Cover, Daftar, Bab i - IV

TUGAS PRA PERANCANGAN PABRIK KIMIA

TUGAS PRA PERANCANGAN PABRIK SORBITOL DARI DEKSTROSA

DENGAN KAPASITAS 150.000 TON/TAHUN

O l e h :

Nurul Hanifah NIM. 21030111150004

Lukman Hakim Firdaus NIM. 21030111150016

JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS DIPONEGORO

SEMARANG

2013

i

HALAMAN PENGESAHAN TUGAS PRA PERANCANGAN PABRIK KIMIA

Nama/NIM : NURUL HANIFAH / 21030111150004

Nama/NIM : LUKMAN HAKIM / 21030111150016

Judul : Tugas Pra Perancangan Pabrik Sorbitol dari Dekstrosa

Dengan Kapasitas 150.000 ton/tahun

Dosen Pembimbing : Ir. Diyono Ikhsan, SU

Semarang, 19 Februari 2013

Telah menyetujui,

Ketua Dosen Pembimbing,

Ir. Agus Hadiyanto, MT

NIP 19550821 198303 1 002

ii

PRAKATA

Alhamdulillahirobbilalamin, segala puji syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT yang menciptakan alam semesta ini. Karena atas limpahan rahmat, kasih sayang, dan karunia-Nya, maka penulis dapat menyelesaikan Tugas Perancangan Pabrik Kimia ini.

Pada kesempatan ini, dengan rasa syukur penulis ingin mengucapkan rasa hormat dan

terima kasih yang sebesar-besarnya kepada:

a. Ir. H. Bambang Pudjianto, MT, selaku Dekan Fakultas Teknik, Universitas Diponegoro,

Semarang.

b. Dr. Ir. Budiyono, M.Si., selaku Ketua Jurusan Teknik Kimia, Universitas Diponegoro,

Semarang.

c. Ir. Diyono Ikhsan, SU, selaku dosen pembimbing yang telah memberikan saran,

pengarahan, dan dengan sabar membimbing penulis dalam penyusunan Tugas

Perancangan Pabrik Kimia ini.

d. Seluruh staf pengajar dan karyawan Tata Usaha Jurusan Teknik Kimia, Fakultas

Teknik, Universitas Diponegoro, atas sarana dan prasarana yang diberikan.

e. Kedua orang tua, adik, dan semua keluarga besar, serta rekan-rekan Teknik Kimia

angkatan 2011 dan semua pihak yang telah membantu dalam penulisan Tugas

Perancangan Pabrik Kimia ini, yang tidak dapat disebutkan satu per satu senantiasa

memberikan dorongan, bantuan moril, serta doa dalam setiap langkah yang penulis

tempuh.

Penulis menyadari bahwa masih banyak kekurangan dan ketidak sempurnaan, baik dari

isi maupun cara penulisannya. Oleh karena itu, pembaca harap dapat memaklumi. Penulis

berharap, semoga Tugas Perancangan Pabrik Kimia ini dapat bermanfaat bagi penulis

khususnya dan bagi pembaca pada umumnya, dan penulis sangat terbuka sekali terhadap

saran dan kritik yang bersifat membangun.

Semarang, 21 Februari 2013

Penyusun

iii

DAFTAR ISI

HALAMAN PENGESAHAN ................................................................................................. i

PRAKATA ............................................................................................................................ ii

DAFTAR ISI ........................................................................................................................ iii

DAFTAR TABEL................................................................................................................. vi

DAFTAR GAMBAR .......................................................................................................... viii

DAFTAR LAMPIRAN ......................................................................................................... ix

BAB I STRATEGI PERANCANGAN ................................................................................... 1

1.1 Latar Belakang ..................................................................................................... 1

1.2 Kapasitas Rancangan ............................................................................................ 4

1.3 Status Badan Usaha .............................................................................................. 5

1.4 Penentuan Lokasi.................................................................................................. 5

1.5 Tinjauan Pustaka .................................................................................................. 9

1.5.1 Macam-macam Proses ................................................................................ 9

1.5.2 Kegunaan Produk ..................................................................................... 10

1.5.3 Sifat Fisis dan Kimia ................................................................................ 11

1.5.4 Tinjauan Proses Secara Umum ................................................................. 14

BAB II PROCESS DESIGN ................................................................................................ 15

2.1 Spesifikasi Bahan Baku dan Produk .................................................................... 15

2.1.1 Spesifikasi Bahan Baku ............................................................................ 15

2.1.2 Spesifikasi Produk .................................................................................... 16

2.2 Konsep Proses .................................................................................................... 17

2.2.1 Dasar Reaksi............................................................................................. 17

2.2.2 Kondisi Operasi ........................................................................................ 17

2.2.3 Tinjauan Termodinamika .......................................................................... 17

2.2.4 Tinjauan Kinetika ..................................................................................... 19

2.3 Langkah Proses................................................................................................... 20

2.3.1 Diagram Alir Proses ................................................................................. 20

2.4 Tahapan Proses ................................................................................................... 20

iv

2.4.1 Tahap Pencampuran Bahan Baku.............................................................. 21

2.4.2 Tahap Hidrogenasi.................................................................................... 21

2.4.3 Tahap Pemurnian ...................................................................................... 21

2.5 Neraca Massa dan Panas ..................................................................................... 22

2.5.1 Neraca Massa ........................................................................................... 22

2.5.2 Neraca Panas ............................................................................................ 25

2.6 Lay Out Pabrik dan Peralatan.............................................................................. 29

2.6.1 Lay Out Pabrik ......................................................................................... 29

2.6.2 Lay Out Peralatan ..................................................................................... 31

BAB III PERANCANGAN ALAT UTAMA DAN UTILITAS ............................................ 33

3.1 Perancangan Alat Utama..................................................................................... 33

3.1.1 Spesifikasi Reaktor ................................................................................... 33

3.1.2 Spesifikasi Evaporator .............................................................................. 34

3.1.3 Spesifikasi Kompresor .............................................................................. 34

3.1.4 Spesifikasi Pompa .................................................................................... 35

3.1.5 Spesifikasi Tangki Penyimpanan Produk .................................................. 36

3.2 Perancangan Utilitas ........................................................................................... 37

3.2.1 Unit Pengadaan Air .................................................................................. 37

3.2.2 Unit Pengadaan Steam .............................................................................. 43

3.2.3 Unit Pengadaan Udara Tekan.................................................................... 44

3.2.4 Unit Pengadaan Listrik ............................................................................. 45

3.2.5 Unit Pengadaan Bahan Bakar.................................................................... 48

3.3 MANAJEMEN PERUSAHAAN ........................................................................ 49

3.3.1 Bentuk Perusahaan ............................................................................................. 49

3.3.2 Struktur Organisasi ............................................................................................. 50

3.3.3 Tugas dan Wewenang ......................................................................................... 53

3.3.4 Pembagian Jam Kerja Karyawan ........................................................................ 59

3.3.5 Status Karyawan dan Sistem Upah ...................................................................... 60

3.3.6 Penggolongan Jabatan, Jumlah Karyawan, dan Gaji ............................................ 60

3.3.7 Kesejahteraan Sosial Karyawan .......................................................................... 62

BAB IV ANALISA EKONOMI .......................................................................................... 64

4.1 Total Capital Investment ..................................................................................... 64

v

4.1.1 Fixed Capital Investment (FCI)................................................................. 64

4.1.2 Engineering and Construction ................................................................... 64

4.1.3 Working Capital (WC) ............................................................................. 65

4.2 MANUFACTURING COST .............................................................................. 65

4.2.1 Indirect Manufacturing Cost ..................................................................... 66

4.2.2 Fixed manufacturing Cost (FMC) ............................................................. 66

4.3 GENERAL EXPENSE ....................................................................................... 66

4.4 ANALISA KELAYAKAN (FIT AND PROPER TEST) ..................................... 67

4.4.1 Keuntungan / Profit .................................................................................. 67

4.4.2 Percent Return of Investment (ROI) .......................................................... 68

4.4.3 Pay Out Time (POT)................................................................................. 68

4.4.4 Break Event Point (BEP) .......................................................................... 68

DAFTAR PUSTAKA .......................................................................................................... 71

vi

DAFTAR TABEL Tabel 1.1 Impor Sorbitol di Indonesia Tahun 2007-2011 ........................................................ 3

Tabel 1.2 Ekspor Sorbitol di Indonesia Tahun 2007-2011 ...................................................... 3

Tabel 1.3 Pabrik Sorbitol di Indonesia.................................................................................... 4

Tabel 1.4 Perbandingan Pemilihan Lokasi Pendirian Pabrik ................................................... 8

Tabel 1.5 Perbandingan antara Reduksi Elektronik dan Hidrogenasi Katalitik ...................... 10

Tabel 2.1 Spesifikasi Dekstrosa Anhidrat ............................................................................. 15

Tabel 2.2 Data Entalpi reaksi standar pada 298K.................................................................. 18

Tabel 2.3 Harga Gof masing-masing komponen pada suhu 298 K ...................................... 18

Tabel 2.4 Neraca Massa di Sekitar Mixer ............................................................................. 22

Tabel 2.5 Neraca Massa di Reaktor ...................................................................................... 23

Tabel 2.6 Neraca Massa Pencampuran Sebelum di Reaktor .................................................. 23

Tabel 2.7 Neraca Massa Setelah Kompresor C-01 ................................................................ 24

Tabel 2.8 Neraca Massa di Sekitar Evaporator ..................................................................... 24

Tabel 2.9 Neraca Panas di Reaktor ....................................................................................... 25

Tabel 2.10 Neraca Panas Mixer ............................................................................................ 25

Tabel 2.11 Neraca Panas Pre Heater ..................................................................................... 26

Tabel 2.12 Neraca Panas Heat Exchanger (HE-01) ............................................................... 26

Tabel 2.13 Neraca Panas Kompressor C-01 .......................................................................... 27

Tabel 2.14 Neraca Panas Percabangan H2 Make Up dan Recycle ......................................... 27

Tabel 2.15 Neraca Panas Percabangan H2 (Q5) dan Larutan Glukosa (Q3) ........................ 28

Tabel 2.16 Neraca Panas Kompressor C-02 .......................................................................... 28

Tabel 2.17 Neraca Panas di Evaporator ................................................................................ 28

Tabel 3.1 Dimensi Reaktor ................................................................................................... 33

Tabel 3.2 Dimensi Evaporator .............................................................................................. 34

Tabel 3.3 Dimensi Pompa .................................................................................................... 35

Tabel 3.4 Dimensi Tangki .................................................................................................... 36

Tabel 3.5 Kebutuhan air untuk Pengadaan steam .................................................................. 41

Tabel 3.6 Kebutuhan Air Proses Awal.................................................................................. 42

Tabel 3.7 Kebutuhan Listrik untuk Keperluan Proses dan Utilitas ........................................ 46

Tabel 3.8 Jumlah Lumen Berdasarkan Luas Bangunan ......................................................... 47

vii

Tabel 3.9 Total Kebutuhan Listrik Pabrik ............................................................................. 48

Tabel 3.10 Total Kebutuhan Bahan Bakar Pabrik ................................................................. 49

