan memberhentikan kepala bagian dengan persetujuan rapat

pemegang saham.

4. Mengkoordinir kerja sama antara bagian produksi (direktur produksi) dan

bagian keuangan dan umum (direktur keuangan dan umum).

Tugas dari direktur produksi antara lain :

1. Bertanggung jawab kepada direktur utama dalam bidang produksi, teknik, dan

rekayasa produksi.

2. Mengkoordinir, mengatur, serta mengawasi pelaksanaan pekerjaan kepala-

kepala bagian yang menjadi bawahannya.

Tugas dari direktur keuangan antara lain:

1. Bertanggung jawab kepada direktur utama dalam bidang pemasaran,

keuangan, dan pelayanan umum.

2. Mengkoordinir, mengatur, dan mengawasi pelaksanaan pekerjaan kepala-

kepala bagian yang menjadi bawahannya.

(Djoko, 2003)


commit to user



102

5.3.4 Staf Ahli

Staf ahli terdiri dari tenaga - tenaga ahli yang bertugas membantu direktur

dalam menjalankan tugasnya, baik yang berhubungan dengan teknik maupun

administrasi. Staf ahli bertanggung jawab kepada direktur utama sesuai dengan

bidang keahlian masing - masing.

Tugas dan wewenang staf ahli meliputi :

1. Mengadakan evaluasi bidang teknik dan ekonomi perusahaan.

2. Memberi masukan - masukan dalam perencanaan dan pengembangan

perusahaan.

3. Memberi saran - saran dalam bidang hukum.

5.3.5 Penelitian dan Pengembangan (Litbang)

Litbang terdiri dari tenaga - tenaga ahli sebagai pembantu direksi dan

bertanggung jawab kepada direksi. Litbang membawahi 2 departemen, yaitu

Departemen Penelitian dan Departemen Pengembangan

Tugas dan wewenangnya meliputi :

1. Memperbaiki mutu produksi

2. Memperbaiki dan melakukan inovasi terhadap proses produksi

3. Meningkatkan efisiensi perusahaan di berbagai bidang

5.3.6 Kepala Bagian

Secara umum tugas kepala bagian adalah mengkoordinir, mengatur, dan

mengawasi pelaksanaan pekerjaan dalam lingkungan bagiannya sesuai dengan


commit to user



103

garis wewenang yang diberikan oleh pimpinan perusahaan. Kepala bagian dapat

juga bertindak sebagai staf direktur. Kepala bagian bertanggung jawab kepada

direktur Utama.

Kepala bagian terdiri dari:

1. Kepala Bagian Produksi

Bertanggung jawab kepada direktur produksi dalam bidang mutu dan

kelancaran produksi serta mengkoordinir kepala-kepala seksi yang menjadi

bawahannya. Kepala bagian produksi membawahi seksi proses, seksi

pengendalian, dan seksi laboratorium.

Tugas seksi proses antara lain :

a. Mengawasi jalannya proses produksi

b. Menjalankan tindakan seperlunya terhadap kejadian-kejadian yang tidak

diharapkan sebelum diambil oleh seksi yang berwenang.

Tugas seksi pengendalian :

Menangani hal - hal yang dapat mengancam keselamatan pekerja dan

mengurangi potensi bahaya yang ada.

Tugas seksi laboratorium, antara lain:

a. Mengawasi dan menganalisa mutu bahan baku dan bahan pembantu

b. Mengawasi dan menganalisa mutu produksi

c. Mengawasi hal - hal yang berhubungan dengan buangan pabrik

d. Membuat laporan berkala kepada Kepala Bagian Produksi.

2. Kepala Bagian Teknik

Tugas kepala bagian teknik, antara lain:


commit to user



104

a. Bertanggung jawab kepada direktur produksi dalam bidang peralatan dan

utilitas

b. Mengkoordinir kepala - kepala seksi yang menjadi bawahannya

Kepala Bagian teknik membawahi seksi pemeliharaan, seksi utilitas, dan

seksi keselamatan kerja-penanggulangan kebakaran.

Tugas seksi pemeliharaan, antara lain :

a. Melaksanakan pemeliharaan fasilitas gedung dan peralatan pabrik

b. Memperbaiki kerusakan peralatan pabrik

Tugas seksi utilitas, antara lain :

Melaksanakan dan mengatur sarana utilitas untuk memenuhi kebutuhan

proses, air, steam, dan tenaga listrik.

Tugas seksi keselamatan kerja antara lain :

a. Mengatur, menyediakan, dan mengawasi hal - hal yang berhubungan

dengan keselamatan kerja

b. Melindungi pabrik dari bahaya kebakaran

3. Kepala Bagian Keuangan

Kepala bagian keuangan ini bertanggung jawab kepada direktur keuangan dan

umum dalam bidang administrasi dan keuangan dan membawahi 2 seksi, yaitu

seksi administrasi dan seksi keuangan.

Tugas seksi administrasi :

Menyelenggarakan pencatatan utang piutang, administrasi persediaan kantor

dan pembukuan, serta masalah perpajakan.

Tugas seksi keuangan antara lain :


commit to user



105

a. Menghitung penggunaan uang perusahaan, mengamankan uang, dan

membuat ramalan tentang keuangan masa depan

b. Mengadakan perhitungan tentang gaji dan insentif karyawan

(Djoko, 2003)

4. Kepala Bagian Pemasaran

Bertanggung jawab kepada direktur keuangan dan umum dalam bidang bahan

baku dan pemasaran hasil produksi, serta membawahi 2 seksi yaitu seksi

pembelian dan seksi pemasaran.

Tugas seksi pembelian, antara lain :

a. Melaksanakan pembelian barang dan peralatan yang dibutuhkan

perusahaan dalam kaitannya dengan proses produksi

b. Mengetahui harga pasar dan mutu bahan baku serta mengatur keluar

masuknya bahan dan alat dari gudang.

Tugas seksi pemasaran :

a. Merencanakan strategi penjualan hasil produksi

b. Mengatur distribusi hasil produksi

5. Kepala Bagian Umum

Bertanggung jawab kepada direktur keuangan dan umum dalam bidang

personalia, hubungan masyarakat, dan keamanan serta mengkoordinir kepala-

kepala seksi yang menjadi bawahannya. Kepala bagian imim membawahi

seksi personalia, seksi humas, dan seksi keamanan.

Seksi personalia bertugas :


commit to user



106

a. Membina tenaga kerja dan menciptakan suasana kerja yang sebaik

mungkin antara pekerja, pekerjaan, dan lingkungannya supaya tidak terjadi

pemborosan waktu dan biaya.

b. Mengusahakan disiplin kerja yang tinggi dalam menciptakan kondisi kerja

yang tenang dan dinamis.

c. Melaksanakan hal - hal yang berhubungan dengan kesejahteraan karyawan.

Seksi humas bertugas :

Mengatur hubungan antara perusahaan dengan masyarakat di luar lingkungan

perusahaan.

Seksi Keamanan bertugas :

a. Mengawasi keluar masuknya orang - orang baik karyawan maupun bukan

karyawan di lingkungan pabrik.

b. Menjaga semua bangunan pabrik dan fasilitas perusahaan

c. Menjaga dan memelihara kerahasiaan yang berhubungan dengan intern

perusahaan.

5.3.7 Kepala Seksi

Kepala seksi adalah pelaksana pekerjaan dalam lingkungan bagiannya

sesuai dengan rencana yang telah diatur oleh kepala bagian masing-masing agar

diperoleh hasil yang maksimum dan efektif selama berlangsungnya proses

produksi. Setiap kepala seksi bertanggung jawab kepada kepala bagian masing -

masing sesuai dengan seksinya.


commit to user



107

5.4 Pembagian Jam Kerja Karyawan

Pabrik Gipsum ini direncakan beroperasi 330 hari dalam satu tahun dan

proses produksi berlangsung 24 jam per hari. Sisa hari yang bukan hari libur

digunakan untuk perawatan, perbaikan, dan shutdown. Sedangkan pembagian jam

kerja karyawan digolongkan dalam dua golongan yaitu karyawan shift dan non

shift

5.4.1 Karyawan non shift

Karyawan non shift adalah karyawan yang tidak menangani proses

produksi secara langsung. Yang termasuk karyawan harian adalah direktur, staf

ahli, kepala bagian, kepala seksi serta karyawan yang berada di kantor.

Karyawan harian dalam satu minggu akan bekerja selama 5 hari dengan

pembagian kerja sebagai berikut :

Jam kerja :

Hari Senin – Kamis : Jam 07.30 – 16.30

Hari Jum’at : Jam 07.30 – 16.30

Jam Istirahat :

Hari Senin – Kamis : Jam 12.00 – 13.00

Hari Jum’at : Jam 11.00 – 13.00


commit to user



108

5.4.2 Karyawan Shift / Ploog

Karyawan shift adalah karyawan yang secara langsung menangani proses

produksi atau mengatur bagian - bagian tertentu dari pabrik yang mempunyai

hubungan dengan masalah keamanan dan kelancaran produksi. Yang termasuk

karyawan shift ini adalah operator produksi, sebagian dari bagian teknik, bagian

gedung dan bagian - bagian yang harus selalu siaga untuk menjaga keselamatan

serta keamanan pabrik.

Para karyawan shift akan bekerja secara bergantian selama 24 jam sebagai

berikut :

Shift Pagi ( Day shift ) : Jam 07.00 – 15.00

Shift Sore ( Swing shift ) : Jam 15.00 – 23.00

Shift Malam ( Night shift ) : Jam 23.00 – 07.00

Untuk karyawan shift ini dibagi menjadi 4 regu (A / B / C / D) dimana tiga

regu bekerja dan satu regu istirahat serta dikenakan secara bergantian. Untuk hari

libur atau hari besar yang ditetapkan pemerintah, regu yang bertugas tetap harus

masuk.

Tabel 5.1 Jadwal Pembagian Kelompok Shift

Shift Senin Selasa Rabu Kamis Jumat Sabtu Minggu

Pagi A A A A A B B

Siang B B B B C C C

Malam C C D D D D D

Libur D D C C B A A


commit to user



109


Pagi B B B B B C C

Siang C C C C D D D

Malam D D A A A A A

Libur A A D D C B B


Pagi C C C C C D D

Siang D D D D A A A

Malam A A B B B B B

Libur B B A A D C C


Pagi D D D D D A A

Siang A A A A B B B

Malam B B C C C C C

Libur C C B B A D D

(Garret , 1989)

Jadwal untuk tanggal selanjutnya berulang ke susunan awal.


commit to user



110

Kelancaran produksi dari suatu pabrik sangat dipengaruhi oleh faktor

kedisiplinan para karyawannya dan akan secara langsung mempengaruhi

kelangsungan dan kemajuan perusahaan. Untuk itu kepada seluruh karyawan

perusahaan dikenakan absensi. Disamping itu masalah absensi digunakan oleh

pimpinan perusahaan sebagai salah satu dasar dalam mengembangkan karier para

karyawan di dalam perusahaan.(Djoko, 2003)

5.5 Status Karyawan dan Sistem Upah

Pada pabrik ini sistem upah karyawan berbeda - beda tergantung pada

status, kedudukan, tanggung jawab, dan keahlian. Menurut status karyawan dapat

dibagi menjadi tiga golongan karyawan tetap, harian dan borongan.

5.5.1 Karyawan Tetap

Yaitu karyawan yang diangkat dan diberhentikan dengan surat keputusan

(SK) direksi dan mendapat gaji bulanan sesuai dengan kedudukan, keahlian, dan

masa kerjanya.

5.5.2 Karyawan Harian

Yaitu karyawan yang diangkat dan diberhentikan direksi tanpa SK direksi

dan mendapat upah harian yang dibayar tiap akhir pekan.

5.5.3 Karyawan Borongan

Yaitu karyawan yang digunakan oleh pabrik bila diperlukan saja.

