Post on 10-Mar-2019
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
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.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
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 )
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
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 :
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
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.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
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.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
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.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
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 %
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
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)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
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).
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
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%
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
Bab II Deskripsi Proses
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
Bab II Deskripsi Proses
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.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
Bab II Deskripsi Proses
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)
(US Patents 6.613.141)
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 :
CaCO3(s) + H2SO4(l) + H2O(l) CaSO4.2H2O(s) + CO2(g) (2.2)
93,33oC ; 1atm
93,33oC ; 1atm
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
Bab II Deskripsi Proses
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)
(US Patents 6.613.141)
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:
Reaksi pembentukan kalsium sulfat dihidrat (gipsum) :
CaCO3(s) + H2SO4(l) + H2O(l) CaSO4.2H2O(s) + CO2(g) (2.4)
(US Patents 6.613.141)
93,33oC ; 1atm
93,33oC ; 1atm
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
Bab II Deskripsi Proses
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
Bab II Deskripsi Proses
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
Bab II Deskripsi Proses
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
Bab II Deskripsi Proses
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
Reaksi pembentukan kalsium sulfat dihidrat (gipsum) :
CaCO3(s) + H2SO4(l) + H2O(l) CaSO4.2H2O(s) + CO2(g) (2.5)
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
Bab II Deskripsi Proses
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).
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
Bab II Deskripsi Proses
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.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
Bab II Deskripsi Proses
27
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
Bab II Deskripsi Proses
28
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
Bab II Deskripsi Proses
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
Bab II Deskripsi Proses
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
Bab II Deskripsi Proses
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.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
Bab II Deskripsi Proses
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.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
Bab II Deskripsi Proses
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
Bab II Deskripsi Proses
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
Bab II Deskripsi Proses
36
Reaktor
Tabel 2.6. Neraca Massa Reaktor
Senyawa
Masuk Keluar
Arus 1 Arus 4 Arus 5 Arus 6
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
Bab II Deskripsi Proses
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
Bab II Deskripsi Proses
38
Dryer
Tabel 2.8. Neraca Massa Dryer
Senyawa
Masuk Keluar
Arus 7 Arus 9 Arus 10
kmol kg kmol kg kmol kg
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
Bab II Deskripsi Proses
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
Masuk (kkal/jam) Keluar (kkal/jam)
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
Bab II Deskripsi Proses
40
Filter
Tabel 2.11. Neraca Panas Filter
Masuk (kkal/jam) Keluar (kkal/jam)
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
Masuk (kkal/jam) Keluar (kkal/jam)
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
Bab II Deskripsi Proses
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.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
Bab II Deskripsi Proses
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.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
Bab II Deskripsi Proses
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
Bab II Deskripsi Proses
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
Bab II Deskripsi Proses
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.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
Bab II Deskripsi Proses
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
Bab II Deskripsi Proses
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
Bab III Spesifikasi Peralatan Proses
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
Bab III Spesifikasi Peralatan Proses
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
Bab III Spesifikasi Peralatan Proses
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
Bab III Spesifikasi Peralatan Proses
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
Bab III Spesifikasi Peralatan Proses
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
Bab III Spesifikasi Peralatan Proses
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
Bab III Spesifikasi Peralatan Proses
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
Bab III Spesifikasi Peralatan Proses
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
Bab III Spesifikasi Peralatan Proses
58
Kode H-01 H-02
Tipe Tangki silinder dengan
conical bottom
Tangki silinder dengan
conical bottom
Jumlah 1 buah 1 buah
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
Bab III Spesifikasi Peralatan Proses
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
Bab III Spesifikasi Peralatan Proses
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
Jumlah 1 buah 1 buah
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
Bab III Spesifikasi Peralatan Proses
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
Carbon Steel SA 283 Grade C
Karet
Carbon Steel SA 283 Grade C
Karet
Carbon Steel SA 283 Grade C
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
Bab III Spesifikasi Peralatan Proses
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
Bab III Spesifikasi Peralatan Proses
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
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.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium
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
-,
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium
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)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium
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.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium
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)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium
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)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium
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)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium
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
Total 11.005,8355 kg/jam
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium
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
Total 28.655,3433 kg/jam
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 .