Tabel 3.11 Perincian Jumlah Karyawan Produksi ................................................................. 55

Tabel 3.12 Perincian Jumlah Karyawan Utilitas ................................................................... 55

Tabel 3.13 Jadwal pembagian kelompok shift ...................................................................... 60

Tabel 3.14 Jumlah Karyawan Menurut Jabatan .................................................................... 61

Tabel 3.15 Perincian golongan dan gaji karyawan ................................................................ 62

viii

DAFTAR GAMBAR Gambar 1.1 Kebutuhan Sorbitol di dunia................................................................................ 2

Gambar 1.2 Kebutuhan Impor Sorbitol di Indonesia Tahun 2007-2011 .................................. 5

Gambar 1.3 Lokasi Pendirian Pabrik ...................................................................................... 9

Gambar 2.1 Reaksi Pembuatan Sorbitol ............................................................................... 17

Gambar 2.2 Neraca Massa di Sekitar Mixer ......................................................................... 22

Gambar 2.3 Neraca Massa di Reaktor .................................................................................. 22

Gambar 2.4 Neraca Massa Pencampuran Sebelum di Reaktor .............................................. 23

Gambar 2.5 Neraca Massa Setelah Kompresor C-01 ............................................................ 23

Gambar 2.6 Neraca Massa di Sekitar Evaporator .................................................................. 24

Gambar 2.7 Neraca Panas di Reaktor ................................................................................... 25

Gambar 2.8 Neraca Panas Mixer (M-01) .............................................................................. 25

Gambar 2.9 Neraca Panas Pre Heater ................................................................................... 26

Gambar 2.10 Neraca Panas Heat Exchanger (HE-01) ........................................................... 26

Gambar 2.11 Neraca Panas Kompresor C-01........................................................................ 27

Gambar 2.12 Neraca Panas Percabangan H2 Make Up dan Recycle ...................................... 27

Gambar 2.13 Neraca Panas Percabangan H2 (Q5) dan Larutan Glukosa (Q3) .................... 27

Gambar 2.14 Neraca Panas Kompresor C-02........................................................................ 28

Gambar 2.15 Neraca Panas Evaporator ................................................................................ 28

Gambar 2.16 Tata Letak Pabrik ............................................................................................ 31

Gambar 2.17 Tata Letak Peralatan Proses ............................................................................ 32

Gambar 3.1 Diagram Pengolahan Air ................................................................................... 41

Gambar 3.1 Struktur Organisasi Pabrik ................................................................................ 52

ix

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran A

Lampiran B

Lampiran C

Lampiran D

1

BAB I STRATEGI PERANCANGAN

1.1 Latar Belakang Pembangunan industri nasional diarahkan guna meningkatkan daya saing agar mampu

menerobos pasar internasional dan mempertahankan pasar dalam negeri. Perkembangan yang

pesat dalam pembangunan industri yang dialami oleh bangsa Indonesia berpengaruh pada

pembangunan di sektor industri. Industri kimia salah satu contoh sektor industri yang sedang

dikembangkan di Indonesia, dan diharapkan dapat memberikan kontribusi yang besar bagi

pendapatan negara. Dalam mengembangkan dan meningkatkan industri ini diperlukan ilmu

pengetahuan dan teknologi. Untuk itu Indonesia harus mampu memanfaatkan potensi yang

ada, karena industri kimia membutuhkan sumber daya alam seefisien mungkin. Disamping itu

perlu juga penguasaan teknologi, baik yang sederhana maupun yang modern, sehingga bangsa

Indonesia dapat meningkatkan eksistensi dan kredibilitasnya sejajar dengan bangsa-bangsa

lain yang telah maju.

Dengan kebutuhan industri-industri kimia saat ini, maka kebutuhan akan bahan baku

kimia industri tersebut semakin meningkat. Bahan baku industri ada yang berasal dari dalam

negeri dan juga ada yang masih impor. Salah satu bahan kimia yang masih diimpor adalah

sorbitol.

Sorbitol yang dikenal juga sebagai glusitol, adalah suatu gula alkohol yang

termetabolisme lambat di dalam tubuh. Sorbitol diperoleh dari reduksi glukosa, mengubah

gugus aldehid menjadi gugus hidroksil, sehingga dinamakan gula alkohol. Glukosa

dinamakan juga dekstrosa atau gula pasir yang terdapat dalam sayur, buah, sirup, sari pohon,

dan bersamaan dengan fruktosa dalam madu (Wikipedia, 2012).

Sorbitol pertama kali ditemukan oleh ahli kimia dari Perancis yaitu Joseph Boosingault

pada tahun 1872 dari biji tanaman bunga ros (Suara Merdeka, 2005). Sorbitol merupakan

pemanis yang sebagian besar ditemukan dalam berbagai produk makanan. Kadar manis

sorbitol 60% dari sukrosa dengan satu per tiga dari jumlah kalori. Sorbitol adalah sorbitol

non-kariogenik dan banyak digunakan untuk diet, tetapi dapat menyebabkan masalah

pencernaan pada orang dewasa jika sorbitol yang dikonsumsi banyak (10-50 g per hari).

Sorbitol aman digunakan dalam makanan olahan selama hampir setengah abad dan digunakan

2

dalam industri kosmetik serta farmasi. Sorbitol terjadi secara alami pada berbagai macam

buah-buahan. Hal ini diproduksi secara komersial oleh hidrogenasi glukosa. Telah ditegaskan

GRAS (Generally Recognised As Safe) oleh US Food and Drug Administration dan telah

disetujui untuk digunakan pangan di Eropa dan negara-negara lain di seluruh dunia

(Megazyme, 2011).

Gambar 1.1 Kebutuhan Sorbitol di dunia

(Sumber : US ITC, 2010).

Kebutuhan sorbitol di dunia saat ini sekitar 1.300.000 ton per tahun dan diperkirakan

masih terus bertambah tiap tahun dengan laju 2,3%. Negara dengan kebutuhan sorbitol

terbesar adalah Cina, dengan kebutuhan sekitar 30% dari total kebutuhan global. Sebagian

besar sorbitol di Cina digunakan sebagai bahan baku vitamin C. Negara-negara lain dengan

kebutuhan sorbitol terbesar di dunia adalah Amerika Serikat, kawasan Eropa Barat, dan

Jepang. Akan tetapi, negara pengimpor sorbitol terbesar adalah Jepang, yaitu 19% impor

dunia. Hal ini karena produksi sorbitol Jepang tidak dapat memenuhi kebutuhan dalam

negerinya (US ITC, 2010).

Meskipun telah membangun pabrik sorbitol berkapasitas besar, Indonesia masih

mengimpor sebanyak 3167,815 ton per tahun pada tahun 2011 (Tabel 1.1) dari Prancis, China,

Jepang, Amerika serikat, India, dan lain-lain.

3

Tabel 1.1 Impor Sorbitol di Indonesia Tahun 2007-2011 Tahun Kebutuhan Impor Sorbitol (ton/tahun)

2007 1002,805

2008 1037,17

2009 900,197

2010 1750,065

2011 3167,815

(Sumber : Kemenperin, 2011).

Dari data di atas, dapat dilihat kebutuhan impor sorbitol di Indonesia. Hal tersebut dapat

dijadikan alasan untuk mendirikan pabrik serupa guna menyokong kebutuhan sorbitol di

Indonesia. Pendirian pabrik sorbitol di Indonesia dapat dilaksanakan dengan didukung

berdasarkan alasan adanya peningkatan kebutuhan sorbitol dalam sektor pangan, farmasi dan

kosmetik, serta kebutuhan sorbitol di Indonesia belum dapat dipenuhi secara independent.

Pendirian pabrik sorbitol akan menciptakan lapangan kerja dalam rangka turut mengurangi

jumlah pengangguran dan meningkatkan taraf hidup masyarakat, meningkatkan

perkembangan pembangunan suatu daerah dengan adanya biaya pajak kepada pemerintah

serta menarik minat investor untuk menanamkan modalnya pada industri sorbitol.

Kapasitas ekspor sorbitol di Indonesia semakin menurun, perlu adanya penambahan

kapasitas ekspor sorbitol guna meningkatkan pendapatan negara. Berikut adalah kapasitas

ekspor sorbitol di Indonesia.

Tabel 1.2 Ekspor Sorbitol di Indonesia Tahun 2007-2011 Tahun Kebutuhan Ekspor Sorbitol (ton/tahun)

2007 120.439,236

2008 112.459,706

2009 100.188,484

2010 84.181,728

2011 89.065,496

(Sumber : Kemenperin, 2011).

4

1.2 Kapasitas Rancangan Penentuan kapasitas rancangan pabrik sorbitol ini berdasarkan pertimbangan sebagai

berikut :

1. Proyeksi kebutuhan pasar akan sorbitol

2. Ketersediaan bahan baku

3. Kapasitas yang digunakan

4. Kapasitas pabrik sorbitol di dunia

1.2.1 Proyeksi Kebutuhan Pasar akan Sorbitol Dari data impor sorbitol dapat dilihat bahwa kebutuhan sorbitol tiap tahun akan semakin

meningkat. Kenaikan tersebut memacu untuk mendirikan pabrik baru guna mencukupi

kebutuhan sorbitol dan menekan kebutuhan impor sorbitol di Indonesia.

1.2.2 Ketersediaan Bahan Baku Bahan baku yang digunakan adalah dekstrosa yang diperoleh dari Hanmer (Qingdao)

Inc., Cina dan gas hidrogen yang diperoleh dari PT Air Product Indonesia di Jl. Raya Merak

Km. 116 Desa Rawa Arum Cilegon atau di PT Aneka Gas Industri Tugu Semarang.

1.2.3 Kapasitas yang Digunakan Di Indonesia, PT Sorini (Sorbitol Inti Murni Corporation Tbk) telah memproduksi

sorbitol dari pati tapioka sejak tahun 1983. Selain itu ada dua pabrik lain yaitu PT Sama Satria

Pasifik dan PT Budi Kimia Raya yang memproduksi sorbitol dengan kapasitas produksi yang

relatif kecil.

Tabel 1.3 Pabrik Sorbitol di Indonesia Pabrik Lokasi Kapasitas (ton/tahun)

PT Sorini Pasuruan 330.000

PT Sama Satria Pasifik Sidoarjo 7.200

PT Budi Kimia Raya Lampung 3.000

Dari data pada Tabel 1.1, pemenuhan akan kebutuhan sorbitol di Indonesia masih belum

tercukupi. Perlu adanya pabrik dengan kapasitas tertentu untuk memenuhi kebutuhan sorbitol

di Indonesia tanpa harus memasok sorbitol dari luar negeri. Perkiraan kebutuhan impor

sorbitol di Indonesia didapat dengan membuat plot grafik hubungan kebutuhan impor sorbitol

dengan tahun seperti yang tercantum pada Gambar 1.2.