Karyawan ini menerima upah borongan untuk suatu pekerjaan


commit to user



111

5.6 Penggolongan Jabatan, Jumlah Karyawan, dan Gaji

5.6.1. Penggolongan Jabatan

1. Direktur Utama :Magister Ekonomi / Teknik

2. Direktur Produksi : Sarjana Teknik Kimia

3. Direktur Keuangan dan Umum : Sarjana Ekonomi

4. Kepala Bagian Produksi : Sarjana Teknik Kimia

5. Kepala Bagian Teknik : Sarjana Teknik Mesin

6. Kepala Bagian Pemasaran : Sarjana Teknik Kimia / Ekonomi

7. Kepala Bagian Keuangan : Sarjana Ekonomi

8. Kepala Bagian Umum : Sarjana Sosial

9. Kepala Seksi : Sarjana / Ahli Madya

10. Operator : Ahli Madya / STM/SLTA/SMU

11. Sekretaris : Sarjana / Akademi Sekretaris

12. Dokter : Sarjana Kedokteran

13. Perawat : Akademi Perawat

14. Lain-lain : SLTA

5.6.2. Jumlah Karyawan dan Gaji

Jumlah karyawan harus ditentukan secara tepat sehingga semua pekerjaan

yang ada dapat diselesaikan dengan baik dan efisien.


commit to user



112

Tabel 5.2 Jumlah Karyawan menurut Jabatannya

No Jabatan Jumlah

1 Direktur Utama 1

2 Direktur Produksi 1

3 Direktur Keuangan dan Umum 1

4 Staff Ahli 2

5 Litbang 2

6 Sekretaris 3

7 Kepala Bagian Produksi 1

8 Kepala Bagian LITBANG 1

9 Kepala Bagian Teknik 1

10 Kepala Bagian Umum 1

11 Kepala Bagian Keuangan 1

12 Kepala Bagian Pemasaran 1

13 Kepala Seksi Proses 1

14 Kepala Seksi Pengendalian 1

15 Kepala Seksi Laboratorium 1

16 Kepala Seksi Safety & lingkungan 1

17 Kepala Seksi Pemeliharaan 1

18 Kepala Seksi Utilitas 1

19 Kepala Seksi Administrasi Keuangan 1

20 Kepala Seksi Keuangan 1


commit to user



113

No Jabatan Jumlah

21 Kepala Seksi Pembelian 1

22 Kepala Seksi Personalia 1

23 Kepala Seksi Humas 1

24 Kepala Seksi Keamanan 1

25 Kepala Seksi Penjualan 1

26 Kepala Seksi Pemasaran 1

27 Karyawan Proses 25

28 Karyawan Pengendalian 10

29 Karyawan Laboratorium 8

30 Karyawan Penjualan 8

31 Karyawan Pembelian 6

32 Karyawan Pemeliharaan 10

33 Karyawan Utilitas 8

34 Karyawan Administrasi 5

35 Karyawan Kas 5

36 Karyawan Personalia 5

37 Karyawan Humas 5

38 Karyawan Keamanan 8

39 Karyawan Pemasaran 8

40 Karyawan Safety & Lingkungan 8

41 Dokter 2


commit to user



114

No Jabatan Jumlah

42 Perawat 2

43 Sopir 4

44 Pesuruh 6

T O T A L 163

Tabel 5.3 Perincian Golongan dan Gaji Karyawan

Gol. Jabatan Gaji/Bulan Kualifikasi

I Direktur Utama Rp. 50.000.000,00 S2 Pengalaman

10 tahun

II Direktur Rp. 30.000.000,00 S1 Pengalaman

10 tahun

III Staff Ahli Rp. 20.000.000,00 S1 pengalaman

5 tahun

IV Litbang Rp. 15.000.000,00

S1 pengalaman

V Kepala Bagian Rp. 8.000.000,00

S1 pengalaman

VI Kepala Seksi Rp. 6.000.000,00 S1/D3

pengalaman

VII Sekretaris Rp. 3.500.000,00 S1/D3

pengalaman


commit to user



115

Gol. Jabatan Gaji/Bulan Kualifikasi

VIII Karyawan proses,

pengendalian,laboratorium,

pemeliharaan, dan utilitas

Rp. 3.500.000,00 S1/ D3

IX Karyawan safety &

lingkungan

Rp. 3.000.000,00 D3/D1

X Karyawan penjualan,

pembelian, administrasi,

kas, personalia, humas,

keamanan, dan pemasaran

Rp. 3.000.000,00 D3/D1/SLTA/S

MK

5.7 Kesejahteraan Sosial Karyawan

Kesejahteraan yang diberikan oleh perusahaan pada karyawan antara lain:

1. Tunjangan

Tunjangan berupa gaji pokok yang diberikan berdasarkan golongan

karyawan yang bersangkutan

Tunjangan jabatan yang diberikan berdasarkan jabatan yang dipegang

karyawan

Tunjangan lembur yang diberikan kepada karyawan yang bekerja diluar

jam kerja berdasarkan jumlah jam kerja


commit to user



116

2. Cuti

Cuti tahunan diberikan kepada setiap karyawan selama 12 hari kerja dalam 1

tahun. Cuti sakit diberikan pada karyawan yang menderita sakit berdasarkan

keterangan Dokter.

3. Pakaian Kerja

Pakaian kerja diberikan pada setiap karyawan sejumlah 3 pasang untuk setiap

tahunnya.

4. Pengobatan

Biaya pengobatan bagi karyawan yang menderita sakit yang diakibatkan oleh

kerja ditanggung oleh perusahaan sesuai dengan undang-undang yang berlaku

Biaya pengobatan bagi karyawan yang menderita sakit tidak disebabkan oleh

kecelakaan kerja diatur berdasarkan kebijaksanaan perusahaan

5. Asuransi Tenaga Kerja

Asuransi tenaga kerja diberikan oleh perusahaan bila jumlah karyawan lebih

dari 10 orang atau dengan gaji karyawan lebih besar dari Rp. 1.000.000,00

per bulan.


commit to user


Bab VI Analisa Ekonomi

117

BAB VI

ANALISA EKONOMI

Analisa ekonomi berfungsi untuk mengetahui apakah pabrik yang

akan didirikan dapat menguntungkan atau tidak dan layak atau tidak jika

didirikan. Perhitungan evaluasi ekonomi meliputi :

1. Modal (Capital Investment )

a. Modal tetap (Fixed Capital Investment )

b. Modal kerja (Working Capital Investment )

2. Biaya Produksi (Manufacturing Cost )

a. Biaya produksi langsung ( Direct Manufacturing Cost )

b. Biaya produksi tak langsung ( Indirect Manufacturing Cost )

c. Biaya tetap (Fixed Manufacturing Cost )

3. Pengeluaran Umum (General Cost)

4. Analisis Kelayakan

a. Percent return on investment (ROI)

b. Pay out time (POT)

c. Break event point (BEP) dan Shut down point (SDP)

d. Discounted cash flow (DCF)

Dasar Perhitungan :

1. Kapasitas produksi : 250.000 ton/tahun

2. Satu tahun operasi : 330 hari

3. Pabrik didirikan : 2016


commit to user



118

4. Umur Alat : 10 tahun

Nilai rongsokan (Salvage Value) : nol

5. Resiko pabrik :

a. Kondisi operasi :

- Reaktor beroperasi pada suhu 93,3 oC dan tekanan 1 atm.

- Mixer beroperasi pada suhu 93,3 oC dan tekanan 1 atm.

- Filter beroperasi pada suhu 93,3 oC dan tekanan 1 atm.

- Dryer beroperasi pada suhu 93,3 oC dan tekanan 1 atm.

Kondisi operasi berkisar suhu 93,3 oC dan tekanan 1 atm. Kondisi

tersebut merupakan kondisi yang tidak ekstrem.

b. Bahan- bahan yang digunakan sedikit bahan yang berbahaya. Bahan

yang berbahaya asam sulfat.

c. Fase yang terlibat di dalam operasi adalah padat-cair.

Dilihat dari faktor-faktor diatas maka, Pabrik gipsum (Kalsium Sulfat

Dihidrat) merupakan pabrik yang beresiko rendah.

6. Perkiraan harga alat diperoleh dari membaca tabel harga alat yang

dapat dilihat pada Plant Design and Economics for Chemical

Engineering, Peters, 2003.

7. Deactivated Shutdown pabrik dilaksanakan selama 35 hari dalam satu

tahun untuk perawatan dan perbaikan.

8. Modal kerja yang diperhitungkan selama 1 bulan.

9. Situasi pasar, biaya dan lain - lain diperkirakan stabil selama pabrik

beroperasi.


commit to user



119

10. Harga bahan baku

a. Batu kapur : US $ 0,0275 / kg

(CV Batu Jata Abadi Tuban)

b. Asam Sulfat : US $ 0,086 / kg, pada19 Januari 2012

(www.alibaba.com)

11. Harga produk

Gipsum : US $ 0,230 / kg, pada19 Januari 2012

(www.alibaba.com)

12. Bunga bank saat ini dari BI rate mencapai 6,75 % untuk bunga deposito 1

tahun

13. Untuk buruh asing $ 8.5/man hour

14. Upah buruh Indonesia Rp 10.000.00/man hour

15. Perbandingan manhour asing : manhour Indonesia = 1 : 1,8

16. Perbandingan jumlah tenaga asing : Indonesia = 5 : 95

17. Nilai Kurs (Indonesian Rupiah Exchange Rates) diambil 1$ = Rp.10.000,-

18. Harga tanah 1.000.000/m 2

19. Evaluasi analisa kelayakan pendirian pabrik menggunakan kriteria :

- Bunga pinjaman = 14,47% , pada 18 April 2011

- Bunga deposit = 6,75 % , pada 9 Juni 2011

( www.bi.go.id )

http://www.alibaba.com/

http://www.alibaba.com/

http://www.bi.go.id/


commit to user



120

Penaksiran Harga Peralatan

Harga peralatan proses tiap alat tergantung pada kondisi ekonomi yang

sedang terjadi. Untuk mengetahui harga peralatan yang pasti setiap tahun sangat

sulit sehingga diperlukan suatu metoda atau cara untuk memperkirakan harga

suatu alat dari data peralatan serupa tahun-tahun sebelumnya. Penentuan harga

peralatan dilakukan dengan menggunakan data indeks harga.

Asumsi kenaikan harga diangggap linier, dengan menggunakan

program excel dapat dicari persamaaan linier, yaitu :

Tabel 6.1. Data Cost Index Chemical Plant

No Tahun Chemical Eng. Plant Cost Index

1 1993 359,2

2 1994 368,1

3 1995 381,1

4 1996 381,7

5 1997 386,5

6 1998 389,5

7 1999 390,6

8 2000 394,1

9 2001 394,3

10 2002 390,4

1 1993 359,2

2 1994 368,1

(Peters & Timmerhaus, 2003)


commit to user



121

Ey Ny =

Ex Nx

Gambar 6,1 Chemical Engineering Cost Index

Persamaan yang diperoleh adalah

Y = 3,608 X - 6823,174 (6-1)

dengan menggunakan persamaan di atas nilai indeks pada tahun 2015 adalah

446,95.

Pembelian alat dilakukan pada tahun 2015. Harga alat diperkirakan pada

tahun 2015 dan dilihat dari grafik pada referensi. Untuk mengestimasi harga alat

tersebut pada masa sekarang digunakan persamaan :

(6.2)

Ex = Harga pembelian pada tahun referensi

Ey = Harga pembelian pada tahun 2015

Nx = Indeks harga pada tahun referensi

Ny = Indeks harga pada tahun 2015

(Peters & Timmerhaus, 2003)

y = 3.608x - 6,823.174

350

360

370

380

390

400

1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004


commit to user



122

Perhitungan biaya :

A. Investasi Modal ( Capital Invesment)

Capital Invesment adalah banyaknya pengeluaran-pengeluaran yang

diperlukan untuk fasilitas –fasilitas produksi dan untuk menjalankannya

1. Modal Tetap (Fixed Capital Investment)

Modal tetap adalah investmentasi untuk mendirikan fasilitas

produksi dan pembantunya,

2. Modal Kerja (Working Capital Inves tment)

Modal kerja adalah bagian yang diperlukan untuk menjalankan

operasi dari suatu pabrik selama waktu tertentu,

B. Biaya Produksi (Manufacturing Cost)

Manufacturing cost merupakan jumlah dari semua biaya langsung,

maupun tidak langsung dan biaya-biaya tetap yang timbul akibat

pembuatan suatu produk,

Manufacturing cost meliputi :

1. Biaya produksi langsung (direct cost), adalah pengeluaran yang

bersangkutan khusus dalam pembuatan produk

2. Biaya produksi tak langsung (indirect cost), adalah pengeluaran –

pengeluaran sebagai akibat tidak langsung dan bukan langsung

karena operasi pabrik,

3. Biaya tetap (fixed cost) merupakan biaya yang tidak tergantung

waktu maupun jumlah produksi, meliputi : depresiasi, pajak, asuransi

dan sewa,


commit to user



123

C. Pengeluaran Umum ( General Expenses)

General expenses meliputi pengeluaran-pengeluaran yang bersangkutan

dengan fungsi-fungsi perusahaan yang tidak termasuk manufacturing cost.

