BAB II - USU-IR - Universitas Sumatera Utara

PRA RANCANGAN PABRIK
PEMBUATAN N-BUTIRALDEHID DARI PROPILEN DAN GAS
SINTESIS
DENGAN KATALIS RHODIUM MELALUI PROSES OXO-REACTION
DENGAN KAPASITAS PRODUKSI 21.000 TON/TAHUN
TUGAS AKHIR
Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan
Ujian Sarjana Teknik Kimia
Oleh :
DENI MARDAYANI
040405042
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2009
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
KATA PENGANTAR
Puji Syukur penulis ucapkan kepada Allah SWT karena atas kehendak dan
rahmat-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir yang berjudul “PraRancangan Pabrik Pembuatan n-Butiraldehid dari Propilen dan Gas Sintesis
dengan Katalis Rhodium melalui Proses Oxo-Reaction dengan Kapasitas
Produksi 21.000 ton/tahun”. Tugas akhir ini disusun untuk melengkapi salah satu
syarat mengikuti ujian sarjana di Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik,
Universitas Sumatera Utara.
Dalam kesempatan ini penulis ingin berterima kasih dan bersimpuh di kaki
kedua orang tua (Ayah dan Ibu) penulis atas segala doa dan jerih payahnya yang
takkan terbalas sampai kapanpun. Tugas akhir ini mengkin tidak akan selesai tanpa
bantuan dan bimbingan dari berbagai pihak. Untuk itu, atas selesainya tugas akhir ini
izinkanlah penulis mengucapkan terima kasih kepada :
1. Bapak Ir. M. Yusuf Ritonga, MT selaku Dosen Pembimbing I sekaligus sebagai
Dosen Penguji I yang telah banyak membimbing dan memberi masukan
selama menyelesaikan tugas akhir ini.
2. Ibu Maulida, ST, M.Sc selaku Dosen Pembimbing II yang telah membimbing
dan memberi masukan selama menyelesaikan tugas akhir ini.
3. Bapak Dr. Eng. Ir. Irvan, MT selaku Dosen Penguji II sekaligus sebagai
Koordinator Tugas Akhir Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik USU.
4. Bapak Ir. Syahrul Fauzi Siregar, MT, selaku Dosen Penguji III atas saran dan
masukannya dalam perbaikan tugas akhir ini.
5. Ibu Ir. Renita Manurung, MT, selaku Ketua Departemen Teknik Kimia Fakultas
Teknik USU.
6. Seluruh Bapak dan Ibu Staff pengajar di Departemen Teknik Kimia, Fakultas
Teknik USU.
7. Kak Sri, Pak Sutiyono, Buk Pono, dan seluruh pegawai Departemen Teknik
Kimia, Fakultas Teknik USU, terima kasih atas segala bantuannya.
8. Abang dan Kakakku tercinta (Bang Pul, Uni, dan Aci), terima kasih atas segala
perhatian, doa, nasehat, motivasi serta kasih sayang yang amat besar yang telah
diberikan kepada penulis.
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
9. Kak Juli dan Bang Fiqih atas doa dan motivasi yang telah diberikan.
10. Amak One, Amak Taek, Mama, Cak ni, Elok, Tek En, Ni Rat, Ni Vera dan
semua keluarga besar yang ada di Padang dan Pekanbaru yang telah banyak
memberikan motivasi kepada penulis.
11. Orang yang selalu ada disamping penulis, Andriza, yang tak pernah bosannya
memberikan semangat, doa, motivasi kepada penulis, dan untuk segala
pengertiannya.
12. Idel, patner sekaligus teman seperjuangan di Teknik Kimia yang telah banyak
membantu dalam meyelesaikan tugas akhir ini.
13. Teman di sepanjang malamku selama hampir 5 tahun, Indah Yono, terima kasih
atas motivasi, kebersamaan, bantuan, dan pengertiannya selama ini.
14. Bobby, teman terbaikku selama di Teknik Kimia.
15. Suden, Indah, Welly, Kiki, Wahid, Zulfikar, Novita, Mala, Baharin, Titi, Heni,
Joas, Daniel, dan teman-teman Stambuk 04 yang tidak bisa disebutkan satu
persatu, atas segala doa, bantuan, dan masukannya.
16. Uni Merina, Bang Nirza, Kak Hany, Bang Ajih, Uni Meli, Kak Inur, Bang Pipin,
Bang Dudi, Bang Wayan, dan semua abang, kakak, dan adik-adik di Teknik
Kimia yang telah banyak membantu penulis.
17. Bang Teguh, Mei, Tika dan semua teman-teman OJT PT Inalum angkatan 3 yang
tidak bisa disebutkan satu persatu, atas informasi dan motivasi yang diberikan.
18. Teman-teman sepermainan penulis, Montana, Elvi, Fery, Digo, da Riki, da Idris.
19. Serta seluruh pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu.
Penulis menyadari dalam penyusunan tugas akhir ini masih banyak terdapat
kekurangan. Oleh karena itu, penulis sangat mengharapkan saran dan kritik dari
pembaca yang konstruktif demi kesempurnaan penulisan tugas akhir ini. Akhir
kata, penulis berharap dapat mengaplikasikan ilmu yang selama ini penulis
peroleh bagi masyarakat dan semoga tulisan ini bermanfaat bagi pembaca semua.
Medan,
Maret 2009
Penulis
Deni Mardayani
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
INTISARI
Pembuatan n-butiraldehid ini dibuat melalui proses hidroformilasi atau oxo
reaction. Pabrik ini direncanakan akan berproduksi dengan kapasitas 21.000
ton/tahun dan beroperasi selama 330 hari dalam setahun. Pendirian pabrik ini
diharapkan dapat mengurangi ketergantungan Indonesia terhadap produk impor.
Lokasi pabrik direncanakan dibangun di daerah Asahan, Sumatera Utara
dengan luas areal 23.914 m2. Pemilihan lokasi dikarenakan tempat tersebut
merupakan tempat industri dan dekat dengan perolehan bahan baku. Tenaga kerja
yang dibutuhkan berjumlah 197 orang dengan bentuk badan usaha Perseroan
Terbatas (PT) yang dipimpin oleh seorang direktur utama dengan struktur organisasi
bentuk garis.
Hasil analisa ekonomi pabrik n-butiraldehid adalah sebagai berikut :
‫ـ‬
Total Modal Investasi
: Rp 151.405.672.277,-
‫ـ‬
Total Biaya Produksi
: Rp 254.221.839.880,-
‫ـ‬
Hasil Penjualan
: Rp 375.379.199.227,-
‫ـ‬
Laba Bersih
: Rp 82.871.633.793,-
‫ـ‬
Profit Margin (PM)
: 30,66 %
‫ـ‬
Break Event Point (BEP)
: 40,72 %
‫ـ‬
Return of Investment (ROI)
: 26,76 %
‫ـ‬
Pay Out Time (POT)
: 3,74 tahun
‫ـ‬
Return on Network (RON)
: 44,59 %
‫ـ‬
Internal Rate of Return (IRR)
: 38,91 %
Dari hasil analisa aspek ekonomi yang telah dilakukan, maka dapat
disimpulkan bahwa pabrik pembuatan n-butiraldehid ini layak untuk didirikan.
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR .................................................................................
i
INTISARI ...................................................................................................
ii
DAFTAR ISI ...............................................................................................
iii
DAFTAR GAMBAR ..................................................................................
v
DAFTAR TABEL .......................................................................................
vi
BAB I PENDAHULUAN ............................................................................
I-1
1.1 Latar Belakang ............................................................................
I-1
1.2 Rumusan Masalah .......................................................................
I-3
1.3 Tujuan Pra Rancangan Pabrik ......................................................
I-4
1.4 Manfaat Perancangan...................................................................
I-4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA .................................................................
II-1
2.1 Aldehid........................................................................................
II-1
2.2 Butiraldehid .................................................................................
II-2
2.3 Kegunaan Butiraldehid ................................................................
II-2
2.4 Sifat Reaktan, Produk, dan Bahan Pembantu ...............................
II-4
2.5 Pemilihan Proses .........................................................................
II-11
2.6 Destilasi ......................................................................................
II-12
2.7 Deskripsi Proses ..........................................................................
II-21
BAB III NERACA MASSA ........................................................................
III-1
BAB IV NERACA ENERGI.......................................................................
IV-1
BAB V SPESIFIKASI PERALATAN ........................................................
V-1
BAB VI INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA ...............
VI-1
6.1 Instrumentasi ...............................................................................
VI-1
6.2 Keselamatan Kerja Pabrik............................................................ VI-13
BAB VII UTILITAS ................................................................................... VII-1
7.1 Kebutuhan Uap ............................................................................ VII-1
7.2 Kebutuhan Air ............................................................................. VII-2
7.3 Kebutuhan Bahan Kimia .............................................................. VII-12
7.4 Kebutuhan Listrik ........................................................................ VII-13
7.5 Kebutuhan Bahan Bakar .............................................................. VII-13
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
7.6 Unit Pengolahan Limbah ............................................................. VII-15
7.7 Spesifikasi Peralatan Utilitas ....................................................... VII-23
BAB VIII LOKASI DAN TATA LETAK PABRIK .................................. VIII-1
8.1 Landasan Teori ............................................................................ VIII-1
8.2 Lokasi Pabrik .............................................................................. VIII-1
8.3 Tata Letak Pabrik ........................................................................ VIII-4
8.4 Perincian Luas Tanah ................................................................. VIII-9
BAB IX ORGANISASI DAN MANAJEMEN PERUSAHAAN ..............
IX-1
9.1 Organisasi Perusahaan ................................................................
IX-1
9.2 Manajemen Perusahaan ...............................................................
IX-9
9.3 Badan Usaha................................................................................ IX-13
9.4 Uraian Tugas, Wewenang Dan Tanggung Jawab ......................... IX-18
9.5 Tenaga Kerja dan Jam kerja ........................................................ IX-22
9.6 Sistem Penggajian ....................................................................... IX-24
9.7 Kesejahteraan Tenaga Kerja ........................................................ IX-26
BAB X ANALISA EKONOMI ...................................................................
X-1
10.1 Modal Investasi .........................................................................
X-1
10.2 Biaya Produksi Total (BPT)/ Total Cost (TC) ............................
X-4
10.3 Total Penjualan (Total Sales) .....................................................
X-5
10.4 Perkiraan Rugi/ Laba Usaha.......................................................
X-5
10.5 Analisa Aspek Ekonomi ............................................................
X-5
BAB XI KESIMPULAN .............................................................................
XI-1
DAFTAR PUSTAKA .................................................................................
ix
LAMPIRAN A PERHITUNGAN NERACA MASSA
LAMPIRAN B PERHITUNGAN NERACA PANAS
LAMPIRAN C PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN
LAMPIRAN D PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN UTILITAS
LAMPIRAN E PERHITUNGAN ASPEK EKONOMI
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Sebuah Aldehid .........................................................................
II-1
Gambar 2.2 Reaksi Oksidasi Aldehid ...........................................................
II-1
Gambar 2.3 Struktur Molekul Butiraldehid ..................................................
II-2
Gambar 2.4 Kegunaan Butiraldehid .............................................................
II-3
Gambar 2.5 Turunan Senyawa n-Butiraldehid dan i-Butiraldehid .................
II-4
Gambar 2.6 Konsumsi Dunia Terhadap Oxo Chemical Reaction ..................
II-11
Gambar 2.7 Flooded Trays ...........................................................................
II-16
Gambar 2.8 Tinggi Permukaan Cairan pada Dasar Kolom ............................
II-17
Gambar 2.9 Reaksi Pembentukan n-Burtiraldehid ........................................
II-22
Gambar 2.10 Blok Diagram alir Proses Pembuatan n-Butiraldehid ...............
II-24
Gambar 6.1 Diagram balok Sistem Pengendalian Feedback .........................
VI-4
Gamabr 6.2 Loop Pengendalian ....................................................................
VI-2
Gambar 6.3 Instrumentasi Tangki Bahan Baku .............................................
VI-8
Gambar 6.4 Instrumentasi Tangki Cairan .....................................................
VI-8
Gambar 6.5 Instrumentasi Expander ............................................................
VI-9
Gambar 6.6 Instrumentasi Cooler .................................................................
VI-9
Gambar 6.7 Instrumentasi Reaktor ............................................................... VI-10
Gambar 6.8 Instrumentasi Kondensor .......................................................... VI-10
Gambar 6.9 Instrumentasi Separator ............................................................. VI-11
Gambar 6.10 Instrumentasi Hydrocyclone .................................................... VI-11
Gambar 6.11 Instrumentasi Akumulator ....................................................... VI-11
Gambar 6.12 Instrumentasi Kolom Destilasi ................................................ VI-12
Gambar 6.13 Instrumentasi Reboiler ............................................................ VI-12
Gambar 6.14 Instrumentasi Pompa ................................................................ VI-13
Gambar 7.1 Blok Diagram Alir Proses Utilitas ............................................. VII-35
Gambar 8.1 Tata Letak Pabrik Butiraldehid ................................................. VIII-11
Gambar 9.1 Struktur Organisasi Garis ..........................................................
IX-4
Gambar 9.2 Struktur Organisasi Fungsional .................................................
IX-6
Gambar 9.3 Struktur Organisasi Garis dan Staf ............................................
IX-7
Gambar 9.4 Struktur Organisasi Pabrik n-Butiraldehid ................................. IX-28
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Gambar LE.1 Grafik BEP Pabrik Pembuatan n-Butiraldehid ......................... LE-30
DAFTAR TABEL
Tabel 1.1 Data Statistik Kebutuhan Butiraldehid di Indonesia .......................
I-1
Tabel 1.2 Data Perkiraan Kebutuhan Butiraldehid untuk Tahun 2007-2010 ...
I-2
Tabel 1.3 Data Statistik Impor Propilen Indonesia Tahun 2008 .....................
I-3
Tabel 1.4 Data Statistik Butanol Indonesia Tahun 2006 ................................
I-3
Tabel 2.1 Sifat Fisika Butiraldehid ...............................................................
II-10
Tabel 3.1 Neraca Massa Reaktor ...................................................................
III-1
Tabel 3.2 Neraca Massa Separator Propilen ..................................................
III-2
Tabel 3.3 Neraca Massa Separator Tekanan Rendah .....................................
III-2
Tabel 3.4 Neraca Massa Separator Katalis.....................................................
III-3
Tabel 3.5 Neraca Massa Kolom Destilasi ......................................................
III-3
Tabel 3.6 Neraca Massa Kondensor ..............................................................
III-3
Tabel 3.7 Neraca Massa Reboiler ..................................................................
III-4
Tabel 4.1 Neraca Energi Pada Reaktor ..........................................................
IV-1
Tabel 4.2 Neraca Energi Pada Cooler I .........................................................
IV-1
Tabel 4.3 Neraca Energi Pada Separator Propilen .........................................
IV-1
Tabel 4.4 Neraca Energi Pada Cooler II ........................................................
IV-2
Tabel 4.5 Neraca Energi Pada Separator Tekanan Rendah.............................
IV-2
Tabel 4.6 Neraca Energi Pada Pada Cooler III ..............................................
IV-2
Tabel 4.7 Neraca Energi Pada Heater............................................................
IV-2
Tabel 4.8 Neraca Energi Pada Kondensor .....................................................
IV-3
Tabel 4.9 Neraca Panas Pada Reboiler ..........................................................
IV-3
Tabel 4.10 Neraca Energi Pada Cooler IV ....................................................
IV-3
Tabel 4.11 Neraca Energi Pada Cooler V .....................................................
IV-3
Tabel 7.1 Kebutuhan Air Pendingin ............................................................. VII-2
Tabel 7.2 Kebutuhan Air Untuk Berbagai Keperluan ................................... VII-4
Tabel 7.3 Kualitas Air Sungai Silau, Asahan ................................................ VII-5
Tabel 7.3 Perincian Kebutuhan Listrik ......................................................... VII-13
Tabel 8.1 Perincian Luas Area Pabrik .......................................................... VIII-9
Tabel 8.2 Keterangan Gambar ....................................................................... VIII-12
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Tabel 9.1 Jumlah Tenaga Kerja Beserta Tingkatan Pendidikannya ............... IX-22
Tabel 9.2 Jadwal Kerja Karyawan Shift ........................................................ IX-24
Tabel 9.3 Gaji Karyawan ............................................................................. IX-25
Tabel LA.1 Neraca Massa Reaktor ................................................................
LA-5
Tabel LA.2 Neraca Massa Separator Propilen ...............................................
LA-8
Tabel LA.3 Neraca Massa Separator Tekanan Rendah .................................. LA-10
Tabel LA.4 Neraca Massa Pemisah Katalis ................................................... LA-11
Tabel LA.5 Neraca Massa Kolom Destilasi ................................................... LA-14
Tabel LA.6 Komponen Konstanta Antoine ................................................... LA-14
Tabel LA.7 Suhu Umpan Masuk Kolom Destilasi ........................................ LA-15
Tabel LA.8 Titik Embun Kolom Destilasi .................................................... LA-15
Tabel LA.9 Titik Gelembung Kolom Destilasi ............................................. LA-15
Tabel LA.10 Omega Point Kolom Destilasi ................................................. LA-16
Tabel LA.11 Perhitungan RDM ...................................................................... LA-16
Tabel LA.12 Neraca Massa Kondensor ........................................................ LA-18
Tabel LA.13 Merca Massa Reboiler ............................................................. LA-18
Tabel LB.1 Data Kapasitas Panas Gas (J/mol K) ...........................................
LB-1
Tabel LB.2 Data Kapasitas Panas Cairan (J/mol K) .......................................
LB-2
Tabel LB.3 Data Panas Latent (J/mol) ...........................................................
LB-2
Tabel LB.4 Panas Pembentukan ....................................................................
LB-2
Tabel LB.5 Tekanan Uap Antoine (kPa) ln P = A – (B/(t+C)) .......................
LB-2
Tabel LB.6 Data Steam Air Pendingin yang Digunakan ...............................
LB-3
Tanel LB.7 Neraca Panas Masuk Reaktor ....................................................
LB-4
Tabel LB.8 Neraca Panas Masuk Reaktor Komponen Propilen ....................
LB-4
Tabel LB.9 Neraca Panas Keluar Reaktor ....................................................
LB-5
Tabel LB.10 Panas Reaksi Akibat Perubahan Tekanan .................................
LB-5
Tabel LB.11 Neraca Panas Masuk Cooler I ..................................................
LB-7
Tabel LB.12 Neraca Panas Keluar Cooler I ...................................................
LB-8
Tabel LB.13 Neraca Panas Masuk Separator Propilen ..................................
LB-9
Tabel LB.14 Neraca Panas Keluar Separator Propilen (Alur 8) .................... LB-10
Tabel LB.15 Neraca Panas Keluar Separator Propilen (Alur 7) .................... LB-10
Tabel LB.16 Neraca Panas Masuk Cooler II ................................................ LB-11
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Tabel LB.17 Neraca Panas Keluar Cooler II ................................................ LB-12
Tabel LB.18 Neraca Panas Masuk Separator Tekanan Rendah ..................... LB-13
Tabel LB.19 Neraca Panas Keluar Separator Tekanan Rendah (Alur 12)....... LB-14
Tabel LB.20 Neraca Panas Keluar Separator Tekanan Rendah (Alur 11)....... LB-14
Tabel LB.21 Neraca Panas Masuk Cooler III ............................................... LB-16
Tabel LB.22 Neraca Panas Keluar Cooler III ............................................... LB-16
Tabel LB.23 Neraca Panas Masuk Heater .................................................... LB-18
Tabel LB.24 Neraca Panas Keluar Heater .................................................... LB-18
Tabel LB.25 Neraca Panas Masuk Kondensor .............................................. LB-19
Tabel LB.26 Neraca Panas Keluar Kondensor .............................................. LB-20
Tabel LB.27 Neraca Panas Keluar Kondensor Sebagai Refluks .................... LB-20
Tabel LB.28 Neraca Panas Masuk Reboiler ................................................. LB-21
Tabel LB.29 Neraca Panas Keluar Reboiler yang Dikembalikan ke Kolom ... LB-21
Tabel.LB.30 Neraca Panas Keluar Reboiler ................................................. LB-22
Tabel LB.31 Neraca Panas Masuk Cooler IV ............................................... LB-23
Tabel LB.32 Neraca Panas Masuk Cooler V ................................................ LB-24
Tabel LC.1 Komponen Pada Tangki Gas Sintesis..........................................
LC-2
Tabel LC.2 Data-Data Komponen Campuran Gas ........................................ LC-15
Tabel LC.3 Data Viskositas Komponen ....................................................... LC-25
Tabel LC.4 Komposisi Cairan ...................................................................... LC-49
Tabel LC.5 Komposisi Gas .......................................................................... LC-50
Tabel LC.6 Komponen Pada Tangki Gas Sintesis.......................................... LC-50
Tabel LD.1 Sketsa Bar Screen Tampak Atas ................................................
LD-2
Tabel LD.2 Grafik Enthalpy dan Temperatur pada Cooling Tower ............... LD-58
Tabel LE.1 Perincian Harga Bangunan, dan Sarana Lainnya ........................
LE-1
Tabel LE.2 Harga Indeks Marshall dan Swift ...............................................
LE-3
Tabel LE.3 Estimasi Harga Peralatan Proses Impor .......................................
LE-6
Table LE.4 Estimasi Harga Peralatan Proses Non-Impor ...............................
LE-7
Tabel LE.5 Estimasi Harga Peralatan Utilitas Impor .....................................
LE-7
Tabel LE.6 Estimasi Harga Peralatan Utilitas Non-Impor .............................
LE-8
Tabel LE.7 Biaya Sarana Transportasi ......................................................... LE-11
Tabel LE.8 Perincian Gaji Karyawan ........................................................... LE-15
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Tabel LE.9 Perincian Biaya Kas ................................................................... LE-17
Tabel LE.10 Perincian Modal Kerja ............................................................. LE-18
Tabel LE.11 Aturan Depresiasi Sesuai UU RI No. 17 Tahun 2000 ............... LE-19
Tabel LE-12 Perhitungan Biaya Depresiasi Sesuai UU RI ............................. LE-20
Tabel LE.13 Data Perhitungan Internal Rate of Return (IRR)........................ LE-29
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Indonesia sebagai negara yang sedang berkembang akan melaksanakan
pembangunan dan pengembangan di berbagai sektor, salah satunya adalah sektor
industri. Dalam pembangunan, sektor industri makin berperan strategis karena
merupakan motor penggerak dalam pembangunan suatu negara. Sektor ini
diharapkan disamping sebagai penyerap tenaga kerja terbesar, penghasil devisa, juga
sebagai pemacu pertumbuhan ekonomi yang tinggi.
Industri yang tengah dikembangkan di Indonesia yaitu industri kimia. Melalui
industri ini diharapkan Indonesia mampu memanfaatkan potensi yang ada, karena
industri kimia membutuhkan perangkat-perangkat lain untuk mencapai tujuannya.
Adanya peningkatan disektor industri kimia ini akan menyebabkan kebutuhan bahan
baku industri kimia tersebut pun semakin meningkat.
Untuk menopang kelangsungan industri yang bergerak dalam bidang
menghasilkan barang jadi maka dibutuhkan industri yang dapat menghasilkan
bahan baku. Sampai saat ini kebutuhan akan bahan baku dan bahan penunjang di
Indonesia masih banyak didatangkan dari luar negeri. Jika bahan baku dan bahan
penunjang tersebut bisa dihasilkan di dalam negeri, hal ini tentunya akan sangat
menghemat pengeluaran devisa negara.
Tabel 1.1 Data Statistik Kebutuhan Butiraldehid di Indonesia
Tahun
Berat (kg)
2002
4.905.807
2003
6.478.645
2004
7.073.154
2005
6.222.921
2006
11.604,996
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
(Sumber : DIS HS No. 2912.13.000, 2007)
Dari data di atas, dapat dilihat bahwa kebutuhan Indonesia akan butiraldehid
terus meningkat dari tahun 2002 sampai tahun 2006. Sama halnya dengan kebutuhan
dunia akan butiraldehid juga terus meningkat seiring dengan berkembangnya
pembangunan disektor industri kimia. Peningkatan kebutuhan dunia akan
butiraldehid tersebut meningkat antara 2 – 3 % setiap tahunnya (Asley dan Tudor,
2007).
Dengan dibangunnya pabrik butiraldehid di Indonesia akan memacu
perkembangan industri-industri yang menggunakan butiraldehid sebagai bahan baku
maupun bahan pembantu.
Butiraldehid dihasilkan melalui reaksi hidroformilasi propilen atau reaksi
antara gas propilen dengan gas sintesis (karbon monoksida dan hidrogen). Proses ini
disebut juga dengan oxo reaction (Orthmer, 1998)
Reaksi :
2CH3CH=CH2 + 2CO + 2H2 → CH3CH2CH2CHO + (CH3)2CHCHO
Propilen
gas sintesis
n-butiraldehid
i-butiraldehid
Propilen dan gas sintesis merupakan reaktan yang digunakan dalam proses
hidroformilasi ini. Sedangkan katalis yang digunakan yaitu rodium yang berikatan
dengan ligannya yaitu tripenilpospin. Katalis ini akan dilarutkan dalam air.
Butiraldehid sangat banyak digunakan dalam dunia industri kimia, terutama
sebagai zat perantara atau sebagai zat intermediet, misalnya sebagai bahan pembuat
2-Etil heksanol (2-EH), n-butanol, dan Poli Vinil Butiral (PVB) (Orthmer, 1998).
Tabel 1.2 Data Statistik Impor Butanol Indonesia Tahun 2006
No.
Negara
Berat (kg)
1.
Jepang
8.595.524
2.
Singapura
6.457.112
3.
Malaysia
12.968.652
(Sumber : Biro Pusat Statistik, 2006)
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
1.2 Perumusan Masalah
Semakin tingginya penggunaan butiraldehid di dunia yang merupakan produk
antara dalam suatu proses industri seperti n-butanol dan 2-etil heksanol, memacu
Indonesia untuk memberikan suatu prospek baru untuk dibuat suatu perancangan
pabrik pembuatan butiraldehid (C4H8O) dengan menggunakan bahan baku propilen
(C3H6) dan gas sintesis (CO dan H2) dengan menggunakan proses hidroformilasi
(oxo reaction).
1.3 Tujuan Pra Rancangan Pabrik
Tujuan dari pra rancangan pabrik butiraldehid dari propilen dan gas sintesis
dengan proses oxo reaction adalah :
1. Untuk memproduksi butiraldehid, serta untuk menerapkan berbagai disiplin ilmu
yang telah diterima di Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas
Sumatera Utara, khususnya di bidang rancangan pabrik, proses, dan operasi
teknik kimia yang akan memberikan gambaran tentang kelayakan pra –
rancangan pendirian pabrik ini.
2. Pendirian pabrik ini diharapkan dapat menjadikan Indonesia sebagai salah satu
produsen butiraldehid di dunia.
3. Dari segi ekonomi, dengan adanya pendirian pabrik ini diharapkan dapat
menyerap tenaga kerja dan secara tidak langsung dapat meningkatkan
perekonomian masyarakat sehingga jumlah pengangguran di dalam negeri dapat
dikurangi.
1.4 Manfaat Perancangan
Manfaat pra rancangan pabrik pembuatan butiraldehid (C4H8O) dengan
menggunakan bahan baku propilen (C3H6) dan gas sintesis (CO dan H2) dengan
menggunakan proses oxo reaction atau hidroformilasi adalah memberi gambaran
kelayakan (feasibility) pabrik ini untuk dikembangkan di Indonesia. Dimana nantinya
gambaran tersebut menjadi patokan untuk pengambilan keputusan terhadap pendirian
suatu pabrik.
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Aldehid
Aldehid adalah salah satu senyawa organik yang memiliki gugus karbonil
(sebuah ikatan rangkap C=O) yang berikatan dengan satu atom hidrogen. Aldehid
termasuk senyawa yang sederhana jika ditinjau berdasarkan tidak adanya gugusgugus reaktif yang lain seperti -OH atau -Cl yang terikat langsung pada atom karbon
di gugus karbonil - seperti yang bisa ditemukan misalnya pada asam-asam
karboksilat yang mengandung gugus -COOH.
Gambar 2.1 Sebuah Aldehid
(Anonim, 2008 a)
Keberadaan atom hidrogen dalam gugus menjadikan aldehid sangat mudah
teroksidas atau dengan kata lain, aldehid adalah agen pereduksi yang kuat. Pada
kondisi asam, aldehid dioksidasi menjadi sebuah asam karboksilat. Pada kondisi
basa, asam karboksilat tidak bisa terbentuk karena dapat bereaksi dengan logam
alkali. Namun yang terbentuk adalah garam dari asam karboksilat (Anonim, 2008 a).
Gambar 2.2 Reaksi Oksidasi Aldehid
(Anonim, 2008 a)
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Contoh umum dari aldehid yang banyak digunakan dalam dunia industri
adalah formaldehid (metanal), asetaldehid (etanal), isobutiraldehid (2-metilpropanal),
dan butiraldehid (n-butanal). (Kirk- Othmer, 1998).
2.2 Butiraldehid
Butiraldehid merupakan salah satu senyawa yang memiliki gugus aldehid
yang banyak digunakan dalam industri kimia. Butiraldehid dikenal juga dengan nama
n-butanal atau butil aldehid. Secara alami butiraldehid terdapat pada daun teh, aroma
kopi, dan asap tembakau. Butiraldehid merupakan produk intermediet yang banyak
digunakan untuk menghasilkan produk-produk lain seperti n-butanol, 2 etil heksanol
(2-EH), dan Poli (Vinil Butiral). (Kirk- Othmer, 1998).
Butiraldehid sebagai bahan baku pembuatan n-butanol ini merupakan cairan
jernih yang tidak berwarna dan mempunyai bau yang khas. Sifat fisika n-butiraldehid
antara lain dapat larut dalam air, etil alkohol, etil asetat, aseton, dan toluen, dan
merupakan zat yang mudah terbakar (Halimatuddahliana, 2004).
Gambar 2.3 Struktur Molekul Butiraldehid
(Anonim, 2008 b)
2.3 Kegunaan Butiraldehid
Butiraldehid merupakan produk utama dalam proses hidroformilasi propilen
dan gas sintesis serta merupakan produk antara yang banyak digunakan dalam
industri kimia. Butiraldehid melalui beberapa proses pengolahan lanjut, baru dapat
dikonsumsi secara langsung oleh manusia. Misalnya proses aldolisasi dari nbutiraldehid akan menghasilkan 2-etil heksanal dan untuk selanjutnya hidrogenasi 2etil heksanal akan menghasilkan 2-etil heksanol yang banyak digunakan sebagai
plasticiser.
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Produk n-butanol dihasilkan dari proses hidrogenasi n-butiraldehid,
sedangkan penambahan polivinil alkohol pada n-butiraldehid menghasilkan polivinil
butiral. Untuk i-butiraldehid yang merupakan produk antara dalam pembuatan nbutiraldehid pada proses hidroformilasi ini juga memiliki banyak kegunaan.
Hidrogenasi dari i-butiraldehid akan menghasilkan isobutanol yang berguna sebagai
bahan plasticiser dan pelarut. Sedangkan oksidasi i-butiraldehid menghasilkan asam
isobutiral (Anonim, 2003 b). Untuk kegunaan lebih lengkapnya dapat dilihat pada
gambar 2.4.
Gambar 2.4 Kegunaan Butiraldehid
(Anonim, 2003 b)
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Gambar 2.5 Turunan Senyawa n-Butiraldehid dan i-Butiraldehid
(Agar, 2003)
2.4 Sifat Reaktan, Produk, dan Bahan Pembantu
2.4.1 Propilen (C3H6)
A. Sifat – sifat Fisika
1. Berat molekul
: 42 gr/mol
2. Titik didih
: 225,4 K- 47,7 oC
3. Titik beku
: 87,9 K
4. Temperatur kritis
: 365 K
5. Tekanan kritis
: 4,6 MPa
6. Volume kritis
: 181 cm3/mol
7. Densitas cairan pada 223 K : 0,612 gr/cm3
8. Entalpi pembentukan
: 20,42 kJ/mol4
9. Wujud
: Gas
10. Merupakan senyawa yang tidak berwarna yang memiliki bau harum.
(Kirk-Orthmer, 1998).
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
B. Sifat – sifat Kimia
1. Propilen diproduksi melalui proses steam craking hidrokarbon pada
pemurnian minyak bumi yang juga menghasilkan etilen, metana dan
hidrogen.
Rekasi : 2CH3CH2CH3 → CH3CH=CH2 + CH2=CH2 + CH4 + H2
2. Reaksi propilen dengan amonia dan oksigen menghasilkan akrilonitrit pada
industri asam akrilik.
Reaksi : CH3CH=CH2 + NH3 + 3/2 O2 →
CH2=CHCN + 3H2O
3. Pada temperatur tinggi klorinasi propilen dengan klorida memproduksi
gliserol.
Reaksi : CH3CH=CH2 + Cl2
770 K
→
CH2=CHCH2Cl + HCl
4. Reaksi propilen dengan salah asam karboksilat menghasilkan propilen oksida
yang banyak digunakan dalam industri plastik poliuretra dan foam.
Reaksi :
5. Produk iso-propil alkohol dibuat dari propilen dengan asam sulfat yang untuk
selanjutnya direaksikan dengan uap air. Produk ini banyak digunakan dalam
proses industri kimia, pelarut, dan farmasi.
H2SO4
Reaksi : CH2=CHCH3 →
H2O
CH3CHOSO3HCH3 → CH3CHOHCH3
6. Cumene dibuat dari reaksi antara propilen dan benzena. Cumene merupakan
produk intermediet dalam industri fenol dan aseton.
Reaksi :
(Speight, 1995).
2.4.2 Karbon Monoksida (CO)
A. Sifat – sifat fisika
1. Berat molekul
: 28 gr/mol
2. Titik didih
: 68,09 K
3. Titik lebur
: 81,65 K
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
4. Densitas pada 273 K
: 1,2501 kg/m3
5. Temperatur kritis
: 132,9 K
6. Tidak berwarna
7. Tidak berbau
8. Tidak berasa
9. Bersifat racun
(Kirk-Orthmer, 1998).
B. Sifat – sifat Kimia
1. Reaksi eksotermik antara uap air dan karbon akan menghasilkan gas sintetis
yang digunakan sebagai bahan baku dalam proses hidroformilasi.
Rekasi : H2O + C → H2 + CO
2. Karbon monoksida merupakan hasil samping dari reduksi bijih logam oksida
dengan karbon.
Reaksi : MO + C → M + CO
3. Produksi CO dalam skala laboratorium adalah dengan pemanasan campuran
bubuk seng dan kalsium karbonat.
Reaksi : Zn + CaCO3 → ZnO + CaO + CO
4. Pada besi pentakarbonil [Fe(CO)5] pasangan elektron pada karbon
berinteraksi dengan logam dan karbon monoksida menyumbangkan pasangan
elektronnya kepada logam. Pada kondisi
ini, karbon monoksida disebut
sebagai ligan karbonil.
Reaksi :
5. Reaksi karbon monoksida dengan klorin menghasilkan COCl2 yang untuk
proses selanjutnya, COCl2 bereaksi dengan toluen-2,4-diamin digunakan
dalam industri yang menghasilkan toluen diisosianat.
Reaksi :
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
6. Reaksi karbon monoksida dengan alkohol merupakan proses dalam industri
etil akrilat.
Reaksi :
(Speight, 1995).
2.4.3 Hidrogen (H2)
A. Sifat – sifat Fisika
1. Berat molekul
: 2 gr/mol
2. Viskositas pada 0 oC
: 0,00839 cP
3. Densitas pada 0 oC
: 0,04460 x 103 mol/cm3
4. Konduktivitas termal
: 1,740 mW/(cm.K)
5. Tidak berwarna
6. Tidak berbau
7. Bersifat non-logam
8. Merupakan gas diatomik yang sangat mudah terbakar.
9. Unsur teringan
10. Senyawa hidrogen relatif langka dan jarang dijumpai secara alami di bumi.
(Kirk-Orthmer, 1998).
B. Sifat- sifat Kimia
1. Hidrogen biasanya dihasilkan secara industri dari berbagai senyawa
hidrokarbon seperti metana.
Reaksi : CH4 + H2O → CO + 3 H2
2. Elektrolisis air menghasilkan hidrogen atau disebut juga dengan dekomposisi
air.
Reaksi : 2H2O → 2H2 + O2
3. Keseluruhan dari reaksi steam hidrokarbon ini dalam industri akan
menghasilkan efisiensi dalam operasi dan memberikan panas pada boiler.
Reaksi :
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
4. Pirolisis dari hidrokarbon menghasilkan etilen dan hidrogen dalam industri
etilen.
Reaksi : C2H6 → C2H4 + H2
5. Dalam skala laboratorium, hidrogen dihasilkan dari reaksi antara logam dan
asam atau air.
Reaksi : Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2
6. Reaksi antara hidrogen dan karbon monoksida merupakan reakasi yang
sangat penting dalam produksi metanol.
Reaksi : CO + 2H2 → CH3OH
7. Sintesis gas digunakan untuk memproduksi substitisi gas alam (SNG),
metana dan hidrokarbon tinggi.
Reaksi : CO + 3H2 → CH4 + H2O
(Kirk-Orthmer, 1998).
2.4.4 Rhodium (Rh)
Sifat – sifat :
1. Berat molekul
: 102,90550 gr/mol
2. Massa jenis
: 12,41 gr/cm³
3. Titik lebur
: 2237 K
4. Titik didih
: 3968 K
5. Kalor peleburan
: 26,59 kJ/mol
6. Kalor penguapan
: 494 kJ/mol
7. Kapasitas kalor
: 24,98 J/(mol·K)
8. Kondusktivitas termal
: 150 W/(m·K)
9. Merupakan logam transisi yang berwana putih keperakan dan sering
digunakan sebagai katalis.
(Anonim, 2008)
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
2.4.5 Tripenilpospin (C18H15P)
Sifat – sifat :
1. Berat molekul
: 262,29 gr/mol
2. Titik didih
: 377 oC
3. Titik lebur
: 79 – 81 oC
4. Spesifik graviti
: 1,08
5. Tidak larut dalam air.
6. Merupakan pengoksidasi kuat yang sering digunakan sebagai ligan katalis
dalam dunia industri.
7. Berbentuk serbuk putih.
(Baker, 2007)
2.4.6 Air (H2O)
Sifat – sifat umum
1. Titik beku
: 0oC
2. Titik didih
: 100oC
3. Densitas
: 1 gr/ml
4. Berat molekul
: 18,016 gr/mol
5. Spesifik gravity (cair)
: 1 gr/ml
6. Spesifik gravity (beku) : 0,195
7. Kalor jenisnya
: 1 kal/groC
8. Viskositas
: 0,8909 mPa.s (25°C)
9. Membiaskan cahaya datang.
10. pH antara 6,8 – 7,2
11. Merupakan larutan elektrolit.
12. Larutan bersifat polar karena memiliki pasangan electron.
13. Bentuk molekulnya tetrahedral (menyudut).
14. Merupakan senyawa kovalen.
(Perry, 1999)
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
2.4.7 Butiraldehid (C4H8O)
A. Sifat – sifat Fisika
Tabel 2.1 Sifat Fisika Butiraldehid
No.
Keterangan
n-Butiraldehid
i-Butiraldehid
1.
Rumus kimia
n-C3H7CHO
i-C3H7CHO
2.
Berat molekul
72,11 gr/mol
72,11 gr/mol
3.
Titik didih
74, 8 oC
64,1 oC
4.
Titik lebur
- 96,4 oC
- 65,0 oC
5.
Temperatur kritis
263,95 oC
233,85
6.
Tekanan kritis
4000 kPa
4100 kPa
7.
Densitas cairan
801,6 kg/m3
789,1 kg/m3
8.
Viskositas
0,343 cP
0,504 cP
(Kirk-Orthmer, 1998)
B. Sifat – sifat Kimia
1. Dihasilkan melalui reaksi antara propilen dan gas sintesis.
Reaksi : CH3CH=CH2 + CO + H2 → CH3CH2CH2CHO + (CH3)2CHCHO
2. Hidrogenasi n-butiraldehid menghasilkan n-butanol.
Reaksi : C3H7CHO + H2 → C4H9OH
3. Proses aldolisasi dari n-butiraldehid menghasilkan 2-etil heksanal dan untuk
selanjutnya hidrogenasi 2-etil heksanal akan menghasilkan 2-etil heksanol
yang banyak digunakan sebagai plasticiser.
4. Penambahan polivinil alkohol pada n-butiraldehid menghasilkan polivinil
butiral.
5. Hidrogenasi dari i-butiraldehid akan menghasilkan isobutanol yang berguna
sebagai bahan plasticiser dan pelarut.
6. Oksidasi i-butiraldehid menghasilkan asam isobutiral.
(Kirk-Orthmer, 1998)
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
2.5 Pemilihan Proses
Salah satu cara pembuatan aldehid adalah dengan cara reaksi hidroformilasi
(oxo reaction).
CHO
RCH=CH2 + CO + H2
RCHCH3
RCH2CH2CHO
Reaksi ini ditemukan oleh Roelen of Ruhrchemie AG di Jerman pada tahun
1938. Katalis yang digunakan pertama kali adalah HCo(CO)4 pada temperatur
operasi 110 – 180 oC dan tekanan 200 – 250 atm dengan konversi olefin sebesar
85 – 90 %. Reaksi hidroformilasi ini merupakan proses yang paling banyak
digunakan dalam produksi bahan kimia dengan logam transisi kompleks, yaitu
sekitar 3,5 x 109 kg/tahun. Reaksi ini dapat mengkonversi olefin menjadi rantai lurus
dan cabang dengan perbandingan 3 : 1 (freepatens, 2008).
Hasil dari reaksi ini selanjutnya dapat dihidrolisa menjadi oxo alcohol yang
dapat digunakan sebagai pelarut dan pembuatan plasticizer. Khusus alkohol rantai
lurus C12 – C15 dapat disulfonasi dalam skala besar menjadi detergen.
Pembuatan butiraldehid dari propilen di dunia sangat banyak dilakukan
melalui proses oxo. Produksi dan konsumsi dunia akan oxo reaction pada tahun 2005
mencapai 2,9 juta meter ton.
Gambar 2.6 Konsumsi Dunia Terhadap Oxo Chemichal
(Anonim, 2003 b)
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Berikut beberapa pertimbangan yang dilakukan dalam pemilihan proses,
bahan dan reaktor dalam pembuatan butiraldehid :
1. Reaktor yang digunakan yaitu CSTR (Continious Strirred Tank Reaktor) atau
tangki tangki berpengaduk. Reaktor ini terdiri dari suatu tangki yang
dilengkapi dengan agitator mekanik dan suatu jaket pendingin. Hal ini
dikarenakan reaksi yang terjadi merupakan reaksi eksotermis dan perlu
adanya perpindahan massa dan panas yang baik (Levenspiel, 2001).
2. Pemurnian produk menggunakan destilasi karena adanya perbedaan titik
didih antara n-butiraldehid dan i-butiraldehid. Dimana titik didih n-C4H8O
yaitu 74, 8 oC dan i-C4H8O yaitu 64,1 oC.
3. Katalis yang digunakan yaitu rodium tripenilpospin (Rh-TPP). Hal ini
disebabkan karena rodium merupakan katalis logam yang sangat reaktif bila
dibandingkan dengan katalis logam lainnya. Proses oxo merupakan proses
yang menggunakan katalis logam komplek. Penelitian mengenai reaksi
hidroformilasi dewasa ini terfokus pada penggunaan katalis cobalt, rhodium
dan platinum walaupun lebih cenderung pada rhodium karena rhodium
merupakan logam yang paling reaktif. Perbandingan kereaktifan logamlogam katalis adalah sebagai berikut:
Rh >> Co >> Ir, Ru > Os> Pt > Pd > Fe > Ni
2.6 Deskripsi Proses
Proses pembuatan butiraldehid dari propilen dan gas sintesis dengan ini
meliputi :
2.6.1 Persiapan Bahan Baku
Propilen dan gas sintesis digunakan sebagai bahan baku dari pembuatan
butiraldehid dengan menggunakan proses hidroformilasi. Propilen yang digunakan
diperoleh dari hasil samping pengilangan minyak bumi terdiri dari campuran
propilen 96,5 % dan propana 3,5 %. Untuk tahap persiapan bahan baku, propilen
dimasukkan ke dalam tangki penyimpanan TT-101. Gas sintesis yang merupakan
campuran dari gas hidrogen (H2) dan karbon monoksida (CO) dengan perbandingan
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
komposisi yaitu 49 % CO dan 51 % H2 untuk selanjutnya dimasukkan ke dalam
tangki penyimpanan TT-102 (freepatens, 2008).
Dalam proses ini digunakan rhodium tripenilphospin sebagai katalis dan air
sebagai pelarut dari katalis. Campuran katalis dan pelarutnya dimasukkan ke dalam
tangki penyimpanan TT-103.
2.6.2 Tahap Reaksi
Propilen dan gas sintesis (CO dan H2) yang digunakan sebagai reaktan
memiliki perbandingan 1 : 1 : 1
Reaksi : 2 CH3CH=CH2 + 2 CO + 2 H2 → CH3CH2CH2CHO + (CH3)2CHCHO
Propilen
Gas sintesis
n-butiraldehid
iso-butiraldehid
(freepatents, 2008)
Reaktan berupa propilen dari tangki penyimpanan T-101 dipompakan ke
reaktor R-101 dan gas sintesis dari tangki penyimpanan T-102 sebelum dimasukkan
ke dalam reaktor, tekanannya diturunkan dari keadaan 13 atm hingga mencapai 6 atm
pada expander E-101. Katalis dari tangki TT-103 juga dimasukkan ke dalam reaktor
R-101. Di dalam reaktor akan terjadi pencampuran dari semua bahan-bahan yang
digunakan. Reaksi yang terjadi di dalam reaktor yaitu reaksi eksotermis dengan
konversi reaktan 99 %.
Reaksi yang terjadi adalah :
Gambar 2.7 Reaksi Pembentukan Butiraldehid (n/i)
(Agar, 2003)
Campuran gas yang keluar dari reaktor selanjutnya didinginkan pada cooler
E-102 yang selanjutnya akan dialirkan ke separator pemisah propilen (V-101). Di
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
dalam separator propilen, propilen akan dipisahkan dari campurannya. Produk atas
berupa propilen dengan komposisi 2,8 %, gas sintesis 95 %, dan campuran n-dan ibutiraldehid sebesar 2,2 %. Produk atas tersebut didinginkan pada separator reaktan
sisa I V-102. Propilen dan gas sintesis yang dipisahkan akan dikembalikan lagi ke
reaktor sedangkan n- dan i-butiraldehid disimpan dalam tangki penyimpanan TT-106
sebagai hasil samping. Produk bawah yang masih mengandung gas sintesis
selanjutnya dipompakan dan dialirkan ke separator tekanan rendah V-103. Produk
atas dari separator tekanan rendah ini yaitu 95 % gas sintesis dan 5 % campuran ndan i-butiraldehid. Produk atas ini didinginkan pada separator reaktan sisa II V-104.
Gas sintesis akan dikembalikan ke reaktor sedangkan n-dan i butiraldehid akan
disimpan dalam tangki penyimpanan TT-106. Untuk selanjutnya, produk akan
dimurnikan dari katalis yang digunakan, maka campuran produk dan katalis ini
dipisahkan pada separator katalis/ hydrocyclon (V-105). Pada hydro cyclon
ini,
katalis yang memiliki berat jenis yang lebih besar dibandingkan dengan produk, akan
mengendap pada bagian bawah, dan selanjutnya akan dikembalikan ke tangki
persiapan katalis (TT-103). Produk yang dihasilkan terdiri dari campuran n- dan ibutiraldehid. Produk ini akan dimurnikan berdasarkan perbedaan titik didihnya pada
kolom destilasi V-106. Sebelum dimurnikan pada kolom destilasi, larutan ini
dipanaskan pada heater E-103 untuk mencapai suhu operasi pada kolom destilasi.
2.6.3 Tahap Pemurnian Produk
Di dalam kolom destilasi akan terjadi proses pemisahan dari larutan tersebut
berdasarkan titik didihnya. Sehingga produk atas dari destilasi ini selanjutnya
dikondensasi pada E-104 dan dihasilkan n- dan i- butiraldehid dan air. Hasil dari
kondensasi sebagian di refluks ke kolom destilasi dan sebagian lagi masukkan ke
dalam akumulator V-107. Selanjutnya didinginkan pada cooler E-107 sehingga suhu
i-butiraldehid mencapai suhu kamar (25
o
C) dan disimpan dalam tangki
penyimpanan TT-105. Produk bawah dari kolom destilasi dipanaskan pada reboiler
E-105. Sebagian produk dikembalikan ke kolom destilasi dan sebagian lagi
dipompakan ke cooler E-106 sehingga suhu n-butiraldehid mencapai 25
o
C.
Selanjutnya n-butiraldehid dipompa dan disimpan dalam tangki penyimpanan TT104.
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
BLOK DIAGRAM PROSES PEMBUATAN N-BUTIRALDEHID
CO
H2
C 3H 6
C 3H 8
Tangki Gas
Sintesis
80 oC
13 atm
CO
H2
Tangki Propilen
-49,85 oC
6 atm
C 3H 6
C 3H 8
Tangki
Katalis + Air
Expander
80 oC
6 atm
Separator
Reaktan I
Separator
Reaktan II
CO
H2
100 oC
6 atm
Reaktor
105 oC
1,29310 atm
o
Cooler I
CO
H2
C3H6
C3H8
n-C4H8O
i-C4H8O
Katalis
85 C
6 atm
Separator
Propilen
CO
H2
C 3H 6
C 3H 8
n-C4H8O
i-C4H8O
Katalis
50,52 oC
0,06014 atm
50,52 oC
0,06014 atm
Separator
Katalis
Separator
Tekanan Rendah
CO
H2
n-C4H8O
i-C4H8O
Katalis
n-C4H8O
i-C4H8O
Katalis
n-C4H8O
i-C4H8O
Air
76,85 oC
1,30274 atm
Destilasi
25 oC
6 atm
n-C4H8O
i-C4H8O
Air
63,3 oC
0,88823 atm
25 oC
1 atm
Tangki
i-Butiraldehid
Cooler II
Kondensor
Akumulator
Tangki
n- dan
i-Butiraldehid
Heater
76,82 oC
1,30274 atm
n-C4H8O
Air
65,3 oC
0,88823 atm
n-C4H8O
i-C4H8O
Air
Tangki
n-Butiraldehid
25 oC
1 atm
Cooler II
71,85 oC
1,30274 atm
71,85 oC
1,30274 atm
Reboiler
n-C4H8O
Air
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi
21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Gambar 2.8 Blok Diargram Alir Pembuatan n-Butiraldehid
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi
21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Steam
Air pendingin
13
TC
9
PC
TC
1
14
PC
PI
V-104
PC
10
2
8
LI
E-101
TC
V-102
12
21
TIRC
LI
E-104
PIRC
PIRC
TIRC
PIRC
TT-101
23
V-107
TI
LI
TT-106
E-107
TC
LC
LI
26
24
22
6
R-101
LC
FC
TC
PIRC
TC
TC
20
E-102
J-109
TT-105
FC
15
5
3
TC
FI
TC
E-105
V-105
V-103
V-101
FC
E-103
V-106
J-101
TT-102
11
7
FC
18
17
FC
FC
LC
FC
TC
FC
LI
25
J-103
Air
19
16
E-106
J-104
FC
TI
4
LI
TT-103
J-105
J-106
J-108
J-107
TT-104
J-102
Kondensat
Air
Air Pendingin
pendingin bekas
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi
21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Keterangan Gambar
No.
Kode
1
TT-101
Keterangan
Tangki Penyimpanan Gas
Sintesis
2
TT-102
Tangki Penyimpanan Propilen
3
TT-103
Tangki Persiapan Katalis
4
E-101
Expander
5
J-101
Pompa I
6
J-102
Pompa II
7
R-101
Reaktor
8
J-103
Pompa III
9
E-102
Cooler I
10
V-101
Separator Propilen
11
J-104
Pompa IV
12
V-102
Separator Reaktan I
13
V-103
Separator Tekanan Rendah
14
J-105
Pompa V
15
V-104
Separator Reaktan II
16
V-105
Separator Katalis
17
E-103
Heater
18
J-106
Pompa VI
19
V-106
Kolom Destilasi
20
E-104
Kondensdor
21
J-107
Pompa VII
22
E-105
Reboiler
23
E-106
Cooler IV
24
V-107
Akumulator
25
E-107
Cooler V
26
J-108
Pompa VIII
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi
21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
27
J-109
28
TT-104
Pompa IX
Tangki Penyimpanan n-Butiraldehid
29
TT-105
Tangki Penyimpanan i-Butiraldehid
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
DIGRAM ALIR PROSES PRODUKSI
PABRIK PEMBUATAN N-BUTIRALDEHID
PRA RANCANGAN PABRIK
PEMBUATAN N-BUTIRALDEHID DARI PROPILEN DAN GAS SINTESIS
DENGAN KATALIS RHODIUM MELALUI PROSES OXO-REACTION
DENGAN KAPASITAS PRODUKSI 21.000 TON/TAHUN
Skala
Digambar
Dperiksa/
Disetujui
:
Tanpa Skala
Nama
: Deni Mardayani
NIM
: 040405042
Tanggal
Tanda Tangan
1. Dosen Pembimbing I : Ir. M. Yusuf Ritonga, MT
NIP
: 131 836 667
2. Dosen Pembimbing II : Maulida, ST, M.Sc
NIP
: 132 161 240
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi
21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Alur
(kg/jam)
No
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
1
Propilen
-
-
1.667,31945
-
9,51646
9,51646
-
9,51646
9,51646
-
2
Propana
Karbon
Monoksida
-
-
63,36702
-
3,98877
3,98877
-
3,98877
3,98877
-
3
4
5
Hidrogen
nButiraldehid
6
7
1.279,49462
1.279,49462
-
-
138,28073
138,28073
11,59054
126,69012
126,69012
-
92,94362
92,94362
-
-
13,35469
13,35469
0,81684
12,53785
12,53785
-
2.653,03
15,49241
-
15,49241
2,44617
-
2,44617
-
-
-
-
2.668,52142
2.668,52142
i-Butiraldehid
-
-
-
-
269,46263
269,46263
267,01646
Air
-
-
-
-
144,26243
144,26243
144,26243
-
-
8
Katalis
-
-
-
147,59104
3,32861
3,32861
3,32861
-
-
-
9
Total
1.372,43824
1.372,43824
1.730,68647
147,59104
3.250,71574
3.250,71574
3.080,04389
170,67178
152,73320
17,93858
10
Temperatur (oC)
80
80
-49,85
25
100
85
105
105
43
43
11
Tekanan (Atm)
13
6
6
6
6
6
1,29310
1,29310
1,29310
1,29310
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
-
22
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
11,59054
11,59054
-
-
-
-
-
-
-
-
-
0,81684
0,81684
-
-
-
-
-
-
-
-
2.651,79
1,2433
265,15151
1,86494
144,26243
3,32861
3.064,52826
15,51562
-
1,2433
2.651,78571
-
2.651,78571
2.959,70395
-
1,86494
-
265,15151
144,64593
-
-
265,15151
144,64593
143,61338
-
-
-
-
3,32861
-
12,40738
3,10824
3.061,58315
3,32861
3.061,58315
-
2.651,51515
-
-
-
139,55343
-
3.103,31733
308,18880
2.791,06858
4,05995
-
0,30795
0,03739
301,79373
36,64222
5,31819
0,17749
-
-
312,24875
307,41987
36,85710
50,52
50,52
42
42
50,52
50,52
70
70
76,82
76,82
63,3
63,3
0,06014
0,06014
0,06014
0,06014
0,06014
0,06014
1,08562
1,08562
1,30274
1,30274
0,88823
0,88823
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi
21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
23
24
25
26
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
0,27056
0,27056
265,15151
265,15151
5,1407
5,1407
2.651,51515
-
0,27056
265,15151
139,55343
-
5,1407
-
-
270,56277
270,56277
2.791,06858
270,56277
-
63,3
63,3
25
25
0,88823
0,88823
1
1
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi
21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
BAB III
NERACA MASSA
Hasil perhitungan neraca massa pada proses pembuatan n-butiraldehid
dengan kapasitas produksi 21.000 ton/tahun dapat diuraikan sebagai berikut :
Basis perhitungan
: 1 jam operasi
Waktu kerja
: 330 hari
Satuan operasi
: kg/jam
3.1 Reaktor (R-101)
Tabel 3.1 Neraca Massa Reaktor
Komponen
Alur Keluar
Alur Masuk
N (kmol)
Alur 5
F (kg)
N (kmol)
F (kg)
C3H6
39,62261
1.667,31945
0,22615
9,51646
C3H8
1,43709
63,36702
0,09046
3,98877
CO
45,67992
1.279,49462
4,93683
138,28073
H2
46,02081
92,94362
6,62435
13,35469
n-C4H8O
0
0
37,00626
2.668,52142
i- C4H8O
0
0
3,73683
269,46263
8,05236
147,59104
8,05236
147,59104
140,81279
3.250,71575
60,67325
3.250,71575
Katalis
Total
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
3.2 Separator Propilen (V-101)
Tabel 3.2 Neraca Massa Separator Propilen
Alur Masuk
Komponen
Alur Keluar
Alur 6
N (kmol)
Alur 8
F (kg)
N (kmol)
Alur 7
F (kg)
N (kmol)
F (kg)
C3H6
0,22615
9,51646
0,22615
9,51646
0
0
C3H8
0,09046
3,98877
0,09046
3,98877
0
0
CO
4,93683
138,28073
4,52303
126,69012
0,41380
11,59054
H2
6,62435
13,35469
6,21917
12,53785
0,40518
0,81684
n-C4H8O
37,00626
2.668,52142
0,21484
15,49241
36,79142
2.653,02901
i- C4H8O
3,73683
269,46263
0,03392
2,44617
3,70290
267,01646
Katalis
8,05236
147,59104
0
0
8,05236
147,59104
Total
60,67325
3.250,71575
11,30757
170,67186
49,36566
3.080,04389
3.3 Separator Tekanan Rendah (V-103)
Tabel 3.3 Neraca Massa Separator Tekanan Rendah
Alur Masuk
Komponen
Alur Keluar
Alur 7
N (kmol)
Alur 12
F (kg)
N (kmol)
Alur 11
F (kg)
N (kmol)
F (kg)
CO
0,41380
11,59054
0,41380
11,59054
0
0
H2
0,40518
0,81684
0,40518
0,81684
0
0
n-C4H8O
36,79141
2.653,02901
0,01724
1,24330
36,77417
2.651,78571
i- C4H8O
3,70290
267,01646
0,02586
1,86494
3,67704
265,15151
Katalis
8,05236
147,59104
0
0
8,05236
147,59104
Total
49,36566
3.080,04389
0,86208
15,51562
48,50358
3.064,52827
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
3.4 Separator Katalis (V-105)
Tabel 3.4 Neraca Massa Separator Katalis
Alur Masuk
Komponen
Alur Keluar
Alur 11
N (kmol)
Alur 15
F (kg)
Alur 16
N (kmol)
F (kg)
N (kmol)
F (kg)
n-C4H8O
36,77417
2.651,78571
36,77417
2.651,78571
0
0
i- C4H8O
3,67704
265,15151
3,67704
265,15151
0
0
8,05236
147,59104
8,03142
144,64593
0
0
0
0
0,08131
3,32861
48,50358
3.064,52827
48,42227
3.061,58316
0,08131
3,32861
Air
Katalis
Total
3.5 Kolom Destilasi (V-106)
Tabel 3.5 Neraca Massa Kolom Destilasi
Alur Masuk
Komponen
Alur Keluar
Alur 17
N (kmol)
Alur 23
F (kg)
N (kmol)
Alur 19
F (kg)
N (kmol)
F (kg)
n-C4H8O
36,77417
2.651,78571
0,00375
0,27056
36,77042
2.651,5151
i- C4H8O
3,67704
265,15151
3,67704
265,15151
0
0
Air
8,03142
144,64593
0,28534
5,14070
7,73192
139,55343
48,42227
3.061,58316
3,96613
270,56270
44,50234
2.791,06858
Total
3.6 Kondensor (E-104)
Tabel 3.6 Neraca Massa Kondensor
Alur Masuk
Alur Keluar
Alur 21
Komponen
Alur 23
Alur 22
N
F
N
F
N
F
(kmol/jam)
(kg/jam)
(kmol/jam)
(kg/jam)
(kmol/jam)
(kg/jam)
n-C4H8O
0,00427
0,30795
0,00375
0,27056
0,00052
0,03739
i- C4H8O
4,18518
301,79373
3,67704
265,15151
0,50814
36,64222
Air
0,29519
5,31819
0,28534
5,14070
0,00985
0,17749
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Total
4,48464
307,41987
3,96613
270,56270
0,51851
36,85710
3.7 Reboiler (E-105)
Tabel 3.7 Neraca Massa Reboiler
Alur Masuk
Alur 18
Komponen
n-C4H8O
Air
Total
Alur Keluar
Alur 19
Alur 20
N
F
N
F
N
F
(kmol/jam)
(kg/jam)
(kmol/jam)
(kg/jam)
(kmol/jam)
(kg/jam)
41,04429
2.959,70395
36,77042
2.651,51515
4,27387
308,18880
7,95686
143,61338
7,73192
139,55343
0,22494
4,05995
49,00115
3.103,31733
44,50234
2.791,06858
4,49881
312,24875
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
BAB IV
NERACA ENERGI
Basis perhitungan
: 1 jam operasi
Satuan operasi
: kJ/jam
Temperatur refference
: 25 oC = 298,15 K
4.1 Reaktor (R-101)
Tabel 4.1 Neraca Energi pada Reaktor
Komponen
Umpan
Alur Masuk (kJ/jam)
Alur Keluar (kJ/jam)
624.048,76372
Produk
418.314,36342
∆ Hr
-13.303,12805
∆ Hr (6 atm)
Air Pendingin
Total
-937.707,09884
- 1.156.744,62719
-532.695,8633
-532.695,8633
4.2 Cooler I (E-102)
Tabel 4.2 Neraca Energi pada Cooler I
Komponen
Umpan
Alur Masuk (kJ/jam)
Alur Keluar (kJ/jam)
418.413,49694
Produk
287.511,44628
Air Pendingin
130.902,05066
Total
418.413,49694
418.413,49694
4.3 Separator Propilen (V-101)
Tabel 4.3 Neraca Energi pada Separator Propilen
Komponen
Umpan
Alur Masuk (kJ/jam)
Alur Keluar (kJ/jam)
287.511,44628
Produk
448.011,35610
Air Pendingin
160.499,90990
Total
287.511,44628
287.511,44628
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
4.4 Separator Reaktan I (V-102)
Tabel 4.4 Neraca Energi pada Separator Reaktan I
Komponen
Umpan
Alur Masuk (kJ/jam)
Alur Keluar (kJ/jam)
29.941,95070
Produk
6.218,93844
∆ Hr
-7.890,75784
Air Pendingin
31.613,77010
Total
29.941,95070
29.941,95070
4.5 Separator Tekanan Rendah (V-103)
Tabel 4.5 Neraca Energi pada Separator Tekanan Rendah
Komponen
Umpan
Alur Masuk (kJ/jam)
Alur Keluar (kJ/jam)
418.069,40544
Produk
Panas laten
-190.735,29080
1.284.590,82033
615
Air Pendingin
Total
1.893.350,51659
1.702.660,22500
1.702.660,22500
4.6 Separator Reaktan II (V-104)
Tabel 4.6 Neraca Energi pada Separator Reaktan II
Komponen
Umpan
Alur Masuk (kJ/jam)
Alur Keluar (kJ/jam)
716,35165
Produk
476,15595
Air Pendingin
240,19570
Total
716,35165
716,35165
4.7 Heater (E-103)
Tabel 4.7 Neraca Energi pada Heater
Komponen
Umpan
Alur Masuk (kJ/jam)
Alur Keluar (kJ/jam)
203.672,66886
Produk
419.327,76140
Air Pendingin
215.655,09254
Total
419.327,76140
419.327,76140
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
4.8 Kolom Destilasi (V-106)
4.8.1 Kondensor (E-104)
Tabel 4.8 Neraca Energi pada Kondensor
Komponen
Alur Masuk (kJ/jam)
Umpan
Alur Keluar (kJ/jam)
19.270,96944
Produk
-105.179,83300
Air Pendingin
124.450,80244
Total
19.270,9694
19.270,9694
4.8.2 Reboiler (E-105)
Tabel 4.9 Neraca Energi pada Reboiler
Komponen
Alur Masuk (kJ/jam)
Umpan
Alur Keluar (kJ/jam)
371.056,20972
Produk
583.111.48360
Air Pendingin
212.055,27400
Total
371.056,20972
371.056,20972
4.9 Cooler II (E-106)
Tabel 4.10 Neraca Energi pada Cooler II
Komponen
Alur Masuk (kJ/jam)
Umpan
Alur Keluar (kJ/jam)
334.465,35124
Produk
0
Air Pendingin
- 334.465,35124
Total
0
0
4.10 Cooler III (E-107)
Tabel 4.11 Neraca Energi pada Cooler III
Komponen
Umpan
Alur Masuk (kJ/jam)
Alur Keluar (kJ/jam)
23.051,27643
Produk
Air Pendingin
Total
0
-23.051,27643
0
0
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
BAB V
SPESIFIKASI PERALATAN
1. Tangki Penyimpanan Gas Sintesis (TT-101)
Fungsi
: Menyimpan gas sintesis untuk kebutuhan 7 hari
Bahan konstruksi : Low alloy steels SA – 202 Grade B
Bentuk
: Silinder dengan alas datar dan tutup ellipsoidal
Jenis sambungan : Double welded butt join
Jumlah
: 4 unit
Kondisi operasi
: Tekanan
= 1.317,23 kPa =13 atm
Temperatur = 353,15 K
Kapasitas
: 123,58186 m3
Ukuran
: - Silinder
= 80 oC
-
Diamater = 5,01255 m
-
Tinggi
= 6,26568 m
-
Tebal
= 1 ½ in
- Tutup
-
Diameter = 5,01255 m
-
Tinggi
= 1,25314 m
-
Tebal
= 1 ½ in
2. Expander (E-101)
Fungsi
: Menurunkan tekanan campuran gas sintesis dari tangki
penyimpanan sebelum masuk ke reaktor
Bahan konstruksi : Comercial steel
Jenis
: Centrifugal expander
Jumlah
: 1 unit
Kondisi operasi
: - Tekanan masuk (P1)
= 1.317,23 kPa = 13 atm
- Tekanan keluar (P2)
= 607,95 kPa
- Temperatur masuk
= 353,15 K
Diameter pipa
: 6 in
Daya
: 1/60 hp
= 6 atm
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
3. Tangki Penyimpanan Propilen (TT-102)
Fungsi
: Menyimpan propilen untuk kebutuhan 30 hari
Bahan konstruksi : Carbon steel SA – 212 Grade B
Bentuk
: Silinder dengan alas datar dan tutup ellipsoidal
Jenis sambungan : Double welded butt join
Jumlah
: 2 unit
Kondisi operasi
: Tekanan
= 607,95 kPa = 6 atm
Temperatur = 223,3 K
Kapasitas
: 1.216,03788 m3
Ukuran
: - Silinder
= - 49,85 oC
‫ـ‬
Diamater = 10,74127 m
‫ـ‬
Tinggi
= 13,42659 m
‫ـ‬
Tebal
= 1 in
- Tutup
‫ـ‬
Diameter = 10,74127 m
‫ـ‬
Tinggi
= 2,68532 m
‫ـ‬
Tebal
= 1 in
4. Pompa I (J-101)
Fungsi
: Memompa propilen dari tangki penyimpanan ke reaktor
Bahan
: Carbon stainless steel
Jenis
: Pompa sentrifugal
Jumlah
: 1 unit
Kondisi operasi
: - Tekanan
= 607,95 kPa = 6 atm
- Temperatur = 223,3 K = - 49,85 oC
Diameter pipa
: 1 ½ in
Daya
: 1/12 hp
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
5. Tangki Persiapan Katalis (TT-103)
Fungsi
: Mempersiapkan campuran katalis yang akan digunakan
Bahan konstruksi : Low alloy steels SA – 202 Grade B
Bentuk
: Silinder datar berpengaduk
Jenis sambungan : Double welded butt join
Jumlah
: 1 unit
Kondisi operasi
: Tekanan
= 607,95 kPa = 6 atm
Temperatur = 298,15 K = 25 oC
Kapasitas
: 0,18797 m3
Ukuran
: - Silinder
-
Diamater = 0,71084 m
-
Tinggi
= 0,94778 m
-
Tebal
= 3/16 in
- Pengaduk
- Diameter
= 0,21325 m
- Daya
= 0,01225 hp
6. Pompa II (J-102)
Fungsi
: Memompa katalis dari tangki penyimpanan ke reaktor
Bahan
: Carbon stainless steel
Jenis
: Pompa sentrifugal
Jumlah
: 1 unit
Kondisi operasi
: - Tekanan
= 607,95 kPa = 6 atm
- Temperatur = 298,15 K
Diameter pipa
: 3/8 in
Daya
: 1/60 hp
= 25 oC
7. Reaktor (R-101)
Fungsi
: Tempat berlangsungnya reaksi oxo (oxo reaction)
Jenis
: Continous Stirrer Tank Reactor (CSTR)
Bentuk
: Silinder vertikal dengan alas dan tutup berbentuk elips yang
dilengkapi dengan pengaduk dan jaket
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Bahan konstruksi : Low alloy steels SA-203 Grade A
Jumlah
: 1 unit
Kondisi operasi
: - Tekanan
= 607,95 kPa = 6 atm
- Temperatur = 373,15 K
Kapasitas
: 601,91240 m3
Ukuran
: - Silinder
= 100 o C
-
Diamater = 8,31588 m
-
Tinggi
= 11,08784 m
-
Tebal
= 1 ½in
- Tutup
-
Diameter = 8,31588 m
-
Tinggi
= 2,07897 m
-
Tebal
= 1 ½ in
- Pengaduk
-
Diameter = 2,49476 m
-
Daya
= 1,01571 hp
- Jaket Reaktor
‫ـ‬
Diameter dalam (D1)
= 8,33492 m
‫ـ‬
Diameter luar (D2)
= 8,36032 m
‫ـ‬
Tinggi
= 11,08784 m
‫ـ‬
Tebal
= ¾ in
8. Pompa III (J-103)
Fungsi
: Memompa bahan dari reaktor ke cooler
Bahan konstruksi : Carbon steinless steel
Jenis
: Pompa sentrifugal
Jumlah
: 1 unit
Kondisi operasi
: - Tekanan
= 607,95 kPa = 6 atm
- Temperatur = 372,15 K
Diameter pipa
: 8 in
Daya
: 1/4 hp
= 100 oC
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