5

Gambar 1.2 Kebutuhan Impor Sorbitol di Indonesia Tahun 2007-2011

Pabrik direncanakan didirikan pada tahun 2015 dengan pertimbangan sebagai berikut :

x = tahun ; y = kebutuhan impor (ton)

x = 2015

y = 504,2x 106 = 504,2 (2015) 106 = 15.963 ton

Berdasarkan persamaan di atas, diperkirakan kebutuhan sorbitol Indonesia meningkat

hingga 15.953 ton pada tahun 2015. Dengan adanya peningkatan ini, dipilih kapasitas

produksi sebanyak 150.000 ton per tahun untuk menekan kebutuhan impor dan mempunyai

selisih sebanyak 134.047 ton per tahun untuk diekspor ke luar negeri.

1.3 Status Badan Usaha Pendirian pabrik sorbitol mempunyai prospek ke depan yang cukup menguntungkan,

selain untuk menopang kebutuhan sorbitol dalam negeri diharapkan juga mampu menembus

pasar sorbitol di luar negeri. Peluang mendapatkan keuntungan yang cukup besar mendorong

untuk membentuk status badan usaha menjadi Penanaman Modal Asing (PMA) yang

didukung oleh investor dari luar negeri seperti China, Jepang, dan Amerika Serikat.

1.4 Penentuan Lokasi Lokasi suatu pabrik memberikan pengaruh yang besar terhadap lancarnya kegiatan

industri. Alternatif pemilihan lokasi tertuju di daerah Cilegon dan Semarang. Pemilihan lokasi

pabrik yang tepat, ekonomis, dan menguntungkan dipengaruhi oleh banyak faktor, sehingga

sebelum pabrik didirikan perlu dipertimbangkan untuk melihat faktor primer dan sekunder.

Ada beberapa faktor yang harus dipertimbangkan untuk menentukan lokasi pabrik yang kita

rancang agar secara teknis dan ekonomis menguntungkan.

y = 504,2x - 1E+06

0500

100015002000250030003500

2006 2008 2010 2012Kebu

tuha

n Im

por S

orbi

tol (

ton/

ta

hun)

Tahun

Kebutuhan Impor Sorbitol di Indonesia Tahun 2007-2011

Kebutuhan Impor Sorbitol

6

1. Faktor primer yang menjadi pertimbangan dalam pendirian pabrik :

a. Ketersediaan Bahan Baku

Letak pabrik yang dekat dengan pelabuhan dan dekat dengan jalur utama provinsi

mempunyai keuntungan sebagai berikut:

1. Terjaminnya keamanan arus bahan baku

2. Tingkat kerusakan bahan baku dapat diperkecil

3. Biaya transportasi bahan baku lebih murah

Bahan baku pembuatan sorbitol adalah dekstrosa didapat dari negara China dan gas

hidrogen yang produsen dalam negeri.

b. Letak Pasar

Lokasi pabrik yang mendekati konsumen namun juga tidak terlalu jauh dari bahan baku

bertujuan agar distribusi produk ke konsumen dan distribusi bahan baku ke pabrik

cepat dilakukan, menghindari kerusakan selama pengiriman, dan menekan biaya

transportasi. Produk sorbitol diutamakan untuk menopang kebutuhan sorbitol dalam

negeri. Dalam hal ini, kota Cilegon sangat mendukung mengingat letaknya yang

strategis yaitu dekat dengan industri penyedia bahan baku hidrogen terutama Jawa

Barat, dan Jakarta serta berada di area konsumen yaitu Jawa Barat, Banten, Jakarta,

Jawa Tengah, dan Yogyakarta, serta sebagian didistribusikan ke Sulawesi, Papua, dan

Maluku menggunakan jalur laut. Di daerah Cilegon tersebut nantinya pabrik akan

didirikan di Jalan Raya Merak desa Rawa Arum Cilegon, Banten, Indonesia. Lokasi ini

dekat dengan dengan pelabuhan merak dan penyedia bahan baku gas hidrogen yaitu PT

Air Product Indonesia. Untuk lokasi di Semarang terletak di kawasan industri Tugu

yang berada dalam jalur lalu lintas antar propinsi, sehingga produk sorbitol mudah

didistribusikan untuk kebutuhan dalam negeri.

c. Sarana Transportasi

Pemilihan kawasan pabrik harus memenuhi syarat dan fasilitas transportasi yang cukup

memadai untuk mendirikan pabrik. Fasilitas yang disediakan oleh Pemda Cilegon

adalah adanya jalur pantura yang memadai dan adanya rencana menjadikan Cilegon

sebagai pelabuhan nasional. Kedua sarana darat dan laut sangat menunjang dalam hal

pengiriman bahan baku dan produk. Untuk lokasi di Semarang, jalur pantura

merupakan jalur darat yang sangat memadai sedangkan untuk transportasi laut

menggunakan pelabuhan Tanjung Emas.

7

d. Utilitas

Utilitas merupakan faktor penting dalam pemilihan lokasi, terutama suplai air dan

listrik. Fasilitas di Kawasan Industri Cilegon meliputi penyediaan listrik disuplai oleh

PLTU Suralaya dan Krakatau Daya Listrik sedangkan penyediaan air dari PT Krakatau

Tirta Industri serta sumur artesis. Sedangkan kawasan industri Tugu di Semarang

kebutuhan listrik disuplai PLN Semarang dan penyedia air dari sumus artesis.

e. Tenaga Kerja

Tenaga kerja merupakan syarat mutlak bagi berdirinya sebuah perusahaan, tenaga kerja

ahli (skilled labour) tidak mudah didapatkan di setiap daerah tetapi biasanya berada di

daerah yang dekat dengan pusat pendidikan. Kawasan Cilegon merupakan kawasan

industri yang dekat dengan kota Jakarta dan Bandung yang merupakan pusat

pendidikan sehingga mudah untuk memperoleh tenaga ahli. Karena tingginya jumlah

pengangguran maka tidaklah sulit memperoleh tenaga kerja tanpa keahlian (unskilled

labour). Untuk kawasan Semarang, tenaga kerja berasal dari daerah Semarang dan

sekitarnya.

2. Faktor sekunder yang menjadi pertimbangan dalam pendirian pabrik :

a. Iklim dan Lingkungan

Iklim dan lingkungan merupakan salah satu indikator dalam kelancaran dan

kesinambungan proses produksi, maka dalam pemilihan lokasi pabrik dipilih yang

kelembabannya stabil, jauh dari bahaya gunung api, bukan daerah yang memiliki

frekuensi gempa tinggi, bebas banjir dan kekeringan sehingga kestabilan produksi

dapat terjamin.

b. Prasarana dan Fasilitas Sosial

Prasarana seperti jalan dan sarana transportasi lainnya harus tersedia demikian juga

fasilitas sosial seperti sarana pendidikan, ibadah, hiburan, bank, dan rumah sakit,

sehingga dapat meningkatkan kesejahteraan dan taraf hidup masyarakat.

Untuk menentukan lokasi yang tepat pada pendirian pabrik, perlu adanya perbandingan

lokasi berdasarkan ketersediaan bahan baku, letak pasar, sarana transportasi, utilitas, dan

tenaga kerja. Perbandingan pemilihan lokasi pendirian pabrik dapat dilihat pada Tabel 1.4.

8

Tabel 1.4 Perbandingan Pemilihan Lokasi Pendirian Pabrik

No Faktor Lokasi

Cilegon Semarang

1 Ketersediaan

bahan baku

Hidrogen berasal dari PT Air

Product Indonesia

Hidrogen berasal dari PT Aneka

Gas Semarang Industri

2 Letak pasar Dekat dengan pasar seperti

provinsi Banten, Jakarta, dan

Jawa Barat

Letak pasar kurang strategis,

hanya berkisar di jawa Tengah

3 Sarana

transportasi

Berada di jalur pantura, untuk

transportasi laut dekat dengan

Pelabuhan Merak

Berada di jalur pantura dan

dekat dengan Pelabuhan

Tanjung emas

4 Utilitas Penyedia listrik disuplai dari

PLTU Suralaya dan Krakatau

Daya Listrik. Untuk penyedia air

disuplai dari Krakatau Tirta

Industri dan sumur artesis

Listrik berasal dari PLN

Semarang sedangkan untuk air

industri didapat dari sumur

artesis

5 Tenaga kerja Mudah mendapatkan tenaga ahli

karena dekat pusat pendidikan

Tenaga ahli hanya berasal dari

Semarang dan sekitarnya

Berdasarkan tabel perbandingan di atas, daerah Cilegon mempunyai banyak kelebihan

dibandingkan kota Semarang. Oleh karena itu, pemilihan lokasi lebih menguntungkan di

daerah kawasan industri Cilegon. Di samping faktor primer dan sekunder, pertimbangan lain

pemilihan lokasi pabrik di kawasan Cilegon adalah biaya pajaknya yang relatif rendah. Selain

itu penjualan ke luar negeri dikenakan pajak impor. Dengan semakin kecil pajak yang harus

dibayar, diharapkan dapat menurunkan biaya produksi sehingga harga dan kualitas produk

yang dihasilkan dapat bersaing di pasar nasional maupun internasional (PP nomor 63 tahun

2003 tentang perlakuan pajak pertambahan nilai dan pajak penjualan atas barang mewah di

kawasan industri berikat/bonded zone).

9

Gambar 1.3 Lokasi Pendirian Pabrik

(Sumber : maps.google.co.id, 2012).

1.5 Tinjauan Pustaka 1.5.1 Macam-macam Proses

Metode pembuatan sorbitol berbeda-beda tergantung reaktan yang dipakai. Jenis-jenis

proses tersebut meliputi :

1. Proses reduksi elektrolitik

2. Proses hidrogenasi katalitik

3. Proses fermentasi

1.5.1.1 Proses Reduksi Elektrolitik

Bagian utama dari proses ini adalah elektrolitik cell yang merupakan tempat

terjadinya reduksi D-glukosa menjadi sorbitol. Biasanya pada bagian ini dilengkapi dengan

sumber arus yang tidak berfluktuasi. Elektroda yang dipakai adalah amalgam sebagai katoda

dan timbal sebagai anoda, sedangkan larutan yang dipakai NaOH dan Na2SO4. Pada

prinsipnya glukosa akan direduksi dengan H2 sebagai hasil proses elektrolisis diatas. Dari

proses diatas akan dihasilkan sorbitol (Faith, 1975).

1.5.1.2 Proses Hidrogenasi Katalitik

Proses pembuatan sorbitol dengan hidrogenasi katalitik dilakukan dengan cara

mereaksikan dektrosa dan gas hidrogen bertekanan tinggi (500-2000 psig) dengan

menggunakan katalis Raney nickel dalam reaktor pada suhu 130-180oC, sehingga kontak

10

yang terjadi semakin baik (Chao et al., 1982). Dari proses yang telah disebutkan di atas, maka

dipilih proses hidrogenasi katalitik untuk pembuatan sorbitol dengan pertimbangan-

pertimbangan sebagai berikut

Tabel 1.5 Perbandingan antara Reduksi Elektronik dan Hidrogenasi Katalitik

No Parameter Proses

Reduksi Elektrolitik Hidrogenasi Katalitik

1 Segi proses

Bahan baku Glukosa Glukosa

Konversi reaksi Rendah Tinggi

Kualitas produk Rendah Tinggi

2 Segi ekonomi Mahal Murah

1.5.1.3 Proses Fermentasi

Proses pembuatan sorbitol dengan fermentasi dilakukan dengan cara mereaksikan

dekstrosa dengan bantuan Zymomonas mobilis pada kondisi atmosferis. Proses ini hanya

dilakukan di laboratorium untuk kepentingan penelitian karena tidak ekonomis. Jadi, proses

ini belum dapat diaplikasikan di industri (Vogel, 2005).