D. Analisis Kelayakan

Untuk dapat mengetahui keuntungan yang diperoleh tergolong besar

atau tidak sehingga dapat dikategor ikan apakah pabrik tersebut

potensional didirikan atau tidak maka dilakukan analisis kelayakan,

Beberapa analisis untuk menyatakan kelayakan :

1. Percent Return On Investment merupakan perkiraan laju keuntungan

tiap tahun yang dapat mengembalikan modal yang diinvestasi,

F

a brb

I

rPP

(6.3)

F

a ara

I

rPP (6.4)

Prb = % ROI sebelum pajak

Pra = % ROI setelah pajak

Pb = Keuntungan sebelum pajak

Pa = Keuntungan setelah pajak

ra = Annual production rate

IF = Fixed Capital Investment

Untuk industri dengan resiko rendah, ROI minimum sebelum pajak =

11 % ( Aries & Newton, 1955).

2. Pay Out Time (POT)

Pay Out Time adalah jumlah tahun yang telah berselang sebelum


commit to user



124

didapatkan sesuatu penerimaan melebihi investasi awal atau jumlah

tahun yang diperlukan untuk kembalinya capital investment dengan

profit sebelum dikurangi depresiasi,

F

F

ID

Pb ra 0,1 I

(6.5)

Untuk industri kimia dengan resiko rendah max accetabel POT = 5

tahun ( Aries & Newton, 1955).

3. Break Event Point (BEP)

Break Event Point adalah titik impas di mana pabrik tidak mempunyai

suatu keuntungan maupn kerugian

a a

a a a

(F 0.3R )ZBEP

S V 0,7R

(6.6)

ra = Annual Production Rate

Fa = Annual fixed expense at max production

Ra = Annual regulated expense at max production

Sa = Annual sales value at max production

Va = Annual variable expense at max production

Z = Annual max production

( Aries & Newton, 1955)

4. Shut Down Point (SDP)

Shut Down Point adalah keadaan di mana pabrik mengalami kerugian

sebesar fixed cost sehingga pabrik harus ditutup,


commit to user



125

SDP aaa

a

R 0,7VS

ZR 0,3

(6.6)

( Aries & Newton, 1955)

6.1 Fixed Capital Invesment (FCI)

Tabel 6,2 Fixed Capital Invesment

No Type of Capital Rp

1 Purchase equipment cost (EC) 22.297.568.098,77

2 Instalasi 3.121.273.762,75

3 Pemipaan 3.963.797.789,18

4 Instrumentasi 2.090.975.665,87

5 Isolasi 665.455.103,29

6 Listrik 1.321.265.929,73

7 Bangunan 4.918.581.198,26

8 tanah dan perbaikan 23.459.290.599,13

9 Utilitas 13.797.912.214,40

PPC 75.636.120.361,38

10 Engineering and construction (20% ) 15.127.224.072,28

DPC 90.763.344.433,66

11 Contractor's Fee (8%) 7.261.067.554,69

12 Contingency (25%) 22.690.836.108,42

Fixed Capital Investment (FCI) 120.715.248.096,77


commit to user



126

6.2 Working Capital Investment (WCI)

Tabel 6.3 Working Capital Investment

No Type of Capital Rp

1 Persediaan bahan baku 14.740.715.527,84

2 Bahan baku dalam proses 133.435.971,05

3 Penyimpanan produksi 35.139.897.919,33

4 Biaya sebelum terjual 47.916.666.666,67

5 Persediaan uang 35.139.897.919,33

Working Capital (WC) 133.070.283.707,11

6.3 Total Capital Investment (TCI)

TCI = FCI + WCI (6.8)

= Rp. 120.715.248.096,77 + Rp. 133.070.283.707,11

= Rp. 253.785.531.803,88


commit to user



127

6.4 Manufacturing Cost (MC)

Tabel 6.4 Manufacturing Cost

No Type of Manufacturing Cost Rp

1 Bahan baku 176.888.586.334,09

2 Gaji karyawan 3.018.000.000,00

3 Supervisi 1.584.000.000,00

4 Perawatan 7.242.914.885,81

5 Plant supplier 1.086.437.232,87

6 Royalties and patent 5.750.000.000,00

7 Utilitas 6.902.354.326,67

Direct Manufacturing Cost 202.472.292.779,44

8 Payroll & overhead 452.700.000,00

9 Laboratorium 301.800.000,00

10 Plant overhead 1.509.000.000,00

11 Package & transport 201.250.000.000,00

Indirect Manufacturing Cost 203.513.500.000,00

12 Depreciation 12.071.524.809,68

13 Pajak pendapatan 2.414.304.961,94

14 Asuransi 1.207.152.480,97

Fixed Manufacturing Cost 15.692.982.252,58

Manufacturing Cost 421.678.775.032,02


commit to user



128

6.5 General Expense (GE)

Tabel 6.5 General Expense

No Type of General Expenses Rp

1 Administrasi 4.978.000.096,00

2 Penjualan 57.500.000.000,00

3 Financial 9.671.395.387,77

4 Penelitian 16.100.000.000,00

Total General Expenses 88.249.395.483,77

6.6 Analisa Kelayakan

Total cost = manufacturing cost + general expenses (6.8)

= Rp. 421.678.775.032,02 + Rp. 88.249.395.483,77

= Rp. 509.928.170.515,79

Keuntungan

Harga jual = Rp. 575.000.000.000,00

Total cost = Rp. 509.928.170.515,79

Keuntungan sebelum pajak = Rp. 65.071.829.484,21

Pajak 25 % dari keuntungan = Rp. 16.267.957.371,05

(Dirjen Pajak, 2011)

Keuntungan sesudah pajak = Rp. 48.803.872.113,16


commit to user



129

A. Percent Return On Investment (% ROI)

Yaitu kecepatan tahunan dimana keuntungan –keuntungan akan

mengembalikan investasi (modal). Dalam bentuk dasar ROI dapat

didefinisikan sebagai rasio (perbandingan) yang dinyatakan dalam

prosentase dari keuntungan ta hunan dengan investasi modal.

F

a brb

I

rPP

(6.9)

F

a ara

I

rPP

(6.10)

Prb = % ROI sebelum pajak

Pra = % ROI setelah pajak

Pb = Keuntungan sebelum pajak

Pa = Keuntungan setelah pajak

ra = Annual production rate

IF = Fixed Capital Investment

Untuk industri dengan resiko rendah. ROI sebelum pajak = 11 %

( Aries & Newton. 1955)

ROI sebelum pajak = Rp .65.071.829.484,21

Rp .120.715.248.096,77

= 53,91 %

ROI setelah pajak = Rp .48.803.872.113,16

Rp .120.715.248.096,77

= 40,43 %


commit to user



130

B. Pay Out Time (POT)

Yaitu jumlah tahun yang diperlukan untuk mengembalikan Fixed Capital

Investment berdasarkan profit yang diperoleh.

F

F

ID

Pb ra 0,1 I

(6.11)

Untuk industri kimia dengan resiko rendah max accetabel POT = 5 tahun.

( Aries & Newton. 1955)

POT sebelum pajak = Rp .120.715.248.096,77

Rp .65.071.829.484,21+Rp .12.071.524.809,68

= 1,56 tahun

= 18,78 bulan

POT setelah pajak = Rp .120.715.248.096,77

Rp .48.803.872.113,16+Rp .12.071.524.809,68

= 1,98 tahun

= 23,80 bulan

C. Break Even Point (BEP)

Yaitu titik impas. besarnya kapasitas produksi dapat menutupi biaya

keseluruhan. dimana pabrik tidak mendapatkan keuntungan namun tidak

menderita kerugian.

a a

a a a

(F 0.3R )ZBEP

S V 0,7R

(6.12)

ra = Annual Production Rate

Fa = Annual fixed expense at max production

Ra = Annual regulated expense at max production


commit to user



131

Sa = Annual sales value at max production

Va = Annual variable expense at max production

Z = Annual max production ( Aries & Newton. 1955)

a. Fixed Cost (Fa)

Tabel 6.6 Fixed Cost (Fa)

No Fixed Cost (Fa) Rp

1 Depresiasi 12.071.524.809,68

2 Pajak 2.414.304.961,94

3 Asuransi 1.207.152.480,97

Total 15.692.982.252,58

b. Variable Cost (Va)

Tabel 6.7 Variable Cost (Va)

No Variable cost (Va) Rp

1 Bahan baku 176.888.586.334,09

2 Royalties and patents 5.750.000.000,00

3 Utilitas 6.902.354.326,67

4 Packaging and transport 201.250.000.000,00

Total 390.790.940.660,76


commit to user



132

c. Regulated Cost (Ra)

Tabel 6.8 Regulated Cost (Ra)

No Regulated Cost (Ra) Rp

1 Labor 3.018.000.000,00

2 Supervisi 1.584.000.000,00

2 Maintenance 7.242.914.885,81

3 Plant supplies 1.086.437.232,87

4 Laboratory 301.800.000,00

5 Payroll Overhead 452.700.000,00

6 Plant overhead 1.509.000.000,00

7 General expenses 88.249.395.483,77

Total 103.444.247.602,45

d. Penjualan (Sa)

Total penjualan produk selama 1 tahun

Sa = Rp. 575.000.000.000,00

= 41,80 %

(0,7*103.444.247.602,45)

15.692.982.252,58 + (0,3*103.444.247.602,45)

575.000.000.000,00 – 390.790.940.660,76 – BEP =


commit to user



133

D. Shutdown Point (SDP)

Yaitu suatu titik dimana pabrik mengalami kerugian sebesar Fixed cost

yang menyebabkan pabrik harus tutup.

SDP aaa

a

R 0,7VS

R 0,3

(6.13)

(Aries & Newton. 1955)

= 27,76 %

E. Discounted Cash Flow (DCF)

Discounted Cash Flow adalah interest rate yang diperoleh ketika seluruh

modal yang ada digunakan semuanya untuk proses produksi. DCF dari

suatu pabrik dinilai menguntungkan jika melebihi satu setengah kali bunga

pinjaman bank. DCF(i) dapat dihitung dengan metode Present Value

Analysis.

Present Value Analysis :

(FC+WC) = ni)(1

SV

ni)(1

WC

ni)(1

C.....

3i)(1

C

2i)(1

C

i1

C

Future Value Analysis :

(FCI + WC) (1 + i)n = Wc + Sv + C {(1+i)

n-1 + (1+i)

n-2 + …+ (1+i) + 1}

dengan trial solution diperoleh nilai i (%).

(Peters & Timmerhause. 2003)

(0,7*103.444.247.602,45)

0,3*103.444.247.602,45

575.000.000.000,00 – 390.790.940.660,76 –

SDP =


commit to user



134

Future Value Analysis :

Persamaan :

(FCI + WC) (1 + i)n = Wc + Sv + C {(1+i)

n-1 + (1+i)

n-2 + …+ (1+i) + 1}

dengan :

FC = Fixed capital

= Rp. 120.715.248.096,77

C = Annual cost

= Profit after tax + depreciation + finance

= Rp. 70.546.792.310,61

SV = Salvage value

= Rp. 0.-

WC = Working capital

= Rp. 133.070.283.707,11

Diperkirakan umur pabrik (n) = 10 tahun

Diperoleh nilai i = 0,2647

= 26,47 %


commit to user



135

SDP

BEP

Ra

Va

Sa

Gambar 6.2 Grafik Analisa Kelayakan

Grafik hasil analisa ekonomi dapat digambarkan sebagai berikut :

Keterangan gambar :

Fa : Fixed Cost

Ra : Regulated Cost

Sa : Sales

Va : Variable Cost

0

100

200

300

400

500

600

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Ha

rga

( d

ala

m m

ily

ar,

Rp

)

Kapasitas Produksi ( % )

Fa


commit to user



136

6.7 Kesimpulan

Pabrik gipsum (kalsium sulfat dihidrat) ini merupakan industri dengan

resiko yang rendah. Dari analisa ekonomi yang dilakukan diperoleh hasil sebagai

berikut :

Tabel 6.9 Analisis Kelayakan

No. Keterangan Perhitungan Batasan

1.