9. Cooler I (E-102)
Fungsi
: Menurunkan temperatur campuran gas dan cair sebelum
dimasukkan ke dalam separator propilen
Jenis
: Double Pipe Heat Exchanger (DPHE)
Dipakai
: Pipa 2 × 1 ¼ in IPS, 12 ft hairpin
Jumlah
: 1 unit
Luas permukaan : 31,32000 ft2
Jumlah hairpin
: 3 hairpin
10. Separator Propilen (V-101)
Fungsi
: Memisahkan propilen dan propana dari campuran
Bahan konstruksi : Low alloy steels SA – 202 Grade B
Bentuk
: Silinder dengan alas dan tutup elipsoidal
Jenis sambungan : Double welded butt join
Jumlah
: 1unit
Kondisi operasi
: - Tekanan
= 131 kPa
- Temperatur = 378,15 K
Kapasitas
: 601,91240 m3
Ukuran
: - Silinder
= 1,29310 atm
= 105 oC
-
Diamater = 8,31588 m
-
Tinggi
= 11,08784 m
-
Tebal
= 3/8 in
- Tutup
-
Diameter = 8,31588 m
-
Tinggi
= 2,07897 m
-
Tebal
= 3/8 in
11. Pompa IV (J-104)
Fungsi
: Memompa campuran dari separator pemisah propilen ke
separator tekanan rendah.
Bahan
: Carbon stainless steel
Jenis
: Pompa sentrifugal
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Jumlah
: 1 unit
Kondisi operasi : - Tekanan
= 130,69 kPa = 1,29310 atm
- Temperatur = 378,15 K
Diameter pipa
: 14 in
Daya
: 5 hp
= 105 oC
12. Separator Reaktan I (V-102)
Fungsi
: Untuk mendinginkan reaktan
Bahan konstruksi : Low alloy SA – 302 Grade B
Bentuk
: Silinder dengan alas dan tutup elipsoidal
Jenis sambungan : Double welded butt join
Jumlah
: 1 unit
Kondisi operasi
: - Tekanan
= 130,69 kPa = 1,29310 atm
- Temperatur = 378,15 K
Kapasitas
: 178,42126 m3
Ukuran
: - Silinder
= 105 oC
-
Diamater
= 5,54472 m
-
Tinggi
= 7,39295 m
-
Tebal
= ½ in
-
Diameter
= 5,54472 m
-
Tinggi
= 1,38618 m
-
Tebal
= ½ in
-
Diameter dalam
= 5,54472 m
-
Diameter luar
= 5,57004 m
-
Tebal
= ½ in
- Tutup
- Jaket
13. Separator Tekanan Rendah (V-103)
Fungsi
: Memisahkan reaktan sisa
Bahan konstruksi : Low alloy SA – 302 Grade B
Bentuk
: Silinder dengan alas dan tutup elipsoidal
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Jenis sambungan : Double welded butt join
Jumlah
: 1 unit
Kondisi operasi
: - Tekanan
= 6,09 kPa
- Temperatur = 323,67 K
Kapasitas
: 252,27026 m3
Ukuran
: - Silinder
= 0,06014 atm
= 50,52 oC
-
Diamater = 6,22328 m
-
Tinggi
= 8,29770 m
-
Tebal
= 3/16 in
- Tutup
-
Diameter = 6,22328 m
-
Tinggi
= 1,55582 m
-
Tebal
=
3
/16 in
14. Pompa V (J-105)
Fungsi
: Memompa bahan-bahan dari separator tekanan rendah ke
separator katalis
Bahan
: Carbon stainless steel
Jenis
: Pompa sentrifugal
Jumlah
: 1 unit
Kondisi operasi : - Tekanan
= 6,09 kPa
- Temperatur = 323,67 K
Diameter pipa
: 6 in
Daya
: ¼ hp
= 0,06014 atm
= 50,52 oC
15. Separator Reaktan II (V-104)
Fungsi
: Untuk mendinginkan reaktan
Bahan konstruksi : Low alloy SA – 302 Grade B
Bentuk
: Silinder dengan alas dan tutup elipsoidal
Jenis sambungan : Double welded butt join
Jumlah
: 1 unit
Kondisi operasi
: - Tekanan
= 6,09 kPa
- Temperatur = 323,67 K
= 0,06014 atm
50,52 oC
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Kapasitas
: 48,04021 m3
Ukuran
: - Silinder
-
Diamater
= 3,25804 m
-
Tinggi
= 4,34405 m
-
Tebal
= 3/16 in
-
Diameter
= 3,25804 m
-
Tinggi
= 0,81451 m
-
Tebal
= 3/16 in
-
Diameter dalam
= 3,58626 m
-
Diameter luar
= 3,59580 m
-
Tebal
= 3/16 in
- Tutup
- Jaket
16. Separator Katalis (V-105)
Fungsi
: Memisahkan katalis dari produk yang dihasilkan
Bahan konstruksi : Carbon steel SA – 212 Grade B
Jenis
: Hydrosiclone
Jenis sambungan : Double welded butt join
Jumlah
: 1 unit
Kondisi operasi
: - Tekanan
= 6,09 kPa
- Temperatur = 323,65 K
Ukuran
= 0,06014 atm
= 50,5 oC
: - Silinder
-
Diamater = 0,54881 m
-
Tinggi
= 1,09762 m
- Konis
-
Diameter = 0,54881 m
-
Tinggi
- Daya
= 1,09762 m
= 53,88565 hp
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
17. Heater (E-105)
Fungsi
: Menaikkan temperatur cairan sebelum dimasukkan ke dalam
kolom destilasi
Jenis
: Double Pipe Heat Exchanger (DPHE)
Dipakai
: Pipa 2 × 1 ¼ in IPS, 12 ft hairpin
Jumlah
: 1 unit
Luas permukaan : 31,32000 ft2
Jumlah hairpin
: 2 haripin
18. Pompa VI (J-106)
Fungsi
: Memompa bahan-bahan dari heater ke kolom destilasi
Bahan
: Carbon stainless steel
Jenis
: Pompa sentrifugal
Jumlah
: 1 unit
Kondisi operasi : - Tekanan
= 132 kPa
- Temperatur = 350K
Diameter pipa
: 1 ½ in
Daya
: 1/12 hp
= 1,30274 atm
= 76,85 oC
19. Kolom Destilasi (V-106)
Fungsi
: Memisahkan campuran n- dengan i-butiraldehid
Bahan konstruksi : Carbon steel SA-283 Grade C
Bentuk
: Silinder vertikal dengan alas dan tutup elipsoidal
Jenis
: Sieve tray
Jenis sambungan : Double welded butt join
Jumlah
: 1 unit
Kondisi operasi
: - Tekanan
= 132 kPa
- Temperatur = 350 K
Tahapan teoritis
: 26 tahapan
Tray umpan
: Tray ke- 9 dari bawah
= 1,30274 atm
= 76,85 oC
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Tray spacing
: 0,3 m
Kecepatan masuk : 3,16836 ft/s
Kecepatan dessain : 2,19124 ft/s
Luas permukaan : 0,44272 ft2
Pressure drop
= 0,04123 m2
: 0,18747 kPa/tray
Spesifikasi kolom : - Kolom destilasi
- Diameter
= 0,22918 m
- Tinggi
= 7,8 m
- Tebal
= 3/16 in
- Elipsoidal
- Diameter
= 0,22918 m
- Tinggi
= 0,05729 m
- Tebal
= 3/16 in
20. Kondensor (E-104)
Fungsi
: Menurunkan temperatur campuran cairan sebelum
dimasukkan ke dalam akumulator
Jenis
: Double Pipe Heat Exchanger (DPHE)
Dipakai
: Pipa 2 × 1 ¼ in IPS, 12 ft hairpin
Jumlah
: 1 unit
Luas permukaan : 125,28000 ft2
Jumlah hairpin
: 12 hairpin
21. Pompa VII (J-107)
Fungsi
: Memompa bahan-bahan dari separator tekanan rendah ke
separator katalis
Bahan
: Carbon stainless steel
Jenis
: Pompa sentrifugal
Jumlah
: 1 unit
Kondisi operasi
: - Tekanan
= 132 kPa
- Temperatur = 345 K
Diameter pipa
= 1,30274 atm
= 71,85 oC
: 1 ½ in
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
: 1/12 hp
Daya
22. Reboiler (E-105)
Fungsi
: Menaikkan temperatur cairan sebelum dimasukkan ke dalam
kolom destilasi
Jenis
: Double Pipe Heat Exchanger (DPHE)
Dipakai
: Pipa 2 × 1 ¼ in IPS, 20 ft hairpin
Jumlah
: 1 unit
Luas permukaan : 191,40000 ft2
Jumlah hairpin
: 11 hairpin
23. Cooler II (E-106)
Fungsi
: Menurunkan temperatur campuran gas dan cair sebelum
dimasukkan ke dalam tangki penyimpanan n-butiraldehid
Jenis
: Double Pipe Heat Exchanger (DPHE)
Dipakai
: Pipa 2 × 1 ¼ in IPS, 12 ft hairpin
Jumlah
: 1 unit
Luas permukaan : 150,60000 ft2
Jumlah hairpin
: 15 hairpin
24. Akumulator (V-107)
Fungsi
: Mengakumulasi kondesat sebelum didinginkan di cooler
Bahan konstruksi : Low alloy steel SA – 353
Bentuk
: Silinder dengan alas dan tutup elipsoidal
Jenis sambungan : Double welded butt join
Jumlah
: 1 unit
Kondisi operasi
: - Tekanan
= 90 kPa
- Temperatur = 336,45 K
Kapasitas
: 0,40202 m3
Ukuran
: - Silinder
= 0,88823 atm
= 63,3 oC
-
Diamater = 0,60835 m
-
Tinggi
= 0,47269 m
-
Panjang
= 1,82506 m
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
-
Tebal
= 1 ½ in
- Tutup
-
Diameter = 0,60835 m
-
Tinggi
= 0,47269 m
-
Panjang
= 0,15208 m
-
Tebal
= 1 ½ in
25. Cooler III (E-107)
Fungsi
: Menurunkan temperatur cairan sebelum masuk ke tangki
penyimpanan
Jenis
: Double Pipe Heat Exchanger (DPHE)
Dipakai
: Pipa 2 × 1 ¼ in IPS, 12 ft hairpin
Jumlah
: 1 unit
Luas permukaan : 73,79317 ft2
Jumlah hairpin
: 7 hairpin
26. Pompa VIII (J-108)
Fungsi
: Memompa bahan-bahan dari cooler ke tangki penyimpanan
Bahan
: Carbon stainless steel
Jenis
: Pompa sentrifugal
Jumlah
: 1 unit
Kondisi operasi
: - Tekanan
= 101,325 kPa = 1 atm
- Temperatur = 298,15 K
Diameter pipa
: 1 ½ in
Daya
: 1/12 hp
= 25 oC
27. Tangki Penyimpanan n-Butiraldehid (TT-104)
Fungsi
: Menyimpan n-Butiraldehid
Bahan konstruksi : Carbon steel SA – 285 Grade C
Bentuk
: Silinder dengan alas dan tutup datar
Jenis sambungan : Double welded butt join
Jumlah
: 2 unit
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Kondisi operasi
: - Tekanan
= 101,325 kPa = 1 atm
- Temperatur = 298,15 K
Kapasitas
: 1.485,781776 m3
Ukuran
: - Silinder
= 25 oC
-
Diamater = 11,23869 m
-
Tinggi
= 14,98491 m
-
Tebal
= 1 in
28. Pompa IX (J-109)
Fungsi
: Memompa bahan-bahan dari cooler ke tangki penyimpanan
Bahan
: Carbon stainless steel
Jenis
: Pompa sentrifugal
Jumlah
: 1 unit
Kondisi operasi
: - Tekanan
= 101,325 kPa = 1 atm
- Temperatur = 298,15 K
Diameter pipa
: ½ in
Daya
: 1/60 hp
= 25 oC
29. Tangki Penyimpanan i-Butiraldehid (TT-105)
Fungsi
: Menyimpan i-Butiraldehid
Bahan konstruksi : Carbon steel SA – 129 Grade A
Bentuk
: Silinder dengan alas dan tutup datar
Jenis sambungan : Double welded butt join
Jumlah
: 1 unit
Kondisi operasi
: - Tekanan
= 101,325 kPa = 1 atm
- Temperatur = 298,15 K
Kapasitas
: 294,7426502 m3
Ukuran
: - Silinder
= 25 oC
-
Diamater = 6,55458 m
-
Tinggi
= 8,73944 m
-
Tebal
= 3/4 in
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
30. Tangki Penyimpanan n- dan i-Butiraldehid (TT-106)
Fungsi
: Menyimpan n- dan i-Butiraldehid
Bahan konstruksi : Carbon steel SA – 129 Grade A
Bentuk
: Silinder dengan alas dan tutup datar
Jenis sambungan : Double welded butt join
Jumlah
: 1 unit
Kondisi operasi
: - Tekanan
= 131 kPa
- Temperatur = 316,15 K
Kapasitas
: 10,73038 m3
Ukuran
: - Silinder
= 1,29310 atm
= 43 oC
-
Diamater = 2,17238 m
-
Tinggi
= 2,89650 m
-
Tebal
= 3/8 in
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
BAB VI
INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA
6.1 Instrumentasi
Instrumentasi merupakan alat yang digunakan di dalam suatu proses kontrol
untuk mengatur jalannya proses agar diperoleh hasil sesuai dengan yang diharapkan.
Dengan adanya alat kontrol maka dapat diketahui dan dikorelasi segala kesalahan
ataupun penyimpangan proses yang mungkin terjadi. Namun, tujuan dasar dari
pengendalian tersebut adalah agar tingkat kesalahan (error) pada kondisi proses di
pabrik dapat mencapai tingkat paling minimum sehingga produk dapat dihasilkan
secara maksimal.
Instrumentasi pada dasarnya terdiri dari :
1.
Elemen perasa atau elemen utama (sensing element / primary element), yaitu
elemen yang menunjukkan adanya perubahan dari nilai variabel yang diukur.
2.
Elemen pengukur (measuring element), yaitu elemen yang menerima output
dari elemen primer dan melakukan pengukuran, dalam hal ini termasuk alatalat penunjuk (indicator) maupun alat pencatat (recorder).
3.
Elemen pengontrol (controlling element), yaitu elemen yang mengadakan
perubahan nilai dari variabel yang dirasakan oleh elemen perasa dan diukur
oleh elemen pengukur dengan mengatur sumber tenaga sesuai dengan
perubahan yang terjadi. Tenaga tersebut dapat berupa tenaga mekanis ataupun
elektrik.
Instrumentasi berfungsi sebagai pengontrol (control), penunjuk (indicator),
pencatat (recorder), dan pemberi tanda bahaya (alarm). Secara umum, kerja dari
alat- alat instrumentasi berdasarkan sifat konsep dasar pengendalian prosesnya dapat
dibagi menjadi dua bagian yaitu :
1.
Pengendalian secara Manual
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Tindakan pengendalian yang dilakukan oleh manusia. Sistem pengendalian
ini merupakan sistem yang ekonomis karena tidak membutuhkan begitu banyak
instrumentasi dan instalasinya. Namun pengendalian ini berpotensi tidak praktis
dan tidak aman karena sebagai pengendalinya adalah manusia yang tidak lepas
dari kesalahan.
2.
Pengendalian secara Otomatis
Berbeda dengan pengendalian secara manual, pengendalian secara
otomatis menggunakan instrumentasi sebagi pengendali proses, namun manusia
masih terlibat sebagai otak pengendali. Banyak pekerjaan manusia dalam
pengendalian secara manual diambil alih oleh instrumentasi sehingga membuat
sistem pengendalian ini sangat praktis dan menguntungkan.
Faktor-faktor yang perlu diperhatikan dalam instrumen-instrumen adalah
(Timmerhaus, 2004) :
1. Range yang diperlukan untuk pengukuran
2. Level instrumentasi
3. Ketelitian yang dibutuhkan
4. Bahan konstruksinya
5. Pengaruh pemasangan instrumentasi pada kondisi proses
Hal-hal yang diharapkan dari pemakaian alat-alat instrumentasi adalah :
1.
Kualitas produk dapat diperoleh sesuai dengan yang diinginkan.
2.
Pengoperasian sistem peralatan lebih mudah.
3.
Sistem kerja lebih efisien.
4.
Penyimpangan yang mungkin terjadi dapat dideteksi dengan cepat.
Variabel-variabel yang biasa dikontrol atau diukur oleh instrumen dapat
dibedakan atas dua bagian, yaitu:
1. Variabel utama, seperti : temperatur, tekanan, laju alir, dan level cairan.
2. Variabel tambahan, seperti : densitas, viskositas, panas spesifik, konduktivitas,
pH, humiditas, titik embun, komposisi kimia, kandungan kelembaban, dan
variabel lainnya.
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
6.1.1 Tujuan Pengendalian
Tujuan perancangan sistem pengendalian dari pabrik pembuatan butiraldehid
sebagai keamanan operasi pabrik yang mencakup :
− Mempertahankan variabel-variabel proses seperti temperatur dan tekanan
tetap berada dalam rentang operasi yang aman dengan harga toleransi yang
kecil.
− Mendeteksi situasi berbahaya kemungkinan terjadinya kebocoran alat, karena
komponen zat yang digunakan pada pabrik sangat mudah terbakar.
Pendeteksian dilakukan dengan menyediakan alarm dan sistem penghentian
operasi secara otomatis (automatic shut down systems).
− Mengontrol setiap penyimpangan operasi agar tidak terjadi kecelakaan kerja
maupun kerusakan pada alat proses.
6.1.2 Jenis-jenis Pengendalian dan Alat Pengendali
Sistem pengendalian yang digunakan pada pabrik ini menggunakan dan
mengkombinasikan beberapa tipe pengendalian sesuai dengan tujuan dan
keperluannya :
1. Feedback control
Perubahan pada sistem diukur (setelah adanya gangguan), hasil pengukuran
dibandingkan
dengan
set
point,
hasil
perbandingan
digunakan
untuk
mengendalikan variabel yang dimanipulasi.
2. Feedforward control
Besarnya gangguan diukur (sensor pada input), hasil pengukuran digunakan
untuk mengendalikan variabel yang dimanipulasi.
3. Adaptive control
Sistem pengendalian yang dapat menyesuaikan parameternya secara otomatis
sedemikian rupa untuk mengatasi perubahan yang terjadi dalam proses yang
dikendalikannya, umumnya ditandai dengan adanya reset input pada controller
(selain set point pada input dari sensor).
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
4. Inferential control
Seringkali variabel yang ingin dikendalikan tidak dapat diukur secara langsung,
sebagai solusinya digunakan sistem pengendalian di mana variabel yang terukur
digunakan untuk mengestimasi variabel yang akan dikendalikan, variabel terukur
dan variabel tak terukur tersebut dihubungkan dengan suatu persamaan
matematika.
Pengendalian yang banyak digunakan adalah jenis feedback (umpan balik)
berdasarkan pertimbangan kemudahan pengendalian. Diagram balok untuk sistem
pengendalian ini secara umum dapat dilihat pada Gambar 6.1 berikut ini :
gangguan
(disturbances)
+
controller
Elemen
Pengendali
Akhir
Proses
measuring
device
Gambar 6.1 Diagram Balok Sistem Pengendalian Feedback
Pengukuran nilai keempat variabel di atas menggunakan bantuan sensor
untuk mendeteksi nilai masing-masing variabel proses. Sedangkan variabel proses
yang lain termasuk dalam kategori tertentu karena variabel itu tergantung kebutuhan
akan proses yang melibatkannya. Variabel proses tersebut antara lain :
a. Konsentrasi
b. Kepadatan (density) dan spesific gravity
c. Kelembaban (humidity) dan kadar air (moisture)
d. Kekeruhan zat cair (turbidity) dan derajat warna zat cair (clarity)
Untuk pengukuran nilai variabel proses di atas dapat digunakan sebuah
penganalisis (analyzer).
SET POINT
ELEMEN
PENGUKURAN
ELEMEN
PENGENDALI
ELEMEN
PENGENDALI AKHIR
ELEMEN
PRIMER
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan PROSES
N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
GANGGUAN
Dari gambar di atas
dapat 6.2
dijelaskan
bahwa dalam proses terdapat variabel
Gambar
Loop Pengendalian
proses yang diantisipasi oleh elemen primer sebagai nilai perubahan proses misalnya
naik turunnya level suatu tangki, tinggi rendahnya temperatur, cepat lambatnya aliran
fluida, dan tinggi rendahnya tekanan dalam suatu tangki. Variabel proses ini bersifat
relatif atau dalam kondisi berubah-ubah. Sensor diterjemahkan sebagai harga
pengukuran. Untuk lebih jelasnya, gambar di bawah ini merupakan suatu contoh
aktual dari suatu proses yang terkendali.
Pada dasarnya sistem pengendalian terdiri dari (Considine,1985) :
a. Elemen Primer (Primary Element)
Elemen Primer berfungsi untuk menunjukkan kualitas dan kuantitas suatu
variabel proses dan menerjemahkan nilai itu dalam bentuk sinyal dengan
menggunakan transducer sebagai sensor. Ada banyak sensor yang digunakan
tergantung variabel proses yang ada.
− Sensor untuk temperatur, yaitu bimetal, thermocouple, termal mekanik, dll.
− Sensor untuk tekanan, yaitu diafragma, cincin keseimbangan, dll.
− Sensor untuk level, yaitu pelampung, elemen radioaktif, perbedaan tekanan, dll.
− Sensor untuk aliran atau flow, yaitu orifice, nozzle dll.
b. Elemen Pengukuran (Measuring Element)
Elemen Pengukuran berfungsi mengonversikan segala perubahan nilai yang
dihasilkan elemen primer yang berupa sinyal ke dalam sebuah harga pengukuran
yang dikirimkan transmitter ke elemen pengendali.
− Tipe Konvensional
Tipe ini menggunakan prinsip perbedaan kapasitansi.
− Tipe Smart
Tipe smart menggunakan microprocessor elektronic sebagai pemroses sinyal.
c. Elemen Pengendali (Controlling Element)
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Elemen pengendali berfungsi menerima sinyal dari elemen pengukur yang
kemudian dibandingkan dengan set point di dalam pengendali (controller). Hasilnya
berupa sinyal koreksi yang akan dikirim ke elemen pengendali menggunakan
processor (computer, microprocessor) sebagai pemroses sinyal pengendalian. Jenis
elemen pengendali yang digunakan tergantung pada variabel prosesnya.
Elemen pengendali yang umum digunakan dalam pabrik adalah :
1. Untuk variabel temperatur:
a. Temperature Controller (TC) adalah instrumentasi yang digunakan untuk
mengamati temperatur suatu alat dan bila terjadi perubahan dapat melakukan
pengendalian.
b. Temperature Indicator (TI) adalah instrumentasi yang digunakan untuk
mengamati temperatur dari suatu alat.
c. Temperature Indicator Recorder Controller (TIRC) adalah instrumentasi
yang digunakan untuk mengamati temperatur suatu alat yang hasilnya akan
tersimpan dalam suatu memori.
2. Untuk variabel tinggi permukaan cairan
a. Level Controller (LC) adalah instumentasi yang digunakan untuk mengamati
ketinggian cairan dalam suatu alat dan bila terjadi perubahan dapat
melakukan pengendalian.
b. Level Indicator (LI) adalah instrumentasi yang digunakan untuk mengamati
ketinggian cairan dalam suatu alat.
3. Untuk variabel tekanan
a. Pressure Controller (PC) adalah instrumentasi yang digunakan untuk
mengamati tekanan operasi suatu alat dan bila terjadi perubahan dapat
melakukan pengendalian.
b. Pressure Indicator (PI) adalah instrumentasi yang digunakan untuk
mengamati tekanan operasi suatu alat.
c. Pressure Indicator Recorder Controller (PIRC) adalah instrumentasi yang
digunakan untuk mengamati tekanan suatu alat yang hasilnya akan tersimpan
dalam suatu memori.
4. Untuk variabel aliran cairan
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
a. Flow Controller (FC) adalah instrumentasi yang digunakan untuk mengamati
laju alir larutan atau cairan yang melalui suatu alat dan bila terjadi perubahan
dapat melakukan pengendalian.
b. Flow Indicator (FI) adalah instrumentasi yang digunakan untuk mengamati
laju aliran atau cairan suatu alat.
d. Elemen Pengendali Akhir
Elemen pengendali akhir berperan mengonversikan sinyal yang diterimanya
menjadi sebuah tindakan korektif terhadap proses. Umumnya industri menggunakan
control valve dan pompa sebagai elemen pengendali akhir.
1. Control valve
Control valve mempunyai tiga elemen penyusun, yaitu :
− Positioner yang berfungsi untuk mengatur posisi actuator.
− Actuator Valve berfungsi mengaktualisasikan sinyal pengendali (valve).
Ada dua jenis actuator valve berdasarkan prinsip kerjanya yaitu :
a. Actuator spring atau per
Actuator ini menggunakan spring atau per sebagai penggerak piston
actuator.
b. Actuator aksi ganda (double acting)
Untuk menggerakkan piston, actuator ini menggunakan tekanan udara
yang dimasukkan ke rumah actuator.
− Valve, merupakan elemen pengendali proses. Ada banyak tipe valve
berdasarkan bentuknya seperti butterfly valve, valve bola, dan valve
segmen.
2. Pompa Listrik
Elemen pompa terdiri dari dua bagian, yaitu :
− Actuator Pompa.
Sebagai actuator pompa adalah motor listrik. Motor listrik mengubah
tenaga listrik menjadi tenaga mekanik. Prinsip kerjanya berdasarkan
induksi elektromagnetik yang menggerakkan motor.
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
− Pompa listrik berfungsi memindahkan/menggerakkan fluida baik itu zat
cair, gas dan padat.
Secara garis besar, fungsi instrumentasi adalah sebagai berikut :
1. Penunjuk (indicator)
2. Pencatat (recorder)
3. Pengontrol (regulator)
4. Pemberi tanda bahaya (alarm)
Adapun instrumentasi yang digunakan pada pabrik pembuatan butiraldehid
adalah :
1. Instrumentasi Tangki Bahan Baku
Instrumentasi pada tangki penyimpanan bahan baku berupa level indicator (LI)
dan pressure indicator (PI). LI berfungsi untuk menunjukkan level bahan yang
ada di dalam tangki dan PI bertujuan untuk menunjukkan tekanan bahan yang
ada di dalam tangki.
PI
LI
Gambar 6.3 Instrumentasi Tangki Bahan Baku
2. Instrumentasi Tangki Pencampuran Katalis (cairan)
Instrumentasi pada tangki pencampuran katalis ini berupa level indicator (LI)
yang berfungsi untuk menunjukkan tinggi cairan di dalam tangki dan
temperature indicator (TI) yang berfungsi untuk menunjukkan temperatur di
dalam tangki.
Air
LI
TI
P-782
Gambar 6.4 Instrumentasi Tangki Cairan
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
3. Instrumentasi Expander
Instrumentasi pada compressor mencakup pressure controller (PC). Pressure
controller (PC) berfungsi untuk mengatur tekanan bahan dalam pipa sehingga
tekanan operasi dalam compressor diatur sesuai dengan kondisi operasi yang
diinginkan dengan mengatur bukaan katup aliran bahan.
PC
Gambar 6.5 Instrumentasi Expander
4. Instrumentasi Cooler
Temperature controller (TC) pada cooler berfungsi untuk mengatur besarnya
suhu di dalam cooler dengan cara mengatur banyaknya air pendingin yang
dialirkan. Jika temperatur di bawah kondisi yang diharapkan (set point), maka
valve akan terbuka lebih besar dan jika temperatur di atas kondisi yang
diharapkan maka valve akan terbuka lebih kecil.
Air pendingin
TC
Air pendingin bekas
Gambar 6.6 Instrumentasi Cooller
5. Instrumentasi Reaktor
Instrumentasi pada reaktor terdiri dari temperature indicator recorder controller
(TIRC), pressure indicator recorder controller (PIRC), dan level controller
(LC). TIRC berfungsi untuk mengontrol dan mencatat temperatur dalam reaktor
dengan mengatur bukaan katup air pendingin. PIRC berfungsi untuk mengontrol
dan mencatat tekanan dalam reaktor. LC berfungsi untuk mengontrol tinggi
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
cairan dalam reaktor dengan mengatur bukaan katup aliran produk keluar
reaktor.
PIRC
TIRC
LC
Gambar 6.7 Instrumentasi Reaktor
6. Instrumentasi Kondensor
Temperature control (TC) pada kondensor berfungsi untuk mengatur besarnya
suhu di dalam kondensor dengan cara mengatur banyaknya air pendingin yang
dialirkan. Jika temperatur di bawah kondisi yang diharapkan (set point), maka
valve akan terbuka lebih besar dan jika temperatur di atas kondisi yang
diharapkan maka valve akan terbuka lebih kecil.
Air pendingin
TC
Air pendingin bekas
Gambar 6.8 Instrumentasi Kondensor
7. Instrumentasi Separator
Instrumentasi pada separator terdiri dari pressure indicator recorder controller
(PIRC) dan temperatur controller (TC). PIRC berfungsi untuk mengontrol dan
mencatat tekanan dalam separator. Temperature control (TC) pada separator
berfungsi untuk mengatur besarnya suhu di dalam separator.
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
PIRC
TC
FI
Gambar 6.9 Instrumentasi Separator
8. Instrumentasi Hydrocyclone
Instrumentasi pada hydrocyclone mencakup level controller (LC) yang berfungsi
untuk mengatur ketinggian cairan pada hydrocyclone dengan mengatur bukaan
katup cairan masuk dan keluar.
LC
Gambar 6.10 Instrumentasi Hydrocyclone
9. Instrumentasi Accumulator
Instrumentasi pada accumulator mencakup level controller (LC) yang berfungsi
untuk mengatur ketinggian cairan dalam accumulator dengan mengatur bukaan
katup cairan keluar
LC
Gambar 6.11 Instrumentasi Accumulator
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
10. Instrumentasi Kolom Destilasi
Instrumentasi pada kolom destilasi mencakup temperature indicator recorder
controller (TIRC), dan pressure indicator recorder controller (PIRC). TIRC
berfungsi untuk mengontrol dan mencatat temperatur dalam reaktor dengan
mengatur bukaan katup air pendingin. PIRC berfungsi untuk mengontrol dan
mencatat tekanan dalam reaktor. LC berfungsi untuk mengontrol tinggi cairan
dalam kolom destilasi dengan mengatur bukaan katup aliran produk keluar
reaktor.
TIRC
PIRC
LC
Gambar 6.12 Instrumentasi Kolom Destilasi
11. Instrumentasi Reboiler
Instrumentasi pada reboiler mencakup temperature controller (TC) yang
berfungsi untuk mengatur temperatur di dalam reboiler dengan mengatur bukaan
katup uap pemanas masuk.
TC
Gambar 6.13 Instrumentasi Reboiler
12. Instrumentasi Separator Reaktan
Instrumentasi pada separator reaktan mencakup temperature controller (TC)
yang berfungsi untuk mengatur temperatur di dalam separator dengan mengatur
bukaan katup uap pemanas masuk dan pressure controller (PC) untuk mengatur
tekanan di dalam separator.
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Air pendingin
TC
PC
Air pendingin
bekas
Gambar 6.14 Instrumentasi Separator Reaktan
13. Instrumentasi pompa
Instrumentasi pada pompa mencakup flow indicator (FI) yang berfungsi untuk
menunjukkan laju alir bahan dalam pipa dengan mengatur bukaan katup aliran
bahan.
FI
Gambar 6.15 Instrumentasi Pompa
6.2 Keselamatan Kerja Pabrik
6.2.1 Landasan Keselamatan Kerja
Standar keselamatan kerja di Indonesia paling buruk dibandingkan dengan
negara di kawasan Asia Tenggara lainnya. Indikatornya, selama tujuh bulan pertama
2003 di Indonesia tercatat sedikitnya 51.528 kecelakaan kerja (Global Estimates
Fatalities in 2002 ILO. Berdasarkan kondisi tersebut, ILO menyerukan usaha
bersama dari berbagai pihak, termasuk pemerintah dan pengusaha, untuk
meningkatkan keselamatan kerja serta perlu adanya pengawasan berdasarkan
konvensi-konvensi ILO (Anonim, 2004).
Konsep dasar mengenai keselamatan dan kesehatan kerja meliputi dua hal
terbesar yang menjadi penyebab kecelakaan kerja yaitu : perilaku yang tidak aman
dan kondisi lingkungan yang tidak aman. Berdasarkan data dari Biro Pelatihan
Tenaga Kerja, penyebab kecelakaan yang diakibatkan oleh perilaku yang tidak aman
sebagai berikut :
1. Sembrono dan tidak hati – hati
2. Tidak mematuhi peraturan
3.. Tidak mengikuti standar prosedur kerja
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
3. Tidak mengikuti standar prosedur kerja
4. Tidak memakai alat pelindung diri
5. Kondisi badan yang lemah
Persentase penyebab kecelakaan kerja yaitu 3 % dikarenakan oleh sebab yang
tidak bisa dihindarkan (seperti bencana alam), selain itu 24 % dikarenakan
lingkungan atau peralatan yang tidak memenuhi syarat dan 73 % dikarenakan
perilaku yang tidak aman. Cara efektif untuk mencegah terjadinya kecelakaan kerja
adalah dengan menghindari terjadinya lima perilaku tidak aman yang telah
disebutkan di atas.
Tujuan keselamatan dan
kesehatan kerja
Melindungi kesehatan tenaga kerja, meningkatkan efisiensi kerja,
mencegah terjadinya kecelakaan kerja dan penyakit.
1. Mengantisipasi keberadaan faktor penyebab bahaya dan
Berbagai arah
keselamatan dan kesehatan
kerja
melakukan pencegahan sebelumnya.
2. Memahami jenis-jenis bahaya yang ada di tempat kerja
3. Mengevaluasi tingkat bahaya di tempat kerja
4. Mengendalikan terjadinya bahaya atau komplikasi.
Mengenai peraturan
keselamatan dan kesehatan
tenaga kerja
Yang terutama adalah UU Keselamatan dan Kesehatan Tenaga
Kerja dan Detail Pelaksanaan UU Keselamatan dan Kesehatan
Tenaga Kerja.
1. Bahaya jenis kimia: terhirup atau terjadinya kontak antara
kulit dengan cairan metal, cairan non-metal, hidrokarbon dan
abu, gas, uap steam, asap dan embun yang beracun.
Faktor penyebab berbahaya
yang sering ditemui
2. Bahaya jenis fisika: lingkungan yang bertemperatur panas dan
dingin, lingkungan yang beradiasi pengion dan non pengion,
bising, vibrasi dan tekanan udara yang tidak normal.
3. Bahaya yang mengancam manusia dikarenakan jenis proyek:
pencahayaan dan penerangan yang kurang, bahaya dari
pengangkutan, dan bahaya yg ditimbulkan oleh peralatan.
1. Pengendalian teknik: mengganti prosedur kerja, menutup
Cara pengendalian ancaman
mengisolasi bahan berbahaya, menggunakan otomatisasi
bahaya kesehatan kerja
pekerjaan, menggunakan cara kerja basah dan ventilasi
pergantian udara.
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
2. Pengendalian administrasi : mengurangi waktu pajanan,
menyusun peraturan keselamatan dan kesehatan, memakai
alat pelindung, memasang tanda – tanda peringatan, membuat
daftar data bahan-bahan yang aman, melakukan pelatihan
sistem penangganan darurat.
3. Pemantauan kesehatan : melakukan pemeriksaan kesehatan.
Menurut H. W. Heinrich, penyebab kecelakaan kerja yang sering
ditemui adalah perilaku yang tidak aman sebesar 88 %, kondisi
Mengapa diperlukan adanya
pendidikan keselamatan dan
kesehatan kerja?
lingkungan yang tidak aman sebesar 10 %, atau kedua hal tersebut
di atas terjadi secara bersamaan. Oleh karena itu, pelaksanaan
diklat keselamatan dan kesehatan tenaga kerja dapat mencegah
perilaku yang tidak aman dan memperbaiki kondisi lingkungan
yang tidak aman.
UU Keselamatan dan Kesehatan Kerja mengatur agar tenaga
Peraturan yang perlu ditaati
kerja, petugas keselamatan dan kesehatan kerja dan manajer wajib
mengikuti pelatihan keselamatan dan kesehatan kerja.
1. Petugas keselamatan dan kesehatan kerja
2. Manajer bagian operasional keselamatan dan kesehatan kerja
3. Petugas operator mesin dan perlengkapan yang berbahaya
4. Petugas operator khusus
Obyek pendidikan dan
pelatihan keselamatan dan
kesehatan kerja
5. Petugas operator umum
6. Petugas penguji kondisi lingkungan kerja
7. Petugas estimasi keselamatan pembangunan
8. Petugas estimasi keselamatan proses produksi
9. Petugas penyelamat
10. Tenaga kerja baru atau sebelum tenaga kerja mendapat rotasi
pekerjaan.
Prinsip analisa keselamatan
dan kesehatan kerja
Mencari penyebab dari seluruh tingkat lapisan, dari lapisan dalam
sampai dengan akar penyebabnya, dicari secara tuntas, hingga
dapat diketahui penyebab utamanya dan melakukan perbaikan.
Untuk mencegah terjadinya kecelakaan kerja, sebelumnya harus
Pencegahan kecelakaan kerja
dimulai dari pengenalan bahaya di tempat kerja, estimasi, tiga
langkah pengendalian, dalam pengenalan bahaya perlu
adanya
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
konfirmasi keberadaan bahaya di tempat kerja, memutuskan
pengaruh bahaya; dalam mengestimasi bahaya perlu diketahui
adanya tenaga kerja di bawah ancaman bahaya pajanan atau
kemungkinan pajanan, konfirmasi apakah kadar pajanan sesuai
dengan peraturan, memahami pengendalian perlengkapan atau
apakah
langkah
manajemen
sesuai
persyaratan;
dalam
pengendalian bahaya perlu dilakukan pengendalian sumber
bahaya, dari pengendalian jalur bahaya, dari pengendalian
tambahan terhadap tenaga kerja pajanan, menetapkan prosedur
pengamanan.
Berdasarkan UU Perlindungan Tenaga Kerja dan Kecelakaan
Kerja, pemilik usaha pada saat mulai memakai tenaga kerja, harus
membantu tenaga kerjanya untuk mendaftar keikutsertaan
Tindakan penanganan setelah
terjadi kecelakaaan kerja
asuransi tenaga kerja, demi menjamin keselamatan tenga kerja.
Selain itu, setelah terjadi kecelakaan kerja, pemilik usaha wajib
memberikan subsidi kecelakaan kerja, apabila pemilik usaha tidak
mendaftarkan tenaga kerjanya ikut serta asuransi tenaga kerja
sesuai dengan UU Standar Ketenagakerjaan, maka pemilik usaha
akan dikenakan denda.
(Sumber : Anonim, 2008 g)
6.2.2 Pencegahan Kecelakaan Kerja di Pabrik Pembuatan Butiraldehid
Pada pra rancangan pabrik pembuatan butiraldehid ini, usaha-usaha
pencegahan terhadap bahaya-bahaya yang mungkin terjadi dilakukan dengan cara :
1. Pencegahan Terhadap Kebakaran
Pencegahan kebakaran adalah usaha menyadari atau mewaspadai akan faktorfaktor yang menjadi sebab munculnya atau terjadinya kebakaran dan mengambil
langkah-langkah untuk mencegah kemungkinan tersebut menjadi kenyataan.
Pencegahan kebakaran membutuhkan suatu program pendidikan beserta pengawasan
karyawan, suatu rencana pemeliharaan yang cermat dan teratur pada bangunan dan
kelengkapannya, inspeksi/pemeriksaan, penyediaan dan penempatan yang baik dari
peralatan pemadam kebakaran termasuk memeliharanya baik segi siap-pakainya
maupun dari segi mudah dicapainya.
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Kebakaran di Indonesia dibagi menjadi tiga kelas, yaitu:
1. Kelas
Kebakaran yang disebabkan oleh benda-benda padat, misalnya kertas, kayu,
plastik, karet, busa dan lain-lainnya. Media pemadaman kebakaran untuk
kelas ini berupa: air, pasir, karung goni yang dibasahi, dan Alat Pemadam
Kebakaran (APAR) atau racun api tepung kimia kering.
2. Kelas
Kebakaran yang disebabkan oleh benda-benda mudah terbakar berupa cairan,
misalnya bensin, solar, minyak tanah, spirtus, alkohol dan lain-lainnya. Media
pemadaman kebakaran untuk kelas ini berupa: pasir dan Alat Pemadam
Kebakaran (APAR) atau racun api tepung kimia kering. Dilarang memakai air
untuk jenis ini karena berat jenis air lebih berat dari pada berat jenis bahan di
atas sehingga bila kita menggunakan air maka kebakaran akan melebar
kemana-mana
3. Kelas
Kebakaran yang disebabkan oleh listrik. Media pemadaman kebakaran untuk
kelas ini berupa: Alat Pemadam Kebakaran (APAR) atau racun api tepung
kimia kering. Matikan dulu sumber listrik agar kita aman dalam
memadamkan kebakaran
Kebakaran adalah suatu nyala api, baik kecil atau besar pada tempat yang
tidak kita hendaki, merugikan, dan pada umumnya sukar dikendalikan. Api terjadi
karena persenyawaan dari:
‫ـ‬
Sumber panas, seperti energi elektron (listrik statis atau dinamis), sinar
matahari, reaksi kimia, dan perubahan kimia.
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
‫ـ‬
Benda mudah terbakar, seperti bahan-bahan kimia, bahan bakar, kayu, plastik
dan sebagainya.
‫ـ‬
Oksigen (tersedia di udara)
Apabila ketiganya bersenyawa maka akan terjadi api. Dalam pencegahan
terjadinya kebakaran kita harus bisa mengontrol sumber panas dan benda mudah
terbakar, misalnya “Dilarang Merokok ketika Sedang Melakukan Pengisian Bahan
Bakar”, Pemasangan Tanda-Tanda Peringatan, dan sebagainya.
Beberapa peralatan pencegahan kebakaran yang biasa ada di pabrik :
1. APAR/ Fire Extinguishers/ Racun Api
Merupakan peralatan dengan reaksi cepat yang multi guna karena dapat
dipakai untuk jenis kebakaran A,B, dan C. Peralatan ini mempunyai berbagai
ukuran beratnya, sehingga dapat ditempatkan sesuai dengan besar-kecilnya
resiko kebakaran yang mungkin timbul dari daerah tersebut, misalnya tempat
penimbunan bahan bakar terasa tidak rasional bila di situ kita tempatkan
racun api dengan ukuran 1,2 kg dengan jumlah satu tabung. Bahan yang ada
dalam tabung pemadam api tersebut ada yang dari bahan kimia kering, foam /
busa dan CO2, untuk halon tidak diperkenankan dipakai di Indonesia.
2. Hydran
Ada 3 jenis hydran, yaitu :
‫ ـ‬hydran gedung, ditempatkan dalam gedung
‫ ـ‬hydran halaman, ditempatkan di halaman
‫ ـ‬hydran kota biasanya ditempatkan pada beberapa titik yang memungkinkan
unit pemadam kebakaran suatu kota mengambil cadangan air
3. Detektor Asap/ Smoke Detector
Merupakan
peralatan
yang
memungkinkan
secara
otomatis
akan
memberitahukan kepada setiap orang apabila ada asap pada suatu daerah
maka alat ini akan berbunyi, khusus untuk pemakaian dalam gedung.
4. Fire Alarm
Merupakan peralatan yang dipergunakan untuk memberitahukan kepada
setiap orang akan adanya bahaya kebakaran pada suatu tempat
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
5. Sprinkler
Merupakan peralatan yang dipergunakan khusus dalam gedung, yang akan
memancarkan air secara otomatis apabila terjadi pemanasan pada suatu suhu
tertentu pada daerah di mana ada sprinkler tersebut.
(Anonim, 2000 a)
2. Pencegahan Terhadap Bahaya Mekanis
Upaya pencegahan kecelakaan terhadap bahaya mekanis adalah :
1. Alat-alat dipasang dengan penahan yang cukup berat untuk mencegah
kemungkinan terguling atau terjatuh.
2. Sistem ruang gerak karyawan dibuat cukup lebar dan tidak menghambat kegiatan
karyawan.
3. Jalur perpipaan sebaiknya berada di atas permukaan tanah atau diletakkan pada
atap lantai pertama kalau di dalam gedung atau setinggi 4,5 meter bila diluar
gedung agar tidak menghalangi kendaraan yang lewat.
4. Letak alat diatur sedemikian rupa sehingga para operator dapat bekerja dengan
tenang dan tidak akan menyulitkan apabila ada perbaikan atau pembongkaran.
5. Pada alat-alat yang bergerak atau berputar harus diberikan tutup pelindung untuk
menghindari terjadinya kecelakaan kerja.
3. Pencegahan Terhadap Bahaya Listrik
Upaya peningkatan keselamatan kerja terhadap listrik adalah sebagai berikut :
1. Setiap instalasi dan alat-alat listrik harus diamankan dengan pemakaian sekring
atau pemutus arus listrik otomatis lainnya.
2. Sistem perkabelan listrik harus dirancang secara terpadu dengan tata letak pabrik
untuk menjaga keselamatan dan kemudahan jika harus dilakukan perbaikan.
3. Penempatan dan pemasangan motor-motor listrik tidak boleh mengganggu lalu
lintas pekerja.
4. Memasang papan tanda larangan yang jelas pada daerah sumber tegangan tinggi.
5. Isolasi kawat hantaran listrik harus disesuaikan dengan keperluan.
6. Setiap peralatan yang menjulang tinggi harus dilengkapi dengan alat penangkal
petir yang dibumikan.
7. Kabel-kabel listrik yang letaknya berdekatan dengan alat-alat yang bekerja pada
suhu tinggi harus diisolasi secara khusus.
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
6.2.3 Pertolongan Pertama Pada Kecelakaan
Pertolongan Pertama Pada Kecelakaan adalah bantuan pertama yang
diberikan kepada orang yang cedera akibat kecelakaan sebelum ditangani oleh tenaga
medis dengan sasaran menyelamatkan nyawa, menghindari cedera atau kondisi yang
lebih parah dan mempercepat penyembuhan.
Seorang pemberi pertolongan pertama bertugas:
•
Memeriksa keadaan tanpa membahayakan diri sendiri, misalnya memeriksa
apakah masih ada kabel listrik tegangan tinggi di sekitar korban, atau ada
ceceran bahan kimia berbahaya dll.
•
Menenangkan korban dan melindunginya dari bahaya yang mungkin timbul
•
Jika perlu membawa korban kembali ke tempat tinggalnya atau ke tempat
sarana medis terdekat.
Sikap tenang dan percaya diri selama menilai situasi dan melakukan
perawatan medis yang diperlukan, akan menentramkan semua orang terutama korban
dan membuat mereka yakin ia akan mampu mengatasi situasi.
Seorang pemberi P3K yang bijaksana tidak hanya tergantung dari barangbarang yang ada dalam perlengkapan P3K-nya, tetapi ia akan berusaha untuk
menggunakan barang apa saja yang ada di sekitarnya, dan apabila perlu ia akan
membuatnya sendiri, misalnya tandu darurat, penyangga darurat dan lain-lain.
Hal-hal yang perlu dicermati dalam menangani korban yang mengalami
kecelakaan antara lain :
•
Urutan kejadian; Bagaimana Kecelakaan Terjadi? (Tanyakan pada korban
dan saksi mata).
•
Gejala; Dengar baik-baik segala ucapan korban, apakah ia merasa sakit?
Lihat secara jelas, bagian tubuh mana yang mengalami pendarahan?
Dapatkah digerakkan?
•
Tanda-tanda; Periksa korban dari ujung kepala hingga kaki dengan cermat,
bandingkan ke dua sisi badan korban. Adakah kejanggalan yang terlihat atau
teraba? Apakah korban mengenakan tanda-tanda medis seperti gelang medis.
•
Perkecil resiko terjadinya kecelakaan susulan; misalnya terjadi kecelakaan
lalu lintas, perkecil resiko terjadinya kebakaran dengan mematikan stater /
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
kunci kontak, segera siagakan alat pemadam kebakaran. Peringatkan
Kendaraan lain yang melewati tempat kejadian, seperti dengan memasang
segitiga pengaman atau tunjuk beberapa orang untuk mengatur lalu lintas
•
Saksi Mata
Pertolongan terhadap korban mendapat kecelakaan yang disebabkan oleh :
•
Berhubungan dengan Listrik
Bila korban terkena sengatan listrik tegangan rendah, misalnya di ruang tamu,
hentikan aliran listrik dengan mematikan sekering atau mencabut stop kontak.
Bila hal ini sulit untuk dilakukan, berdirilah pada permukaan yang kering,
misalnya gulungan kertas, keset karet dll, dan sentakkan anggota tubuh
korban yang terkena aliran listrik tersebut dengan benda yang bukan
menghantarkan arus listrik, misalnya tangkai sapu. Kemudian baru lakukan
pertolongan pertama seperlunya. Dilarang menyentuhkan korban dengan
benda basah, karena air merupakan penghantar listrik yang baik.
•
Berhubungan dengan Kendaraan Pengangkut Bahan Kimia
Biasanya kendaraan pengangkut bahan kimia selalu memberikan tanda-tanda
peringatan, misalnya apakah cairan yang dimuat mengandung zat beracun, zat
mudah terbakar, zat korosif dll. untuk itu kita harus berhati-hati dalam
menanganinya. Misalnya kita ragu-ragu untuk menolongnya, usaha paling
bagus adalah dengan segera melaporkan kecelakaan tersebut dengan datadata yang ada.
•
Berhubungan dengan Binatang Buas atau Berbisa
Sebelum kita melakukan pertolongan pertama, alangkah bijaksananya bila
kita terlebih dahulu mengecek apakah binatang tersebut masih ada di tempat
kejadian atau sudah pergi.
Kenyamanan dan kondisi cedera harus menjadi pertimbangan utama dalam
memindahkan korban. Ada dua hal penting, yaitu:
1. Lebih baik pindahkan barang-barang yang bisa membahayakan korban, bila
hal ini tidak mungkin untuk dilakukan, baru dilakukan usaha memindahkan
korban.
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
2. Jangan memindahkan sendiri korban, bila ada orang lain yang dapat
membantu.
Agar cedera korban tidak tambah parah, tunggu sampai orang yang ahli
datang karena penanganan yang ceroboh dapat memperparah cedera. Misalnya
tulang yang patah dapat merobek pembuluh darah dan menyebabkan pendarahan
hebat. Pilihlah teknik yang sesuai dengan kondisi cedera, jumlah tenaga penolong,
ukuran tubuh korban, dan rute yang akan dilewati (Anonim, 2000 b).
6.2.4 Menggunakan Alat Pelindung Diri (APD)
Upaya peningkatan keselamatan kerja bagi karyawan pada pabrik ini adalah
dengan menyediakan fasilitas sesuai bidang kerjanya. Fasilitas yang diberikan berupa
alat pelindung diri yang wajib digunakan oleh setiap karyawan selama berada di
lokasi pabrik.
Adapun alat pelindung diri yang disediakan adalah sebagai berikut:
1. Pakaian kerja
Pakaian dibuat dari bahan-bahan seperti katun, wol, serat, sintetis, dan asbes.
Pada musim panas sekalipun tidak diperkenankan bekerja dengan keadaan badan
atas terbuka.
2. Helm
Helm digunakan untuk melindungi kepala dari percikan-percikan bahan kimia,
terutama apabila bekerja dengan pipa-pipa yang letaknya lebih tinggi dari kepala,
maupun tangki-tangki serta peralatan lain yang dapat bocor.
3. Sarung tangan
Dalam menangani beberapa bahan kimia yang bersifat korosif, maka karyawan
diwajibkan menggunakan sarung tangan untuk menghindari hal-hal yang tidak
diinginkan.
4. Masker
Berguna untuk memberikan perlindungan terhadap debu-debu yang berbahaya
ataupun uap bahan kimia agar tidak terhirup.
5. Sepatu pengaman
Sepatu harus kuat dan harus dapat melindungi kaki dari bahan kimia dan panas.
Sepatu pengaman bertutup baja dapat melindungi kaki dari bahaya terjepit.
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Sepatu setengah tertutup atau bot dapat dipakai tergantung pada jenis pekerjaan
yang dilakukan.
6.
Penutup telinga
Berguna untuk melindungi telinga dari kebisingan yang berlebihan yang dapat
merusak pendengaran.
7.
Kacamata kerja
Berguna untuk melindungi mata dari debu yang berlebihan ataupun benda-benda
lain yang melayang di udara.
6.2.5 Penyediaan Poliklinik di Lokasi Pabrik
Poliklinik disediakan untuk tempat pengobatan akibat kecelakaan yang terjadi
di lokasi pabrik seperti terhirup gas beracun, luka terbakar, patah tulang dan lain
sebagainya.
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
BAB VII
UTILITAS
Dalam suatu pabrik, utilitas merupakan sarana penunjang utama untuk
memperlancar proses produksi.
Agar proses produksi dapat
dapat terus
berkesinambungan , harus didukung oleh sarana dan prasarana utilitas yang baik.
Berdasarkan kebutuhannya, utilitas pada pra-rancangan pabrik pembuatan nbutiraldehid terdiri dari:
1. Kebutuhan uap (steam)
2. Kebutuhan air
3. Kebutuhan bahan kimia untuk pengolahan air
4. Kebutuhan tenaga listrik
5. Kebutuhan tenaga bahan bakar
6. Unit pengolahan limbah
7.1 Kebutuhan Uap (Steam)
Pada pengoperasian pabrik butiraldehid ini dibutuhkan uap sebagai media
pemanas. Uap yang digunakan adalah saturated steam dengan temperatur 100 oC dan
tekanan 1 atm. Uap ini akan digunakan antara lain pada alat :
Separator propilen
=
71,11295 kg
Heater
= 1.721,49504 kg
Reboiler
=
93,95865 kg
Total uap yang diperlukan untuk produksi pabrik adalah = 1.886,56664 kg/jam
Tambahan untuk kebocoran (faktor keamanan) diambil sebesar 30 % dari
total kebutuhan uap (Perry, 1999). Maka kebutuhan uap adalah :
Tambahan untuk kebocoran (faktor keamanan)
= 30 % × 1.886,56664 kg/jam
= 565,96999 kg/jam
Total uap yang dihasilkan ketel,
= (1.886,56664 + 565,96999) kg/jam
= 2.452,53663 kg/jam
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Diperkirakan 80 % kondensat dapat digunakan kembali (Evans, 1978),
sehingga kondensat yang digunakan kembali adalah :
= 80 % × 1.617,53026 kg/jam = 1.509,25331 kg/jam
Kebutuhan air tambahan untuk ketel :
= (2.452,53663 – 1.509,25331) kg/jam
= 943,28332 kg/jam
7.2 Kebutuhan Air
Dalam proses produksi, air memegang peranan penting, baik untuk kebutuhan
proses maupun kebutuhan domestik. Adapun kebutuhan air pada pabrik pembuatan
butiraldehid ini adalah sebagai berikut :
1. Air untuk umpan ketel = 943,28332 kg/jam
2. Air Pendingin :
Adapun kebutuhan air pendingin pada pabrik pembuatan butiraldehid antara lain :
Tabel 7.1 Kebutuhan Air Pendingin
Alat
Kebutuhan Air (kg/jam)
Reaktor
23.128,79043
Cooler I
2.617,35047
Cooler II
Pemisah tekanan rendah
Cooler III
Kondensor
Cooler IV
Cooler V
Total
632,10863
37.857,02243
4,80265
2.488,35954
460,90393
6.687,54264
73.876,88072
Air pendingin bekas digunakan kembali setelah didinginkan dalam menara
pendingin air. Dengan menganggap terjadi kehilangan air selama proses sirkulasi,
maka air tambahan yang diperlukan adalah jumlah air yang hilang karena penguapan,
drift loss, dan blowdown. (Perry, 1999)
Air yang hilang karena penguapan dapat dihitung dengan persamaan :
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
We = 0,00085 Wc (T1 – T2)
................................................ (Perry, 1999)
Di mana:
Wc = Jumlah air masuk menara = 73.876,88072 kg/jam
T1 = Temperatur air masuk = 40 °C = 104 °F
T2 = Temperatur air keluar = 28 °C = 82,4 °F
Maka,
We = 0,00085 × 73.876,88072 × (104 – 82,4)
= 1.356,37953 kg/jam
Air yang hilang karena drift loss biasanya 0,1 – 0,2 % dari air pendingin yang
masuk ke menara air (Perry, 1999). Ditetapkan drift loss 0,2 %, maka :
Wd = 0,002 × 73.876,88072 = 147,75376 kg/jam
Air yang hilang karena blowdown bergantung pada jumlah siklus sirkulasi air
pendingin, biasanya antara 3 – 5 siklus (Perry, 1999).
Ditetapkan 5 siklus, maka:
Wb =
We
1.356,37953
=
S −1
5 −1
= 339,09488 kg/jam .................... (Perry, 1999)
Sehingga air tambahan yang diperlukan
= We + Wd + Wb
= 1.356,37953 + 147,75376 + 339,09488
= 1.843,22817 kg/jam
3. Air proses = 144,64593 kg/jam pada tangki pencampur katalis
4. Air untuk berbagai kebutuhan
a. Kebutuhan air domestik
Kebutuhan air domestik untuk tiap orang/shift adalah 40 – 100 ltr/hari
(Metcalf, 1991). Diambil 60 liter/hari = 2,5 liter/jam
ρair = 995,68 kg/m3 = 0,99568 kg/liter
Jumlah karyawan = 197 orang
Maka total air domestik = 2,5 liter/jam × 197
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
= 492,5 ltr/jam × 0,99568 kg/liter
= 490,37240 kg/jam
b. Kebutuhan air laboratorium
Kebutuhan air untuk laboratorium adalah 1000 – 1800 ltr/hari (Metcalf dan
Eddy, 1991), Maka diambil 1200 ltr/hari = 50 kg/jam.
c. Kebutuhan air kantin dan tempat ibadah
Kebutuhan air untuk kantin dan rumah ibadah adalah 40 – 120 liter/hari
(Metcalf dan Eddy, 1991). Maka diambil 100 liter/hari = 4,17 liter/jam
ρair = 995,68 kg/m3 = 0,99568 kg/liter
Pengunjung rata – rata = 150 orang.
Maka total kebutuhan airnya = 4,17 × 150
= 625,5 ltr/jam × 0,99568 kg/liter
= 622,79784 kg/jam
d. Kebutuhan air poliklinik
Kebutuhan air untuk poliklinik adalah 1000 – 1500 ltr/hari. (Metcalf dan
Eddy, 2003), Maka diambil 1200 ltr/hari = 50 kg/jam
Tabel 7.2 Pemakaian Air Untuk Berbagai Kebutuhan
Tempat
Jumlah (kg/jam)
Domestik
490,3724
Laboratorium
50
Kantin dan tempat ibadah
Poliklinik
622,79784
50
Total
1.213,17024
Sehingga total kebutuhan air adalah :
= 943,28332 + 1.843,22817 + 144,64593 + 1.213,17024 = 4.144,32766 kg/jam
Sumber air untuk pabrik pembuatan n-butiraldehid ini adalah dari Sungai
Silau, Kabupaten Asahan, Provinsi Sumatera Utara. Adapun kualitas air Sungai
Silau, Asahan dapat dilihat pada tabel berikut :
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Tabel 7.3. Kualitas Air Sungai Silau, Asahan
No.
Parameter
1
Suhu
2
Satuan
0
Hasil
C
26,5
Besi (Fe)
mg/L
0,42
3
Cadmium (Cd)
mg/L
0,023
4
Klorida (Cl)
mg/l
60
5
Mangan (Mn)
mg/L
0,028
6
Kalsium (K)
mg/L
45
7
Magnesium (Mg)
mg/L
28
8
Oksigen terlarut (O2)
mg/L
5,66
9
Seng (Zn)
mg/L
>0,0004
10
Sulfat (SO42-)
mg/L
42
11
Tembaga (Cu)
mg/L
0,01
12
Timbal (Pb)
mg/L
0,648
13
Total Dissolved Solid
mg/L
52,8
14
Hardness (as CaCO3)
mg/L
95
Sumber :
Laporan Baku Mutu Air, Bapedal SUMUT, 2007.
Untuk menjamin kelangsungan penyediaan air, maka di lokasi pengambilan air
dibangun fasilitas penampungan air (water intake) yang juga merupakan tempat
pengolahan awal air sungai. Pengolahan ini meliputi penyaringan sampah dan
kotoran yang terbawa bersama air. Selanjutnya air dipompakan ke lokasi pabrik
untuk diolah dan digunakan sesuai dengan keperluannya. Pengolahan air di pabrik
terdiri dari beberapa tahap, yaitu :
1. Screening
2. Koagulasi dan flokulasi
3. Filtrasi
4. Demineralisasi
5. Deaerasi
(Degremont, 1991)
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
7.2.1 Screening
Tahap screening merupakan tahap awal dari pengolahan air. Adapun tujuan
screening adalah:
− Menjaga struktur alur dalam utilitas terhadap objek besar yang mungkin
merusak fasilitas unit utilitas.
− Memudahkan pemisahan dan menyingkirkan partikel-partikel padat yang
besar yang terbawa dalam air sungai.
Pada tahap ini, partikel yang besar akan tersaring tanpa bantuan bahan
kimia. Sedangkan partikel-partikel yang lebih kecil akan terikut bersama air menuju
unit pengolahan selanjutnya (Degremont, 1991).
7.2.2 Koagulasi dan Flokulasi
Koagulasi dan flokulasi merupakan proses penghilangan kekeruhan di dalam
air dengan cara mencampurkannya dengan larutan Al2(SO4)3 dan Na2CO3 (soda
abu). Larutan Al2(SO4)3 berfungsi sebagai koagulan utama dan larutan Na2CO3
sebagai bahan koagulan tambahan yaitu berfungsi sebagai bahan pambantu untuk
mempercepat pengendapan dan penetralan pH. Pada bak clarifier, akan terjadi
proses koagulasi dan flokulasi. Tahap ini bertujuan menyingkirkan Suspended Solid
(SS) dan koloid (Degremont, 1991).
Koagulan yang biasa dipakai adalah koagulan trivalent. Reaksi hidrolisis akan terjadi
menurut reaksi :
M3+ + 3H2O
⇔
M(OH)3 ↓ + 3 H+
Dalam hal ini, pH menjadi faktor yang penting dalam penyingkiran koloid.
Kondisi pH yang optimum penting untuk terjadinya koagulasi dan terbentuknya
flok-flok (flokulasi). Pengatur pH dipakai larutan soda abu Na2CO3 yang berfungsi
sebagai bahan pembantu untuk mempercepat pengendapan dan penetralan pH. Dua
jenis reaksi yang akan terjadi adalah (Degremont, 1991) :
Al2(SO4)3 + 6 Na2CO3 + 6H2O
⇔ 2Al(OH)3↓ + 12Na+ + 6HCO3- + 3SO43-
2Al2(SO4)3 + 6 Na2CO3 + 6H2O ⇔ 4Al(OH)3↓ + 12Na+ + 6CO2 + 6SO43-
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Reaksi koagulasi yang terjadi :
Al2(SO4)3 + 3H2O + 3Na2CO3
→ 2Al(OH)3 + 3Na2SO4 + 3CO2
Selain penetralan pH, soda abu juga digunakan untuk menyingkirkan kesadahan
permanent menurut proses soda dingin menurut reaksi (Degremont, 1991):
CaSO4 + Na2CO3 → Na2SO4 + CaCO3 ↓
CaCl2 + Na2CO3
→ 2NaCl + CaCO3 ↓
Selanjutnya flok-flok yang akan mengendap ke dasar clarifier karena gaya
gravitasi, sedangkan air jernih akan keluar melimpah (overflow) yang selanjutnya
akan masuk ke penyaring pasir (sand filter) untuk penyaringan.
Pemakaian larutan alum umumnya hingga 50 ppm terhadap jumlah air yang
akan diolah, sedangkan perbandingan pemakaian alum dan abu soda = 1 : 0,54
(Crities, 2004).
Perhitungan alum dan abu soda yang diperlukan :
Total kebutuhan air
= 4.144,32766 kg/jam
Pemakaian larutan alum
= 50 ppm
Pemakaian larutan soda abu
= 0,54 × 50
= 27 ppm
Larutan alum Al2(SO4)3 yang dibutuhkan = 50 × 10-6 × 4.144,32766 kg/jam
= 0,20722 kg/jam
Larutan abu soda Na2CO3 yang dibutuhkan = 27 × 10-6 × 4.144,32766
= 0,11189 kg/jam
7.2.3 Filtrasi
Filtrasi dalam pemurnian air merupakan operasi yang sangat umum dengan
tujuan menyingkirkan Suspended Solid (SS), termasuk partikulat BOD dalam air
(Metcalf, 1991).
Unit filtrasi dalam pabrik pembuatan n-butiraldehid dari gas sintesis dan
propilen menggunakan media filtrasi granular (Granular Medium Filtration) sebagai
berikut :
1. Lapisan atas terdiri dari pasir hijau (green sand). Lapisan ini bertujuan
memisahkan flok dan koagulan yang masih terikut bersama air.
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
2. Untuk menghasilkan penyaringan yang efektif, perlu digunakan medium berpori
misalnya atrasit atau marmer. Untuk beberapa pengolahan dua tahap atau tiga
tahap pada pengolahan effluent pabrik, perlu menggunakan bahan dengan luar
permukaan pori yang besar dan daya adsorpsi yang lebih besar, seperti Biolite,
pozzuolana ataupun Granular Active Carbon/GAC).
3. Lapisan bawah menggunakan batu kerikil/gravel.
(Degremont, 1991)
Untuk air domestik, laboratorium, kantin, dan tempat ibadah, serta poliklinik,
dilakukan proses klorinasi, yaitu mereaksikan air dengan klor untuk membunuh
kuman-kuman di dalam air. Klor yang digunakan biasanya berupa kaporit
[Ca(ClO)2].
Perhitungan Kebutuhan Kaporit [Ca(ClO)2] :
Total kebutuhan air yang memerlukan proses klorinasi
= 1.213,17024 kg/jam
Kaporit yang digunakan direncanakan mengandung klorin 70 %
Kebutuhan klorin
= 2 ppm dari berat air
Total kebutuhan kaporit
= (2 ×10-6 × 1.213,17024) / 0,7 = 0,00347 kg/jam
7.2.4 Demineralisasi
Air untuk umpan ketel harus murni dan bebas dari garam-garam terlarut.
Untuk itu perlu dilakukan proses demineralisasi, dimana alat demineralisasi dibagi
atas :
a. Penukar Kation
Berfungsi untuk mengikat logam-logam alkali dan mengurangi kesadahan air
yang digunakan. Proses yang terjadi adalah pertukaran antara kation Ca, Mg, dan Mn
yang larut dalam air dengan kation hidrogen dan resin. Resin yang digunakan bertipe
gel dengan merek IR–22 (Lorch, 1981).
Reaksi yang terjadi :
2H+R + Ca2+ → Ca2+R + 2H+
2H+R + Mg2+ → Mg2+R + 2H+
2H+R + Mn2+ → Mn2+R + 2H+
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Untuk regenerasi dipakai H2SO4 dengan reaksi :
→ CaSO4 + 2H+R
Ca2+R + H2SO4
Mg2+R + H2SO4 → MgSO4 + 2H+R
Mn2+R + H2SO4 → MnSO4 + 2H+R
Perhitungan Kesadahan Kation
Air Sungai Silau, Asahan mengandung kation Fe2+, Cd+2, Mn+2, K+, Mg2+,
Zn+2, Cu+2 dan Pb+2, dan masing-masing 0,42 ppm, 0,023 ppm, 0,028 ppm, 45 ppm,
28 ppm, 0,0004 ppm, 0,01 ppm dan 0,648 ppm (Tabel 7.3)
1 gr/gal = 17,1 ppm
Total kesadahan kation = 0,42 + 0,023 + 0,028 + 45 + 28 + 0,0004 + 0,01 + 0,648
= 74,1294 ppm
= 74,1294 ppm / 17,1
= 4,33505 gr/gal
Jumlah air yang diolah = 943,28332 kg/jam (air umpan ketel)
=
943,28332 kg/jam kg/jam
× 264,17 gal/m 3
995,68 kg/m 3
= 250,26831 gal/jam = 4,17114 gal/menit
Kesadahan air
= 4,33505 gr/gal × 250,26831 gal/jam × 24 jam/hari
= 26.038,21529 gr/hari
= 26,03821 kg/hari
Perhitungan ukuran Cation Exchanger
Jumlah air yang diolah = 4,17114 gal/menit
Dari Tabel 12.4, Nalco Water Handbook, 1988 diperoleh data – data sebagai berikut:
-
Diameter penukar kation
= 2 ft
-
Luas penampang penukar kation
= 4,91 ft2
-
Jumlah penukar kation
= 1 unit
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Volume Resin yang Diperlukan
Total kesadahan air = 26,03821 kg/hari
Dari Tabel 12.2, Nalco Water Handbook, 1988 diperoleh :
-
Kapasitas resin
= 25 kg/ft3
-
Kebutuhan regenerant
= 6 lb H2SO4/ft3 resin
Kebutuhan resin
=
26,03821 kg/hari
= 1,04153 ft3/hari
3
25 kg/ft
Tinggi resin
=
1,04153
= 0,21212 ft
4,91
Tinggi minimum resin adalah 30 in = 2,5 ft (Tabel 12.4, Nalco Water Handbook,
1988)
Sehingga volume resin yang dibutuhkan = 2,5 ft × 4,91 ft2 = 12,275 ft3
Waktu regenerasi
=
12,275 ft 3 × 25 kg/ft 3
26,03821 kg/hari
= 11,78556 hari ≈ 12 hari
Kebutuhan regenerant H2SO4
= 26,03821 kg/hari ×
6 lb/ft 3
25 kg/ft 3
= 6,24917 lb/hari = 2,83462 kg/hari
= 0,11811 kg/jam
b. Penukar Anion
Penukar anion berfungsi untuk menukar anion negatif yang terdapat dalam air
dengan ion hidroksida dari resin. Resin yang digunakan bermerek IRA–410. Resin
ini merupakan kopolimer stirena DVB (Lorch,1981). Reaksi yang terjadi :
2ROH + SO42- →
ROH + Cl-
→
R2SO4 + 2OHRCl
+ OH-
Untuk regenerasi dipakai larutan NaOH dengan reaksi :
R2SO4 + 2NaOH → Na2SO4 + 2ROH
RCl
+ NaOH → NaCl
+ ROH
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Perhitungan Kesadahan Anion
Air Sungai Silau Asahan mengandung Anion
Cl- dan SO4-2, sebanyak
60 ppm dan 42 ppm (Tabel 7.3)
1 gr/gal = 17,1 ppm
Total kesadahan anion
= 60 + 42 ppm = 104 ppm
=
102
17,1
= 5,96491 gr/gal
Jumlah air yang diolah
= 943,28332 kg/jam (air umpan ketel)
=
943,28332 kg/jam kg/jam
× 264,17 gal/m 3
3
995,68 kg/m
= 250,26831 gal/jam = 4,17114 gal/menit
= 5,96491 gr/gal × 250,26831 gal/jam × 24 jam/hari
Kesadahan air
= 35.827,87068 gr/hari
= 35,82787 kg/hari
Perhitungan Ukuran Anion Exchanger
Jumlah air yang diolah = = 4,17114 gal/menit
Dari Tabel 12.4 , Nalco Water Handbook, 1988, diperoleh :
- Diameter penukar anion
= 2 ft
- Luas penampang penukar anion
= 3,14 ft2
- Jumlah penukar anion
= 1 unit
Volume resin yang diperlukan
Total kesadahan air
= 35,82787 kg/hari
Dari Tabel 12.7, Nalco Water Handbook, 1988, diperoleh :
- Kapasitas resin
= 32 kg/ft3
- Kebutuhan regenerant
= 6 lb NaOH/ft3 resin
Maka :
Kebutuhan resin
Tinggi resin
35,82787 kg/hari
= 1,11962 ft3/hari
3
32 kg/ft
1,11962
=
= 0,35657 ft
3,14
=
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Tinggi minimum resin adalah 30 in = 2,5 ft (Tabel 12.4, Nalco Water Handbook,
1988)
Volume resin
= 2,5 ft × 3,14 ft2 = 7,85 ft3
Waktu regenerasi
7,85 ft 3 × 12 kgr/ft 3
=
= 2,62924 hari
35,82787 kg/hari
Kebutuhan regenerant NaOH
= 35,82787 kg/hari ×
3,5 lb/ft 3
12 kg/ft 3
= 10,44980 lb/hari
= 4,74003 kg/hari
= 0,19750 kg/jam
7.2.5 Deaerator
Deaerator berfungsi untuk memanaskan air yang keluar dari alat penukar ion
(ion exchanger) dan kondensat bekas sebelum dikirim sebagai air umpan ketel. Pada
deaerator ini, air dipanaskan supaya gas-gas yang terlarut dalam air, seperti O2 dan
CO2 dapat dihilangkan, sebab gas-gas tersebut dapat menyebabkan korosi.
Pemanasan dilakukan dengan menggunakan koil pemanas di dalam deaerator.
7.3 Kebutuhan Bahan Kimia
Kebutuhan bahan kimia :
7.4
‫ـ‬
Al2(SO4)3
= 0,20722 kg/jam
‫ـ‬
Na2CO3
= 0,11189 kg/jam
‫ـ‬
Kaporit
= 0,00347 kg/jam
‫ـ‬
H2SO4
= 0,11811 kg/jam
‫ـ‬
NaOH
= 0,19750 kg/jam
Kebutuhan Listrik
Tabel 7.3 Perincian Kebutuhan Listrik
No.
Pemakaian
Daya (hp)
1.
Unit Proses
100,52
2.
Unit utilitas
165,71877
3.
Ruang kontrol dan laboratorium
30
4.
Bengkel
35
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
5
Penerangan dan perkantoran
30
6
Perumahan
85
Total
Total kebutuhan listrik
456,23877
= 456,23877 hp × 0,7457 kW/hp
= 340,21725 kW
Efisiensi generator
= 80%
Daya output generator
=
340,21725 kW
= 425,27156 kW
0,8
Untuk perancangan digunakan generator diesel AC, 1 MW, 480 volt, 50 Hz, 3 fasa
(2 unit terpakai dan satu unit sebagai cadangan)
7.5 Kebutuhan Bahan Bakar
Bahan bakar yang digunakan untuk pembangkit tenaga listrik (generator) adalah
minyak solar, karena minyak solar memiliki efisiensi dan nilai bakar yang tinggi.
1. Keperluan Bahan Bakar Generator
Nilai bahan bakar solar
= 19.860 Btu/lbm
................... (Perry, 1999)
Densitas bahan bakar solar
= 0,89 kg/l
Daya yang dibutuhkan
= 425,27156 kW × 0,9478Btu/kWs × 3.600 s/jam
............................. (Perry, 1997)
= 1.451.060,584 Btu/jam
Jumlah solar yang dibutuhkan untuk bahan bakar generator adalah :
=
1.451.060,584 btu/jam
19.860 btu/lbm
= 73,06448 lbm/jam × 0,454 kg/lbm
= 33,17127 kg/jam
Kebutuhan solar
=
33,17127 kg/jam
= 37,27109 liter/jam
0,89 kg/ltr
2. Kebutuhan Bahan Bakar Ketel Uap
Umpan yang dihasilkan ketel
= 2.452,53663 kg/jam
a. Total Panas Steam Keluar
Panas laten saturated steam (100 oC) = 2.256,9 kJ/kg ........ (Reklaitis, 1983)
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Maka panas yang dibutuhkan ketel adalah :
= 2.452,53663 kg/jam × 2.256,9 kJ/kg
= 5.535.129,92 kJ/jam / (Btu/1,05506 kJ)
= 5.246.270,279 Btu/jam
b. Panas Masuk Ketel Uap
-
Panas kondensat masuk
= Massa kondensat × Hliquid kondensat
= 1.509,25331 kg/jam × 419,1 kJ/kg
= 632.528,0622 kJ/jam
-
Panas air tambahan dari deaerator
Massa air tambahan
= 943,28332 kg/jam = 52,40463 kmol/jam
Panas air tambahan