1.5.2 Kegunaan Produk Sorbitol yang berkembang di Indonesia banyak digunakan pada produk makanan,

minuman, farmasi, kosmetik dan pasta gigi serta untuk industri kimia.

a. Bidang Makanan Kegunaan sorbitol pada makanan sebagai pemanis dan untuk memberikan ketahanan

mutu dasar yang dimiliki makanan tersebut selama dalam proses penyimpanan.

Sorbitol juga digunakan sebagai pemanis makanan dan minuman diet. Bagi penderita

diabetes, sorbitol dapat dipakai sebagai bahan pemanis pengganti sukrosa, dekstrosa,

fruktosa, dan maltosa. Berikut contoh produk di pasaran yang menggunakan sorbitol:

1. Minuman kesehatan (energy drink) ; Hemaviton Energy Drink, Kratingdeng, M-150,

Panther.

2. Permen/kembang gula ; Eski, Frozz, Trebor Free Style.

3. Permen karet ; Big Babol Tutti Frutti, Fishermans Fresh Menthol.

4. Makanan khusus dan suplemen kesehatan ; Diabetasol, Siabetasol Nulife, Entrasol

(Indrie dkk., 2012).

11

b. Bidang Farmasi Sorbitol merupakan bahan baku vitamin C, dibuat melalui proses fermentasi bakteri

Bacillus suboxidant dan Gluconobacter oxydans. Dalam hal lain, sorbitol dapat

digunakan sebagai pengabsorpsi beberapa mineral seperti Cs, Sr, F dan vitamin B12.

Pada konsentrasi tinggi sorbitol dapat sebagai stabilisator dari vitamin dan antibiotik.

c. Bidang Kosmetik dan Pasta Gigi Penggunaan sorbitol di bidang kosmetik antara lain digunakan sebagai pelembab

berbentuk krim, emulsi, lotion, dan gel untuk mencegah penguapan air. Untuk pasta

gigi, sorbitol dapat dipergunakan sebagai penyegar atau obat pencuci mulut yang dapat

mencegah kerusakan gigi dan memperlambat terbentuknya karies gigi.

d. Industri Kimia Sorbitol banyak dibutuhkan sebagai bahan baku surfaktan seperti Polyoxyethylene

Sorbitan Fatty Acid Esters dan Sorbitan Fatty Acid Esters. Pada industri Polyurethane,

sorbitol bersama dengan senyawa polyhidric alcohol lain seperti gliserol merupakan

salah satu komposisi utama resin alkil dan rigid polyurethane foams. Pada industri

tekstil, kulit, semir sepatu, dan kertas, sorbitol digunakan sebagai pelembut dan

stabilisator warna. Sedangkan pada industri rokok sorbitol digunakan sebagai

stabilisator kelembaban, penambah aroma, dan penyejuk.

1.5.3 Sifat Fisis dan Kimia 1.5.3.1 Bahan Baku

1. Dekstrosa Anhidrat

a. Sifat fisis

Rumus molekul : C12H22O11

Berat molekul : bervariasi

Bentuk : bubuk berwarna putih atau kuning

pH : 5-7

Titik cair : 178 oC

b. Sifat Kimia

Dekstrosa anhidrat bersifat dextrorotatory, yaitu akan terpolarisasi searah

perputaran jarum jam (ke arah kanan). Pembakaran sempurna dekstrosa

menghasilkan panas pembakaran standar sebesar 2805 kJ/mol.

C6H12O6 + 6 O2 6 CO2 + 6 H2O ; Hco = -2805 kJ/mol

12

Hidrogenasi dekstrosa menghasilkan sorbitol.

C6H12O6 + H2 C6H14O6

Fermentasi dekstrosa oleh Saccharomyces cerevisiae menghasilkan etanol

(Wikipedia.org).

2. Hidrogen

a. Sifat Fisis

Densitas : 0,0899 g/L

Specific gravity : 0,0694

Specific volume : 193 cuft/lb (21,2 oC)

Titik didih : -252 oC

Suhu dapat terbakar sendiri : 580 oC

Unsur bukan logam, gas tak berwarna, tak berbau, tak berasa, unsur paling ringan

diantara semua unsur, dan tidak larut dalam air.

b. Sifat Kimia

1. Reaksinya dengan O2 disertai letupan, dan dengan alkali membentuk hidrida.

2. Di bumi hidrogen ditemukan di dalam air dan berbagai senyawa karbon.

3. Kegunaannya antara lain sebagai bahan baku pembuatan amoniak, sebagai

reduktor dalam metalurgi, proses kimia dan pemurnian, sebagai bahan bakar

roket, gas pengisi balon udara, dan sebagai bahan bakar masa depan (Manan,

2001).

4. Reaksi dengan oksigen akan menghasilkan air.

5. Hidrogen sangat reaktif terhadap senyawa halogen, reaksi dengan flourin

membentuk senyawa HF.

6. Dengan nitrogen, hidrogen bereaksi membentuk amoniak.

7. Hidrogen bereaksi pada suhu tertentu dengan sejumlah logam, seperti lithium

membentuk senyawa LiH.

8. Hidrogenasi asetaldehid menghasilkan etil alkohol.

13

1.5.3.2 Bahan Pembantu 1. Katalis Raney Nickel

a. Sifat Fisis

Komposisi kimia :

Ni, wt% : 50%

Al, wt% : 50%

Densitas pada fase solid : 8,1 g/cm3

Densitas partikel : 3,32

Porosity : 0,59

Purc Vol : 0,178 cm3/g

Berbentuk bubuk halus berwarna kelabu.

Suhu yang umum digunakan pada 70-100oC

b. Sifat kimia

Cukup resistensi terhadap dekomposisi, dapat disimpan dan digunakan kembali

dalam beberapa periode waktu. Stabilitas termal (tidak terurai pada suhu yang

tinggi).

1.5.3.3 Produk 1. Sorbitol

a. Sifat Fisis

Specific gravity : 1,472 (-5oC)

Titik lebur : 93 oC (Metasable form)

97,5 oC (Stable form)

Titik didih : 296 oC

Kelarutan dalam air : 235 g/100 g H2O

Panas pelarutan dalam air : 20,2 KJ/mol

Panas pembakaran : -3025,5 KJ/mol

b. Sifat Kimia

1. Berbentuk kristal pada suhu kamar.

2. Berwarna putih tidak berbau dan berasa manis.

3. Larut dalam air, gliserol, dan propilena glikol.

4. Sedikit larut dalam metanol, etanol, asam asetat, dan penol.

5. Tidak larut dalam sebagian besar pelarut organik (Perry, 1950).

14

1.5.4 Tinjauan Proses Secara Umum Pembuatan sorbitol proses hidrogenasi katalitik ini merupakan proses hidrogenasi

larutan dekstrosa oleh gas hidrogen dengan nikel Raney sebagai katalis. Dengan dasar reaksi

sebagai berikut :

C6H12O6 + H2 Ni /Al C6H14O6

Reaksi hidrogenasi larutan dekstrosa berlangsung pada suhu 130-159 oC dan tekanan 60

atm. Reaksi ini berlangsung secara eksotermis. Konversi dekstrosa menjadi sorbitol sebesar

99,8%. Bahan baku larutan dekstrosa dan gas hidrogen direaksikan dalam reaktor trickle bed

berisi katalis Raney nickel. Reaktor dioperasikan secara adiabatis non-isotermal. Untuk

selanjutnya keluaran dari reaktor dipisahkan dengan menggunakan evaporator untuk

menguapkan kandungan air yang terdapat pada produk sorbitol (Dechamp, et al., 1995).

15

BAB II PROCESS DESIGN

2.1 Spesifikasi Bahan Baku dan Produk 2.1.1 Spesifikasi Bahan Baku

1. Dekstrosa Anhidrat (C6H12O6) Berat molekul : 180,16 g/mol

Impuritas

Air : 0,1%

Kemurnian (%berat) : 99,9%

Kenampakan : kristal putih

Titik leleh : 146oC (pada 294,8oF)

Tabel 2.1 Spesifikasi Dekstrosa Anhidrat

16

(Chemtrec, 2011).

(Zhengzhou Natural Chemical Co., Ltd., 2012).

2. Air (H20) Densitas : 0,9982 g/cm3

Fase : Cair

Kenampakan : cair, tak berwarna

Viscositas (25o C) : 0,6985 cP

Warna : Tidak berwarna

(KTI, 2010).

3. Hidrogen (H2) Fasa : Gas

Impuritas : maksimal 0,01% berat

Kemurnian : minimal 99,99% berat

Kenampakan : Tidak tampak

Suhu : 30 oC

Tekanan : 20 atm

(Air Liquide, 2010).

4. Katalis Raney Nickel Kemurnian : 85%

Kenampakan : Bubuk halus, kelabu

(Wikipedia, 2012).

2.1.2 Spesifikasi Produk 1. Sorbitol (C6H14O6)

Berat molekul : 182, 17

Densitas : 1,489 g/cm3 (pada 25oC)

Impuritas

Dekstrosa : max 1,5% berat

H2O : maksimal 30% berat

Kemurnian : 70 % berat

Kenampakan : Larutan, tidak berwarna

pH : 6-7

Solven : Air

17

Titik beku : 75oC

Titik didih : 295oC

Viskositas : 110 cp (pada 25oC)

(Sunivo, 2007). 2.2 Konsep Proses 2.2.1 Dasar Reaksi

Proses pembuatan sorbitol adalah mereaksikan dekstrosa dengan hidrogen berlebih

dengan perbandingan laju volume hidrogen : dekstrosa = 3500 : 1. Konversi reaksi sebesar

99,8%. Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut:

Gambar 2.1 Reaksi Pembuatan Sorbitol

(Vogel, 2005).

2.2.2 Kondisi Operasi Kondisi operasi reaktor pada perancangan pabrik sorbitol ini adalah sebagai berikut :

1. Suhu umpan masuk : 130oC

2. Reaksi berlangsung : adiabatis non-isotermal

3. Suhu keluar reaktor : 159 oC

4. Tekanan : 60 atm

5. Sifat reaksi : eksotermis

6. Fase : gas cair

(US.PATENT 4322569, 2012).

2.2.3 Tinjauan Termodinamika Reaksi hidrogenasi dekstrosa menjadi sorbitol berlangsung sebagai berikut:

C6H12O6 (l ) + H2 (g) Raney Ni C6H14O6 (l)

Dekstrosa Hidrogen Sorbitol

1. Panas Reaksi Data entalpi reaksi standar pada 298 K dapat dilihat pada Tabel 2.2

18

Tabel 2.2 Data Entalpi reaksi standar pada 298K Komponen Harga Hof (kJ/mol)

Dekstrosa -1295,2

Hidrogen 0

Sorbitol -1353,7

HRo = Hfo produk - Hfo reaktan

= Hfo C6H14O6 (Hfo C6H12O6 + Hfo H2)

= -1353,7 kJ/mol (-1295,2 kJ/mol + 0)

= -58,5 kJ/mol

Panas reaksi (HR)

HR = H1 + HRo + H2

298

403

1 CpidTmiH

432

298

2 CpidTmiH

Dari hasil perhitugan diperoleh HR = -355156 kJ/jam

Nilai H negatif, jadi merupakan reaksi eksotermis (menghasilkan panas).