2.

Percent Return On

Investment (%ROI)

ROI sebelum pajak

ROI setelah pajak

53,91 %

40,43 %

min 11 % dan

min.14,47 % ( bunga pinjaman )

3

4.

Pay Out Time (POT)

POT sebelum pajak

POT setelah pajak

19 bulan

24 bulan

Max. 60 bulan

5.

6.

7.

Break Even Point (BEP)

Shut Down Point (SDP)

Discounted Cash Flow

(DCF)

41,80 %

27,76 %

26,47 %

40 – 60 %

min.= 6,75 % ( bunga deposit)

( 1,5 x 14,47% = 21,71% )

Dari hasil analisa yang dilakukan diatas dapat dihitung bahwa pabrik

gipsum (kalsium sulfat dihidrat) dengan kapasitas 250.000 ton/tahun layak untuk

didirikan.


commit to user

xiii

DAFTAR PUSTAKA

Aries, R.S., and Newton, R.D., 1955, Chemical Engineering Cost Estimation,

McGraw Hill Book Company, New York

Badger ,W.L. and Banchero, J.T.,1955, Introduction to Chemical Engineering,

International Student Edition, McGraw Hill Kogakusha Company, Tokyo

Badan Pusat Statistik, 2011, Statistic Indonesia, www.bps.go.id, Indonesia, diakses

pada tanggal 25 Mei 2011

Branan, C.R., 1994, Rules of Thumb for Chemical Engineers, Gulf Publishing

Company, Houston

Brown, G.G, 1978, Unti Operation 3ed

, McGraw Hill International Book Company,

Tokyo

Brownell, L.E., Young, E.H., 1959, Process Equipment Design Vessel Design,

Michigan

Dirjen Pajak, 2011, Tarif Pajak Usaha Besar dan Kecil, www.pajakonline.com,

Indonesia

Djoko, P., 2003, Komunikasi Bisnis, edisi 2, Erlangga, Jakarta

Faith, Keyes & Clark, 1957, Industrial Chemicals, John Wiley & Sons, Inc., London

Garret, D.E., 1989, Chemical Engineering Economics, Van Nostrand Reinhold, New

York


commit to user

xiv

Geankoplis, C.J., 1983, Transport Processes and Unit Operations, 2nd

ed., Allyn and

Bacon Inc., Boston

Hirobumi Tanaka, Sendai et al, 1973, Process and Apparatus for Producing Gypsum

Lumps, www.freepatentsonline.com , diakses pada tanggal 26 Mei 2011

Jerry F.Key, Jr., 2002, Recovery of Cement Kiln Dust through Precipitation of

Calcium Sulfate using Sulfuric Acid Solution, www.freepatentsonline.com,

diakses pada tanggal 26 Mei 2011

Kern, D.Q., 1950, Process Heat Transfer, McGraw Hill International Book

Company, Singapura

Kirk, R.E., Othmer, V.R., 1999, Encyclopedia of Chemical Technology, John Wiley

& Sons Inc., New York

Levenspiel, O., 1976, Chemcical Reaction Engineering, 2 nd

Edition, John Wiley and

Sons Inc, New York

Perry, R.H., Green, D., 1999, Perry’s Chemical Engineers’ Handbook, 7th

ed.,

McGraw Hill Companies Inc., USA.

Peters, M.S., Timmerhaus, K.D., West, R.E., 2003, Plant Design and Economics for

Chemical Engineers, 5th

ed., Mc-Graw Hill, New York.

PT Petrokimia Gresik, 2011, Spesifikasi Produk, www.petrokimia-gresik.com,

diakses pada tanggal 15 April 2011

Powell, S.T., 1954, Water Conditioning for Industry, 1st ed., McGraw-Hill Book

Company, Inc., New York.

http://www.freepatentsonline.com/

http://www.freepatentsonline.com/

http://www.petrokimia-gresik.com/


commit to user

xv

Rase, Howard F., 1977, Chemical Reactor Design for Process Plant, 3rd

ed., McGraw

Hill International Book Company, Tokyo

Rase, H.F., and Barrow H., 1957, Project Engineering of Process Plant, Willey and

Sons, Inc., New York

Smith, J.M. and Van Ness, H.H., 1975, Introduction to Chemical Engineering

Thermodynamics, 3th

edition, McGraw Hill International Book Co., Tokyo

Treybal, R.E., 1984, Mass Transfer Operation, 3rd

ed., McGraw Hill International

Book Company, Japan

Ulrich, G.D., 1984, A Guide to Chemical Engineering Process Design and

Economics, John Wiley and Sons, New York

Vilbrandt , F.C and Dryden,C.E., 1959, Chemical Engineering Plant Design 4th

edition, McGraw Hill Kogakusha Company Limited, Tokyo

Walas, S.M., 1988, Chemical Process Equipment, 3rd

ed., Butterworths series in

chemical engineering, USA

Widjaja,G., dan Yani, A., 2003, Perseroan Terbatas, Raja Grafindo Persada, Jakarta

Yaws, C.L. dkk., 1999, Chemical Properties Handbook, McGraw Hill Companies

Inc., USA

Zamani, 1998, Manajemen, Badan Penerbit IPWI, Jakarta

http://en.wikipedia.org/wiki/Gypsum, diakses pada tanggal 25 Mei 2011

http://id.wikipedia.org/wiki/Asam_sulfat, diakses pada tanggal 25 Mei 2011

http://www.alibaba.com/product-gs/272409177/98_sulfuric_acid.html, diakses pada

tanggal 19 Januari 2012

http://en.wikipedia.org/wiki/Gypsum

http://id.wikipedia.org/wiki/Asam_sulfat


commit to user

xvi

http://www.alibaba.com/product-gs/521930067/Dihydrate_Calcium_sulphate.html,

diakses pada tanggal 19 Januari 2012

http://www.bi.go.id/web/id/Moneter/Kurs+Bank+Indonesia/Kurs+Transaksi/, diakses

pada tanggal 19 Januari 2012

http://www.patentgenius.com/patent/4454261.html, diakses pada tanggal 16 Juni

2011

http://www.bi.go.id/web/id/Moneter/Kurs+Bank+Indonesia/Kurs+Transaksi/


commit to user

LAMPIRAN


commit to user

A-1 Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun

Lampiran A – Data Sifat Fisis

DATA-DATA SIFAT FISIS

Data-data untuk menghitung sifat-sifat fisis bahan baku maupun produk diperoleh

dari beberapa sumber.

1. Berat Molekul ( BM )

Tabel A.1 Data Berat Molekul Komponen

Komponen BM ( kg/kmol )

H2O 18,02

CO2 44,01

SiO2 60,08

MgCO3 84,31

H2SO4 98,08

CaCO3 100,09

Al2O3 101,96

CaSO4 136,14

Fe2O3 159,71

CaSO4.2H2O 172,17


commit to user



2. Densitas ( ρ )

ρ=A*B-(1-T/Tc)^n

T dalam Kelvin ( K )

Tabel A.2 Nilai Konstanta Densitas Masing-Masing Komponen

Komponen A B C Tc ( K )

H2O 0,3471 0,2740 0,2857 647,13

H2SO4 0,4217 0,1936 0,2857 925,00

3. Viskositas ( µ )

log µ = A + B/T + C.T + D.T2

dengan : µ = viskositas cairan, cp

T = suhu, K

A,B,C,D = konstanta

Tabel A.3 Nilai Konstanta Viskositas Masing-Masing Komponen

Komponen A B C D

H2O -10,2158 1,79E+03 1,77E-02 -1,26E-05

H2SO4 -18,7045 3,50E+03 3,31E-02 -1,70E-05


commit to user



4. Kapasitas panas ( Cp )

Kapasitas panas untuk cairan :

Cp = A + BT + CT2 + DT

3

Dengan

Cp = kapasitas panas cairan , J/mol.K

T = suhu, Kelvin

A,B,C,D = konstanta

Tabel A.4 Nilai Konstanta Kapasitas Panas Komponen Cairan

Komponen A B C D

H2O 92,0530 -4,00E-02 -2,11E-04 5,32E-07

H2SO4 26,0040 7,03E-01 -1,39E-03 1,03E-06

Kapasitas panas untuk padatan :

Cp = A + BT + C/T2

Dengan

Cp = kapasitas panas cairan , J/mol.K

T = suhu, Kelvin

A,B,C = konstanta


commit to user



Tabel A.5 Nilai Konstanta Kapasitas Panas Komponen Padatan

Komponen A B C

SiO2 10.87 0.00871 -241200

MgCO3 16.90

CaCO3 19.68 0.01189 -307600

Al2O3 22.08 0.00890 -522500

CaSO4 18.52 0.02190 -156800

Fe2O3 24.72 0.01604 -423400

CaSO4.2H2O 46,80

5. Tekanan uap murni ( Po )

log Po = A + B/T + C log T + DT + ET

2

dengan

Po = tekanan uap murni, mmHg

T = suhu operasi, Kelvin

A,B,C,D = konstanta

Tabel A.6 Nilai Konstanta Tekanan Uap Murni Komponen

Komponen A B C D E

H2O 29,8601 -3,15E+03 -7,30E+00 2,42E-09 1,81E-06

H2SO4 2,0582 -4,19E+03 3,26E+00 -1,12E-03 5,54E-07


commit to user

Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat B-1 dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun

Lampiran B Neraca Massa

LAMPIRAN

PERHITUNGAN NERACA MASSA

Perhitungan neraca massa pembuatan Gipsum dari batu kapur dengan

kapasitas 31565,67 kg/jam.

Basis perhitungan :

Satu jam operasi pada keadaan steady state.

Satuan laju alir massa adalah kg/jam

Data yang diketahui :

1. Bahan Baku Asam sulfat dengan kemurnian 98%

2. Batu kapur dengan kadar CaCO3 97,89%

Tabel A.1 Kandungan Batu kapur

Kandungan Prosentase (% )

H2O 0,3

SiO2 0,36

MgCO3 0,95

CaCO3 97,89

Al2O3 0,17

CaSO4 0,08

Fe2O3 0,25


commit to user



3. konversi terhadap CaCO3 di reaktor adalah 82,86 % dan perbandingan

asam sulfat dengan H2O sebesar 50:50. Umpan larutan asam sulfat

banding batu kapur adalah 2:1.


Basis umpan batu kapur masuk reaktor = 100 Kg/jam maka Asam sulfat

masuk reaktor = 2 x 100 Kg = 200 Kg/jam, dengan umpan tersebut dihasilkan

gipsum yang keluar dryer sebesar = 163,24 Kg/jam. Padahal kapasitas produksi

gipsum yang diinginkan sebesar 250.000 ton/tahun, maka diperlukan faktor

pengali umpan supaya didapatkan kapasitas produksi sesuai dengan yang

diharapkan.

Kapasitas Produksi = 250.000 ton/tahun

asumsi pabrik beroperasi 330 hari dalam 1 tahun, maka kapasitas produksi pabrik

= 250.000 ton/tahun x 1000 kg

1 ton x

1 tahun 1 hari x

330 hari 24 jam

= 31565,67 kg/jam

Faktor pengali = kapasitas produksi yang diinginkan

kapasitas produksi basis

= 31565 ,67

163,24

= 193,3687

Jumlah Umpan batu kapur harus masuk agar kapasitas produksi sesuai yang

diinginkan sebesar = Umpan basis x faktor pengali

= 100 kg/jam x 193,3687

= 19336,87 kg/jam


commit to user



Maka umpan larutan asam sulfat 50 % masuk reaktor sebesar,

= 2 x umpan batu kapur

= 2 x 19336,87 kg/jam

= 38673,74 kg/jam

1. Mixer

Gambar A.1. Neraca Massa Mixer

Umpan Masuk mixer (arus 2) ialah larutan asam sulfat 98 % dan keluaran

mixer (arus 4) merupakan larutan asam sulfat 50 %. Sehingga perlu adanya

penambahan air pada arus 3. Arus 8 merupakan recycle dari filter.