 363,15
= ∑ N H 2O  ∫ Cp (l )dT 



 298,15
= 52,40463 kmol/jam × 4.909,5336 kJ/kmol
= 257.282,2918 kJ/jam
Total panas masuk ketel = 632.528,0622 kJ/jam + 257.282,2918 kJ/jam
= 889.810,354 kJ/jam × (Btu/1,05506 kJ)
= 843.374,1721 Btu/jam
Maka total panas yang dibutuhkan ketel = Panas keluar – Panas masuk
= (5.246.270,279 – 843.374,1721) Btu/jam
= 4.402.896,107 Btu/jam
Efisiensi ketel uap = 75 %
Panas yang harus disuplai ketel = 4.402.896,107 Btu/jam / 0,75
= 5.870.528,143 Btu/jam
Jumlah bahan bakar
= 5.870.528,143 Btu/jam / 19.860 Btu/lbm
= 295.59557 lbm/jam × 0,45359 kg/lbm
= 134,07919 kg/jam
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
134,07919 kg/jam
= 150,65078 liter/jam
0,89 kg/ltr
Kebutuhan solar
=
Total kebutuhan solar
= Solar generator + Solar ketel uap
= 37,27109 liter/jam + 150,65078 liter/jam
= 187,92187 liter/jam
7.6 Unit Pengolahan Limbah
Limbah dari suatu pabrik harus diolah sebelum dibuang ke badan air atau
atmosfer, karena limbah tersebut mengandung bermacam-macam zat yang dapat
membahayakan alam sekitar maupun manusia itu sendiri. Demi kelestarian
lingkungan hidup, maka setiap pabrik harus mempunyai unit pengolahan limbah.
Sumber-sumber limbah cair pabrik pembuatan n-butiraldehid meliputi :
1. Limbah proses, berasal dari filter press dan limbah proses akibat zat-zat yang
terbuang, bocor atau tumpah.
2. Limbah cair, berasal dari hasil pencucian peralatan pabrik. Limbah ini
diperkirakan mengandung kerak dan kotoran-kotoran yang melekat pada
peralatan pabrik.
3. Limbah domestik, limbah ini mengandung bahan organik sisa pencernaan yang
berasal dari kamar mandi di lokasi pabrik, serta limbah dari kantin berupa limbah
padat dan limbah cair.
4. Limbah laboratorium, limbah yang berasal dari laboratorium ini mengandung
bahan-bahan kimia yang digunakan untuk menganalisa mutu bahan baku yang
dipergunakan dan mutu produk yang dihasilkan, serta yang dipergunakan untuk
penelitian dan pengembangan proses.
Pengolahan limbah cair pabrik ini dilakukan dengan menggunakan activated
sludge (sistem lumpur aktif), mengingat cara ini dapat menghasilkan effluent dengan
BOD yang lebih rendah (20 – 30 mg/l) (Perry, 1999).
1. Pencucian peralatan pabrik
= 50 liter/jam
2. Limbah domestik dan kantor
Dari Tabel 3–2 hal 157 Metcalf & Eddy, 1991, diperoleh :
‫ ـ‬Limbah domestik untuk kantor per orang
= 75 liter/hari
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
‫ ـ‬Limbah domestik untuk perumahan karyawan per rumah
= 450 liter/hari
‫ ـ‬Limbah domestik untuk kantin per orang
= 35 liter/hari
Jadi, total limbah domestik yang dihasilkan :
= (197 orang × 75 ltr/hari.orang) + (150 rumah × 450 ltr/rumah.hari) + (197
orang × 35 ltr/orang/hari)
= 89.170 liter/hari
3. Laboratorium
= 3.715,41667 liter/jam
= 15 liter/jam
Jadi, total air buangan = (50 + 3.715,41667 + 15) liter/jam
= 3.780,41667 liter/jam = 3,78041 m3/jam
7.6.1 Bak Penampungan
Fungsi : Tempat menampung air buangan sementara
Laju volumetrik air buangan
= 3,78041 m3/jam
Waktu penampungan air buangan
= 10 hari
Volume air buangan
= 3,78041 × 10 × 24 = 907,29840 m3
Bak dijaga agar terisi 90 %, maka volume bak =
907,29840
= 1.008,10933 m3
0,9
Direncanakan akan digunakan 4 bak penampungan, sehingga :
= 1/4 × 1.008,10933 m3
Volume 1 bak
= 252,02733 m3
Direncanakan ukuran bak yaitu sebagai berikut :
- Panjang bak (p) = 1,5 × lebar bak ( l )
- Tinggi bak (t)
= lebar bak ( l )
Maka : Volume bak = p × l × t
252, 02733 m3 = 1,5 l × l × l
l
= 5,51804 m
p
= 8,27707 m
t
= 5,51804 m
Luas bak = 45,67321 m2
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
7.6.2 Bak Pengendapan Awal
Fungsi : Menghilangkan padatan dengan cara pengendapan
Laju volumetrik air buangan = 3,78041 m3/jam
Waktu tinggal air
= 2 jam
.............................. (Perry, 1997)
Volume bak (V)
= 3,78041 m3/jam × 2 jam = 7,56082 m3
7,56082
= 8,40091 m3
0,9
Bak terisi 90 % maka volume bak =
Direncanakan ukuran bak sebagai berikut :
- Panjang bak (p) = 2 × lebar bak ( l )
- Tinggi bak (t)
Maka : Volume bak
8,40091 m3
= lebar bak ( l )
= p× l ×t
= 2l ×l ×l
l
= 1,61348 m
p
= 3,22697 m
t
= 1,61348 m
Luas bak
= 5,20665 m2
7.6.3 Bak Netralisasi
Fungsi : Tempat menetralkan pH limbah
Air buangan pabrik yang mengandung bahan organik mempunyai pH = 5
(Hammer, 1998). Limbah pabrik yang terdiri dari bahan-bahan organik harus
dinetralkan sampai pH = 6 (Kep.42/MENLH/10/1998). Untuk menetralkan limbah
digunakan soda abu (Na2CO3). Kebutuhan Na2CO3 untuk menetralkan pH air limbah
adalah 0,15 gr Na2CO3/ 30 ml air limbah (Lab. Analisa FMIPA USU,1999).
Laju volumetrik air buangan
= 3,78041 m3/jam
Kebutuhan Na2CO3
= 3,78041
1 kg
m3
ml 0,15 gr
× 10 6 3 ×
×
jam
30 ml 1.000 gr
m
= 18,90205 kg/jam
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
18,90205
= 63,00683 kg/jam
0,3
Laju alir larutan 30 % Na2CO3
=
Densitas larutan 30 % Na2CO3
= 1.327 kg/m3 ............................. (Perry, 1999)
Volume 30 % Na2CO3
=
63,00683
= 0,04748 m3/jam
1.327
Direncanakan waktu penampungan air buangan selama 1 hari.
= (3,78041 + 0,04748) m3/jam × 1 hari × 24 jam/hari
Volume limbah
= 91,86936 m3
Bak yang digunakan direncanakan terisi 90 % bagian.
Volume bak
=
91,86936
= 102,07706 m3
0,9
Direncanakan ukuran bak sebagai berikut :
- Panjang bak (p) = 2 × lebar bak ( l )
- Tinggi bak (t)
Maka : Volume bak
= lebar bak ( l )
= p × l× t
102,07706 m3 = 2 l × l × l
l = 3,70936 m
p = 7,41873 m
t = 3,70936 m
Luas bak = 27,51874 m2
7.6.4 Pengolahan Limbah dengan Sistem Activated Sludge (Lumpur Aktif)
Proses lumpur aktif merupakan proses aerobis di mana flok biologis (lumpur
yang mengandung bahan-bahan biologis) tersuspensi di dalam campuran lumpur
yang mengandung oksigen. Biasanya mikroorganisme yang digunakan merupakan
kultur campuran. Flok biologis ini sendiri merupakan makanan bagi mikroorganisme
ini sehingga akan diresirkulasi kembali ke tangki aerasi.
Laju volumetrik (Q) air buangan
Q = 3,78041 m3/jam
= 998,67847 gal/jam
= 23.968,28329 gal/hari
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
BOD5 (So)
= 783 mg/l
Efisiensi (E) = 95 %
(Punmia & Ashok, 1998)
Koefisien pertumbuhan yield (Y) = 0,6 mg VSS/mg BOD5 (Punmia & Ashok, 1998)
Koefisien endogenous decay (Kd) = 0,06 hari-1 (Tabel 14.2, Punmia & Ashok, 1998)
Mixed Liquor Suspended Solid
= 441 mg/l
Mixed Liquor Volatile Suspended Solid (x) = 353 mg/l
Direncanakan :
Waktu tinggal sel (θc) = 10 hari
1. Penentuan BOD Effluent (S)
Es =
95 =
So − S
× 100 ................................. (Pers. 14.17, Punmia & Ashok, 1998)
So
783 − S
× 100
783
S = 39,15 mg/l
BOD hasil pengolahan sudah sesuai dengan keputusan Menteri Negara
Lingkungan Hidup No. KEP-03/MENLH/1/1998 yaitu kadar maksimum BOD dalam
limbah cair industri adalah 50 mg/l
2. Penentuan Volume Aerator (V)
xV=
V =
Y × Q × (So − S)θ c
......................... (Pers. 14.15a, Punmia & Ashok, 1998)
(1 + k d .θ c )
(0,6) × (23.968,28329 gal/hari) × (783 − 39,15)mg/l × (10 hari)
(353 mg/l) × (1 + 0,06 × 10)
= 189.399,51350 gal = 716,95481 m3
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
3. Penentuan Ukuran Kolam Aerasi
Direncanakan :
Panjang bak
= 2 × tinggi bak
Lebar bak
= 2 × tinggi bak
Selanjutnya :
V = p× l ×t
V = 2t×2t ×t
716,95481 m3 = 4 t3
t = 5,63824 m
p = 11,27648 m
l
= 11,27648 m
Faktor kelonggaran = 0,5 m di atas permukaan air ............... (Metcalf & Eddy, 1991)
Tinggi = ( 5,63824 + 0,5 ) m = 6,13824 m
4. Penentuan Jumlah Lumpur yang Dibuang
Q
Tangki
aerasi
Q + Qr
X
Tangki
sedimentasi
Qr
Xr
θc =
Qe
Xe
Qw
Qw'
Xr
Vr.X
Qw.X + Q.X e
dimana,
Xe = konsentrasi lumpur setelah diolah = 0,8 × S
10 hari =
Qw
(189.399,51350 gal)(353 mg/l)
Qw (353 mg/l) + (23.968,28329 gal)(0,8 × 39,15 mg/l)
= 16.813,36032 gal/hari = 63,64546 m3/jam
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
5. Penentuan Jumlah Flok yang Diresirkulasi (Qr)
Qe = Q = 23.968,28329 gal/hari
Qr
= 0,25
Q
......................................................………………. (Metcalf, 1991)
Qr = 23.968,28329 × 0,25
Px = Qw × Xr
= 5.992,07082 gal/hari
............................................................ (Metcalf & Eddy, 1991)
Px = Yobs .Q.(So – S) ..................................................... (Metcalf & Eddy, 1991)
Yobs =
Y
.............................................................. (Metcalf & Eddy, 1991)
1 + k dθc
Yobs =
0,6
= 0,375
1 + (0,06).(10)
Px
= (0,375) × (23.968,28329 gal/hari) × (783 – 39,15 ) mg/l
= 6.685.802,822 gal.mg/l.hari
dimana,
Px
= Lumpur aktif yang dibuang
Qw = Laju alir lumpur yang dibuang
Xr = Konsentrasi solid yang dikembalikan ke reaktor
8,34 = Faktor konversi
maka,
Px
6.685.802,822 gal.mg/l.hari
Xr
= Qw.Xr
= 16.813,36032 gal/hari × Xr
= 397,64822 mg/liter
6. Laju Alir Effluent (Qe)
Akumulasi = Laju alir massa masuk – Laju alir massa keluar
0
= Q + Qr – Qe – (Qr + Qw)
0
= Q – Qe – Qw
Qe
= Q – Qw
Qe
= 23.968,28329 gal/hari – 16.813,36032 gal/hari
Qe
= 7.154,92297 gal/hari
0
= Q.X + Qr.Xr – Qe.Xe – (Qr.Xr + Qw.Xw)
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Xw = Xr = 397,64822 mg/liter
= Q.X – Qe.Xe – Qw.Xw
0
= (23.968,28329 gal/hari × 353 mg/l) – (7.154,92297 × Xe) –
(16.813,36032 gal/hari × 397,64822 mg/l)
Xe
= 248,08110 mg/l
5. Penentuan Waktu Tinggal di Aerator (θ)
θ=
Vr
189.399,51350 gal
= 6,32167 hari
=
Q + Qr 23.968,28329 gal/hari + 5.992,07082 gal/hari
6. Penentuan Daya yang Dibutuhkan
P = 10 hp ...........................................................……… (Metcalf, 1991, hal.574)
Udara yang dihasilkan = 3 lb/hp.jam ............................. (Metcalf, 1991, hal.573)
Maka udara yang dihasilkan aerator untuk daya = 10 hp
= 3 lb/hp.jam × 10 hp
= 30 lb/jam = 13,6054 kg/jam
7.6.5 Tangki Sedimentasi
Fungsi : Mengendapkan flok biologis dari tangki aerasi dan sebagian diresirkulasi
kembali ke tangki aerasi
Laju volumetrik air buangan = Q + Qr
= (23.968,28329 + 5.992,07082) gal/hari
= (29.960,35411 gal/hari) / 264,172 gal/m3
= 113,41230 m3/hari
Diperkirakan kecepatan overflow maksimum = 33 m3/m2 hari ............(Perry, 1999)
Waktu tinggal air
= 2 jam = 0,0833 hari
............(Perry, 1999)
Volume tangki (V) = 113, 41230 m3/hari × 0,0833 hari = 9,44724 m3
Luas tangki (A)
= (113,41230 m3/hari) / (33 m3/m2 hari)
= 3,43673 m2
A
D
= 1 π D2
4
=
4 × 3,43673 m 2
3,14
= 2,09234 m
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Kedalaman tangki, H = V/A = 9,44722 / 2,09234 = 4,51509 m.
7.7
Spesifikasi Peralatan Utilitas
7.7.1 Screening (SC-01)
Fungsi
: Untuk menyaring kotoran air sungai
Jenis
: Bar screen
Jumlah
: 1 unit
Laju alir massa
: 4.144,32766 kg/jam
Ukuran screen
: Panjang
=2m
Lebar
=2m
: Lebar
=2m
Ukuran bar
Tebal
= 20 mm
Bar clear spascing
: 20 mm
Head loss
: 3,28934 × 10-6
7.7.2 Pompa Screening (PU-1)
Fungsi
: Memompa air sungai dari screening ke bak
penampungan
Jenis
: Pompa sentrifugal
Jumlah
: 1 unit
Bahan konstruksi
: Commercial steel
Diameter pipa
: 2 in
Daya motor
: 1/12 hp
7.7.3 Water Reservoir I (WR-01)
Fungsi
: Tempat penampungan air sementara
Jenis
: Beton kedap air
Jumlah
: 1 unit
Laju alir massa
Kapasitas
: 332,99474 m3
Panjang
: 9,08253 m
Lebar
: 6,05502 m
: 4.144,32766 kg/jam
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Tinggi
: 6,05502 m
7.7.4 Pompa Water Reservoir I (PU-02)
Fungsi
: Memompa air dari water reservoir ke bak
sedimentasi
Jenis
: Pompa sentrifugal
Jumlah
: 1 unit
Bahan konstruksi
: Commercial steel
Diameter pipa
: 2 in
Daya motor
: 1/12 hp
7.7.5 Bak Sedimentasi (BS-01)
Fungsi
:
Untuk mengendapkan lumpur yang terikut
Jenis
: Grift Chamber Sedimentation
Jumlah
: 1 unit
Aliran
: Horizontal sepanjang bak sedimentasi
dengan air
Bahan kontruksi
: Beton kedap air
Laju alir massa
: 4.144,32766 kg/jam
Panjang
: 0,3048 m
Lebar
: 0, 6096 m
Tinggi
: 3,048 m
Waktu retensi
: 8,16354 menit
7.7.6 Pompa Bak Sedimentasi (PU-03)
Fungsi
: Memompa air dari bak sedimentasi ke clarifier
Jenis
: Pompa sentrifugal
Jumlah
: 1 unit
Bahan konstruksi
: Commercial steel
Diameter pipa
: 2 in
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Daya motor
: 1/12 hp
7.7.7 Tangki Pelarutan Alum [Al2(SO4)3] (TP-01)
Fungsi
: Membuat larutan alum [Al2(SO4)3]
Bentuk
: Silinder tegak dengan alas dan tutup datar
Jumlah
: 1 unit
Bahan konstruksi
: Carbon Steel SA–283 Grade C
Kapasitas
: 0,43785 m3
Diameter
: 0,71910 m
Tinggi
: 1,07865 m
Tebal
: 1/4 in
Daya motor
: 1/60 hp
7.7.8 Pompa Alum [Al2(SO4)3] (PU-04)
Fungsi
: Memompa air dari tangki pelarutan alum ke clarifier
Jenis
: Pompa sentrifugal
Jumlah
: 1 unit
Bahan konstruksi
: Commercial steel
Diameter pipa
:
Daya motor
: 1/60 hp
1
/8 in
7.7.9 Tangki Pelarutan Soda Abu (Na2CO3) (TP-02)
Fungsi
: Membuat larutan soda abu (Na2CO3)
Bentuk
: Silinder tegak dengan alas dan tutup datar
Jumlah
: 1 unit
Bahan konstruksi
: Carbon Steel SA–283 Grade C
Kapasitas
: 0,24284 m3
Diameter
: 0,59081 m
Tinggi
: 0,88622 m
Tebal
: 1/4 in
Daya motor
: 1/60 hp
7.7.10 Pompa Soda Abu (Na2CO3) (PU-05)
Fungsi
: Memompa larutan soda abu dari tangki pelarutan
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
soda abu ke clarifier
Jenis
: Pompa sentrifugal
Jumlah
: 1 unit
Bahan konstruksi
: Commercial steel
Diameter pipa
:
Daya motor
: 1/60 hp
1
/8 in
7.7.11 Clarifier (CL-01)
Fungsi
: Memisahkan endapan (flok-flok) yang terbentuk
karena penambahan alum dan soda abu.
Tipe
: External Solid Recirculation Clarifier
Bentuk
: Circular desain
Bahan konstruksi
: Carbon steel SA – 283 Grade C
Jumlah
: 1 unit
Kapasitas
: 4,99491 m3
Diameter
: 1,61878 m
Tinggi
: 2,96777 m
Tebal
: 3/16 in
Daya motor
:
1/
20
hp
7.7.12 Pompa Sand Filter (PU-06)
Fungsi
: Memompa air dari clarifier ke sand filter
Jenis
: Pompa sentrifugal
Jumlah
: 1 unit
Bahan konstruksi
: Commercial steel
Diameter pipa
: 2 in
Daya motor
: 1/20 hp
7.7.13 Sand Filter (SF-01)
Fungsi
: Menyaring partikel – partikel yang masih terbawa
dalam air yang keluar dari clarifier
Bentuk
: Silinder tegak dengan alas dan tutup ellipsoidal
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Bahan konstruksi
: Carbon steel SA – 283 Grade C
Jumlah
: 1 unit
Kapasitas
: 1,66492 m3
Diameter
: 1,08366 m
Tinggi
: 1,98671 m
Tebal
: 3/16 in
7.7.14 Pompa Utilitas I (PU-07)
Fungsi
: Memompa air dari sand filter ke tangki utilitas
Jenis
: Pompa sentrifugal
Jumlah
: 1 unit
Bahan konstruksi
: Commercial steel
Diameter pipa
: 2 in
Daya motor
: 1/12 hp
7.7.15 Tangki Utilitas I (TU-01)
Fungsi
: Menampung air yang akan didistribusikan sebagai air
proses, air kebutuhan domestik, air umpan ketel, air
pendingin dan air pelarut bahan kimia lainnya.
Bentuk
: Silinder tegak dengan alas dan tutup datar
Bahan konstruksi
: Carbon steel SA – 283, Grade C
Jumlah
: 1 unit
Kapasitas
: 29,96862 m3
Diameter
: 3,05928 m
Tinggi
: 4,07904 m
Tebal
: 1/4 in
7.7.16 Pompa Utilitas II (PU-08)
Fungsi
: Memompa air dari tangki utilitas I ke water reservoir
Jenis
: Pompa sentrifugal
Jumlah
: 1 unit
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Bahan konstruksi
: Commercial steel
Diameter pipa
: 1 in
Daya motor
: 1/20 hp
7.7.17 Water Reservoir II (WR-02)
Fungsi
: Tempat penampungan air untuk air kebutuhan
domestik
Jenis
: Beton kedap air
Jumlah
: 1 unit
Laju alir massa
: 1.213,17024 kg/jam
Kapasitas
: 35,09089 m3
Panjang
: 4,29002 m
Lebar
: 2,86001 m
Tinggi
: 2,86001 m
7.7.18 Tangki Pelarutan Kaporit [Ca(ClO)2] (TP-03)
Fungsi
: Membuat larutan kaporit [Ca(ClO)2]
Bentuk
: Silinder tegak dengan alas dan tutup datar
Bahan konstruksi
: Carbon Steel SA–129 grade A
Jumlah
: 1 unit
Kapasitas
: 0,00707 m3
Diameter
: 0,18176 m
Tinggi
: 0,27264 m
Tebal
: 3/16 in
Daya motor
: 1/60 hp
7.7.19 Pompa Kaporit [Ca(ClO)2] (PU-09)
Fungsi
: Memompa larutan kaporit ke water reservoir II
Jenis
: Pompa sentrifugal
Jumlah
: 1 unit
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Bahan konstruksi
: Commercial steel
Diameter pipa
: 1/8 in
Daya motor
: 1/60 hp
7.7.20 Pompa Utilitas III (PU-10)
Fungsi
: Memompa air dari water reservoir untuk kebutuhan
domestik
Jenis
: Pompa sentrifugal
Jumlah
: 1 unit
Bahan konstruksi
: Commercial steel
Diameter pipa
: 1 in
Daya motor
: 1/20 hp
7.7.21 Pompa Utilitas IV (PU-11)
Fungsi
: Memompa air dari tangki utilitas I ke water cooling
tower
Jenis
: Pompa sentrifugal
Jumlah
: 1 unit
Bahan konstruksi
: Commercial steel
Diameter pipa
: 1 ¼ in
Daya motor
: 1/20 hp
7.7.22 Water Cooling Tower (WCT-01)
Fungsi
: Mendinginkan air pendingin bekas dari temperatur
40 oC menjadi 28 oC
Jenis
: Mechanical Draft Cooling Tower
Bahan konstruksi
: Carbon Steel SA–53 Grade B.
Kondisi operasi
: Suhu air masuk menara (TL2) = 40 oC = 104 oF
Suhu air keluar menara (TL1) = 28 oC = 82,4 oF
Jumlah
: 1 unit
Laju alir massa
: 73.876,88072 kg/jam
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Luas menara
: 196,68486 ft2
Tinggi menara
: 14,60305 m
Daya
: 6 hp
7.7.23 Pompa Cation Exchanger (PU-12)
Fungsi
: Memompa air dari tangki utilitas I ke cation
exchanger
Jenis
: Pompa sentrifugal
Jumlah
: 1 unit
Bahan konstruksi
: Commercial steel
Diameter pipa
: 1 in
Daya motor
: 1/60 hp
7.7.24 Cation Exchanger/ Penukar Kation (CE-01)
Fungsi
: Mengurangi kesadahan air
Bentuk
: Silinder tegak dengan alas dan tutup datar
Bahan konstruksi
: Carbon Steel SA–283 grade C
Jumlah
: 1 unit
Siliner
: - Diameter
= 0,60960 m
- Tinggi
= 1,06680 m
- Tebal
= 3/16 in
Alas dan tutup
: - Diameter
= 0,60960 m
- Tinggi
= 0,15240 m
7.7.25 Tangki Pelarutan Asam Sulfat [H2SO4] (TP-04)
Fungsi
: Membuat larutan asam sulfat
Bentuk
: Silinder tegak dengan alas dan tutup datar
Bahan konstruksi
: Low Alloy Steel SA–203 grade A
Jumlah
: 1 unit
Kapasitas
: 2,40292 m3
Diameter
: 1,31920 m
Tinggi
: 1,75893 m
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Tebal
: 3/16 in
Daya motor
: 1/60 hp
7.7.26 Pompa Asam Sulfat [H2SO4] (PU-13)
Fungsi
: Memompa larutan asam sulfat ke cation exchanger
Jenis
: Pompa sentrifugal
Jumlah
: 1 unit
Bahan konstruksi
: Commercial steel
Diameter pipa
: 1/8 in
Daya motor
: 1/60 hp
7.7.27 Anion Exchanger/ Penukar Anion (AE-01)
Fungsi
: Mengurangi kesadahan air
Bentuk
: Silinder tegak dengan alas dan tutup datar
Bahan konstruksi
: Carbon Steel SA–283 grade C
Jumlah
: 1 unit
Siliner
: - Diameter
= 0,60960 m
- Tinggi
= 1,06680 m
- Tebal
= 3/16 in
Alas dan tutup
: - Diameter
= 0,60960 m
- Tinggi
= 0,15240 m
7.7.28 Pompa Anion Exchanger (PU-14)
Fungsi
: Memompa air dari cation exchanger ke anion
exchanger
Jenis
: Pompa sentrifugal
Jumlah
: 1 unit
Bahan konstruksi
: Commercial steel
Diameter pipa
: 1 in
Daya motor
: 1/60 hp
7.7.29 Tangki Pelarutan NaOH (TP-05)
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Fungsi
: Tempat membuat larutan NaOH
Bentuk
: Silinder tegak dengan alas dan tutup datar
Bahan konstruksi
: Carbon Steel, SA-283 grade C
Jumlah
: 1 unit
Kapasitas
: 2,81027 m3
Diameter
: 1,38989 m
Tinggi
: 1,85318 m
Tebal
: 3/16 in
Daya motor
: 1/8 hp
7.7.30 Pompa Larutan NaOH (PU-15)
Fungsi
: Memompa larutan NaOH ke anion exchanger
Jenis
: Pompa sentrifugal
Jumlah
: 1 unit
Bahan konstruksi
: Commercial steel
Diameter pipa
: 1/8 in
Daya motor
: 1/60 hp
7.7.31 Pompa Utilitas IV (PU-16)
Fungsi
: Memompa air dari penukar anion ke deaerator dan
dan untuk kebutuhan air proses
Jenis
: Pompa sentrifugal
Jumlah
: 1 unit
Bahan konstruksi
: Commercial steel
Diameter pipa
: 1 in
Daya motor
: 1/60 hp
7.7.32 Pompa Utilitas V (PU-17)
Fungsi
: Memompa air dari water cooling tower untuk
kebutuhan air pendingin
Jenis
: Pompa sentrifugal
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Jumlah
: 1 unit
Bahan konstruksi
: Commercial steel
Diameter pipa
: 6 in
Daya motor
: 2 hp
7.7.33 Deaerator (DE-01)
Fungsi
: Menghilangkan gas-gas yang terlarut dalam air
umpan
Bentuk
: Silinder horizontal dengan tutup dan alas ellipsoidal
Bahan konstruksi
: Carbon steel SA-283 grade C
Jumlah
: 1 unit
Kapasitas
: 73,16901 m3
Silinder
: - Diameter = 4,11945
Tutup dan alas
- Panjang
= 5,49260
- Tebal
= 3/8 in
: - Diameter = 4,11945 m
- Panjang
= 1,02986 m
- Tebal
= 3/8 in
7.7.34 Ketel Uap (KU-01)
Fungsi
: Menyediakan uap untuk keperluan proses
Jenis
: Ketel pipa api
Bahan konstruksi
: Carbon steel SA-283, Grade C
Jumlah
: 1 unit
Panjang tube
: 5,4864 m
Ukuran pipa
: 2 ½ in
Jumlah tube
: 135 buah
Daya
: 156,72710 hp
7.7.35 Pompa Ketel Uap (PU-18)
Fungsi
: Memompa air dari water cooling tower untuk
kebutuhan proses
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Jenis
: Pompa sentrifugal
Jumlah
: 1 unit
Bahan konstruksi
: Commercial steel
Diameter pipa
: 1 ¼ in
Daya motor
:
1
/12 hp
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Tangki Pelarutan
Alum
Air Sungai
Screening
Water
Reservoir I
Bak
Sedimentasi
Tangki Pelarutan
Soda Abu
Sand
Filter
Clarifier
Tangki
Utilitas
Tangki
Pelarutan Kaporit
Domestik
Water
Reservoir II
Air
Pendingin
Water Cooling
Tower
Steam
Ketel Uap
Deaerator
Anion
Exchanger
Cation
Exchanger
Tangki
Pelarutan NaOH
Tangki
Pelarutan H2SO4
Air
Proses
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi
21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Gambar 7.1 Diagram Alir Proses Utilitas di Pabrik n-Butiraldehid
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi
21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Kondensat
Air Pendingin Bekas
FC
NaOH
TP-05
PU-15
FC
H2SO4
TP-04
Steam
PU-13
FC
FC
Al2(SO4)3
FC
Na2CO3
TP-01
PU-04
PU-05 TP-02
FC
CE
WCT-01
AE
FC
FC
FC
WR-01
PU-02
BS-01
PU-03
SF-01
PU-08
PU-09
CL-01
PU-18
Kaporit
FC
PU-06
PU-01
PU-16
PU-14
PU-11
FC
FC
KU-01
FC
DE
PU-12
FC
FC
PU-17
FC
PU-07
TP-03
TU-01
SC-01
FC
Air Pendingin
Domestik
WR-02
PU-10
Air Proses
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi
21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Keterangan Gambar
No.
Kode
1.
2.
3.
4.
SC-01
WR-01
BS-01
CL-01
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
TP-01
TP-02
SF-01
TU-01
WR-02
TP-03
WCT01
CE-01
TP-04
AE-01
TP-05
DE-01
17.
18.
KU-01
PU
Keterangan
Screening
Water Reservoir I
Bak Sedimentasi
Clarifier
Tangki Pelarutan
Alum
Tangki Pelarutan Soda Abu
Sand Filter
Tangki Utilitas
Water Reservoir II
Tangki Pelarutan Kaporit
Water Cooling Tower
Cation Exchanger
Tangki Pelarutan Asam Sulfat
Anion Exchanger
Tangki Pelarutan NaOH
Deaerator
Ketel
Uap
Pompa Utilitas
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi
21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi
21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
DIGRAM ALIR PROSES PRODUKSI
PABRIK PEMBUATAN N-BUTIRALDEHID
PRA RANCANGAN PABRIK
PEMBUATAN N-BUTIRALDEHID DARI PROPILEN DAN GAS SINTESIS
DENGAN KATALIS RHODIUM MELALUI PROSES OXO-REACTION
DENGAN KAPASITAS PRODUKSI 21.000 TON/TAHUN
Skala
Digambar
Dperiksa/
Disetujui
:
Tanpa Skala
Nama
: Deni Mardayani
NIM
: 040405042
1. Dosen Pembimbing I : Ir. M. Yusuf Ritonga, MT
NIP
: 131 836 667
2. Dosen Pembimbing II : Maulida, ST, M.Sc
NIP
: 132 161 240
Tanggal
Tanda Tangan
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi
21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
BAB VIII
LOKASI DAN TATA LETAK PABRIK
8.1
Landasan Teori
Lokasi suatu pabrik dapat mempengaruhi kedudukan pabrik dalam
persaingan. penentuan lokasi pabrik yang tepat tidak semudah yang diperkirakan,
banyak faktor yang dapat mempengaruhinya. Idealnya, lokasi yang dipilih harus
dapat memberikan
keuntungan untuk jangka panjang dan dapat memberikan
kemungkinan untuk memperluas pabrik.
Lokasi pabrik yang baik akan menentukan hal-hal sebagai berikut:
1. Kemampuan untuk melayani konsumen.
2. Kemampuan untuk mendapatkan bahan mentah yang berkesinambungan dan
harganya sampai di tempat relatif murah.
3. Kemudahan untuk mendapatkan tenaga karyawan.
Oleh karenanya pemilihan tempat bagi berdirinya suatu pabrik harus
memperhatikan beberapa faktor yang berperan yaitu faktor utama dan faktor khusus.
8.2
Lokasi Pabrik
Penentuan lokasi pabrik sangat menentukan kemajuan dan kelangsungan
dari industri, baik pada masa sekarang maupun pada masa yang akan datang, karena
hal ini berpengaruh terhadap faktor produksi dan distribusi dari pabrik yang
didirikan. Pemilihan yang tepat mengenai lokasi pabrik harus memberikan suatu
perhitungan biaya produksi dan distribusi yang minimal serta pertimbangan
sosiologi, yaitu pertimbangan dalam mempelajari sikap dan sifat masyarakat di
sekitar lokasi pabrik.
Berdasarkan faktor-faktor tersebut, maka Pabrik Pembuatan butiraldehid
ini direncanakan berlokasi di daerah Kuala Tanjung Kabupaten Asahan Sumatera
Utara. Kabupaten Asahan sudah merupakan salah satu kota dengan banyak kegiatan
baik itu di bidang perindustrian, ekonomi, dan pendidikan.
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Dasar pertimbangan dalam pemilihan lokasi pabrik adalah:
1. Bahan Baku
Suatu pabrik sebaiknya berada di daerah yang dekat dengan sumber bahan
baku dan daerah pemasaran sehingga transportasi dapat berjalan dengan lancar.
Bahan baku direncanakan diperoleh dari pabrik-pabrik yang ada Sumatera Utara.
2. Letak dari Pasar dan Kondisi Pemasaran
Produk butiraldehid ini dapat diangkut ataupun dikapalkan dengan mudah
ke daerah pemasaran dalam dan luar negeri. Kebutuhan butiraldehid menunjukkan
peningkatan dari tahun ke tahun sehingga tidak menjadi hambatan dalam hal
pemasaran. Sarana transportasi darat yang baik sehingga mempermudah untuk
transportasi produk menuju negara tujuan penjualan. Kawasan industri Kuala
Tanjung, Asahan mempunyai pelabuhan dan relatif dekat dengan negara lain seperti
Singapura dan Malaysia. Selain itu, daerah ini merupakan daerah industri sehingga
produknya dapat dipasarkan kepada pabrik yang membutuhkannya di kawasan
industri tersebut atau diekspor ke manca negara seperti : Singapura, Malaysia,
Jepang, China dan Korea.
3. Fasilitas Transportasi
Lokasi yang dipilih dalam rencana pendirian pabrik ini merupakan
kawasan industri, yang telah memiliki sarana pengangkutan darat dan pelabuhan
sehingga pembelian bahan baku dan pelemparan produk dapat dilakukan melalui
jalan darat maupun laut.
4. Kebutuhan Tenaga Listrik dan Bahan Bakar
Dalam pendirian suatu pabrik, tenaga listrik dan bahan bakar adalah
faktor penunjang yang paling penting. Kebutuhan tenaga listrik untuk operasi pabrik
dapat diperoleh dari Perusahaan Listrik Negara (PLN) wilayah Tebing Tinggi
Sumatera Utara. Disamping itu juga digunakan generator diesel (bila terjadi
pemadaman listrik) yang bahan bakarnya diperoleh dari Pertamina.
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
5. Kebutuhan Air
Air merupakan kebutuhan penting bagi suatu pabrik industri kimia, baik
itu untuk keperluan proses, domestik, maupun untuk keperluan lainnya. Air yang
diperoleh untuk seluruh kebutuhan pabrik diperoleh dari aliran sungai Silau Asahan
yang ada di sekitar pabrik. Sebelum dapat digunakan untuk berbagai keperluan
tertentu, air sungai ini terlebih dahulu mengalami proses pengolahan air di bagian
utilitas.
6. Tenaga Kerja
Tenaga kerja merupakan modal untuk pendirian suatu pabrik. Dengan
didirikannya pabrik di Kabupaten Asahan ini diharapkan akan dapat menyerap
tenaga kerja potensial yang cukup banyak di daerah tersebut. Tenaga kerja ini
merupakan tenaga kerja yang produktif dari berbagai tingkatan baik yang terdidik
maupun yang belum terdidik serta tenaga kerja yang terlatih maupun tidak terlatih.
Tenaga kerja untuk pabrik ini direkrut dari :
-
Perguruan tinggi lokal dan lainnya, serta masyarakat sekitar.
-
Tenaga ahli yang berasal dari daerah sekitar dan luar daerah.
7. Harga Tanah dan Bangunan
Tanah yang tersedia untuk lokasi pabrik masih cukup luas, biaya tanah
dan bangunan untuk pendirian pabrik relatif terjangkau.
8. Kemungkinan Perluasan dan Ekspansi
Ekspansi pabrik dimungkinkan karena tanah yang tersedia cukup luas dan
di sekeliling pabrik belum banyak berdiri pabrik serta tidak mengganggu pemukiman
penduduk sekitarnya. ....................................................................................
9. Kondisi Iklim dan Cuaca
Seperti kebanyakan daerah lain di Indonesia, maka kondisi cuaca dan
iklim di sekitar lokasi pabrik relatif stabil. Untuk daerah ini belum pernah terjadi
bencana alam yang berarti sehingga memungkinkan operasi pabrik berjalan dengan
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
lancar. Temperatur udara tidak pernah mengalami penurunan atau kenaikan yang
cukup tajam, dimana temperatur udara berada diantara 28 – 33 oC dan tekanan udara
berkisar pada 760 mmHg.
10. Masyarakat di Sekitar Pabrik
Sikap masyarakat diperkirakan akan mendukung pendirian pabrik
pembuatan butiraldehid ini karena selain akan menyediakan lapangan kerja bagi
mereka, pabrik ini ramah lingkungan, karena limbah yang dihasilkan tidak berbahaya
dan diperkirakan tidak akan mengganggu keselamatan dan keamanan masyarakat di
sekitarnya.
11. Perumahan
Mengingat di daerah lokasi pabrik merupakan salah satu kawasan
industri, maka direncanakan untuk mendirikan fasilitas perumahan karyawan (mess)
beserta lapangan olah raga (terbuka maupun tertutup) di sekitarnya sebagai salah satu
daya tarik bagi karyawan yang akan bekerja di pabrik. Hal ini tentu akan
meningkatkan biaya investasi perusahaan.
8.3 Tata Letak Pabrik
Tata letak pabrik merupakan suatu landasan utama dalam dunia industri
sehingga sudah tidak perlu dibuktikan lagi bahwa setiap perusahaan atau pabrik pasti
membutuhkan lay-out dalam menjalankan dan mengembangkan usahanya. Lay-out
yang akan digunakan harus dirancang dengan baik, sehingga para pekerja dapat
bekerja dengan efektif dan efisien. Lay-out pabrik disebut juga tata letak atau tata
ruang di dalam pabrik. Lay-out pabrik adalah cara penempatan fasilitas-fasilitas
produksi guna memperlancar proses produksi yang efektif dan efisien. Fasilitas
pabrik dapat berupa mesin-mesin, alat-alat produksi, alat pengangkutan bahan, dan
peralatan pengawasan.
Perencanaan lay-out menurut James A Moore adalah rencana dari
keseluruhan tata letak fasilitas industri yang didalamnya, termasuk bagaimana
personelnya ditempatkan, alat-alat operasi gudang, pemindahan material, dan alat
pendukung lain sehingga akan tercipta suatu tujuan yang optimum dengan kegiatan
yang ada dengan menggunakan fasilitas-fasilitas yang ada dalam perusahaan.
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Dengan lay-out yang baik dalam perusahaan akan menimbulkan impulse buying bagi
konsumen.
Prinsip dasar penyusunan lay-out suatu pabrik yaitu :
1. Integrasi secara total terhadap faktor-faktor produksi, tata letak fasilitas pabrik
dilakukan secara terintegrasi dari semua faktor yang mempengaruhi proses
produksi menjadi satu organisasi yang besar.
2. Jarak pemindahan bahan paling minimum. Waktu pemindahan bahan dari satu
proses ke proses yang lain dalam industri dapat dihemat dengan cara mengurangi
jarak perpindahan.
3. Memperlancar aliran kerja, diupayakan untuk menghindari gerakan balik (back
tracking), gerakan memotong (cross movement), dan gerak macet (congestion),
dengan kata lain material diusahakan bergerak terus tanpa adanya interupsi oleh
gangguan jadwal kerja.
4. Kepuasan dan keselamatan kerja, sehingga memberikan suasana kerja yang
menyenangkan.
5. Fleksibilitas, yaitu dapat mengantisipasi perubahan teknologi, komunikasi,
kebutuhan konsumen.
8.3.1 Perencanaan Tata Letak Fasilitas Produksi
Perencanaan tata letak fasilitas produksi berhubungan erat dengan proses
perencanaan dan pengaturan letak mesin, peralatan, aliran bahan, dan pekerja pada
masing-masing stasiun kerja (work station). Pengaturan tata letak fasilitas produksi
harus mempertimbangkan faktor-faktor berikut :
1. Jenis produk, termasuk didalamnya desain produk dan volume produksi.
2. Urutan proses, apakah atas dasar arus ataukan atas dasar proses.
3. Peralatan yang digunakan, baik teknologi, jenis, maupun kapasitas mesin.
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
4. Pemeliharaan dan penggantian mesin dan peralatan (maintenance and
replacement).
5. Keseimbangan kapasitas antar mesin dan antar departemen (balance capacity)
6. Area tenaga kerja (employee area).
7. Area pelayanan (service area).
8. Fleksibilitas (flexibility)
Dasar pengaturan lay-out atau cara pengaturan rencana tata letak pabrik
adalah :
1. Lay-out Proses
Lay-out proses atau lay-out fungsional adalah penyusunan lay-out dimana alat
yang sejenis atau yang mempunyai fungsi sama ditempatkan dalam bagian yang
sama. Model ini cocok untuk discret production dan bila proses produksi tidak baku,
yaitu jika perusahaan membuat berbagai jenis produk yang berbeda atau suatu
produk dasar yang diproduksi dalam berbagai macam variasi. Atas dasar proses,
terlebih dahulu ditentukan jenis produk, tipe manufacturing, dan karakter peralatan
produksi.
Mesin-mesin
dan
peralatan
yang
mempunyai
karakter
serupa
dikelompokkan menjadi satu, contoh pemakaian lay-out ini adalah untuk
pergudangan, rumah sakit, universitas, dan perkantoran.
Keuntungan dari lay-out proses adalah :
-
Memungkinkan utilitas mesin yang tinggi
-
Memungkinkan penggunaan mesin-mesin yang multiguna sehingga dapat dengan
cepat mengikuti perubahan jenis produksi.
-
Memperkecil terhentinya produksi yang diakibatkan oleh kerusakan mesin.
-
Sangat fleksibel dalam mengalokasikan personil dan peralatan.
-
Investasi yang rendah karena dapat mengurangi duplikasi peralatan.
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
-
Memungkinkan spesialisasi supervise.
Kelemahan dari lay-out proses adalah :
-
Meningkatnya kebutuhan material handling karena aliran proses yang beragam
dan tidak dapat digunakannya ban berjalan.
-
Pengawasan produksi yang lebih sulit.
-
Meningkatnya persediaan barang dalam proses.
-
Total waktu produksi per unit yang lebih lama.
-
Memerlukan skill yang lebih tinggi.
-
Pekerjaan routing, penjadwalan dan akunting biaya yang lebih sulit, Karena
setiap ada order baru harus dilakukan perencanaan atau perhitungan kembali.
2. Lay-out Produk
Lay-out produk dipilih apabila proses produksinya telah distandarisasikan dan
berproduksi dalam jumlah besar. Setiap produk akan melalui tahapan operasi yang
sama sejak dari awal sampai akhir. Penyusunan bagian diatur sedemikian rupa
sehingga dari bagian tersebut dapat dihasilkan suatu jenis produk tertentu.. Atas
dasar produk, terlebih dahulu ditentukan jenis pekerjaan yang harus dilakukan pada
produk yang akan dihasilkan. Pengaturan tata letak fasilitas pabrik seperti mesin,
tidak memandang tipenya dan penempatannya sesuai dengan urutan dari satu proses
ke proses yang lain. Contoh : tempat cuci mobil otomatis, kafetaria, atau perakitan
mobil
Keuntungan dari model lay-out produk adalah sebagai berikut :
-
Aliran material yang simple dan langsung.
-
Persediaan barang dalam proses yang rendah.
-
Total waktu produksi per unit yang rendah.
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
-
Tidak memerlukan skill tenaga kerja yang tinggi.
-
Kebutuhan material handling yang rendah.
-
Dapat menggunakan mesin khusus atau otomatis.
-
Dapat menggunakan ban berjalan karena aliran material sudah tertentu.
-
Kebutuhan material dapat diperkirakan dan dijadwalkan dengan lebih mudah.
Kelemahan dari model lay-out produk adalah :
-
Kerusakan pada sebuah mesin dapat menghentikan produksi.
-
Perubahan desain produk dapat mengakibatkan tidak efektifnya lay-out yang
bersangkutan.
-
Biasanya memerlukan investasi mesin/ peralatan yang besar.
-
Karena sifat pekerjaannya yang monoton dapat mengakibatkan kebosanan.
Manfaat Perancangan Lay-out Pabrik
Dengan adanya sasaran yang akan dicapai dari lay-out suatu pabrik maka
dengan sendirinya kita dapat memperoleh manfaat dari adanya perencanaan lay-out
pabrik. Manfaat lay-out pabrik diantaranya adalah sebagai berikut :
1. Meningkatkan jumlah produksi, sehingga proses produksi berjalan lancar, yang
berimpas pada output yang besar, biaya dan jam tenaga kerja serta mesin
minimum.
2. Mengurangi waktu tunggu, artinya terjadi keseimbangan beban dan waktu antara
mesin yang satu dengan mesil lainnya, selain itu juga dapat mengurangi
penumpukan bahan dalam proses, dan waktu tunggu.
3. Mengurangi proses pemindahan bahan dan meminimalkan jarak antara proses
yang satu dengan yang berikutnya.
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
4. Hemat ruang, karena tidak terjadi penumpukan material dalam proses, dan jarak
antara masing-masing mesin berlebihan sehingga akan menambah luas bangunan
yang tidak dibutuhkan.
5. Mempersingkat waktu proses, jarak antar mesin pendek atau antara operasi yang
satu dengan yang lain.
6. Efisiensi penggunaan fasilitas, pendayagunaan elemen produksi, yaitu tenaga
kerja, mesin, dan peralatan.
7. Meningkatkan kepuasan dan keselamatan kerja, sehingga menciptakan suasana
lingkungan kerja yang aman, nyaman, tertib, dan rapi, mempermudah supervisi,
mempermudah perbaikan dan penggantian fasilitas produksi, meningkatkan
kinerja menjadi lebih baik, dan pada akhirnya akan meningkatkan produktivitas.
8. Mengurangi kesimpangsiuran yang disebabkan oleh material menunggu, adanya
gerak yang tidak perlu, dan banyaknya perpotongan aliran dalam proses produksi
(intersection).
(Anonim, 2008 m).
8.4 Perincian Luas Tanah
Luas area yang diperlukan untuk lokasi pabrik pembuatan butiraldehid
diperkirakan sebagai berikut
Tabel 8.1 Perincian Luas Area Pabrik
No.
Nama Bangunan
Luas (m2)
1.
Pos Keamanan
100
2.
Tempat Parkir
600
3.
Taman
500
4.
Perkantoran
600
5.
Perpustakaan
80
6.
Masjid
300
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
7.
Laboratorium
80
8.
Poliklinik
100
9.
Kantin
200
10.
Ruang kontrol
300
11.
Area bahan baku
1.300
12.
Area proses
3.000
13.
Area produk
450
14.
Area perluasan
15.
Bengkel
400
16.
Unit pengolahan limbah
200
17.
Unit pengolahan air
500
18.
Pengolahan uap
100
19.
Pengolahan listrik
500
20.
Pemadam kebakaran
150
21.
Perumahan karyawan
22.
Sarana olah raga
23.
Aula
80
24.
Jalan
3.000
2.000
7.000
200
Total
21.740
Luas area antara bangunan diperkirakan 10 % dari luas total bangunan, sehingga:
Luas tanah keseluruhan = Luas total banguna + 10 % Luas total bangunan
= 21.740 + (0,1)(21.740)
= 23.914 m2
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
21
U
22
21
23
3
B
T
21
S
Skala 1:1000
1
21
21
3
Jalan Raya
5
15
20
6
3
2
7 3
4
1
9
3
8
3
2
20 2
10
12
16
11
13
17
14
18
19
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi
21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
SUNGAI
Gambar 8.1 Tata Letak Pabrik Butiraldehid
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi
21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Tabel 8.2 Keterangan Gambar
No.
Keterangan
No.
Keterangan
1.
Pos Keamanan
13.
Areal Produk
2.
Tempat Parkir
14.
Areal Perluasan
3.
Taman
15.
Bengkel
4.
Perkantoran
16.
Unit Pengolahan Limbah
5.
Perpustakaan
17.
Unit Pengolahan Air
6.
Masjid
18.
Unit Pengolahan Uap
7.
Laboratorium
19.
Unit Pembangkit Listrik
8.
Poliklinik
20.
Pemadam Kebakaran
9.
Kantin/ Koperasi
21.
Perumahan Karyawan
10.
Ruang Kontrol
22.
Sarana Olah Raga
11.
Areal Bahan Baku
23.
Aula
12.
Areal Proses
24.
Jalan
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
BAB IX
ORGANISASI DAN MANAJEMEN PERUSAHAAN
9.1 Organisasi Perusahaan
Organisasi perusahaan merupakan hal yang penting dalam pendirian sebuah
pabrik, hal ini menyangkut efektivitas dalam peningkatan kemampuan perusahaan
dalam memproduksi dan mendistribusikan produk yang dihasilkan. Dalam upaya
peningkatan efektivitas dan kinerja perusahaan maka pengaturan atau manajemen
harus menjadi hal yang mutlak. Tanpa manajemen yang efektif dan efisien tidak akan
ada usaha yang berhasil cukup lama. Adanya manajemen yang teratur dengan baik
dari kinerja sumber daya manusia maupun terhadap fasilitas yang ada maka secara
otomatis organisasi akan berkembang dengan baik.
9.1.1 Pengertian Organisasi
1. Organisasi Menurut Stoner
Organisasi adalah suatu pola hubungan-hubungan yang melalui mana orangorang di bawah pengarahan manajer mengejar tujuan bersama.
2. Organisasi Menurut James D. Mooney
Organisasi adalah bentuk setiap perserikatan manusia untuk mencapai tujuan
bersama.
3. Organisasi Menurut Chester I. Bernard
Organisasi merupakan suatu sistem aktivitas kerja sama yang dilakukan oleh
dua orang atau lebih.
Secara umum organisasi perusahaan dibagi menjadi dua, yaitu :
1. Organisasi Formal
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Organisasi formal adalah kumpulan dari dua orang atau lebih yang
mengikatkan diri dengan suatu tujuan bersama secara sadar serta dengan hubungan
kerja yang rasional.
Contoh : Perseroan Terbatas, Sekolah, Negara, dan lain sebagainya.
2. Organisasi Informal
Organisasi informal adalah kumpulan dari dua orang atau lebih yang telibat
pada suatu aktifitas serta tujuan bersama yang tidak disadari.
Contoh : Arisan ibu-ibu sekampung, belajar bersama anak-anak sd, kemping ke
gunung pangrango rame-rame dengan teman, dan lain-lain (Anonim, 2006 b)
Agar seseorang dapat ikut mengembangkan organisasi dimana dia berada,
maka adanya pengetahuan mengenai perkembangan teori organisasi yang pada
hakikatnya mendasari terbentuknya organisasi.
Teori organisasi dibedakan ke dalam dua bentuk, yaitu :
1. Teori Klasik
Teori klasik berpangkal tolak pada struktur, hubungan, fungsi formal kegiatan
orang dalam rangka mencapai tujuan bersama.
Teori klasik dibagi lagi ke dalam :
a. Teori Birokrasi: organisasi berdasarkan aturan tertentu
b. Teori Administrasi: organiaasi berdasarkan unsur-unsur manajemen yaitu
perencana-an, pengorganisasian, perintah, koordinasi dan pengawasan
c. Teori Manajemen Ilmiah: organisasi berdasarkan metode kerja ilmiah.
2. Teori Neoklasik
Teori neoklasik berdasarkan pada hubungan-hubungan “informal” yang
manusiawi. Teori organisasi neoklasik mendekati organisasi sebagai kelompok orang
dengan tujuan bersama. Teori organisasi neoklasik berkembang dengan pembenahan
teori organisasi klasik berdasar percobaan hawthorne yang memandang organisasi
sebagai suatu sistem terbuka di mana segmen teknis dan manusiawi saling berkaitan
dengan erat dan sikap karyawan merupakan faktor yang penting bagi peningkatan
produktivitas.
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Pembenahan meliputi aspek pembagian kerja, proses skalar dan fungsional,
struktur organisasi, serta rentang kendali. Teori organisasi neoklasik memahami
adanya organisasi in-formal yang muncul karena faktor lokasi, jenis pekerjaan, minat
dan masalah khusus (vested).
3. Teori Modern.
Teori organisasi modern merupakan teori yang mendekati masalah sebagai
suatu sistem keseluruhan, memperhatikan berbagai variabel, dan memahami adanya
proses dinamis. Teori organisasi modern membicarakan sistem dan ketergantungan
bagian, organisasi formal, organisasi informal, struktur status dan peranan, dan
lingkungan fisik. Selain itu dikemukakan pula proses hubungan dalam sistem dan
tujuan organisasi.
Organisasi, menurut teori organisasi modern, adalah proses yang tersusun
dalam suatu sistem dimana orang didalamnya berinteraksi untuk tujuan (Sofa, 2008).
9.1.2 Struktur Organisasi
Struktur organisasi adalah suatu susunan dan hubungan antara tiap bagian
serta posisi yang ada pada suatu organisasi atau perusahaan dalam menjalankan
kegiatan operasional untuk mencapai tujuan. Struktur organisasi menggambarkan
dengan jelas pemisahan kegiatan pekerjaan antara yang satu dengan yang lain dan
bagaimana hubungan aktivitas dan fungsi dibatasi. Dalam struktur organisasi yang
baik harus menjelaskan hubungan wewenang siapa melapor kepada siapa.
Ada 4 elemen struktur organisasi, diantaranya :
1. Adanya spesialisasi kegiatan kerja
2. Adanya standardisasi kegiatan kerja
3. Adanya koordinasi kegiatan kerja
4. Besaran seluruh organisasi.
(Anonim, 2007 a).
Bersadarkan tipe dan bentuknya, maka struktur organisasi dibagi atas :
1. Bentuk Organisasi Garis
Organisasi ini diciptakan oleh Henry fayol dan biasanya organisasi ini dipakai
perusahaan kecil saja. Dalam organisasi garis ini pendelegasian wewenang dilakukan
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
secara vertical melalui garis terpendek dari seorang atasan kepada bawahannya.
Pelaporan tanggung jawab dari bawahan kepada atasannya juga dilakukan melalui
garis vertical yang terpendek. Perintah-perintah hanya diberikan seorang atasan saja
dan pelaporan tanggung jawab kepada atasan bersangkutan.
Ciri-ciri organisasi garis antara lain :
1. Organisasinya relatif kecil dan sederhana.
2. Hubungan antara atasan dengan bawahan masih bersifat langsung melalui
garis wewenang terpendek.
3. Pucuk pimpinan biasanya pemilik perusahaan.
4. Jumlah karyawannya relatif sedikit dan saling menegenal.
5. Tingkat spesialisasinya belum begitu tinggi dan alat-alatnya tidak beraneka
ragam.
6. Masing-masing kepala unit mempunyai wewenang dan tanggung jawab
penuh atas segala bidang pekerjaan yang ada dalam unitnya, artinya
disamping pekerjaan pokoknya, ia masih berkuasa dan bertanggung jawab
pula dalam tugas-tugas tambahan, seperti urusan kepegawaian, keuangan,
administrasi, dan sebagainya.
Direktur
Kepala Bagian
Produksi
Unit A
Kepala Bagian
Pemasaran
Unit B
Unit A
Unit B
Gambar 9.1 Struktur Organisasi Garis
(Manulang, 1982)
Kebaikan bentuk organisasi garis, yaitu :
a. Kesatuan pimpinan dan asas kesatuan komando tetap dipertahankan sepenuhnya.
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
b. Garis komando dan pengendalian tegas, tidak mungkin terjadi kesimpangsiuran
karena pimpinan langsung berhubungan dengan karyawan.
c. Proses pengambilan, kebijakan, dan instruksi-instruksi berjalan cepat dan tidka
bertele-tele.
d. Pengawasan melekat (waskat) secara ketat terhadap kegiatan-kegiatan karyawan
dapat dilaksanakan
e. Kidisiplinan dan semangat kerja karyawan umumnya baik.
Keburukan bentuk orgabisasi garis, yaitu :
a. Tujuan pribadi pucuk pimpinan dan tujuan organisasi sering kali tidak dapat
dibedakan.
b. Ada kecenderungan dan kesempatan pucuk pimpinan untuk bertindak secara
otoritas atau diktator.
c. Maju dan mundurnya organisasi bergantung kepada kesepakatan pucuk pimpinan
saja.
d. Organisasi secara keseluruhan terlalu bergantung pada satu orang saja.
e. Kaderisasi dan pengembangan bawahan kurang mendapat perhatian.
(Manulang, 1982)
2. Bentuk Organisasi Fungsional
Organisasi fungsional adalah organisasi yang disusun berdasarkan sifat dan
macam pekerjaan yang harus dilakukan. Pada tipe organisasi fungsional ini masalha
pembagian kerja mendapat perhatian yang sangat penting. Pembagian kerja
berdasarkan spesialisasi yang mendalam dan setiap pejabat hanya mengerjakan suatu
tugas atau pekerjaan berdasarkan spesialisasinya. Organisasi fungsional ini
diciptakan oleh F.W. Taylor.
Ciri-ciri organisasi fungsional antara lain :
1. Penempatan pejabat berdasarkan spesialisasinya.
2. Koordinasi menyeluruh biasanya hanya diperlukan pada tingkat atas.
3. Terdapat dua kelompok wewenang, yaitu wewenang garis dan wewenang fungsi.
Kebaikan organisasi fungsional, yaitu :
a. Spesialisasi karyawan dapat dikembangkan dan dimanfaatkan secara optimal.
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
b. Keuntungan adanya spesialisasi dapat diperolah seoptimal mungkin.
c. Para karyawan akan terampil dibidangnya masing-masing.
d. Efesiensi dan produktivitas dapat ditingkatkan.
e. Solidaritas, moral, dan kedisplinan karyawan yang mengerjakan pekerjaan yang
sama tinggi.
f. Direktur utama tugasnya ringan, karena para direkturnya adalah spesialis
dibidangnya masing-masing.
Keburukan organisasi fungsional, yaitu :
a. Para bawahan sering bingun karena mendapat perintah dari beberapa orang
atasan.
b. Pekerjaan yang dilakukan kadang-kadang membosankan bagi karyawan.
c. Para karyawan mementingkan bidang pekerjaannya, sehingga sukar dilaksanakan
koordinasi.
(Manulang, 1982)
Direktur Utama
Direktur
Teknik
Direktur
Perencanaan
Proyek A
Proyek B
Direktur
Peralatan
Proyek C
Proyek D
(Line Authority = garis perintah
Funtional Authority
Gambar 9.2 Struktur Organisasi Fungsional
(Manulang, 1982)
3. Bentuk Organisasi Garis dan Staf
Pada dasarnya organisasi ini merupakan kombinasi dari organisasi garis dan
fungsional. Kombinasi ini dilakukan dengan cara memanfaatkan kebaikanDeni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
kebaikannya dan meniadakan keburukan-keburukannya. Asas kesatuan komando
tetap dipertahankan dan pelimpahan wewenang berlangsung secara vertikal dari
pucuk pimpinan kepada pimpinan dibawahnya. Pucuk pimpinan tetap sepenuhnya
berhak menetapkan keputusan, kebijaksanaan, dan merealisasikan tujuan perusahaan.
Garis wewenang tetap berada pada pimpinan, sedangkan staf hanya memiliki
wewenag staf saja, dipakai atau tidaknya saran-saran, data, dan informasi para staf
sepenuhnya tergantung pada pimpinan sendiri. Tipe organisasi garis dan staf ini
umumnya digunakan untuk organisasi yang besar, daerah kerjanya luas, dan
pekerjaannya banyak.
Ciri-ciri organisasi garis dan staf, antara lain :
1. Pucuk pimpinan hanya satu orang dan dibantu oleh para staf.
2. terdapat dua kelompok wewenag, yaitu wewenag garis dan wewenag staf.
3. Kesatuan perintah tetap dipertahankan, setiap atasan mempunyai bawahan
tertentu dan setiap bawahan hanya mempunyai seorang atasan langsung.
4. Organisasinya besar, karyawannya banyak, dan pekerjaannya bersifat kompleks.
5. Hubungan antara atasan dengan bawahannya tidak bersifat langsung.
6. Pimpinan dan para karyawan tidak semuanya saling mengenal.
7. Spesialisasi yang beraneka ragam diperlukan dan dipergunakan secara optimal.
Direktur
Utama
Staf
Manajer
Pemasaran
Manajer
Produksi
Staf
Staf
Unit A
Unit B
Unit C
Unit A
Unit B
Unit C
Gambar 9.3 Struktur Organisasi Garis dan Staf
(Manulang, 1982)
Kebaikan organanisasi garis dan staf iini antara lain :
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
a. Asas kesatuan pimpinan tetap dipertahankan, sebab pimpinan tetap berada dalam
satu tangan saja.
b. Adanya pengelompokan wewenang, yaitu wewennag garis dan wewenag staf.
c. Adanya pembagian tugas dan tanggung jawab yang jelas antara pimpinan, staf,
dan pelaksana.
d. Pimpinan mempunyai bawahan tertentu, sedan bawahan hanya mempunyai
seorang atasan tertentu saja.
e. Bawahan hanya mendapat perintah dan memberikan tanggung jawab kepada
seorang atasan tertentu saja.
f. Pelaksanaan tugas-tugas pimpinan relatif lebih lancar, karena mendapat bantuan
data, informasi, saran-saran, dan pemikiran dari para stafnya.
g. Organisasi ini fleksibel dan luwes, karena dapat diterapkan pada organisasi besar
dan kecil, organisasi perusahaan maupun organisasi sosial.
h. Kedisiplinan dan moral karyawan tinggi, karena tugas-tugasnya sesuai dengan
keahliannya.
i.
Keuntungan dan spesialisasi dapat diperoleh seoptimal mungkin.
j.
Koordinasi relatif mudah dilakukan, karena sudah ada pembagian tugas yang
jelas.
k. Bakat karyawan yang berbeda-beda dapat dikembangkan, karena mereka bekerja
sesuai dengan kecakapan dan keahliannya.
l.
Perintah dan pertanggungjawabannya melalui garis vertikal terpendek.
Keburukan organisasi garis dan staf, yaitu :
a. Kelompok pelaksana sering bingung untuk membedakan perintah atau nasihat.
b. Solidaritas karyawan kurang karena tidak saling mengenal.
c. Persaingan kurang sehat sering terjadi, sebab setiap unit atau bagian menganggap
tugas-tugasnyalah yang terpenting.
(Manulang, 1982)
Berdasarkan penjelasan mengenai struktur organisasi di atas dapat diketahui
kebaikan
dan
keburukan
dari
beberapa
bentuk
organisasi.
Setelah
mempertimbangkan baik dan buruknya maka pada Pra rancangan Pabrik Pembuatan
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Butiraldehid dari Propilen dan Gas Sintesis ini menggunakan bentuk organisasi
garis.
9.1.3 Efektivitas Organisasi
Efektivitas organisasi adalah tingkat keberhasilan organisasi dalam usaha
untuk mencapai tujuan atau sasarannya.
Pengukuran Efektivitas Organisasi adalah :
-
Pendekatan Sumber- Proses- Sasaran
-
Pendekatan Constituency
Kriteria pengukuran efektivitas organisasi antara lain :
•
Adaptabilitas dan fleksibilitas organisasi
•
Produktivitas
•
Kepuasan karyawan
•
Tingkat keuntungan
•
Keberhasilan dalam mendapatkan sumber
•
Kebebasan dari rasa tertekan para anggota organisasi.
•
Kontrol terhadap lingkungan
•
Efisiensi organisasi
•
Kemampuan organisasi untuk mempertahankan anggotanya.
•
Pertumbuhan organisasi
•
Kelancaran komunikasi dalam organisasi
•
Kemampuan mempertahankan eksistensi organisasi
(Anonim, 2008 j)
9.2 Manajemen Perusahaan
Manajemen suatu perusahaan adalah nyawa dari suatu perusahaan.
Manajemen yang menentukan pertumbuhan atau kebangkrutan suatu perusahaan.
Dengan adanya suatu pengelolaan dan manajemen yang baik maka suatu perusahaan
akan mampu bertahan dari segala tekanan, kendala, dan rintangan yang ada. Bahkan
akan berkembang menjadi lebih besar dan lebih baik lagi. Dalam mengelola
perusahaan maka ada prinsip dan standarisasi dimana hal-hal tersebut akan sangat
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
membantu perkembangan perusahaan bila diterapkan dengan baik. Prisip dan standar
ini bukanlah nilai mutlak dalam kesuksesan suatu perusahaan. Tidak selamanya suatu
perusahaan yang telah melakukan segala sesuatunya dengan baik akan sukses.
Terkadang ada beberapa kendala atau halangan yang tidak dapat dihindari contohnya
tertipu rekan kerja atau tertimpa bencana serta kendala-kendala lainnya.
Berikut adalah beberapa prinsip dan standarisasi yang diharapkan mampu
mendukung kemajuan dan perkembangan suatu perusahaan :
1. Perancanaan yang Matang
Sebelum suatu perusahaan berdiri maka biasanya modal merupakan kendala
awal yang harus dipenuhi sebelum perusahaan berjalan. Tidak selamanya modal
besar pasti memberikan keuntungan besar. Pengelolaan modal yang efektif dan
efisien akan memberikan keuntungan yang maksimal. Untuk kita kita harus
melakukan perhitungan modal dan biaya yang diperlukan untuk operasional
perusahaan dalam jangka beberapa waktu ke depan. Kita harus mampu memberikan
anggaran yang aman untuk operasional perusahaan dalam beberapa waktu kedepan.
Jadi bukan mengamankan anggaran hanya untuk hari ini dan besok. Dengan adanya
pengamanan anggaran dalam jangka panjang maka perusahaan akan mampu bertahan
bila mengalami kendala atau bencana yang sifatnya mendadak dan tidak
diperhitungkan sebelumnya.
Dengan melakukan perencanaan dan perancangan perusahaan secara matang
maka perusahaan akan siap menghadapi berbagai kendala dan rintangan karena telah
diperhitungkan sebelumnya. Misalnya dalam membuat suatu produk maka kita harus
melakukan penelitian terlebih dahulu mengenai pasar, konsumen, produk pesaing,
dan kendala-kendala yang mungkin akan muncul agar produk kita tepat sasaran dan
tidak gugur bila terkena berbagai tekanan dan kendala yang muncul. Saat ini
penggunaan teknologi informasi dalam kegiatan bisnis mampu memudahkan dan
mempercepat perencanaan perusahaan. Sistem yang digunakan disebut Enterprise
Resource Planning (ERP) dimana sistem ini melakukan perencanaan dengan konsep
Manajemen Operasional dengan suatu aplikasi yang terintegrasi. Beberapa kegiatan
manajemen dapat terbantu dengan sistem ini seperti inventory management, financial
management, reporting, manufacturing management, dan kegiatan lainnya.
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
2. Sumber Daya Manusia yang Berkualitas, Loyal, dan Sejahtera.
Sumber daya manusia (SDM) yang berkualitas merupakan kunci penggerak
perusahaan. Dengan adanya SDM yang mampu menggerakkan perusahaan dengan
baik maka suatu perusahaan akan mampu berkembang dan melakukan bisnisnya
dengan efektif dan efisien. SDM yang berkualitas tidaklah cukup untuk menjalankan
perusahaan dalam jangka panjang. Diperlukan loyalitas pegawai terhadap perusahaan
tempat dimana dia bekerja. Dengan membangun hubungan emosional antara
perusahaan dan pegawainya maka seorang pegawai akan berusaha semaksimal
mungkin memberikan kontribusi terbaik buat perusahaan. Bila kewajibannya telah
dilakukan maka dia hanya akan berjalan ditempat tanpa memberikan inovasi,
kreatifitas, dan ide cemerlang yang sebenarnya bisa dilakukan bila pegawai memiliki
ikatan emosional yang membuat dia ingin ikut membangun dan mengembangkan
perusahaan menjadi lebih baik.
Sumber daya manusia yang berkualitas, dan loyal belum tentu dapat
memberikan kontribusi terbaik yang dimilikinya. Manusia yang memiliki kebutuhan
tentu akan berusaha agar dapat memenuhi segala kebutuhannya. Bila seorang
pegawai merasa bahwa penghasilan yang dimilikinya tidak memenuhi kebutuhannya
maka tentu dia akan berusaha untuk mencari jalan agar dapat memenuhi seluruh
kebutuhannya. Bila hal ini terjadi maka pegawai mencari kerja sampingan yang akan
menyita waktu, pikiran, dan tenaganya sehingga ia tidak dapat memberikan
kemampuannya secara maksimal pada perusahaan. Dengan adanya dukungan dari
perusahaan agar pegawai tidak dipusingkan oleh hal-hal lain diluar perusahaan maka
pegawai diharapkan dapat memberikan kontribusi maksimal buat perkembangan
perusahaan.
3. Manajer yang Terbuka, Tegas, dan Demokrat
Kepemimpinan seorang manajer merupakan penunjuk jalan yang benar bagi
perusahaan. Mereka adalah nakhoda kapal yang akan menentukan apakah
perusahaan akan mencapai tujuan atau tidak. Jiwa kepemimpinan yang berwibawa
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
harus dimiliki oleh seorang manajer perusahaan, namun dengan wibawa bukan
berarti bersikap tertutup terhadap pegawainya. Justru sikap terbuka seorang
pemimpin yang mau menerima masukan dan saran dari bawahannya akan membantu
seorang manajer dalam memimpin perusahaan atau departemen yang dibawahinya.
Ketegasan dalam memimpin dan mengambil keputusan sangat diperlukan
oleh seorang manajer, karena ditangan mereka keputusan akan jalan yang ditempuh
oleh perusahaan akan menentukan perkembangan dan operasional perusahaan.
Setiap pengambilan keputusan melibatkan banyak pihak, baik itu bawahan
ataupun pihak lain yang terkait. Dengan adanya masukan dari yang lain maka
manajer dapat mempertimbangkan dan mengambil keputusan yang tepat dan
memuaskan banyak pihak.
Hubungan antara manajer dan bawahan juga harus baik dan terjaga. Sebisa
mungkin ada hubungan 2 arah antara manajer dan bawahan Bila ada hubungan
harmonis seperti keluarga dalam suatu perusahaan maka akan tercipta team kerja
yang solid dan kuat dalam menjalankan perusahaan.
4. Lingkungan Kerja yang Nyaman dan Mendukung
Seorang pekerja menghabiskan hampir setengah hidupnya dalam sehari
berada di kantor. Untuk itu lingkungan kantor yang nyaman, kondusif, dan
mendukung pekerjaan mutlak diperlukan. Lingkungan kerja bukan berarti hanya
kantor saja, akan tetapi termasuk suasana kerja, dan hubungan antar pegawai
perusahaan. Bila salah satu bagian dari lingkungan kerja tersebut ada yang membuat
tidak nyaman seorang pekerja maka akan berdampak terhadap menurunnya kinerja
dan kontribusi pegawai tersebut terhadap perusahaan.
Kantor adalah tempat bekerja dimana kenyamanan kantor bergantung pada
kebersihan, kerapian, ketenangan, keindahan, suhu dan udara yang sesuai, serta tata
letak furnitur, dan ruangan yang baik. Perangkat kerja yang mendukung juga perlu
diperhatikan. Jangan memaksakan penghematan terhadap perangkat kantor yang
dapat menghambat pekerja. Kantor yang nyaman akan membuat pegawai betah dan
tidak terburu-buru ingin meninggalkan kantor sehingga pekerja lebih berkosentrasi
dalam melakukan pekerjaannya. Suasana kekeluargaan di kantor perlu dibina agar
pegawai merasa sebagai bagian dari perusahaan dan memiliki rasa tanggung jawab
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
terhadap perusahaan untuk menjaga nama baik perusahaan. Jangan sampai ada sifat
iri, sinis, atau ada pertikaian antar pegawai karena akan mengganggu pekerjaan dan
kinerja perusahaan.
Perlu diperhatikan juga bagaimana pegawai berangkat dan pulang dari kantor.
Bila pegawai tinggal terlalu jauh dari kantor maka perlu dipikirkan bagaimana bila
terkendala macet dan terlambat sampai dikantor. Ada baiknya perusahaan
menyediakan jemputan karyawan karena selain membantu karyawan juga akan
mengakrabkan karyawan karena ada waktu bercerita dalam perjalanan dari atau ke
kantor.
5. Terbuka dan Selalu Belajar
Perkembangan dunia bisnis begitu cepat. Begitu banyak bidang yang
mendukung suatu bisnis misalnya bidang teknologi informasi. Begitu banyak
perubahan yang terjadi diluar perusahaan, karena itu kita tidak boleh tertutup dan
harus berusaha menerima perubahan yang ada. Dengan selalu mempelajari
perubahan dan perkembangan maka suatu perusahaan akan dapat bersaing dengan
perusahaan lain dan tidak tertinggal oleh trend dan perkembangan yang terus
berjalan. Perusahaan harus mempelajari dan menerapkan berbagai perkembangan
dan perubahan yang mampu memberikan manfaat yang efektif dan efisien bagi
perusahaan. Dengan demikian maka perusahaan akan selalu dapat berkembang, dan
berjalan seiring dengan perubahan dan perkembangan yang ada (Anonim, 2008 f).
9.3 Badan Usaha
Jenis – jenis badan usaha yang ada di Indonesia antara lain :
1. Perseorangan – Usaha Dagang
Perusahaan perseorangan adalah badan usaha kepemilikannya dimiliki oleh
satu orang. Individu dapat membuat badan usaha perseorangan tanpa izin dan tata
cara tententu. Semua orang bebas membuat bisnis personal tanpa adanya batasan
untuk mendirikannya. Pada umumnya perusahaan perseorangan bermodal kecil,
terbatasnya jenis serta jumlah produksi, memiliki tenaga kerja / buruh yang sedikit
dan penggunaan alat produksi teknologi sederhana. Contoh perusahaan perseorangan
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
seperti toko kelontong, tukang bakso keliling, pedagang asongan, dan lain
sebagainya.
Ciri dan sifat perusahaan perseorangan antara lain :

Relatif mudah didirikan dan juga dibubarkan.