2. Energi Bebas Gibbs Harga Gof masing-masing komponen pada suhu 298 K dapat dilihat pada Tabel 2.3

Tabel 2.3 Harga Gof masing-masing komponen pada suhu 298 K Komponen Harga Gof (kJ/mol)

Dekstrosa -697,04

Hidrogen 0

Sorbitol -866,14

Go = Gfo produk - Gfo reaktan

T = 403 K

H1

T = 298 K HR298

T = 298 K

H2

T = 432 K

19

= (G C6H14O6) (( G C6H12O6) + (G H2))

= (-866,14 KJ/mol) ((-697,04 KJ/mol) + ( 0 KJ/mol))

= -169,1 KJ/mol

Go = -R T ln K298

ln K298 = -Go

RT

= 169100 J/mol8,314 Jmol.K 298 K

= 68,25

K298 = exp (68,25)

= 4,38 1029

lnK298

K =

-HRo

R

1298

-1T

lnK298

K =

58500 J/mol8,314 J/mol.K

1

298 K-

1373 K

lnK298

K = 4,748

K = K298

exp (4,748)

K = 3,798 1027; karena K sangat besar, maka reaksi berlangsung secara irreversible ke

arah produk.

2.2.4 Tinjauan Kinetika Menurut Dechamp et al (1995), pada reaksi hidrogenasi dekstrosa dengan hidrogen

berlebih, pengendali reaksi ialah reaksi permukaan antara dekstrosa teradsorbsi dan hidrogen

teradsorbsi. Reaksi ini dapat dimodelkan sebagai berikut:

C6H12O6 (l ) + H2 (g) Raney Ni C6H14O6 (l)

(A) (B) (C)

Mekanisme reaksi:

1. Adsorpsi dekstrosa (A) ke permukaan aktif katalis (S)

A + S AS

r1= kad AC k = 0 ; k k = K = KC

20

2. Adsorpsi hidrogen (B) ke permukaan aktif katalis (S)

B + S BS

r= kad BP k = 0 ; k k = K = KP

3. Reaksi permukaan

AS + BS C + 2 S (Lambat)

r.=k. = k KC KP Neraca permukaan katalis:

A + B + V = 1 KC + KP + = 1 = 1(1 + KC + KP) r = k KCKP(1 + KC + KP)

dengan nilai k = 497 mmol/jam.gNi, KA = 0,8654 L/mol, dan KB = 0,0723 MPa-1 maka

persamaan kecepatan reaksi menjadi: r = 497.0,8654 C. 0,0723P(1 + 0,8654C + 0,0723P) (mmol/jam. g) Dari percobaan yang telah dilakukan Dechamp et al (1995), energi aktivasi reaksi

tersebut adalah 67 kJ/mol sehingga persamaan kecepatan reaksi secara umum:

r (mmol/jam g katalis) = , (, ,) e(/). 2.3 Langkah Proses 2.3.1 Diagram Alir Proses

1. Diagram alir kualitatif dapat dilihat pada Gambar 2.2.

2. Diagram alir kuantitatif dapat dilihat pada Gambar 2.3.

3. Diagram alir lengkap dapat dilihat pada Gambar 2.4.

2.4 Tahapan Proses Proses pembuatan hidrogenasi katalitik sorbitol dapat dibagi menjadi 3 (tiga) tahap,

yaitu :

1. Tahap Pencampuran Bahan Baku

2. Tahap Hidrogenasi

21

3. Tahap Pemurnian

Proses reaksi dilakukan secara continue, dengan menggunakan reaktor trickle bed berisi

katalis Raney nikel. Kondisi operasi pada reaktor adalah temperatur 130-153 oC dan tekanan

60 atm.

2.4.1 Tahap Pencampuran Bahan Baku Pada tahap ini, bahan baku dekstrosa anhidrat disimpan di dalam gudang kemudian

masuk ke Hopper H-01 untuk diumpankan ke Mixer. Hidrogen dari PT Air Liquide masuk ke

kompresor C-01 untuk dinaikkan tekanannya dari 20 atm menjadi 60 atm. Dekstrosa dari

Hopper kemudian menuju tangki pencampur M-01 dengan menggunakan belt conveyor.

Dalam M-01 dekstrosa dicampur dengan air proses dari utilitas untuk menghasilkan larutan

dekstrosa konsentrasi 50 % berat. Larutan dekstrosa yang diperoleh dialirkan menuju

Intermediete Tank (IT) untuk menampung larutand ekstrosa sebelum diumpankan ke Pre

Heater PHE. Larutan glukosa dipanaskan pada PHE dari suhu 30oC menjadi 64oC dengan

memanfaatkan panas sorbitol dari Evaporator EV-01. Selanjutnya dipanaskan kembali pada

HE-01 sampai suhu 103oC. Pada suhu 103oC ini larutan dekstrosa dikontakkan dengan

hidrogen hasil recycle dan make up agar suhu preparasi reaktor menjadi 130oC.

2.4.2 Tahap Hidrogenasi Tahap ini terjadi di dalam reaktor R-01. Reaktor yang digunakan adalah reaktor trickle

bed dimana kedua reaktan tersebut akan melewati partikel-partikel katalis yang ada di dalam

reaktor. Kondisi operasi yang terjadi di dalam reaktor R-01 adalah adiabatis non isothermal

dengan suhu umpan masuk 130oC, suhu produk keluar 153 oC, dan tekanan 60 atm untuk

menghasilkan sorbitol. Reaksi ini berlangsung dengan bantuan katalis nikel. Hasil yang

diperoleh terdiri dari larutan sorbitol, dekstrosa, dan hidrogen. Sorbitol, air, dan dekstrosa

keluar melalui pipa output cairan di bagian bawah reaktor kemudian menuju ke Evaporator

EV-01 untuk tahap separasi, sedangkan hidrogen sisa keluar melalui pipa output gas.

Hidrogen sisa menuju kompresor C-02 untuk dinaikkan tekanannya agar sama dengan

tekanan hidrogen make up untuk kembali digunakan.

2.4.3 Tahap Pemurnian Proses ini bertujuan untuk memekatkan larutan campuran sorbitol dari 50% menjadi

70%. Pada tahap ini air yang terkandung di dalam larutan akan diuapkan sebanyak 50% dari

total kandungan air pada umpan. Pada tahap pemisahan, hasil atas berupa uap air 160oC

digunakan untuk penukar panas pada Heat Exchanger HE-01, sedangkan hasil bawah berupa

22

larutan sorbitol 70% digunakan untuk penukar panas pada PHE. Selanjutnya, dari PHE

dipompa menuju tangki sorbitol T-02.

2.5 Neraca Massa dan Panas 2.5.1 Neraca Massa 2.5.1.1 Neraca Massa di Sekitar Mixer

Gambar 2.2 Neraca Massa di Sekitar Mixer

Tabel 2.4 Neraca Massa di Sekitar Mixer Komponen Input (kg/jam) Output (kg/jam)

Arus M1 M2 M3

Hidrogen 0 0 0

Air 66,155 13098,69 13164,85

Glukosa 13164,85 0 13164,85

Sorbitol 0 0 0

Total arus 13231 13098,69 26329,69

Total 26329,69 26329,69

2.5.1.2 Neraca Massa di Reaktor

Gambar 2.3 Neraca Massa di Reaktor

23

Tabel 2.5 Neraca Massa di Reaktor Komponen Input (kg/jam) Output (kg/jam)

Arus M6 M7 M8

Hidrogen 6480,47 0 6334,49

Air 13164,85 13164,85 0

Glukosa 13164,85 26,33 0

Sorbitol 0 13284,50 0

Total arus 32810,16 26475,67 6334,49

Total 32810,16 32810,16

2.5.1.3 Neraca Massa Pencampuran Sebelum di Reaktor

M5

M3

M6

REAKTAN UMPAN

LARUTAN GLUKOSA

HIDROGEN PEMBAWA

Gambar 2.4 Neraca Massa Pencampuran Sebelum di Reaktor

Tabel 2.6 Neraca Massa Pencampuran Sebelum di Reaktor Komponen Input (kg) Output (kg)

Arus M5 M3 M6

Hidrogen 6480,47 0,00 6480,47

Air 0 13164,85 13164,85

Glukosa 0 13164,85 13164,85

Sorbitol 0 0 0

Total arus 6480,47 26329,69 32810,16

Total 32810,16 32810,16

2.5.1.4 Neraca Massa Setelah Kompresor C-01

HIDROGEN MAKE UP

M4 M5

HIDROGEN PEMBAWA

M8

HIDROGEN RECYCLE

Gambar 2.5 Neraca Massa Setelah Kompresor C-01

24

Tabel 2.7 Neraca Massa Setelah Kompresor C-01 Komponen Input (kg/jam) Output (kg/jam)

Arus M4 M8 M5

Hidrogen 145,98 6334,49 6480,47

Air 0 0 0

Glukosa 0 0 0

Sorbitol 0 0 0

total arus 145,98 6334,49 6480,47

Total 6480,47 6480,47

2.5.1.5 Neraca Massa di Sekitar Evaporator

M10

M9

Eva porator

M7

Gambar 2.6 Neraca Massa di Sekitar Evaporator

Tabel 2.8 Neraca Massa di Sekitar Evaporator Komponen Input (kg/jam) Output (kg/jam)

Arus M7 M9 M10

Hidrogen 0 0 0

Air 13164,85 7537,24 5627,60

Glukosa 26,33 0 26,33

Sorbitol 13284,50 0 13284,50

Total arus 26475,67 7537,24 18938,43

Total 26475,67 26475,67

25

2.5.2 Neraca Panas 2.5.2.1 Neraca Panas Reaktor (R-01)

Gambar 2.7 Neraca Panas di Reaktor

Tabel 2.9 Neraca Panas di Reaktor Arus Masuk (kJ/jam) Keluar (kJ/jam)

QArus 6 21487504,07 0

QArus 7 0 11704057,21

QArus 8 0 14052110,4

QReaksi 4272554,52 0

Qh 0 3890,978995

Jumlah 25760058,59 25760058,59

2.5.2.2 Neraca Panas Mixer (M-01)

Gambar 2.8 Neraca Panas Mixer (M-01)

Tabel 2.10 Neraca Panas Mixer Arus Masuk (kJ/jam) Keluar (kJ/jam)

QArus 1 80031 0

QArus 2 275255,17 0

QArus 3 0 355286,17

Jumlah 355286,17 355286,17

26

2.5.2.3 Neraca Panas Pre Heater

Gambar 2.9 Neraca Panas Pre Heater

Tabel 2.11 Neraca Panas Pre Heater Arus Masuk (kJ/jam) Keluar (kJ/jam)