Diketahui larutan asam sulfat yang masuk reaktor (arus 4) = 38673,74

Kg/jam, dengan kadar 50%, maka :

H2SO4 masuk reaktor (arus 4) = 50

100 x 38673,74 kg

= 19336,87 kg

H2O masuk reaktor (arus 4) = 50

100 x 38673,74 kg

= 19336,87 kg

Neraca Massa Total Mixer

Arus masuk = arus keluar

Arus 2 + arus 3 + arus 8 = arus 4

Mixer

3

2 4

8


commit to user



Neraca Massa Komponen pada mixer

a. Neraca Massa H2SO4

Arus 2 + arus 3 + arus 8 = arus 4,

dimana arus 3 merupakan H2O murni, maka arus 3 = 0. Persamaan neraca

massa menjadi :

arus 2 + 0 + arus 8 = arus 4

arus 2 + arus 8 = arus 4

arus 4 = 19336,87 kg

arus 8 = 2262,52 kg

arus 2 = arus 4 – arus 8

arus 2 = 19336,87 kg - 2262,52 kg

arus 2 = 17074,35 kg

Larutan asam sulfat 98 % masuk mixer (total arus 2)

= 100

98x asam sulfat masuk mixer (arus 2)

= 100

98 x 17074,35 kg = 17415,83 kg

b. Neraca Massa H2O

Arus 2 + arus 3 + arus 8 = arus 4

H2O arus 2 sebesar = 2 % dari total Larutan asam sulfat 98 % (arus 2)

= 2

100 x 17074,35 kg = 341,49 kg

H2O arus 4 = 19336,87 kg

H2O arus 8 = 10020,84 kg


commit to user



Maka arus 3 sebesar,

arus 3 = arus 4 – arus 2 – arus 8

H2O arus 3 sebesar = H2O arus 4 – H2O arus 2 - H2O arus 8

= 19336,87 kg - 341,49 kg - 10020,84 kg

= 8974,54 kg

Tabel A.2. Neraca Massa Mixer

Senyawa

Masuk Keluar


kmol kg kmol kg kmol kg kmol kg

H2O 18,9554 341,4869 498,1626 8974,5396 556,2413 10020,8426 1073,359 19336,87

H2SO4 174,0886 17074,3458 0,0000 0,0000 23,0684 2262,5233 197,1571 19336,87

Jumlah 193,0440 17415,8327 498,1626 8974,5396 579,3098 12283,3659 1270,516 38673,74

Total 38673,7382 Kg 38673,7382 Kg

2. REAKTOR

Gas H2O, H2SO4, CO2 ( 5 )

Batu kapur (1)

ke Filter ( 6 )

H2SO4 dari Mixer ( 4 )

Gambar A.2. Neraca Massa Reaktor

REAKTOR I


commit to user



Umpan masuk reaktor terdiri atas padatan dan cairan. Umpan padat

yang berupa batu kapur ( arus 1 ) dan umpan cair yang berupa larutan asam

sulfat 50 % berasal dari mixer ( arus 4 ).

Tabel A.3. Umpan Reaktor

Kandungan BM

Arus 1 Arus 4

kmol Massa kmol Massa

H2O 18,02 3,2201 58,0106 1073,3593 19336,8691

SiO2 60,08 1,1587 69,6127 0,00 0,00

MgCO3 84,31 2,1788 183,7003 0,00 0,00

H2SO4 98,08 0,00 0,00 197,1571 19336,8691

CaCO3 100,09 189,1243 18928,8612 0,00 0,00

Al2O3 101,96 0,3224 32,8727 0,00 0,00

CaSO4 136,14 0,1136 15,4695 0,00 0,00

Fe2O3 159,71 0,3027 48,3422 0,00 0,00

Total 196,4205 19336,8691 1270,5165 38673,7382

Perhitungan pada reaksi yang terjadi di dalam reaktor berdasarkan stoikiometri

dan menggunakan satuan kmol.

CaCO3 + H2SO4 + H2O CaSO4. 2H2O + CO2

Mula : 189,1243 197,1571 1073,3593 - -

Reaksi: 168,3206 168,3206 168,3206 168,3206 168,3206

Sisa : 20,8037 28,8365 905,0387 168,3206 168,320

Perhitungan mengetahui fasa Produk reaktor 1 ( arus keluar 5 & arus 6 ).


commit to user



Tabel A.4. Produk reaktor

Komponen Massa,kg BM kmol Zi

H2O 16362,5371 18,02 908,26 0,85

H2SO4 2828,2411 98,08 28,84 0,15

Total 19190,7792 952,3843 1,0000

Kondisi Operasi

T = 93,3 C = 366,3 K

P = 1 atm

Data vapour pressure (yaws, 1999):

log( Po ) = A + B/T + C log (T) + D.T + E.T2

ln ( Po ) = A + B/(T+C) + D ln(T) + E.TF

Tabel A.5. Data Vapor Pressure tiap komponen

Komponen A B C D E F

H2O 29,8605 -3152,2 -7,3037 2,4247E-09 1,809E+06 0

H2SO4 2,0582 -4192,4 3,2578 -1,1224E-03 1,7136E-09 0

Neraca Massa Reaktor

Gambar A.3. Kesetimbangan Uap-Cair Reaktor I

ReaktorF

Zi

Cair

L

Xi

Uap

V

Yi


commit to user



F = umpan masuk

V = produk berupa vapor

L = produk berupa liquid

Neraca Massa Total :

F = V + L……….…………….. (1)

Neraca Massa Komponen I :

F x Zi = L x Xi + V x Yi……………(2)

Keseimbangan :

Yi = f (Xi, Keseimbangan)

Data Keseimbangan :

Yi = Ki x Xi

Ki = f (P, T, i)….………………..(3)

Manipulasi Persamaan Neraca Massa dan Kesetimbangan :

L = F - V……………………….(4)

F x Zi = (F - V) Xi + V x Yi……..…(5)

F x Zi = (F - V).Xi + V x Ki x Xi

Xi = Zi

1 + (Ki - 1) V/F

Yi = Ki x Zi

1 + (Ki - 1) V/F

Persamaan Rachford - Rice

c

i

c

i

F

VKi

ZiKi

F

VKi

Zi

1 1

0

)1(1)1(1


commit to user



Langkah perhitungan mengetahui fasa keluaran reaktor

Trial nilai V/F supaya dihasilkan xi - yi = 0

coba V/F = 0,2

Tabel A.6. Perhitungan Mengetahui Fasa Produk Reaktor

Komponen zi Po Ki=Po/P Xi Yi =ki.Xi

H2O 0,85 931,0922 1,2251 0,8159 0,9996

H2SO4 0,15 0,0935 0,0001 0,1842 2,2659E-05

total 1 1,0001 0,9996

xi - yi = 1,0001 – 0,9996

= 0,0004

0

dari perhitungan diatas didapatkan nilai V/F sebesar 0,2.

V = F x V/F

= 19190,7782 kmol x 0,2

= 3838,1556 kmol

0

F

V)1Ki(1

Zi).Ki1(c

1i

T,P,Zi,F

Ki = f ( P,T )

Tebak V/F

Hitung Xi – Yi = 0

ok

Hitung V, L, xi,yi

Not ok


commit to user



dari persamaan ( 1 ) neraca massa

F = V + L

L = F - V

= 19190,7782 kmol - 3838,1556 kmol

= 15352,6226 kmol

Perhitungan mencari komponen yang berada di fase cair dan gas

Tabel A.7. Fasa Cair dan gas dari produk reaktor

Komponen F L ( cair ) V ( Gas )

K

kmol

Massa, kg kmol,

xi = Xi . L

Massa, kg

= xi . BM

kmol,

yi=Yi.V

Massa, kg

Kg=yi.BM

H2O 908,26 16362,5371 695,3016 12526,0533 212,9572 3836,4838

H2SO4 28,84 2828,2411 28,8356 2828,1542 0,0009 0,0870

Total 937,10 19190,7782 724,1372 15354,2074 212,9581 3836,5708

Tabel A.8. Tabel Neraca Massa Reaktor

Senyawa

Masuk Keluar


kg kg kg kg

H2O 58,0106 19336,8691 3836,4838 12526,0533

CO2 0,00 0,00 7407,7052 0,00

SiO2 69,6127 0,00 0,00 69,6127

MgCO3 183,7003 0,00 0,00 183,7003

H2SO4 0,00 19336,8691 0,0870 2828,1541

CaCO3 18928,8612 0,00 0,00 2082,1747

Al2O3 32,8727 0,00 0,00 32,8727


commit to user



Senyawa

Masuk Keluar


kg kg kg kg

CaSO4 15,4695 0,00 0,00 15,4695

Fe2O3 48,3422 0,00 0,00 48,3422

CaSO4.2H2O 0,00 0,00 0,00 28979,9519

Total 19336,8691 38673,7382 11244,38 46766,3314

total ( kg ) 58010,6074 58010,6074

3. FILTER

Gambar A.4. Neraca Massa Filter

Umpan masuk ialah produk reaktor ( arus 6 ).

Asumsi : filter dapat memisahkan 80 % cairan umpan sebagai filtrat dan 20%

cairan umpan terkandung didalam cake. (Ulrich 4-2)

Neraca Massa Total pada filter

Arus 6 = arus 7 + arus 8

a. Neraca Massa H2O


Dengan arus 8 = 80% arus 6

Filter

6

Dari reaktor

8

Recycle ke mixer

7

Ke dryer


commit to user



Arus 7 = 20% arus 6

maka persamaan neraca massa menjadi :

arus 6 = 0,8 arus 6 + 0,2 arus 6

H2O pada arus 6 = 12526,0533 kg

H2O pada arus 7 = 0,2 x 12526,0533 kg = 2505,2107 kg


b. Neraca Massa H2SO4


Dengan arus 8 = 80% arus 6

Arus 7 = 20% arus 6


arus 6 = 0,8 arus 6 + 0,2 arus 6

H2SO4 pada arus 6 = 2828,1541 kg

H2SO4 pada arus 7 = 0,2 x 2828,1541 kg = 565,6308 kg


c. Neraca Massa Padatan


Dengan arus 8 = 0 kg ( karena arus 8 merupakan filtrat berbentuk cairan ),


Arus 6 = arus 7 + 0 kg

Arus 6 = arus 7

Arus 6 = 31412,1240 kg

Arus 7 = 31412,1240 kg


commit to user



Tabel A.18. Neraca Massa Filter

Komponen

Masuk Keluar



H2O 695,3016 12526,0533 139,0603 2505,2107 556,2413 10020,84

SiO2 1,1587 69,6127 1,1587 69,6127 0,00 0,00

MgCO3 2,1787 183,7003 2,1787 183,7003 0,00 0,00

H2SO4 28,8356 2828,1541 5,7671 565,6308 23,0685 2262,523

CaCO3 20,8037 2082,1747 20,8037 2082,1747 0,00 0,00

Al2O3 0,3224 32,8727 0,3224 32,8727 0,00 0,00

CaSO4 0,1136 15,4695 0,1136 15,4695 0,00 0,00

Fe2O3 0,3027 48,3422 0,3027 48,3422 0,00 0,00

CaSO4.2H2O 168,3206 2879,9519 168,3206 2879,9519 0,00 0,00

Total 917,3377 46766,3314 338,0279 34482,9654 579,3098 12283,3659

Total ( kg) 46766,3314 46766,3314

4. DRYER

Gambar A.9. Neraca Massa Dryer

DRYER

7

Dari Filter

10

Cairan terbawa

udara pengering

9

Storage

produk


commit to user



Umpan dryer merupakan produk dari filter yang akan dihilangkan

cairannya dengan pengaliran udara kering sehingga produk keluar hanya

mengandung 5% cairan.

Neraca Massa Total pada Dryer


a. Neraca Massa Cairan

Produk keluar diinginkan hanya mengandung 5% cairan.