Tanggung jawab tidak terbatas dan bisa melibatkan harta pribadi.

Tidak ada pajak, yang ada adalah pungutan dan retribusi.

Seluruh keuntungan dinikmati sendiri.

Sulit mengatur roda perusahaan karena diatur sendiri.

Keuntungan yang kecil yang terkadang harus mengorbankan penghasilan yang
lebih besar.

Jangka waktu badan usaha tidak terbatas atau seumur hidup.

Sewaktu-waktu dapat dipindah tangankan
(Anonim, 2006 a)
2. Persekutuan/ Badan Usaha Persekutuan/ Partnership
Perusahaan persekutuan adalah badan usaha yang dimiliki oleh dua orang
atau lebih yang secara bersama-sama bekerja sama untuk mencapai tujuan bisnis.
Untuk mendirikan badan usaha persekutuan membutuhkan izin khusus pada instansi
pemerintah yang terkait. Badan usaha persekutuan ini dibagi menjadi 2 yaitu :
a. Tidak berbadan hukum

Persekutuan Perdata (Maatschaap)
Ciri dan sifat persekutuan Perdata antara lain :
-
Diatur dalam pasal 1618 KUHPdt.
-
Persetujuan dua orang atau lebih untuk memasukkan sesuatu dengan
tujuan membagi keuntungan.
-
Dapat dibuat secara lisan ataupun tertulis.
-
Tanggung jawab sekutu sampai keharta pribadi masing-masing.
-
Tanggung jawab adalah pro-rata (tergantung perjanjin).
(Kristianto, 2007).

Firma
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Firma adalah suatu bentuk persekutuan bisnis yang terdiri dari dua orang atau
lebih dengan nama bersama yang tanggung jawabnya terbagi rata tidak
terbatas pada setiap pemiliknya. Firma diatur dalam pasal 15 – 35 KUHD.
Ciri dan sifat firma yaitu :
-
Apabila terdapat hutang tak terbayar, maka setiap pemilik wajib melunasi
dengan harta pribadi.
-
Setiap anggota firma memiliki hak untuk menjadi pemimpin.
-
Seorang anggota tidak berhak memasukkan anggota baru tanpa seizin
anggota yang lainnya.
-
Keanggotaan firma melekat dan berlaku seumur hidup.
-
Seorang anggota mempunyai hak untuk membubarkan firma.
-
Pendiriannya tidak memerlukan akte pendirian.
-
Mudah memperoleh kredit usaha.
(Anonim, 2006 a)

CV (Commanditaire Venotschaap)
CV adalah suatu bentuk badan usaha bisnis yang didirikan dan dimiliki oleh
dua orang atau lebih untuk mencapai tujuan bersama dengan tingkat
keterlibatan yang berbeda-beda diantara anggotanya. Diatur dalam pasal
1 – 21 KUHD. Satu pihak dalam CV mengelola usaha secara aktif yang
melibatkan harta pribadi dan pihak lainnya hanya menyertakan modal saja
tanpa harus melibatkan harta pribadi ketika krisis finansial. Yang aktif
mengurus perusahaan CV disebut sekutu aktif dan yang hanya menyetor
modal disebut sekutu pasif.
Ciri dan sifat CV antara lain :
-
Sulit untuk menarik modal yang telah disetor.
-
Modal besar karena didirikan banyak pihak.
-
Mudah mendapatkan kredit pinjaman.
-
Ada anggota aktif yang memiliki tanggung jawab tidak terbatas dan ada
yang pasif tinggal menunggu keuntungan.
-
Relatif mudah untuk didirikan.
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
-
Kelangsungan hidup perusahaan CV tidak menentu.
(Anonim, 2006 a)
b. Berbadan hukum

PT (perseroan Terbatas)
Perseroan terbatas adalah organisasi bisnis yang memiliki badan hukum resmi
yang dimiliki oleh minimal dua orang dengan tanggung jawab yang hanya
berlaku pada perusahaan tanpa melibatkan harta pribadi atau perseorangan
yang ada di dalamnya. Di dalam PT pemilik modal tidak harus memimpin
perusahaan, karena dapat menunjuk orang lain di luar pemilik modal untuk
menjadi pimpinan. Untuk mendirikan PT / perseroan terbatas dibutuhkan
sejumlah modal minimal dalam jumlah tertentu dan berbagai persyaratan
lainnya. Mengenai PT diatur dalam UU Perseroan Terbatas No. 40 Tahun
2007.
Ciri dan sifat dari PT antara lain :
-
Kewajiban terbatas pada modal tanpa melibatkan harta pribadi.
-
Modal dan ukuran perusahaan besar.
-
Kelangsungan hidup perusahaan PT ada di tangan pemilik saham.
-
Dapat dipimpin oleh orang yang tidak memiliki bagian saham.
-
Kepemilikan mudah berpindah tangan.
-
Mudah mencari tenaga kerja untuk karyawan / pegawai.
-
Keuntungan dibagikan kepada pemilik modal / saham dalam bentuk
dividen.
-
Kekuatan dewan direksi lebih besar daripada kekuatan pemegang saham.
-
Sulit untuk membubarkan PT.
-
Didirikan dengan akta notaris dan berlaku sejak disahkan oleh Menteri
Kehakiman.
-
Pajak berganda pada pajak penghasilan / PPH dan pajak deviden.
-
Organ persero adalah RUPS, direksi, dan komisaris.
(Anonim, 2006 a).

Koperasi
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Ciri dan sifat koperasi antara lain :
-
Diatur dalam UU tentang Koperasi No. 25 Tahun 1992 tentang
Perkoperasian.
-
Dibemtuk oleh orang-orang koperasi primer atau koperasi-koperasi
sekunder.
-
Dibentuk dengan membuat akta pendirian yang mumuat AD.
-
Berbadan hokum setelah disahkan pemerintah.
-
Perangkat organisasi : Rapat Anggota, Pengurus, dan Pengawas.
-
Modal dari para anggota.
-
Tanggung jawab dipikul oleh para anggota.
-
Rapat anggota memberikan kuasa pengurusan kepada pengurus.
(Kristianto, 2007).

Yayasan
Ciri dan sifat yayasan antara lain :
-
Diatur dalam UU tentang Yayasan No. 16 Tahun 2001 jo No. 28 Tahun
2004.
-
Bertujuan untuk tidak mengambil profit/ non-komersil
(Kristianto, 2007).
2. Bentuk lain

Perwakilan Usaha Perdagangan Asing (Representative office)
Ciri dan sifat kantor perwakilan antara lain :
-
Diatur dalam Permendag No. 10/MDAG/PER/3/2006 tentang Ketentuan
dan Tata Cara Penerbitan Surat Izin Usaha Perwakilan Perusahaan
Perdagangan Asing.
-
Berupa izin usaha perorangan yang diberikan kepada pimpinan kantor
perwakilan.
-
Tanggung jawab pribadi dari pimpinan kantor perwakilan.
-
Kegiatan usaha terbatas, hanya didirikan untuk penjualan/ pemasaran
produk atau pembelian produk untuk diekspor.
(Kristianto, 2007).
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Dari uraian mengenai badan usaha di atas, maka badan usaha yang sesuai
untuk pabrik pembuatan butiraldehid ini adalah suatu badan usaha yang memiliki
ikatan badan hukum yang kuat dan tidak mudah untuk dibubarkan yaitu badan usaha
dalam bentuk Perseroan Terbatas (PT).
9.4
Uraian Tugas, Wewenang dan Tanggung Jawab
9.4.1 Rapat Umum Pemegang Saham (RUPS)
Pemegang kekuasaan tertinggi pada struktur organisasi garis dan staf adalah
Rapat Umum Pemegang Saham (RUPS) yang dilakukan minimal satu kali dalam
setahun. Bila ada sesuatu hal, RUPS dapat dilakukan secara mendadak sesuai dengan
jumlah forum. RUPS dihadiri oleh pemilik saham, Dewan Komisaris dan Direktur.
Hak dan wewenang RUPS :
1. Meminta pertanggung-jawaban Dewan Komisaris dan Direktur lewat suatu
sidang.
2. Dengan musyawarah dapat mengganti Dewan Komisaris dan Direktur serta
mengesahkan anggota pemegang saham bila mengundurkan diri.
3. Menetapkan besar laba tahunan yang diperoleh untuk dibagikan, dicadangkan,
atau ditanamkan kembali.
9.4.2 Dewan Komisaris
Dewan komisaris dipilih dalam RUPS untuk mewakili para pemegang saham
dalam mengawasi jalannya perusahaan. Dewan komisaris ini bertanggung jawab
kepada RUPS.
Tugas-tugas dewan komisaris adalah:
1. Menentukan garis besar kebijaksanaan perusahaan.
2. Mengadakan rapat tahunan para pemegang saham.
3. Meminta laporan pertanggungjawaban direktur utama secara berkala.
4. Melaksanakan pembinaan dan pengawasan terhadap seluruh kegiatan dan
pelaksanaan tugas direktur
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
9.4.3 Direktur
Direktur merupakan pimpinan tertinggi yang diangkat oleh dewan komisaris.
Adapun tugas-tugas direktur adalah:
1. Memimpin dan membina perusahaan secara efektif dan efisien.
2. Menyusun dan melaksanakan kebijaksanaan umum pabrik sesuai dengan
kebijaksanaan RUPS.
3. Mengadakan kerjasama dengan pihak luar demi kepentingan perusahaan.
4. Mewakili perusahaan dalam mengadakan hubungan maupun perjanjianperjanjian dengan pihak ketiga.
5. Merencanakan dan mengawasi pelaksanaan tugas setiap personalia yang bekerja
pada perusahaan.
Dalam melaksanakan tugasnya, direktur dibantu oleh manajer pemasaran,
manajer keuangan, manajer personalia, manajer teknik dan manajer produksi.
9.4.4 Sekretaris
Sekretaris diangkat oleh direktur utama untuk menangani masalah suratmenyurat untuk pihak perusahaan, menangani kearsipan dan pekerjaan lainnya untuk
membantu direktur dalam menangani administrasi perusahaan.
9.4.5 Manajer
Dalam perusahaan ini terdapat empat orang manajer, yaitu :
1. Manajer Umum dan Sumber Daya Alam (SDM)
Manajer umum dan Sumber Daya Alam (SDM) bertanggung jawab langsung
kepada direktur. Tugasnya mengkoordinir segala kegiatan yang berhubungan dengan
SDM dan umum. Manajer ini dibantu oleh dua kepala bagian, yaitu kepala bagian
umum dan kepala bagian SDM.
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
2. Manajer Bisnis dan Keuangan
Manajer bisnis dan keuangan bertanggung jawab langsung kepada direktur
dalam mengawasi dan mengatur masalah bisnis dan keuangan. Manajer ini dibantu
oleh dua kepala bagian, yaitu kepala bagian bisnis dan kepala bagian keuangan.
3. Manajer Teknik
Manajer teknik bertanggung jawab langsung kepada direktur dalam
mengkoordinir segala kegiatan yang berhubungan dengan masalah teknik baik di
lapangan maupun di kantor. Dalam menjalankan tugasnya manajer teknik dibantu
oleh dua kelapa bagian, yaitu kepala bagian mesin dan kepala bagian listrik.
4. Manajer Produksi
Manajer produksi bertanggung jawab langsung kepada direktur dalam
mengkoordinir segala kegiatan yang berhubungan dengan proses baik dibagian
produksi maupun utilitas. Dalam menjalankan tugasnya manajer produksi dibantu
oleh dua kelapa bagian, yaitu kepala bagian proses dan kepala bagian utilitas.
9.4.6 Kepala Bagian
Setiap manajer dibantu oleh kepala bagian. Adapun kepala bagian yang ada
di perusahaan ini adalah :
1. Kepala Bagian Umum
Kepala bagian umum bertanggung jawab kepada manajer umum dan Sumber
Daya Manusia (SDM). Tugasnya adalah menjalin menciptakan hubungan yang baik
antara karyawan-karyawan, karyawan-perusahaan, dan perusahaan-pihak luar. Selain
itu kepala bagian umum juga bertugas mengurus segala hal yang berhubungan
dengan keamanan industri.
2. Kepala Bagian Sumber Daya Manusia (SDM)
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Kepala bagian Sumber Daya Manusia (SDM) bertanggung jawab kepada
manajer umum dan Sumber Daya Manusia (SDM). Tugasnya dalah mengurus bagian
personalia, pengembangan SDM, dan kesehatan kerja karyawan.
3. Kepala Bagian Bisnis
Kepala bagian bisnis bertanggung jawab kepada manajer bisnis dan
keuangan. Tugasnya adalah mengkoordinir dan mengawasi masalah pengadaan
bahan baku, bahan penolong, dan segala kebutuhan perusahaan serta mengurus
masalah pemasaran produk dan promosi.
4. Kepala Bagian Keuangan
Kepala bagian keuangan bertanggung jawab kepada manajer bisnis dan
keuangan. Tugasnya adalah mengkoordinir dan mengawasi segala kegiatan
pembukuan baik administrasi maupun akuntansi.
5. Kepala Bagian Mesin
Kepala bagian mesin bertanggung jawab kepada manajer teknik. Tugasnya
adalah menyusun program perawatan, pemeliharaan, serta penggantian peralatan
proses. Dalam melaksanakan tuganya, kepala bagian mesin dibantu oleh dua orang
kepala seksi, yaitu seksi instrumentasi dan seksi pemeliharaan pabrik.
6. Kepala Bagian Listrik
Kepala bagian mesin bertanggung jawab kepada manajer teknik. Tugasnya
adalah mengkoordinir segala kegiatan pemeliharaan, pengamanan, perawatan, dan
perbaikan peralatan listrik.
7. Kepala Bagian Proses
Kepala bagian proses bertanggung jawab kepada manajer produksi. Tugasnya
adalah untuk mengkoordinir dan mengawasi segala kegiatan proses meliputi operasi,
laboratorium, serta riset dan pengembangan.
8. Kepala Bagian Utilitas
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Kepala bagian utilitas bertanggung jawab kepada manajer produksi.
Tugasnya adalah untuk mengkoordinir dan mengawasi segala kegiatan utilitas
meliputi pengolahan air dan limbah.
9.5
Tenaga Kerja dan Jam Kerja
Jumlah tenaga kerja pada pabrik pembuatan Butiraldehid ini direncanakan
sebanyak 167 orang. Status tenaga kerja pada perusahaan ini dibagi atas :
1. Tenaga kerja bulanan dengan pembayaran gaji sebulan sekali.
2. Tenaga kerja harian dengan upah yang dibayar 2 minggu sekali.
3. Tenaga kerja honorer/kontrak dengan upah dibayar sesuai perjanjian kontrak.
9.5.1 Jumlah dan Tingkat Pendidikan Tenaga Kerja
Dalam melaksanakan kegiatan perusahaan di pabrik pembuatan Butiraldehid
dibutuhkan susunan tenaga kerja seperti pada susunan struktur organisasi. Adapun
jumlah tenaga kerja beserta tingkat pendidikan yang disyaratkan dapat dilihat pada
Tabel berikut ini.
Tabel 9.1 Jumlah Tenaga Kerja Beserta Tingkat Pendidikannya
Jabatan
Jumlah
Pendidikan
Dewan Komisaris
3
Teknik Kimia/Industri (S3)
Direktur
1
Teknik Kimia (S2), berpengalaman 10 tahun
Sekretaris
1
Akutansi (S1, pengalaman 2 tahun
Manajer Umum dan SDM
1
Psikologi (S1), pengalaman 2 tahun
Manajer Bisnis dan Keuangan
1
Manajer Teknik
1
Manajer Produksi
1
Teknik Kimia (S1)
Kepala Bagian Umum
1
Teknik Industri (S1)
Kepala Bagian SDM
1
Psikologi (S1)/
Kepala Bagian Bisnis
1
Akuntansi / Manajemen (S1)
Ekonomi/
Akuntansi/
Manajemen/
(S1),
pengalaman 2 tahun
Teknik Mesin/ Teknik Elektro/Teknik Kimia
(S1), pengalaman 2 tahun
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Kepala Bagian Keuangan
1
Akuntansi (S1)
Kepala Bagian Mesin
1
Teknik Fisika/ Teknik Mesin (S1)
Kepala Bagian Listrik
1
Teknik Elektro (S1)
Kepala Bagian Proses
1
Teknik Kimia (S1)
Kepala Bagian Utilitas
1
Teknik Kimia/ Teknik Lingkungan (S1)
Kepala Seksi
17
Teknik/ Ekonomi/ MIPA (S1)
Karyawan Umum dan SDM
14
S1 / D3
14
D3 / SMK
Karyawan Teknik
17
D3 / SMK
Karyawan Produksi
75
D3 / SMK / SMA
Dokter
2
Kedokteran (S1)
Perawat
5
Akademi Keperawatan (D3)
Petugas Keamanan
15
SMA/ Pensiunan angkatan
Petugas Kebersihan
15
SMA / SMP
Supir
6
SMA / SMK
Karyawan
Bisnis
dan
Keuangan
Jumlah
197
-
9.5.2 Pengaturan Jam Kerja
Pabrik pembuatan butiraldehid ini direncanakan beroperasi 330 hari per tahun
secara kontinu 24 jam sehari. Berdasarkan pengaturan jam kerja, karyawan dapat
digolongkan menjadi dua golongan, yaitu :
1. Karyawan non-shift, yaitu karyawan yang tidak berhubungan langsung dengan
proses produksi, misalnya bagian administrasi dan lain-lain.
Jam kerja karyawan non-shift ditetapkan 43 jam per minggu dan jam kerja
selebihnya dianggap lembur. Perincian jam kerja non-shift adalah :
a. Senin – Kamis
- Pukul 08.00 – 12.00 WIB → Waktu kerja
- Pukul 12.00 – 13.00 WIB → Waktu istirahat
- Pukul 13.00 – 17.00 WIB → Waktu kerja
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
b. Jum’at
- Pukul 08.00 – 12.00 WIB → Waktu kerja
- Pukul 12.00 – 14.00 WIB → Waktu istirahat
- Pukul 14.00 – 17.00 WIB → Waktu kerja
c. Sabtu
- Pukul 07.00 – 11.00 WIB → Waktu kerja
2. Karyawan shift, yaitu karyawan yang berhubungan langsung dengan proses
produksi yang memerlukan pengawasan secara terus-menerus selama 24 jam,
misalnya bagian produksi, utilitas, kamar listrik (genset), keamanan, dan lainlain. Perincian jam kerja shift adalah :
a. Shift I
: Pukul 08.00 – 16.00 WIB
b. Shift II
: Pukul 16.00 – 00.00 WIB
c. Shift III
: Pukul 00.00 – 08.00 WIB
Karyawan shift bekerja secara bergiliran. Untuk memenuhi kebutuhan pabrik,
setiap karyawan shift dibagi menjadi empat tim dimana tiga tim kerja dan satu
tim istirahat. Pada hari Minggu dan libur nasional karyawan shift tetap bekerja
dan libur 1 hari setelah setelah tiga kali shift.
Tabel 9.2 Jadwal Kerja Karyawan Shift
Senin
Hari
Tim
dan Selasa
Rabu
dan Kamis
Jumat
dan Sabtu
Mingg
u dan Senin
A
I
II
Libur
III
B
II
Libur
III
I
C
Libur
III
I
II
D
III
I
II
Libur
9.6 Sistem Penggajian
Penggajian karyawan didasarkan kepada jabatan, tingkat pendidikan,
pengalaman kerja, keahlian, dan resiko kerja. Selain itu, UMP (Upah Minimum
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Propinsi) Tahun 2008 juga merupakan standar pabrik dalam penggajian
karyawaannya. Saat ini UMP Sumatera Utara yang ditetapkan melalui SK Gubernur
Sumatera Utara (Gubsu) No 561/2048/K/2007 adalah sebesar Rp 822.205/bulan.
(Anonim, 2007 c).
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Perincian gaji karyawan adalah sebagai berikut :
Tabel 9.3 Gaji Karyawan
Jabatan
Jumlah
Gaji/Bln (Rp)
Jumlah Gaji/Bln (Rp)
Dewan Komisaris
3
20.000.000
60.000.000
Direktur
1
15.000.000
15.000.000
Sekretaris
1
2.500.000
2.500.000
Manajer Umum dan SDM
1
8.000.000
8.000.000
Manajer Bisnis dan Keuangan
1
8.000.000
8.000.000
Manajer Teknik
1
8.000.000
8.000.000
Manajer Produksi
1
8.000.000
8.000.000
Kepala Bagian Umum
1
5.000.000
5.000.000
Kepala Bagian SDM
1
5.000.000
5.000.000
Kepala Bagian Bisnis
1
5.000.000
5.000.000
Kepala Bagian Keuangan
1
5.000.000
5.000.000
Kepala Bagian Mesin
1
5.000.000
5.000.000
Kepala Bagian Listrik
1
5.000.000
5.000.000
Kepala Bagian Proses
1
5.000.000
5.000.000
Kepala Bagian Utilitas
1
5.000.000
5.000.000
Kepala Seksi
17
4.000.000
68.000.000
Karyawan Umum dan SDM
14
2.500.000
35.000.000
Karyawan Bisnis dan Keuangan
14
2.500.000
35.000.000
Karyawan Teknik
17
2.500.000
42.500.000
Karyawan Produksi
75
2.500.000
187.500.000
Dokter
2
3.500.000
7.000.000
Perawat
5
1.500.000
7.500.000
Petugas Keamanan
15
1.500.000
22.500.000
Petugas Kebersihan
15
1.000.000
15.000.000
Supir
6
1.200.000
7.200.000
Jumlah
197
576.700.000
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
9.7 Kesejahteraan Tenaga Kerja
Pengusaha umumnya menilai bahwa karyawan adalah bawahan yang harus
selalu
tunduk
pada
aturan
main
perusahaan. Banyak
pengusaha
yang
memandang karyawan bukan sebagai mitra kerja dan aset yang berharga. Bahkan
mereka tidak memberikan kesempatan karyawan untuk maju, baik dari segi
pengetahuan, networking, maupun finansial.
Tidak sedikit pengusaha yang hanya memikirkan keuntungan bisnisnya
semata, sementara hak-hak karyawan disepelekan bahkan diinjak-injak. Ketika hakhak karyawan disepelekan bahkan dirampas, dampak yang mungkin timbul adalah :
-
Semangat karyawan menurun, kinerja menurun, produktivitas rendah, output
produksi rendah, bila terus-terusan sangat mungkin perusahaan akan terus
merugi.
-
Timbul kecemburuan sosial, disatu sisi pemilik berganti ganti mobil mewah dan
terus memperkaya diri, di sisi lain karyawannya selalu kekurangan untuk
menutupi biaya hidup sehari-harinya. Dampaknya mereka jadi rendah diri, apatis
dan kehilangan kreativitas serta semangat untuk maju.
-
Mereka akan berfikir untuk mencari tempat lain yang lebih baik, bisa berupa
pekerjaan ataupun wirausaha. Ancaman resign besar-besaran karyawan
mungkin sudah didepan mata.
-
Rasa memiliki karyawan terhadap perusahaan menjadi hilang. Mereka tidak lagi
komitmen terhadap visi dan misi perusahaan kedepan.
-
Memicu karyawan yang lemah iman dan tidak jujur untuk korupsi, mark-up,
bahkan mencuri aset perusahaan.
(Anonim, 2007 b).
Untuk mengantisipasi segala kemungkinan buruk yang terjadi di atas, maka
dalam pabrik pembuatan butiraldehid ini, ada beberapa fasilitas yang diberikan
kepada para karyawan. Fasilitas yang disediakan perusahaan untuk menunjang
kesejahteraan staf dan karyawan antara lain :
1. Fasilitas perumahan yang dilengkapi dengan sarana listrik dan air.
2. Penyediaan seragam dan Alat pelindugn Diri (APD) saat bekerja seperti sepatu,
sarung tangan, helmet, kaca mata, dan sarung tangan.
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
3. Fasilitas asuransi tenaga kerja, meliputi tunjangan kecelakaan kerja, tunjangan
kematian, yang diberikan kepada keluarga karyawan yang meninggal dunia baik
karena kecelakaan sewaktu bekerja maupun diluar pekerjaan.
4. Penyediaan sarana transportasi (bus karyawan).
5. Fasilitas cuti tahunan.
6. Tunjangan hari raya dan bonus akhir tahun.
7. Penyediaan tempat ibadah, koperasi, balai pertemuan, taman, dan sarana olah
raga.
8. Pelayanan kesehatan secara Cuma-Cuma bagi karyawan dan keluarga (1 istri/
suami dan 3 anak).
9. Pembagian beasiswa kepada anak-anak karyawan yang berprestasi.
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
STRUKTUR ORGANISASI PABRIK PEMBUATAN
BUTIRALDEHID
Keterangan:
Garis komando
Garis koordinasi
RUPS
Dewan Komisaris
Direktur
Sekretaris
Manajer Umum dan
SDM
Kabag Umum
Kasie
Humas
Kasie
Keamanan
Industri
Manajer Bisnis dan
Keuangan
Kabag SDM
Kasie
Pengembangan
SDM & Kesehatan
Kerja
Kabag Bisnis
Kasie
Personalia
Kasie
Pengadaan
Kasie
Pemasaran
Manajer Teknik
Kabag Keuangan
Kasie
Keuangan
& Akunting
Kasie
Perpajakan
Kabag Mesin
Kasie
Instrumentasi
Kasie
Pemelihraan
&Perbaikan
Manager Produksi
Kabag Proses
Kabag Listrik
Kasie
Instrumentasi
Kasie
Pemelihraan
&Perbaikan
Kasie
Operasi
Kasie
Lab
Kabag Utilitas
Kasie Riset&
pengembangan
Kasie
Air
Kasie
Limbah
KARYAWAN
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi
21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Gambar 9.4 Struktur Organisasi Pabrik Pembuatan n-Butiraldehid
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi
21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
BAB X
ANALISA EKONOMI
Untuk mengevaluasi kelayakan berdirinya suatu pabrik dan tingkat
pendapatannya, maka dilakukan analisa perhitungan secara teknik. Selanjutnya perlu
juga dilakukan analisa terhadap aspek ekonomi dan pembiayaannya. Dari hasil
analisa tersebut diharapkan berbagai kebijaksanaan dapat diambil untuk pengarahan
secara tepat. Suatu rancangan pabrik dianggap layak didirikan bila dapat beroperasi
dalam kondisi yang memberikan keuntungan.
Berbagai parameter ekonomi digunakan sebagai pedoman untuk menentukan
layak tidaknya suatu pabrik didirikan dan besarnya tingkat pendapatan yang dapat
diterima dari segi ekonomi. Parameter-parameter tersebut antara lain:
1. Modal investasi/ Capital Investment (CI)
2. Biaya produksi total/ Total Cost (TC)
3. Marjin keuntungan/ Profit Margin (PM)
4. Titik impas/ Break Even Point (BEP)
5. Laju pengembalian modal/ Return On Investment (ROI)
6. Waktu pengembalian modal/ Pay Out Time (POT)
7. Laju pengembalian internal/ Internal Rate of Return (IRR)
10.1
Modal Investasi
Modal investasi adalah seluruh modal untuk mendirikan pabrik dan mulai
menjalankan usaha sampai mampu menarik hasil penjualan. Modal investasi terdiri
dari :
10.1.1 Modal Investasi Tetap/ Fixed Capital Investment (FCI)
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Modal investasi tetap adalah modal yang diperlukan untuk menyediakan
segala peralatan dan fasilitas manufaktur pabrik. Modal investasi tetap ini terdiri
dari :
1. Modal Investasi Tetap Langsung (MITL)/ Direct Fixed Capital Investment
(DFCI), yaitu modal yang diperlukan untuk mendirikan bangunan pabrik,
membeli dan memasang mesin, peralatan proses, dan peralatan pendukung yang
diperlukan untuk operasi pabrik.
Modal investasi tetap langsung ini meliputi :
-
Modal untuk tanah
-
Modal untuk bangunan
-
Modal untuk peralatan proses
-
Modal untuk peralatan utilitas
-
Modal untuk instrumentasi dan alat kontrol
-
Modal untuk perpipaan
-
Modal untuk instalasi listrik
-
Modal untuk insulasi
-
Modal untuk investaris kantor
-
Modal untuk perlengkapan kebakaran dan keamanan
-
Modal untuk sarana transportasi
2. Dari hasil perhitungan pada Lampiran E diperoleh modal investasi tetap
langsung, MITL sebesar Rp 120.344.734.141,-. Modal Investasi Tetap Tak
Langsung (MITTL)/ Indirect Fixed Capital Investment (IFCI), yaitu modal yang
diperlukan pada saat pendirian pabrik (construction overhead) dan semua
komponen pabrik yang tidak berhubungan secara langsung dengan operasi
proses. Modal investasi tetap tak langsung ini meliputi :
-
Modal untuk pra-investasi
-
Modal untuk engineering dan supervisi
-
Modal untuk biaya kontraktor (contractor’s fee)
-
Modal untuk biaya tak terduga (contigencies)
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Dari perhitungan pada Lampiran E diperoleh modal investasi tetap tak langsung,
MITTL sebesar Rp 31.060.938.136,Maka modal investasi tetap, MIT = MITL + MITTL
= Rp 120.344.734.141,- + Rp 31.060.938.136,= Rp 151.405.672.277,-
10.1.2 Modal Kerja/ Working Capital (WC)
Modal kerja adalah modal yang diperlukan untuk memulai usaha sampai
mampu menarik keuntungan dari hasil penjualan dan memutar keuangannya. Jangka
waktu pengadaan biasanya antara 3 – 4 bulan, tergantung pada cepat atau lambatnya
hasil produksi yang diterima. Dalam perancangan ini jangka waktu pengadaan modal
kerja diambil 3 bulan. Modal kerja ini meliputi:
-
Modal untuk biaya bahan baku proses dan utilitas
-
Modal untuk kas
Kas merupakan cadangan yang digunakan untuk kelancaran operasi dan
jumlahnya tergantung pada jenis usaha. Alokasi kas meliputi gaji pegawai, biaya
administrasi umum dan pemasaran, pajak, dan biaya lainnya.
-
Modal untuk mulai beroperasi (start-up)
-
Modal untuk piutang dagang
Piutang dagang adalah biaya yang harus dibayar sesuai dengan nilai penjualan
yang dikreditkan. Besarnya dihitung berdasarkan lamanya kredit dan nilai jual
tiap satuan produk.
Rumus yang digunakan:
PD =
IP
× HPT
12
Dengan: PD = Piutang dagang
IP
= Jangka waktu yang diberikan (3 bulan)
HPT = Hasil penjualan tahunan
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Dari hasil perhitungan pada Lampiran E diperoleh modal kerja, sebesar =
Rp 90.826.384.509,Maka, Total Modal Investasi = Modal Investasi Tetap + Modal Kerja
= Rp 151.405.672.277,- + Rp 158.332.110.766,= Rp 309.737.783.043,-
Modal investasi berasal dari :
-
Modal sendiri/saham-saham sebanyak 60 % dari modal investasi total. Dari
Lampiran E diperoleh modal sendiri sebesar Rp 185.842.669.826,-
-
Pinjaman dari bank sebanyak 40 % dari modal investai total. Dari Lampiran E
diperoleh pinjaman bank sebesar Rp 123.895.113.217,-
10.2
Biaya Produksi Total (BPT)/ Total Cost (TC)
Biaya produksi total merupakan semua biaya yang digunakan selama pabrik
beroperasi. Biaya produksi total meliputi :
10.2.1 Biaya Tetap (BT)/ Fixed Cost (FC)
Biaya tetap adalah biaya yang jumlahnya tidak tergantung pada jumlah
produksi, meliputi :
-
Gaji tetap karyawan
-
Depresiasi dan amortisasi
-
Pajak bumi dan bangunan
-
Bunga pinjaman bank
-
Biaya perawatan tetap
-
Biaya tambahan
-
Biaya administrasi umum
-
Biaya pemasaran dan distribusi
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
-
Biaya asuransi
Dari hasil perhitungan pada Lampiran E diperoleh biaya tetap, BT sebesar
Rp 83.233.896.144,-
10.2.2 Biaya Variabel (BV)/ Variable Cost (VC)
Biaya variabel adalah biaya yang jumlahnya tergantung pada jumlah
produksi. Biaya variabel meliputi :
-
Biaya bahan baku proses dan utilitas
-
Biaya karyawan tidak tetap/tenaga kerja borongan
-
Biaya pemasaran
-
Biaya laboratorium serta penelitian dan pengembangan (litbang)
-
Biaya pemeliharaan
-
Biaya tambahan
Dari hasil perhitungan pada Lampiran E diperoleh biaya variabel, BV sebesar
Rp 170.987.943.736,-
Maka, biaya produksi total, BPT = Biaya Tetap + Biaya Variabel
= Rp 254.221.839.880,-
10.3 Total Penjualan (Total Sales)
Penjualan diperoleh dari hasil penjualan produk n- dan i-butiraldehid yaitu
sebesar Rp 375.379.199.227,-
10.4 Perkiraan Rugi/Laba Usaha
Dari hasil perhitungan pada Lampiran E diperoleh :
10.5
1. Laba sebelum pajak
= Rp 115.099.491.379,-
2. Pajak penghasilan
= Rp 32.227.857.586,-
3. Laba setelah pajak
= Rp 82.871.633.793,-
Analisa Aspek Ekonomi
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
10.5.1 Profit Margin (PM)
Profit Margin adalah persentase perbandingan antara keuntungan sebelum
pajak penghasilan PPh terhadap total penjualan.
PM
=
=
Laba Sebelum Pajak
×100 %
Total Penjualan
Rp 115.099.491.379,×100%
Rp 375.379.199.227,-
= 30,66 %
Dari hasil perhitungan diperoleh profit margin sebesar 30,66 % maka pra
rancangan pabrik ini memberikan keuntungan.
10.5.2 Break Even Point (BEP)
Break Even Point adalah keadaan kapasitas produksi pabrik pada saat hasil
penjualan hanya dapat menutupi biaya produksi. Dalam keadaan ini pabrik tidak
untung dan tidak rugi.
BEP
=
Biaya Tetap
× 100%
Total Penjualan − Biaya Variabel
=
Rp 83.233.896.144,−
× 100 %
( Rp 375.379.199.227 ,-) − ( Rp 170.987.943.736 ,-)
= 40,72 %
Kapasitas produksi pada titik BEP
= 8.551,793543 ton/tahun
Nilai penjualan pada titik BEP
= Rp 152.865.019.631,-
Dari data feasibilities, (Timmerhaus, 2004)
-
BEP ≤ 50 %, pabrik layak (feasible)
-
BEP ≥ 50 %, pabrik kurang layak (infeasible).
Dari hasil perhitungan diperoleh BEP sebesar 40,72 % maka pra rancangan
pabrik ini layak untuk didirikan.
10.5.3 Return On Investment (ROI)
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Return on Investment adalah besarnya persentase pengembalian modal tiap
tahun dari penghasilan bersih.
ROI
=
Laba Setelah Pajak
× 100%
Total Modal Investasi
=
Rp 82.871.633.793 ,×100%
Rp 309.737.783.043 ,-
= 26,76 %
Analisa ini dilakukan untuk mengetahui laju pengembalian modal investasi
total dalam pendirian pabrik. Kategori resiko pengembalian modal tersebut adalah :
‫ـ‬
ROI ≤ 15 % resiko pengembalian modal rendah
‫ـ‬
≤ ROI ≤ 45 % resiko pengembalian modal rata-rata
‫ـ‬
ROI ≥ 45 % resiko pengembalian modal tinggi
Dari hasil perhitungan diperoleh ROI sebesar 26,76 %, sehingga pabrik
yang akan didirikan ini termasuk resiko laju pengembalian modal rata-rata.
10.5.4 Pay Out Time (POT)
Pay Out Time adalah angka yang menunjukkan berapa lama waktu
pengembalian modal dengan membandingkan besar total modal investasi dengan
penghasilan bersih setiap tahun. Untuk itu, pabrik dianggap beroperasi pada
kapasitas penuh setiap tahun.
POT
=
1
×1 tahun
0,2676
= 3,74 tahun
Dari harga di atas dapat dilihat bahwa seluruh modal investasi akan kembali
setelah 3,74 tahun operasi.
10.5.5 Return on Network (RON)
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Return on Network merupakan perbandingan laba setelah pajak dengan modal
sendiri.
RON =
=
Laba Setelah Pajak
× 100 %
Modal Sendiri
Rp 82.871.633.793,−
×100 %
Rp 185.842.669.826,-
= 44,59 %
10.5.6 Internal Rate of Return (IRR)
Internal Rate of Return merupakan persentase yang menggambarkan tingkat
pengembalian modal investasi di dalam perusahaan.
Apabila IRR ternyata lebih besar dari bunga riil yang berlaku, maka pabrik
akan menguntungkan tetapi bila IRR lebih kecil dari bunga riil yang berlaku maka
pabrik dianggap rugi. Dari perhitungan Lampiran E diperoleh IRR = 38,91 %,
sehingga pabrik akan menguntungkan karena IRR yang diperoleh lebih besar dari
bunga pinjaman bank saat ini yang sebesar 15 % (Bank Mandiri, 2009).
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
BAB XI
KESIMPULAN
Hasil analisa perhitungan pada pra rancangan pabrik pembuatan nbutiraldehid dari propilen dan gas sintesis dengan kapasitas produksi 21.000 ton/
tahun diperoleh beberapa kesimpulan, yaitu :
2. Kapasitas produksi n-butiraldehid direncanakan 21.000 ton/tahun.
3. Bentuk badan hukum perusahaan yang direncanakan adalah Perseroan
Terbatas (PT).
4. Bentuk organisasi yang direncanakan adalah bentuk garis dengan jumlah
tenaga kerja yang dibutuhkan sebanyak 197 orang.
5. Luas tanah yang dibutuhkan untuk pendirian pabrik yaitu seluas 23.914 m2
6. Analisa ekonomi :
‫ـ‬
Total Modal Investasi
: Rp 151.405.672.277,-
‫ـ‬
Total Biaya Produksi
: Rp 254.221.839.880,-
‫ـ‬
Hasil Penjualan
: Rp 375.379.199.227,-
‫ـ‬
Laba Bersih
: Rp 82.871.633.793,-
‫ـ‬
Profit Margin (PM)
: 30,66 %
‫ـ‬
Break Event Point (BEP)
: 40,72 %
‫ـ‬
Return of Investment (ROI)
: 26,76 %
‫ـ‬
Pay Out Time (POT)
: 3,74 tahun
‫ـ‬
Return on Network (RON)
: 44,59 %
‫ـ‬
Internal Rate of Return (IRR)
: 38,91 %
Dari hasil analisa aspek ekonomi yang telah dilakukan, maka dapat
disimpulkan bahwa pabik pembuatan n-butiraldehid ini layak untuk didirikan.
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
DAFTAR PUSTAKA
Agar, W, David. 2003. “Introduction to Catalyst”. University of Dortmund.
Bangalore. 24 Agustus 2008.
Anonim. 2000 a. “Pencegah Kebakaran”. http://[email protected]. 19 Oktober 2008.
Anonim. 2000 b. “Pertolongan Pertama Pada Kecelakaan”. http://[email protected].
19 Oktober 2008.
Anonim. 2003 a. “Aldehid dan Keton”. http://chem-is-try.org. 13 Agustus 2008.
Anonim. 2003 b. “Oxo Alcohol”. http://chemsystem.com 24 Agustus 2008.
Anonim. 2004. “Standar Keselamatan Kerja di Indonesia”. Harian Kompas.
http://KCM.com. 09 Oktober 2008.
Anonim. 2006 a. “Bentuk, Jenis, dan Macam Badan Usaha-Organisasi Bisnis
Perusahaan”. http://organisasi.org. 19 November 2008.
Anonim. 2006 b. “Pengertian, Definisi dan Arti Organisasi - Organisasi Formal dan
Informal”. http://organisasi.org. 17 November 2008.
Anonim. 2007 a. “Pengertian Struktur Organisasi Serta Empat Elemen Di Dalamnya
-
Ilmu
Pengetahuan
Ekonomi
Manajemen”.
http://organisasi.org.
17 November 2008.
Anonim.
2007
b.
“Perhatikan
Kesejahteraan
Karyawan”.
http://dkoor.wordpress.com. 17 November 2008.
Anonim. 2007 c. “UMP Sumut”. http://medankita.com. 19 November 2008
Anonim.
2008
a.
“Aldehid”.
Wikipedia.
http://wikipedia.org/wiki/aldehyde.
07 Agustus 2008.
Anonim. 2008 b. “Butanal”. http://googleimage.com. 09 Agustus 2008.
Anonim.
2008
c.
“Butyraldehyde”.
Digital
Information
Service
(DIS).
http://www.disb2b.com. 02 Agustus 2008.
Anonim. 2008 d. “Hidrogen”. Wikipedia. http://wikipedia.org/wiki/hidrogen
09 Agustus 2008.
Anonim.
2008
e.
“Karbon
Monoksida”.
Wikipedia.
http://wikipedia.org/wiki/karbonmonoksida. 09 Agustus 2008.
Anonim. 2008 f. “Manajemen Bisnis-Prinsip dan Standarisasi Manajemen
Perusahaan”. Posted in Article,Business,Recommended. 19 November 2008
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Anonim. 2008 g. “Materi Pelajaran Keselamatan Kerja Tenaga Kerja Asing-Bidang
Petrokimia. http://www.iosh.gov.tw. 19 Oktober 2008.
Anonim. 2008 h. “Pengertian Destilasi”. http://acehforum.or.id/. 22 Agustus 2008.
Anonim. 2008 i. “PetroChina Hydroformylation Plant, Sichuan Province, China”.
http://SPGMediaGroupPLC.com. 11 Agustus 2008.
Anonim. 2008 j. “Pengorganisasian dan Struktur Organisasi. ppt”. 19 Oktober 2008.
Anonim. 2008 k. “Synthetic Routes of 2-Ethyl Hexanol Production. pdf”. 24 Agustus
2008.
Anonim. 2008 m. “Tugas Akhir”. http://INDOSKRIPSI.com. 09 Oktober 2008.
Anonim. 2008 m. “Rhodium”. http://wikipedia.org/wiki/rhodium. 22 Agustus 2008.
Anonim. 2009 a. http://KITCO.com. Price Rhodium. 28 Januari 2009.
Anonim. 2009 b. http://wikipedia.com. Price Synthetic Gas. 28 Januari 2009.
Ashley, Michael and Tudor, Richard. 2008. “Enhancement of Industrial
Hydroformylation Processes by the Adoption of Rhodium-Based Catalyst:
Part I “. http://freepatentsonline.com. 11 Agustus 2008.
Baker, J.T. 2007. “Triphenylphosphine”. Material Safety Data Sheet (MSDS).
Phillipsburg. 13 Agustus 2008.
Biro Pusat Statistik. 2006. Data Impor Indonesia. Sumatera Utara
Brownell, L.E., Young E.H., 1959. Process Equipment Design. New Delhi: Wiley
Eastern Ltd.
CV. Rudang Jaya. 2008. Price Product List. Medan.
Chopley, Nicolas.P. 2004. “Handbook Of Chemical Engineering Calculations”. 3rd
Edition. New York: Mc. Grow-Hill Book Company
Digital Information Service. 2008. http://DIS.com. 28 Januari 2008
Geankoplis, C.J. 1997. “Transport Process and Unit Operation”. 4th Edition. New
Delhi: Prentice-Hall of India.
Halimatuddahliana. 2004. “Pembuatan n-Butanol Dari Berbagai Proses”. USU
Digital Library. Universitas Sumatera Utara. Medan.
Kern, D.Q. 1950. Process Heat Transfer. New York : McGraw-Hill Book Company.
Kirk-Othmer. 1998. Encyclopedia of Chemical Technology, New York: John Wiley
& Sons, Inc.
Kristianto, Novizal. 2007. “Pendirian Badan Usaha”. JAC Indonesia.
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Manulang, M. 1982. “Dasar-Dasar Marketting Modern”. Edisi 1. Penerbit Liberty.
Yogyakrta.
Metcalf dan Eddy, 1991. Wastewater Engineering Treatment, Disposal, Reuse.
McGraw-HillBook Company, New Delhi.
Nalco. 1988. The Nalco Water Handbook. 2nd Edition. McGraw-Hill Book Company.
New York.
Perry, Robert H. dan Dow W. Green. 1997. Chemical Engineering HandBook. 5th
Edition. New York: McGraw-Hill Book Company.
Perry, Robert H. dan Dow W. Green. 1999. Chemical Engineering HandBook. 7th
Edition. New York: McGraw-Hill Book Company.
PT. Asosiasi Asuransi Jiwa Indonesia-AAJI. 2008. Price Product List. Jakarta.
PT. Media Grup Indonesia. 2009. Market Review. 17 Februari 2009
PT. Prudential Life Assurance. 2007. Price Product List. Jakarta.
PT. Pertamina. 2008. Price Product List. Jakarta.
Reklaitis, G.V. 1983. “Introduction to Material and Energy Balance”. New York:
McGraw-Hill Book Company.
Securytas. 2009. “ Price Propylene. http://e-samuel.com. 28 Januari 2009
Smith, J.M., 1996. “Introduction to Chemical Engineering Thermodynamics”.
5th Edition. New York: McGraw- Hill Book Company.
Speight, G, James. 1995. “Chemical and Process Design Handbook”. Mc Graw Hill
Companies. United States.
Sofa. 2008. “Organisai dan Perusahaan”. http://WordPress.com. 17 November 2008
Timmerhaus, K. D. dan Max S. Peters. 1991. Plant Design and Economics for
Chemical Engineers, 4th Edition, Singapore: McGraw-Hill Book Company.
Ulrich, Gael D.. 1984. A Guide to Chemical Engineering Process Design Economics.
Jhon Wiley and Sons Inc, USA. New York.
Yusuf, Muhammad.. 1994. “Destilasi Praktis-2. pdf”. USU Digital Library.
Universitas Sumatera Utara. Medan.
Walas, Stanley M. 1988. Chemical Process Equipment. United States of America;
Butterworth Publicher.
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
LAMPIRAN A
PERHITUNGAN NERACA MASSA
LA.1 Perhitungan Pendahuluan
Perancangan pabrik pembuatan butiraldehid dilaksanakan untuk kapasitas
produksi 21,000 ton/tahun dengan ketentuan sebagai berikut :
1 tahun operasi = 330 hari kerja
1 hari kerja
= 24 jam
Basis
= 1 jam operasi
Maka kapasitas produksi tiap jam adalah :
=
21.000 ton 1.000 kg 1 tahun 1 hari
×
×
×
1 tahun
1 ton
330 hari 24 jam
= 2.651,51515 kg/jam
Berat Molekul (Othmer, Kirk, 1998; Reklaitis,1983; Wikipedia, 2008)
Propilen
= 42,08 kg/kmol
Propana
= 44,094 kg/kmol
Karbon monoksida
= 28,01 kg/kmol
Hydrogen
= 2,016 kg/kmol
Normal butiraldehid = 72,11 kg/kmol
Iso butiraldehid
= 72,11 kg/kmol
Rhodium
= 102,9055 kg/kmol
Tripenilphosphine
= 262,29 kg/kmol
LA.2 Komposisi Umpan
Reaktan untuk menghasilkan normal butiraldehid dan iso butiraldehid adalah
propilen melalui perhitungan mundur diperoleh laju alir propilen (N1) = 41,05970
kmol dengan komposisi umpan masuk: propilen 96,5 % dan propana 3,5 %
(freepatents, 2008) sehingga jumlah :
Propilen (N 1C3H6 )
= 0,965 × 41,05970
= 39,62261 kmol
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
= 0,035 × 41,05970
Propana (N 1C3H8 )
= 1,43709 kmol
Laju alir gas sintesis (N2) = 91,70073 kmol, dengan komposisi 49 % karbon
monoksida (CO) dan 51 % hidrogen (H2) (freepatens, 2008) sehingga jumlah :
2
Karbon monoksida (N CO
)
= 0,498× 91,70073 kmol
= 45,67992 kmol
= 0,502 × 91,70073 kmol
Hidrogen (N 2H 2 )
= 46,02081 kmol
LA.3 Reaktor (R-101)
Laju alir masuk rekator N1dan N2 berturut-turut 41,05970 kmol dan
91,70073 kmol,
C3H6
C3H8
CO
H2
2
1
4
Katalis
5
n-C4H8O
i- C4H8O
C3H6
C3H8
CO
H2
Laju Alir Mol Masuk Reaktor
N 1C3H6
= 39,62261 kmol
N 1C3H8
= 1,43709 kmol
2
N CO
= 45,67992 kmol
N 2H 2
= 46,02081 kmol
N 4Katalis
= 8,05236 kmol
Laju Alir Mol Keluar Reaktor (N5)
N 5C3H 6
= 0,22615 kmol
N 5C3H8
= 0,09046 kmol
N 5CO
= 4,93683 kmol
N 5H 2
= 6,62435 kmol
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Laju Alir Massa Keluar (N5)
Konversi propilen 99 % dengan reaksi yang terjadi di dalam reaktor :
R1
C H + CO + H
CHO + CHO
(Sebagai hasil samping reaksi)
3
6
2
Propilen
C3H8
Propilen
Gas Sintesis
+ CO
Karbon monoksida
4
8
n-butiraldehid
4
8
iso-butiraldehid
C4H8O + C4H8O
(Sebagai hasil samping reaksi)
n-butiraldehid iso-butiraldehid
(Othmer, 1998)
R1 (laju pembentukan n dan i-butiraldehid)
= 0,99 × 39,62261
= 39,39646 kmol
R2 (laju pembentukan n dan i-butiraldehid)
= 0,94 × 1,43709
= 1,34663 kmol
6
N C3H 6
= N 1C3H 6 – σR1
= 39,62261 – (1)( 39,39646)
= 0,22615 kmol
6
N C3H8
= N 1C3H8 – σR2
= 1,43709 – (1)( 1,34663)
= 0,09046 kmol
N 6CO
2
= N CO
– σR1 – σR2
= 45,67992 – (1)( 39,39646) – (1)( 1,34663)
= 4,93683 kmol
N 6H 2
= N 2H 2 – σR1
= 46,02081 – (1)( 39,39646)
= 6,62435 kmol
N 6n − dan i −C 4 H8O
= R1 + R2
= 39,39646 + 1,34663
= 40,74309 kmol
Perbandingan n- dan iso-butiraldehid = 1 : 10, sehingga :
N 6n −C 4 H8O
= 0,99 × 40,74309
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
= 37,00626 kmol
N i6−C 4 H8O
= 0,01× 40,74309
= 3,73683 kmol
Neraca Massa Katalis
Katalis yang digunakan berupa RHOPAC yang terdiri dari campuran :
Berat molekul
Rhodium
= 102,9055 kg/kmol .................................. (Wikipedia, 2008)
Karbon Monoksida
= 28,02 kg/kmol
Triphenilphospine
= 262,69 kg/kmol ....................................... (Wikipedia, 2008)
....................................... (Reklaitis, 1983)
Pelarut yang digunakan :
Air
= 18,01 kg/kmol
...................................... (Reklaitis, 1983)
Dari perhitungan mundur yang dilakukan didapatkan jumlah air yang
menguap dan ikut pada produk adalah sejumlah 8,03142 kmol = 144,26243 kg
Massa pelarut
= 144,26243 kg
ρ campuran
= ρ air
= 1 kg/liter
Volume campuran
= 144,26243 liter
Jumlah rhodium (Rh) yang dibutuhkan adalah 300 ppm (freepatents, 2004)
sehingga jumlah yang dibutuhkan adalah :
Volume Rh
= 300 ppm × 144,64593 liter
= 0,043394 liter
Massa Rh
= v×ρ
= 0,043394 liter × 12,41 kg/liter ................ (Wikipedia, 2008)
= 0,53852 kg
Mol Rh
=
Massa Rh
Berat Molekul
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
=
0,53852 kg
= 0,00523 kmol
102,9055 kg/kmol
Perbandingan Rh, CO dan TPP = 1 : 1 : 2 (freepatent,2004), sehingga :
Mol CO
= 0,00523 kmol
Massa CO
= 0,14662 kg
Jumlah TPP
= 0,01047 kmol
Massa TPP
= 2,64347 kg
Massa seluruh katalis = 147,59104 kg
Tabel LA.1 Neraca Massa Reaktor
Alur Keluar
Alur Masuk
Komponen
N (kmol)
Alur 5
F (kg)
N (kmol)
F (kg)
C3H6
39,62261
1.667,31945
0,22615
9,51646
C3H8
1,43709
63,36702
0,09046
3,98877
CO
45,67992
1.279,49462
4,93683
138,28073
H2
46,02081
92,94362
6,62435
13,35469
n-C4H8O
0
0
37,00626
2.668,52142
i- C4H8O
0
0
3,73683
269,46263
8,05236
147,59104
8,05236
147,59104
140,81279
3.250,71575
60,67325
3.250,71575
Katalis
Total
LA. 4 Separator Propilen (V-101)
8
n- C4H8O
i- C4H8O
C3H6 , C3H8,
CO
H2
katalis
n-butiraldehid
iso-butiraldehid
C3H6 , C3H8,
CO
H2
6
7
n- C4H8O
i- C4H8O
CO
H2
Katalis
Laju Alir Mol Masuk Separator Propilen (N6)
N 6C3H 6
= 0,22615 kmol
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
N 6C3H8
= 0,09046 kmol
N 6CO
= 4,93683 kmol
N 6H 2
= 6,62435 kmol
N 6n −C4H8O
= 37,00626 kmol
N i6−C4H8O
= 3,73683 kmol
Komposisi produk atas (freepatents, 2008):
5,5 % dari jumlah umpan yang masuk yaitu =
5,5
× 3.103,12471 = 170,67186 kg,
100
sehingga jumlah mol pada produk atas adalah:
Mol produk atas
=
5,5 % umpan masuk
jumlah hasil kali komposisi dengan BM
= 11,30758 kmol
Komposisi produk atas :
x 8C3H 6
=2%
x 8C3H8
= 0,8 %
x 8CO
= 40 %
x 8H 2
= 55 %
x 8n −C4H8O
= 1,9 %
x 8i −C4H8O
= 0,3 %
Laju Alir Mol Produk Atas (N8)
N 8C3H 6
= x 8C3H 6 × jumlah mol produk atas
= 0,02 × 11,30758 kmol
= 0,22615 kmol
N 8C3H8
= x 9C3H8 × jumlah mol produk atas
= 0,008 × 11,30758 kmol
= 0,09046 kmol
N 8CO
= x 8CO × jumlah mol produk atas
= 0,4 × 11,30758 kmol
= 4,52303 kmol
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
N 8H 2
= x 8H 2 × jumlah mol produk atas
= 0,55 × 11,30758 kmol
= 6,21917 kmol
N 8n −C4H8O
= x 8n −C4H8O × jumlah mol produk atas
= 0,019 × 11,30758 kmol
= 0,21484 kmol
N 8i −C4H8O
= x 8i −C4H8O × jumlah mol produk atas
= 0,003× 11,30758 kmol
= 0,03392 kmol
Laju Alir Mol Produk Bawah (N7)
N 7C3H 6
= N 6C3H 6 – N 8C3H 6
= 0,22615 – 0,22615
= 0 kmol
N 7C3H8
= N 6C3H8 – N 8C3H8
= 0,09046 – 0,09046
= 0 kmol
N 7CO
= N 6CO – N 8CO
= 4,93683 – 4,52303
= 0,41380 kmol
N 7H 2
= N 6H 2 – N 8H 2
= 6,62435 – 6,21917
= 0,40518 kmol
N 7n −C4H8O
= N 6n −C4H8O – N 8n −C4H8O
= 37,00626 – 0,21484
= 36,79142 kmol
N i7−C4H8O
= N i6−C4H8O – N 8i −C4H8O
= 3,73682 – 0,03392
= 3,70290 kmol
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
F 7Katalis
= 147,59104 kg
Tabel LA. 2 Neraca Massa Separator Propilen
Alur Masuk
Komponen
Alur Keluar
Alur 6
N (kmol)
Alur 8
F (kg)
N (kmol)
Alur 7
F (kg)
N (kmol)
F (kg)
C3H6
0,22615
9,51646
0,22615
9,51646
0
0
C3H8
0,09046
3,98877
0,09046
3,98877
0
0
CO
4,93683
138,28073
4,52303
126,69012
0,41380
11,59054
H2
6,62435
13,35469
6,21917
12,53785
0,40518
0,81684
n-C4H8O
37,00626
2.668,52142
0,21484
15,49241
36,79142
2.653,02901
i- C4H8O
3,73683
269,46263
0,03392
2,44617
3,70290
267,01646
Katalis
8,05236
147,59104
0
0
8,05236
147,59104
Total
60,67325
3.250,71575
11,30757
170,67186
49,36566
3.080,04389
LA. 5 Separator Tekanan Rendah (V-103)
12
n-C4H8O
i-C4H8O
CO
H2
Katalis
n-C4H8O
i-C4H8O
CO
H2
7
11
n-C4H8O
i-C4H8O
Katalis
Laju Alir Mol Masuk Separator (N7)
N 7CO
= 0,41380 kmol
N 7H 2
= 0,40518 kmol
N 7n −C4H8O
= 36,79142 kmol
N i7−C4H8O
= 3,70290 kmol
F 7Katalis
= 147,59104 kg
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Laju Alir Mol Keluar Produk Atas (N12)
Komposisi produk atas :
0,5 % dari jumlah umpan yang masuk yaitu =
0,5
× 3.103,12471 = 15,51562 kg,
100
sehingga jumlah mol pada produk atas adalah:
Mol produk atas
=
0,5 % umpan masuk
jumlah hasil kali komposisi dengan BM
= 0,86208 kmol
Komposisi produk atas :
x 12
CO
= 48 %
x 12
H2
= 47 %
x 12
n − C 4 H 8O
=2%
x 12
i − C 4 H 8O
=3%
Laju Alir Mol Produk Atas (N12)
N 12
CO
= x 12
CO × jumlah mol produk atas
= 0,48 × 0,86208 kmol
= 0,41380 kmol
N 12
H2
= x 12
× jumlah mol produk atas
H2
= 0,47 × 0,86208 kmol
= 0,40518 kmol
N 12
n − C 4 H 8O
= x 12
n − C 4 H 8O × jumlah mol produk atas
= 0,02 × 0,86208 kmol
= 0,01724 kmol
N 12
i − C 4 H 8O
= x 12
i − C 4 H 8O × jumlah mol produk atas
= 0,03× 0,86208 kmol
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
= 0,02586 kmol
Laju Alir Mol Keluar Produk Bawah (N11)
N 11
CO
= N 7CO –
N 12
CO
= 0,41380 – 0,41380
= 0 kmol
N 11
H2
= N 7H 2 – N 12
H2
= 0,40518 – 0,40518
= 0 kmol
N 11
n − C 4 H 8O
= N 7n −C4H8O –
N 12
n − C 4 H 8O
= 36,79141 – 0,01724
= 36,77417 kmol
N 11
i − C 4 H 8O
= N i7−C4H8O –
N 12
i − C 4 H 8O
= 3,70290 – 0,02586 kmol
= 3,67704 kmol
F 12
Katalis
= 147,59104 kg
Tabel LA.3 Neraca Massa Separator Tekanan Rendah
Alur Masuk
Komponen
Alur Keluar
Alur 7
N (kmol)
Alur 12
F (kg)
N (kmol)
Alur 11
F (kg)
N (kmol)
F (kg)
CO
0,41380
11,59054
0,41380
11,59054
0
0
H2
0,40518
0,81684
0,40518
0,81684
0
0
n-C4H8O
36,79141
2.653,02901
0,01724
1,24330
36,77417
2.651,78571
i- C4H8O
3,70290
267,01646
0,02586
1,86494
3,67704
265,15151
Katalis
8,05236
147,59104
0
0
8,05236
147,59104
Total
49,36566
3.080,04389
0,86208
15,51562
48,50358
3.064,52827
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
LA,6 Separator Katalis (V-105)
15
n- C4H8O
i- C4H8O
Katalis
11
16
n- C4H8O
i- C4H8O
Air
katalis
Laju Alir Mol Masuk (N11)
N 11
n − C 4 H 8O
= 36,77417 kmol
N 11
i − C 4 H 8O
= 3,67704 kmol
F 11
Katalis
= 147,59104 kg
Laju Alir Mol Keluar Produk Atas (N15)
N 15
n − C 4 H 8O
= 36,77417 kmol
N 15
i − C 4 H 8O
= 3,67704 kmol
N 15
Air
= 8,05236 kmol (dari perhitungan jumlah katalis pada reaktor)
F 15
Air
= 144,64593 kg
Laju alir massa keluar pada produk bawah, yang keseluruhannya adalah
katalis yang digunakan untuk reaksi, kecuali air yang telah menguap
N 16
Katalis
= 0,08131 kmol
Tabel LA.4 Neraca Massa Pemisah Katalis
Komponen
Alur Masuk
Alur 11
Alur Keluar
Alur 15
Alur 16
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
N (kmol)
F (kg)
N (kmol)
F (kg)
N (kmol)
F (kg)
n-C4H8O
36,77417
2.651,78571
36,77417
2.651,78571
0
0
i- C4H8O
3,67704
265,15151
3,67704
265,15151
0
0
8,05236
147,59104
8,03142
144,64593
0
0
0
0
0,08131
3,32861
48,50358
3.064,52827
48,42227
3.061,58316
0,08131
3,32861
Air
Katalis
Total
LA.7 Kolom Destilasi (V-106)
21
n- C4H8O
i- C4H8O
Air
22
23
17
n- C4H8O
i- C4H8O
Air
20
18
19
n- C4H8O
AIr
Laju Alir Massa Masuk Kolom Destilasi (N17)
N 17
n −C 4 H 8O
= 36,77417 kmol
N 17
i −C 4 H8O
= 3,67704 kmol
N 17
Air
= 8,03142 kmol
Laju alir massa keluar produk bawah sesuai dengan kapasitas produksi yang
diharapkan :
x 19
n − C 4 H 8O
= 95 %
x 19
Air
=5%
(Othmer, 1998)
N 19
n − C 4 H 8O
= 36,77042 kmol
F 19
n − C 4 H 8O
= 36,77042 × 72,11
= 2.651,5151 kg
F 19
Air
=
2.651,5151
× 0,05
0,95
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
= 139,55343 kg
N 19
Air
=
19
FAir
BM
=
139,55343
= 7,74608 kmol
18,016
Laju Alir Massa Keluar Produk Atas (N21)
x i21−C 4 H8O
= 98 %
x 21
n −C 4 H 8O
= 0,1 %
x 21
Air
= 1,9 %
................................................. (Othmer, 1998)
Perbandingan n-butiraldehid dan i-butiraldehid yang dihasilkan = 1 : 10 sehingga :
N i23−C4H8O
=
1
× N19
n -C 4 H 8O
11
=
1
× 36,77042
11
= 3,67704 kmol
F i23−C4H8O
= N i23-C4H8O × BM i − butiraldehid
= 3,67704 × 72,11
= 265,15151 kmol
Jumlah mol pada produk atas =
=
N i23-C4H8O
0,98
3,67704 kmol
0,98
= 3,75208 kmol
N 23
n − C 4 H 8O
= 0,1 % × jumlah mol produk atas
= 0,001 × 3,75208 kmol
= 0,00375 kmol
F 23
Air
= 1,9 % × jumlah massa produk atas
= 0,019 × 265,15151 kmol
= 5,14070 kg
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
N 23
Air
=
F 23
Air
BM Air
=
5,14070
= 0,28534 kmol
72,11
Tabel LA.5 Neraca Massa Kolom Destilasi
Alur Masuk
Komponen
Alur Keluar
Alur 17
N (kmol)
Alur 23
F (kg)
N (kmol)
Alur 19
F (kg)
N (kmol)
F (kg)
n-C4H8O
36,77417
2.651,78571
0,00375
0,27056
36,77042
2.651,5151
i- C4H8O
3,67704
265,15151
3,67704
265,15151
0
0
Air
8,03142
144,64593
0,28534
5,14070
7,73192
139,55343
48,42227
3.061,58316
3,96613
270,56270
44,50234
2.791,06858
Total
LA.7.1 Kondensor (E-104)
Iso-butiraldehid
n-butiraldehid
air
21
Kondensor
22
Iso-butiraldehid
n-butiraldehid
air
23
Tekanan uap komponen, dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan Antoine:
ln P = A –
B
(T + C)
................... (Reklaitis, 1983)
Keterangan :
P
= Tekanan (kPa)
A,B,C
= Konstanta Antoine
T
= Temperatur (K)
Tabel LA.6 Komponen Konstanta Antoine
Komponen
A
B
C
n-C4H8O
7,21736
1317,94
229,115
i- C4H8O
14,851
2998,05
-44,2128
16,5362
3985,44
-38,9974
Air
Sumber : Reklaitis, 1983
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Suhu Umpan Masuk Kolom Distilasi
Trial T = 350 K
P
= 132 kPa
Tabel LA.7 Suhu Umpan Masuk Kolom Distilasi
Komponen
Xif
Pa
Ki (Pa/P)
αif (Ki/Kj)
Ki,Xif
n-C4H8O
0,86605
139,99085
1,06053
0,91847
33,87830
i- C4H8O
0,04735
155,49799
1,17801
0,05578
2,05740
Air
0,08660
41,32169
0,31304
0,02711
1,00000
Total
1,00136
1
Dari hasil perhitungan diperoleh Σ Ki,Xi ≈ 1, sehingga trial T dapat diterima,
Penentuan Titik Embun Distilat
Trial T = 338,45 K
Tabel LA. 8 Titik Embun Kolom Distilasi
Komponen
Yid
Pa
Ki (Pa/P)
αid (Ki/Kj)
Yid/Ki
× 10
4,41862
n-C4H8O
0,001
133,65538
1,01254
i- C4H8O
0,98
105,82340
0,96203
0,99830
4,19820
0,019
25,20684
0,22915
0,00174
1,00000
Air
Total
1,01254
-6
1,00005
Dari hasil perhitungan diperoleh Σ Yid/Ki ≈ 1, sehingga trial T dapat diterima,
Penentuan Titik Gelembung
Trial T = 345 K
Tabel LA.9 Titik Gelembung Kolom Distilasi
Komponen
Xib
Pa
Ki (Pa/P)
Ki,Xib
αib (Ki/Kj)
n-C4H8O
0,95
142,74470
1,05737
0,98774
1,00000
Air
0,05
50,61013
0,46009
0,01523
0,29304
Total
1,00297
Dari hasil perhitungan diperoleh Σ Ki,Xi ≈ 1, sehingga trial T dapat diterima,
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Refluks Minimum Distilat
Karena umpan dimasukkan pada titik gelembung (zat cair jenuh), maka q = 1
R Dm + 1 = Σ
1− q = Σ
α i .x iD
αi − Φ
α .x
α i .x iF
sehingga Σ i iF = 0
αi − Φ
αi − Φ
Trial Φ = 1,0869
Tabel LA.10 Omega Point Kolom Distilasi
Komponen
α iF
x iF
Σ
α i .x iF
αi − Φ
n-C4H8O
0,86605
33,87830
1,00000
q
0,04735
2,05738
0,10038
Air
0,08660
1,00000
-0,99660
-0,00147
Total
Oleh karena Σ
α i .x iF
≈ 0 , sehingga trial Φ = 1,0869 dapat diterima
αi − Φ
Tabel LA.11 Perhitungan RDm
Komponen
α i .x Di
i −Φ
∑α
αid
Yid
n-C4H8O
0,001
4,41862
0,00133
i-C4H8O
0,98
4,19820
1,32235
0,019
1
-0,23015
Air
Total
1
1,09353
α i .x iD
αi − Φ
R Dm + 1
=Σ
R Dm + 1
= 1,09353
R Dm
= 0,09351
RD
= 1,5 RDm ……………………………. (Mc,Cabe dkk,1999)
RD
= 0,14027
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
N 23
LD
= 21
N
D
RD
=
LD
= 0,14027 × 3,69663
= 0,51851 kmol
Neraca Mol Keluar (Destilat)
N i23−C4H8O
= 3,67704 kmol
N 23
n − C 4 H 8O
= 0,00375 kmol
N 23
Air
= 0,28534 kmol
Neraca Keluar (Refluks)
N 22
n − C 4 H 8O
= Yid × L D
= 0,001× 0,51851
= 0,00052 kmol
N i22−C4H8O
= Yid × L D
= 0,98 × 0,51851
= 0,50814 kmol
N 22
Air
= Yid × L D
= 0,019 × 0,51851
= 0,00985 kmol
Neraca Mol Masuk Kondensor
N i21−C4H8O
= N i23−C4H8O + N i22−C4H8O
= 3,67704 + 0,50814
= 4,18518 kmol
N 21
n − C 4 H 8O
22
= N 23
n − C 4 H 8O + N n − C 4 H 8O
= 0,00375 + 0,00052
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
= 0,00427 kmol
N 21
Air
22
= N 21
Air + N Air
= 0,28534 + 0,00985
= 0,29519 kmol
Tabel LA.12 Neraca Massa Kondensor
Alur Masuk
Alur Keluar
Alur 21
Komponen
Alur 23
Alur 22
N
F
N
F
N
F
(kmol/jam)
(kg/jam)
(kmol/jam)
(kg/jam)
(kmol/jam)
(kg/jam)
n-C4H8O
0,00427
0,30795
0,00375
0,27056
0,00052
0,03739
i- C4H8O
4,18518
301,79373
3,67704
265,15151
0,50814
36,64222
Air
0,29519
5,31819
0,28534
5,14070
0,00985
0,17749
Total
4,48464
307,41987
3,96613
270,56270
0,51851
36,85710
LA.7.1 Reboiler (E-105)
20
n- C4H8O
Air
18
19
Ld
n- C4H8O
Air
Laju alir massa keluar sebagai destilat adalah kapasitas produksi akhir
N 19
i − C 4 H 8O
= 36,77042 kmol
N 19
Air
= 7,73192 kmol
Laju alir massa keluar yang dikembalikan ke kolom destilasi
LB
= LD + (q × f) ............................................ (Geankoplis, 1997)
q
= 1 (umpan dalam ke adaan mendidih)
f
= jumlah mol umpan yang masuk pada kolom destilasi
= 48,48264 kmol
LB
= 0,51851 + (1 × 48,48264)
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
= 49,00115 kmol
= LB – D
VB
= 49,00115 – 44,50234
= 4,49881 kmol
= x ib × VB
N 20
n − C 4 H 8O
= 0,95 × 4,49881
= 4,27387 kmol
= x ib × VB
N 20
Air
= 0,05 × 4,49881
= 0,22494 kmol
Laju Alir Masuk Reboiler
20
= N 19
n − C 4 H 8O + N n − C 4 H 8O
N 18
n −C 4 H 8O
= 36,77042 + 4,27387
= 41,04429 kmol
N 18
Air
20
= N 19
Air + N Air
= 7,73192 + 0,22494
= 7,95686 kmol
Tabel LA.13 Neraca Massa Reboiler
Alur Masuk
Alur 18
Komponen
n-C4H8O
Air
Total
Alur Keluar
Alur 19
Alur 20
N
F
N
F
N
F
(kmol/jam)
(kg/jam)
(kmol/jam)
(kg/jam)
(kmol/jam)
(kg/jam)
41,04429
2.959,70395
36,77042
2.651,51515
4,27387
308,18880
7,95686
143,61338
7,73192
139,55343
0,22494
4,05995
49,00115
3.103,31733
44,50234
2.791,06858
4,49881
312,24875
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
LAMPIRAN B
PERHITUNGAN NERACA ENERGI
Basis perhitungan
: 1 jam operasi
Satuan operasi
: kJ/jam
Temperatur refference
: 25 oC = 298,15 K
Perhitungan neraca panas menggunakan rumus sebagai berikut :
Perhitungan beban panas pada masing-masing alur masuk dan keluar
Q=H=
∫
T
Tref
n x Cp x dT
...................... (Smith,Van Ness, 1996)
Persamaan umum untuk menghitung kapasitas panas gas adalah sebagai berikut :
Cp (g) = a + bT + cT 2 + dT 3 + eT 4 + fT 5
Tabel LB.1 Data Kapasitas Panas Gas (J/mol K)
Komponen
a
b
c
d
× 102
0,0003514
28,6774
0,184132
0,0002766
C3H6
24,3657
0,0712795
0,0003384
C3H8
47,2659
-0,131469
0,00117
H2
17,6386
0,0670055
-0,000131
CO
29,0063
0,0024924
n-C4H8O
64,4
i- C4H8O
6,48
-1,86
× 10-5
×
-4,638 ×
-5,153 ×
1,697 ×
1,006 ×
4,799 ×
-3,537
e
10-7
10-7
10-7
10-7
10-7
10-8
×
1,09 ×
2,305 ×
8,189 ×
-2,92 ×
-2,87 ×
1,008
10-10
10-10
10-10
10-10
10-11
10-11
(sumber: Reklaitis, 1983)
Dan persamaan umum untuk menghitung kapasitas panas cairan adalah:
Cp (l) = a + bT + cT 2 + dT 4
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Table LB. 2 Data Kapasitas Panas Cairan (J/mol K)
Komponen
a
n-C4H8O
i- C4H8O
C3H6
C3H8
Air
b
c
d
28,21
1,104
-0,0028523
2,953E-06
25,3636
0,966816
-0,00287136
3,757E-06
12.2867
0.918751
-0.00434735
7.94316E-06
33.7507
0.746408
-0.00364966
7.1067E-06
18,2964
0,472118
-0,00133878
1,314E-06
(Sumber: Reklaitis, 1983)
Table LB.3 Data Panas Latent (J/mol)
Komponen
Titik Didih
n-C4H8O
74,8
31790
64,1
31272,9
225,5
18372,6
231,6
18773,1
100
40565,2
i- C4H8O
C3H6
C3H8
Panas Latent
Air
(Sumber: Reklaitis, 1983)
Table LB. 4 Panas Pembentukan
Komponen
∆Hf (kcal/kmol)
n-C4H8O
-49
i- C4H8O
-51,56
C3H6
4,88
C3H8
-24,82
0
H2
CO
-26,42
(Sumber: Reklaitis, 1983)
Tabel LB.5 Tekanan Uap Antoine (kPa) ln P = A-(B/(t+C))
Komponen
n-C4H8O
i- C4H8O
C3H6
C3H8
H2
CO
a
b
c
7,21736
1317,94
229,115
14,851
2998,05
-44,2128
13,8782
1875,25
-22,9101
13,7097
1872,82
-25,1011
12,7844
232,32
8,08
13,8722
769,93
1,6369
(Sumber: Reklaitis, 1983)
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Tabel LB.6 Data steam air pendingin yang digunakan
T (oC)
λ (kJ/kg)
28
-
40
-
100
2256,9
Air pendingin
Saturated steam
(Sumber: Reklaitis, 1983)
Data kapasitas panas padatan katalis = 24,98 kJ/kmol.K (freepatent, 2008)
LB.1 Reaktor (R-101)
Air pendingin keluar 40 o C
C3H6
C3H8
CO
H2
100 oC
100 oC
n-C4H8O
i- C4H8O
C3H6
C3H8
CO
H2
Air pendingin masuk 28 oC
Kondisi reaksi : Tekanan (P) = 6 atm
Temperatur = 100 oC
Jenis reaksi
: Eksotermis
Reaksi yang terjadi:
C3H6 + CO + H2
r1
Propilen Gas Sintesis
C3H8
C4H8O + C4H8O(Sebagai hasil samping reaksi)
n-butiraldehid
r2
+ CO
Propilen Karbon monoksida
iso-butiraldehid
C4H8O + C4H8O(Sebagai hasil samping reaksi)
n-butiraldehid
iso-butiraldehid
Neraca panas masuk reaktor:
(Q in)
=
∑
373,15
n
i =1
N in
∫ Cp
(g)
dT
298.15
(Q in)
=
∑
373,15
n
i =1
N in
∫ Cp
lg)
dT
298.15
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Persamaan neraca panas pada umumnya
Q
=
∑
n
i =1
Dimana
N × Hi
N
= jumlah mol komponen (kmol)
Hi
= enthalpi dari komponen i (kJ/kmol)
Secara umum persamaan ∫ Cp dT dapat diselesaikan dengan persamaan:
∫ Cp dT
= a(T2 − T1 ) + b ((T2 ) 2 − (T1 ) 2 ) + c ((T2 )3 − (T1 )3 ) + d ((T2 ) 4 − (T1 ) 4 ) + e ((T2 )5 − (T1 )5 )
2
3
4
5
Tabel LB.7 Neraca Panas Masuk Reaktor
in
Komponen
∫ Cp dT
N (kmol/jam)
Q in (kJ/jam)
298.15
C3H6
39,62261
-7.358,81455
-291.575,439
C3H8
1,43709
-8.046,41058
-11.563,41618
H2
45,67992
2.154,42763
98.414,08178
CO
46,02081
2.189,79658
100.776,1985
Air
8,03142
0
0
Katalis
0,02132
0
0
Total panas
-103.948,57492
Tabel LB.8 Neraca Panas Masuk Reaktor Komponen Propilen pada Titik Didih
Komponen
ΔH laten
N (kmol/jam)
Q in (kJ/jam)
C3H6
39,62261
18.372,6
727.970,36454
C3H8
1,43709
18.773,1
26,97863
Total panas
Panas yang masuk dari katalis
727.997,34314
= Cp × m × Δt
Δt = 0, sehingga:
Panas yang masuk dari katalis
=0
Sehingga jumlah panas yang masuk = -103.948,57492 + 727.997,34314
= 624.048,76372 kJ
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Panas keluar (Q out)
(P = 6 atm, T = 100 oC)
(Q out)
=
∑
373,15
n
i =1
∫ Cp
N out
(g)
dT
298.15
Tabel LB.9 Neraca Panas Keluar Reaktor
373.15
Komponen
∫ Cp
N (kmol/jam)
(g)
dT
Q out (kJ/jam)
298.15
n-C4H8O
37.00626
8.523,22577
315.412,70888
i- C4H8O
3.73683
7.907,61923
29.549,42877
C3H6
0,22615
5.238,70824
1.184,73387
C3H8
0,09046
15.834,32820
1.432,37333
H2
4,93683
2.154,42763
10.636,04296
CO
6,62435
2.189.79657
14.505,97891
Air
8,03142
5.671.86795
45.553,15369
Katalis
0,02132
1873,5
39,94302
Total panas
418.314,36342
Laju reaksi pembentukan dengan reaktan propilen:
r1
= 39,39646 kmol/jam
Laju reaksi pembentukan dengan propilen
r2
= 1,34663 kmol/jam
Panas reaksi pembentukan pada suhu 25 oC:
∆H1
∑N
=
produk
i
× ΔΗ f produk − ∑ N reaktan × ΔΗ f reaktan
i
∆H1
= -2.830,09835 kkal
∆H2
= -60,37794 kkal
∆H1 + ∆H2
= -2.890,47628 kkal = -13.303,12805 kJ
Tabel LB.10 Panas Reaksi Akibat Perubahan Tekanan
Komponen
Tc
ω
Pr
H0
Pr
H1
n-C4H8O
525
39,48
0,345
6,58
-12405 -29230
i- C4H8O
507
40,46
0,37
6,7433
-18706 -25700
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Nilai H0 dan H1 didapatkan dari table E Smith, 2001
Persamaan untuk menghitung ΔH ‘
= H0 + ωH1
ΔH’ n-butiraldehid
= - 12.405 + 0,345 (-29.230)
= - 22.489,98413 kJ/kmol
ΔH’ iso-butiraldehid
= - 18706 + 0,37 (-25700)
= - 28.215,59949. kJ/kmol
Jumlah panas akibat perubahan tekanan:
Q(6 atm)
= -937.707,09884 kJ
Persamaan neraca panas secara umum:
Qtotal
= Qout + ΔHreaksi + ΔH’ - Qin
= 418.314,36342 + -13.303,12805 + -937.707,09884 – 624.048,76372
= - 1.156.744,62719 kJ
QTotal adalah panas yang dilepaskan oleh komponen-komponen pada reaktor
Sehingga dibutuhkan media pendingin untuk menyerap panas yang dilepas, Dari
hukum kekekalan energi yang menyatakan energi yang dilepas sama dengan energi
yang diterima,sehingga panas yang diserap oleh air pendingin, Air pendingin yang
digunakan memiliki temperatur 28 oC dan diharapkan keluar pada suhu 40 oC,
Sehingga untuk enthalpi air pendingin yang digunakan adalah
Cpl
= a + bT + cT2 + dT 3
Sehingga enthalpi dari air pendingin
313.15
∫ Cpl dT
= a(T2 − T1 ) + b ((T2 ) 2 − (T1 ) 2 ) + c ((T2 )3 − (T1 )3 ) + d ((T2 ) 4 − (T1 ) 4 )
2
301.15
3
4
= 901,03766 kj/kmol
Qyang diserap
= Qyang dilepas
Q
= N × ∆H
N
=
Q
ΔΗ
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
=
1.156.744,62719
901,03766
= -1.283,79165 kmol
Massa air pendingin yang dibutuhkan (m)
= N × BM
= 1.283,79165 × 18,016
= 23.128,79043 kg
LB. 2 Cooler I (E-102)
Air pendingin bekas 40 oC
n-C4H8O
i- C4H8O
C3H6
C3H8
H2
CO
Air
n-butiraldehid
iso-butiraldehid
propilen
propana
hydrogen
karbon monoksida
air
85 oC
100 oC
Air pendingin 28 oC
Panas masuk (Qin)
= ∑ in=1 N in
373,15
∫ Cp
(g)
dT
298.15
(P = 6 atm, T = 100 oC)
Tabel LB.11 Neraca Panas Masuk Cooler
373.15
Komponen
N (kmol/jam)
∫ Cp
(g)
dT
Q in (kJ/jam)
298.15
n-C4H8O
37,00626
8.523,22577
315.412,71025
i- C4H8O
3,73683
7.907,61923
29.549,40895
C3H6
0,22615
5.238,70824
1.184,74285
C3H8
0,09046
15.834,32820
1.432,38419
H2
6,62435
2.154,42763
14.271,68565
CO
4,93683
2.189.79657
10.810,66298
Air
8,03142
5.671.86795
45.553,17224
Katalis
0,02132
1873,5
198,72984
Total panas
418.413,49694
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Panas keluar (Q out)
(P = 6 atm, T = 85 oC)
(Q out)
=
∑
358,15
n
i =1
∫ Cp
N out
(g)
dT
298.15
Neraca massa masuk = neraca massa keluar
Tabel LB.12 Neraca Panas Keluar Cooler
358.15
Komponen
N (kmol/jam)
∫ Cp
(g)
dT
Q out (kJ/jam)
298.15
n-C4H8O
37,00626
6.729,86660
249.047,19426
i- C4H8O
3,73683
6.223,71786
23.256,96000
C3H6
0,22615
4.119,58543
931,65131
C3H8
0,09046
12.034,97332
1.088,69194
H2
6,62435
1.720,10755
11.394,59682
CO
4,93683
1.750.93121
8.644,05739
Air
8,03142
-876,86160
-7.042,44667
Katalis
0,02132
8.946,587
190,74123
Total panas
Qtotal
287.511,44628
= Qout – Qin
= 287.511,44628 – 418.413,49694
= -130.902,05066 kJ
Qyang diserap air
Qyang diserap air
= 130.902,05066 kJ
= N×
313.15
∫ Cpl dT
301.15
N
=
Q yang diserap
313.15
∫ Cp
(l)
301.15
= 145,27922 kJ
m
= N × BM
= 145,27922 × 18,016
= 2.617,35047 kg
Jumlah kebutuhan air pendingin = 2.617,35047 kg
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
LB. 3 Separator Propilen (V-101)
105º C
Steam 100º C
N-butiraldehid
Iso-butiraldehid
Propilen
Propana
85°C
Hidrogen
Karbon monoksida
Katalis
Air
105º C
Kondensat 100º C
N-butiraldehid
Iso-butiraldehid
Propilen
Propana
Hidrogen
Karbon monoksida
N-butiraldehid
Iso-butiraldehid
Hidrogen
Karbon monoksida
Katalis
Air
Panas masuk (Qin)
(T = 85 oC)
(Q in)
=
∑
358,15
n
i =1
N in
∫ Cp
(g)
dT
298,15
Tabel LB.13 Neraca Panas Masuk Separator Propilen (Alur 6)
358.15
Komponen
N (kmol/jam)
∫ Cp
(g)
dT
Q in (kJ/jam)
298.15
n-C4H8O
37,00626
6.729,86660
249.047,19426
i- C4H8O
3,73683
6.223,71786
23.256,96000
C3H6
0,22615
4.119,58543
931,65131
C3H8
0,09046
12.034,97332
1.088,69194
H2
6,62435
1.720,10755
11.394,59682
CO
4,93683
1.750.93121
8.644,05739
Air
8,03142
-876,86160
-7.042,44667
Katalis
0,02132
8.946,587
190,74123
Total panas
287.511,44628
Panas keluar alur 8
(T keluar = 105 oC)
(Qout)
=
∑
378,15
n
i =1
N out
∫ Cp
(g)
dT
298.15
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Tabel LB.14 Neraca Panas Keluar Separator Propilen (Alur 8)
378.15
Komponen
N (kmol/jam)
∫ Cp
(g)
dT
Q out (kJ/jam)
298.15
n-C4H8O
0,21484
9.131,01079
1.961,74406
i- C4H8O
0,03392
8.479,94334
287,66306
C3H6
0,22615
5.619,58974
1.270,87985
C3H8
0,09046
17.180,57887
1.554,16695
H2
6,21917
2.299,45724
14.300,72044
CO
4,52303
2.336.21407
10.566,77634
Total panas
29.941,95070
Panas keluar separator alur 7
(T keluar = 105 oC)
(Qout)
=
∑
378,15
n
i =1
∫ Cp
N out
(g)
dT
298,15
Tabel LB.15 Neraca Panas Keluar Separator Propilen (Alur 7)
378.15
Komponen
N (kmol/jam)
∫ Cp
(g)
dT
Q out (kJ/jam)
298.15
n-C4H8O
36,79142
9.131,01079
335.942,81675
i- C4H8O
3,70290
8.479,94334
31.400,42235
H2
0,40518
2.299,45724
931,69234
CO
0,41380
2.336.21407
966,72556
Air
8,03142
6.053,844469
48.620,98735
Katalis
0,02132
9.446,187
206,76108
Total panas
Qtotal
418.069,40544
= Qout (alur 7) + Qout (alur 8) - Qin
= 418.069,40544 + 29.941,95070 - 287.511,44628
= 160.499,90990 kJ
Qtoral
= Qsteam
Qsteam
= 160.499,90990 kJ
Qsteam
=m×
313.15
∫ Cp
(g)
dT
301.15
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
m
=
Q steam
= 71,11295 kg
313.15
∫ Cp
(g)
dT
301.15
LB. 4 Separator Reaktan I (V-102)
Air pendingin 28 oC
n-butiraldehid
i-Butiraldehid
Propilen
Propana
Karbon Monoksida
Hidrogen
n-butiraldehid
i-Butiraldehid
Propilen
Propana
Karbon Monoksida
Hidrogen
Air pendingin
Bekas 40 oC
Panas masuk separator
(T masuk = 105 oC)
(Qin)
=
∑
378,15
n
i =1
N in
∫ Cp
(g)
dT
298.15
Tabel LB.16 Neraca Panas Masuk Separator
378.15
Komponen
N (kmol/jam)
∫ Cp
(g)
dT
Q in (kJ/jam)
298.15
n-C4H8O
0,21484
9.131,01079
1.961,74406
i- C4H8O
0,03392
8.479,94334
287,66306
C3H6
0,22615
5.619,58974
1.270,87985
C3H8
0,09046
17.180,57887
1.554,16695
H2
6,21917
2.299,45724
14.300,72044
CO
4,52303
2.336.21407
10.566,77634
Total panas
29.941,95070
Panas keluar separator
(T keluar = 43 oC)
(Qout)
=
∑
315,15
n
i =1
N out
∫ Cp
(g)
dT
298.15
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Tabel LB.17 Neraca Panas Keluar Separator
315.15
Komponen
N (kmol/jam)
∫ Cp
(g)
dT
Q out (kJ/jam)
298.15
n-C4H8O
0,21484
1.835,63344
394,37507
i- C4H8O
0,03392
1.678,57923
56,94204
C3H6
0,22615
1.108,88993
250,77736
C3H8
0,09046
2.944,76710
266,38565
H2
6,21917
483,86948
3.009,26761
CO
4,52303
495.50602
2.241,19072
Total panas
6.218,93844
Panas laten n-butiraldehid dan iso butiraldehid:
Panas laten (λ) n-butiraldehid
= -31.790 kJ/kmol
Panas laten (λ) iso-butiraldehid
= -31.272,9 kJ/kmol
Panas laten n-butiraldehid
= λ × Nn-butiraldehid
= -31.790 × 0,21484
= -6.829,89485 kJ
Panas laten iso-butiraldehid
= λ × Niso-butiraldehid
= -31.272,9 × 0,03392
= -1.060,86299 kJ
∆Hair pendingin
313.15
=
∫ Cpl (air) dT
= 901,03766 kJ
301.15
Hukum kekekalan energi
Qyang dilepas
= Qyang diserap
Qyang dilepas
= Qout + ΔH – Qin
= 6.218,93844 +(-6.829,89485 –1.060,86299) – 29.941,95070
= -31.613,77010 kJ
Qyang diserap
= 31.613,77010 kj
Banyak air pendingin yang dibutuhkan (m) =
Q yang diserap
313.15
× BM air
∫ Cpl(air)dT
301.15
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
=
31.613,7701
× 18.016
901,03766
= 632,10863 kg
LB. 5 Separator Tekanan Rendah (V-103)
Air pendingin
bekas 40º C
N-butiraldehid
50,52 oC
50,5º C Iso-butiraldehid
Hidrogen
Karbon monoksida
N-butiraldehid
Iso-butiraldehid105°C
Hidrogen
Karbon monoksida
Katalis
Air
50,52 oC
50,5º C
Air pendingin 28º
C
N-butiraldehid
Iso-butiraldehid
Katalis
Air
Panas masuk separator (T = 105 oC)
(Qin)
=
∑
378,15
n
i =1
N in
∫ Cp
(g)
dT
298.15
Tabel LB.18 Neraca Panas Masuk Separator Tekanan Rendah
378.15
Komponen
N (kmol/jam)
∫ Cp
(g)
dT
Q in (kJ/jam)
298.15
n-C4H8O
36,79142
9.131,01079
335.942,81675
i- C4H8O
3,70290
8.479,94334
31.400,42235
H2
0,40518
2.299,45724
931,69234
CO
0,41380
2.336.21407
966,72556
Air
8,03142
6.053,844469
48.620,98735
Katalis
0,02132
9.446,187
206,76108
Total panas
418.069,40544
Panas keluar separator pada alur atas (T = 50,52 oC)
(Qout)
=
∑
323,67
n
i =1
N out
∫ Cp
(g)
dT
298.15
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Tabel LB.19 Neraca Panas Keluar Separator Tekanan Rendah pada Alur 12
323.67
Komponen
N (kmol/jam)
∫ Cp
(g)
dT
Qout (kJ/jam)
298.15
n-C4H8O
0,01724
2.776,598057
47,87319
i- C4H8O
0,02586
2.545,331979
65,82866
H2
0,40518
727.54317
294,78539
CO
0,41380
743.99311
307,86441
Total panas
716,35164
Panas keluar separator pada alur bawah (T = 50,52 oC)
(Qout)
=
∑
323,67
n
i =1
∫ Cp
N out
(g)
dT
298.15
Tabel LB.20 Neraca Panas Keluar Separator Tekanan Rendah pada Alur 11
323.67
Komponen
N (kmol/jam)
∫ Cp
(l)
dT
Q out (kJ/jam)
298.15
n-C4H8O
36,77417
-4.987,06603
-183.395,23582
i- C4H8O
3,67704
-6.384.37778
-23.475,62670
Air
8,03142
1.918,12410
15.405,26657
Katalis
0,02132
637,48960
13,95357
Total panas
-191.451,64246
Panas latent untuk n-butiraldehid dan iso-butiraldehid:
Panas laten (λ) n-butiraldehid
= - 31.790 kJ/kmol
Panas laten (λ) iso-butiraldehid
= - 31.272,9 kJ/kmol
Panas laten n-butiraldehid
= λ × Nn-butiraldehid
= - 31.790 × 36,77417
= -1.169.599,11611 kJ
Panas laten iso-butiraldehid
= λ × Niso-butiraldehid
= - 31.272,9 × 3,67704
= -114.991,70422 kJ
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Jumlah panas latent
= -1.169.599,11611 + (-114.991,70422)
= -1.284.590,82033 kJ
Panas total pada kolom pemisah tekanan rendah
Qtotal
= ΣQout + λ – Qin
= -191.451,64246 + 716,35164 + (-1.284.590,82033) - 418.069,40544
= -1.893.350,51659 kJ
Qtotal merupakan panas yang dilepas, sehingga diperlukan media pendingin, yang
digunakan adalah air pada suhu 28 oC,
Qyang diserap
= Qyang dilepas
= 1.893.350,51659 kJ
∆Hair pendingin
313.15
=
∫ Cpl (air) dT
= 901,03766 kJ
301.15
Banyak air pendingin yang dibutuhkan (m) =
Q yang diserap
313.15
× BM air
∫ Cpl(air)dT
301.15
=
1.893.350,51659
× 18,016
901,03766
= 37.857,02243 kg
LB. 6 Separator Reaktan II (V-104)
(T masuk = 50,52 oC dan T keluar = 43 oC)
Air pendingin 28 oC
n-butiraldehid
i-Butiraldehid
Propilen
Propana
Karbon Monoksida
Hidrogen
n-butiraldehid
i-Butiraldehid
Propilen
Propana
Karbon Monoksida
Hidrogen
Air pendingin
Bekas 40 oC
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Panas masuk separator
(T masuk = 50,52 oC)
(Qin)
=
∑
323,67
n
i =1
∫ Cp
N in
(g)
dT
298.15
Tabel LB.21 Neraca Panas Masuk Separator
323.67
Komponen
N (kmol/jam)
∫ Cp
(g)
dT
Q in (kJ/jam)
298.15
n-C4H8O
0,01724
2.776,59806
47,87319
i- C4H8O
0,02586
2.545,33198
65,82866
H2
0,40518
727.54317
294,78539
CO
0,41380
743.99311
307,86441
Total panas
716,35165
Panas keluar cooler
(T keluar = 42 oC)
(Qout)
=
∑
316,15
n
i =1
N out
∫ Cp
(g)
dT
298.15
Tabel LB.22 Neraca Panas Keluar Separator
316.15
Komponen
N (kmol/jam)
∫ Cp
(g)
dT
Q out (kJ/jam)
298.15
n-C4H8O
0,01724
1.835,63344
31,64939
i- C4H8O
0,02586
1.678,57923
43,41226
H2
0,40518
483,86948
196,05387
CO
0,41380
495.50602
205,04043
Total panas
∆Hair pendingin
476,15595
313.15
=
∫ Cpl (air) dT
= 901,03766 kJ
301.15
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Hukum kekekalan energi
Qyang dilepas
= Qyang diserap
Qyang dilepas
= Qout – Qin
= 476,15595 – 716,35165
= - 240,19570 kJ
Qyang diserap
= 240,19570 kj
Banyak air pendingin yang dibutuhkan (m) =
Q yang diserap
313.15
× BM air
∫ Cpl(air)dT
301.15
=
240,19570
× 18.016
901,03766
= 4,80265 kg
LB. 7 Heater (E-103)
T masuk
= 50,52 oC
T keluar
= 76,85 oC
Saturated steam 100ºC
N-butiraldehid
Iso-butiraldehid
air
50,52º C
76,85 ºC
N-butiraldehid
Iso-butiraldehid
Air
Kondensat 100ºC
Panas masuk heater
(T masuk = 50,52 oC)
(Qin)
=
∑
323,67
n
i =1
N in
∫ Cp
(l)
dT
298.15
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Tabel LB.23 Neraca Panas Masuk Heater
323.67
Komponen
∫ Cp
N (kmol/jam)
(l)
dT
Q in (kJ/jam)
298.15
n-C4H8O
36,77417
4.707,81403
173.125,97402
i- C4H8O
3,67704
4.117,82823
15.141,42828
Air
8,03142
1.918,12410
15.405,26657
Total panas
203.672,66886
Panas keluar heater
(T keluar = 76,85 oC)
(Qout)
=
∑
316,15
n
i =1
N out
∫ Cp
(l)
dT
298.15
Tabel LB.24 Neraca Panas Keluar Heater
343,15
Komponen
∫ Cp
N (kmol/jam)
(l)
dT
Q out (kJ/jam)
298.15
n-C4H8O
36,77417
9.692,44048
356.431,49640
i- C4H8O
3,67704
8.564,76416
31.492,99950
Air
8,03142
3.910,04987
31.403,26550
Total panas
419.327,76140
Panas total heater (Qtotal)
= Qout - Qin
= 419.327,76140 - 203.672,66886
= 215.655,09254 kJ
Panas yang dibutuhkan = panas yang diberikan steam, sehingga panas yang diberikan
oleh steam
= 215.655,09254 kJ
Steam yang digunakan pada suhu 100 oC, dengan panas latentnya 2.256,9 kJ/kmol
Jumlah steam yang dibutuhkan =
=
Qtotal
λ
× 18,016
steam
215.655,09254
× 18,016
2.256,9
= 1.721,49504 kg
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
LB. 8 Kolom Destilasi (V-106)
Air pendingin bekas 40ºC
Air pendingin
28ºC
63.3º C
N-butiraldehid
Iso-butiraldehid
Air
70ºC
74.8º CSteam 100ºC
N-butiraldehid
Iso-butiraldehid
Air
kondensat 100ºC
N-butiraldehid
Air
LB.8.1 Kondensor (E-104)
Panas masuk kondensor (T = 65,3 oC)
(Qin)
=
∑
350
n
i =1
N in
∫ Cp
(g)
dT
298.15
Tabel LB.25 Neraca Panas Masuk Kondensor
350
Komponen
N (kmol/jam)
∫ Cp
(g)
dT
Q in (kJ/jam)
298.15
n-C4H8O
0,00427
4.981,26030
21,27296
i- C4H8O
4,18519
4.590,17031
19.210,71518
Air
0,29519
1.517.37654
38,98129
Total panas
19.270,96944
Panas keluar pada kondensor sebagai kondensat (T dew = 63,3 oC)
(Qout)
=
∑
342,15
n
i =1
N out
∫ Cp
298.15
(g)
dT +
∑
342,15
n
i =1
N out
∫ Cp
(l)
dT - Hvl
298.15
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Tabel LB.26 Neraca Panas Keluar Kondensor sebagai Kondensat
336.45
Komponen
N (kmol/jam)
∫ Cp
343.15
(l)
dT
∫ Cp
Hvl
298.15
(g)
dT
Qout (kJ/jam)
336.45
n-C4H8O
0,00375
7.110,98372
-31790
159,47118
-91,99939
i- C4H8O
3,67704
6.249,30289
-31.272,9
148,16709
-91.468,00665
Air
0,28534
2.883.43079
-40.565,2
47,34282
-596,06029
Total panas
-92.156,06633
Panas keluar pada kondensor sebagai refluks (T dew = 63,3 oC)
(Qout)
=
∑
342,15
n
i =1
N out
∫ Cp
(g)
dT – Hvl +
∑
342,15
n
i =1
N out
298.15
∫ Cp
(l)
dT
298.15
Tabel LB. 27 Neraca Panas Keluar Kondensor sebagai Refluks
343.15
336.45
Komponen
N (kmol/jam)
∫ Cp
(l)
dT
Hvl
∫ Cp
(g)
dT
Q out (kJ/jam)
336.45
298.15
n-C4H8O
0,00052
7.110,98372
-31790
159,47118
-12,71373
i- C4H8O
0,50814
6.249,30289
-31.272,9
148,16709
-12.640,28758
Air
0,00985
2.883.43079
-40.565,2
47,34282
-370,76537
Total panas
Panas keseluruhan (Qtotal)
-13.023,76668
= ΣQout – Qin
= -13.023,76668 + (- 92.156,06633) – 19.270,96944
= -124.450,80244 kJ
Panas yang diserap oleh air pendingin (Qair) = 124.450,80244 kJ
Massa air pendingin yang digunakan (m)
=
Q yang diserap
313.15
× BM air
∫ Cpl(air)dT
301.15
=
124.450,80244
× 18,016
901,03766
= 2.488,35954 kg
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
LB.8.2 Reboiler (E-105)
Steam
100ºC
N-butiraldehid
80º
C
N-butiraldehid
Air
80º
76,85º
C
C
Kondensat
100ºC
N-butiraldehid
Air
Panas masuk reboiler (T = 71,85 oC)
(Qin)
=
∑
350
n
i =1
N in
∫ Cp
(l)
dT
298.15
Tabel LB.28 Neraca Panas Masuk Reboiler
350
Komponen
∫ Cp
N (kmol/jam)
(l)
dT
Q in (kJ/jam)
298.15
n-C4H8O
41,04429
8.383,07168
344.077,24868
7,95686
3.390,65388
26.978,96104
Air
Total panas
371.056,20972
Panas keluar yang dikembalikan ke dalam kolom distilasi (T buble = 80 oC)
(Qout)
=
∑
349,15
n
i =1
N out
∫ Cp (g) dT +
∑
298.15
347,15
n
i =1
∫ Cp
N out
(l)
dT + Hvl
298.15
Tabel LB.29 Neraca Panas Keluar Reboiler yang dikembalikan ke Kolom Distilasi
353.15
347.15
Komponen
N (kmol/jam)
∫ Cp (l) dT
Hvl
∫ Cp
(g)
dT
Q out (kJ/jam)
347.15
298.15
n-C4H8O
4,27387
-1.922,21923
31.790
1.168,70538
132.645,92305
Air
0,22494
-759,24411
40.565,2
339,141105
9.030,26032
Total panas
141.676,18336
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Panas keluar reboiler (T buble = 80 oC)
(Qout)
=
∑
342,15
n
i =1
N out
∫ Cp
(g)
dT - Hvl +
342,15
∑
n
i =1
298.15
N out
∫ Cp
(l)
dT
298.15
Tabel LB.30 Neraca Panas Keluar Reboiler
353,15
Komponen
∫ Cp
N (kmol/jam)
(l)
dT
Q out (kJ/jam)
298.15
n-C4H8O
Air
36,77042
11.068,79684
407.004,33405
7,73192
4.453,09381
34.430,96631
Total Panas
Panas keseluruhan (Qtotal)
441.435,30036
= ΣQout – Qin
= 441.435,30036 + 141.676,18336 – 371.056,20972
= 212.055,27400 kJ
Panas yang diberikan oleh steam (Qsteam)
= 212.055,27400 kJ
Massa steam yang digunakan (m)
=
Q total
λ (100 0 C)
=
212.055,27400
2256,9
= m
= 93,95865 kg
LB. 9 Cooler II (E-106)
Air pendingin bekas 40º C
N-butiraldehid 71,85º C
Iso-butiraldehid
Air
25ºC
N-butiraldehid
Air
Air pendingin 28ºC
Panas masuk cooler (T masuk 71,85 oC)
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
(Qin)
=
∑
342,15
n
i =1
∫ Cp
N in
(g)
dT
298.15
Tabel LB.31 Neraca Panas Masuk Cooler
343.15
Komponen
∫ Cp
N (kmol/jam)
(g)
dT
Q in (kJ/jam)
298.15
n-C4H8O
36,77042
8.383,07168
308.249,08576
7,73192
3.390,65388
26.216,26548
Air
Total panas
334.465,35124
Panas keluar kondensor (T = 25 oC)
(Qout)
=
∑
298,15
n
i =1
∫ Cp
N out
(l)
dT
= Δt
=0
298,15
Qtotal
= Qout – Qin
= 0 – 334.465,35124
= – 334.465,35124 kJ
Qtotal merupakan panas yang dilepas dan dibutuhkan media pendingin, yaitu air
pendingin yang masuk pada suhu 28 oC.
Qtotal
= Qyang diserap
Qtotal
= N×
313.15
∫ Cp
(l)
dT
301.15
N
=
334.465,35124
901,03766
= 371,20019 kmol
m
= N × BM
= 6.687,54264 kg
Jumlah air pendingin yang dibutuhkan adalah sebanyak 6.687,54264 kg.
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
LB. 10 Cooler III (E-107)
Air pendingin bekas 40º C
N-butiraldehid 63,3º C
Iso-butiraldehid
Air
25ºC N-butiraldehid
Iso-butiraldehid
Air
Air pendingin 28ºC
Panas masuk kondensor (T masuk 63,3 oC)
(Qin)
=
∑
342,15
n
i =1
N in
∫ Cp
(g)
dT
298.15
Tabel LB.32 Neraca Energi Masuk Cooler
342.15
Komponen
∫ Cp
N (kmol/jam)
(g)
dT
Q in (kJ/jam)
298.15
n-C4H8O
0,00375
7.110,98372
26,66619
i-C4H8O
3,67704
6.249,30289
22.978,93670
Air
0,28534
2.883,43079
45,67354
Total panas
23.051,27643
Panas keluar kondensor (T = 25 oC)
(Qout)
=
∑
298,15
n
i =1
N out
∫ Cp
(l)
dT
= Δt
=0
298,15
Qtotal
= Qout - Qin
= 0 – 23.051,27643
= -23.051,27643 kJ
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Qtotal merupakan panas yang dilepas dan dibutuhkan media pendingin, yaitu air
pendingin yang masuk pada suhu 28 oC.
Qtotal
= Qyang diserap
313.15
Qtotal
= N×
∫ Cp
(l)
dT
301.15
N
=
23.051,27643
901,03766
= 25,58303 kmol
m
= N × BM
= 460,90393 kg
Jumlah air pendingin yang dibutuhkan adalah sebanyak 460,90393 kg.
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
LAMPIRAN C
PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN
LC. 1 Tangki Penyimpanan Gas Sintesis (TT-101)
Fungsi
: Menyimpan gas sintesis untuk kebutuhan 7 hari
Bahan konstruksi
: Low alloy steels SA – 202 Grade B
Bentuk
: Silinder dengan alas datar dan tutup ellipsoidal
Jenis sambungan
: Double welded butt join
Jumlah
: 4 unit
Kondisi Operasi
Tekanan
= 13 atm
= 13,6092 bar ........... (freepatent, 2008)
Temperatur
= 353,15 K ...................................... (freepatent, 2008)
Kebutuhan perancangan
= 7 hari
Faktor kelonggaran
= 20 %
Gas sintesis terdiri dari campuran hidrogen dan karbon monoksida dengan data
Komposisi komponen :
-
H2
= 0,501
-
Co
= 0,499
a. Volume Tangki
Komponen yang disimpan berada dalam fasa gas, sehingga perhitungannya
dilakukan dengan persamaan gas ideal.
P × V = z× R ×T
Dimana :
P
= Tekanan (atm)
V
= Volume zat (m3)
z
= Faktor kompresibilitas
R
= Tetapan gas (0,082057
T
= Temperatur (K)
m 3atm
)
kg mol K
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Untuk mencari nilai dari faktor kompresibilitas (z) digunakan metode Kay dan
dibutuhkan data:
Tabel LC.1 Komponen Pada Tangki Gas Sintesis
Komponen
Tc (K)
Pc (bar)
ZC
yi
H2
33,19
13,13
0,305
0,501
CO
132,9
34,99
0,299
0,499
= y i × Tci
Ti
= 0,501 × 33,19
TH 2
= 0,499 × 132,9
TCO
= 66,20298 K
= 16,65669 K
∑T
= 16,65669 + 66,20298
i
= 82,85967 K
Pi
= 0,501 × 13,13
PH 2
= y i × Pci
= 0,499 × 34,99
PCO
= 17,4299 bar
= 6,58940 bar
∑P
= 6,58940 + 17,4299
i
= 24,01937 bar
Zi
= 0,501 × 0,305
Z H2
= y i × Z ci
= 0,499 × 0,299
Z CO
= 0,14894
= 0,15307
∑Z
i
= 0,15307 + 0,14894
= 0,30201
Tr
=
Toperasi
∑T
Pr
=
=
353,15
= 4,26202
82,85967
∑P
i
i
Tr
Poperasi
Pr
=
13,60920
= 0,57410
24,01937
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Dari gambar 1.3 di Handbook Of Chemical Engineering Calculation didapatkan nilai
z = 1,1 sehingga volume reaktan dapat dihitung.
VBahan
=
zRT
P
V
=
1,1× 0,082057 × 353,15
13
VBahan
= 2,45202 m3
VTangki
= (1 + 0,2) × VBahan
= 1,2 × 2,45202
= 2,94243 m3
Untuk kebutuhan 7 hari diperlukan volume tangki sebesar ;
= 7 × 24 × 2,94243
Volume tangki
= 494,32743 m3
Direncanakan dibangun 4 unit tangki, maka ;
Volume tangki per unit =
494,32743
= 123,58186 m3
4
b. Diameter dan Tinggi Tangki
Direncanakan perbandingan tinggi dan diameter tangki (Hs : D) = 5 : 4
VS
πD 2
=
Hs
4
……………………………
(Brownell, 1959)
5π D 3
=
16
Ds
=
3
16 × 123,58186
5 × 3,14
= 5,01255 m
Hs
= 197,34443 in
= 5 ×D
4
= 5 × 5,01255
4
= 6,26568 m
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
=½ × D
r
=
197,34443
in
2
= 98,67221 in
Hs
½D
c. Tebal Tangki
Untuk tutup ellipsoidal
ts
=
P⋅r
+ Cc ............................................... (Brownel, 1959)
S.Ej − 0,6 P
Dimana:
P
= Maximum allowable internal preasure
r
= Jari-jari tangki
S
= Maximum allowable working stress
Ej
= Join efficiency
Cc
= Allowance for corrosion
Tinggi bahan baku :
Hc
= (1 – 0,2 ) × Hs
= 0,8 × 6,26568 m
= 5,01255 m
Densitas campuran gas dapat dihitung dengan rumus :
ρ
=
M×P
z ×R× T
Dimana :
P
= Tekanan (atm)
M
= Berat molekul campuran
z
= Faktor kompresibilitas
R
= Tetapan gas (0,082057
T
= Temperatur (K)
m 3atm
)
kg mol K
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
= (0,501 × 2,016) + (0,499 × 28,01)
M
= 14,965 kmol/kg
Sehingga ,
ρ
=
14,965 × 13
1,1 × 0,082057 × 353,15
= 6,10300 kg/m3
Phidrostatik = ρ × g × Hc
= 6,10300 kg/m3 × 9,8 m/det2 × 5,01255 m
= 0,29980 kPa
= 0,00296 atm
Poperasi = 13 atm + 0,00296 atm
= 13,00296 atm
Pdesign = (1 + faktor keamanan) × Poperasi
= (1 + 0,2) × 13,00296
= 15,60355 atm
ts
= 229 psi
=
P⋅r
+ Cc
S.Ej − 0,6 P
=
229 psi × 98,67221 in
+ 0,125 in
21.250 psi × 0,8 − 0,6 × 229 psi
= 1,46683 in
Maka, tebal tangki yang digunakan adalah 1 ½ in (Brownel, 1959).
d. Diameter dan Tinggi Tutup Tangki
Diameter tutup tangki sama dengan diameter tangki.= 5,01255 m
= 197,34443 in
Perbandingan tinggi dan diameter tutup tangki adalah = 1 : 4, sehingga
ht
=
5,01255
m
4
= 1,25314 m
½D
He
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Tinggi tangki keseluruhan adalah tinggi silinder ditambah dengan tinggi tutup:
Ttangki = Hs + ht
= 6,26568 m + 1,25314 m
= 7,51882 m
e. Tebal Tutup Tangki
Tebal penutup tangki untuk jenis elipsoidal
ts
=
P⋅r
+ Cc
S.Ej − 0,2 P
=
229 psi × 98,67221 in
+ 0,125 in
21.250 psi × 0,8 − 0,2 × 229 psi
= 1,45957 in
Sehingga tebal tangki yang digunakan adalah 1 ½ in (Brownel, 1959)
LC. 2 Expander (E-101)
Fungsi
: Menurunkan tekanan campuran gas sintesis dari tangki
penyimpanan sebelum masuk ke reaktor
Bahan konstruksi
: Comercial steel
Jenis
: Centrifugal expander
Jumlah
: 1 unit
Kondisi Operasi
Tekanan masuk (P1)
= 13 atm
Tekanan keluar (P2)
= 6 atm
Temperatur masuk
= 353,15 K
Rasio spesifik (γ)
= 1,4
Laju alir massa (F)
= 1.372,43824 kg/jam = 0,84047 lbm/s
ρcampuran
= 6,10300 kg/m3
Laju alir volumetrik (Q)
=
F 0,84047
=
ρ 0,38100
= 0,38100 lbm/ft3
= 2,20596 ft3/s
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Diameter pipa ekonomis dapat dihitung dengan persamaan:
De
= 3,9 (Q0,45)(ρ0,13)
= 3,9 (2,20596 0,45)( 6,10300,13)
= 4,91138 in
Sehingga dipilih meterial pipa comercial steel 6 in schedule 40, dengan spesifikasi:
•
Diameter dalam (ID) = 6,065 in
•
Diameter luar (OD)
= 6,065 in
•
Luas penampang
= 28,9 in2 ......................................... (Brownel, 1959)
γ −1