QArus 3 2144158,989 0

QArus 3' 0 4590212,952

QArus 10 3339932,647 0

QArus 10' 0 893878,6848

Jumlah 5484091,637 5484091,637

2.5.2.4 Neraca Panas Heat Exchanger (HE-01)

Gambar 2.10 Neraca Panas Heat Exchanger (HE-01)

Tabel 2.12 Neraca Panas Heat Exchanger (HE-01)

Arus Masuk (kJ/jam) Keluar (kJ/jam)

QArus 3 4590212,952 0

QArus 3 0 7337626,092

Qserap 2747413,14 0

Total 7337626,092 7337626,092

27

2.5.2.5 Neraca Panas Kompressor C-01

Gambar 2.11 Neraca Panas Kompresor C-01

Tabel 2.13 Neraca Panas Kompressor C-01 Arus Masuk (kJ/jam) Keluar (kJ/jam)

QArus 4 62942,9174 0

QArus 4' 0 71774,85501

Qkompresi 8831,937629 0

Jumlah 71774,85501 71774,85501

2.5.2.6 Neraca Panas Percabangan H2 Make Up dan Recycle

Gambar 2.12 Neraca Panas Percabangan H2 Make Up dan Recycle

Tabel 2.14 Neraca Panas Percabangan H2 Make Up dan Recycle Arus Masuk (kJ/jam) Keluar (kJ/jam)

QArus 4' 71774,85501 0

QArus 8' 14064025 0

QArus 5 0 14135799,85

Jumlah 14135799,85 14135799,85

2.5.2.7 Neraca Panas Percabangan H2 (Q5) dan Larutan Glukosa (Q3)

Gambar 2.13 Neraca Panas Percabangan H2 (Q5) dan Larutan Glukosa (Q3)

28

Tabel 2.15 Neraca Panas Percabangan H2 (Q5) dan Larutan Glukosa (Q3)

Arus Masuk (kJ/jam) Keluar (kJ/jam)

QArus 5 14135799,85 0

QArus 3 7351704,222 0

QArus 6 0 21487504,07

Total 21487504,07 21487504,07

2.5.2.8 Neraca Panas Kompressor C-02

Gambar 2.14 Neraca Panas Kompresor C-02

Tabel 2.16 Neraca Panas Kompressor C-02 Arus Masuk (kJ/jam) Keluar (kJ/jam)

QArus 8 14052110,4 0

QArus 8' 0 14064025

Qkompresi 11914,59794 0

Total 83997,628 83997,628

2.5.2.9 Neraca Panas Evaporator

Gambar 2.15 Neraca Panas Evaporator

Tabel 2.17 Neraca Panas di Evaporator Arus Masuk, kJ/jam Keluar, kJ/jam

Q7 11704057,21 0

Q9 0 5105089,169

Q10 0 7156718,697

Jumlah 11704057,21 12261807,87

29

Menghitung kebutuhan steam

Neraca Panas Total :

Hmasuk = Hkeluar

Q in + HS = Qout + HC

Panas yang digunakan adalah steam saturated tekanan 10 atm dengan 180,5 oC. Dari

steam table diperoleh :

= 2776.300 kJ/kg

HS HC = Q out - Qin

m (Hv Hl) = ((Q9+Q10) Q7) kJ/jam

m (Hv Hl) = ((5105089,169 + 7156718,697) 11704057,21) kJ/jam m x = (12261807,87 - 11704057,21) kJ/jam

m x 2776.3 kJ/kg = 557750,655 kJ/jam

ms = 557750,655 kJ/jam

2776.3 kJ/kg ms = 200,8971132 kg/jam

2.6 Lay Out Pabrik dan Peralatan 2.6.1 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 sorbitol ini merupakan pabrik baru (bukan pengembangan), sehingga penentuan

lay out tidak dibatasi oleh bangunan yang ada.

2. Kemungkinan perluasan pabrik sebagai pengembangan pabrik.

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. Sistim kontruksi yang direncanakan adalah out door untuk menekan biaya bangunan

dan gedung, dan juga karena iklim Indonesia memungkinkan konstruksi secara out

door.

30

5. Harga tanah amat tinggi sehingga diperlukan efisiensi dalam pemakaian dan

pengaturan ruangan / lahan.

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.

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) .

31

Gambar 2.16 Tata Letak Pabrik

2.6.2 Lay Out Peralatan Beberapa hal yang harus diperhatikan dalam menentukan lay out peralatan proses pada

pabrik sorbitol, 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

32

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.

Gambar 2.17 Tata Letak Peralatan Proses

33

BAB III PERANCANGAN ALAT UTAMA DAN UTILITAS

3.1 Perancangan Alat Utama 3.1.1 Spesifikasi Reaktor

Kode : R-01

Fungsi : Tempat berlangsungnya reaksi antara hidrogen dan dekstrosa menjadi sorbitol

dengan katalis Raney Nickel (Ni/Al2O3)

Jenis : Trickle Bed Reactor

Bahan : low-alloy steel SA 353

Tabel 3.1 Dimensi Reaktor Dimensi Reaktor Ukuran

Tinggi Reaktor 10,3 m

Tinggi bed katalis 8,15 m

Volume Reaktor 5,66 m3

IDs 1,88 m

Tebal Shell 1 in

Head Elliptical

Tebal head 11/8 in

Kondisi operasi

Suhu : 130-153 oC

Tekanan : 60 atm

34

3.1.2 Spesifikasi Evaporator Kode : EV-01

Fungsi : Memekatkan larutan sorbitol dari 50% hingga konsentrasinya 70 %

Tipe : Long-Tube Vertical

Bahan : Low Alloy Steel SA-204 grade C

Tabel 3.2 Dimensi Evaporator

Dimensi Evaporator Ukuran

Jumlah Tube 356 buah

Panjang tube 18 ft

Diameter 25 in

Diameter ruang uap 147,96 in

Tinggi shell 36 ft

Tebal shell in

Tebal head atas 1 in

Tebal head bawah 3/8 in

Tinggi evaporator 39,08 ft

3.1.3 Spesifikasi Kompresor Kode : C-01

Fungsi : Untuk menaikkan tekanan dari 20 atm menjadi 60 atm

Jenis : Sentrifugal

Jumlah stage : 1 stage

Daya compressor : 0,6237 MW

Daya motor : 0,6613 MW

Tekanan masuk : 20 atm

Tekanan keluar : 60 atm

35

3.1.4 Spesifikasi Pompa Kode : P-07

Fungsi : Mengalirkan Produk Sorbitol dari Pre-Heater ke Tangki

penyimpanan Sorbitol

Jenis : Single stage centrifugal pump

Tabel 3.3 Dimensi Pompa Dimensi Pompa Ukuran

Kapasitas 111,787 gpm

Power Pompa 2,54 HP

Power Motor 3,108 HP

Efisiensi Pompa 58%

Efisiensi Motor 82%

Bahan Konstruksi Commercial steel

Pipa Nominal = 3 in

Schedule Number = 40 ST 40 S

ID pipa = 3,5 in

OD pipa = 3,068 in

Flow area = 2,228 in2

36

3.1.5 Spesifikasi Tangki Penyimpanan Produk Kode : T-02

Fungsi : Menyimpan produk cair sorbitol selama 30 hari

Tipe : tangki silinder tegak dengan dasar datar (flat bottom) dan bagian atas

berbentuk kerucut (conical)

Tabel 3.4 Dimensi Tangki

Dimensi Tangki Ukuran

Bahan konstruksi

Dimensi Tangki

Carbon Steel SA -283 C

Jumlah : 1 buah

Diameter : 140 ft

Tinggi : 48 ft

Jumlah Course : 8

Course 1 Tinggi = 48 ft

Tebal shell = 16/8 in




Tebal shell = 1 3/8 in


Tebal shell = 1 1/16 in






Tebal shell = in



Tinggi roof 33,73 ft

Tebal roof in

Volume tangki 551563,61 ft3 (98243,98 bbl)

37

3.2 Perancangan Utilitas Unit pendukung proses atau yang lebih dikenal dengan sebutan utilitas merupakan unit

penunjang proses produksi yang merupakan bagian penting untuk menunjang berlangsungnya

proses suatu pabrik. Unit pendukung proses yang terdapat dalam pabrik sorbitol adalah:

1. Unit penyediaan air

Unit ini bertugas menyediakan dan mengolah air untuk memenuhi kebutuhan air

umpan boiler, air konsumsi umum, dan sanitasi.

2. Unit pengadaan steam

Unit ini bertugas untuk menyediakan kebutuhan steam sebagai media pemanas

evaporator.

3. Unit pengadaan udara tekan

Unit ini bertugas untuk menyediakan udara tekan untuk kebutuhan instrumentasi

pneumatic, penyediaan udara tekan di bengkel, dan 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.

5. Unit pengadaan bahan bakar

Unit ini bertugas menyediakan bahan bakar untuk kebutuhan boiler dan generator.

3.2.1 Unit Pengadaan Air Air yang dibutuhkan pabrik disuplai dari 2 sumber air, yaitu PT Krakatau Tirta Industri

dan sumur artesis. Alasan pemilihan air dari sumur ertesis mempunyai pertimbangan sebagai

berikut:

1. Air artesis mempunyai kualitas lebih baik dibandingkan dengan air permukaan jika

ditinjau dari segi kontaminasi dan pencemaran.

2. Sumur artesis mempunyai kontinuitas lebih tinggi sehingga kekurangan air dapat

dihindari

Kebutuhan air diperoleh dari sumur artesis yang digunakan untuk keperluan:

1. Air proses

Dalam hal ini air proses digunakan untuk melarutkan glukosa dengan pertimbangan:

a. Air dapat diperoleh dengan mudah dalam jumlah besar.

b. Mudah dalam pengaturan dan pengolahannya.

38

c. Tidak terdekomposisi.

Air yang digunakan sebagai air proses tidak boleh mengandung zat-zat sebagai berikut:

a. Besi, yang dapat menimbulkan korosi.

b. Silica, yang dapat menimbulkan kerak.

c. Oksigen terlarut, yang dapat menimbulkan korosi.

d. Minyak, yang merupakan penyebab terganggunya film corrotion inhibitor,

menurunkan heat transfer coefficient dan dapat menjadi makanan mikroba sehingga

menimbulkan endapan.

2. Air Sanitasi

Air sanitasi digunakan untuk kebutuhan air minum, laboratorium, kantor, dan

perumahan. Syarat air sanitasi antara lain:

Syarat fisik:

a. Suhu dibawah suhu udara luar.

b. Warna jernih, turbidity < 10 ppm

c. Tidak berasa

d. Tidak berbau

Syarat kimia

a. Tidak mengandung zat anorganik

b. Tidak beracun

c. Kadar klor bebas sekitar 0,7 ppm

Syarat bakteriologis

Tidak mengandung bakteri-bakteri terutama bakteri pathogen.

3. Air Umpan Boiler (Boiler Feed Water)

Merupakan air yang digunakan untuk menghasilkan steam untuk kelangsungan proses.

Faktor-faktor yang perlu diperhatikan dalam penanganan air umpan boiler adalah

sebagai berikut :

Zat-zat yang dapat menyebabkan korosi.