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium
82
Nama Alat Jumlah HP Total HP
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium
83
Nama Alat Jumlah HP Total HP
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)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium
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.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium
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.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium
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.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium
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.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium
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.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium
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.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
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.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
Bab V Manajemen Perusahaan
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
Bab V Manajemen Perusahaan
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:
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
Bab V Manajemen Perusahaan
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
Bab V Manajemen Perusahaan
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.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
Bab V Manajemen Perusahaan
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.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
Bab V Manajemen Perusahaan
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)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
Bab V Manajemen Perusahaan
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
Bab V Manajemen Perusahaan
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:
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
Bab V Manajemen Perusahaan
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 :
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
Bab V Manajemen Perusahaan
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 :
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
Bab V Manajemen Perusahaan
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.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
Bab V Manajemen Perusahaan
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
Bab V Manajemen Perusahaan
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
Bab V Manajemen Perusahaan
109
Shift Senin Selasa Rabu Kamis Jumat Sabtu Minggu
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
Shift Senin Selasa Rabu Kamis Jumat Sabtu Minggu
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
Shift Senin Selasa Rabu Kamis Jumat Sabtu Minggu
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.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
Bab V Manajemen Perusahaan
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
Bab V Manajemen Perusahaan
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.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
Bab V Manajemen Perusahaan
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
Bab V Manajemen Perusahaan
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
Bab V Manajemen Perusahaan
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
Bab V Manajemen Perusahaan
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
Bab V Manajemen Perusahaan
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.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
Bab VI Analisa Ekonomi
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.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
Bab VI Analisa Ekonomi
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 )
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
Bab VI Analisa Ekonomi
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)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
Bab VI Analisa Ekonomi
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
Bab VI Analisa Ekonomi
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,
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
Bab VI Analisa Ekonomi
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
Bab VI Analisa Ekonomi
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,
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
Bab VI Analisa Ekonomi
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
Bab VI Analisa Ekonomi
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
Bab VI Analisa Ekonomi
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
Bab VI Analisa Ekonomi
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
Bab VI Analisa Ekonomi
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 %
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
Bab VI Analisa Ekonomi
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
Bab VI Analisa Ekonomi
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
Bab VI Analisa Ekonomi
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 =
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
Bab VI Analisa Ekonomi
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 =
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
Bab VI Analisa Ekonomi
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 %
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
Bab VI Analisa Ekonomi
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
Bab VI Analisa Ekonomi
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.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
LAMPIRAN
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
A-2 Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
Lampiran A – Data Sifat Fisis
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
A-3 Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
Lampiran A – Data Sifat Fisis
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
A-4 Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
Lampiran A – Data Sifat Fisis
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat B-2 dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
Lampiran B Neraca Massa
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.
(US Patents 6.613.141)
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat B-3 dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
Lampiran B Neraca Massa
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat B-4 dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
Lampiran B Neraca Massa
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat B-5 dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
Lampiran B Neraca Massa
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
Arus 2 Arus 3 Arus 8 Arus 4
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat B-6 dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
Lampiran B Neraca Massa
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 ).
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat B-7 dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
Lampiran B Neraca Massa
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat B-8 dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
Lampiran B Neraca Massa
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat B-9 dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
Lampiran B Neraca Massa
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat B-10 dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
Lampiran B Neraca Massa
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
Arus 1 Arus 4 Arus 5 Arus 6
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat B-11 dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
Lampiran B Neraca Massa
Senyawa
Masuk Keluar
Arus 1 Arus 4 Arus 5 Arus 6
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
Arus 6 = arus 7 + arus 8
Dengan arus 8 = 80% arus 6
Filter
6
Dari reaktor
8
Recycle ke mixer
7
Ke dryer
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat B-12 dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
Lampiran B Neraca Massa
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
H2O pada arus 8 = 0,8 x 12526,0533 kg = 10020,8426 kg
b. Neraca Massa H2SO4
Arus 6 = arus 7 + arus 8
Dengan arus 8 = 80% arus 6
Arus 7 = 20% arus 6
maka persamaan neraca massa menjadi :
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
H2SO4 pada arus 8 = 0,8 x 2828,1541 kg = 2262,5233 kg
c. Neraca Massa Padatan
Arus 6 = arus 7 + arus 8
Dengan arus 8 = 0 kg ( karena arus 8 merupakan filtrat berbentuk cairan ),
maka persamaan neraca massa menjadi :
Arus 6 = arus 7 + 0 kg
Arus 6 = arus 7
Arus 6 = 31412,1240 kg
Arus 7 = 31412,1240 kg
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat B-13 dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
Lampiran B Neraca Massa
Tabel A.18. Neraca Massa Filter
Komponen
Masuk Keluar
Arus 6 Arus 7 Arus 8
kmol kg kmol kg kmol kg
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat B-14 dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
Lampiran B Neraca Massa
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
Arus 7 = arus 9 + arus 10
a. Neraca Massa Cairan
Produk keluar diinginkan hanya mengandung 5% cairan.