γ RT  P2  γ
  − 1 ................ (Geankoplis,2003)
=


γ − 1 M  P1 


Kerja mekanik (Ws)
1, 4 −1


1,4 0,082057(353,15)  6  1, 4
=
− 1
 

 7 
1,4 − 1 1.372,43824


= - 0,00318 J/kg
Daya yang dibutuhkan (P)
=
- Ws m
........................................ (Geankoplis,2003)
η
=
0,00318 (1.372,43824 )
0,6
= 7,28350 ft.lbf/s = 0,01324 hp
Maka daya motor yang digunakan adalah 1/60 hp.
LC.3 Tangki Penyimpanan Propilen (TT-101)
Fungsi
: Menyimpan propilen untuk kebutuhan 30 hari
Bahan konstruksi
: Carbon steel SA – 212 Grade B
Bentuk
: Silinder dengan alas datar dan tutup ellipsoidal
Jenis sambungan
: Double welded butt join
Jumlah
: 2 unit
Kondisi Operasi
Tekanan
= 1 atm
Temperatur
= 223,3 K = - 49,85 oC
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Laju alir massa
= 1.730,68648 kg/jam
Kebutuhan perancangan
= 30 hari
Faktor kelonggaran
= 20 %
Data komposisi komponen
-
C3H6
= 0,963
-
C3H8
= 0,037
Data densitas komponen
-
C3H6
= 612 kg/m3
-
C3H8
= 700 kg/m3
(Kirk-Orthmer, 1998)
Densitas campuran
ρ = ∑ yi × ρi
= (0,963 ⋅ 612 ) + (0,037 ⋅ 700 )
= 615,22202 kg/m3
a. Volume Tangki
Volume larutan
= Vpropilen + Vpropana
=
=
m propilen
ρ propilen
+
m propana
ρ propana
1.667,31945 63,36702
+
612
700
= 2,72438 + 0,09052
= 2,81490 m3
Volume tangki
= ( 100 % + 20 % ) × 2,81490
= 1,2 × 2,81490
= 3,37788 m3
Untuk kebutuhan 30 diperlukan volume tangki sebesar ;
Volume tangki
= 30 × 24 × 3,37788
= 2.432,07577 m3
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Direncanakan dibangun 2 unit tangki, maka ;
Volume tangki per unit =
2.432,07577
= 1.216,03788 m3
2
b. Diameter dan Tinggi Tangki
Direncanakan perbandingan tinggi dan diameter tangki (Hs : D) = 5 : 4
VS
D
=
πD 2
Hs
4
=
5π D 3
16
=
3
………………………….... (Brownell, 1959)
16 × 1.216,03788
5 × 3,14
= 10,74127 m = 423 in
Hs
= 5 ×D
4
= 5 × 10,74127
4
= 13,42659 m = 528,60497 in
r
=½ × D
=
423
in
2
= 211,44199 in
Hs
½D
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
c. Tebal Tangki
Untuk tutup ellipsoidal
ts
=
P⋅r
+ Cc ............................................... (Brownel, 1959)
S.Ej − 0,6 P
Dimana:
P
= Maximum allowable internal preasure
r
= Jari-jari tangki
S
= Maximum allowable working stress
Ej
= Join efficiency
Cc
= Allowance for corrosion
Tinggi cairan:
Hc
= (1 – 0,2 ) × Hs
= 0,8 × 13,42659 m
= 10,74127 m
Phidrostatik = ρ × g × Hc
= 615,22202 kg/m3 × 9,8 m/det2 × 10,74127 m
= 64,76103 kPa
= 0,63919 atm
Poperasi = 1 atm + 0,63919
= 1,63919 atm
Pdesign = (1 + faktor keamanan) × Poperasi
= (1 + 0,2) × 1,63919
= 1,96703 atm = 28,90747 psi
ts
=
P⋅r
+ Cc
S.Ej − 0,6 P
=
28,90747 psi × 211,44199 in
+ 0,125 in
10.000 psi × 0,8 − 0,6 × 28,90747 psi
= 0,89069 in
Maka, tebal tangki yang digunakan adalah 1 in (Brownel, 1959).
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
d. Diameter dan Tinggi Tutup Tangki
Diameter tutup tangki sama dengan diameter tangki.= 10,74127 m = 423 in
Perbandingan tinggi dan diameter tutup tangki adalah = 1 : 4, sehingga
ht
=
10,74127 m
m
4
= 2,68532 m
½D
He
Tinggi tangki keseluruhan adalah tinggi silinder ditambah dengan tinggi tutup:
Ttangki = 13,42659 m + 2,68532 m
= 16,11191 m
e. Tebal Tutup Tangki
Tebal penutup tangki untuk jenis elipsoidal
ts
=
P⋅r
+ Cc
S.Ej − 0,2 P
=
28,90747 psi × 211,44199 in
+ 0,125 in
10.000 psi × 0,8 − 0,2 × 28,90747 psi
= 0,88958 in
Sehingga tebal tangki yang digunakan adalah 1 in (Brownel, 1959).
LC. 4 Pompa I (J-101)
Fungsi
: Memompa propilen dari tangki penyimpanan ke reaktor
Bahan
: Carbon stainless steel
Jenis
: Pompa sentrifugal
Jumlah
: 1 unit
Kondisi Operasi
Tekanan
= 1 atm
Laju alir masssa (F)
= 1.730,68647 kg/jam = 1,05985 lbm/s
Densitas campuran (ρ)
= 615,2220152 kg/m3 = 38,40697 lbm/ft3
Viskositas campuran (μ)
= 0,23 cP
= 0,00015 lbm/ft3.s
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Laju alir volumetrik (Q)
=
F
ρ
=
1,05985
= 0,02760 ft 3 /s
38,40697
Laju alir volume pompa sentrifugal berkisar dari 6,67 × 10-5 sampai 6,3 m3/s
dan viskositasnya kurang dari 0,05 Pa.s (Geankoplis, 1997). Maka dengan nilai Q
dan μcampuran di atas dapat menggunakan pompa sentrifugal.
Perencanaan pompa :
Diameter optimum (De)
= 3,9 × (Q 0,45) × (ρ 0,13)
= 3,9 × (0,02760 0,45) × (38,40697 0,13)
= 1,24570 in
Dari hasil perhitungan diameter optimum maka diambil pipa dengan spesifikasi :
- Ukuran nominal pipa
= 1 ½ in
- Schedule pipa
= 40
- Inside Diameter (D)
= 1,38 in
= 0,11500 ft
- Outside Diameter
= 1,66 in
= 0,13833 ft
- Luas penampang pipa (A)
2
= 1,5 in
= 0,01042 ft2
Laju linear fluida rata-rata (v)
v
=
Q
A
0,02760
= 2,64936 ft/s
0,01042
Bilangan Reynold (NRe)
=
NRe
=
ρvD
μ
=
38,40697 × 2,64936 × 0,11500
0,00015
= 75.710,20565
Dari bilangan Reynold yang dihitung didapatkan bahwa aliran pada pompa
adalah aliran turbulen.
Dari gambar 2.3-10 Geankoplis didapatkan nilai ε : 4,6 × 10-5, sehingga nilai
ε
D
=
4,6 × 10 −5
= 0,00040
0,11500
Didapatkan nilai faktor fanning ( f ) : 0,005
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Friction Loss
1. Contraction Loss pada Keluaran Tangki
 A2  v2

hc = 0,55 1 −
.............................................. (Geankoplis, 1997)
A
1  2.α. g c

2,64936 2
= 0,05999 ft.lbf/lbm
2 (1) (32,174)
= 0,55 (1 − 0)
2. Friction pada Pipa Lurus
Panjang pipa lurus = 50 ft
Ff = 4f
ΔL v 2
D 2 ⋅ gc
= 4 × 0,005 ×
50 × 2,64936 2
= 0,94857 ft.lbf/lbm
0,11500 × 2 × 32,174
3. Friction pada 2 buah Elbow 90 o
2
hf = n.kf v
2 ⋅ gc
= 2 × 0,75 ×
.................................................................. (Geankoplis, 1997)
2,64936 2
= 0,16362 ft.lbf/lbm
2 × 32,174
4. Friction pada 1 buah Check Valve
hf = n.kf
v 2 ................................................................. (Geankoplis, 1997)
2 ⋅ gc
2,64936 2
= 1× 2 ×
= 0,21816 ft lbf/lbm
2 × 32,174
5. Expansion Loss pada Tank Entrance

A
hex = 1 − 1
 A2
2

v2

.................................................... (Geankoplis, 1997)
 2.α. g c
2,64936 2
= (1 − 0) ×
= 0,10908 ft.lbf/lbm
2 ⋅ 1 ⋅ 32,174
Jumlah friction loss (Σf) = 0,05999 + 0,94857 + 0,16362 + 0,21816 + 0,10908
= 1,49942 ft lbf/lbm
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
P −P 
1
2
2
(v 2 − v1 ) + g(z 2 − z1 ) +  2 1  + ∑ f ...................... (Geankoplis, 1997)
2⋅α
 ρ 
− Ws =
Dimana :
Diameter pipa konstan, v1 = v2
Selisih tinggi pipa, z1 − z 2 =10 ft
Tekanan konstan, p2 = p1
Sehingga,
− Ws =
1
(0) + 32,174 (10) + 0 + ∑ f
2 ⋅1
– Ws =
32,174 ft/s 2
1
(0) +
(10 ft) + 0 + 1,49942 ft.lbf/lbm
2
32,174 ft.lbm/lbf.s 2
= 11,49942 ft.lbf/lbm
Energi pompa, Wp :
Ws = -η.Wp ...................................................................... (Geankoplis, 1997)
Bila efisiensi pompa 60 %, maka :
Wp =
P
11,49942
= 19,16571 ft.lbf/lbm
0,6
= m × Wp
................................................................ (Geankoplis, 1997)
= 1,05985 lbm/s × 19,16571 ft.lbf/lbm
= 20,31284 ft.lbf/s
= 0,03693 hp
Maka daya motor yang digunakan adalah 1/12 hp.
LC.5 Tangki Persiapan Katalis (TT-103)
Fungsi
: Mempersiapkan campuran katalis yang akan digunakan
Bahan konstruksi
: Low alloy steels SA – 202 Grade B
Bentuk
: Silinder datar berpengaduk
Jenis sambungan
: Double welded butt join
Jumlah
: 1 unit
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Kondisi Operasi
Tekanan
= 1 atm
= 1,03012 bar .......... (freepatent, 2008)
Temperatur
= 298,15 K ..................................... (freepatent, 2008)
Kebutuhan perancangan
= 30 hari
Faktor kelonggaran
= 20 %
a. Volume Tangki
Katalis terdiri dari campuran rhodium dan air dengan data densitas dan massa
masing-masing komponen ditampilkan pada tabel di bawah ini.
Tabel LC. 2 Data-Data Komponen Campuran Katalis
Komponen
Densitas (kg/m3)
Rh
H2O
Massa (kg)
12.410
3,58692
1.000
144,69412
(Sumber: wikipedia, 2008)
Dari data-data di atas didapatkan volume masing-masing komponen :
Vi
=
mi
ρi
VRhodium
=
3,32861
12.410
= 0,01195 m3
VAir
=
144,69412
1.000
= 0,14469 m3
Volume keseluruhan = VRh + VAir
= 0,01195 m3 + 0,14469 m3
= 0,15664 m3
Volume tangki
= ( 1 + 0,2 ) Volume keseluruhan
= 1,2 × 0,15664
= 0,18797 m3
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
b. Diameter dan Tinggi Tangki
=
VTangki
πD 2
H .................................................. .. (Brownel, 1959)
4
Perbandingan tinggi dan diameter tangki (Hs : Ds) adalah 4 : 3, sehingga:
πD 3
3
VTangki
=
Ds
=3
Hs
= 4 ×D
3
0,18797 × 3
3,14
= 0,71084 m
= 4 × 0,71084
3
r
= 0,94778 m
= ½ Ds
= ½ × 0,71084 m
= 0,35542 m = 13,99286 in
Hs
½D
c. Tebal Tangki
Untuk Cylindrical shells
ts
=
Pr
+ Cc ............................................... (Brownel, 1959)
S ⋅ Ej − 0,6 P
Dimana :
P
= Maximum allowable internal preasure
r
= Jari-jari tangki
S
= Maximum allowable working stress
Ej
= Join efficiency
Cc
= Allowance for corrosion
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Tinggi cairan :
Hc
= (1 – 0,2) × Hs
= 0,8 × 0,94778 m
= 0,18956 m
ρ Campuran =
m Campuran
ρ Campuran =
148,28104
= 946,61996 kg/m3
0,15664
VCampuran
PHidrostatik = ρ × g × Hc
= 946,61996 × 9,8 × 0,18956
= 1,75850 kPa
= 0,01736 atm
POperasi = 1 + 0,01736 atm
= 1,01736 atm
PDesign = (1 + Faktor keamanan) × Poperasi
= (1 + 0,2) × 1,01736
= 1,22083 atm = 17,94128 psi
ts
=
P⋅r
+ Cc
S.Ej − 0,6 P
=
17,94128 psi × 13,99286 in
+ 0,125 in
11.500 psi × 0,8 − 0,6 ×17,94128 psi
= 0,15232 in
Tebal tangki yang digunakan adalah 3/16 in (Brownel, 1959).
d. Daya Pengaduk
Viskositas campuran (μ)
= 0,8937 cP
Untuk viskositas campuran yang kurang dari 100 Pa.s dapat menggunakan
pengaduk jenis turbin (Geankoplis, 1997). Maka digunakan jenis pengaduk flat six-
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
blade turbin dengan empat buah baffle dan 90 rpm. Dimana viskositas lebih besar
dari 2,5 Pa.s tidak diperlukan baffle (Geankoplis, 1997).
Perbandingan diameter pengaduk dan diameter tangki (Da : Ds) = 0,3, sehingga
Da
= 0,3 × Ds
= 0,3 × 0,71084 m
= 0,21325 m
Tinggi turbin dari tangki (C) = 1/3 (Ds), sehingga
C
=
1
× 0,71084
3
= 0,23694 m
Lebar blade turbin (w) 1
............................................ (Geankoplies, 2003)
=
Diameter turbin (D a )
5
Sehingga, w
=
1
× D a = 0,21325 m
5
Lebar baffle (j)
1
……………………………. (Geankoplies, 2003)
=
Diameter tangki (D s ) 12
Sehingga, j
=
1
× D s = 0,05923 m
12
Bilangan Reynold (Nre)
N’Re
=
D a Nρ (0,21325 2 ) (1,5)(946, 61996)
=
= 72,25256
μ
0,89370
Dimana :
N’Re = Bilangan Reynold untuk pengadukan
Da
= Diameter pengaduk
N
= Perbandingan kecepatan
ρ
= Densitas campuran
μ
= Viskositas campuran
Perbandingan Da dan W = 1/5 dan perbandingan j dan Dt = 1/12, sehingga
dari figure 3.4-5 kurva 1 Geankoplis, didapatkan nilai Np = 6
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Daya yang dibutuhkan adalah:
P
= N p ρ N 3 D 5a
= 6 × 1.022,7466 9 × (1,53 ) × (0,213255 )
= 9,13352 J/s = 0,01225 hp
LC.6 Pompa II (J-102)
Fungsi
: Memompa bahan-bahan dari tangki persiapan katalis ke reaktor
Bahan
: Carbon stainless steel
Jenis
: Pompa sentrifugal
Jumlah
: 1 unit
Kondisi Operasi
Temperatur
= 25 oC
Tekanan
= 1 atm
Laju alir masssa (F)
= 147,59104 kg/jam = 0,09038 lbm/s
Densitas campuran (ρ)
= 946,61996 kg/m3
Viskositas campuran (μ)
= 0,89370 cP
F
0,09038
=
=
ρ
59,09542
Laju alir volumetrik (Q)
= 607,95 kPa
= 59,09542 lbm/ft3
= 0,00060 lbm/ft3.s
= 0,00153 ft 3 /s
Laju alir volume pompa sentrifugal berkisar dari 6,67 × 10-5 sampai 6,3 m3/s
dan viskositasnya kurang dari 0,05 Pa.s (Geankoplis, 1997). Maka dengan nilai Q
dan μcampuran di atas dapat menggunakan pompa sentrifugal.
Perencanaan pompa :
Diameter optimum (De)
= 3,9 × (Q 0,45) × (ρ 0,13)
= 3,9 × (0,00153 0,45) × (59,09542 0,13)
= 0,35843 in
Dari hasil perhitungan diameter optimum maka diambil pipa dengan spesifikasi :
3
- Ukuran nominal pipa
=
/8 in
- Schedule pipa
= 40
- Inside Diameter (D)
= 0,493 in = 0,04108 ft
- Outside Diameter
= 0,675 in
- Luas penampang pipa (A)
= 0,192 in2 = 0,00133 ft2
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Laju linear fluida rata-rata (v)
v
=
Q
A
=
0,00153
0,00133
= 1,14717 ft/s
Bilangan Reynold (NRe)
NRe
=
ρvD
μ
=
59,09542 × 1,14717 × 0,04108
= 4.637,56449
0,00060
Dari bilangan Reynold yang dihitung didapatkan bahwa aliran pada pompa
adalah aliran turbulen.
Dari gambar 2.3-10 Geankoplis didapatkan nilai ε : 4,6 × 10-5, sehingga nilai
ε
D
=
4,6 × 10 −5
= 0,00112
0,04108
Didapatkan nilai f faktor fanning : 0,009
Friction Loss
1. Contraction Loss pada Keluaran Tangki
 A
hc = 0,55 1 − 2
A1

 v2

............................................. (Geankoplis, 1997)
 2.α. g c
1,14717 2
= 0,55 (1 − 0)
= 0,01125 ft.lbf/lbm
2 (1) (32,174)
2. Friction pada Pipa Lurus
Panjang pipa lurus = 30 ft
Ff = 4f
ΔL v 2
D 2 ⋅ gc
= 4 × 0,005 ×
30 × 1,14717 2
= 0,53765 ft.lbf/lbm
0,66508 × 2 × 32,174
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
3. Friction pada 2 buah Elbow 90 o
2
hf = n.kf v
2 ⋅ gc
= 2 × 0,75 ×
.................................................................. (Geankoplis, 1997)
1,14717 2
= 0,03068 ft.lbf/lbm
2 × 32,174
4. Friction pada 1 buah Check Valve
hf = n.kf
= 1× 2 ×
v 2 ................................................................ (Geankoplis, 1997)
2 ⋅ gc
1,14717 2
= 0,04090 ft lbf/lbm
2 × 32,174
5. Expansion Loss pada Tank Entrance