Korosi yang terjadi di dalam boiler disebabkan karena air mengandung larutan-

larutan asam dan gas-gas terlarut seperti O2, CO2, H2S, dan NH3.

Zat yang menyebabkan kerak (scale forming).

Pembentukan kerak disebabkan karena adanya kesadahan dan suhu tinggi, yang

biasanya berupa garam-garam karbonat dan silikat.

39

Zat yang menyebabkan foaming.

Air yang diambil dari proses pemanasan biasanya menyebabkan foaming pada

boiler karena adanya zat-zat organik, anorganik dan zat-zat yang tak larut dalam

jumlah besar. Efek alkalinitas terjadi akibat alkalinitas yang tinggi.

4. Air Hydran

Air hydrant adalah air yang digunakan untuk mencegah kebakaran. Pada umumnya air

jenis ini tidak memerlukan persyaratan khusus.

3.2.1.1 Pengolahan Air Pengolahan air bertujuan untuk memenuhi syarat-syarat air untuk dapat digunakan

sesuai dengan keperluan. Pengolahan air ini meliputi pengolahan secara fisik dan kimia,

dengan menambahkan desinfektan maupun dengan ion exchanger. Secara khusus unit

pengolahan air ini meliputi :

a. Unit Pengolahan Awal

Unit ini bertujuan untuk memisahkan zat-zat pengotor khususnya suspended oil dalam air

dengan menggunakan alum (Al2(SO4)3) pada sebuah kolam yang dilengkapi dengan

pengaduk. Beberapa zat lain ditambahkan, seperti Coagulant Aid untuk mengatur pH,

CaOCl atau chlorine sebagai desinfektan. Kemudian air ini dialirkan ke penyaring pasir

(sand filter). Hasilnya kemudian ditampung dalam tangki Filtered Water Storage.

b. Unit Penyaringan Karbon Aktif

Filter karbon aktif digunakan untuk memisahkan klorida, warna dan bau. Maksimum

klorida bebas yang diizinkan adalah 1 ppm agar tidak mengganggu proses ion exchange.

c. Unit Demineralisasi Air

Unit demineralisasi bertujuan untuk menghilangkan mineral-mineral yang terdapat dalam

air dengan menggunakan ion exchange. Demineralisasi diperlukan agar tidak menimbulkan

kerak pada suhu tinggi dan bebas dari gas-gas yang dapat menimbulkan korosi. Unit ini

terdiri atas:

Kation exchanger

Air hasil filtrasi dari filter karbon aktif dilewatkan dalam kolom kation exchanger yang

berisi resin RH, yaitu suatu polimer dengan rantai karbon yang mengikat ion H+.

Reaksi yang terjadi:

X+ + n RH RnX + n H+

40

Dimana X+ adalah logam X. dalam hal ini logam akan diikat oleh resin. Jika resin telah

jenuh, maka dilakukan regenerasi dengan sistem back wash. Reaksi yang terjadi :

RnX + HY XY + n RH

Degasssifier

Kation exchanger mengikat logam dan membentuk asam. Pada saat pertukaran

hidrogen dari resin dengan kation dari air, akan terbentuk larutan asam bikarbonat

dalam air yang kemudian bereaksi membentuk asam karbonat. Reaksinya adalah :

Ca(HCO3)2 + 2 RH CaR2 + 2 H2CO3

H2CO3 CO2 + H2O

Gas CO2 yang terbentuk dapat dihilangkan dengan aerasi menggunakan blower.

Anion Exchanger

Seperti pada kation exchanger, pada anion exchanger terjadi pertukaran ion dimana ion

negatif akan diikat oleh resin. Reaksi yang terjadi :

X- + n ROH RnX + n OH

Dimana X- adalah ion X negatif. Dalam hal ini akan diikat oleh resin. Jika resin telah

jenuh, maka dilakukan regenerasi dengan sistem back wash. Reaksi yang terjadi :

RnX + n YOH XY + n ROH

d. Unit Air Umpan Boiler

Bahan baku pembentukan steam diperoleh dari unit demineralisasi yang mengalami

pengolahan lanjut sebelum diubah menjadi steam di unit boiler. Air dari unit demineralisasi

masih mengandung zat-zat terlarut, terutama CO2 dan O2 yang harus dihilangkan karena

dapat menyebabkan korosi. Gas-gas tersebut dihilangkan dalam deaerator. Pada deaerator

diinjeksikan :

Hidrazin yang berfungsi mengikat oksigen berdasarkan reaksi berikut :

2 N2H2 + O2 2 N2 + H2O

Nitrogen sebagai hasil reaksi bersama-sama dengan gas lain dihilangkan melalui

stripping dengan uap bertekanan rendah.

Larutan pospat (Na3PO4H2O) untuk mencegah terbentuknya kerak.

Dispersan untuk mencegah penggumpalan pospat

41

Gambar 3.1 Diagram Pengolahan Air

3.2.1.2 Kebutuhan Air Pabrik Sorbitol

Kebutuhan air di pabrik sorbitol meliputi kebutuhan air untuk steam, air proses, air

sanitasi, dan air pemadam kebakaran

a. Kebutuhan air untuk steam pada pabrik Sorbitol dengan kapasitas 150.000

ton/tahun, dapat diketahui pada tabel berikut :

Tabel 3.5 Kebutuhan air untuk Pengadaan steam Kode Nama Alat Kebutuhan (kg/jam)

EV-01 Evaporator 200,897

Total 200,897

Kebutuhan air steam = 200,897 kg/jam

= 200,897 Lt/jam

= 4,82 m3/hari

Diperkirakan air hilang 10 % sehingga make up untuk steam = 0,482 m3/hari

b. Kebutuhan air proses digunakan untuk melarutkan glukosa pada mixer sebelum

masuk ke reaktor, dapat diketahui dari tabel berikut :

42

Tabel 3.6 Kebutuhan Air Proses Awal Kode Nama Alat Kebutuhan (kg/jam)

M-01 Mixer 13098,69

Total 13098,69

Kebutuhan air proses pada mixer = 13098,69 kg/jam

= 314,36 m3/hari

Diperkirakan air yang hilang 10% sehingga kebutuhan make up air proses

= 10% x 314,36 m3/hari = 31,436 m3/hari

c. Kebutuhan air sanitasi pabrik sorbitol meliputi :

Air untuk Karyawan kantor

Kebutuhan untuk karyawan sebesar 40 Lt/org/hari (Linsley,1984).

Air untuk 79 karyawan kantor diperlukan air sebanyak :

= 79 orang x 40 Lt/hr

= 3160 Lt/hari

= 3,16 m3/hari

Air untuk perumahan

Perumahan karyawan pabrik sebanyak 50 rumah. Bila masing-masing rumah

dihuni oleh 4 orang. Kebutuhan air untuk perumahan sebanyak 250 L/org/hari.

Air untuk perumahan sebanyak:

= 250 x 4 x 50

= 50000 Lt/hari

= 50 m3/hari

Air untuk Laboratorium diperkirakan sebanyak 3,5 m3/hari

Air untuk pembersihan, pertamanan, dan lain lain sebanyak 10 m3/hari

Jadi kebutuhan air sanitasi sebanyak

= 3,16 m3/hari + 50 m3/hari + 3,5 m3/hari + 10 m3/hari

= 66,66 m3/hari

Total air bersih yang disuplai dari tangki air sebanyak

= air proses + air untuk steam + make up air proses + make up air untuk steam + air

sanitasi

= 314,36 + 4,82 + 31,436 + 0,482 + 66,66

= 417,758 m3/hari

43

3.2.2 Unit Pengadaan Steam Steam yang diproduksi pada pabrik sorbitol ini digunakan sebagai media pemanas

evaporator. Untuk memenuhi kebutuhan steam digunakan 1 buah boiler. Steam yang

dihasilkan dari boiler ini adalah saturated steam yang mempunyai suhu 180,5 oC dan

tekanan 146,95 psi.

Jumlah steam yang dibutuhkan sebesar 9424,55 kg/jam. Untuk menjaga kemungkinan

kebocoran steam pada saat distribusi dan make up blowdown pada boiler, maka jumlah steam

dilebihkan sebanyak 20%. Sehingga jumlah steam yang dibutuhkan adalah 11309,46 kg/jam

(24933,06 lb/jam)

Blow down 10% dari yang dihasilkan = 10% x 24933,06 lb/jam = 2493,306 lb/jam

Umpan air masuk boiler = steam yang dihasilkan + blow down

= 24933,06 + 2493,306

= 27426,366 lb/jam

Kondensat yang kembali = 90% dari steam yang dihasilkan

= 90% x 24933,06 lb/jam

= 22439,754 lb/jam

Kondensat yang hilang = 10% dari steam yang dihasilkan

= 10% x 24933,06 lb/jam

= 2493,306 lb/jam

Make up air untuk boiler = Kondensat yang hilang + blow down

= 2493,306 lb/jam + 2493,306 lb/jam

= 4986,612 lb/jam

% make up water = x 100%

= , , x 100%

= 18.18%

% kondensat = x 100%

= , , x 100%

= 82,72%

Kapasitas Boiler

Untuk menghitung kapasitas boiler digunakan persamaan

Q = ms(h-hf)

44

Dimana

Q = kapasitas boiler (Btu/jam)

ms = masa steam yang dihasilkan (lb/jam)

h = enthalpy steam masuk pada P dan T tertentu (Btu/lb)

hf = entahalpy steam pada 1 atm (Btu/lb)

Kondisi steam masuk pada T = 180,5 oC = 356,9oF dan P = 10 atm = 146,95 psi

Karena steam yang masuk terdiri dari 18,18% make up water dan 82,72% kondensat,

maka

T = 30oC = 86oF h liq 86oF = 54.03 Btu/lb

T = 180,5oC = 359,9oF h liq 356,9oF = 332,31 Btu/lb

(Smith and Van Ness, 1996).

h = {18,18% x (hliq 30oC)} + {82,72 % x (hliq 180.5oC)}

h = 284,709 Btu/lb

dengan menggunakan steam table diperoleh

pada T = 180,5oC

h1 = 281,72 Btu/lb

hf (sat,vap, T = 180,5oC) = 1182,95 Btu/lb

(Smith and Van Ness, 1996)

Menghitung kapasitas Boiler

Q = 24933,06 lb/jam x (1182,95 Btu/lb - 281,519 Btu/lb)

Q = 22475433,21 Btu/jam

Untuk tekanan

45

terutama untuk fasilitas instrumentasi dan udara pabrik di peralatan proses, seperti untuk

menggerakkan control valve yang dikendalikan dengan sistem komputerisasi serta untuk

pembersihan peralatan pabrik. Peralatan utama pada unit ini adalah :

a. IA/PA Kompressor

b. IA/PA Reservoir

c. Filter Air

d. Instrument Air Dryer

Udara tekan disuplai dari IA/PA kompressor dengan jenis screw dan tipe package.

Udara dari IA/PA reservoir dibagi menjadi dua, yaitu untuk kebutuhan plant dan instrumen.

Udara untuk kebutuhan instrumen terlebih dahulu disaring pada filter yang berbentuk

package, lalu dikeringkan. Hal ini dilakukan karena udara kering tidak boleh mengandung air.