1. H2O
Arus 7 = arus 9 + arus 10
Arus 7 = 5% arus 7 + 95% arus 7
H2O pada arus 7 = 2505,2107 kg
H2O pada arus 9 = 0,05 x 2505,2107 kg = 125,2605 kg
H2O pada arus 10 = 0,95 x 2505,2107 kg = 2379,9501 kg
2. H2SO4
Arus 7 = arus 9 + arus 10
Arus 7 = 5% arus 7 + 95% arus 7
H2SO4 pada arus 7 = 565,6308 kg
H2SO4 pada arus 9 = 0,05 x 565,6308 kg = 28,2815 kg
H2SO4 pada arus 10 = 0,95 x 565,6308 kg = 537,3493 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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat B-15 dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
Lampiran B Neraca Massa
Tabel A.10. Neraca Massa Dryer
Senyawa
Masuk Keluar
Arus 7 Arus 9
Arus 10
kmol kg kmol kg kmol kg
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 %
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat B-16 dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
Lampiran B Neraca Massa
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat B-17 dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
Lampiran B Neraca Massa
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
Komponen kmol ∫ Cp dT Q(kJ) Q(kkal)
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat B-18 dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
Lampiran B Neraca Massa
Tabel A.15. Panas Keluar Larutan Asam Sulfat Pada Mixer
Komponen kmol ∫ Cp dT Q(kJ) Q(kkal)
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat B-19 dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
Lampiran B Neraca Massa
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)
Komponen kmol ∫ Cp dT Q(kkal)
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat B-20 dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
Lampiran B Neraca Massa
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat B-21 dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
Lampiran B Neraca Massa
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)
Panas Q input (kkal) Q output (kkal)
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)
Komponen kmol ∫ Cp dT Q(kkal)
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat B-22 dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
Lampiran B Neraca Massa
Tabel A.22. Panas Cake Keluar Pada Rotary Drum Vacuum Filter (RDVF)
Komponen kmol ∫ Cp dT Q(kkal)
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)
Komponen kmol ∫ Cp dT Q(kkal)
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)
Panas Q input (kkal) Q output (kkal)
Qmasuk 608.016,96 -
Qcake - 579.566,74
Qfiltrat - 28.450,22
Jumlah 608.016,96 608.016,96
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat B-23 dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
Lampiran B Neraca Massa
3. Rotary Dryer (RD)
Tabel A.22. Neraca Panas Pada Rotary Dryer (RD)
Panas Q input (kkal) Q output (kkal)
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
C-2 Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
Lampiran C – Perancangan Reaktor
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
Arus 1 Arus 4 Arus 5 Arus 6
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
C-3 Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
Lampiran C – Perancangan Reaktor
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
C-4 Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
Lampiran C – Perancangan Reaktor
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
C-5 Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
Lampiran C – Perancangan Reaktor
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
C-6 Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
Lampiran C – Perancangan Reaktor
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
C-7 Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
Lampiran C – Perancangan Reaktor
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
C-8 Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
Lampiran C – Perancangan Reaktor
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
C-9 Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
Lampiran C – Perancangan Reaktor
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
C-10 Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
Lampiran C – Perancangan Reaktor
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
C-11 Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
Lampiran C – Perancangan Reaktor
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
C-12 Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
Lampiran C – Perancangan Reaktor
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
C-13 Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
Lampiran C – Perancangan Reaktor
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
C-14 Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
Lampiran C – Perancangan Reaktor
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
C-15 Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
Lampiran C – Perancangan Reaktor
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
C-16 Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
Lampiran C – Perancangan Reaktor
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
C-17 Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
Lampiran C – Perancangan Reaktor
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
C-18 Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
Lampiran C – Perancangan Reaktor
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.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
C-19 Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
Lampiran C – Perancangan Reaktor
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)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
C-20 Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
Lampiran C – Perancangan Reaktor
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
C-21 Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
Lampiran C – Perancangan Reaktor
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
C-22 Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
Lampiran C – Perancangan Reaktor
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 )
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
C-23 Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
Lampiran C – Perancangan Reaktor
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
C-24 Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
Lampiran C – Perancangan Reaktor
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
C-25 Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
Lampiran C – Perancangan Reaktor
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
( App K Brownell, hal 388)
3. Pipa pengeluaran arus 6
Menghitung volume gas dalam reaktor :
Data kondisi operasi pada reaktor,
T = 93,33 °C
= 366,33°K
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
C-26 Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
Lampiran C – Perancangan Reaktor
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
C-27 Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
Lampiran C – Perancangan Reaktor
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
C-28 Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun
Lampiran C – Perancangan Reaktor
Dipilih pipa standar dengan ukuran 2,5 in SN 10S
OD = 2,875 in
ID = 2,635 in
A = 3,654 in2
( App K Brownell, hal 388)