A
hex = 1 − 1
 A2
= (1 − 0) ×
2

v2

.................................................... (Geankoplis, 1997)
 2.α. g c
1,14717 2
= 0,02045 ft.lbf/lbm
2 ⋅ 1 ⋅ 32,174
Jumlah friction loss (Σf)
= 0,01125 + 0,53765 + 0,03068 + 0,04090 + 0,02045
= 0,64093 ft lbf/lbm
− Ws =
P −P 
1
2
2
(v 2 − v1 ) + g(z 2 − z1 ) +  2 1  + ∑ f ...................... (Geankoplis, 1997)
2⋅α
 ρ 
Dimana:
Diameter pipa konstan, v1 = v2
Selisih tinggi pipa, z1 − z 2 =10 ft
Tekanan konstan, p2 = p1
Sehingga,
− Ws =
1
(0) + 32,174 (10) + 0 + ∑ f
2 ⋅1
32,174 ft/s 2
1
– Ws = (0) +
(10 ft) + 0 + 0,64093 ft.lbf/lbm
2
32,174 ft.lbm/lbf.s 2
= 10,64093 ft.lbf/lbm
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Energi pompa, Wp :
Ws = -η.Wp ...................................................................... (Geankoplis, 1997)
Bila efisiensi pompa 60 %, maka :
Wp =
P
10,64093
= 12,97674 ft.lbf/lbm
0,6
= m × Wp
................................................................ (Geankoplis, 1997)
= 0,09038 lbm/s × 12,97674 ft.lbf/lbm
= 1,17288 ft.lbf/s
= 0,00213 hp
Maka daya motor yang digunakan adalah 1/60 hp.
LC.7 Reaktor (R-101)
Fungsi
: Tempat berlangsungnya reaksi oxo (oxo reaction)
Jenis
: Continous Stirrer Tank Reactor (CSTR)
Bentuk
: Silinder vertikal dengan alas dan tutup berbentuk elips yang
dilengkapi dengan pengaduk dan jaket
Bahan konstruksi
: Low alloy steels SA-203 Grade A
Jumlah
: 1 unit
Kondisi Operasi
Temperatur operasi
= 100 o C
= 373,15 K
Tekanan
= 6 atm
= 607,98 kPa
Laju alir massa masuk
= 3.250,71575 kg/jam
Laju alir molar
= 140,81279 kmol/jam
Waktu tinggal di reaktor (τ) = 0,25 jam ...................................... (freepatent, 2008)
Reaksi yang terjadi :
Reaksi utama
: C3H6 + CO + H2 → C4H8O + (CH3)2C2H2O
Reaksi samping
: C3H8 + H2 → C4H8O + (CH3)2C2H2O
Desain Tangki
C AO
=
y A P 0,29845 × 607,98
=
= 0,05849 kmol/liter
RT
8,314 × 373,15
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
a. Volume Reaktor
V
=
τ FAO
C AO
=
0,25 jam × 140,81279
0,05849
= 601,91240 m3
b. Diameter dan Tinggi Silinder
VTangki =
πD 2
H ………………………………………………… (Brownel, 1959)
4
Perbandingan diameter dan tinggi (Ds : Hs) = 3:4
πD 3
3
VTangki
=
Ds
=3
Ds
= 8,31588 m = 327,39626 in
rs
= 163,69813 in
601,91240 × 3
3,14
Ds 3
= , sehingga tinggi tangki silinder :
Hs 4
=
Hs
4× 8,31588
3
= 11,08784 m
c. Tebal Tangki
Untuk Cylindrical shells
ts
=
Pr
+ Cc ………………………………… (Brownel, 1959)
S ⋅ Ej − 0,6 P
Dimana :
P
= Maximum allowable internal pressure
r
= Jari-jari tangki
S
= Maximum allowable working stress
Ej
= Join efficiency
Cc
= Allowance for corrosion
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Tinggi cairan :
Hc
= ( 1 – 0,2 ) × 11,08784
= 10,53345 m
Faktor keamanan 20 %
PDesign = (1 + faktor keamanan) × Poperasi
= (1 + 0,2) × 6,00047
= 7,20056 atm
ts
= 105,81943 psi
=
Pr
+ Cc
S.Ej − 0,6 P
=
105,81943 psi × 163,69813 in
+ 0,125 in
16.500 psi × 0,8 − 0,6 ×105,81943 psi
= 1,38490 in
Tebal tangki yang digunakan adalah 1 ½ in (Brownel, 1959).
d. Diameter dan Tinggi Ellipsoidal
Diameter ellipsoidal = diameter tangki = 8,31588 m
Perbandingan diameter dan tinggi tutup tangki = 4 : 1, sehingga:
Tinggi tutup tangki
=
1
× 8,31588
4
= 2,07897 m
Tinggi tangki keseluruhan
= 11,08784 + 2,07897
= 13,16681 m
e. Tebal Elipsoidal
ts
=
PD
+ Cc
2S.Ej − 0,2 P
=
105,81943 psi × 327,39626 in
+ 0,125 in
2 × 16.500 psi × 0,8 − 0,2 ×105,81943 psi
= 1,38007 in
Tebal ellipsoidal yang digunakan adalah 1 ½ in (Brownel, 1959).
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
e. Daya Pengaduk
Tabel LC. 3 Data Viskositas Komponen
Komponen
Berat (kg)
% Berat
Viskositas
C3H6
1.667,31945
0,51291
0,01500
C3H8
63,36702
0,01949
0,00900
1.279,49462
0,39360
0,02150
92,94362
0,02859
0,00100
147,59104
0,04540
0,56000
CO
H2
Katalis
μcampuran
=
∑μ
i
× wi
= 0,04179 cP
Untuk viskositas campuran yang kurang dari 100 Pa.s dapat menggunakan
pengaduk jenis turbin (Geankoplis, 1997). Maka digunakan jenis pengaduk flat sixblade turbin dengan empat buah baffle dan 90 rpm. Dimana viskositas lebih besar
dari 2,5 Pa.s tidak diperlukan baffle (Geankoplis, 1997).
Perbandingan diameter pengaduk dan diameter tangki (Da : Dt) = 0,3, sehingga
Da
= 0,3 × Ds
= 0,3 × 8,31588 m
= 2,49476 m
Tinggi turbin dari tangki (C) = 1/3 (Ds), sehingga
C
=
1
× 8,31588
3
= 2,77196 m
Lebar blade turbin (w) 1
............................................ (Geankoplies, 2003)
=
Diameter turbin (D a )
5
Sehingga, w
=
1
× D a = 0,49895 m
5
Lebar baffle (j)
1
……………………………. (Geankoplies, 2003)
=
Diameter tangki (D s ) 12
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Sehingga, j
=
1
× D s = 0,69299 m
12
Bilangan Reynold (Nre)
2
D Nρ 2,49476 2 (1,5)(5,40065)
= a
=
= 1.206,61655
μ
0,04179
N’Re
Dimana:
N’Re = Bilangan Reynold untuk pengadukan
Da
= Diameter pengaduk
N
= Perbandingan kecepatan
ρ
= Densitas campuran
μ
= Viskositas campuran
Perbandingan Da dan W = 1/5 dan perbandingan j dan Dt = 1/12, sehingga
dari figure 3.4-5 kurva 1 Geankoplis, didapatkan nilai Np = 0.43.
Daya yang dibutuhkan adalah:
P
= N p ρ N 3 D 5a
= 4 × 5,4121× (1,5 3 ) × (2,37015 5 )
= 757,41814 J/s
= 1,01571 hp
f. Desain Jaket Reaktor
Ditetapkan jarak jaket (γ)
= 0,5 in
Sehingga :
Diameter dalam (D1) ....................................................................................
=
Dt + (2 × tebal tangki)
= 327,39626 in + ( 2 × 1 ½ )
= 328,14626 in = 8,33492 m
Jari-jari (r) ....................................................................................................
=
½ D1
....................................................................................................
= ½ × 328,14626
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
= 164,0731296 in
Diameter luar (D2)
= 2γ +D1 = (2 × ½) + 328,14626 in
= 329,14626 in = 8,36032 m
Tinggi jaket = Tinggi silinder = 11,08784 m
Phidrostatik
= ρ ×g × H
= 993,27 kg/m3 × 9,8 m/det2 × 11,08784 m
= 107,92956 kPa
= 1,06526 atm
Tekanan udara luar, Po = 1 atm
Poperasi
= 1 + 1,06526
= 2,06526 atm
Faktor keamanan 20 %,
Pdesain
= (1 + fk) Poperasi
= 1,2 × 2,06526 atm
= 2,47832 atm
= 36,42136 psi
Untuk bahan konstruksi Carbon steel, SA – 285, Grade C dan jenis sambungan
double-welded butt joint :
S = 13.750 psi
Ej = 0,8
C = 0,02 in/tahun
n = 10 tahun
Cc = 0,02 in/tahun x 10 tahun = 0,2 in
ts
=
PD
+Cc
2S .E −
j 0,2P
=
36,42136 × 164,0731296
+ 0,2
13.750 × 0,8 − 0,6 × 36,42136
= 0,74433 in
Maka tebal jaket yang digunakan adalah ¾ in (Brownell, 1959).
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
LC.8 Pompa III (J-103)
Fungsi
: Memompa bahan-bahan dari reaktor ke cooler
Bahan
: Carbon stainless steel
Jenis
: Pompa sentrifugal
Jumlah
: 1 unit
Kondisi Operasi
Temperatur
= 100 oC
Tekanan
= 6 atm
Laju alir masssa (F)
= 3.250,71575 kg/jam = 1,99070 lbm/s
Densitas campuran (ρ)
= 5,40065 kg/m3
= 0,33715 lbm/ft3
Viskositas campuran (μ)
= 0,04179 cP
= 0,00003 lbm/ft3.s
Laju alir volumetrik (Q)
=
F
ρ
= 607,95 kPa
=
1,99070
0,33715
= 5,90449 ft 3 /s
Laju alir volume pompa sentrifugal berkisar dari 6,67 × 10-5 sampai 6,3 m3/s
dan viskositasnya kurang dari 0,05 Pa.s (Geankoplis, 1997). Maka dengan nilai Q
dan μcampuran di atas dapat menggunakan pompa sentrifugal.
Perencanaan pompa :
Diameter optimum (De)
= 3,9 × (Q 0,45) × (ρ 0,13)
= 3,9 × (5,90449 0,45) × (0,33715 0,13)
= 7,52859 in
Dari hasil perhitungan diameter optimum maka diambil pipa dengan spesifikasi :
- Ukuran nominal pipa
= 8 in
- Schedule pipa
= 40
- Inside Diameter (D)
= 7,981 in = 0,66508 ft
- Outside Diameter
= 8,625 in
- Luas penampang pipa (A)
= 0,34719 ft2
Laju linear fluida rata-rata (v)
v
=
Q
A
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
=
5,90449
= 17,00629 ft/s
0,34719
Bilangan Reynold (NRe)
NRe
=
ρvD
μ
=
0,33715 × 17,00629 × 0,66508
= 135.804,93269
0,00003
Dari bilangan Reynold yang dihitung didapatkan bahwa aliran pada pompa
adalah aliran turbulen.
Dari gambar 2.3-10 Geankoplis didapatkan nilai ε : 4,6 × 10-5, sehingga nilai
ε
D
=
4,6 × 10 −5
= 0,00007
0,66508
Didapatkan nilai f faktor fanning : 0,005
Friction Loss
1. Contraction Loss pada Keluaran Tangki
 A  v2
hc = 0,55 1 − 2 
.............................................. (Geankoplis, 1997)
 A1  2.α. g c
= 0,55 (1 − 0)
17,00629 2
= 2,47199 ft.lbf/lbm
2 (1) (32,174)
2. Friction pada Pipa Lurus
Panjang pipa lurus = 50 ft
Ff = 4f
ΔL v 2
D 2 ⋅ gc
50 × 17,00629 2
= 4 × 0,005 ×
= 6,75812 ft.lbf/lbm
0,66508 × 2 × 32,174
3. Friction pada 3 buah Elbow 90 o
2
hf = n.kf v
2 ⋅ gc
= 3 × 0,75 ×
.................................................................. (Geankoplis, 1997)
17,00629 2
= 6,74179 ft.lbf/lbm
2 × 32,174
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
4. Friction pada 1 buah Check Valve
hf = n.kf
= 1× 2 ×
v 2 ................................................................ (Geankoplis, 1997)
2 ⋅ gc
17,00629 2
= 8,97843 ft lbf/lbm
2 × 32,174
5. Expansion Loss pada Tank Entrance

A
hex = 1 − 1
 A2
2

v2

.................................................... (Geankoplis, 1997)
 2.α. g c
17,00629 2
= 4,49453 ft.lbf/lbm
= (1 − 0) ×
2 ⋅ 1 ⋅ 32,174
Jumlah friction loss (Σf)
= 2,47199 + 6,75812 + 6,74179 + 8,97843 + 4,49453
= 29,45549 ft lbf/lbm
P −P 
1
2
2
− Ws =
(v 2 − v1 ) + g(z 2 − z1 ) +  2 1  + ∑ f ...................... (Geankoplis, 1997)
2⋅α
 ρ 
Dimana:
Diameter pipa konstan, v1 = v2
Selisih tinggi pipa, z1 − z 2 =10 ft
Tekanan konstan, p2 = p1
Sehingga,
− Ws =
1
(0) + 32,174 (10) + 0 + ∑ f
2 ⋅1
32,174 ft/s 2
1
– Ws = (0) +
(10 ft) + 0 + 29,45549 ft.lbf/lbm
2
32,174 ft.lbm/lbf.s 2
= 39,76339 ft.lbf/lbm
Energi pompa, Wp :
Ws = -η.Wp ...................................................................... (Geankoplis, 1997)
Bila efisiensi pompa 60 %, maka :
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Wp =
39,76339
= 65,75915 ft.lbf/lbm
0,6
= m × Wp
P
................................................................ (Geankoplis, 1997)
= 1,99070 lbm/s × 65,75915 ft.lbf/lbm
= 130,90689 ft.lbf/s
= 0,23801 hp
Maka daya motor yang digunakan adalah 1/4 hp.
LC.9 Cooler I (E-102)
Fungsi
: Menurunkan temperatur campuran gas dan cair sebelum
dimasukkan ke dalam separator propilen
Jenis
: Double Pipe Heat Exchanger (DPHE)
Dipakai
: Pipa 2 × 1 ¼ in IPS, 12 ft hairpin
Jumlah
: 1 unit
Fluida Panas
Laju alir fluida masuk
= 3.250,71575 kg/jam
= 7.166,63893 lbm/jam
Temperatur awal (T1)
= 100 oC
= 212 oF
Temperatur akhir (T2)
= 85 oC
= 185 oF
Laju alir fluida masuk
= 2.617,35047 kg/jam
= 5.770,3002 lbm/jam
Temperatur awal (t1)
= 28 oC
= 82,4 oF
Temperatur akhir (t2)
= 40 oC
= 104 oF
Panas yang diserap (Q)
= 130.902,0507 kJ/jam
= 124.070,7170 Btu/jam
Fluida Dingin
1. Beda Suhu ( Δt )
Fluida Panas
Fluida Dingin
Selisih
T1 = 212 F
Temperatur lebih tinggi
t2 = 104 F
Δt 2 = 108 oF
T2 = 185 oF
Temperatur lebih rendah
t1 = 82,4 oF
Δt 1 = 102,6 oF
T1 – T2 = 27 oF
Selisih
t2 – t1 = 21,6 oF
Δt 2 – Δt 1 = 5,4 oF
o
o
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
=
LMTD
Δt 2 − Δt 1
 Δt
2,3 log  2
 Δt 1



=
5,4
= 105,39525 o F
 108 
2,3 log 

 102,6 
2. Temperatur Kalorik (Tc dan tc)
Tc =
T1 + T2 212 + 185
=
=198,5 o F
2
2
tc =
t1 + t 2 82,4 + 104
=
= 93,2 o F
2
2
Fluida Panas (Anulus ; campuran gas)
3. Flow Area
Untuk pipa dengan ukuran 2 in IPS dengan schedule 40 diperoleh :
OD = D1 =
=
ID = D2
1,66
in = 0,13833 ft
12
2,067
in = 0,17225 ft ..............................................(Tabel 11, Kern)
12
π(D 2 − D1 ) 3,14 (0,17225 2 − 0,13833 2 )
aa =
=
= 0,00827 ft 2
4
4
2
Da
(D
=
− D1
D1
2
2
2
2
) = (0,17225
− 0,19833 2 )
= 0,07615 ft
0,19833
2
4. Kecepatan Massa
Ga =
W 7.166,63893
=
= 866.671,5842 lb/jam ⋅ ft 2
aa
0,00827
5. Bilangan Reynold
Viskositas campuran gas ( μ ) = 0,04311 cP
μ = 0,04311 cP × 2,42 = 0,10432 lb/ft.jam
Rea =
D a × G a 0,07615 × 866.671,5842
=
= 632.649,6696
μ
0,10432
6. Dari bilangan Reynold = 632.649,6696 diperoleh JH = 975 (Gambar 24, Kern)
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
7. Kapasitas Panas
c = 0,01255 Btu/lbm.oF
k=
=
(3,52 + 1,32 ⋅ c) × μ
BM
(3,52 + 1,32 ⋅ 0,01255) × 0,10432
= 0,02772 Btu/jam.ft2.(oF/ft)
13,30827
 c⋅μ 


 k 
1
3
 0,01255 ⋅ 0,10432 
=

0,02772


1
3
= 0,36145
8. Koefisien Koreksi, ho
k  c⋅μ 
ho = JH ⋅


Da  k 
= 975 ⋅
1
3
 μ

 μw



0,14
..................................................(Pers. 6.15 b, Kern)
0,02772
× 0,36145 × 1
0,07615
= 56,71582 Btu/jam.ft2.oF
Fluida Dingin (Inner pipe ; air)
3’. Flow Area
Untuk pipa dengan ukuran 1¼ in IPS dengan schedule 40 diperoleh :
OD =
1,66
in = 0,13833 ft
12
ID =
1,380
in = 0,115 ft ................................................(Tabel 11, Kern)
12
D = ID = 0,115 ft
ap =
π(D 2 ) 3,14 (0,115 2 )
2
=
= 0,01038 ft
4
4
4’. Kecepatan Massa
Gp =
W 5.770,3002
=
= 555.818,59343 lb/jam ⋅ ft 2
ap
0,01038
5’. Bilangan Reynold
Pada tc = 93,2 oF, μ = 0,77 cP ......................................... (Gambar 14, Kern)
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
μ = 0,77 cP × 2,42 = 1,86340 lb/ft.jam
D× Gp
0,115 × 555.818,59343
= 34.302,42473
μ
1,86340
6’. Dari bilangan Reynold = 34302,42473 diperoleh JH = 105 .... (Gambar 24, Kern)
Re =
=
7’. Kapasitas Panas
Pada tc = 93,2 oF, diperoleh c = 0,99 Btu/lbm.oF ........................(Gambar 2, Kern)
k = 0,36 Btu/jam.ft2.(oF/ft) ................................................. (Tabel 4, Kern)
 c⋅μ 


 k 
1
3
 0,99 ⋅ 1,86340 
=

0,36


1
3
= 1,72404
8’. Koefisien Koreksi, hi
k
hi = JH ⋅
Da
= 105 ⋅
 c⋅μ 


 k 
1
3
 μ

 μw



0,14
.............................................. (Pers. 6.15 a, Kern)
0,36
× 1,72404 × 1
0,115
= 566,68305 Btu/jam.ft2.oF
9. Koreksi hi
hio =
h i ⋅ ID 566,68305 ⋅ 0,115
=
= 471,09796 Btu/jam.ft2.oF
OD
0,13833
10. Clean Overall Coefficient, Uc
Uc =
h io × h o 471,09796 × 56,71582
=
= 50,62146 Btu/jam.ft2.oF
h io + h o 471,09796 + 56,71582
11. Design Overall Coefficient, UD
1
1
1
=
+ Ro =
+ 0,002 = 0,02175 Btu/jam.ft2.oF
UD Uc
50,62146
UD = 45,96757 Btu/jam.ft2.oF
12. Luas Permukaan
A=
Q
124.070,71698
=
= 25,60924 ft2
U D × LMTD 45,96757 × 105,39524
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Untuk pipa 1 ¼ in diperoleh A’ = 0,435 ft2/ft ……………. (Tabel 11, Kern)
Panjang pipa yang dibutuhkan
=
A 25,60924
=
= 58,87182 ft2
'
0,435
A
Hairpin yang dipakai 12 ft
=
58,87182
= 2,45299
2 ×12
Maka A sebenarnya
= 3 × 2 × 12 × A’
= 31,32000 ft2
Berarti diperlukan 3 pipa hairpin ukuran 12 ft
13. Koreksi UD
UD =
Q
124.070,71698
=
= 37,58604 Btu/jam.ft2.oF
A × LMTD 31,32000 × 105,39524
14. Faktor Pengotor, RD
RD =
U c − U D 50,62146 − 37,58604
=
= 0,00685
U c × U D 50,62146 × 37,58604
RD ketentuan
= 0,002
RD yang diperoleh
= 0,00685
Sesuai dengan ketentuan.
Pressurre Drop
Fluida Panas (Anulus; campuran gas)
1. Da’ = (D2 – D1)
= (0,17225 – 0,13833)
= 0,03392 ft
Rea’ =
D a '×G a 0,03392 × 866.671,5842
=
= 281.781,17828
μ
0,10432
f = 0,0035 +
0,264
0,264
= 0,0035 +
= 0,00486
0,42
(DG/ μ )
(281.781,17828) 0,42
s = 1 ; ρ = 6,76515 × 62,5 = 422,82220
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
2
2. ΔFa =
4fG a L
2gρ 2 D a
3.
4 ⋅ (0,00486) ⋅ (281.781,17828) 2 ⋅ 72
= 0,20728 ft
2
2 ⋅ 4,18 ⋅ 10 8 (422,82220 ) (0,03392 )
Ga
281.781,17828
V=
=
= 0,56937 fps
3.600ρ (3.600)(422,82220)
=
(
)
 V2
ΔF1 = 3 × 
 2g
ΔP a =
=

 0,56937 2
 = 3 × 

 2 ⋅ 32,2

 = 0,01510 ft

(∆Fa + ΔF1 ) ρ
144
(0,20728 + 0,01510 ) × 422,82220
144
= 0,65296 psi
ΔP yang diperbolehkan < 5 psi
Fluida Dingin (Inner pipe ; air)
1’. Untuk Re = 34.302,42473
0,264
f = 0,0035 +
(DG/μ )
0,42
= 0,0035 +
0,264
(34302,42473)0,42
= 0,00679
; ρ = 1 × 62,5 = 62,5
s=1
2’. ΔFp =
=
3’. ΔP a =
=
4fG 2 L
2gρ 2 D
4 ⋅ (0,00679) ⋅ (34.302,42473) 2 ⋅ 72
(
)
2 ⋅ 4,18 ⋅ 10 8 (62,5) (0,115)
2
= 1,60789 ft
∆Fp × ρ
144
1,60789 × 62,5
144
= 0,69787 psi
ΔP yang diperbolehkan < 10 psi
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
LC.10 Separator Propilen (V-101)
Fungsi
: Memisahkan propilen dan propana dari campuran
Bahan konstruksi
: Carbon steel SA – 212 Grade B
Bentuk
: Silinder dengan alas dan tutup elipsoidal
Jenis sambungan
: Double welded butt join
Jumlah
: 1unit
Kondisi Operasi
Tekanan
= 130 kPa
= 1,2831 atm …..
(freepatent, 2008)
Temperatur
= 378,15 K …………………….
(freepatent, 2008)
Faktor kelonggaran
= 20 %
a. Volume Tangki
Karena seluruh zat pada reaktor langsung dialirkan ke pemisah tekanan tinggi
sehingga volume tangki sama dengan volume raktor yaitu : 601,91240 m3
b. Diameter dan Tinggi Tangki
Vtangki =
πD 2
H ......................................................................... (Brownel, 1959)
4
Perbandingan diameter dan tinggi (Ds : Hs) = 3:4
πD 3
3
Vtangki
=
Ds
=3
Ds
= 8,31588 m = 327,39709 in
601,91240 × 3
3,14
Ds 3
= , sehingga tinggi tangki silinder:
Hs 4
Hs
=
4× 8,31588
= 11,08784 m
3
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
= ½ × 327,39709
rs
= 163,69855 in
Hs
½D
c. Tebal Tangki
Untuk Cylindrical shells
ts
=
P⋅r
+ Cc ............................................... (Brownel, 1959)
S ⋅ Ej − 0,6 P
Dimana :
P
= Maximum allowable internal preasure
r
= Jari-jari tangki
S
= Maximum allowable working stress
Ej
= Join efficiency
Cc
= Allowance for corrosion
Tinggi cairan :
Hc
= ( 1 – 0,2 ) × Hs
= 0,8 × 11,08784
= 14,63595 m
Phidrostatik = ρ × g × Hc
= 5,40065 × 9,8 × 14,63595
= 0,77463 kPa
= 0,00765 atm
Poperasi = 1,2831 + 0,00765
= 1,29075 atm
Faktor keamanan 20 %
Pdesign = ( 1 + fk ) × Poperasi
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
= (1 + 0,2) × 1,29075
= 1,54889 atm
ts
= 22,76256 psi
=
P⋅r
+ Cc
S.Ej − 0,6 P
=
22,76256 psi ×163,69855 in
+ 0,125 in
21.250 psi × 0,85 − 0,6 × 22,76256 psi
= 0,33145 in
Tebal tangki yang digunakan adalah 3/8 in (Brownel, 1959)
d. Diameter dan Tinggi Elipsoidal
Diameter ellipsoidal = diameter tangki = 8,31588 m
Perbandingan diameter dan tinggi tutup tangki = 4 : 1, sehingga:
Tinggi elipsoidal
=
1
× 8,31588
4
= 2,07897 m
Tinggi tangki keseluruhan
= 11,08784 + (2 × 2,07897)
= 15,24578 m
Tinggi design tangki
= (1 + f k) × Tinggi tangki
= 1,2 × 15,24578
= 18,29494 m
½D
He
d. Tebal Elipsoidal
Untuk tutup dan alas ellipsoidal
ts
=
P⋅D
+ Cc
2S.Ej − 0,2 P
=
22,76256 psi × 327,39709 inch
+ 0,125 in
2 × 21.250 psi × 0,85 − 0,2 × 22,76256 psi
= 0,33132 in
Tebal elipsoidal tangki yang digunakan adalah 3/8 in (Brownel, 1959)
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
LC.11 Pompa IV (J-104)
Fungsi
: Memompa campuran dari separator pemisah propilen ke
separator tekanan rendah.
Bahan
: Carbon stainless steel
Jenis
: Pompa sentrifugal
Jumlah
: 1 unit
Kondisi Operasi
Temperatur
= 100 oC
Tekanan
= 6 atm
Laju alir masssa (F)
= 3.250,71575 kg/jam = 1,99070 lbm/s
Densitas campuran (ρ)
= 0,81120 kg/m3
= 0,05064 lbm/ft3
Viskositas campuran (μ)
= 0,35233 cP
= 0,00024 lbm/ft3.s
Laju alir volumetrik (Q)
=
F
ρ
= 607,95 kPa
=
1,99070
= 39,30977 ft 3 /s
0,05064
Laju alir volume pompa sentrifugal berkisar dari 6,67 × 10-5 sampai 6,3 m3/s
dan viskositasnya kurang dari 0,05 Pa.s (Geankoplis, 1997). Maka dengan nilai Q
dan μcampuran di atas dapat menggunakan pompa sentrifugal.
Perencanaan pompa :
Diameter optimum (De)
= 3,9 × (Q 0,45) × (ρ 0,13)
= 3,9 × (39,30977 0,45) × (0,05064 0,13)
= 13,80943 in
Dari hasil perhitungan diameter optimum maka diambil pipa dengan spesifikasi :
- Ukuran nominal pipa
= 14 in
- Schedule pipa
= 40
- Inside Diameter (D)
= 13,25 in = 1,10412 ft
- Outside Diameter
= 14 in
= 1,16662 ft
- Luas penampang pipa (A)
= 50 in2
= 0,34719 ft2
Laju linear fluida rata-rata (v)
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
v
=
Q
A
=
39,30977
= 113,22121 ft/s
0,34719
Bilangan Reynold (NRe)
NRe
=
ρvD
μ
=
0,05064 × 113,22121 × 1,10412
= 26.739,64444
0,00024
Dari bilangan Reynold yang dihitung didapatkan bahwa aliran pada pompa
adalah aliran turbulen.
Dari gambar 2.3-10 Geankoplis didapatkan nilai ε : 4,6 × 10-5, sehingga nilai
ε
D
4,6 × 10 −5
=
= 0,00004
1,10412
Didapatkan nilai f faktor fanning : 0,006
Friction Loss
1. Contraction Loss pada Keluaran Tangki
 A
hc = 0,55 1 − 2
A1

= 0,55 (1 − 0)
 v2

............................................. (Geankoplis, 1997)
 2.α. g c
113,22121 2
= 109,56786 ft.lbf/lbm
2 (1) (32,174)
2. Friction pada Pipa Lurus
Panjang pipa lurus = 30 ft
Ff = 4f
ΔL v 2
D 2 ⋅ gc
30 × 113,221212
= 4 × 0,005 ×
= 129,90795 ft.lbf/lbm
1,10412 × 2 × 32,174
3. Friction pada 2 buah Elbow 90 o
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
2
hf = n.kf v
2 ⋅ gc
= 2 × 0,75 ×
.................................................................. (Geankoplis, 1997)
113,221212
= 298,82144 ft.lbf/lbm
2 × 32,174
4. Friction pada 1 buah Check Valve
hf = n.kf
v 2 ................................................................ (Geankoplis, 1997)
2 ⋅ gc
113,221212
= 398,42859 ft lbf/lbm
= 1 × 0,17 ×
2 × 32,174
5. Expansion Loss pada Tank Entrance

A
hex = 1 − 1
 A2
2

v2

.................................................... (Geankoplis, 1997)
 2.α. g c
113,221212
= (1 − 0) ×
= 199,21429 ft.lbf/lbm
2 ⋅ 1 ⋅ 32,174
Friction loss (Σf)
= 109,56786 + 129,90795 + 298,82144 + 398,42859 + 199,21429
= 1.135,94013 ft lbf/lbm
− Ws =
P −P 
1
2
2
(v 2 − v1 ) + g(z 2 − z1 ) +  2 1  + ∑ f ...................... (Geankoplis, 1997)
2⋅α
 ρ 
Dimana:
Diameter pipa konstan, v1 = v2
Selisih tinggi pipa, z1 − z 2 = 20 ft
P1 = 3.277,97 lbf/ft ; P2 = 176,619 lbf/ft
Sehingga,
− Ws =
1
(0) + 32,174 (10) + 0 + ∑ f
2 ⋅1
– Ws =
1
32,174 ft/s 2
(0) +
(20 ft) + (-574,22) + 1.135,94013 ft.lbf/lbm
2
32,174 ft.lbm/lbf.s 2
= 581,71832 ft.lbf/lbm
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Energi pompa, Wp :
Ws = -η.Wp ...................................................................... (Geankoplis, 1997)
Bila efisiensi pompa 75 %, maka :
581,71832
= 775,62443 ft.lbf/lbm
0,75
= m × Wp ................................................................ (Geankoplis, 1997)
Wp =
P
= 1,99070 lbm/s × 775,62443 ft.lbf/lbm
= 1.544,03727 ft.lbf/s
= 2,80734 hp
Maka daya motor yang digunakan adalah 3 hp.
LC.12 Cooler II (E-103)
Fungsi
: Menurunkan temperatur campuran gas dan cair sebelum dikembalikan
ke reaktor dan dimasukkan ke dalam tangki penyimpanan
Jenis
: Double Pipe Heat Exchanger (DPHE)
Dipakai
: Pipa 2 × 1 ¼ in IPS, 15 ft hairpin
Jumlah
: 1 unit
Fluida Panas
Laju alir fluida masuk
= 170,67187 kg/jam
= 345,54568 lbm/jam
Temperatur awal (T1)
= 105 oC
= 221 oF
Temperatur akhir (T2)
= 41 oC
= 105,8 oF
Laju alir fluida masuk
= 632,10863 kg/jam
= 1.279,779774 lbm/jam
Temperatur awal (t1)
= 28 oC
= 82,4 oF
Temperatur akhir (t2)
= 40 oC
= 104 oF
Panas yang diserap (Q)
= 31.613,77010 kJ/jam
= 29.963,95475 Btu/jam
Fluida Dingin
1. Beda Suhu ( Δt )
Fluida Panas
Fluida Dingin
Selisih
T1 = 221 oF
Temperatur lebih tinggi
t2 = 104 oF
Δt 2 = 117 oF
T2 = 105,8 oF
Temperatur lebih rendah
t1 = 82,4 oF
Δt 1 = 23,4 oF
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
T1 – T2 = 115,2 oF Selisih
=
LMTD
Δt 2 − Δt 1
 Δt
2,3 log  2
 Δt 1
t2 – t1 = 21,6 oF



=
Δt 2 – Δt 1 = 93,6 oF
93,6
= 58,22232 o F
 117 
2,3 log 

 23,4 
2. Temperatur Kalorik (Tc dan tc)
Tc =
T1 + T2 212 + 185
=
=198,5 o F
2
2
tc =
t1 + t 2 82,4 + 104
=
= 93,2 o F
2
2
Fluida Panas (Anulus ; campuran gas)
3. Flow Area
Untuk pipa dengan ukuran 2 in IPS dengan schedule 40 diperoleh :
OD = D1 =
ID = D2
=
1,66
in = 0,13833 ft
12
2,067
in = 0,17225 ft ............................................ (Tabel 11, Kern)
12
π(D 2 − D1 ) 3,14 (0,17225 2 − 0,13833 2 )
=
= 0,00827 ft 2
4
4
2
aa =
Da =
(D
− D1
D1
2
2
2
2
) = (0,17225
− 0,19833 2 )
= 0,07615 ft
0,19833
2
4. Kecepatan Massa
Ga =
W 345,54568
=
= 41.787,31847 lb/jam ⋅ ft 2
aa
0,00827
5. Bilangan Reynold
Viskositas campuran gas ( μ ) = 0,043 cP
μ = 0,043 cP × 2,42 = 0,10406 lb/ft.jam
Rea =
D a × G a 0,07615 × 41.787,31847
=
= 30.579,13170
μ
0,10406
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
6. Dari bilangan Reynold = 30.579,13170 diperoleh JH = 110 ... (Gambar 24, Kern)
7. Kapasitas Panas
c = 2,00 × 10 -3 Btu/lbm.oF
k=
=
 c⋅μ 


 k 
1
3
(3,52 + 1,32 ⋅ c) × μ
BM
(3,52 + 1,32 ⋅ 2,00 × 10 −3 ) × 0,10406
= 0,02428 Btu/jam.ft2.(oF/ft)
15,09522
 2,00 × 10 -3 ⋅ 0,10406 

= 
0,02428


1
3
= 0,20480
8. Koreksi Koefisien, ho
k  c⋅μ 
ho = JH ⋅


Da  k 
= 110 ⋅
1
3
 μ

 μw



0,14
................................................ (Pers. 6.15 b, Kern)
0,02428
× 0,20480 × 1
0,07615
= 7,18402 Btu/jam.ft2.oF
Fluida Dingin (Inner pipe ; air)
3’. Flow Area
Untuk pipa dengan ukuran 1¼ in IPS dengan schedule 40 diperoleh :
OD =
1,66
in = 0,13833 ft
12
ID =
1,380
in = 0,115 ft ............................................................. (Tabel 11, Kern)
12
D = ID = 0,115 ft
π(D 2 ) 3,14 (0,115 2 )
2
ap =
=
= 0,01038 ft
4
4
4’. Kecepatan Massa
Gp =
W 1279,779774
=
= 123.273,55057 lb/jam ⋅ ft 2
ap
0,01038
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
5’. Bilangan Reynold
Pada tc = 93,2 oF, μ = 0,77 cP .......................................... (Gambar 14, Kern)
μ = 0,77 cP × 2,42 = 1,86340 lb/ft.jam
Re =
D× Gp
μ
=
0,115 × 123.273,55057
= 7.607,84497
1,86340
6’. Dari bilangan Reynold = 7.607,84497 diperoleh JH = 28 ........ (Gambar 24, Kern)
7’. Kapasitas Panas
Pada tc = 93,2 oF, diperoleh c = 0,99 Btu/lbm.oF ....................... (Gambar 2, Kern)
k = 0,36 Btu/jam.ft2.(oF/ft) ................................................... (Tabel 4, Kern)
 c⋅μ 


 k 
1
3
 0,99 ⋅ 1,86340 
=

0,36


1
3
= 1,72404
8’. Koefisien Koreksi, hi
k  c⋅μ 
hi = JH ⋅


Da  k 
= 28 ⋅
1
3
 μ

 μw



0,14
............................................... (Pers. 6.15 a, Kern)
0,36
× 1,72404 × 1
0,115
= 151,11548 Btu/jam.ft2.oF
9. Koreksi hi
hio =
h i ⋅ ID 151,11548 ⋅ 0,115
=
= 125,62612 Btu/jam.ft2.oF
OD
0,13833
10. . Clean Overall Coefficient, Uc
Uc =
h io × h o 125,62612 × 7,18402
=
= 6,79542 Btu/jam.ft2.oF
h io + h o 125,62612 + 7,18402
11. Design Overall Coefficien, UD
1
1
1
=
+ Ro =
+ 0,002 = 0,14916 Btu/jam.ft2.oF
UD Uc
6,79542
UD = 6,70431 Btu/jam.ft2.oF
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
12. Luas Permukaan
A=
Q
29.963,95475
=
= 76,76369 ft2
U D × LMTD 6,70431 × 58,22232
Untuk pipa 1 ¼ in diperoleh A’ = 0,435 ft2/ft ……………... (Tabel 11, Kern)
Panjang pipa yang dibutuhkan =
A 76,76369
=
= 176,46826 ft2
'
0,435
A
Hairpin yang dipakai 15 ft
=
176,46826
2 ×15
Maka A sebenarnya
= 6 × 2 × 15 × A’
= 5,88228
= 78,30000 ft2
Berarti diperlukan 6 pipa hairpin ukuran 15 ft
13. Koreksi UD
UD =
Q
29.963,95475
=
= 6,57276 Btu/jam.ft2.oF
A × LMTD 78,30000 × 58,22232
14. Faktor Pengotor
RD =
U c − U D 6,79542 − 6,57276
=
= 0,00499
Uc × UD
6,79542 × 6,57276
RD ketentuan
= 0,002
RD yang diperoleh
= 0,00499
Sesuai dengan ketentuan.
Pressurre Drop
Fluida Panas (Anulus; campuran gas)
1. Da’ = (D2 – D1)
= (0,17225 – 0,13833)
= 0,03392 ft
Rea’ =
D a '×G a 0,03392 × 41.787,31847
=
= 13.619,89767
μ
0,10406
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
f = 0,0035 +
0,264
(DG/μ )
0,42
= 0,0035 +
0,264
= 0,00834
(13.619,89767) 0,42
ρ = 0,338 × 62,5 = 21,125
2
2. ΔFa =
4fG a L
2gρ 2 D a
=
3.
V=
4 ⋅ (0,00834) ⋅ (41.787,31847) 2 ⋅ 180
(
)
2 ⋅ 4,18 ⋅ 10 8 (21,125) (0,03392 )
2
= 0,82911 ft
Ga
41.787,31847
=
= 0,54947 fps
3.600ρ (3.600)(21,125)
 V2
ΔF1 = 6 × 
 2g
ΔP a =
=

 0,54947 2
 = 6 × 

 2 ⋅ 32,2

 = 0,02813 ft

(∆Fa + ΔF1 )ρ
144
(0,82911 + 0,02813 ) × 21,125
144
= 0,12576 psi
ΔP yang diperbolehkan < 5 psi
Fluida Dingin (Inner pipe ; air)
1’. Untuk Re = 7.607,84497
f = 0,0035 +
0,264
(DG/μ )
0,42
= 0,0035 +
0,264
(7.607,84497 )0,42
= 0,00969
; ρ = 1 × 62,5 = 62,5
s=1
2’. ΔFp =
=
3’. ΔP a =
4fG 2 L
2gρ 2 D
4 ⋅ (0,00969) ⋅ (123.273,55057) 2 ⋅ 180
(
)
2 ⋅ 4,18 ⋅ 10 8 (62,5) (0,115)
2
= 0,28222 ft
∆Fp × ρ
144
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
=
0,28222 × 62,5
144
= 0,12249 psi
ΔP yang diperbolehkan = 10 psi
LC. 13 Separator Tekanan Rendah (V-102)
Fungsi
: Memisahkan reaktan sisa
Bahan konstruksi
: Low alloy SA – 302 Grade B
Bentuk
: Silinder dengan alas dan tutup ellipsoidal
Jenis sambungan
: Double welded butt join
Jumlah
: 1 unit
Kondisi Operasi
Tekanan
= 6,09 kPa
= 0,06014 atm ........ (freepatent, 2008)
Temperatur
= 323,67 K ..................................... (freepatent, 2008)
Kebutuhan perancangan
= 1 jam produksi
Faktor kelonggaran
= 20 %
Data Bahan Konstruksi:
S (maximum allowable working stress)
= 10.000 Psi
Ej (join efficiency)
= 0,85
Cc (allowance for corrosion)
= 0,125 in
Komposisi masuk pada kolom pemisah yang terdiri dari 3 fasa
1. Fasa Liquid
Tabel LC.4 Komposisi Cairan
Komponen
Massa
Komposisi
Densitas
Densitas Campuran
(kg)
(yi)
(kg/m3)
(kg/m3)
n-C4H8O
2.653,02901
0,86568
i- C4H8O
267,01646
0,08713
0,04720
Pelarut katalis
Jumlah
Densitas campuran
144,64593
789,1
810,20529
1.007
1
3.064,69140
=
801,6
∑ y ×ρ
i
i
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
= 810,20529 kg/m3
Persamaan untuk densitas campuran :
ρ
=
massa
, sehingga volume untuk fasa cair:
volume
Vliquid
=
massa 3.064,69140
=
ρ
810,20529
= 3,78261 m3
2. Fasa Gas
Tabel LC.5 Komposisi Gas
Komponen
Massa
Komposisi
(kg)
(yi)
H2
CO
Jumlah
0,81684
0,06584
11,59054
0,93416
1
12,40738
Untuk mencari nilai dari faktor kompresibilitas (z) digunakan metode Kay dan
dibutuhkan data:
Tabel LC.6 Komponen Pada Tangki Gas Sintesis
Komponen
Tc (K)
Pc (bar)
Zc
yi
H2
33,19
13,13
0,305
0,06584
CO
132,9
34,99
0,299
0,93416
Ti
TH 2
= 0,06584 × 33,19
= y i × Tci
TCO
= 0,93416 × 132,9
= 124,15053 K
= 2,18506 K
∑T
= 2,18506 + 124,15053
i
= 126,33559 K
Pi
= y i × Pci
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
PH 2
= 0,06584 × 13,13
PCO
= 0,93416 × 34,99
= 32,68643 kPa
= 0,86441 kPa
∑P
= 0,86442 + 32,6864
i
= 33,55085 kPa
Zi
Z H2
= y i × Z ci
= 0,06584 × 0,305
Z CO
= 0,93416 × 0,299
= 0,27932
= 0,02008
∑Z
i
= 0,02008 + 0,27932
= 0,29940
Tr
=
Toperasi
∑T
i
=
323,67
126,33559
Pr
= 2,56199
=
Poperasi
∑P
=
i
6 ,0 9
3 3,5 5 0 8
= 0,18161
Dari gambar 1.3 Handbook Of Chemical Engineering Calculation didapatkan nilai Z
= 0,99 sehingga volume zat dalam fasa gas.
Densitas campuran gas dapat dihitung dengan:
ρ
=
M×P
z ×R× T
Dimana:
P
= Tekanan (kPa)
M
= Berat molekul campuran
z
= Faktor kompresibilitas
R
= Tetapan gas (8,31 kPa (m3)/(kg mol. K))
T
= Temperatur (K)
M
= (0,06584 × 2,016) + (0,93416 × 28,01)
= 26,29868 kmol/kg
Sehingga,
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
ρ
=
26,298682 × 6,09
0,99 × 8,31 × 323,67
= 0,06018 kg/m3
Persamaan untuk densitas campuran :
ρ
=
massa
, sehingga volume untuk fasa gas
volume
Vgas
=
massa 12,40738
=
ρ
0,060180
= 206,17439 m3
3. Fasa Solid
ρkatalis
= 12,41 kg/m3 ............................................ (Wikipedia, 2008)
Massa katalis
= 3,32861 kg
Vsolid
=
massa 3,32861
=
ρ
12,41
= 0,26822 m3
Volume keseluruhan
= Vliquid + Vgas + Vsolid
= 3,78261 + 206,17439 + 0,26822
= 210,22522 m3
a. Volume Tangki
Volume tangki untuk kebutuhan produksi 1 jam
V Total
= (1,2) × 210,22522
= 252,27026 m3
b. Diameter dan Tinggi Tangki
Perbandingan tinggi dan diameter tangki (H : D)= 4:3
Vtangki
=
πD 2
H ................................................... (Brownel, 1959)
4
Vtangki
=
πD 3
3
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
=3
Ds
252,27026 × 3
3,14
= 6,22328 m
Hs
=
4
×D
3
=
4
× 6,22328 = 8,29770 m
3
= ½ × Ds
rs
= 3,11164 m = 122,30920 in
Hs
½D
c. Tebal Tangki
ts
=
Pr
+ Cc .............................................. (Brownel, 1959)
S.Ej − 0,6 P
Dimana:
P
= Maximum allowable internal preasure
r
= Jari-jari tangki
S
= Maximum allowable working stress
Ej
= Join efficiency
Cc
= Allowance for corrosion
Tinggi cairan:
Hc
= (1 – 0,2) × Hs
= 0,8 × 8,29770
= 6,63816 m
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
ρ campuran =
m campuran
Vcampuran
=
3080,42739
= 14,65299 kg/m 3
210,22522
Phidrostatik = ρ × g × Hc
= 14,65299 × 9,8 × 6,63816
= 0,95324 kPa
= 0,00941 atm
Poperasi = 0,06014 + 0,00941
= 0,06955 atm
Pdesign = (1 + faktor keamanan) × Poperasi
= (1 + 0,2) × 0,06955
= 0,08346 atm
ts
= 1,22651 psi
=
P⋅r
+ Cc
S.Ej − 0,6 P
=
1,22651 psi × 122,30920 in
+ 0,125 in
10.000 psi × 0,8 − 0,6 ×1,22651 psi
= 0,14375 in
Tebal tangki yang digunakan adalah 3/16 in (Brownel, 1959).
d. Diameter dan Tinggi Elipsoidal
Diameter elipasoidal sama dengan diameter tangki
= 6,22328 m
Perbandingan tinggi ellipsoidal dan diameter tangki adalah = 1 : 4, sehingga
ht
=
= 6,22328
4
= 1,55582 m
½D
He
Sehingga tinggi tangki keseluruhan
Ttangki
= Tinggi silinder (Hs) + (2 × Tinggi tutup elipsoidal)
= 8,29770 + ( 2 × 1,55582 )
= 11,40934 m
e. Tebal Elipsoidal
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Tebal penutup tangki untuk jenis elipsoidal
ts
=
P⋅D
+ Cc ..........................………
2S.Ej − 0,2 P
=
1,22651 psi × 245,01109 in
+ 0,125 in
2 × 10.000 psi × 0,8 − 0,2 ×1,22651 psi
(Timmerhaus, 1991)
= 0,14378 in
Tebal tangki yang digunakan adalah 3/16 in (Brownel, 1959).
LC.14 Pompa V (J-105)
Fungsi
: Memompa bahan-bahan dari separator tekanan rendah ke separator
katalis
Bahan
: Carbon stainless steel
Jenis
: Pompa sentrifugal
Jumlah
: 1 unit
Kondisi Operasi
Temperatur
= 100 oC
Tekanan
= 6 atm
Laju alir masssa (F)
= 3.064,52827 kg/jam = 1,87668 lbm/s
Densitas campuran (ρ)
= 14,65299 kg/m3
= 0,91475 lbm/ft3
Viskositas campuran (μ)
= 0,04501 cP
= 0,00003 lbm/ft3.s
Laju alir volumetrik (Q)
=
F
ρ
= 607,95 kPa
=
1,87668
= 2,05157 ft 3 /s
0,91475
Laju alir volume pompa sentrifugal berkisar dari 6,67 × 10-5 sampai 6,3 m3/s
dan viskositasnya kurang dari 0,05 Pa.s (Geankoplis, 1997). Maka dengan nilai Q
dan μcampuran di atas dapat menggunakan pompa sentrifugal.
Perencanaan pompa :
Diameter optimum (De)
= 3,9 × (Q 0,45) × (ρ 0,13)
= 3,9 × (2,05157 0,45) × (0,91475 0,13)
= 5,32688 in
Dari hasil perhitungan diameter optimum maka diambil pipa dengan spesifikasi :
- Ukuran nominal pipa
= 6 in
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
- Schedule pipa
= 40
- Inside Diameter (D)
= 6,065 in = 0,50540 ft
- Outside Diameter
= 6,625 in = 0,55206 ft
- Luas penampang pipa (A)
= 28,9 in2 = 0,20068 ft2
Laju linear fluida rata-rata (v)
v
=
Q
A
=
5,32688
= 10,22318 ft/s
0,20068
Bilangan Reynold (NRe)
NRe
=
ρvDe
μ
=
0,91475 × 10,22318 × 0,50540
= 156.255,91299
0,00003
Dari bilangan Reynold yang dihitung didapatkan bahwa aliran pada pompa
adalah aliran turbulen.
Dari gambar 2.3-10 Geankoplis didapatkan nilai ε : 4,6 × 10-5, sehingga nilai
ε
D
=
4,6 × 10 −5
= 0,00009
0,50540
Didapatkan nilai f faktor fanning : 0,004
Friction Loss
1. Contraction Loss pada Keluaran Tangki
 A  v2
hc = 0,55 1 − 2 
.............................................. (Geankoplis, 1997)
 A1  2.α. g c
= 0,55 (1 − 0)
10,22318 2
= 0,89330 ft.lbf/lbm
2 (1) (32,174)
2. Friction pada Pipa Lurus
Panjang pipa lurus = 20 ft
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Ff = 4f
ΔL v 2
D 2 ⋅ gc
= 4 × 0,004 ×
20 × 10,22318 2
= 1,54257 ft.lbf/lbm
0,50540 × 2 × 32,174
3. Friction pada 2 buah Elbow 90 o
2
hf = n.kf v
2 ⋅ gc
.................................................................. (Geankoplis, 1997)
10,22318 2
= 2 × 0,75 ×
2 × 32,174
= 2,43629 ft.lbf/lbm
4. Friction pada 1 buah Check Valve
hf = n.kf
v 2 ................................................................ (Geankoplis, 1997)
2 ⋅ gc
= 1 × 0,17 ×
10,22318 2
= 3,24838 ft lbf/lbm
2 × 32,174
5. Expansion Loss pada Tank Entrance

A
hex = 1 − 1
 A2
= (1 − 0) ×
2

v2

.................................................... (Geankoplis, 1997)
 2.α. g c
10,22318 2
= 1,62419 ft.lbf/lbm
2 ⋅ 1 ⋅ 32,174
Jumlah friction loss (Σf) = 0,89330 + 1,54257 + 2,43629 + 3,24838 + 1,62419
= 9,74474 ft lbf/lbm
− Ws =
P −P 
1
2
2
(v 2 − v1 ) + g(z 2 − z1 ) +  2 1  + ∑ f ...................... (Geankoplis, 1997)
2⋅α
 ρ 
Dimana:
Diameter pipa konstan, v1 = v2
Selisih tinggi pipa, z1 − z 2 = 20 ft
Tekanan konstan, p2 = p1
Sehingga,
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
− Ws =
1
(0) + 32,174 (10) + 0 + ∑ f
2 ⋅1
– Ws =
32,174 ft/s 2
1
(0) +
(20 ft) + 0 + 9,74474 ft.lbf/lbm
2
32,174 ft.lbm/lbf.s 2
= 29,74474 ft.lbf/lbm
Energi pompa, Wp :
Ws = -η.Wp ...................................................................... (Geankoplis, 1997)
Bila efisiensi pompa 60 %, maka :
29,74474
0,6
Wp =
P
= m × Wp
= 49,57456 ft.lbf/lbm
................................................................ (Geankoplis, 1997)
= 1,87668 lbm/s × 49,57456 ft.lbf/lbm
= 93,03574 ft.lbf/s
= 0,16916 hp
Maka daya motor yang digunakan adalah ¼ hp.
LC.15 Cooler III (E-104)
Fungsi
: Menurunkan temperatur campuran gas dan cair sebelum dikembalikan
ke reaktor dan dimasukkan ke dalam tangki penyimpanan
Jenis
: Double Pipe Heat Exchanger (DPHE)
Dipakai
: Pipa 2 × 1 ¼ in IPS, 15 ft hairpin
Jumlah
: 1 unit
Fluida Panas
Laju alir fluida masuk
= 15,51562 kg/jam
= 34,20627 lbm/jam
Temperatur awal (T1)
= 50,52 oC
= 122,936 oF
Temperatur akhir (T2)
= 42 oC
= 107,6 oF
Laju alir fluida masuk
= 4,80265 kg/jam
= 10,58809 lbm/jam
Temperatur awal (t1)
= 28 oC
= 82,4 oF
Temperatur akhir (t2)
= 40 oC
= 104 oF
Panas yang diserap (Q)
= 240,19570 kJ/jam
= 227,66070 Btu/jam
Fluida Dingin
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
1. Beda Suhu ( Δt )
Fluida Panas
Fluida Dingin
Selisih
T1 = 122,936 oF
Temperatur lebih tinggi
t2 = 104 oF
Δt 2 = 18,936 oF
T2 = 107,6 oF
Temperatur lebih rendah
t1 = 82,4 oF
Δt 1 = 25,2 oF
T1 – T2 = 15,336 oF
Selisih
t2 – t1 = 21,6 oF
Δt 2 – Δt 1 = -6,264 oF
=
LMTD
Δt 2 − Δt 1
 Δt
2,3 log  2
 Δt 1



=
− 6,264
o
= 21,94366 F
 18,936 
2,3 log 

 125,2 
2. Temperatur Kalorik (Tc dan tc)
Tc =
T1 + T2 122,936 + 107,6
=
=115,268 o F
2
2
tc =
t 1 + t 2 82,4 + 104
=
= 93,2 o F
2
2
Fluida Dingin (Anulus ; air)
3. Flow Area
Untuk pipa dengan ukuran 2 in IPS dengan schedule 40 diperoleh :
OD = D1 =
ID = D2
=
1,66
in = 0,13833 ft
12
2,067
in = 0,17225 ft ..............................................(Tabel 11, Kern)
12
π(D 2 − D1 ) 3,14 (0,17225 2 − 0,13833 2 )
aa =
=
= 0,00827 ft 2
4
4
2
Da
(D
=
− D1
D1
2
2
2
2
) = (0,17225
− 0,13833 2 )
= 0,07615 ft
0,13833
2
4. Kecepatan Massa
Ga =
W 10,58809
=
= 1.280,43194 lb/jam ⋅ ft 2
aa
0,00827
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
5. Bilangan Reynold
Pada tc = 93,2 oF, μ = 0,77 cP ......................................... (Gambar 14, Kern)
μ = 0,77 cP × 2,42 = 1,86340 lb/ft.jam
Rea =
D a × G a 0,07615 × 1.280,43194
=
= 52,32568
μ
1,86340
6. Dari bilangan Reynold = 52,32568 diperoleh JH = 2,2
........ (Gambar 24, Kern)
7. Kapasitas Panas
Pada tc = 93,2 oF, diperoleh c = 0,99 Btu/lbm.oF ....................... (Gambar 2, Kern)
k = 0,36 Btu/jam.ft2.(oF/ft) ................................................... (Tabel 4, Kern)
 c⋅μ 


 k 
1
3
 0,99 ⋅ 1,86340 
=

0,36


1
3
= 1,72404
8. Koefisien Koreksi, ho
k  c⋅μ 
ho = JH ⋅


Da  k 
= 2,2 ⋅
1
3
 μ

 μw



0,14
.............................................. (Pers. 6.15 b, Kern)
0,99
× 1,72404 × 1
0,07615
= 7,92706 Btu/jam.ft2.oF
Fluida Panas (Inner pipe ; gas)
3’. Flow Area
Untuk pipa dengan ukuran 1 ¼ in IPS dengan schedule 40 diperoleh :
OD =
1,66
in = 0,13833 ft
12
ID =
1,380
in = 0,115 ft ..............................................................(Tabel 11, Kern)
12
D = ID = 0,115 ft
ap =
π(D 2 ) 3,14 (0,115 2 )
2
=
= 0,01038 ft
4
4
4’. Kecepatan Massa
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Gp =
W 34,20627
=
= 3.294,88549 lb/jam ⋅ ft 2
ap
0,01038
5’. Bilangan Reynold
Viskositas campuran gas ( μ ) = 0,03277 cP
μ = 0,03277 cP × 2,42 = 0,07930 lb/ft.jam
D× Gp
Rep =
μ
=
0,115 × 3.294,88549
= 4.778,00235
0,07930
6’. Dari bilangan Reynold = 4.778,00235 diperoleh JH = 16 ...... (Gambar 24, Kern)
7’. Kapasitas Panas
c = 3,62731 Btu/lbm.OF
(3,52 + 1,32 ⋅ c) × μ
BM
k =
=
 c⋅μ 


 k 
1
3
(3,52 + 1,32 ⋅ 3,62731) × 0,07930
= 0,00950 Btu/jam.ft2.(oF/ft)
69,3845
 3,62731 ⋅ 0,07930 
=

0,00950


1
3
= 3,11733
8’. Koefisien Koreksi, hi
k  c⋅μ 
hi = JH ⋅


D  k 
= 16 ⋅
1
3
 μ

 μw



0,14
............................................... (Pers. 6.15 a, Kern)
0,00950
× 3,11733 × 1 = 4,11844 Btu/jam.ft2.oF
0,115
9. Koreksi hi
hio =
h i ⋅ ID 4,11844 ⋅ 0,115
=
= 3,42377 Btu/jam.ft2.oF
OD
0,13833
10. Clean Overall Coefficient, Uc
Uc =
h io × h o 3,42377 × 7,92706
=
= 2,39105 Btu/jam.ft2.oF
h io + h o 3,42377 + 7,92706
11. Design Overall Coefficient, UD
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
1
1
1
=
+ Ro =
+ 0,002 = 0,42023 Btu/jam.ft2.oF
UD Uc
2,39105
UD = 2,37967 Btu/jam.ft2.oF
12. Luas Permukaan
A=
Q
227,6607018
=
= 4,35975 ft2
U D × LMTD 2,37967 × 21,94366
Untuk pipa 2 in diperoleh A’ = 0,435 ft2/ft ……………... (Tabel 11, Kern)
Panjang pipa yang dibutuhkan
=
A 4,35975
=
= 10,02243 ft2
'
0,435
A
Hairpin yang dipakai 12 ft
=
10,02243
= 0,41760
2 ×12
Maka A sebenarnya
= 1 × 2 × 12 × A’
= 24 × 0,435
= 10,44000 ft2
Berarti diperlukan 1 pipa hairpin ukuran 12 ft
13. Koreksi UD
UD =
Q
227,6607018
=
= 0,99375 Btu/jam.ft2.oF
A × LMTD 10,44000 × 21,94366
14. Faktor Pengotor, RD
RD =
U c − U D 2,39105 − 0,99375
=
= 0,58806
U c × U D 2,39105 × 0,99375
RD ketentuan
= 0,002
RD yang diperoleh
= 0,58806
Sesuai dengan ketentuan.
Pressurre Drop
Fluida Dingin (Anulus; air)
1. Da’ = (D2 – D1)
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
= (0,17225 – 0,13833)
= 0,03392 ft
Rea’ =
D a '×G a 0,03392 × 1.280,43194
=
= 23,30578
μ
1,86340
f = 0,0035 +
0,264
(DG/ μ )
0,42
= 0,0035 +
0,264
= 0,07385
(23,30578) 0,42
ρ = 1 × 62,5 = 62,5
2
2. ΔFa =
4fG a L
2gρ 2 D a
=
3.
V=
4 ⋅ (0,07385) ⋅ (1.280,43194) 2 ⋅ 24
(
)
2 ⋅ 4,18 ⋅ 10 8 (62,5) (0,03392)
2
= 0,00010 ft
Ga
1.280,43194
=
= 0,00569 fps
3.600ρ (3.600)(62,5)
 V2 
 0,00569 2
 = 12 × 
ΔF1 = 1 × 
 2g 
 2 ⋅ 32,2
(∆Fa + ΔF1 )ρ
ΔP a =
144
=

 = 5,02877 × 10-7 ft

(0,00010 + 5,02877 × 10 -7 ) × 62,5
144
= 4,57671 × 10-5 psi
ΔP yang diperbolehkan < 10 psi
Fluida Dingin (Inner pipe ; gas)
1’. Untuk Re = 4.778,00235
f = 0,0035 +
s=1
2’. ΔFp =
0,264
(DG/μ )
0,42
= 0,0035 +
0,264
(4.778,00235)0,42
= 0,01102
; ρ = 793,1196 × 62,5 = 49.569,97500
4fG 2 L
2gρ 2 D
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
4 ⋅ (0,01102) ⋅ (3294,88549) 2 ⋅ 24
(
=
3’. ΔP a =
2 ⋅ 4,18 ⋅ 10
8
)(49.569,97500) (0,115)
2
= 4,86253 × 10-11 ft
∆Fp × ρ
=
144
4,86253 × 10 -11 × 49.569,97500
144
= 1,67386 × 10-8 psi
ΔP yang diperbolehkan < 5 psi
LC.16 Separator Katalis (V-103)
Fungsi
: Memisahkan katalis dari produk yang dihasilkan
Bahan konstruksi
: Carbon steel SA – 212 Grade B
Jenis
: Hydrosiclone
Jenis sambungan
: Double welded butt join
Jumlah
: 1unit
Kondisi Operasi
Tekanan
= 1 atm
Temperatur
= 323,65 K
Faktor kelonggaran
= 20 %
= 50,5 oC
a. Gas yang akan dipisah (Nt)
Jumlah partikel yang akan dipisahkan
= 99,80 %
Dari persentasi yang akan dipisahkan diperoleh Dp/Dpc = 9 .....(Walas, 1988)
Kecepatan putaran siklon
[
= [1,1079 − 0,00077 × 50 + 1,924(10
= 50 ft/s = 15,24 m/s
]
N t = 0,1079 − 0,00077 V + 1,924(10 −6 ) V 2 V ............................. (Walas, 1988)
−6
]
) × (50 2 ) × 50
= 3,71050 m3/s
b. Diameter Siklon
Ukuran partikel katalis
= 34,3 nm
Densitas katalis
= 12,41 gr/l
= 12.410 gr/m3
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Densitas campuran
= 1.007 gr/m3
Viskositas
= 0,30731 cP = 0,64185 × 10 −5
Diameter partikel kritikal (Dpc)
=
Ukuran partikel
9
=
34,3
= 3,81111 nm
9
4π × D pc × v × (ρ katalis − ρ campuran )
2
Diameter (Dp)
=
=
9×μ
4π × 3,811112 × 15,24 × (12.410 − 1.007)
9 × 0,64185 × 10 −5
= 5,48811 × 1011 nm = 0,54881 m
c. Tinggi Siklon
Perbandingan diameter dan tinggi siklon katalis adalah = 1 : 2
Maka, tinggi siklon (ts)
= 2 × 0,54881
= 1,09762 m
Tinggi kerucut = tinggi shell
= 1,09762 m
Tinggi siklon keseluruhan
= 1,09762 +1,09762
= 2,19524 m
d. Daya yang Dihasilkan
w
=
10 × 13,10 × (5,48811 ⋅ 1011 ) 0,5 − 1
(34,3) 0,5
........................... (Perry, 1999)
= -23,57997 kWh/ton
waktual =
=
w×F
1.000
− 23,57997 × 3.064,52827
1.000
= - 72,2618 kWh
= 53,88565 hp
C.17 Heater (E-105)
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Fungsi
: Menaikkan temperatur cairan
sebelum dimasukkan ke dalam
kolom destilasi
Jenis
: Double Pipe Heat Exchanger (DPHE)
Dipakai
: Pipa 2 × 1 ¼ in IPS, 12 ft hairpin
Jumlah
: 1 unit
Fluida Panas
Laju alir fluida masuk
= 1.721,49504 kg/jam
o
= 3.795,26674 lbm/jam
Temperatur awal (T1)
= 100 C
= 212 oF
Temperatur akhir (T2)
= 100 oC
= 212 oF
Panas yang diserap (Q)
= 215.655,09254 kJ/jam
= 204.400,7853 Btu/jam
Laju alir fluida masuk
= 3.061,58316 kg/jam
= 6.749,67076 lbm/jam
Temperatur awal (t1)
= 50,52 oC
= 122,936 oF,
Temperatur akhir (t2)
= 76,82 oC
= 170,33 oF
Fluida Dingin
1. Beda Suhu ( Δt )
Fluida Panas
Fluida Dingin
Selisih
T1 = 212 oF
Temperatur lebih tinggi
t2 = 170,33 oF
Δt 2 = 41,67 oF
T2 = 212 oF
Temperatur lebih rendah
t1 = 122,936 oF
Δt 1 = 89,064 oF
T1 – T2 = 0 oF
Selisih
t2 – t1 = 47,394 oF
Δt 2 – Δt 1 = -47,394 oF
LMTD
=
Δt 2 − Δt 1
 Δt
2,3 log  2
 Δt 1



=
− 47,394
= 62,46565 o F
 41,67 
2,3 log 

 89,064 
2. Temperatur Kalorik (Tc dan tc)
Tc =
T1 + T2 212 + 212
=
= 212 o F
2
2
tc =
t 1 + t 2 122,936 + 170,33
=
= 146,633 o F
2
2
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Fluida Panas (Anulus; steam)
3. Flow Area
Untuk pipa dengan ukuran 2 in IPS dengan schedule 40 diperoleh :
OD = D1 =
ID = D2
=
1,66
in = 0,13833 ft
12
2,067
in = 0,17225 ft ............................................ (Tabel 11, Kern)
12
π(D 2 − D1 ) 3,14 (0,17225 2 − 0,13833 2 )
=
= 0,00827 ft 2
4
4
2
aa =
Da
(D
=
− D1
D1
2
2
2
2
) = (0,17225
− 0,13833 2 )
= 0,07615 ft
0,13833
2
4. Kecepatan Massa
Ga =
W 3.795,26674
=
= 458.966,87012 lb/jam ⋅ ft 2
aa
0,00827
5. Bilangan Reynold
Viskositas steam pada suhu 212 oF ( μ ) = 0,24000 cP
μ = 0,24000 cP × 2,42 = 0,58080 lb/ft.jam
Rea =
D a × G a 0,07615 × 458.966,87012
=
= 60.175,42939
μ
0,58080
6. Dari bilangan Reynold = 60.175,42939 diperoleh JH = 190 ... (Gambar 24, Kern)
7. Kapasitas Panas
Pada suhu 212 oF diperoleh c = 1,15 Btu/lbm.oF .................... (Gambar 2, Kern)
k = 0,415 Btu/jam.ft2.(oF/ft) ...................................................... (Tabel 4, Kern)
 c⋅μ 


 k 
1
3
 1,15 ⋅ 0,58080 
=

0,415


1
3
= 1,17190
8. Koefisien Koreksi, ho
k  c⋅μ 
ho = JH ⋅


Da  k 
1
3
 μ

 μw



0,14
................................................ (Pers. 6.15 b, Kern)
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
= 190 ⋅
0,415
× 1,17190 × 1
0,07615
= 536,45659 Btu/jam.ft2.oF
Fluida Dingin (Inner pipe ; campuran cairan)
3’. Flow Area
Untuk pipa dengan ukuran 1¼ in IPS dengan schedule 40 diperoleh :
OD =
1,66
in = 0,13833 ft
12
ID =
1,380
in = 0,115 ft ............................................................. (Tabel 11, Kern)
12
D = ID = 0,115 ft
π(D 2 ) 3,14 (0,115 2 )
2
ap =
=
= 0,01038 ft
4
4
4’. Kecepatan Massa
Gp =
W 6.749,67076
=
= 650.155,51610 lb/jam ⋅ ft 2
ap
0,01038
5’. Bilangan Reynold
Viskositas ( μ ) = 0,36531 cP
μ = 0,36531 cP × 2,42 = 0,88405 lb/ft.jam
Re =
D× Gp
μ
=
0,115 × 650.155,51610
= 84.575,17466
0,88405
6’. Dari bilangan Reynold = 84.575,17466 diperoleh JH = 230 .... (Gambar 24, Kern)
7’. Kapasitas Panas
c = 0,75999 Btu/lbm.oF
k = 0,05749 Btu/jam.ft2.(oF/ft)
 c⋅μ 


 k 
1
3
 0,75999 ⋅ 0,88405 
=

0,05749


1
3
= 2,26930
8’. Koefisien Koreksi, hi
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
k  c⋅μ 
hi = JH ⋅