1. H2O


Arus 7 = 5% arus 7 + 95% arus 7

H2O pada arus 7 = 2505,2107 kg



2. H2SO4


Arus 7 = 5% arus 7 + 95% arus 7

H2SO4 pada arus 7 = 565,6308 kg



b. Neraca Massa Padatan

Kandungan padatan arus 10 = 0 kg, karena arus tersebut merupakan cairan

yang terbawa udara pengering dari dryer, sehingga tidak mengandung

padatan sama sekali, maka persamaan neraca massanya :

Arus 7 = arus 9 + 0 kg

Arus 7 = Arus 9


commit to user



Tabel A.10. Neraca Massa Dryer

Senyawa

Masuk Keluar

Arus 7 Arus 9

Arus 10


H2O 139,0603 2505,2107 6,9530 125,2605 132,1073 2379,9501

SiO2 1,1587 69,6127 1,1587 69,6127 0,00 0,00

MgCO3 2,1787 183,7003 2,1787 183,7003 0,00 0,00

H2SO4 5,7671 565,6308 0,2884 28,2815 5,4788 537,3493

CaCO3 20,8037 2082,1747 20,8037 2082,1747 0,00 0,00

Al2O3 0,3224 32,8727 0,3224 32,8727 0,00 0,00

CaSO4 0,1136 15,4695 0,1136 15,4695 0,00 0,00

Fe2O3 0,3027 48,3422 0,3027 48,3422 0,00 0,00

CaSO4.2H2O 168,3206 2879,9519 168,3206 28979,9519 0,00 0,00

Total 338,0279 34482,9654 200,4418 31565,6660 137,5861 2917,2994

Total ( kg ) 34482,9654 34482,9654

Gipsum yang dihasilkan = 31565,6660 kg/jam.

Kemurnian gipsum yang dihasilkan = 28979,9519

31565 ,6660 x 100%

= 91,81 %


commit to user



NERACA MASSA TOTAL

Tabel A.11. Neraca Massa Total Alat

Alat

Masuk

(kg/jam)

Keluar

(kg/jam)

Mixer 38673,7382 38673,7382

Reaktor 58010,6074 58010,6074

Filter 46766,3314 46766,3314

Dryer 34482,9654 34482,9654

Total 177933,6424 177933,6424

Tabel A.12. Neraca Massa Total Komponen

Komponen

Masuk

(kg/jam)

Keluar

(kg/jam )

H2O 9374,0371 6341,6945

CO2 0,0000 7407,7052

SiO2 69,6127 69,6127

MgCO3 183,7003 183,7003

H2SO4 17074,3458 565,6308

CaCO3 18928,8612 2082,1747

Al2O3 32,8727 32,8727

CaSO4 15,4695 15,4695


commit to user



Komponen

Masuk

(kg/jam)

Keluar

(kg/jam )

Fe2O3 48,3422 48,3422

CaSO4.2H2O 0,0000 28979,9519

Total 45727,2415 45727,2415

NERACA PANAS

Basis perhitungan : 1 jam operasi

Satuan : kkal/jam

1. Mixer

Panas Masuk

Tabel A.13. Panas Masuk Larutan Asam Sulfat Suhu 30 oC Pada Mixer

Komponen kmol ∫ Cp dT Q(kJ) Q(kkal)

H2O 571,10 -953,07 -492830,53 -4314,78

H2SO4 174,09 -701,66 -122148,75 -29174,73

Jumlah -614979,28 -146885,28

Tabel A.14. Panas Masuk Larutan Asam Sulfat Suhu 93,3oC Pada Mixer


H2O 556,22 -13486,03 -7501187,49 -1791627,85

H2SO4 23,07 -9854,39 -227322,57 -54295,06

Jumlah -7728510,06 -1845922,92

Total Panas Masuk = -146885,28 + (-1845922,92)

= -1992808,19 kkal/jam


commit to user



Tabel A.15. Panas Keluar Larutan Asam Sulfat Pada Mixer


H2O 1073,32 13486,03 134173,8950 32068,36596

H2SO4 197,15 9854,39 992178,5261 237136,6208

Jumlah 1126352,4211 269204,9868

Panas pelarutan H2SO4 = 327219,4328 kkal/mol

Panas pengenceran H2SO4 = 10185,4983 kkal/jam

Panas pelarutan total = panas pelarutan + panas pengenceran

= 327219,4328 + 10185,4983

= 337404,9311 kkal/jam

Panas masuk + Panas pelarutan = Panas keluar + Qpendingin/pemanas

-1992808,19 + 337404,93 = 269204,99+ Qpendingin/pemanas

Qpendingin/pemanas = -1386198,27 kkal/jam

Tabel A.16. Neraca Panas Pada Mixer (M)

Panas Q input (kkal) Q output (kkal)

Qumpan 1.992.808,19 -

Qpelarutan - 337.404,93

Qpendingin -1386198,27 -

Qout - 269.204,99

Jumlah 606.609,92 606.609,92

2. Reaktor

93,3 0C 93,3

0C

300C ΔH2

ΔH1

250C ΔHR

0 25

0C


commit to user



Panas Masuk

Menentukan ΔH1

T masuk batu kapur = 30 oC

Tabel A.17. Panas Masuk Umpan Batu Kapur Pada Reaktor (R)

Komponen kmol ∫ Cp dT Q(kkal)

H2O 3,22 -0,38 -1,21

SiO2 1,66 -54,08 -62,66

MgCO3 2,18 -84,50 -184,11

CaCO3 189,12 -99,23 -18766,50

Al2O3 0,32 -94,95 -30,61

CaSO4 0,11 -116,93 -13,29

Fe2O3 0,30 -124,25 -37,61

Jumlah -19096,00

T masuk larutan asam sulfat = 30 oC

Tabel A.18. Panas Masuk Umpan Larutan Asam Sulfat Pada Reaktor (R)


H2O 1073,08 -13486,03 -32068,36596

H2SO4 197,15 -9854,39 -237136,6208

Jumlah -269204,9868

ΔH1 = Qumpan = -269204,99 kkal/jam

Menentukan ΔH0

R

CaCO3 (s) + H2SO4 (l) + H2O (l) CaSO4. 2H2O(s) + CO2 (g)

ΔH298 = (ΔHof,CaSO4. 2H2O + ΔH

of,CO2) – (ΔH

of,CaCO3 + ΔH

of,H2SO4 + ΔH

of,H2O)

= (-483420,53 + 94050,10) – (-288460,32 - 194550,21 - 68315,08)

= -26145,03 kkal/kmol


commit to user



ΔHoR

= -ΔHR 298 x mol CaCO3 yang bereaksi

= 26145,03 kkal/kmol x 168,32 kmol/jam

= 4400746,79 kkal/jam

Total Panas Masuk = -269204,99 + 4400746,79

= 4157450,33

Panas Keluar

Menentukan ΔH2

Tkeluar = 93,3oC

Tabel A.19. Panas Keluar Pada Reaktor (R)

Komponen Kmol ∫ Cp dT Q(kkal)

H2O 908,02 5,15 4672,75

SiO2 1,16 789,51 914,78

MgCO3 2,18 1154,78 2516,11

H2SO4 28,84 1109,17 31984,24

CaCO3 20,80 1422,07 19583,25

Al2O3 0,32 1385,29 446,63

CaSO4 0,11 1665,98 189,30

Fe2O3 0,30 1788,16 541,25

CaSO4.2H2O 168,31 3197,84 538263,00

CO2 370,48 584,26 216455,50

Jumlah 825566,81


commit to user



ΔH2 = Qproduk = 825566,81 kkal/jam

Panas yang diserap pendingin = Qproduk– total panas masuk

= 825566, - 814157450,33

= -3331883,52 kkal/jam

Tabel A.20. Neraca Panas Pada Reaktor (R)


Qumpan -269.204,99 -

Qproduk - 825.566,81

Qreaksi - -4.400.746,79

Qpendingin -3.331.883,52 -

Jumlah -3.575.179,98 -3.575.179,98

2. Rotary Drum Vacum Filter (RDVF)

Tabel A.21. Panas Masuk Pada Rotary Drum Vacuum Filter (RDVF)


H2O 695,30 5,15 3578,08

SiO2 1,16 789,51 914,78

MgCO3 2,18 1154,78 2515,99

H2SO4 28,84 1109,17 31983,75

CaCO3 20,80 1422,07 29584,17

Al2O3 0,32 1385,29 446,62

CaSO4 0,11 1665,98 189,30

Fe2O3 0,30 1788,16 541,27

CaSO4.2H2O 168,32 3197,84 538263,00

Jumlah 608016,96


commit to user



Tabel A.22. Panas Cake Keluar Pada Rotary Drum Vacuum Filter (RDVF)


H2O 139,06 5,15 715,63

SiO2 1,16 789,51 914,78

MgCO3 2,18 1154,78 2515,99

H2SO4 5,77 1109,17 6396,92

CaCO3 20,80 1422,07 29584,17

Al2O3 0,32 1385,29 446,62

CaSO4 0,11 1665,98 189,30

Fe2O3 0,30 1788,16 541,27

CaSO4.2H2O 168,32 3197,84 538263,00

Jumlah 608016,96

Tabel A.23. Panas Filtrat Keluar Pada Rotary Drum Vacuum Filter (RDVF)


H2O 556,24 5,15 2862,54

H2SO4 23,07 1109,17 25587,68

Jumlah 28450,22

Tabel A.24. Neraca Panas Pada Rotary Drum Vacuum Filter (RDVF)


Qmasuk 608.016,96 -

Qcake - 579.566,74

Qfiltrat - 28.450,22

Jumlah 608.016,96 608.016,96


commit to user



3. Rotary Dryer (RD)

Tabel A.22. Neraca Panas Pada Rotary Dryer (RD)


Q7 465.712,32 -

Q9 - 473.006,32

Q10 - 5.517,98

Udara in 5.692.330,14

Udara out 5.707.835,69

Qloss -28.317,53

jumlah 6.158.042,46 6.158.042,46


commit to user

C-1 Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun

Lampiran C – Perancangan Reaktor

PERANCANGAN REAKTOR

Fungsi : Untuk mereaksikan batuan kapur (padat) dengan larutan asam

sulfat (cair).

Jenis reaktor : Reaktor Alir Tangki Berpengaduk ( RATB )

Alasan memilih reaktor jenis RATB adalah reaktor RATB dapat

digunakan untuk mereaksikan reatan berfase padat-cair (Walas

1988, hal 568).

Keuntungan menggunakan reaktor RATB :

1. Pada RATB suhu dan komposisi campuran dalam reaktor selalu sama

sehingga memungkinkan berjalan isothermal.

2. RATB karena volume reaktor relative besar, maka waktu tinggal juga besar,

berarti zat pereaksi dapat lebih lama bereaksi di dalam reaktor.

(Sri Warnijati Agra 1985, hal 1-10).

1. Kondisi Umpan

Umpan Cair (arus 4) dan Umpan Padat (arus 1)

Temperature : 93,3 oC

Pressure : 1 atm

Reaksi yang terjadi

CaCO3 + H2SO4 + H2O CaSO4.2H2O + CO2

CaCO3 + H2SO4 CaSO4 + H2O + CO2


commit to user



2. Hasil Perhitungan Neraca Massa Reaktor

Reaktor beroperasi pada suhu 93,3 oC dan tekanan 1 atm dengan konversi

reaksi sebesar 82,86% (US Patent 6613141).

Reaksi dengan batu kapur menggunakan asam sulfat 50-60% berat.Waktu

tinggal di reaktor berkisar antara 5-10 menit (US Patent 3929416).