Media pada dryer dapat berupa activated alumina atau silica gel. Udara yang keluar dari dryer

disaring dengan dust filter untuk menghilangkan kotoran yang mungkin terbawa, kemudian

ditampung dalam IA reservoir dan disalurkan untuk kebutuhan instrumen.

Kebutuhan udara tekan diperkirakan kebutuhan udara tekan sebesar 1630 m3/jam. Alat

untuk menyediakan udara tekan berupa kompresor.

Spesifikasi kompresor yang dibutuhkan :

Kode : C-01

Fungsi : Menaikkan tekanan gas alam dari tekanan 20 atm menjadi 60 atm

Jenis : Sentrifugal

Jumlah stage : 1 stage

Kapasitas : 1630 m3/jam

Tekanan suction : 20 atm

Tekanan discharge : 60 atm

Suhu udara : 30 oC

Efisiensi : 80 %

Daya kompresor : 836,3955 HP

3.2.4 Unit Pengadaan Listrik Kebutuhan tenaga listrik di pabrik sorbitol ini dipenuhi oleh PLN dan generator pabrik

sebagai cadangan. Hal ini bertujuan agar pasokan tenaga listrik dapat berlangsung kontinyu

meskipun ada gangguan pasokan dari PLN. Kebutuhan listrik di pabrik ini antara lain:

1. Listrik untuk keperluan proses dan utilitas

46

2. Listrik untuk penerangan

3. Listrik untuk AC

4. Listrik untuk laboratorium dan instrumentasi

Generator yang digunakan adalah generator bolak-balik dengan pertimbangan :

1. Tenaga listrik yang dihasilkan cukup besar

2. Tegangan dapat dinaikkan atau diturunkan dengan trafo sesuai kebutuhan

Generator AC yang digunakan adalah jenis 3 fase yang memiliki keuntungan:

1. Tegangan listrik stabil

2. Daya kerja lebih besar

3. Kawat penghantar lebih sedikit

4. Motor yang digunakan relatif murah dan sederhana

3.2.4.1 Listrik untuk Keperluan Proses dan Utilitas Kebutuhan listrik untuk keperluan proses dan utilitas dapat dilihat pada Tabel 3.7

Tabel 3.7 Kebutuhan Listrik untuk Keperluan Proses dan Utilitas No Nama Alat HP kW Total HP Total kW

1 C-01 1 836,39 623,70 836,39 623,70

2 C-02 1 50,22 37,45 50,22 37,45

3 P-01 1 1,62 1,21 1,62 1,21

4 P-02 1 5,77 4,30 5,77 4,30

5 P-03 1 3,38 2,52 3,38 2,52

6 P-04 1 3,38 2,52 3,38 2,52

7 P-05 1 4,67 3,48 4,67 3,48

8 P-06 1 2,54 1,89 2,54 1,89

9 P-07 1 2,54 1,89 2,54 1,89

Total 9 910,51 678,96

Jadi jumlah listrik yang dikonsumsi untuk keperluan proses dan utilitas sebesar 910,51

HP.

3.2.4.2 Listrik untuk Penerangan Untuk menentukan besarnya tenaga listrik penerangan digunakan persamaan :

DUFaL..

...............................................................................................(IV-17)

dengan :

47

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

Tabel 3.8 Jumlah Lumen Berdasarkan Luas Bangunan

Jumlah lumen :

untuk penerangan dalam ruangan = 1.416.412,87 lumen

untuk penerangan bagian luar ruangan = 216.046,07 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 = 1.416.412,87 / 1.920

= 738 buah

Untuk penerangan bagian luar ruangan digunakan lampu mercury 100 Watt, dimana

lumen output tiap lampu adalah 3.000 lumen (Perry 6th ed., 1984).

Jadi jumlah lampu luar ruangan = 216.046,07 / 3.000

= 73 buah

Total daya penerangan = ( 40 W x 738 + 100 W x 72 )

= 36,82 kW

No Bangunan Luas, m2 Luas (a), ft2 F U D Lumen1 Pos keamanan 24 258.33 20.00 0.42 0.75 16401.752 Parkir karyawan 300 3229.09 10.00 0.49 0.75 87866.523 Kantin 50 538.18 20.00 0.51 0.75 28140.264 Kantor 300 3229.09 35.00 0.60 0.75 251151.805 Klinik 100 1076.36 20.00 0.51 0.75 56280.526 Ruang kontrol 100 1076.36 40.00 0.56 0.75 102510.947 Laboratorium 100 1076.36 40.00 0.56 0.75 102510.948 Safety 100 1076.36 40.00 0.56 0.75 102510.93949 Proses 500 5381.82 30.00 0.59 0.75 364869.45

10 Mushola 50 538.18 20.00 0.55 0.75 26093.6911 Utilitas 250 2690.91 10.00 0.59 0.75 60811.5712 Parkir mobil Loading 300 3229.09 10.00 0.59 0.75 72973.8913 Ruang generator 50 538.18 10.00 0.51 0.75 14070.1314 Gudang 250 2690.91 5.00 0.51 0.75 35175.3215 Bengkel 100 1076.36 40.00 0.51 0.75 112561.0316 Jembatan Timbang 100 1076.36 5.00 0.51 0.75 14070.1317 Pemadam 100 1076.36 20.00 0.51 0.75 56280.5218 Jalan dan taman 500 5381.82 5.00 0.55 0.75 65234.2319 Area perluasan 500 5381.82 5.00 0.57 0.75 62945.31

Jumlah 3774 40622.01 1,632,458.94

48

3.2.4.3 Listrik untuk AC Kebutuhan listrik untuk kebutuhan AC diperkirakan menggunakan tenaga listrik

sebessar 15.000 Watt atau 15 kW.

3.2.4.4 Listrik untuk Laboratorium dan Instrumentasi Kebutuhan listrik untuk laboratorium dan instrumentasi diperkirakan menggunakan

tenaga listrik sebesar 10.000 Watt atau 10 kW.

Tabel 3.9 Total Kebutuhan Listrik Pabrik No. Kebutuhan Listrik Tenaga listrik, kW

1.

2.

Listrik untuk keperluan proses dan utilitas

Listrik untuk keperluan penerangan

678,96

36,82

3.

4.

Listrik untuk AC

Listrik untuk laboratorium dan instrumentasi

15

10

Total 740,78 Untuk faktor keamanan, kebutuhan listrik ini dilebihkan 10% sehingga total kebutuhan

listrik adalah 814,858 kW.

Digunakan generator dengan efisiensi 80 %, maka output generator dapat dihitung:

P = 814,858 kW/0,8

= 1.018,573 kW

Ditetapkan out put generator 1.100 kW, sehingga untuk keperluan lain masih tersedia

81,428 kW.

Spesifikasi generator :

Tipe : AC Generator

Kapasitas : 1100 kW

Tegangan : 220/230 V

Efisiensi : 80 %

Phase : 3

Bahan bakar : fuel oil grade 4

3.2.5 Unit Pengadaan Bahan Bakar Unit pengadaan bahan bakar mempunyai tugas untuk memenuhi kebutuhan

bahan bakar generator. Jenis bahan bakar yang digunakan adalah Industrial Diesel Oil

(IDO). IDO diperoleh dari Pertamina dan distributornya. Alasan pemilihan IDO

sebagai bahan bakar adalah :

49

1. Mudah didapat

2. Lebih ekonomis

3. Mudah dalam penyimpanan

Bahan bakar IDO yang digunakan mempunyai spesifikasi sebagai berikut :

Specific gravity : 0,88

Heating Value : 19.600 Btu/lb

Efisiensi bahan bakar : 80%

Densitas : 54,937 lb/ft3

Kebutuhan bahan bakar untuk tiap alat dihitung dengan persamaan berikut :

Bahan bakar = h . . effalat Kapasitas

Tabel 3.10 Total Kebutuhan Bahan Bakar Pabrik

Keterangan Boiler Generator

Efisiensi bahan bakar 80% 80%

Kapasitas (Btu/jam) 2.233.134,65 1.194.249,57

Kebutuhan IDO (m3/jam) 0,11 0,058 3.3 MANAJEMEN PERUSAHAAN 3.3.1 Bentuk Perusahaan

Pabrik sorbitol yang akan didirikan mempunyai :

1. Bentuk perusahaan : Perseroan Terbatas (PT)

2. Lapangan Usaha : Industri Sorbitol

3. Lokasi Perusahaan : Cilegon, Banten, Jawa Barat

Alasan dipilihnya bentuk perusahaan ini didasarkan atas beberapa faktor, antara lain:

1. Mudah mendapatkan modal dengan cara menjual saham di pasar modal atau perjanjian

tertutup dan meminta pinjaman dari pihak yang berkepentingan seperti badan usaha

atau perseorangan.

2. Tanggung jawab pemegang saham bersifat terbatas, artinya kelancaran produksi hanya

akan ditangani oleh direksi beserta karyawan sehingga gangguan dari luar dapat

dibatasi.

3. Kelangsungan hidup perusahaan lebih terjamin karena tidak terpengaruh dengan

berhentinya pemegang saham, direksi berserta stafnya, dan karyawan perusahaan.

4. Mudah mendapat kredit bank dengan jaminan perusahaan yang sudah ada.

50

5. 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.

6. Efisiensi dari manajemen

Para pemegang saham dapat memilih orang yang ahli sebagai dewan komisaris dan

direktur utama yang cukup cakap dan berpengalaman.

7. Lapangan usaha lebih luas

Suatu Perseroan Terbatas dapat menarik modal yang sangat besar dari masyarakat,

sehingga dengan modal ini PT dapat memperluas usahanya.

8. Merupakan bidang usaha yang memiliki kekayaan tersendiri yang terpisah dari

kekayaan pribadi.

9. Mudah bergerak di pasar modal.

3.3.2 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:

1. Pendelegasian wewenang

2. Perumusan tujuan perusahaan dengan jelas

3. Pembagian tugas kerja yang jelas

4. Kesatuan perintah dan tanggung jawab

5. Sistem kontrol atas kerja yang telah dilaksanakan

6. Organisasi perusahaan yang fleksibel

(Widjaja, 2003).

Dengan berpedoman terhadap asas-asas tersebut, maka dipilih organisasi kerja

berdasarkan Line and Staff System. Pada sistem ini, garis wewenang lebih sederhana, praktis,

dan tegas. Demikian pula dalam pembagian tugas kerja seperti yang terdapat dalam sistem

organisasi fungsional, sehingga seorang karyawan hanya akan bertanggung jawab pada

seorang atasan saja.

51

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.

Menurut Djoko (2003), ada 2 kelompok orang yang berpengaruh dalam menjalankan

organisasi kerja berdasarkan sistem garis dan staff ini, yaitu:

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

dalam rangka mencapai tujuan.

2. Sebagai staff, yaitu orang-orang yang melakukan tugas sesuai dengan keahliannya,

dalam hal ini berfungsi untuk memberi saran-saran kepada unit operasional.

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:

Cover, Daftar, Bab i - IV

Documents

Transcript of Cover, Daftar, Bab i - IV