Da  k 
1
3
 μ

 μw



0,14
................................................ (Pers. 6.15 a, Kern)
0,05749
× 2,26930 × 1
0,115
= 230 ⋅
= 260,92812 Btu/jam.ft2.oF
9. Koreksi hi
h i ⋅ ID 260,92812 ⋅ 0,115
=
= 216,91614 Btu/jam.ft2.oF
OD
0,13833
10. . Clean Overall Coefficient, Uc
hio =
Uc =
h io × h o 216,91614 × 536,45659
=
= 154,46019 Btu/jam.ft2.oF
h io + h o 216,91614 + 536,45659
11. Design Overall Coefficient ,UD
1
1
1
=
+ Ro =
+ 0,002 = 0,00847 Btu/jam.ft2.oF
UD Uc
154,46019
UD = 118,00579 Btu/jam.ft2.oF
12. Luas Permukaan
A=
Q
204.400,78530
=
= 27,72924 ft2
U D × LMTD 118,00579 × 62,46565
Untuk pipa 1 ¼ in diperoleh A’ = 0,435 ft2/ft ……………... (Tabel 11, Kern)
Panjang pipa yang dibutuhkan =
A 27,72924
=
0,435
A'
Hairpin yang dipakai 12 ft
=
63,74538
= 2,65606
2 ×12
Maka A sebenarnya
= 3 × 2 × 12 × A’
= 63,74538 ft2
= 31,32000 ft2
Berarti diperlukan 2 pipa hairpin ukuran 12 ft
13. Koreksi UD
UD =
Q
204.400,78530
=
= 104,47672 Btu/jam.ft2.oF
A × LMTD 31,32000 × 62,46565
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
14. Faktor Pengotor
U c − U D 154,46019 − 104,47672
=
= 0,00310
U c × U D 154,46019 × 104,47672
RD =
RD ketentuan
= 0,002
RD yang diperoleh
= 0,00310
Sesuai dengan ketentuan.
Pressurre Drop
Fluida Panas (Anulus; steam)
1. Da’ = (D2 – D1)
= (0,17225 – 0,13833)
= 0,03392 ft
Rea’ =
D a '×G a 0,03392 × 458.966,87012
=
= 26.802,04260
μ
0,24000
f = 0,0035 +
0,264
(DG/μ )
0,42
= 0,0035 +
0,264
= 0,00715
(26.802,04260) 0,42
s = 1 ; ρ = 1 × 62,5 = 62,5
2
2. ΔFa =
=
3.
V=
4fG a L
2gρ 2 D a
4 ⋅ (0,00715) ⋅ (458.966,87012) 2 ⋅ 72
(
)
2 ⋅ 4,18 ⋅ 10 8 (62,5) (0,03392 )
2
= 3,91396 ft
Ga
458.966,87012
=
= 2,03985 fps
3.600ρ
(3.600)(62,5)
 V2 
 2,03985 2
 = 3 × 
ΔF1 = 3 × 
 2g 
 2 ⋅ 32,2
(∆Fa + ΔF1 )ρ
ΔP a =
144
=

 = 0,19384 ft

(3,91396 + 0,12922) × 62,5
144
= 1,78290 psi
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
ΔP yang diperbolehkan < 10 psi
Fluida Dingin (Inner pipe ; larutan)
1’. Untuk Re = 84.575,17466
f = 0,0035 +
0,264
(DG/μ )
0,42
= 0,0035 +
0,264
(84.575,17466)0,42
= 0,00575
ρ = 47,59129 × 62,5 = 2.974,45552
2’. ΔFp =
4fG 2 L
2gρ 2 D
4 ⋅ (0,00575) ⋅ (650.155,51610) 2 ⋅ 72
(
=
3’. ΔP a =
=
)
2 ⋅ 4,18 ⋅ 10 8 (2.974,45552) (0,115)
2
= 0,00082 ft
∆Fp × ρ
144
0,00082 × 2.974,45552
144
= 0,01700 psi
ΔP yang diperbolehkan < 10 psi
LC.18 Pompa VI (J-106)
Fungsi
: Memompa bahan dari heater ke kolom destilasi
Bahan
: Carbon stainless steel
Jenis
: Pompa sentrifugal
Jumlah
: 1 unit
Kondisi Operasi
Temperatur
= 76,82 oC
Tekanan
= 1 atm
Laju alir masssa (F)
= 3.061,58316 kg/jam = 1,87488 lbm/s
Densitas campuran (ρ)
= 810,22164 kg/m3
= 50,58037 lbm/ft3
Viskositas campuran (μ)
= 0,36531 cP
= 0,00025 lbm/ft3.s
Laju alir volumetrik (Q)
=
F
ρ
=
1,87488
= 0,03707 ft 3 /s
50,58037
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Laju alir volume pompa sentrifugal berkisar dari 6,67 × 10-5 sampai 6,3 m3/s
dan viskositasnya kurang dari 0,05 Pa.s (Geankoplis, 1997). Maka dengan nilai Q
dan μcampuran di atas dapat menggunakan pompa sentrifugal.
Perencanaan pompa :
Diameter optimum (De)
= 3,9 × (Q 0,45) × (ρ 0,13)
= 3,9 × (0,03707 0,45) × (50,58037 0,13)
= 1,47444 in
Dari hasil perhitungan diameter optimum maka diambil pipa dengan spesifikasi :
- Ukuran nominal pipa
= 1 ½ in
- Schedule pipa
= 40
- Inside Diameter (D)
= 2,649 in = 0,20574 ft
- Outside Diameter
= 1,9 in
- Luas penampang pipa (A)
= 0,15833 ft
2
= 2,04 in
= 0,01417 ft2
Laju linear fluida rata-rata (v)
v
=
Q
A
=
0,03707
= 2,61673 ft/s
0,01417
Bilangan Reynold (NRe)
NRe
=
ρvD
μ
50,58037 × 2,61673 × 0,20574
= 110.931,83490
0,00025
Dari bilangan Reynold yang dihitung didapatkan bahwa aliran pada pompa
=
adalah aliran turbulen.
Dari gambar 2.3-10 Geankoplis didapatkan nilai ε : 4,6 × 10-5, sehingga nilai
ε
D
4,6 × 10 −5
=
= 0,00022
0,20574
Didapatkan nilai faktor fanning ( f ) : 0,004
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Friction Loss
1. Contraction Loss pada Keluaran Tangki
 A  v2
hc = 0,55 1 − 2 
.............................................. (Geankoplis, 1997)
 A1  2.α. g c
2,61673 2
= 0,05853 ft.lbf/lbm
= 0,55 (1 − 0)
2 (1) (32,174)
2. Friction pada Pipa Lurus
Panjang pipa lurus = 30 ft
Ff = 4f
ΔL v 2
D 2 ⋅ gc
= 4 × 0,004 ×
30 × 2,61673 2
= 0,24826 ft.lbf/lbm
0,66508 × 2 × 32,174
3. Friction pada 3 buah Elbow 90 o
2
hf = n.kf v
2 ⋅ gc
.................................................................. (Geankoplis, 1997)
2,61673 2
= 3 × 0,75 ×
= 0,23942 ft.lbf/lbm
2 × 32,174
4. Friction pada 1 buah Check Valve
hf = n.kf
v 2 ................................................................. (Geankoplis, 1997)
2 ⋅ gc
2,61673 2
= 1× 2 ×
= 0,21282 ft lbf/lbm
2 × 32,174
5. Expansion Loss pada Tank Entrance

A
hex = 1 − 1
 A2
= (1 − 0) ×
2

v2

.................................................... (Geankoplis, 1997)
 2.α. g c
2,61673 2
= 0,10641 ft.lbf/lbm
2 ⋅ 1 ⋅ 32,174
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Jumlah friction loss (Σf) = 0,05853 + 0,24826 + 0,23942 + 0,21282 + 0,10641
= 0,86543 ft lbf/lbm
P −P 
1
2
2
(v 2 − v1 ) + g(z 2 − z1 ) +  2 1  + ∑ f ...................... (Geankoplis, 1997)
2⋅α
 ρ 
− Ws =
Dimana:
Diameter pipa konstan, v1 = v2
Selisih tinggi pipa, z1 − z 2 =10 ft
Tekanan konstan, p2 = p1
Sehingga,
− Ws =
1
(0) + 32,174 (10) + 0 + ∑ f
2 ⋅1
– Ws =
32,174 ft/s 2
1
(0) +
(10 ft) + 0 + 0,86543 ft.lbf/lbm
2
32,174 ft.lbm/lbf.s 2
= 10,86543 ft.lbf/lbm
Energi pompa, Wp :
Ws = -η.Wp ...................................................................... (Geankoplis, 1997)
Bila efisiensi pompa 60 %, maka :
Wp =
P
10,86543
= 18,10906 ft.lbf/lbm
0,6
= m × Wp
................................................................ (Geankoplis, 1997)
= 1,87488 lbm/s × 18,10906 ft.lbf/lbm
= 33,95230 ft.lbf/s
= 0,06173 hp
Maka daya motor yang digunakan adalah 1/12 hp.
LC. 19 Kolom Destilasi (V-104)
Fungsi
: Memisahkan campuran n- dengan i-butiraldehid
Bahan konstruksi
: Carbon steel SA-283 Grade C
Bentuk
: Silinder vertikal dengan alas dan tutup elipsoidal
Jenis
: Sieve tray
Jenis sambungan
: Double welded butt join
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Jumlah
: 1 unit
Kondisi Operasi
Tekanan
= 132 kpa
= 1,30274 atm
Temperatur
= 350 K
= 76,85 oC
Laju alir massa
= 3.061,583162 kg/jam
Kebutuhan perancangan
= 1 jam
Faktor kelonggaran
= 20 %
a. Jumlah Tray Kolom Destilasi
Jumlah tahapan minimum (Nm)
=
log [(x LD /x HD )(x HW / x LW )]
log (α av )
Dimana : xLD = fraksi komponen titik didih rendah pada destilat
xHD = fraksi komponen titik didih tinggi pada destilat
xHW = fraksi komponen titik didih rendah pada produk bawah
xLW = fraksi komponen titik didih tinggi pada produk bawah
Jumlah tahapan minimum (Nm) =
=
log [(x LD /x HD )(x HW / x LW )]
.... (Geankoplis, 1997)
log (α av )
log [(0,98/0,019)(0,95/0,05)
log 2,04895
= 9,60168
Jumlah tahapan 9,60168 ≈ 10
Tray umpan minimum
=
log [(x LD /x HD )(x HF / x LF )]
log (α av )
=
log [(0,98/0,019)(0.08660/0.04735)
log 2,04895
…...(Treybal, 1980)
= 6,33870 ≈ 7
Perbandingan tray umpan dengan tray keseluruhan =
6,33870
9,60168
= 0,66017 ≈ 66 %
66 % artinya 66 % jumlah keseluruhan tray berada pada di atas tray umpan.
Jumlah tahapan teoritis
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
R − R min
R +1
=
0,14029 − 0,09353
= 0,04101
0,14029 + 1
Dari gambar 8.4 Choply didapatkan nilai
N − N min
= 0,6 sehingga
N +1
Jumlah tahapan teoritisnya (N)
= 25,50419
≈ 26 tahapan
Tray umpan
= 0,34 × 26
= 8,84 ≈ 9.
Tray umpan berada pada tray ke 9 dari bawah.
Jarak antar tray ditetapkan
= 0,3 m
Berat molekul rata-rata komponen pada destilasi = 67,4252 kmol/kg
Densitas uap (ρv)
= 3,05839 kg/m3
= 0,191 lb/ft3
Densitas cairan (ρl)
= 830,1325 kg/m3
= 51,82 lb/ft3
b. Diameter Kolom Destilasi
0,5
3.103,31733 kg/jam  0,191 lb/ft 3 
L  ρV 


  =
V  ρL 
302,56452 kg/jam  51,82 lb/ft 3 
0,5
= 0,62270
Dari gambar 11.5-3 Geankoplis untuk jarak antar tray 0,3 m didapatkan nilai
Kv
= 0,15 ft/s.
Surface tention (σ)
= 70
Kecepatan masuk (vmax)
 σ 
= Kv  
 20 
……………..(Geankoplis. 1997)
0,2
ρL − ρV
ρV
 70 
= 0,15 ft/s 
 20 
0,2
……..(Geankoplis, 1997)
51,82 - 0,191 lb/ft 3
51,82 lb/ft 3
= 3,16836 ft/s
Kecepatan design (vdesign)
= 3,16836 (0,91)(0,95)(0,8) = 2,19124 ft/s
Luas permukaan kolom
=


667,04407 lb/jam 
1
1



3 
3600 s/jam
 0,191 lb/ft  2,19124 ft/s 
= 0,44272 ft2 = 0,04123 m2
Luas permukaan (A)
πD 2
=
⇒
4
Diameter (D)
= 0,22918 m = 9,02283 in
D=
4A
π
=
4 (0,04123 )
3,14
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Jari-jari (r)
=½D
=
Tinggi kolom (Hs)
9,02283
= 4,51141 in
2
= Jarak tray × jumlah tray
……..(Geankoplis, 1997)
= 0,3 m × 26 = 7,8 m
c. Tebal Tangki
P design
= 1,2 × 132 kPa
Tekanan yang dibolehkan
= 12.650 psi
Join effisiensi
= 0,8
Faktor korosi
= 0,125 in
Tebal tangki (t)
=
Pr
+ 0,125
SE − 0,6 P
=
22,974 psi × 4,51141
+ 0,125
12.650 psi (0,8) − 0,6 (22,974 psi)
= 158,4 kPa
= 22,974 psi
= 0,13525 in
Tebal tangki yang digunakan 3/16 in ……………………………… (Brownel, 1959)
d. Diameter dan Tinggi Elipsoidal
Diameter elipsoidal = diameter tangki = 0,22918 m, sehingga
Tinggi elipsoidal (He)
Tinggi tangki keseluruhan
=
1
× Diameter elipsoidal
4
=
0,22918
4
= 0,05729 m
= Hs + 2 (He)
= 7,8 + 2 (0,05729)
= 7,91459 m
e. Tebal Elipsoidal
Tebal elipsoidal tangki
=
Pr
+ 0,125
SE − 0,6 P
=
22,974 psi × 4,51141
+ 0,125
12.650 psi (0,8) − 0,6 (22,974 psi)
= 0,13525 in
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Tebal elipsoidal yang digunakan adalah 3/16 in …………………. (Brownell, 1959)
Presurre Drop
Dapat dihitung dengan menggunakan persamaan dry tray losses and liquid losses.
= hd + hi
h tray
Data-data :
Hole diameter
= 0,25 in
Luas permukaan
=
…………………………………(Choply, 2004)
π (0,25 in) 2
4
= 0,04906 in2
Dari gambar 8.10 Choply didapatkan nilai FH = 9.
vH
= FH
ρ
0,5
=
9
(0,191 lb/ft 3 ) 0,5
= 20,59329 ft/s
Total luas permukaan lobang yang dibutuhkan :
A
=
667,04407 lb/jam
V
=
[ρ v (3600 s/h)(v H )]
[0,191 ft/m 3 (3600 s/h) (20,59329 ft/s)]
= 0,04710 ft2
hd
ρ v 
= 0,186 V  H 
ρL  C 
dimana ; ρV
2
…………………………………………(Choply, 2004)
= Densitas uap (kg/m3)
ρL
= Densitas liquid (kg/m3)
vH
= Kecepatan masuk hole (ft/s)
C
= Discharge coefficient
C didapatkan dari gambar 8.11 dengan luas permukaan 0,04710 ft2, nilai C 0,65.



2
hd
0,191 lb/ft 3
= 0,186 ×
51,82 lb/ft 3
 0,04710 ft 2

0,65

hliq
= β(h w − h ow )
……………………………………….. (Choply, 2004)
β
= 0,6
……………………………………….. (Choply, 2004)
hσ
=
0,04 σ
ρ L × diameter lobang
=
= 6,28307 × 10-3 in of liquid
0,04 × 70
51,82 lb/ft 3 × 0,25 in
= 0,21613 in of liquid
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
hd + hσ = 6,28307 × 10-3 + 0,21613 in of liquid
= 0,22241 in of liquid
Dari gambar 8.12 Choply dengan hd + hσ = 0,22241 didapatkan hw + how =
1,5, sehingga
hliq
= 0,6 × 1,5
Pressure Drop
= ( 0,9 + 6,28307 × 10-3) in of liquid
= 0,9 in of liquid
= 0,90628 in of liquid
Dengan densitas cairan 51,82 lb/ft3 pressure drop dikonversikan menjadi :
 51,82 
= 0,90628 

 62,4 
= 0,75262 in H2O
= 0,18747 kPa/tray
LC.20 Kondensor (E-106)
Fungsi
: Menurunkan temperatur cairan sebelum masuk ke akumulator
Jenis
: Double Pipe Heat Exchanger (DPHE)
Dipakai
: Pipa 2 × 1 ¼ in IPS, 12 ft hairpin
Jumlah
: 1 unit
Fluida Panas
Laju alir fluida masuk
= 307,41987 kg/jam
= 677,74834 lbm/jam
Temperatur awal (T1)
= 70 oC
= 158 oF
Temperatur akhir (T2)
= 63,3 oC
= 145,94 oF
Laju alir fluida masuk
= 2.488,35954 kg/jam
= 5.485,92240 lbm/jam
Temperatur awal (t1)
= 28 oC
= 82,4 oF
Temperatur akhir (t2)
= 40 oC
= 104 oF
Panas yang diserap (Q)
= 124.450,80240 kJ/jam
=117.956,13751 Btu/jam
Fluida Dingin
1. Beda Suhu ( Δt )
Fluida Panas
Fluida Dingin
Selisih
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
T1 = 158 oF
Temperatur lebih tinggi
t2 = 104 oF
Δt 2 = 54 oF
T2 = 145,94 oF
Temperatur lebih rendah
t1 = 82,4 oF
Δt 1 = 63,54 oF
t2 – t1 = 21,6 oF
Δt 2 – Δt 1 = - 9,54 oF
T1 – T2 = 12,06 oF Selisih
=
LMTD
Δt 2 − Δt 1
 Δt
2,3 log  2
 Δt 1



=
− 9,54
= 58,70663 o F
 54 
2,3 log 

 63,54 
2. Temperatur Kalorik (Tc dan tc)
Tc =
T1 + T2 158 + 145,97
=
=151,97 o F
2
2
tc =
t1 + t 2 82,4 + 104
=
= 93,2 o F
2
2
Fluida Panas (Anulus ; n-Butiraldehid)
3. Flow Area
Untuk pipa dengan ukuran 2 in IPS dengan schedule 40 diperoleh :
OD = D1 =
=
ID = D2
1,66
in = 0,13833 ft
12
2,067
in = 0,17225 ft ............................................ (Tabel 11, Kern)
12
π(D 2 − D1 ) 3,14 (0,17225 2 − 0,13833 2 )
=
= 0,00827 ft 2
4
4
2
aa =
Da
(D
=
− D1
D1
2
2
2
2
) = (0,17225
− 0,13833 2 )
= 0,07615 ft
0,13833
2
4. Kecepatan Massa
Ga =
W 677,74834
=
aa
0,00827
= 81,961,04680 lb/jam ⋅ ft 2
5. Bilangan Reynold
Viskositas campuran gas ( μ ) = 0,50466 cP
μ = 0,50466 cP × 2,42 = 1,22128 lb/ft.jam
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Rea =
D a × G a 0,07615 × 81,961,04680
=
= 5.110,40281
μ
0,93058
6. Dari bilangan Reynold = 5.110,40281 diperoleh JH = 18 ...... (Gambar 24, Kern)
7. Kapasitas Panas
c = 0,75999 Btu/lbm.oF
k = 0,07769 Btu/jam.ft2.(oF/ft)
 c⋅μ 


 k 
1
3
 0,75999 ⋅ 0,50466 
=

0,07769


1
3
= 2,28600
8. Koefisien Koreksi, ho
k
ho = JH ⋅
Da
= 18 ⋅
 c⋅μ 


 k 
1
3
 μ

 μw



0,14
................................................ (Pers. 6.15 b, Kern)
0,04997
× 2,28600 × 1
0,07615
= 18,56018 Btu/jam.ft2.oF
Fluida Dingin (Inner pipe ; air)
3’. Flow Area
Untuk pipa dengan ukuran 1¼ in IPS dengan schedule 40 diperoleh :
OD =
1,66
in = 0,13833 ft
12
ID =
1,380
in = 0,115 ft ............................................................. (Tabel 11, Kern)
12
D = ID = 0,115 ft
π(D 2 ) 3,14 (0,115 2 )
2
ap =
=
= 0,01038 ft
4
4
4’. Kecepatan Massa
Gp =
W 5.485,92240
=
= 528.426,17580 lb/jam ⋅ ft 2
ap
0,01038
5’. Bilangan Reynold
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Pada tc = 93,2 oF, μ = 0,77 cP .......................................... (Gambar 14, Kern)
μ = 0,77 cP × 2,42 = 1,86340 lb/ft.jam
D× Gp
Re =
μ
=
0,115 × 528.426,17580
= 32.611,89772
1,86340
6’. Dari bilangan Reynold = 32.611,89772 diperoleh JH = 110 .... (Gambar 24, Kern)
7’. Kapasitas Panas
Pada tc = 93,2 oF, diperoleh c = 0,99 Btu/lbm.oF ....................... (Gambar 2, Kern)
k = 0,36 Btu/jam.ft2.(oF/ft) ................................................... (Tabel 4, Kern)
 c⋅μ 


 k 
1
3
 0,99 ⋅ 1,86340 
=

0,36


1
3
= 1,72404
8’. Koefisien Koreksi, hi
k  c⋅μ 
hi = JH ⋅


Da  k 
= 110 ⋅
1
3
 μ

 μw



0,14
................................................ (Pers. 6.15 a, Kern)
0,36
× 1,72404 × 1 = 593,66796 Btu/jam.ft2.oF
0,115
9. Koreksi hi
hio =
h i ⋅ ID 593,66796 ⋅ 0,115
=
= 493,53119 Btu/jam.ft2.oF
OD
0,13833
10. Clean Overall Coefficient, Uc
Uc =
h io × h o
493,53119 × 18,56018
=
= 17,88749 Btu/jam.ft2.oF
h io + h o 493,53119 + 18,56018
11. Design Overall Coefficient, UD
1
1
1
=
+ Ro =
+ 0,002 = 0,05790 Btu/jam.ft2.oF
UD Uc
17,88749
UD = 17,26967 Btu/jam.ft2.oF
12. Luas Permukaan
A=
Q
117.956,13750
=
= 116,34544 ft2
U D × LMTD 17,26967 × 58,70663
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Untuk pipa 1 ¼ in diperoleh A’ = 0,435 ft2/ft ……………... (Tabel 11, Kern)
Panjang pipa yang dibutuhkan =
A 116,34544
=
0,435
A'
Hairpin yang dipakai 12 ft
=
267,46078
= 11,14420
2 ×12
Maka A sebenarnya
= 12 × 2 × 12 × A’
= 267,46078 ft2
= 125,28000 ft2
Berarti diperlukan 12 pipa hairpin ukuran 12 ft
13. Koreksi UD
UD =
Q
117.956,13750
=
= 16,03805 Btu/jam.ft2.oF
A × LMTD 125,28000 × 58,70663
14. Faktor Pengotor, RD
RD =
U c − U D 17,88749 - 16,03805
=
U c × U D 17,88749 × 16,03805
RD ketentuan
= 0,002
RD yang diperoleh
= 0,00645
= 0,00645
Sesuai dengan ketentuan.
Pressurre Drop
Fluida Panas (Anulus; larutan)
3. Da’ = (D2 – D1)
= (0,17225 – 0,13833)
= 0,03392 ft
Rea’ =
D a '×G a 0,03392 × 81,961,04680
=
= 2.276,16546
μ
0,83006
f = 0,0035 +
0,264
(DG/μ )
0,42
= 0,0035 +
0,264
= 0,01377
(2.276,16546) 0,42
ρ = 794,25960 × 62,5 = 49.641,22500
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
2
4. ΔFa =
4fG a L
2gρ 2 D a
=
3.
V=
4 ⋅ (0,01377) ⋅ (81,961,04680) 2 ⋅ 288
(
2 ⋅ 4,18 ⋅ 10
8
)(49.641,22500) (0,03392)
2
= 1,52512 × 10-6 ft
Ga
81,961,04680
=
= 0,00046 fps
3.600ρ (3.600)(49.641,22500)
 V2
ΔF1 = 12 × 
 2g
ΔP a =
=

 0,00046 2
 = 12 × 

 2 ⋅ 32,2

 = 3,26617 × 10-9 ft

(∆Fa + ΔF1 )ρ
144
(1,52512 × 10 -6 + 3,26617 × 10 -9 ) × 49.641,225 00
144
= 0,00053 psi
ΔP yang diperbolehkan < 10 psi
Fluida Dingin (Inner pipe ; air)
1’. Untuk Re = 32.611,89772
f = 0,0035 +
0,264
0,264
= 0,0035 +
= 0,00686
0,42
(DG/μ )
(32.611,89772)0,42
; ρ = 1 × 62,5 = 62,5
s=1
2’. ΔFp =
=
3’. ΔP a =
=
4fG 2 L
2gρ 2 D
4 ⋅ (0,00693) ⋅ (528.426,17580) 2 ⋅ 288
= 5,87365 ft
2
2 ⋅ 4,18 ⋅10 8 (62,5) (0,115)
(
)
∆Fp × ρ
144
5,87365 × 62,5
144
= 2,54933 psi
ΔP yang diperbolehkan < 10 psi
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
LC.21 Pompa VII (J-107)
Fungsi
: Memompa bahan dari kolom destilasi ke reboiler
Bahan
: Carbon stainless steel
Jenis
: Pompa sentrifugal
Jumlah
: 1 unit
Kondisi Operasi
Temperatur
= 76,85 oC
Tekanan
= 1 atm
Laju alir masssa (F)
= 2.791,06858 kg/jam = 1,70922 lbm/s
Densitas campuran (ρ)
= 811,87000 kg/m3
= 50,68327 lbm/ft3
Viskositas campuran (μ)
= 0,41202 cP
= 0,00028 lbm/ft3.s
Laju alir volumetrik (Q)
=
F
ρ
=
1,70922
= 0,03372 ft 3 /s
50,68327
Laju alir volume pompa sentrifugal berkisar dari 6,67 × 10-5 sampai 6,3 m3/s
dan viskositasnya kurang dari 0,05 Pa.s (Geankoplis, 1997). Maka dengan nilai Q
dan μcampuran di atas dapat menggunakan pompa sentrifugal.
Perencanaan pompa :
Diameter optimum (De)
= 3,9 × (Q 0,45) × (ρ 0,13)
= 3,9 × (0,03372 0,45) × (50,68327 0,13)
= 1,41341 in
Dari hasil perhitungan diameter optimum maka diambil pipa dengan spesifikasi :
- Ukuran nominal pipa
= 1 ½ in
- Schedule pipa
= 40
- Inside Diameter (D)
= 1,61 in
= 0,13416 ft
- Outside Diameter
= 1,9 in
= 0,15833 ft
- Luas penampang pipa (A)
2
= 2,04 in
= 0,01417 ft2
Laju linear fluida rata-rata (v)
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
v
=
Q
A
=
0,03372
= 2,38068 ft/s
0,01417
Bilangan Reynold (NRe)
NRe
=
ρvD
μ
=
50,68327 × 2,38068 × 0,13416
0,00028
= 58.469,47345
Dari bilangan Reynold yang dihitung didapatkan bahwa aliran pada pompa
adalah aliran turbulen.
Dari gambar 2.3-10 Geankoplis didapatkan nilai ε : 4,6 × 10-5, sehingga nilai
ε
D
4,6 × 10 −5
=
= 0,00022
0,20574
Didapatkan nilai faktor fanning ( f ) : 0,005
Friction Loss
1. Contraction Loss pada Keluaran Tangki
 A  v2
hc = 0,55 1 − 2 
.............................................. (Geankoplis, 1997)
 A1  2.α. g c
= 0,55 (1 − 0)
2,38068 2
= 0,04844 ft.lbf/lbm
2 (1) (32,174)
2. Friction pada Pipa Lurus
Panjang pipa lurus = 10 ft
ΔL v 2
Ff = 4f
D 2 ⋅ gc
= 4 × 0,005 ×
10 × 2,38068 2
= 0,39390 ft.lbf/lbm
0,13416 × 2 × 32,174
3. Friction pada 2 buah Elbow 90 o
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
2
hf = n.kf v
2 ⋅ gc
= 2 × 0,75 ×
.................................................................. (Geankoplis, 1997)
2,38068 2
= 0,13212 ft.lbf/lbm
2 × 32,174
4. Friction pada 1 buah Check Valve
hf = n.kf
v 2 ................................................................. (Geankoplis, 1997)
2 ⋅ gc
= 1× 2 ×
2,38068 2
= 0,17616 ft lbf/lbm
2 × 32,174
5. Expansion Loss pada Tank Entrance

A
hex = 1 − 1
 A2
= (1 − 0) ×
2

v2

.................................................... (Geankoplis, 1997)
2.α.
g
c

2,38068 2
= 0,08808 ft.lbf/lbm
2 ⋅ 1 ⋅ 32,174
Jumlah friction loss (Σf) = 0,04844 + 0,39390 + 0,13212 + 0,17616 + 0,08808
= 0,83869 ft lbf/lbm
− Ws =
P −P 
1
2
2
(v 2 − v1 ) + g(z 2 − z1 ) +  2 1  + ∑ f ...................... (Geankoplis, 1997)
2⋅α
 ρ 
Dimana:
Diameter pipa konstan, v1 = v2
Selisih tinggi pipa, z1 − z 2 =10 ft
Tekanan konstan, p2 = p1
Sehingga,
− Ws =
1
(0) + 32,174 (10) + 0 + ∑ f
2 ⋅1
– Ws =
32,174 ft/s 2
1
(0) +
(10 ft) + 0 + 0,83869 ft.lbf/lbm
2
32,174 ft.lbm/lbf.s 2
= 10,83869 ft.lbf/lbm
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Energi pompa, Wp :
Ws = -η.Wp ...................................................................... (Geankoplis, 1997)
Bila efisiensi pompa 60 %, maka :
Wp =
P
10,83869
= 18,06449 ft.lbf/lbm
0,6
= m × Wp
................................................................ (Geankoplis, 1997)
= 1,70922 lbm/s × 18,06449 ft.lbf/lbm
= 30,87618 ft.lbf/s
= 0,05614 hp
Maka daya motor yang digunakan adalah 1/12 hp.
LC.22 Reboiler (E-107)
Fungsi
: Menaikkan temperatur cairan
sebelum dimasukkan ke dalam
kolom destilasi
Jenis
: Double Pipe Heat Exchanger (DPHE)
Dipakai
: Pipa 2 × 1 ¼ in IPS, 20 ft hairpin
Jumlah
: 1 unit
Fluida Panas
Laju alir fluida masuk
= 93,95865 kg/jam
= 207,14445 lbm/jam
Temperatur awal (T1)
= 100 oC
= 212 oF
Temperatur akhir (T2)
= 100 oC
= 212 oF
Panas yang diberi (Q)
= 212.055,27400 kJ/jam
=200.988,82907 Btu/jam
Laju alir fluida masuk
= 3.103,31733 kg/jam
= 6.841,67934 lbm/jam
Temperatur awal (t1)
= 70 oC
= 176 oF
Temperatur akhir (t2)
= 76,85 oC
= 170,33 oF
Fluida Dingin
1. Beda Suhu ( Δt )
Fluida Panas
T1 = 212 oF
Fluida Dingin
Temperatur lebih tinggi
t2 = 170,33 oF
Selisih
Δt 2 = 36 oF
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
T2 = 212 oF
Temperatur lebih rendah
t1 = 176 oF
Δt 1 = 41,67 oF
T1 – T2 = 0 oF
Selisih
t2 – t1 = 5,67 oF
Δt 2 – Δt 1 = -5,67 oF
=
LMTD
Δt 2 − Δt 1
 Δt
2,3 log  2
 Δt 1



=
− 5,67
= 38,80949 o F
 36 
2,3 log 

 41,67 
2. Temperatur Kalorik (Tc dan tc)
Tc =
T1 + T2 212 + 212
=
= 212 o F
2
2
tc =
t 1 + t 2 170,33 + 176
=
= 173,165 o F
2
2
Fluida Panas (Anulus ; steam)
3. Flow Area
Untuk pipa dengan ukuran 2 in IPS dengan schedule 40 diperoleh :
OD = D1 =
ID = D2
=
1,66
in = 0,13833 ft
12
2,067
in = 0,17225 ft ............................................ (Tabel 11, Kern)
12
π(D 2 − D1 ) 3,14 (0,17225 2 − 0,13833 2 )
aa =
=
= 0,00827 ft 2
4
4
2
Da
(D
=
− D1
D1
2
2
2
2
) = (0,17225
− 0,13833 2 )
= 0,07615 ft
0,13833
2
4. Kecepatan massa
Ga =
W 207,14445
=
= 25.050,26533 lb/jam ⋅ ft 2
aa
0,00827
5. Bilangan Reynold
Viskositas steam pada suhu 212 oF ( μ ) = 0,24000 cP
μ = 0,24000 cP × 2,42 = 0,58080 lb/ft.jam
Rea =
D a × G a 0,07615 × 25.050,26533
=
= 3.284,35574
μ
0,58080
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
6. Dari bilangan Reynold = 3.284,35574 diperoleh JH = 12 ...... (Gambar 24, Kern)
7. Kapasitas Panas
Pada suhu 212 oF diperoleh c = 1,15 Btu/lbm.oF .................... (Gambar 2, Kern)
k = 0,415 Btu/jam.ft2.(oF/ft) ...................................................... (Tabel 4, Kern)
 c⋅μ 


 k 
1
 1,15 ⋅ 0,58080 
=

0,415


3
1
3
= 1,17190
8. Koefisien Koreksi, ho
k  c⋅μ 
ho = JH ⋅


Da  k 
= 12 ⋅
1
3
 μ

 μw



0,14
........................................ (Pers. 6.15 b, Kern)
0,415
× 1,17190 × 1
0,07615
= 33,88147 Btu/jam.ft2.oF
Fluida Dingin (Inner pipe ; n-Butiraldehid)
3’. Flow Area
Untuk pipa dengan ukuran 1¼ in IPS dengan schedule 40 diperoleh :
OD =
1,66
in = 0,13833 ft
12
ID =
1,380
in = 0,115 ft ............................................................. (Tabel 11, Kern)
12
D = ID = 0,115 ft
ap =
π(D 2 ) 3,14 (0,115 2 )
2
=
= 0,01038 ft
4
4
4’. Kecepatan Massa
Gp =
W 6.841,67934
=
= 659.018,1533 lb/jam ⋅ ft 2
ap
0,01038
5’. Bilangan Reynold
Viskositas ( μ ) = 0,41202 cP
μ = 0,41202 cP × 2,42 = 0,99708 lb/ft.jam
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
D× Gp
Re =
μ
=
0,115 × 659.018,1533
= 76.009,30869
0,99708
6’. Dari bilangan Reynold = 76.009,30869 diperoleh JH = 220 .... (Gambar 24, Kern)
7’. Kapasitas Panas
c = 0,66500 Btu/lbm.oF
k = 0,06134 Btu/jam.ft2.(oF/ft)
 c⋅μ 


 k 
1
3
 0,66500 ⋅ 0,99708 
=

0,06134


1
3
= 2,21108
8’. Koefisien Koreksi, hi
k  c⋅μ 
hi = JH ⋅


Da  k 
= 220 ⋅
1
3
 μ

 μw



0,14
................................................ (Pers. 6.15 a, Kern)
0,06134
× 2,21108 × 1
0,115
= 259,45722 Btu/jam.ft2.oF
9. Koreksi hi
hio =
h i ⋅ ID 259,45722 ⋅ 0,115
=
= 215,69335 Btu/jam.ft2.oF
OD
0,13833
10. . Clean Overall Coefficient, Uc
Uc =
h io × h o 215,69335 × 33,88147
=
= 29,28183 Btu/jam.ft2.oF
h io + h o 215,69335 + 33,88147
11. Design Overall Coefficien ,UD
1
1
1
=
+ Ro =
+ 0,002 = 0,03615 Btu/jam.ft2.oF
UD Uc
29,28183
UD = 27,66185 Btu/jam.ft2.oF
12. Luas Permukaan
A=
Q
200.988,82907
=
= 187,22023 ft2
U D × LMTD 27,66185 × 38,80949
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Untuk pipa 1 ¼ in diperoleh A’ = 0,435 ft2/ft ……………... (Tabel 11, Kern)
Panjang pipa yang dibutuhkan =
A 187,22023
=
= 430,39134 ft2
'
0,435
A
Hairpin yang dipakai 20 ft
=
430,39134
= 10,75978
2 × 20
Maka A sebenarnya
= 11 × 2 × 20 × A’
= 191,40000 ft2
Berarti diperlukan 20 pipa hairpin ukuran 11 ft
13. Koreksi UD
UD =
Q
200.988,82907
=
= 27,05778 Btu/jam.ft2.oF
A × LMTD 191,40000 × 38,80949
14. Faktor Pengotor, RD
RD =
U c − U D 29,28183 − 27,05778
=
= 0,00281
U c × U D 29,28183 × 27,05778
RD ketentuan
= 0,002
RD yang diperoleh
= 0,00281
Sesuai dengan ketentuan.
Pressurre Drop
Fluida Panas (Anulus; steam)
1. Da’ = (D2 – D1)
= (0,17225 – 0,13833)
= 0,03392 ft
Rea’ =
D a '×G a 0,03392 × 25.050,26533
=
= 1.462,84693
μ
0,24000
f = 0,0035 +
0,264
(DG/μ )
0,42
= 0,0035 +
0,264
= 0,01587
(25.050,26533) 0,42
s = 1 ; ρ = 1 × 62,5 = 62,5
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
2
2. ΔFa =
4fG a L
2gρ 2 D a
=
3.
V=
4 ⋅ (0,01587) ⋅ (25.050,26533) 2 ⋅ 440
(
)
2 ⋅ 4,18 ⋅ 10 8 (62,5) (0,03392 )
2
= 0,15820 ft
Ga
25.050,26533
=
= 0,11133 fps
3.600ρ (3.600)(62,5)
 V2 
 0,11133 2
 = 11 × 
ΔF1 = 11 × 
 2g 
 2 ⋅ 32,2
(∆Fa + ΔF1 )ρ
ΔP a =
144
=

 = 0,00212 ft

(0,15820 + 0,00212) × 62,5
144
= 0,06958 psi
ΔP yang diperbolehkan < 10 psi
Fluida Dingin (Inner pipe ; larutan)
1’. Untuk Re = 76009,30869
0,264
0,264
f = 0,0035 +
= 0,0035 +
= 0,00585
0,42
(76009,30869)0,42
(DG/μ )
ρ = 811,87 × 62,5 = 50.741,87500
2’. ΔFp =
=
3’. ΔP a =
=
4fG 2 L
2gρ 2 D
4 ⋅ (0,00585) ⋅ (592.709,24170) 2 ⋅ 440
(
)
2 ⋅ 4,18 ⋅ 10 8 (50.741,875) (0,115)
2
= 0,00002 ft
∆Fp × ρ
144
0,00002 × 50.741,87500
144
= 0,00637 psi
ΔP yang diperbolehkan < 10 psi
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
LC.23 Cooler IV (E-108)
Fungsi
: Menurunkan temperatur cairan sebelum dimasukkan ke dalam
tangki penyimpanan n-butiraldehid
Jenis
: Double Pipe Heat Exchanger (DPHE)
Dipakai
: Pipa 2 × 1 ¼ in IPS, 12 ft hairpin
Jumlah
: 1 unit
Fluida Panas
Laju alir fluida masuk
= 2.791,06858 kg/jam
= 6.153,28508 lbm/jam
Temperatur awal (T1)
= 76 oC
= 168,8 oF
Temperatur akhir (T2)
= 25 oC
= 77 oF
Laju alir fluida masuk
= 6.687,54624 kg/jam
= 14.743,5928 lbm/jam
Temperatur awal (t1)
= 28 oC
= 82,4 oF
Temperatur akhir (t2)
= 40 oC
= 104 oF
Panas yang diserap (Q)
= 334.465,35124 kJ/jam
=317.010,73990 Btu/jam
Fluida Dingin
1. Beda Suhu ( Δt )
Fluida Panas
Fluida Dingin
Selisih
T1 = 168,8 oF
Temperatur lebih tinggi
t2 = 104 oF
Δt 2 = 64,8 oF
T2 = 77 oF
Temperatur lebih rendah
t1 = 82,4 oF
Δt 1 = - 5,4 oF
T1 – T2 = 81 oF
Selisih
t2 – t1 = 21,6 oF
Δt 2 – Δt 1 = 70,2 oF
LMTD
=
Δt 2 − Δt 1
 Δt
2,3 log  2
 Δt 1



=
70,2
= 28,28231 o F
 64,8 
2,3 log 

 5,4 
2. Temperatur kalorik (Tc dan tc)
Tc =
T1 + T2 168,8 + 77
=
=122,9 o F
2
2
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
tc =
t1 + t 2 82,4 + 104
=
= 93,2 o F
2
2
Fluida Panas (Anulus ; n-Butiraldehid)
3. Flow Area
Untuk pipa dengan ukuran 2 in IPS dengan schedule 40 diperoleh :
OD = D1 =
ID = D2
=
1,66
in = 0,13833 ft
12
2,067
in = 0,17225 ft ............................................ (Tabel 11, Kern)
12
π(D 2 − D1 ) 3,14 (0,17225 2 − 0,13833 2 )
aa =
=
= 0,00827 ft 2
4
4
2
Da
(D
=
− D1
D1
2
2
2
2
) = (0,17225
− 0,13833 2 )
= 0,07615 ft
0,13833
2
4. Kecepatan Massa
Ga =
W 14.743,5928
=
= 744.125,29847 lb/jam ⋅ ft 2
aa
0,00827
5. Bilangan Reynold
Viskositas campuran gas ( μ ) = 0,34300 cP
μ = 0,41202 cP × 2,42 = 0,99708 lb/ft.jam
Rea =
D a × G a 0,07615 × 744.125,29847
=
= 56.830,58179
μ
0,99708
6. Dari bilangan Reynold = 56.830,58179 diperoleh JH = 190 ... (Gambar 24, Kern)
7. Kapasitas Panas
c = 0,21322 Btu/lbm.oF
k = 0,04997 Btu/jam.ft2.(oF/ft)
 c⋅μ 


 k 
1
3
 0,21322 ⋅ 0,99708 
=

0,04997


1
3
= 1,57310
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
8. Koefisien Koreksi, ho
k  c⋅μ 
ho = JH ⋅


Da  k 
= 190 ⋅
1
3
 μ

 μw



0,14
................................................ (Pers. 6.15 b, Kern)
0,04997
× 1,57310 × 1
0,07615
= 94,76365 Btu/jam.ft2.oF
Fluida Dingin (Inner pipe ; air)
3’. Flow area
Untuk pipa dengan ukuran 1¼ in IPS dengan schedule 40 diperoleh :
OD =
1,66
in = 0,13833 ft
12
ID =
1,380
in = 0,115 ft ............................................................. (Tabel 11, Kern)
12
D = ID = 0,115 ft
ap =
π(D 2 ) 3,14 (0,115 2 )
2
=
= 0,01038 ft
4
4
4’. Kecepatan Massa
Gp =
W 12.635,1968
=
= 1.420.162,33100 lb/jam ⋅ ft 2
ap
0,01038
5’. Bilangan Reynold
Pada tc = 93,2 oF, μ = 0,77 cP .......................................... (Gambar 14, Kern)
μ = 0,77 cP × 2,42 = 1,86340 lb/ft.jam
Re =
D× Gp
μ
=
0,115 × 1.420.162,33100
= 87.645,52327
1,86340
6’. Dari bilangan Reynold = 87.645,52327 diperoleh JH = 250 .... (Gambar 24, Kern)
7’. Kapasitas panas
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Pada tc = 93,2 oF, diperoleh c = 0,99 Btu/lbm.oF ....................... (Gambar 2, Kern)
k = 0,36 Btu/jam.ft2.(oF/ft) ................................................... (Tabel 4, Kern)
 c⋅μ 


 k 
1
3
 0,99 ⋅ 1,86340 
=

0,36


1
3
= 1,72404
8’. Koefisien Koreksi, hi
k
hi = JH ⋅
Da
= 250 ⋅
 c⋅μ 


 k 
1
3
 μ

 μw



0,14
................................................ (Pers. 6.15 a, Kern)
0,36
× 1,72404 × 1
0,115
= 1.349,24535 Btu/jam.ft2.oF
9. Koreksi hi
hio =
h i ⋅ ID 1.349,24535 ⋅ 0,115
=
= 1.121,66180 Btu/jam.ft2.oF
OD
0,13833
10. Clean Overall Coefficient, Uc
Uc =
h io × h o 1.121,66180 × 94,76365
=
= 87,38124 Btu/jam.ft2.oF
h io + h o 1.121,66180 + 94,76365
11. Design Overall Coefficient, UD
1
1
1
=
+ Ro =
+ 0,002 = 0,01344 Btu/jam.ft2.oF
UD Uc
87,38124
UD = 74,38205 Btu/jam.ft2.oF
12. Luas Permukaan
A=
Q
317.010,7399
=
= 150,69226 ft2
U D × LMTD 74,38205 × 28,28231
Untuk pipa 1 ¼ in diperoleh A’ = 0,435 ft2/ft ……………... (Tabel 11, Kern)
Panjang pipa yang dibutuhkan =
A 150,69226
=
= 346,41899 ft2
'
0,435
A
Hairpin yang dipakai 12 ft
346,41899
= 14,43412
2 ×12
=
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
= 15 × 2 × 12 × A’
Maka A sebenarnya
= 156,60000 ft2
Berarti diperlukan 15 pipa hairpin ukuran 12 ft
13. Koreksi UD
UD =
317.010,73990
Q
=
= 71,57598 Btu/jam.ft2.oF
A × LMTD 156,60000 × 28,28231
14. Faktor Pengotor, RD
RD =
U c − U D 87,38124 − 71,57598
=
= 0,00253
U c × U D 87,38124 × 71,57598
RD ketentuan
= 0,002
RD yang diperoleh
= 0,00253
Sesuai dengan ketentuan.
Pressurre Drop
Fluida Panas (Anulus; n-Butiraldehid)
1. Da’ = (D2 – D1)
= (0,17225 – 0,13833) = 0,03392 ft
Rea’ =
D a '×G a 0,03392 × 744.125,29847
=
= 25.312,25269
μ
0,83006
f = 0,0035 +
0,264
(DG/μ )
0,42
= 0,0035 +
0,264
= 0,00723
(25.312,25269) 0,42
ρ = 801,60000 × 62,5 = 50.100,00000
2
2. ΔFa =
=
3.
V=
4fG a L
2gρ 2 D a
4 ⋅ (0,00719) ⋅ (744.125,29847) 2 ⋅ 360
(
2 ⋅ 4,18 ⋅ 10
8
)(50.100,00000) (0,03392)
2
= 8,10502 × 10-5 ft
Ga
744.125,29847
=
= 0,00413 fps
3.600ρ (3.600)(50.100,00000)
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
 V2
ΔF1 = 15 × 
 2g
ΔP a =
=

 0,00413 2
 = 15 × 

 2 ⋅ 32,2

 = 3,96476 × 10-6 ft

(∆Fa + ΔF1 )ρ
144
(8,10502 × 10 -5 + 3,96476 × 10 -6 ) × 50.100,000 00
144
= 0,02958 psi
ΔP yang diperbolehkan < 10 psi
Fluida Dingin (Inner pipe ; air)
1’. Untuk Re = 87.645,52327
0,264
f = 0,0035 +
(DG/μ )
0,42
= 0,0035 +
0,264
(87.645,52327 )0,42
= 0,00572
; ρ = 1 × 62,5 = 62,5
s=1
4fG 2 L
2’. ΔFp =
2gρ 2 D
=
3’. ΔP a =
=
4 ⋅ (0,00386) ⋅ (1.420.162,33100) 2 ⋅ 360
(
)
2 ⋅ 4,18 ⋅ 10 8 (62,5) (0,115)
2
= 0,44208 ft
∆Fp × ρ
144
0,44208 × 62,5
144
= 1,91875 psi
ΔP yang diperbolehkan < 10 psi
LC.24 Akumulator (V-105)
Fungsi
: Mengakumulasi kondensat sebelum didinginkan di cooler
Bahan konstruksi
: Low alloy steel SA – 353
Bentuk
: Silinder horizontal dengan tutup ellipsoidal
Jenis sambungan
: Double welded butt join
Jumlah
: 1 unit
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Kondisi Operasi
Temperatur
= 338,45 K
Tekanan
= 110 bar
Laju alir massa
= 270,56270 kg/jam
Kebutuhan perancangan
= 1 jam
Faktor kelonggaran
= 20 %
= 108,562 atm
Data komposisi komponen
-
n-Butiraldehid
= 0,001
-
i-Butiraldehid
= 0,98
-
Air
= 0,019
Data densitas komponen
-
n-Butiraldehid
= 801,6 kg/m3
-
i-Butiraldehid
= 789,1 kg/m3
-
Air
= 1.000 kg/m3
(Kirk-Orthmer, 1998)
Densitas campuran
ρ = ∑ yi × ρi
= (0,001 ⋅ 801,6 ) + (0,98 ⋅ 789,1) + (0,019 ⋅ 1.000 )
= 793,11960 kg/m3
a. Volume Tangki
Volume bahan
=
=
Volume tangki
m
ρ
270,56270
793,1196
= 0,34114 m3
= ( 1 + 0,2 ) × 0,34114
= 1,2 × 0,34114
= 0,40936 m3
b. Diameter dan Tinggi Tangki
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Fraksi volume
=
0,34114 m 3
= 0,83333
0,40936 m 3
Untuk fraksi volume 0,83333, maka H/D = 0,77700 (Perry,1999)
Vh
= 2 × (H/D)2 (1,5 – (H/D) …………….. (Wallas,1988)
= V/Vo
Vo
= 0,13090 D3
Vh
= 0,52360 D3 × (0,777002) × (1,5 – 0,77700)
= 0,22855 D3
Untuk kapasitas shell
θ
= 2 arc cos ( 1 – 2(H/D)) …………….. (Wallas,1988)
= 2 arc cos (- 0,554)
θ
= 247,28
θ rad
=
Vs
= Vo (V/Vo)
247,28
= 4,315 rad
57,30
= (½ π)(θ − sin θ) …………………….. (Wallas,1988)
=
π 2 1
⋅ D L( π)(θ − sin θ)
2
4
= 5,22595 D2L
Vt
Perbandingan L/D
Vt
= 0,40936 m3 = 0,2285 D3 + 0,5299 D2L
= 3, maka ;
= 0,40936 m3 = 0,2285 D3 + 0,5299 D2 (3D)
= 0,22515 D3
D
= 0,60835 m = 23,95089 in
L
= 1,82506 m
r
= 0,30418 m = 11,97548 in
H
= 0,47269 m
R
H
c. Tebal Tangki
Untuk tutup ellipsoidal
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
ts
=
P⋅r
+ Cc
S.Ej − 0,6 P
Dimana:
P
= Maximum allowable internal preasure
r
= Jari-jari tangki
S
= Maximum allowable working stress
Ej
= Join efficiency
Cc
= Allowance for corrosion
Phidrostatik = ρ × g × H
= 793,1196 kg/m3 × 9,8 m/det2 × 0,47269 m
= 3,67402 kPa
= 0,03626 atm
Poperasi = 108,562 atm + 0,03626 atm
= 108,59826 atm
Pdesign = (1 + faktor keamanan) × Poperasi
= (1 + 0,2) × 108,59826
= 130,31792 atm
ts
= 1.915,19000 psi
=
P⋅r
+ Cc
S.Ej − 0,6 P
=
1.915,19000 psi × 11,97548 in
+ 0,125 in
22.500 psi × 0,8 − 0,6 ×1.915,19000 psi
= 1,48607 in
Maka, tebal tangki yang digunakan adalah 1 ½ in (Brownel, 1959).
d. Diameter dan Tinggi Tutup Tangki
Diameter tutup tangki sama dengan diameter tangki = 0,60835 m
Perbandingan panjang dan diameter tutup tangki adalah = 1 : 4, sehingga
Lt
=
0,60835
m
4
= 0,15208 m
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
Dt
USU Repository © 2009
Lt
Panjang tangki keseluruhan adalah panjang silinder ditambah dengan panjang tutup :
Ltangki = Ls + Lt
= 1,82506 m + 0,15208 m
= 1,97714 m
e. Tebal Tutup Tangki
Tebal penutup tangki untuk jenis elipsoidal
th
=
P⋅D
+ Cc
2 × S.Ej − 0,2 P
=
1.915,19000 psi × 23,95089 in
+ 0,125 in
2 × 22.500 psi × 0,8 − 0,2 ×1.915,19000 psi
= 1,41288 in
Sehingga tebal tangki yang digunakan adalah 1 ½ in (Brownel, 1959).
LC.25 Cooler V (E-109)
Fungsi
: Menurunkan temperatur cairan sebelum masuk ke tangki
penyimpanan
Jenis
: Double Pipe Heat Exchanger (DPHE)
Dipakai
: Pipa 2 × 1 ¼ in IPS, 12 ft hairpin
Jumlah
: 1 unit
Fluida Panas
Laju alir fluida masuk
= 270,56270 kg/jam
o
= 596,49177 lbm/jam
Temperatur awal (T1)
= 70 C
= 158 oF
Temperatur akhir (T2)
= 25 oC
= 77 oF
Laju alir fluida masuk
= 460,90393 kg/jam
= 1.016,12454 lbm/jam
Temperatur awal (t1)
= 28 oC
= 82,4 oF
Fluida Dingin
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Temperatur akhir (t2)
= 40 oC
= 104 oF
Panas yang diserap (Q)
= 23.051,27643kJ/jam
= 21.848,30856 Btu/jam
1. Beda Suhu ( Δt )
Fluida Panas
Fluida Dingin
Selisih
T1 = 158 oF
Temperatur lebih tinggi
t2 = 104 oF
Δt 2 = 54 oF
T2 = 77 oF
Temperatur lebih rendah
t1 = 82,4 oF
Δt 1 = 5,4 oF
T1 – T2 = 81 oF
Selisih
t2 – t1 = 21,6 oF
Δt 2 – Δt 1 = 59,4 oF
=
LMTD
Δt 2 − Δt 1
 Δt
2,3 log  2
 Δt 1



=
59,4
= 25,82609 o F
 54 
2,3 log 

 5,4 
2. Temperatur Kalorik (Tc dan tc)
Tc =
T1 + T2 158 + 77
=
=117,5 o F
2
2
tc =
t1 + t 2 82,4 + 104
=
= 93,2 o F
2
2
Fluida Panas (Anulus ; i-butiraldehid)
3. Flow Area
Untuk pipa dengan ukuran 2 in IPS dengan schedule 40 diperoleh :
OD = D1 =
ID = D2
=
1,66
in = 0,13833 ft
12
2,067
in = 0,17225 ft ............................................. (Tabel 11, Kern)
12
π(D 2 − D1 ) 3,14 (0,17225 2 − 0,13833 2 )
=
= 0,00827 ft 2
4
4
2
aa =
Da
(D
=
− D1
D1
2
2
2
2
) = (0,17225
− 0,13833 2 )
= 0,07615 ft
0,13833
2
4. Kecepatan Massa
Ga =
W 596,49177
=
= 72.134,57646 lb/jam ⋅ ft 2
aa
0,00827
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
5. Bilangan Reynold
Viskositas campuran gas ( μ ) = 0,38454 cP
μ = 0,38454 cP × 2,42 = 0,93058 lb/ft.jam
Rea =
D a × G a 0,07615 × 72.134,57646
=
= 5.902,71753
μ
0,93058
6. Dari bilangan Reynold = 5.902,71753 diperoleh JH = 18 .... (Gambar 24, Kern)
7. Kapasitas Panas
c = 0,75999 Btu/lbm.oF
k = 0,06666 Btu/jam.ft2.(oF/ft)
 c⋅μ 


 k 
1
3
 0,75999 ⋅ 0,93058 
=

0,06666


1
3
= 2,19734
8. Koefisien Koreksi, ho
k  c⋅μ 
ho = JH ⋅


Da  k 
= 18 ⋅
1
3
 μ

 μw



0,14
................................................ (Pers. 6.15 b, Kern)
0,06666
× 2,19734 × 1
0,07615
= 15,30664 Btu/jam.ft2.oF
Fluida Dingin (Inner pipe ; air)
3’. Flow Area
Untuk pipa dengan ukuran 1¼ in IPS dengan schedule 40 diperoleh :
OD =
1,66
in = 0,13833 ft
12
ID =
1,380
in = 0,115 ft ............................................................. (Tabel 11, Kern)
12
D = ID = 0,115 ft
π(D 2 ) 3,14 (0,115 2 )
2
ap =
=
= 0,01038 ft
4
4
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
4’. Kecepatan Massa
Gp =
W 1.016,12454
=
= 97.877,21477 lb/jam ⋅ ft 2
ap
0,01038
5’. Bilangan Reynold
Pada tc = 93,2 oF, μ = 0,77 cP .......................................... (Gambar 14, Kern)
μ = 0,77 cP × 2,42 = 1,86340 lb/ft.jam
D× Gp
0,115 × 97.877,21477
= 6.040,50644
μ
1,86340
6’. Dari bilangan Reynold = 6.040,50644 diperoleh JH = 19 ....... (Gambar 24, Kern)
Re =
=
7’. Kapasitas Panas
Pada tc = 93,2 oF, diperoleh c = 0,99 Btu/lbm.oF ....................... (Gambar 2, Kern)
k = 0,36 Btu/jam.ft2.(oF/ft) ................................................... (Tabel 4, Kern)
 c⋅μ 


 k 
1
3
 0,99 ⋅ 1,86340 
=

0,36


1
3
= 1,72404
8’. Koefisein Koreksi, hi
k  c⋅μ 
hi = JH ⋅


Da  k 
= 19 ⋅
1
3
 μ

 μw



0,14
................................................ (Pers. 6.15 a, Kern)
0,36
× 1,72404 × 1
0,115
= 102,54265 Btu/jam.ft2.oF
9. Koreksi hi
hio =
10.
Clean Overall Coefficient, Uc
Uc =
11.
h i ⋅ ID 102,54265 ⋅ 0,115
=
= 85,24630 Btu/jam.ft2.oF
OD
0,13833
h io × h o 85,24630 × 15,30664
=
= 12,97659 Btu/jam.ft2.oF
h io + h o 85,24630 + 15,30664
Design Overall Coefficient, UD
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
1
1
1
=
+ Ro =
+ 0,002 = 0,07906 Btu/jam.ft2.oF
UD Uc
12,97659
UD = 12,64833 Btu/jam.ft2.oF
12.
Luas Permukaan
A=
Q
21.848,30856
=
= 66,88458 ft2
U D × LMTD 12,64833 × 25,82609
Untuk pipa 1 ¼ in diperoleh A’ = 0,435 ft2/ft ……………... (Tabel 11, Kern)
Panjang pipa yang dibutuhkan =
A 66,88458
=
= 153,75766 ft2
'
0,435
A
Hairpin yang dipakai 12 ft
=
153,75766
= 6,40657
2 ×12
Maka A sebenarnya
= 7 × 2 × 12 × A’
= 73,08000 ft2
Berarti diperlukan 7 pipa hairpin ukuran 12 ft
13.
Koreksi UD
UD =
14.
Q
21.848,30856
=
= 11,57606 Btu/jam.ft2.oF
A × LMTD 73,08000 × 25,82609
Faktor Pengotor, RD
RD =
U c − U D 12,97659 − 11,57606
=
= 0,00932
U c × U D 12,97659 × 11,57606
RD ketentuan
= 0,002
RD yang diperoleh
= 0,00932
Sesuai dengan ketentuan.
Pressurre Drop
Fluida Panas (Anulus; i-butiraldehid)
1. Da’ = (D2 – D1)
= (0,17225 – 0,13833)
= 0,03392 ft
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Rea’ =
D a '×G a 0,03392 × 72.134,57646
=
= 2.629,06120
μ
0,93058
f = 0,0035 +
0,264
(DG/μ )
0,42
= 0,0035 +
0,264
= 0,01317
(2.629,06120) 0,42
ρ = 793,11960 × 62,5 = 49.569,97500
2
4fG a L
2. ΔFa =
2gρ 2 D a
=
3.
V=
4 ⋅ (0,01317) ⋅ (72.134,57646) 2 ⋅ 168
(
2 ⋅ 4,18 ⋅ 10
)(49.569,97500) (0,03392)
2
= 6,60820 × 10-7 ft
Ga
72.134,57646
=
= 0,00040 fps
3.600ρ (3.600)(49.569,97500)
 V2
ΔF1 = 7 × 
 2g
ΔP a =
8

 0,00040 2
 = 7 × 

 2 ⋅ 32,2

 = 2,44698 × 10-9 ft

(∆Fa + ΔF1 )ρ
144
(6,60820 × 10 -7 + 2,44698 × 10 -9 ) × 49.569,975 00
=
144
= 0,00023 psi
ΔP yang diperbolehkan < 10 psi
Fluida Dingin (Inner pipe ; air)
1’. Untuk Re = 6.040,50644
f = 0,0035 +
0,264
= 0,0035 +
(DG/μ )
0,42
0,264
(6.040,50644 )0,42
= 0,01032
; ρ = 1 × 62,5 = 62,5
s=1
2’. ΔFp =
=
4fG 2 L
2gρ 2 D
4 ⋅ (0,01032) ⋅ (97.877,21477) 2 ⋅ 168
(
)
2 ⋅ 4,18 ⋅ 10 8 (62,5) (0,115)
2
= 0,17685 ft
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
3’. ΔP a =
=
∆Fp × ρ
144
0,17685 × 62,5
144
= 0,07676 psi
ΔP yang diperbolehkan < 10 psi
LC.26 Pompa VIII (J-108)
Fungsi
: Memompa bahan dari cooler ke tangki penyimpanan nbutiraldehid
Bahan
: Carbon stainless steel
Jenis
: Pompa sentrifugal
Jumlah
: 1 unit
Kondisi Operasi
Temperatur
= 76,85 oC
Tekanan
= 1 atm
Laju alir masssa (F)
= 2.791,06858 kg/jam = 1,70922 lbm/s
Densitas campuran (ρ)
= 811,87000 kg/m3
= 50,68327 lbm/ft3
Viskositas campuran (μ)
= 0,41202 cP
= 0,00028 lbm/ft3.s
Laju alir volumetrik (Q)
=
F
ρ
=
1,70922
= 0,03372 ft 3 /s
50,68327
Laju alir volume pompa sentrifugal berkisar dari 6,67 × 10-5 sampai 6,3 m3/s
dan viskositasnya kurang dari 0,05 Pa.s (Geankoplis, 1997). Maka dengan nilai Q
dan μcampuran di atas dapat menggunakan pompa sentrifugal.
Perencanaan pompa :
Diameter optimum (De)
= 3,9 × (Q 0,45) × (ρ 0,13)
= 3,9 × (0,03372 0,45) × (50,68327 0,13)
= 1,41341 in
Dari hasil perhitungan diameter optimum maka diambil pipa dengan spesifikasi :
- Ukuran nominal pipa
= 1 ½ in
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
- Schedule pipa
= 40
- Inside Diameter (D)
= 1,61 in
= 0,13416 ft
- Outside Diameter
= 1,9 in
= 0,15833 ft
- Luas penampang pipa (A)
= 2,04 in2 = 0,01417 ft2
Laju linear fluida rata-rata (v)
v
=
Q
A
=
0,03372
= 2,38068 ft/s
0,01417
Bilangan Reynold (NRe)
NRe
=
ρvD
μ
=
50,68327 × 2,38068 × 0,13416
0,00028
= 58.469,47345
Dari bilangan Reynold yang dihitung didapatkan bahwa aliran pada pompa
adalah aliran turbulen.
Dari gambar 2.3-10 Geankoplis didapatkan nilai ε : 4,6 × 10-5, sehingga nilai
ε
D
=
4,6 × 10 −5
= 0,00022
0,20574
Didapatkan nilai faktor fanning ( f ) : 0,005
Friction Loss
1. Contraction Loss pada Keluaran Tangki
 A  v2
hc = 0,55 1 − 2 
.............................................. (Geankoplis, 1997)
 A1  2.α. g c
= 0,55 (1 − 0)
2,38068 2
= 0,04844 ft.lbf/lbm
2 (1) (32,174)
2. Friction pada Pipa Lurus
Panjang pipa lurus = 10 ft
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Ff = 4f
ΔL v 2
D 2 ⋅ gc
= 4 × 0,005 ×
10 × 2,38068 2
= 0,39390 ft.lbf/lbm
0,13416 × 2 × 32,174
3. Friction pada 2 buah Elbow 90 o
2
hf = n.kf v
2 ⋅ gc
.................................................................. (Geankoplis, 1997)
2,38068 2
= 0,13212 ft.lbf/lbm
= 2 × 0,75 ×
2 × 32,174
4. Friction pada 1 buah Check Valve
hf = n.kf
v 2 ................................................................. (Geankoplis, 1997)
2 ⋅ gc
= 1× 2 ×
2,38068 2
= 0,17616 ft lbf/lbm
2 × 32,174
5. Expansion Loss pada Tank Entrance

A
hex = 1 − 1
 A2
= (1 − 0) ×
2

v2

.................................................... (Geankoplis, 1997)
 2.α. g c
2,38068 2
= 0,08808 ft.lbf/lbm
2 ⋅ 1 ⋅ 32,174
Jumlah friction loss (Σf) = 0,04844 + 0,39390 + 0,13212 + 0,17616 + 0,08808
= 0,83869 ft lbf/lbm
− Ws =
P −P 
1
2
2
(v 2 − v1 ) + g(z 2 − z1 ) +  2 1  + ∑ f ...................... (Geankoplis, 1997)
2⋅α
 ρ 
Dimana:
Diameter pipa konstan, v1 = v2
Selisih tinggi pipa, z1 − z 2 =10 ft
Tekanan konstan, p2 = p1
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Sehingga,
− Ws =
1
(0) + 32,174 (10) + 0 + ∑ f
2 ⋅1
32,174 ft/s 2
1
– Ws = (0) +
(10 ft) + 0 + 0,83869 ft.lbf/lbm
2
32,174 ft.lbm/lbf.s 2
= 10,83869 ft.lbf/lbm
Energi pompa, Wp :
Ws = -η.Wp ...................................................................... (Geankoplis, 1997)
Bila efisiensi pompa 60 %, maka :
Wp =
P
10,83869
= 18,06449 ft.lbf/lbm
0,6
= m × Wp
................................................................ (Geankoplis, 1997)
= 1,70922 lbm/s × 18,06449 ft.lbf/lbm
= 30,87618 ft.lbf/s
= 0,05614 hp
Maka daya motor yang digunakan adalah 1/12 hp.
LC. 27 Tangki Penyimpanan n-Butiraldehid (TT-104)
Fungsi
: Menyimpan n-Butiraldehid
Bahan konstruksi
: Carbon steel SA – 285 Grade C
Bentuk
: Silinder dengan alas dan tutup datar
Jenis sambungan
: Double welded butt join
Jumlah
: 2 unit
Kondisi Operasi
Tekanan
= 1 atm
Temperatur
= 298,15 K
Laju alir massa
= 2.791,06858 kg/jam
Kebutuhan perancangan
= 1 jam
Faktor kelonggaran
= 20 %
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Data komposisi komponen
-
n-Butiraldehid
= 0,05
-
Air
= 0,95
Data densitas komponen
-
n-Butiraldehid
= 801,6 kg/m3
-
Air
= 1.000 kg/m3
(Kirk-Orthmer, 1998)
Densitas campuran
ρ = ∑ yi × ρi
= (0,05 ⋅ 801,6 ) + (0,95 ⋅ 1.000 )
= 811,52 kg/m3
a. Volume Tangki
Volume bahan
=
=
m
ρ
2.791,06858
811,52
= 3,43931 m3
Volume tangki
= ( 1 + 0,2 ) × 3,43931
= 1,2 × 3,43931
= 4,12717 m3
Untuk kebutuhan 30 diperlukan volume tangki sebesar ;
Volume tangki
= 30 × 24 × 4,12717
= 2.971,563551 m3
Direncanakan banyak tangki penyimpanan yaitu 2 unit
Volume 1 unit tangki =
2.971,563551 3
m = 1.485,781776 m3
2
b. Diameter dan Tinggi Tangki
Direncanakan perbandingan tinggi dan diameter tangki (Hs : D) = 4 : 3
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
VS
D
=
πD 2
Hs
4
=
π D3
3
=
3
………………………………(Brownell, 1959)
3× 1.485,781776
3,14
= 11,23869 m
= 442,46820 in
= 4 ×D
3
Hs
= 4 × 11,23869
3
= 14,98491 m
=½ × D
r
=
442,46820
in
2
= 221,23410 in
Hs
½D
c. Tebal Tangki
Untuk tutup ellipsoidal
ts
=
P⋅r
+ Cc ............................................... (Brownel, 1959)
S.Ej − 0,6 P
Dimana:
P
= Maximum allowable internal preasure
r
= Jari-jari tangki
S
= Maximum allowable working stress
Ej
= Join efficiency
Cc
= Allowance for corrosion
Tinggi bahan baku :
Hc
= (1 – 0,2 ) × Hs
= 0,8 × 14,98491 m
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
= 11,98793 m
Phidrostatik = ρ × g × H c
= 811,52 kg/m3 × 9,8 m/det2 × 11,98793 m
= 95,33878 kPa
= 0,94099 atm
Poperasi = 1 atm + 0,94099 atm
= 1,94099 atm
Pdesign = (1 + faktor keamanan) × Poperasi
= (1 + 0,2) × 1,94099
= 2,32919 atm
ts
= 34,22981 psi
=
P⋅r
+ Cc
S.Ej − 0,6 P
=
34,22981 psi × 221,23410 in
+ 0,125 in
10.000 psi × 0,8 − 0,6 × 34,22981 psi
= 1,07404 in
Maka, tebal tangki yang digunakan adalah 1 in (Brownel, 1959).
LC.28 Pompa IX (J-109)
Fungsi
: Memompa bahan dari kolom destilasi ke tangki penyimpanan ibutiraldehid
Bahan
: Carbon stainless steel
Jenis
: Pompa sentrifugal
Jumlah
: 1 unit
Kondisi Operasi
Temperatur
= 25 oC
Tekanan
= 1 atm
Laju alir masssa (F)
= 270,56270 kg/jam = 0,16569 lbm/s
Densitas campuran (ρ)
= 793,11960 kg/m3
= 49,51273 lbm/ft3
Viskositas campuran (μ)
= 0,38454 cP
= 0,00026 lbm/ft3.s
Laju alir volumetrik (Q)
=
F
ρ
=
0,16569
= 0,00335 ft 3 /s
49,51273
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Laju alir volume pompa sentrifugal berkisar dari 6,67 × 10-5 sampai 6,3 m3/s
dan viskositasnya kurang dari 0,05 Pa.s (Geankoplis, 1997). Maka dengan nilai Q
dan μcampuran di atas dapat menggunakan pompa sentrifugal.
Perencanaan pompa :
Diameter optimum (De)
= 3,9 × (Q 0,45) × (ρ 0,13)
= 3,9 × (0,00335 0,45) × (49,512730,13)
= 0,49824 in
Dari hasil perhitungan diameter optimum maka diambil pipa dengan spesifikasi :
- Ukuran nominal pipa
= ½ in
- Schedule pipa
= 40
- Inside Diameter (D)
= 0,622 in = 0,05183 ft
- Outside Diameter
= 0,84 in
- Luas penampang pipa (A)
= 0,304 in2 = 0,00211 ft2
= 0,07000 ft
Laju linear fluida rata-rata (v)
v
=
Q
A
=
0,00335
= 1,55682 ft/s
0,00211
Bilangan Reynold (NRe)
NRe
=
ρvD
μ
=
49,51273 × 1,55682 × 0,05183
0,00026
= 15.461,65279
Dari bilangan Reynold yang dihitung didapatkan bahwa aliran pada pompa
adalah aliran turbulen.
Dari gambar 2.3-10 Geankoplis didapatkan nilai ε : 4,6 × 10-5, sehingga nilai
ε
D
=
4,6 × 10 −5
= 0,00089
0,05183
Didapatkan nilai faktor fanning ( f ) : 0,007
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Friction Loss
1. Contraction Loss pada Keluaran Tangki
 A  v2
hc = 0,55 1 − 2 
.............................................. (Geankoplis, 1997)
 A1  2.α. g c
= 0,55 (1 − 0)
1,55682 2
= 0,02072 ft.lbf/lbm
2 (1) (32,174)
2. Friction pada Pipa Lurus
Panjang pipa lurus = 30 ft
Ff = 4f
ΔL v 2
D 2 ⋅ gc
30 × 1,55682 2
= 4 × 0,005 ×
= 0,61042 ft.lbf/lbm
0,05183 × 2 × 32,174
3. Friction pada 3 buah Elbow 90 o
2
hf = n.kf v
2 ⋅ gc
= 3 × 0,75 ×
.................................................................. (Geankoplis, 1997)
1,55682 2
= 0,08475 ft.lbf/lbm
2 × 32,174
4. Friction pada 1 buah Check Valve
hf = n.kf
v 2 ................................................................. (Geankoplis, 1997)
2 ⋅ gc
1,55682 2
= 1× 2 ×
= 0,07533 ft lbf/lbm
2 × 32,174
5. Expansion Loss pada Tank Entrance