Tabel C.1 Neraca Massa Reaktor

Senyawa

Masuk Keluar


Kg Kg Kg Kg

H2O 58,01 19336,87 3836,48 12526,05

CO2 0,00 0,00 7407,71 0,00

SiO2 69,61 0,00 0,00 69,61

MgCO3 183,70 0,00 0,00 183,70

H2SO4 0,00 19336,87 0,09 2828,15

CaCO3 18928,86 0,00 0,00 2082,17

Al2O3 32,87 0,00 0,00 32,87

CaSO4 15,47 0,00 0,00 15.47

Fe2O3 48,34 0,00 0,00 48.34

CaSO4.2H2O 0,00 0,00 0,00 28979.95

Total 19336,87 38673,74 11244,28 46766.33

Total (kg) 58010,61 58010,61


commit to user



3. Menghintung Kecepatan Volumetrik (Fv, kmol/jam)

Tabel C.2 Kecepatan Volumetrik Umpan Reaktor

Komponen kg/jam kmol/jam

Fraksi

berat (x) ρ (kg/L) ρ.x Fv (L/jam)

Fv

(m3/jam)

H2O 19394,8797 1076,2974 0,3343 1,0000 0,3343 19394,8797 19,3949

SiO2 69,6127 1,1587 0,0012 2,6480 0,0032 26,2888 0,0263

MgCO3 183,7003 2,1789 0,0032 2,3200 0,0073 79,1811 0,0792

H2SO4 19336,8691 197,1540 0,3333 1,8400 0,6133 10509,1680 10,5092

CaCO3 18928,8612 189,1184 0,3263 2,9580 0,9652 6399,2093 6,3992

Al2O3 32,8727 0,3224 0,0006 3,9500 0,0022 8,3222 0,0083

CaSO4 15,4695 0,1136 0,0003 2,9600 0,0008 5,2262 0,0052

Fe2O3 48,3422 0,3027 0,0008 5,2420 0,0044 9,2221 0,0092

Total 58010,6074 1,0000 1,9308 36431,4975 36,4315

Dari perhitungan di atas didapat

υ =massa

ρ

= 36,4315 m3/jam


commit to user



A. Perancangan Reaktor

1. Menghitung Volume Reaktor

Volume cairan di dalam reaktor ( VL ) = τ. Vcampuran

= 0,17 jam x 36,4315 m3/jam

= 6,0719 m3

= 214,3994 ft

3

Overdesign untuk rancangan ini adalah 20 % ( Timmerhaus, hal 37,2003 )

Maka volume reaktor design = 120% x 6,0719 m3

= 7,2863 m3

= 257,2792 ft3

Pdesign = 1 atm

= 14,7 psia

2. Menghitung Dimensi Utama Reaktor

Reaktor RATB bertekanan antara 0-250 psig dengan bentuk silinder vertical

terdiri dari dinding (shell) dan tutup atas serta bawah (head) yang berbentuk

torispherical. ( Brownel, hal 43)

Ditetapkan: D = H ( Rase,tabel 1, hal 342, 1957)

Dimana : D = diameter reaktor

H = tinggi reaktor


commit to user



Volume head torisherical = 0,000049 x D3

Dimana: Volume dalam ft3

Diameter dalam in

Volume reaktor = volume shell + 2 Volume head

257,2792 ft3 = ¼ x 3,14 x D

3 + 2 ( 0,000049 x D

3)

257,2792 ft3 = 0,785 D

3 + 0,000098 D

3

1543,68 ft3 = 0,785 D

3

D3

= 327,7033 ft3

D = 6,89444 ft

= 82,7323 in

= 2,1014 m

Jadi, H = D

= 6,89444 ft

= 82,7323 in

= 2,1014 m

3. Mencari ketinggian cairan

Volume cairan di dalam shell, VC = VL - VH

VC = 214,3994 ft3 – ( 0,000049 x 1(82,7323 in)

3)

= 186,6521 ft3


commit to user



VC = ¼ x 3,14 x D2 x ZL

186,6521ft3=

¼ x 3,14 x ( 6,8944 ft)2 x ZL

ZL = 5,0024 ft

4. Menentukan tebal dinding reaktor

Bahan reaktor dipilih dari stainless steel SA-302 Karena cukup kuat dan tahan

korosif, mudah difabrikasi, harga relatif murah.

C0,6PfE

Prts

dimana : ts = tebal dinding reaktor ,in

P = tekanan design, psi

E = efisiensi penyambungan (tabel 13.2, Brownell,1979)

f = tekanan maksimum yang diinginkan

( tabel 13.1 atau Appendix D, Brownell, 1979)

r = jari-jari dalam shell ( in )

c = faktor korosi

diketahui : P = 14,70 psia

E = 0,85

r = 41,3661 in

f = 18.750 psia

c = 0,125 in


commit to user



0,125inpsia70,410,60,85psia 18.750

in 41,3661 psia 14,70ts

didapatkan ts = 0,1632 in

dipilih tebal standar= 3/16 in ( tabel 5.6,hal 88, Brownell, 1979 )

5. Menghitung tebal head standar

OD = ID + 2 ts

= 82,7323 in + 2 x 3/16 in

= 83,1073 in

Standarisasi dari tabel 5.7 Brownell ,hal 91 didapatkan:

OD = 84 in

Icr = 51

8 in

r = 84 in

untuk menghitung tebal head digunakan persamaan (7.77) dan ( 7.76 ) ,

Brownell,1979 :

) ( 3 4

1

icr

rW

) (

8

15

1443

4

1 W

= 1,7621


commit to user



C P 0,2 - E2

xWri x P

fth

in 0,125 14,70)psia x (0,2 - psia 0,85) x 750.18 x 2(

1,7621in x 84 x psia 14,70 th

= 0,2616 in

Diambil tebal head standar= 5/16 in

6. Menghitung ukuran head

Diketahui : OD = 84 in

icr = 51

8 in

r = 84 in

ID = 82,7323 in

sf untuk tebal head 5

16 in adalah 1 ½ - 3 in dan dipilih nilai sf sebesar 2 in

( Tabel 5.8, hal 93, Brownell, 1979 )

b icr

sf

OA

a

r

t

ID

OD

A B

C


commit to user



a = ID/2

= 82,7323in

2

= 41,3661 in

BC = r-icr

= 84 – 51

8

= 78,8750 in

AB = a-icr

= 41,3661 - 51

8

= 36,2411 in

b = 𝑟 − 𝐵𝐶2 − 𝐴𝐵2

= 84 − 78,87502 − 36,24112

= 13,9440 in

Menghitung tinggi head (OA)

OA = th + b + sf

= 5

16 + 13,9440 + 2

= 16,2565 in

Tinggi total reaktor

= H + 2OA

= 82,7323 + 2 x 16,2565

= 115,2452 in

= 9,6038 ft = 2,9273 m


commit to user



7. Menghitung ukuran dan power pengaduk

Penggunaan jenis pengaduk menggunakan Tabel 8.3 dan Fig. 84 Rase hal 341-

343 dengan parameter viskositas dan volume.

Tabel C.3 Data Viskositas Cairan

komponen massa

fraksi berat

( xw ) μi xw * μi

H2O 18928,8612 0,4947 0,2900 0,1435

H2SO4 19336,8691 0,5053 1,8000 0,9096

Total 38265,7303 1,0000 1,0531

μmix = 1,0531 cp

= 2,5484 lb/ft j

= 0.0007 lb/ft s

Berdasarkan Fig. 8.4 Rase, digunakan Flat Blade Turbine Impeller. Dimana

digunakan pengaduk jenis turbin dengan 6 blade plate turbine impeller

karena turbin memiliki range volume yang besar dan dapat digunakan untuk

kecepatan putaran yang cukup tinggi.

Data pengadukan diperoleh dari fig.477 Brown :

𝐷𝑡

𝐷𝑖 = 3

𝑍𝑖

𝐷𝑖 = 0,75-1,3 ( dipilih 1 )

𝑤

𝐷𝑡 = 0,17


commit to user



L = 0,25 Di

B = 0,2 Di

Dimana : Dt = Diameter dalam tangki

Di = Diameter impeller

Zi = jarak pengaduk dari dasar tangki

w = lebar baffle

L = panjang blade

B = lebar blade

Diketahui : Dt = 6,8944 ft

o Diameter impeller

Dt/Di = 3

Di = 6,8944 ft /3

= 2,2981ft

o Jarak pengaduk dari dasar tangki

Zi = 1*Di

Zi = 1* 2,2981ft

= 2,2981ft

o Lebar baffle

w/Dt = 0,17

w = 0,17 x 6,8944 ft

= 1,1720 ft


commit to user



o Panjang blade

L = 0,25 Di

= 0,25 x 2,2981ft

= 0,5745 ft

o Lebar blade

B = 0,2 Di

= 0,2 x 2,2981ft

= 0,4596 ft

8. Kecepatan putar pengaduk

Dari persamaan ( 8.8 ) dan ( 8.9 ) Rase hal. 345,1957 didapatkan :

2

600

NDiπ

2.Di

WELH

Dimana :

WELH = Water Equivalent Liquid Height (ft)

Di = diameter pengaduk (ft)

N = kecepatan putaran pengaduk (rpm)

WELH = ZL x specific gravity of liquid

specific gravity of liquid = 8625,1 g/ml 1,0367

g/ml 1,9308

air

campuran


commit to user



N = Di2

WELH

Diπ

600

= ft 2,2981 x 2

1,8625ft x 5,0024

ft 2,2981 x ,143

600

= 118,3794 rpm

= 1,9730 rps

9. Menghitung power pengaduk ( P )

Nre = 2. .N D

Dimana,

Nre = Bilangan Reynold

D = Diameter pengaduk = 2,2981 ft

N = Kecepatan putaran = 1,9730 rps

ρ = Density campuran = 120,5349 lb/ft3

μ = viskositas campuran = 0,0007 lb/ft.s

Nre = lb/ft.s 0,0007

ft 2,2981 x lb/ft 120,5349 x rps 1,9730

3

= 1.774.272,8336

Dari fig 8.8 , Rase didapatkan nilai Np sebesar = 5,5

Dari fig. 83, hal 349 , Rase didapatkan :

3 5

33.52 10 x x x x 62.43 60 12

N DiP x Np


commit to user



Dimana, P = Daya pengadukan (Hp)

N = Kecepatan pengadukan (rpm) = 118,3794 rpm

ρ = Densitas slurry (lb/ft3) = 120,5349 lb/ft

3

Di = Diameter pengaduk (in) = 27,5774 in

Didapat nilai P sebesar

53

12

27,5774 x

60

118,3794 x

62,43

120,5349 x 5,5 x 0,00352 P

P = 18,4018 hp

Untuk perancangan ditambahkan 10% dan 0,5 hp (Rase)

Hp = 18,4018 hp + 10%. 18,4018 hp + 0,5 hp

= 20,7420 hp

= 21 hp

B. PERANCANGAN PENDINGIN REAKTOR

Digunakan media pendinginnya adalah air

Mencari kebutuhan air pendingin :

Q pendingin = 3.331.883,52 kkal/jam

= 13.222.809,43 Btu/jam

Media pendingin digunakan air dengan suhu masuk :

t1 = 30 oC = 303,15 K

t2 = 50 oC = 323,15 K

trata −rata =30 + 50

2= 40oC


commit to user



Sifat fisis air pada suhu 400C adalah

Cp = 0,44 Btu/lbm,F = 1,8251 kJ/kg,K = 0,4362 kkal/kg,K

ρ = 63,29 lbm/ft3 = 1013,7775 kg/m3

μ = 0,67 cp = 0,0007 kg/m,s = 1,6209 lbm/ft hr

k, = 0,364 Btu/hr,ft,F = 0,6294 W/mK

Q = m Cp (t2-t1)

massa =Q

Cp (t2−t1)

= 3.331.883,52

kkal

jam

0,4362kkal

kgK. 323,15−303,15 K

= 163.542,60 kg/jam

o Penentuan LMTD

Hot fluid cold fluid diff

93,3 oC high 50

oC 43,3 ( ∆t2 )

93,3 oC low 30

oC 63,3 (∆t1 )

LMTDT =∆𝑡2−∆𝑡1

ln∆𝑡2∆𝑡1

= 52,7 oC

= 126,86 oF


commit to user



o Penentuan luas perpindahan panas

Nilai Ud untuk pendingin air berkisar antara 250-500 Btu/jam ft2F, dipilih

nilai Ud 400 Btu/jam ft2F.

A = LMTDTDU

Q

= FFjamftBtu oo 86,126/400

Btu/jam ,42713.222.8092

= 260,58 ft2

o Pipa koil

Dari tabel 11, Kern didapatkan spesifikasi koil sebagai berikut :

Ukuran nominal pipa ( IPS ) = 1,5 in

SN = 40

Diameter luar ( OD ) = 1,9 in = 0,0483 m

Diameter dalam ( ID ) = 1,61 in = 0,0409 m

Surface per lin ft ( Ao ) = 0,498 ft2/ft = 0,1518 m

2/m

Flow area tiap pipa ( ao ) = 2,04 in2 = 0,0013 m

2

Diameter helix = 0,7-0,8 Dt (dipilih 0,8 Dt)

= 1,6811 m

Jarak antar lilitan (x) = 1-1,5 OD (perry), dipilih 1xOD = 0,0483 m

o Panjang koil yang dibutuhkan ( L )

L = A

Ao=

260,58 ft2

0,498ft2/ft

= 523,26 ft


commit to user



o Keliling koil

a

B

DA

b

x

b = 0,5 AD ( diameter helix )

x = AB ( jarak antar lilitan )

a = 0,5 BD

BD2 = AD

2 + AB

2

2a = 𝑎𝑏2 + 𝑥2

a = 𝑏2 +1

2𝑥2

keliling koil = 2 πr

= 2 x 3,14 x 𝑏2 +1

2𝑥2

= 2 x 3,14 x (2,7577ft)2 +1

2(0,1583ft)2

= 23,9195 ft

o Jumlah koil

Jumlah koil = L/kell koil

= 523,2581 ft

23,9195 ft

= 21,8785 ≈ 22 buah


commit to user



o Koreksi harga A

L = kell koil x jumlah koil

= 23,9195 ft x 22

= 526,2290 ft

Tinggi tumpukan koil = jml koil ( ID koil + x )

= 22 x ( 0,1342 ft + 0,1583 ft )

= 6,4342 ft

= 1,9617 m

A’ = L x Ao

= 526,2290 ft x 0,498 ft2/ft

= 262,0621 ft2

o Koreksi harga UD

UD = 𝑄

𝐴′×∆𝑇𝐿𝑀𝑇𝐷

= 13.222.809,43 Btu /jam

262,0621ft×126,86 F

= 397,7417 Btu/jam ft2 o

F

Karena UD memenuhi yaitu 397,7417 Btu/jam ft2 o

F, maka air dapat

digunakan sebagai pendingin.


commit to user



o Koefisien transfer panas dalam koil

Gt = laju alir massa, lbm/ft2.jam

=massa pendingin

flow area tiap pipa(ao)

= 163.542,5966

kgjam . 2,2

lbkg

0,0139ft2

= 34.516,8208 lb

ft2jam

Re = 𝐺𝑡 .𝐷

𝜇

=

34.516,8208lb

ft 2jam.0,1342 ft

0,00045lbm

ft .s.3600 s

jam

= 2.121.337,4469

Bilangan Prandtl = 𝐶𝑝 .𝜇

𝑘

= 0,44 Btu/lbF x 0,00045 lb/ft.s x 3600 s/jam

0,364Btu/jam.ft.F

= 4,5754

Mencari nilai Koefisien transfer panas dalam koil

ℎ𝑖. 𝐼𝐷

𝑘= 0,027. 𝑅𝑒0,8. 𝑃𝑟

13. ( 1 + 3,5.

𝐼𝐷

𝐷𝐻)

Dimana:

hi = koefisien transfer panaskonveksi dalam koil (Btu/hr.ft2.F)


commit to user



D = Diameter dalam koil = 0,1342 ft

k = konduktivitas panas pendingi = 0,364 Btu/jam.ft .oF

µ = viskositas pendingin = 0,00045 lbm/ft.s

Cp=kapasitas panas pendingin = 0,44 Btu/lbm. oF

DH= Diameter Helix = 5,5155 ft

Maka, nilai hi = 13.907,6342 Btu/jam.ft2 F

o Koefisien transfer panas pada bagian dalam koil

Diketahui: ID = 0,1342 ft

OD= 0,1584 ft

hio = ℎ𝑖𝐼𝐷

𝑂𝐷

hio = 13.907,6342 Btu/jam.ft2 F 𝑥

0,1342 ft0,1584 ft

= 11.784,89 Btu/jam.ft2 F

o Koefisien konveksi di luar koil

ho. Di

𝑘= 0,87

L2Nρ

μ

2/3cμ

k

1/3 μ

μw

0,14

Dimana :

ho = Koefisien konveksi di luar koil

k = Konduktivitas panas fluida = 0,364 Btu/hr.ft.F

Di = Diameter impeller = 2,2981 ft

L = Panjang paddle = 0,5745 ft

ρ = Densitas cairan = 120,5349 lbm/ft3

N = Kecepatan putar impeller = 7102,7637 rph


commit to user



c = Panas jenis larutan = 1,0275 Btu/lbm.F

μ = Viskositas slurry = 1,6097 lb/ft.jam

maka

hox2,2981ft

0,364Btu

jamftF

= 0,87x(0,57452ft2x7102,7637rphx120,5349

lbmft3

)

1,6097lb.ft

jam

2/3

x1,0275

BtulbF

x 1,6097lb

ftjam

1/3

0,364Btu

ftjamF

ho = 692,3690 Btu/jam.ft2 F

o Clean Overall Coefficient Heat Transfer

Uc = hio ×ho

hio +ho

=

11.784,89 Btu

jam ft 2F×692,3690

Btu

jam ft 2F

11.784,89 Btu

jam ft 2F+692,3690

Btu

jam ft 2F

= 653,9491 Btu/jam.ft2 F

o Fouling factor ( Rd )

Rd = UC−UD

UC ×UD

= 653,9491 Btu /jamft 2F−397,7417Btu /jamft 2F

653,9491 Btu /jamft 2F×397,7417 Btu /jamft 2F

= 0,0011 ft2.hr.F/Btu

Dari tabel 12, Kern didapat Rd = 0,001 ft2.hr.F/Btu

o Menghitung tinggi cairan dalam tangki setelah ada koil

Diketahui: Vcairan = 214,3994 ft3


commit to user



V koil = jml koil (1/4. π. ODkoil2 .L )

= 22 ( ¼ x 3,14 x (0,1584ft)2 x 523,2581 ft )

= 161,6651 ft3

V total = V cairan + V koil

= 214,3994 ft3 + 161,6651 ft

3

= 376,0645 ft3

= 10,6571 m3

ID reaktor = 2,1014 m

Tinggi cairan dalam shell = V total/1/4 π( ID reaktor ) 2

= 10,6571 m3

1/4x3,14x(2,1014 m)2

= 2,6582 m

Tinggi cairan setelah ada koil lebih rendah dari tinggi reaktor (2,6582 m

< 2,9273m )


commit to user



C. PERANCANGAN PIPA INLET DAN OUTLET REAKTOR

Diameter pipa optimum = 3,9 Q0,45 ρ0,13

( Wallas, pers.632,hal 100, 1959 )

1. Pipa pemasukan H2SO4

Tabel C.4 Data Asam Sulfat Masuk Reaktor

Komponen

Massa,

Kg/jam

xi ρi xi.ρi

H2SO4 19.336,8691 0,5 1,8265 0,9133

H2O 19.336,8691 0,5 1,0200 0,5100

TOTAL 38.673,7382 1 1,4233

Kecepatan massa = 38.673,74 kg/jam

Ρ campuran = 1,4233 g/cm3

= 88,8506 lb/ft3

Q ( debit ) = kecepatan massa

ρ campuran

= 38.673,74 kg /jam

1423,3 kg /m3

= 27,173 m3/jam

= 0,2666 ft3/s

Di optimum = 3,9 × (0,2666𝑓𝑡 3

𝑠)0,45 × (88,8506

𝑙𝑏

𝑓𝑡 3)0,13

= 3,8547 in


commit to user



Dipilih pipa standar dengan ukuran 4 in, SN 40ST 40S

OD = 4,5 in

ID = 4,00 in

A = 12,57 in2

( App K Brownell, hal 388)

2. Pipa pengeluaran ke filter

Tabel C.5 Produk Slurry Reaktor

komponen Massa

( kg/jam )

ρi xi xi.ρi

H2O 12526,0533 1,02 2,7E-01 2,7E-01

SiO2 69,6127 2,648 1,5E-03 3,9E-03

MgCO3 183,7003 2,32 0,0039 0,0091

H2SO4 2828,1541 1,84 6,0E-02 1,1E-01

CaCO3 2082,1747 2,958 0,0445 0,1317

Al2O3 32,8727 3,95 0,0007 0,0028

CaSO4 15,4695 2,96 0,0003 0,0010

Fe2O3 48,3422 5,242 1,0E-03 5,4E-03

CaSO4.2H2O 28979,9519 2,3 0,6197 1,4253

TOTAL 46766,3314 1 1,9583

Kecepatan massa = 46766,3314 kg/jam


commit to user



Ρ campuran = 1,9583 kg/L

= 122,2538 lb/ft3

Q ( debit ) = kecepatan massa F2

ρ campuran

= 46766,3314 kg /jam

1,9583kg /L

= 27.495,2261 L/jam

= 0,2697 ft3/s

Di optimum = 3,9 × (0,2697𝑓𝑡 3

𝑠)0,45 × (122,2538

𝑙𝑏

𝑓𝑡 3)0,13

= 4,0394 in

Dipilih pipa standar dengan ukuran 4 in, SN 40ST 40S

OD = 4,5 in

ID = 4,09 in

A = 13,14 in2


3. Pipa pengeluaran arus 6

Menghitung volume gas dalam reaktor :

Data kondisi operasi pada reaktor,

T = 93,33 °C

= 366,33°K


commit to user



P = 1 atm

= 1,0133 bar

R = 83,14 cm3.bar/gmol.K

= 0,0082 L.atm/K.gmol

Korelasi umum untuk gas sejati :

P. V = Z. R. T (Smith Van Ness 5th

, p.77)

Tr

Pr.

Tc.R

Pc.B1Z

Tc

TTr

Pc

PPr

6,1Tr

422,0083,0Bo

2,14Tr

172,0139,01B

1B.BoTc.R

Pc.B (Smith Van Ness 5

th, p.77)

Tabel C.6 Data Konstanta Kritik Gas Keluar Reaktor

Komponen Massa Yi BM BM.Yi Tc (K) Pc (bar) w

H2O 3836,4838 0,3412 18,02 6,1483 647,1300 220,5500 0,3450

H2SO4 0,0870 0,00001 98,08 0,0008 373,5300 89,6300 0,0830

CO2 7407,7052 0,6588 44,01 28,9937 304,2000 73,8300 0,2240

Total 11244,2760 1,0000 35,1428


commit to user



Tabel C.7 Perhitungan Faktor Kompresi Gas Keluar Reaktor 1

Komponen Tr Pr BO B1 B.Pc/R.Tc Zi Zi.Yi

H2O 0,5661 0,0046 -0,9658 -1,7378 -1,5654 0,9873 0,3369

H2SO4 0,9807 0,0113 -0,3523 -0,0477 -0,3563 0,9959 0,00001

CO2 1,2042 0,0137 -0,2305 0,0602 -0,2170 0,9975 0,6572

Total -1,5486 -1,7253 -2,1387 0,9940

T.R.Z

BM.Pgas

Tabel C.8 Perhitungan Volume Gas Keluar Reaktor

Komponen ρgas ρgas.Yi V (L/jam)

H2O 0,5885 0,2008 6519,2249

H2SO4 3,1754 0,0000 0,0274

CO2 1,4225 0,9371 5207,4782

Total 1,1380 11726,7305

campuran gas = 1,1380 kg/L

= 71,0414 lb/ ft3

Q = 11726,7305 L/jam

= 0,1150 ft3/s

Di optimum = 3,9 × (0,1150𝑓𝑡 3

𝑠)0,45 × (71,0414

𝑙𝑏

𝑓𝑡 3)0,13

= 2,5654 in


commit to user



Dipilih pipa standar dengan ukuran 2,5 in SN 10S

OD = 2,875 in

ID = 2,635 in

A = 3,654 in2


Documents

TUGAS AKHIR PRARANCANGAN PABRIK KALSIUM SULFAT …... · 4.1.1.3 Air Umpan Boiler ... Utilitas pendukung proses meliputi penyediaan air proses sebesar 9198,74 kg/jam, ... dalam pembuatan