A
hex = 1 − 1
 A2
2

v2

.................................................... (Geankoplis, 1997)
 2.α. g c
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
= (1 − 0) ×
1,55682 2
= 0,03767 ft.lbf/lbm
2 ⋅ 1 ⋅ 32,174
Jumlah friction loss (Σf) = 0,02072 + 0,61042 + 0,08475 + 0,07533 + 0,03767
= 0,82888 ft lbf/lbm
P −P 
1
2
2
(v 2 − v1 ) + g(z 2 − z1 ) +  2 1  + ∑ f ...................... (Geankoplis, 1997)
2⋅α
 ρ 
− Ws =
Dimana:
Diameter pipa konstan, v1 = v2
Selisih tinggi pipa, z1 − z 2 = 3 ft
Tekanan konstan, p2 = p1
Sehingga,
− Ws =
1
(0) + 32,174 (10) + 0 + ∑ f
2 ⋅1
– Ws =
32,174 ft/s 2
1
(0) +
(3 ft) + 0 + 0,82888 ft.lbf/lbm
2
32,174 ft.lbm/lbf.s 2
= 3,82888 ft.lbf/lbm
Energi pompa, Wp :
Ws = -η.Wp ...................................................................... (Geankoplis, 1997)
Bila efisiensi pompa 60 %, maka :
Wp =
P
3,82888
= 6,38146 ft.lbf/lbm
0,6
= m × Wp
................................................................ (Geankoplis, 1997)
= 0,16272 lbm/s × 6,38146 ft.lbf/lbm
= 1,03837 ft.lbf/s
= 0,00189 hp
Maka daya motor yang digunakan adalah 1/60 hp.
LC. 29 Tangki Penyimpanan i-Butiraldehid (TT-105)
Fungsi
: Menyimpan i-Butiraldehid
Bahan konstruksi
: Carbon steel SA – 129 Grade A
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Bentuk
: Silinder dengan alas dan tutup datar
Jenis sambungan
: Double welded butt join
Jumlah
: 1 unit
Kondisi Operasi
Tekanan
= 1 atm
Temperatur
= 298,15 K
Laju alir massa
= 270,56270 kg/jam
Kebutuhan perancangan
= 1 jam
Faktor kelonggaran
= 20 %
Data komposisi komponen
-
n-Butiraldehid
= 0,001
-
i-Butiraldehid
= 0,98
-
Air
= 0,019
Data densitas komponen
-
n-Butiraldehid
= 801,6 kg/m3
-
i-Butiraldehid
= 789,1 kg/m3
-
Air
= 1.000 kg/m3
(Kirk-Orthmer, 1998)
Densitas campuran
ρ = ∑ yi × ρi
= (0,001 ⋅ 801,6 ) + (0,98 ⋅ 789,1) + (0,019 ⋅ 1.000 )
= 793,1196 kg/m3
a. Volume Tangki
Volume bahan
Volume tangki
=
m
ρ
=
270,56270
= 0,34114 m3
793,11960
= ( 1 + 0,2 ) × 0,34114
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
= 1,2 × 0,34114
= 0,40936 m3
Untuk kebutuhan 30 diperlukan volume tangki sebesar ;
= 30 × 24 × 0,40936
Volume tangki
= 294,74265 m3
b. Diameter dan Tinggi Tangki
Direncanakan perbandingan tinggi dan diameter tangki (Hs : D) = 4 : 3
VS
D
=
πD 2
Hs
4
=
π D3
3
=
3
………………………………(Brownell, 1959)
3× 294,74265
3,14
= 6,55458 m
= 258,05447 in
= 4 ×D
3
Hs
= 4 × 6,55458
3
= 8,73944 m
=½ × D
r
=
258,05447
in
2
= 129,02723 in
Hs
½D
c. Tebal Tangki
Untuk tutup ellipsoidal
ts
=
P⋅r
+ Cc ............................................... (Brownel, 1959)
S.Ej − 0,6 P
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Dimana:
P
= Maximum allowable internal preasure
r
= Jari-jari tangki
S
= Maximum allowable working stress
Ej
= Join efficiency
Cc
= Allowance for corrosion
Tinggi bahan baku :
Hc
= (1 – 0,2 ) × Hs
= 0,8 × 8,73944 m
= 6,99155 m
Phidrostatik = ρ × g × H c
= 793,1196 kg/m3 × 9,8 m/det2 × 6,99155 m
= 54,34234 kPa
= 0,53636 atm
Poperasi = 1 atm + 0,53636 atm
= 1,53636 atm
Pdesign = (1 + faktor keamanan) × Poperasi
= (1 + 0,2) × 1,53636
= 1,84363 atm
ts
= 27,09400 psi
=
P⋅r
+ Cc
S.Ej − 0,6 P
=
27,09400 psi × 129,02723 in
+ 0,125 in
10.000 psi × 0,8 − 0,6 × 27,09400 psi
= 0,56287 in
Maka, tebal tangki yang digunakan adalah 3/4 in (Brownel, 1959).
LC.30 Tangki Penyimpanan n- dan i-Butiraldehid (TT-106)
Fungsi
: Menyimpan n- dan i-Butiraldehid
Bahan konstruksi
: Carbon steel SA – 129 Grade A
Bentuk
: Silinder dengan alas dan tutup datar
Jenis sambungan
: Double welded butt join
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Jumlah
: 1 unit
Kondisi Operasi
Tekanan
= 1 atm
Temperatur
= 298,15 K
Laju alir massa
= 9,85008 kg/jam
Kebutuhan perancangan
= 1 jam
Faktor kelonggaran
= 20 %
Data komposisi komponen
-
n-Butiraldehid
= 0,001
-
i-Butiraldehid
= 0,98
-
Air
= 0,019
Data densitas komponen
-
n-Butiraldehid
= 801,6 kg/m3
-
i-Butiraldehid
= 789,1 kg/m3
-
Air
= 1.000 kg/m3
(Kirk-Orthmer, 1998)
Densitas campuran
ρ = ∑ yi × ρi
= (0,001 ⋅ 801,6 ) + (0,98 ⋅ 789,1) + (0,019 ⋅ 1.000 )
= 793,11960 kg/m3
a. Volume Tangki
Volume bahan
=
=
m
ρ
9,85008
793,11960
= 0,01242 m3
Volume tangki
= ( 1 + 0,2 ) × 0,01242
= 1,2 × 0,01242
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
= 0,01490 m3
Untuk kebutuhan 30 diperlukan volume tangki sebesar ;
= 30 × 24 × 0,01490
Volume tangki
= 10,73038 m3
b. Diameter dan Tinggi Tangki
Direncanakan perbandingan tinggi dan diameter tangki (Hs : D) = 4 : 3
VS
D
=
πD 2
Hs
4
=
π D3
3
=
3
……………………………… (Brownell, 1959)
3× 0,01490
3,14
= 2,17238 m = 85,52676 in
= 4 ×D
3
Hs
= 4 × 2,17238 = 2,89650 m
3
=½ × D
r
=
85,52676
in = 42,76338 in
2
Hs
½D
c. Tebal Tangki
Untuk tutup ellipsoidal
ts
=
P⋅r
+ Cc ............................................... (Brownel, 1959)
S.Ej − 0,6 P
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Dimana:
P
= Maximum allowable internal preasure
r
= Jari-jari tangki
S
= Maximum allowable working stress
Ej
= Join efficiency
Cc
= Allowance for corrosion
Tinggi bahan baku :
Hc
= (1 – 0,2 ) × Hs
= 0,8 × 2,89650 m
= 2,31720 m
Phidrostatik = ρ × g × H c
= 793,11960 kg/m3 × 9,8 m/det2 × 2,31720 m
= 18,01063 kPa
= 0,17776 atm
Poperasi = 1 atm + 0,17776 atm
= 1,17776 atm
Pdesign = (1 + faktor keamanan) × Poperasi
= (1 + 0,2) × 1,17776
= 1,41332 atm
ts
= 20,77012 psi
=
P⋅r
+ Cc
S.Ej − 0,6 P
=
20,77012 psi × 42,76338 in
+ 0,125 in
10.000 psi × 0,8 − 0,6 × 20,77012 psi
= 0,23620 in
Maka, tebal tangki yang digunakan adalah 3/8 in (Brownel, 1959).
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
LAMPIRAN D
PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN UTILITAS
LD.1 Screening (SC-01)
Fungsi
: Menyaring partikel-partikel padat yang besar
Jenis
: Bar screen
Jumlah
: 1 unit
Bahan konstruksi : Stainless steel
Kondisi operasi:
- Temperatur
= 30 oC
- Densitas air (ρ)
= 995,68 kg/m3 ................................. (Geankoplis, 1997)
Diperkirakan lumpur yang ikut dalam aliran air adalah 5 %
Laju alir massa (F)
= 4.144,32766 kg/jam
4.144,32766 kg/jam × 1 jam/3600 s
Laju alir volumetrik (Q) =
995,65 kg/m 3
= 0,00116 m3/s
Dari tabel 5.1. Physical Chemical Treatment of Water and Wastewater digunakan
ukuran bar dengan spesifikasi :
− Lebar bar
= 5 mm; Tebal bar
= 20 mm;
− Bar clear spacing
= 20 mm; Slope
= 30 o
Direncanakan ukuran screening:
− Panjang screen
= 2m
− Lebar screen
= 2m
Misalkan, jumlah bar = x
Maka,
20 x + 20 (x + 1) = 2000
40 x = 1980
x = 49,5 ≈ 50 buah
Luas bukaan (A2) = 20 (50 + 1) (2000) = 2.040.000 mm2 = 2,04 m2
Untuk pemurnian air sungai menggunakan bar screen, diperkirakan Cd = 0,6
dan 30 % screen tersumbat.
Q2
0,00116 2
Head loss (Δh) =
=
2
2
2 × 9,8 × 0,6 2 × 2,04 2
2 g Cd A 2
= 3,28934 × 10-6 m dari air
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
2m
20 mm
2m
20 mm
Gambar LD – 1. Sketsa Bar Screen Tampak Atas
LD.2 Pompa Screening (PU – 01)
Fungsi
: Memompa air sungai dari screening ke bak penampungan
Jenis
: Pompa sentrifugal
Jumlah
: 1 unit
Bahan konstruksi : Commercial steel
Kondisi operasi : Temperatur 30 oC
Densitas air (ρ) = 995,68 kg/m3 = 62,15813 lbm/ft3 ..........(Geankoplis, 1997)
Viskositas air (μ) = 0,8007 cP
= 0,00054 lbm/ft.s ...........(Geankoplis,1997)
Laju alir massa (F) = 4.144,32766 kg/jam = 2,53794 lbm/s
F
2,53794 lbm/s
Laju alir volumetrik, Q = =
ρ
62,15813 lbm/ft 3
= 0,04083 ft3/s = 0,00116 m3/s
Laju alir volume pompa sentrifugal berkisar dari 6,67 × 10-5 sampai 6,3 m3/s
dan viskositasnya kurang dari 0,05 Pa.s (Geankoplis, 1997). Maka dengan nilai Q
dan μcampuran di atas dapat menggunakan pompa sentrifugal.
Desain pompa :
De
= 3,9 (Q)0,45(ρ)0,13 ...............................................(Timmerhaus,1991)
= 3,9 × (0,04083 ft3/s ) 0,45 × (62,15813 lbm/ft3) 0,13
= 1,58184 in
Dari hasil perhitungan diameter optimum maka diambil pipa dengan spesifikasi :
- Ukuran nominal pipa
= 2 in
- Schedule pipa
= 40
- Inside Diameter
= 2,067 in = 0,17224 ft
- Outside Diameter
= 2,38 in = 0,19833 ft
- Luas penampang pipa (A) = 3,35 in2 = 0,02326 ft2
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Laju linear fluida rata-rata (v)
0,04083
Q
=
= 1,75524 ft/s
v =
0,02326
A
Bilangan Reynold (NRe)
(62,15813 lb m /ft 3 )(1,75524 ft/s)(0,17224 ft)
ρ× v×D
NRe
=
=
μ
0,00054 lb m /ft.s
= 34.926,57194
Dari bilangan Reynold yang dihitung didapatkan bahwa aliran pada pompa
adalah aliran turbulen.
Dari gambar 2.3-10 Geankoplis didapatkan nilai ε : 4,6 × 10-5, sehingga nilai
4,6 × 10 −5
ε
=
= 0,00027
D
0,17224
Dan didapatkan nilai f faktor fanning : 0,006
Friction Loss
5. Contraction Loss pada Keluaran Tangki
 A  v2
.............................................. (Geankoplis, 1997)
hc = 0,55 1 − 2 
A
2.α.
g
1 
c

= 0,55 (1 − 0)
1,75524 2
= 0,02633 ft.lbf/lbm
2 (1) (32,174)
6. Friction pada Pipa Lurus
Panjang pipa lurus = 30 ft
Ff
ΔL.v 2
= 4f
D.2.g c
= 4 × 0,006
......................................................... (Geankoplis, 1997)
30 × 1,75524 2
= 0,20014 ft.lbf/lbm
2(0,17224) (32,174)
7. Friction pada 2 buah Elbow 90 o
hf
= n.kf.
v2
.......................................................... (Geankoplis, 1997)
2.g c
1,75524 2
= 2 × 0,75 ×
= 0,07182 ft.lbf/lbm
2 ⋅ 32,174
8. Friction pada 1 buah Check Valve
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
hf
v2
........................................................... (Geankoplis, 1997)
2.g c
= n.kf
= 1⋅ 2 ×
1,75524 2
= 0,09576 ft.lbf/lbm
2 ⋅ 32,174
5. Expansion Loss pada Tank Entrance

A
hex = 1 − 1
 A2
2

v2

.................................................... (Geankoplis, 1997)
 2.α. g c
= (1 − 0) ×
1,75524 2
= 0,04788 ft.lbf/lbm
2 ⋅ 1 ⋅ 32,174
Jumlah friction loss (Σf)
− Ws =
= 0,02633 + 0,20014 + 0,07182 + 0,09576 + 0,04788
= 0,44192 ft.lbf/lbm
P −P 
1
2
2
(v 2 − v1 ) + g(z 2 − z1 ) +  2 1  + ∑ f ...................... (Geankoplis, 1997)
2⋅α
 ρ 
Dimana :
Diameter pipa konstan, v1 = v2
Selisih tinggi pipa, z1 − z 2 =10 ft
Tekanan konstan, p2 = p1
Sehingga,
1
− Ws =
(0) + 32,174 (10) + 0 + ∑ f
2 ⋅1
32,174 ft/s 2
1
– Ws = (0) +
(10 ft) + 0 + 0,44192 ft.lbf/lbm
2
32,174 ft.lbm/lbf.s 2
= 10,44192 ft.lbf/lbm
Energi pompa, Wp :
Ws = -η.Wp ...................................................................... (Geankoplis, 1997)
Bila efisiensi pompa 60 %, maka :
10,44192
Wp =
= 17,40320 ft.lbf/lbm
0,6
P = m × Wp ................................................................ (Geankoplis, 1997)
= 2,53794 lbm/s × 17,40320 ft.lbf/lbm
= 44,16829 ft.lbf/s
= 0,08031 hp
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Maka daya motor yang digunakan adalah 1/12 hp.
LD.3 Water Reservoir I (WR-01)
Fungsi
: Tempat penampungan air sementara
Jumlah
: 1 unit
Jenis
: Beton kedap air
Kondisi operasi
- Temperatur
:
= 30 °C
- Tekanan
Laju massa air
Densitas air
= 1 atm
= 4.144,32766 kg/jam
= 995,68 kg/m3
4.144,3276 6 kg/jam
= 4,16243 m3/jam
3
995,68 kg/m
Waktu penampungan air = 3 hari
Volume air
= 4,16243 m3/jam × 3 hari × 24 jam/hari
= 299,69527 m3
299,69527 m 3
= 332,99474 m 3
Bak terisi 90 % maka volume bak
=
0,9
Direncanakan ukuran bak sebagai berikut :
Laju alir volume (Q)
=
- Panjang bak (p) = 1,5 × lebar bak ( l )
- Tinggi bak (t)
= lebar bak ( l )
Volume bak = p × l × t
332,99474 m3 = 1,5 l × l × l
l
t
p
= 6,05502 m
= 6,05502 m
= 9,08253 m
LD.4 Pompa Water Reservoir I (PU-02)
Fungsi
: Memompa air dari water reservoir ke bak sedimentasi
Jenis
: Pompa sentrifugal
Jumlah
: 1 unit
Bahan konstruksi : Commercial steel
Kondisi operasi : Temperatur 30 oC
Densitas air (ρ)
= 995,68 kg/m3 = 62,15813 lbm/ft3 ..........(Geankoplis, 1997)
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Viskositas air (μ) = 0,8007 cP
= 0,00054 lbm/ft.s ...........(Geankoplis,1997)
Laju alir massa (F) = 4.144,32766 kg/jam = 2,53794 lbm/s
F
2,53794 lbm/s
Laju alir volumetrik, Q = =
ρ
62,15813 lbm/ft 3
= 0,04083 ft3/s = 0,00116 m3/s
Laju alir volume pompa sentrifugal berkisar dari 6,67 × 10-5 sampai 6,3 m3/s
dan viskositasnya kurang dari 0,05 Pa.s (Geankoplis, 1997). Maka dengan nilai Q
dan μcampuran di atas dapat menggunakan pompa sentrifugal.
Desain pompa :
De
= 3,9 (Q)0,45(ρ)0,13 ...............................................(Timmerhaus,1991)
= 3,9 × (0,04083 ft3/s ) 0,45 × (62,15813 lbm/ft3) 0,13
= 1,58184 in
Dari hasil perhitungan diameter optimum maka diambil pipa dengan spesifikasi :
- Ukuran nominal pipa
= 2 in
- Schedule pipa
= 40
- Inside Diameter
= 2,067 in = 0,17224 ft
- Outside Diameter
= 2,38 in = 0,19833 ft
- Luas penampang pipa (A) = 3,35 in2 = 0,02326 ft2
Laju linear fluida rata-rata (v)
0,04083
Q
v =
=
= 1,75524 ft/s
0,02326
A
Bilangan Reynold (NRe)
ρ× v×D
=
NRe
μ
(62,15813 lb m /ft 3 )(1,75524 ft/s)(0,17224 ft)
0,00054 lb m /ft.s
= 34.926,57194
Dari bilangan Reynold yang dihitung didapatkan bahwa aliran pada pompa
adalah aliran turbulen.
Dari gambar 2.3-10 Geankoplis didapatkan nilai ε : 4,6 × 10-5, sehingga nilai
4,6 × 10 −5
ε
=
= 0,00027
D
0,17224
Dan didapatkan nilai f faktor fanning : 0,006
=
Friction Loss
1. Contraction Loss pada Keluaran Tangki
 A  v2
hc = 0,55 1 − 2 
.............................................. (Geankoplis, 1997)
 A1  2.α. g c
1,75524 2
= 0,55 (1 − 0)
= 0,02633 ft.lbf/lbm
2 (1) (32,174)
2. Friction pada Pipa Lurus
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Panjang pipa lurus = 30 ft
Ff
= 4f
ΔL.v 2
D.2.g c
= 4 × 0,006
......................................................... (Geankoplis, 1997)
30 × 1,75524 2
= 0,20014 ft.lbf/lbm
2(0,17224) (32,174)
3. Friction pada 2 buah Elbow 90 o
hf
v2
.......................................................... (Geankoplis, 1997)
2.g c
= n.kf.
= 2 × 0,75 ×
1,75524 2
= 0,07182 ft.lbf/lbm
2 ⋅ 32,174
4. Friction pada 1 buah Check Valve
hf
v2
........................................................... (Geankoplis, 1997)
2.g c
= n.kf
= 1⋅ 2 ×
1,75524 2
= 0,09576 ft.lbf/lbm
2 ⋅ 32,174
5. Expansion Loss pada Tank Entrance

A
hex = 1 − 1
 A2
2

v2

.................................................... (Geankoplis, 1997)
 2.α. g c
= (1 − 0) ×
1,75524 2
= 0,04788 ft.lbf/lbm
2 ⋅ 1 ⋅ 32,174
Jumlah friction loss (Σf)
− Ws =
= 0,02633 + 0,20014 + 0,07182 + 0,09576 + 0,04788
= 0,44192 ft.lbf/lbm
P −P 
1
2
2
(v 2 − v1 ) + g(z 2 − z1 ) +  2 1  + ∑ f ...................... (Geankoplis, 1997)
2⋅α
 ρ 
Dimana :
Diameter pipa konstan, v1 = v2
Selisih tinggi pipa, z 1 − z 2 = 7 ft
Tekanan konstan, p2 = p1
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Sehingga,
1
− Ws =
(0) + 32,174 (7) + 0 + ∑ f
2 ⋅1
32,174 ft/s 2
1
– Ws = (0) +
(7 ft) + 0 + 0,44192 ft.lbf/lbm
2
32,174 ft.lbm/lbf.s 2
= 7,44192 ft.lbf/lbm
Energi pompa, Wp :
Ws = -η.Wp ...................................................................... (Geankoplis, 1997)
Bila efisiensi pompa 60 %, maka :
7,44192
Wp =
= 12,40320 ft.lbf/lbm
0,6
P = m × Wp ................................................................ (Geankoplis, 1997)
= 2,53794 lbm/s × 12,40320 ft.lbf/lbm
= 31,47859 ft.lbf/s
= 0,05723 hp
Maka daya motor yang digunakan adalah 1/12 hp.
LD.5 Bak Sedimentasi (BS-01)
Fungsi
: Untuk mengendapkan lumpur yang terikut dengan air
Jumlah
: 1 unit
Jenis
: Grift Chamber Sedimentation
Aliran
: Horizontal sepanjang bak sedimentasi
Bahan kontruksi : Beton kedap air
Kondisi operasi
Temperatur
:
= 30 oC
Tekanan
= 1 atm
Laju alir massa (F)
= 4.144,32766 kg/jam = 2,53796 lbm/s
Densitas air
= 995,68 kg/m3 = 62,15627 lbm/ft3
2,53796 lb m /s
=
62,15627 lb m /ft 3
Laju air volumetrik,
= 0,04083 ft3/s = 2,44992 ft3/mnt
Desain Perancangan
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Bak dibuat dua persegi panjang untuk desain efektif ............... (Kawamura, 1991)
Perhitungan ukuran tiap bak :
Kecepatan pengendapan 0,1 mm pasir adalah:
υ 0 = 1,57 ft/min atau 8 mm/s ............................... (Kawamura, 1991)
Desain diperkirakan menggunakan spesifikasi :
Kedalaman tangki
= 10 ft
= 3,048 m
Lebar tangki
= 2 ft
= 0, 6096 m
Kecepatan aliran, v
=
2,44992 ft 3 /mnt
12 ft × 2 ft
Desain panjang ideal bak :
= 0,10208 ft/mnt
 h 
L = K   v ......................... (Kawamura,1991)
 υ0 
dengan : K = faktor keamanan = 1,5
h = kedalaman air efektif ( 10 – 16 ft); diambil 10 ft.
 10 
L = 1,5 × 
 × 0,10208 = 0,97529 ft
 1,57 
Diambil panjang bak = 1 ft = 0,3048 m
Maka :
Uji Desain
V
(1× 2 ×10 ) ft 3
=
= 8,16354 menit
Q
2,44992 ft 3 /mnt
Desain diterima, dimana t diizinkan 6 – 15 menit .................... (Kawamura, 1991)
Waktu retensi, t =
Surface loading :
Q
A
=
laju volumetrik
luas permukaan masukan air
2,44992 ft 3 /mnt (7,48052 gal/ft 3 )
2 ft ×1ft
= 9,16333 gpm/ft2
Desain diterima, dimana surface loading diizinkan diantara 4 – 10 gpm/ft2
Headloss (∆h); bak menggunakan gate valve, full open (16 in) :
=
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Δh = K
v2
2g
((0,10208 ft/mnt )(1mnt/60 s)(0,3048 m/ft)) 2
2 (9,8 m/s 2 )
= 2,33239 × 10 -9 ft
= 0,17
LD. 6 Pompa Bak Sedimentasi (PU-3)
Fungsi
: Memompa air dari bak sedimentasi ke clarifier
Jenis
: Pompa sentrifugal
Jumlah
: 1 unit
Bahan konstruksi : Commercial steel
Kondisi operasi : Temperatur 30 oC
Densitas air (ρ) = 995,68 kg/m3 = 62,15813 lbm/ft3 ..........(Geankoplis, 1997)
Viskositas air (μ) = 0,8007 cP
= 0,00054 lbm/ft.s ...........(Geankoplis,1997)
Laju alir massa (F) = 4.144,32766 kg/jam = 2,53794 lbm/s
F
2,53794 lbm/s
Laju alir volumetrik, Q = =
ρ
62,15813 lbm/ft 3
= 0,04083 ft3/s = 0,00116 m3/s
Laju alir volume pompa sentrifugal berkisar dari 6,67 × 10-5 sampai 6,3 m3/s
dan viskositasnya kurang dari 0,05 Pa.s (Geankoplis, 1997). Maka dengan nilai Q
dan μcampuran di atas dapat menggunakan pompa sentrifugal.
Desain pompa :
De
= 3,9 (Q)0,45(ρ)0,13 ...............................................(Timmerhaus,1991)
= 3,9 × (0,04083 ft3/s ) 0,45 × (62,15813 lbm/ft3) 0,13
= 1,58184 in
Dari hasil perhitungan diameter optimum maka diambil pipa dengan spesifikasi :
- Ukuran nominal pipa
= 2 in
- Schedule pipa
= 40
- Inside Diameter
= 2,067 in = 0,17224 ft
- Outside Diameter
= 2,38 in = 0,19833 ft
- Luas penampang pipa (A) = 3,35 in2 = 0,02326 ft2
Laju linear fluida rata-rata (v)
0,04083
Q
v =
=
= 1,75524 ft/s
0,02326
A
Bilangan Reynold (NRe)
(62,15813 lb m /ft 3 )(1,75524 ft/s)(0,17224 ft)
ρ× v×D
NRe
=
=
μ
0,00054 lb m /ft.s
= 34.926,57194
Dari bilangan Reynold yang dihitung didapatkan bahwa aliran pada pompa
adalah aliran turbulen.
Dari gambar 2.3-10 Geankoplis didapatkan nilai ε : 4,6 × 10-5, sehingga nilai
4,6 × 10 −5
ε
=
= 0,00027
D
0,17224
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Dan didapatkan nilai f faktor fanning : 0,006
Friction Loss
1. Contraction Loss pada Keluaran Tangki
 A  v2
hc = 0,55 1 − 2 
.............................................. (Geankoplis, 1997)
 A1  2.α. g c
1,75524 2
= 0,02633 ft.lbf/lbm
= 0,55 (1 − 0)
2 (1) (32,174)
2. Friction pada Pipa Lurus
Panjang pipa lurus = 50 ft
Ff
= 4f
ΔL.v 2
D.2.g c
= 4 × 0,006
......................................................... (Geankoplis, 1997)
50 × 1,75524 2
= 0,33356 ft.lbf/lbm
2(0,17224) (32,174)
3. Friction pada 5 buah Elbow 90 o
hf
v2
.......................................................... (Geankoplis, 1997)
2.g c
= n.kf.
= 5 × 0,75 ×
1,75524 2
= 0,17954 ft.lbf/lbm
2 ⋅ 32,174
4. Friction pada 1 buah Check Valve
hf
v2
........................................................... (Geankoplis, 1997)
2.g c
= n.kf
= 1⋅ 2 ×
1,75524 2
= 0,09576 ft.lbf/lbm
2 ⋅ 32,174
5. Expansion Loss pada Tank Entrance

A
hex = 1 − 1
 A2
2

v2

.................................................... (Geankoplis, 1997)
 2.α. g c
= (1 − 0) ×
1,75524 2
= 0,04788 ft.lbf/lbm
2 ⋅ 1 ⋅ 32,174
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Jumlah friction loss (Σf)
− Ws =
= 0,02633 + 0,33356 + 0,17954 + 0,09576 + 0,04788
= 0,68307 ft.lbf/lbm
P −P 
1
2
2
(v 2 − v1 ) + g(z 2 − z1 ) +  2 1  + ∑ f ...................... (Geankoplis, 1997)
2⋅α
 ρ 
Dimana :
Diameter pipa konstan, v1 = v2
Selisih tinggi pipa, z 1 − z 2 = 7 ft
Tekanan konstan, p2 = p1
Sehingga,
1
− Ws =
(0) + 32,174 (7) + 0 + ∑ f
2 ⋅1
32,174 ft/s 2
1
– Ws = (0) +
(7 ft) + 0 + 0,68307 ft.lbf/lbm
2
32,174 ft.lbm/lbf.s 2
= 7,68307 ft.lbf/lbm
Energi pompa, Wp :
Ws = -η.Wp ...................................................................... (Geankoplis, 1997)
Bila efisiensi pompa 60 %, maka :
7,68307
Wp =
= 12,80512 ft.lbf/lbm
0,6
P = m × Wp ................................................................ (Geankoplis, 1997)
= 2,53794 lbm/s × 12,80512 ft.lbf/lbm
= 32,49863 ft.lbf/s
= 0,05909 hp
Maka daya motor yang digunakan adalah 1/12 hp.
LD. 7 Tangki Pelarutan Alum [Al2(SO4)3] (TP-01)
Fungsi
: Membuat larutan alum [Al2(SO4)3]
Bentuk
: Silinder tegak dengan alas dan tutup datar
Bahan konstruksi : Carbon Steel SA–283 Grade C
Kondisi operasi :
−
Temperatur
= 30 oC
−
Tekanan
= 1 atm
Al2(SO4)3 yang digunakan
= 50 ppm
Al2(SO4)3 yang digunakan berupa larutan 30 % (% berat)
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Laju massa Al2(SO4)3
= 0,20722 kg/jam
Densitas Al2(SO4)3 30 %
= 1.363 kg/m3 = 85,0898 lbm/ft3 ..... (Perry, 1999)
Kebutuhan perancangan
= 30 hari
Faktor keamanan
= 20 %
a. Diameter dan Tinggi Tangki
0,20722 kg/jam × 24 jam/hari × 30 hari
= 0,36488 m3
3
0,3 × 1.363 kg/m
Volume tangki, Vt = 1,2 × 0,36488 m3 = 0,43785 m3
Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi tangki, D : H = 2 : 3
Volume larutan, Vl =
1
πD 2 H
4
1
3 
3
0,43785 m = πD 2  D 
4
2 
3 3
3
0,43785 m = πD
8
V=
Maka :
D = 0,71910 m = 28,31103 in
r = 0,35955 m
H = 1,07865 m
b. Tebal Dinding Tangki
Tinggi cairan dalam tangki =
=
volume larutan
× tinggi silinder
volume silinder
0,36488
× 1,07865 m
0,43785
= 0,89887 m
Phid = ρ × g × Hc
= 1.363 kg/m3 × 9,8 m/det2 × 0,89887
= 12,00663 kPa
= 0,11851 atm
Tekanan operasi = 1 atm
P = 1 atm + 0,11851 = 1,11851 atm
Faktor kelonggaran = 5 %
Maka, Pdesign = (1,05) × (1,11851) atm = 1,17443 atm = 17,25943 psi
Untuk bahan konstruksi Carbon Steel SA–283 grade C :
S
= 12.650 psi
Ej
= 0,8
C
= 0,002 in/tahun
n
= 10 tahun
Cc
= 0,02 in/tahun × 10 tahun = 0,2 in
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Tebal shell tangki :
PD
t =
+ Cc ...............................................................(Brownell, 1959)
2SE − 1,2 P
(17,25943 kPa) (27,37020 )
=
+ 0,2
(2)(12.650)(08) −1,2(17,25943 )
= 0,22417 in
Maka tebal tangki yang adalah 1/4 in ........................................(Brownell, 1959).
c. Daya Pengaduk
Viskositas Al2(SO4)3 30 % = 6,72⋅10-4 lbm/ft = 6,72⋅10-7 Pa.s
Untuk viskositas campuran yang kurang dari 100 Pa.s dapat menggunakan
pengaduk jenis turbin (Geankoplis, 1997). Maka dapat digunakan jenis pengaduk
flat six-blade turbin dengan empat buah baffle dan 60 rpm. Dimana untuk
viskositas lebih besar dari 2,5 Pa.s tidak diperlukan baffle (Geankoplis, 1997).
Untuk pengaduk :
..................................(Geankoplis, 1997)
Dimana : Dt = Diameter tangki
Da = Diameter agitator
E = Tinggi turbin dari dasar tangki
W = Lebar blade pada turbin
J = Lebar baffle
Sehingga diperoleh :
Da = 0,3 × Dt
E = Da
= 0,3 × 0,71910 m
= 0,21573 m
= 0,21573 m
W = 1/5 × Da
= 1/5 × 0,21573 m
= 0,04315 m
J = 1/12 × Dt = 1/12 × 0,71910 m
= 0,05992 m
Kecepatan pengadukan, N = 1 putaran/det
Da 2 Nρ
............................................................... (Geankoplis, 1997)
NRe =
μ
=
0,21573 2 m .1s −1 1.363 kg/m 3 .
6,72 × 10 -7 kg/m1s1
= 63.433,20023
Dari gambar 3.4-5 (Geankoplis, 1997), untuk pengaduk jenis turbin dengan
4 baffle diambil kurva 1, sehingga didapat nilai dari Np = 4
P = N p .ρ . N3 . Da
5
............................................................(Geankoplis, 1997)
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
= 4 × 1.363 kg/m3 × (1 S-1)3 × (0,21573 m)5
= 2,54746 J/s = 0,00254 kW
Efisiensi motor 60 % (Geankoplis, 2007). Maka daya motor yang digunakan:
0,00254
= 0,00358 kW
Daya motor =
0,6
= 0,00487 hp
Maka daya motor yang digunakan adalah 1/60 hp
LD.8 Pompa Alum [Al2(SO4)3] (PU-04)
Fungsi
: Memompa air dari tangki pelarutan alum ke clarifier
Jenis
: Pompa sentrifugal
Jumlah
: 1 unit
Bahan konstruksi : Commercial steel
Kondisi operasi : Temperatur 30 oC
Densitas (ρ)
= 1.363 kg/m3 = 85,08912 lbm/ft3 ..........(Geankoplis, 1997)
Viskositas (μ)
= 0,000672 cP = 4,516 × 10-7 lbm/ft.s ...... (Geankoplis,1997)
Laju alir massa (F) = 0,20722 kg/jam = 0,00013 lbm/s
F
0,00013 lbm/s
Laju alir volumetrik, Q = =
ρ
85,08912 lbm/ft 3
= 1,49137 × 10-6 ft3/s = 4,223 × 10-8 m3/s
Untuk larutan dengan viskositas kurang dari 0,05 Pa.s dapat menggunakan
pompa sentrifugal (Geankoplis, 1997).
Desain pompa :
De
= 3,9 (Q)0,45(ρ)0,13 ...............................................(Timmerhaus,1991)
= 3,9 × (1,49137 × 10-6 ft3/s ) 0,45 × (85,08912 lbm/ft3) 0,13
= 0,01660 in
Dari hasil perhitungan diameter optimum maka diambil pipa dengan spesifikasi :
- Ukuran nominal pipa
= 1/8 in
- Schedule pipa
= 40
- Inside Diameter
= 0,269 in = 0,02242 ft
- Outside Diameter
= 0,405 in = 0,03375 ft
- Luas penampang pipa (A) = 0,058 in2 = 0,00040 ft2
Laju linear fluida rata-rata (v)
Q 1,49137 × 10 -6
v =
=
= 0,00370 ft/s
0,00040
A
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Bilangan Reynold (NRe)
ρ× v×D
NRe
=
μ
(85,08912 lb m /ft 3 )(0,00370 ft/s)(0,02242 ft)
4,516 × 10 -7 lb m /ft.s
= 15.640,93527
Dari bilangan Reynold yang dihitung didapatkan bahwa aliran pada pompa
adalah aliran turbulen.
Dari gambar 2.3-10 Geankoplis didapatkan nilai ε : 4,6 × 10-5, sehingga nilai
4,6 × 10 −5
ε
=
= 0,00205
D
0,02242
Dan didapatkan nilai f faktor fanning : 0,007
=
Friction Loss
1. Contraction Loss pada Keluaran Tangki
 A2  v2

hc = 0,55 1 −
.............................................. (Geankoplis, 1997)
A
1  2.α. g c

0,00370 2
= 0,55 (1 − 0)
= 1,172 × 10-7 ft.lbf/lbm
2 (1) (32,174)
2. Friction pada Pipa Lurus
Panjang pipa lurus = 50 ft
Ff
= 4f
ΔL.v 2
D.2.g c
= 4 × 0,007
......................................................... (Geankoplis, 1997)
50 × 0,00370 2
= 1,3309 × 10-5 ft.lbf/lbm
2(0,02242) (32,174)
3. Friction pada 2 buah Elbow 90 o
hf
= n.kf.
v2
.......................................................... (Geankoplis, 1997)
2.g c
= 2 × 0,75 ×
0,00370 2
= 3,1964 × 10-7 ft.lbf/lbm
2 ⋅ 32,174
4. Friction pada 1 buah Check Valve
hf
v2
= n.kf
........................................................... (Geankoplis, 1997)
2.g c
= 1⋅ 2 ×
0,00370 2
= 4,2619 × 10-7 ft.lbf/lbm
2 ⋅ 32,174
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
5. Expansion Loss pada Tank Entrance

A
hex = 1 − 1
 A2
= (1 − 0) ×
2

v2

.................................................... (Geankoplis, 1997)
 2.α. g c
0,00370 2
= 2,131 × 10-7 ft.lbf/lbm
2 ⋅ 1 ⋅ 32,174
Jumlah friction loss (Σf)
− Ws =
= 1,172 × 10-7 + 1,3309 × 10-5 + 3,1964 × 10-7 + 4,2619
× 10-7 + 2,131 × 10-7
= 1,4385 10-5 ft.lbf/lbm
P −P 
1
2
2
(v 2 − v1 ) + g(z 2 − z1 ) +  2 1  + ∑ f ...................... (Geankoplis, 1997)
2⋅α
 ρ 
Dimana :
Diameter pipa konstan, v1 = v2
Selisih tinggi pipa, z1 − z 2 = 6 ft
Tekanan konstan, p2 = p1
Sehingga,
1
− Ws =
(0) + 32,174 (6) + 0 + ∑ f
2 ⋅1
32,174 ft/s 2
1
– Ws = (0) +
(6 ft) + 0 + (1,4385 × 10 -5 ) ft.lbf/lbm
2
2
32,174 ft.lbm/lbf.s
= 6,00001 ft.lbf/lbm
Energi pompa, Wp :
Ws = -η.Wp ...................................................................... (Geankoplis, 1997)
Bila efisiensi pompa 60 %, maka :
6,00001
Wp =
= 10,00002 ft.lbf/lbm
0,6
P = m × Wp ................................................................ (Geankoplis, 1997)
= 0,00013 lbm/s × 10,00002 ft.lbf/lbm
= 0,00127 ft.lbf/s
= 2,30726 × 10-6 hp
Maka daya motor yang digunakan adalah 1/60 hp.
LD. 9 Tangki Pelarutan Soda Abu (Na2CO3) (TP-02)
Fungsi
: Membuat larutan soda abu (Na2CO3)
Bentuk
: Silinder tegak dengan alas dan tutup datar
Bahan konstruksi : Carbon Steel SA–283 Grade C
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Kondisi operasi :
− Temperatur
= 30 oC
− Tekanan
= 1 atm
Na2CO3 yang digunakan
= 27 ppm
Na2CO3 yang digunakan berupa larutan 30 % (% berat)
Laju massa Na2CO3
= 0,11189 kg/jam
Densitas Na2CO3 30 %
= 1.327 kg/m3 = 82,8423 lbm/ft3 .........(Perry, 1999)
Kebutuhan perancangan
= 30 hari
Faktor keamanan
= 20 %
a. Ukuran Tangki
Volume larutan, Vl =
0,11189 kg/jam × 24 jam/hari × 30 hari
0,3 × 1.327 kg/m 3
= 0,20236 m3
Volume tangki, Vt = 1,2 × 0,20236 m3 = 0,24284 m3
Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi tangki, D : H = 2 : 3
1
πD 2 H
4
1
3 
0,24284 m 3 = πD 2  D 
4
2 
3
0,24284 m 3 = πD 3
8
V=
Maka : D = 0,59081 m = 23,26040 in ; H = 0,88622 m
b. Tebal Tangki
Tinggi cairan dalam tangki =
=
volume larutan
× tinggi silinder
volume silinder
0,20236
× 0,88622 = 0,73852 m
0,24284
Phid = ρ × g × Hc
= 1.327 kg/m3 × 9,8 m/det2 × 0,73852 m
= 9,60412 kPa = 0,09479 atm
Tekanan udara luar, Po = 1 atm
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Poperasi = 1 + 0,09479 atm = 1,09479 atm
Faktor keamanan 5 %,
Pdesain = (1+fk)Poperasi = 1,05 × 1,09479 atm = 1,14953 atm = 16,89353 psi
Untuk bahan konstruksi Carbon Steel SA–283 grade C :
S
Ej
C
n
Cc
= 12.650 psi
= 0,8
= 0,002 in/tahun
= 10 tahun
= 0,02 in/tahun x 10 tahun = 0,2 in
PD
t =
+ Cc ...............................................................(Brownell, 1959)
2SE − 1,2 P
(16,89353 ) (23,26040 )
=
+ 0,02
(2)(12.650)(0,8) −1,2(16,89353 )
= 0,21943 in
Maka tebal tangki yang adalah ¼ in .........................................(Brownell, 1959)
c. Daya Pengaduk
Viskositas Na2CO3 30 % = 3,69⋅10-4 cP = 0,00055 Pa.s
Untuk viskositas campuran yang kurang dari 100 Pa.s dapat menggunakan
pengaduk jenis turbin (Geankoplis, 1997). Maka dapat digunakan jenis pengaduk
flat six-blade turbin dengan empat buah baffle dan 60 rpm. Dimana untuk
viskositas lebih besar dari 2,5 Pa.s tidak diperlukan baffle (Geankoplis, 1997).
Untuk pengaduk:
(Geankoplis, 1997)
Dimana :
Dt = Diameter tangki
Da = Diameter agitator
E
= Tinggi turbin dari dasar tangki
W = Lebar blade pada turbin
J
= Lebar baffle
Sehingga diperoleh :
Da = 0,3 × Dt = 0,3 × 0,59081 m
= 0,17724 m
E = Da = 0,17724 m
W = 1/5 × Da = 1/5 × 0,17724 m
= 0,03545 m
J = 1/12 × Dt = 1/12 × 0,59081 m = 0,04923 m
Kecepatan pengadukan, N = 1 putaran/det
Da 2 Nρ
........................................................... (Geankoplis, 1997)
NRe =
μ
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
=
0,17724 m 2 × 1/s −1 × 1.327
= 75.797,00138
0,00055 Pa.s
Dari tabel 9-2 (McCabe, 1994), untuk pengaduk jenis turbin kT = 6,3
k T × N 3 × Da 5 × ρ
P=
gc
=
.................................................... (McCabe, 1994)
6,3 × (1s −1 ) × (0,17724 m) 5 × 1.327 kg/m 3
9,8 kg m .m/kg f .s 2
= 0,14923 J/s
= 0,00149 kW
Efisiensi motor 60 % (Geankoplis, 2007). Maka daya motor yang digunakan:
0,00149
= 0,00248 kW
Daya motor =
0,6
= 0,00337 hp
Maka daya motor yang digunakan adalah 1/60 hp
LD.10 Pompa Soda Abu (PU-05)
Fungsi
: Memompa larutan soda abu dari tangki pelarutan soda abu
ke clarifier
Jenis
: Pompa sentrifugal
Jumlah
: 1 unit
Bahan konstruksi : Commercial steel
Kondisi operasi : Temperatur 30 oC
Densitas (ρ)
= 1.327 kg/m3 = 82,84171 lbm/ft3 ..........(Geankoplis, 1997)
Viskositas (μ)
= 0,000369 cP = 2,48 × 10-7 lbm/ft.s ...... (Geankoplis,1997)
Laju alir massa (F) = 0,11189 kg/jam = 0,00007 lbm/s
F
0,00007 lbm/s
Laju alir volumetrik, Q = =
ρ
82,84171 lbm/ft 3
= 8,27122 × 10-7 ft3/s
Untuk larutan dengan viskositas kurang dari 0,05 Pa.s dapat menggunakan
pompa sentrifugal (Geankoplis, 1997).
Desain pompa :
De
= 3,9 (Q)0,45(ρ)0,13 ...............................................(Timmerhaus,1991)
= 3,9 × (8,27122 × 10-7 ft3/s ) 0,45 × (82,84171 lbm/ft3) 0,13
= 0,01269 in
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Dari hasil perhitungan diameter optimum maka diambil pipa dengan spesifikasi :
- Ukuran nominal pipa
= 1/8 in
- Schedule pipa
= 40
- Inside Diameter
= 0,269 in = 0,02242 ft
- Outside Diameter
= 0,405 in = 0,03375 ft
- Luas penampang pipa (A) = 0,058 in2 = 0,00040 ft2
Laju linear fluida rata-rata (v)
8,27122 × 10 -7
Q
v =
=
= 0,00205 ft/s
0,00040
A
Bilangan Reynold (NRe)
ρ× v×D
NRe
=
μ
(82,84171 lb m /ft 3 )(0,00205 ft/s)(0,02242 ft)
2,48 × 10 -7 lb m /ft.s
= 15.380,31500
Dari bilangan Reynold yang dihitung didapatkan bahwa aliran pada pompa
adalah aliran turbulen.
Dari gambar 2.3-10 Geankoplis didapatkan nilai ε : 4,6 × 10-5, sehingga nilai
4,6 × 10 −5
ε
=
= 0,00205
D
0,02242
Dan didapatkan nilai f faktor fanning : 0,007
=
Friction Loss
1. Contraction Loss pada Keluaran Tangki
 A  v2
hc = 0,55 1 − 2 
.............................................. (Geankoplis, 1997)
A
2.α.
g
1 
c

= 0,55 (1 − 0)
0,00205 2
= 3,60 × 10-8 ft.lbf/lbm
2 (1) (32,174)
2. Friction pada Pipa Lurus
Panjang pipa lurus = 50 ft
Ff
= 4f
ΔL.v 2
D.2.g c
= 4 × 0,007
......................................................... (Geankoplis, 1997)
50 × 0,00205 2
= 4,0937 × 10-6 ft.lbf/lbm
2(0,02242) (32,174)
3. Friction pada 2 buah Elbow 90 o
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
hf
= n.kf.
v2
.......................................................... (Geankoplis, 1997)
2.g c
= 2 × 0,75 ×
0,00205 2
= 9,8318 × 10-8 ft.lbf/lbm
2 ⋅ 32,174
4. Friction pada 1 buah Check Valve
hf
= n.kf
v2
........................................................... (Geankoplis, 1997)
2.g c
= 1⋅ 2 ×
0,00205 2
= 1,3109 × 10-7 ft.lbf/lbm
2 ⋅ 32,174
5. Expansion Loss pada Tank Entrance

A
hex = 1 − 1
 A2
= (1 − 0) ×
2

v2

.................................................... (Geankoplis, 1997)
 2.α. g c
0,00205 2
= 6,5545 × 10-8 ft.lbf/lbm
2 ⋅ 1 ⋅ 32,174
Jumlah friction loss (Σf)
− Ws =
= 3,60 × 10-8 + 4,0937 × 10-6 + 9,8318 × 10-8 + 1,3109
× 10-7 + 6,5545 × 10-8
= 4,4247 × 10-6 ft.lbf/lbm
P −P 
1
2
2
(v 2 − v1 ) + g(z 2 − z1 ) +  2 1  + ∑ f ...................... (Geankoplis, 1997)
2⋅α
 ρ 
Dimana :
Diameter pipa konstan, v1 = v2
Selisih tinggi pipa, z1 − z 2 = 5 ft
Tekanan konstan, p2 = p1
Sehingga,
1
− Ws =
(0) + 32,174 (6) + 0 + ∑ f
2 ⋅1
32,174 ft/s 2
1
– Ws = (0) +
(5 ft) + 0 + ( 4,4247 × 10 -6 ) ft.lbf/lbm
2
2
32,174 ft.lbm/lbf.s
= 5,00000 ft.lbf/lbm
Energi pompa, Wp :
Ws = -η.Wp ...................................................................... (Geankoplis, 1997)
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Bila efisiensi pompa 60 %, maka :
5,00000
= 8,33334 ft.lbf/lbm
Wp =
0,6
P = m × Wp ................................................................ (Geankoplis, 1997)
= 0,00007 lbm/s × 8,33334 ft.lbf/lbm
= 0,00057 ft.lbf/s
= 1,03819 × 10-6 hp
Maka daya motor yang digunakan adalah 1/60 hp.
LD.11
Clarifier (CL-01)
Fungsi
: Memisahkan endapan (flok-flok) yang terbentuk karena
penambahan alum dan soda abu.
Tipe
: External Solid Recirculation Clarifier
Bentuk
: Circular desain
Bahan konstruksi : Carbon steel SA – 283 Grade C
Kondisi operasi
‫ ـ‬Temperatur
‫ ـ‬Tekanan
:
= 30 oC
= 1 atm
Laju massa air (F1)
Laju massa Al2(SO4)3 (F2)
= 4.144,32766 kg/jam = 2,53796 lbm/s
= 0,20722 kg/jam
Laju massa Na2CO3 (F3)
= 0,11189 kg/jam
Laju massa total, m
Densitas Al2(SO4)3
= 4.144,61601 kg/jam
= 2,71 gr/ml ...................................... (Perry, 1997)
Densitas Na2CO3
= 2,533 gr/ml .................................... (Perry, 1997)
Densitas air
= 0,99568 gr/ml ............................... (Perry, 1997)
Reaksi koagulasi :
Al2(SO4)3 + 3 Na2CO3 + 3 H2O → 2 Al(OH)3 + 3 Na2SO4 + 3CO2
Dari Metcalf & Eddy, 1984, diperoleh :
Untuk clarifier type upflow (radial) :
Kedalaman air = 3 – 5 m
Settling time = 1– 3 jam
Dipilih : Kedalaman air (H) = 3 m
Settling time = 1 jam
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
a. Diameter dan Tinggi Clarifier
Densitas larutan,
ρ
4.144,61601
(4.144,32766 / 995,68) + ( 0,20722 / 2.710) + (0,11189 / 2.533)
=
= 995,72789 kg/m3
m
4.144,61601 kg/jam
=
= 4,16243 m3
Volume cairan, V =
3
ρ
995,72789 kg/m
Faktor Keamanan = 20 %
Volume clarifier = ( 1 + 20 %) × Vcairan
= 1,2 × 4,16243 m3
= 4,99491 m3
Hs
½D
Volume Clarifier, Vs
Perbandingan tinggi dan diameter clarifier (H : D) = 4 : 3
Vs =
1
πD 2 H , Sehingga : Vs
4
=
1
πD 3
3
Volume alas clarifier kerucut, Vc
Vc =
πD 2 H c
............................................................................... (Perry, 1999)
12
½D
Hc
Perbandingan tinggi kerucut dengan diameter kerucut (Hc : D) = 1 : 2
Vc =
πD 3
.................................................................................... (Perry, 1999)
24
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
V = Vs + Vc
4,99491 m3
Ds = 1,61878 m
Hs = 4/3 × 1,61878
Ds = Dc
Hc = ½ × 1,61878
Tinggi clarifier keseluruhan
3π D 3
8
= 1,1775 D3
=
= 63,73165 in
= 2,15838 m
= 1,61878 m
= 0,80939 m
= Hs + Hc
= 2,15838 m + 0,80939 m
= 2,96777 m
b. Tebal Dinding Tangki
Tekanan hidrostatik
Phid = ρ × g × hc
= 995,72789 kg/m3 × 9,8 m/det2 × 2,96777 m
= 7,89816 kPa
= 0,07795 atm
Tekanan operasi = 1 atm
P = 0,07795 + 1 = 1,07795 atm
Faktor kelonggaran = 5 %
Maka, Pdesign = (1,05) × (1,07795) atm = 1,13185 atm = 16,63371 psi
Joint efficien = 0,8 .........................................................................(Brownell,1959)
Allowable stress = 12.650 psi ..................................................(Brownell,1959)
Faktor korosi = 1/8 in
Tebal shell tangki :
PD
t =
+ Cc................................................................(Brownell, 1959)
2SE − 1,2 P
=
(16,63371 ) (63,73165 )
+ (0,125)
(2)(12.650)(0,8) −1,2(16,63371)
= 0,17743 in
Tebal shell yang digunakan = 3/16 in .............................................(Brownell,1959)
c. Daya Clarifier
P = 0,006 D2 ....................................................................................(Ulrich, 1984)
Dimana : P = daya yang dibutuhkan, kW
Sehingga, P = 0,006 × ( 1,61878 )2 = 0,01572 kW = 0,02108 hp
Bila efisiensi motor = 60 %, maka :
0,02108
P=
= 0,03514 hp
0,6
Maka dipilih motor dengan daya 1/20 hp
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
LD.12 Pompa Sand Filter (PU-06)
Fungsi
: Memompa air dari clarifier ke sand filter
Jenis
: Pompa sentrifugal
Jumlah
: 1 unit
Bahan konstruksi : Commercial steel
Kondisi operasi : Temperatur 30 oC
Densitas campuran (ρ) = 995,72789 kg/m3 = 62,16112 lbm/ft3 (Geankoplis, 1997)
Viskositas campuran (μ) = 0,801741 cP = 0,00054 lbm/ft.s ......(Geankoplis,1997)
Laju alir massa (F) = 4.144,61601 kg/jam = 2,53812 lbm/s
F
2,53812 lbm/s
Laju alir volumetrik, Q = =
ρ
62,16112 lbm/ft 3
= 0,04083 ft3/s = 0,00116 m3/s
Laju alir volume pompa sentrifugal berkisar dari 6,67 × 10-5 sampai 6,3 m3/s
dan viskositasnya kurang dari 0,05 Pa.s (Geankoplis, 1997). Maka dengan nilai Q
dan μcampuran di atas dapat menggunakan pompa sentrifugal.
Desain pompa :
De
= 3,9 (Q)0,45(ρ)0,13 ...............................................(Timmerhaus,1991)
= 3,9 × (0,04083 ft3/s ) 0,45 × (62,16112 lbm/ft3) 0,13
= 1,58186 in
Dari hasil perhitungan diameter optimum maka diambil pipa dengan spesifikasi :
- Ukuran nominal pipa
= 2 in
- Schedule pipa
= 40
- Inside Diameter
= 2,067 in = 0,17224 ft
- Outside Diameter
= 2,38 in = 0,19833 ft
- Luas penampang pipa (A) = 3,35 in2 = 0,02326 ft2
Laju linear fluida rata-rata (v)
0,04083
Q
v =
=
= 1,75528 ft/s
0,02326
A
Bilangan Reynold (NRe)
(62,16112 lb m /ft 3 )(1,75528 ft/s)(0,17224 ft)
ρ× v×D
NRe
=
=
μ
0,00054 lb m /ft.s
= 34.883,64936
Dari bilangan Reynold yang dihitung didapatkan bahwa aliran pada pompa
adalah aliran turbulen.
Dari gambar 2.3-10 Geankoplis didapatkan nilai ε : 4,6 × 10-5, sehingga nilai
4,6 × 10 −5
ε
=
= 0,00027
D
0,17224
Dan didapatkan nilai f faktor fanning : 0,006
Friction Loss
1. Contraction Loss pada Keluaran Tangki
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
 A  v2
hc = 0,55 1 − 2 
.............................................. (Geankoplis, 1997)
 A1  2.α. g c
= 0,55 (1 − 0)
1,75528 2
= 0,02633 ft.lbf/lbm
2 (1) (32,174)
2. Friction pada Pipa Lurus
Panjang pipa lurus = 30 ft
Ff
= 4f
ΔL.v 2
D.2.g c
= 4 × 0,006
......................................................... (Geankoplis, 1997)
50 × 1,75528 2
= 0,20015 ft.lbf/lbm
2(0,17224) (32,174)
3. Friction pada 3 buah Elbow 90 o
hf
v2
.......................................................... (Geankoplis, 1997)
2.g c
= n.kf.
1,75528 2
= 3 × 0,75 ×
= 0,10773 ft.lbf/lbm
2 ⋅ 32,174
4. Friction pada 1 buah Check Valve
hf
v2
= n.kf
........................................................... (Geankoplis, 1997)
2.g c
= 1⋅ 2 ×
1,75528 2
= 0,09576 ft.lbf/lbm
2 ⋅ 32,174
5. Expansion Loss pada Tank Entrance

A
hex = 1 − 1
 A2
2

v2

.................................................... (Geankoplis, 1997)
2.α.
g
c

= (1 − 0) ×
1,75528 2
= 0,04788 ft.lbf/lbm
2 ⋅ 1 ⋅ 32,174
Jumlah friction loss (Σf)
= 0,02633 + 0,20015 + 0,10773 + 0,09576 + 0,04788
= 0,47785 ft.lbf/lbm
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
P −P 
1
2
2
(v 2 − v1 ) + g(z 2 − z1 ) +  2 1  + ∑ f ...................... (Geankoplis, 1997)
2⋅α
 ρ 
− Ws =
Dimana :
Diameter pipa konstan, v1 = v2
Selisih tinggi pipa, z1 − z 2 = 6 ft
Tekanan konstan, p2 = p1
Sehingga,
1
− Ws =
(0) + 32,174 (6) + 0 + ∑ f
2 ⋅1
32,174 ft/s 2
1
– Ws = (0) +
(6 ft) + 0 + 0,47785 ft.lbf/lbm
2
32,174 ft.lbm/lbf.s 2
= 6,47785 ft.lbf/lbm
Energi pompa, Wp :
Ws = -η.Wp ...................................................................... (Geankoplis, 1997)
Bila efisiensi pompa 60 %, maka :
6,47785
= 10,79642 ft.lbf/lbm
Wp =
0,6
P = m × Wp ................................................................ (Geankoplis, 1997)
= 2,53812 lbm/s × 10,79642 ft.lbf/lbm
= 27,40257 ft.lbf/s = 0,04982 hp
Maka daya motor yang digunakan adalah 1/20 hp.
LD.13
Sand Filter (SF-01)
Fungsi
: Menyaring partikel – partikel yang masih terbawa dalam air
yang keluar dari clarifier
Bentuk
: Silinder tegak dengan alas dan tutup ellipsoidal
Bahan konstruksi : Carbon steel SA – 283 Grade C
Kondisi operasi :
Temperatur
= 30 oC
Tekanan
= 1 atm
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Laju massa air
Densitas air
= 4.144,32766 kg/jam = 2,53796 lbm/s
= 995,68 kg/m3 .......................................(Geankoplis, 1997)
Faktor keamanan
= 20 %
Sand filter dirancang untuk penampungan 1/4 jam operasi.
Sand filter dirancang untuk volume bahan penyaring 1/3 volume tangki.
a. Volume Tangki
4.144,32766 kg/jam × 0,25 jam
= 1,04058 m3
3
995,68 kg/m
Volume tangki = 1,2 × 1,04058 m3 = 1,24869 m3
Volume total, Vt = (1 + 1/3) × 1,24869 = 1,66492 m3
Volume air, Va =
Hs
½D
b. Diameter dan Tinggi Tangki
Volume silinder (Vs),
Vs =
1
πD 2 H
4
...................................................................(Brownell, 1959)
Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi, D : H = 3 : 4, sehingga:
πD3
V=
3
Volume Elipsodal (Ve),
½D
He
Perbandingan tinggi ellipsoidal dengan diameter tangki (He : D) = 1 : 4
Ve =
............................................................................. (Perry, 1999)
Volume tangki (V),
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
V
= Vs + 2Ve
5π D 3
=
12
5(3,14)(D3 )
1,66492 =
⇒ D =
12
D = 1,08366 m
Hs = (4/3) × D = 1,44488 m
3
1,66492 ×12
= 1,08366 m
5 × 3,14
c. Diameter dan Tinggi Tutup
Diameter tutup = diameter tangki = 1,44488 m
Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi tutup H : D = 1 : 4
1
Tinggi tutup
= × 1,08366 = 0,27091 m
4
Tinggi tangki total
= 1,44488 + 2(0,27091) = 1,98671 m
d. Tebal Shell dan Tutup Tangki
1
× 1,44488 = 0,36122 m
4
Tinggi cairan dalam tangki = 80 % dari tinggi tangki
= 0,8 × 1,98671 m = 1,58936 m
Tinggi penyaring
=
= ρ × g × Hc
= 995,68 kg/m3 × 9,8 m/det2 × 1,58936 m
= 15,50848 kPa = 0,15307 atm
Tekanan operasi = 1 atm
Poperasi
= 1 + 0,15307 = 1,15307 atm
Faktor kelonggaran = 5 %
Maka, Pdesign = (1,05) × (1,15307 atm) = 1,21072 atm = 17,79277 psi
Joint efficiency = 0,8 .......................................................... (Brownell,1959)
Allowable stress = 12.650 psia .............................................. (Brownell,1959)
Phidrostatik
Tebal shell tangki:
PD
t=
+ Cc
2SE − 1,2 P
=
................................................ (Wallas, 1997)
(17,79277) (42,66370)
+ (0,125) = 0,16254 in
2 (12.650)(0,8) − 1,2 (17,79277 )
Tebal shell standar yang digunakan 3/16 in
Tutup terbuat dari bahan yang sama dengan dinding tangki dan ditetapkan
tebal tutup 3/16 in.
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
LD.14 Pompa Utilitas I (PU-07)
Fungsi
: Memompa air dari sand filter ke tangki utilitas
Jenis
: Pompa sentrifugal
Jumlah
: 1 unit
Bahan konstruksi : Commercial steel
Kondisi operasi : Temperatur 30 oC
Densitas air (ρ) = 995,68 kg/m3 = 62,15813 lbm/ft3 ..........(Geankoplis, 1997)
Viskositas air (μ) = 0,8007 cP
= 0,00054 lbm/ft.s ...........(Geankoplis,1997)
Laju alir massa (F) = 4.144,32766 kg/jam = 2,53794 lbm/s
F
2,53794 lbm/s
Laju alir volumetrik, Q = =
ρ
62,15813 lbm/ft 3
= 0,04083 ft3/s = 0,00116 m3/s
Laju alir volume pompa sentrifugal berkisar dari 6,67 × 10-5 sampai 6,3 m3/s
dan viskositasnya kurang dari 0,05 Pa.s (Geankoplis, 1997). Maka dengan nilai Q
dan μcampuran di atas dapat menggunakan pompa sentrifugal.
Desain pompa :
De
= 3,9 (Q)0,45(ρ)0,13 ...............................................(Timmerhaus,1991)
= 3,9 × (0,04083 ft3/s ) 0,45 × (62,15813 lbm/ft3) 0,13
= 1,58184 in
Dari hasil perhitungan diameter optimum maka diambil pipa dengan spesifikasi :
- Ukuran nominal pipa
= 2 in
- Schedule pipa
= 40
- Inside Diameter
= 2,067 in = 0,17224 ft
- Outside Diameter
= 2,38 in = 0,19833 ft
- Luas penampang pipa (A) = 3,35 in2 = 0,02326 ft2
Laju linear fluida rata-rata (v)
0,04083
Q
v =
=
= 1,75524 ft/s
0,02326
A
Bilangan Reynold (NRe)
ρ× v×D
=
NRe
μ
(62,15813 lb m /ft 3 )(1,75524 ft/s)(0,17224 ft)
0,00054 lb m /ft.s
= 34.926,57194
Dari bilangan Reynold yang dihitung didapatkan bahwa aliran pada pompa
adalah aliran turbulen.
Dari gambar 2.3-10 Geankoplis didapatkan nilai ε : 4,6 × 10-5, sehingga nilai
4,6 × 10 −5
ε
=
= 0,00027
D
0,17224
Dan didapatkan nilai f faktor fanning : 0,006
=
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Friction Loss
1. Contraction Loss pada Keluaran Tangki
 A  v2
hc = 0,55 1 − 2 
.............................................. (Geankoplis, 1997)
 A1  2.α. g c
= 0,55 (1 − 0)
1,75524 2
= 0,02633 ft.lbf/lbm
2 (1) (32,174)
2. Friction pada Pipa Lurus
Panjang pipa lurus = 30 ft
Ff
= 4f
ΔL.v 2
D.2.g c
= 4 × 0,006
......................................................... (Geankoplis, 1997)
30 × 1,75524 2
= 0,20014 ft.lbf/lbm
2(0,17224) (32,174)
3. Friction pada 2 buah Elbow 90 o
hf
= n.kf.
v2
.......................................................... (Geankoplis, 1997)
2.g c
1,75524 2
= 2 × 0,75 ×
= 0,07182 ft.lbf/lbm
2 ⋅ 32,174
4. Friction pada 1 buah Check Valve
hf
= n.kf
v2
........................................................... (Geankoplis, 1997)
2.g c
1,75524 2
= 1⋅ 2 ×
= 0,09576 ft.lbf/lbm
2 ⋅ 32,174
5. Expansion Loss pada Tank Entrance

A
hex = 1 − 1
 A2
2

v2

.................................................... (Geankoplis, 1997)
 2.α. g c
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
= (1 − 0) ×
1,75524 2
= 0,04788 ft.lbf/lbm
2 ⋅ 1 ⋅ 32,174
Jumlah friction loss (Σf)
− Ws =
= 0,02633 + 0,20014 + 0,07182 + 0,09576 + 0,04788
= 0,44192 ft.lbf/lbm
P −P 
1
2
2
(v 2 − v1 ) + g(z 2 − z1 ) +  2 1  + ∑ f ...................... (Geankoplis, 1997)
2⋅α
 ρ 
Dimana :
Diameter pipa konstan, v1 = v2
Selisih tinggi pipa, z1 − z 2 =10 ft
Tekanan konstan, p2 = p1
Sehingga,
1
− Ws =
(0) + 32,174 (10) + 0 + ∑ f
2 ⋅1
32,174 ft/s 2
1
– Ws = (0) +
(10 ft) + 0 + 0,44192 ft.lbf/lbm
2
32,174 ft.lbm/lbf.s 2
= 10,44192 ft.lbf/lbm
Energi pompa, Wp :
Ws = -η.Wp ...................................................................... (Geankoplis, 1997)
Bila efisiensi pompa 60 %, maka :
10,44192
Wp =
= 17,40320 ft.lbf/lbm
0,6
P = m × Wp ................................................................ (Geankoplis, 1997)
= 2,53794 lbm/s × 17,40320 ft.lbf/lbm
= 44,16829 ft.lbf/s
= 0,08031 hp
Maka daya motor yang digunakan adalah 1/12 hp.
LD.15 Tangki Utilitas I (TU – 01)
Fungsi
: Menampung air yang akan didistribusikan sebagai air
proses, air kebutuhan domestik, air umpan ketel, air
pendingin dan air pelarut bahan kimia lainnya.
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Bentuk
: Silinder tegak dengan alas dan tutup datar
Bahan konstruksi : Carbon steel SA – 283, Grade C
Kondisi operasi
:
‫ ـ‬Temperatur
= 30 oC
‫ ـ‬Tekanan
= 1 atm
Laju massa air
Densitas air
= 4.144,32766 kg/jam
= 995,68 kg/m3
......................(Geankoplis, 1997)
Kebutuhan perancangan = 6 jam
Faktor keamanan
= 20 %
a. Volume Tangki
= 4.144,32766 kg/jam × 6 jam
= 24,97385 m3
995,68 kg/m 3
Volume tangki, Vt = 1,2 × 24,97385 m3 = 29,96862 m3
Volume air, Va =
b. Diameter Tangki
Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder, D : H =3 : 4
V = 1 πD 2 H , sehingga,
4
V = 1 πD 2 (4D )
4
3
3 × 29,96862 m 3
D=
3,14
H = 4,07904 m
3
⇒ D = 3 3V
π
⇒ D = 3,05928 m = 120,44423 in
c. Tebal Tangki
Tinggi air dalam tangki =
24,97385 m 3
× 4,07904 m = 3,39920 m
29,96862 m 3
Tekanan hidrostatik
P = ρ×g×h
= 995,68 kg/m3 × 9,8 m/det2 × 3,39920 m
= 33,16827 kPa
= 0,32737 atm
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Tekanan operasi = 1 atm
P = 0,32737 atm + 1 atm
Faktor kelonggaran
Pdesign
Joint efficiency
Allowable stress
Tebal shell tangki:
PD
t =
+ Cc
2SE − 1,2 P
=
= 1,32737 atm
=5%
= (1,05) × (1,32737 atm) = 1,39374 atm
= 20,48239 psi
= 0,8 ................................................ (Brownell,1959)
= 12.650 psi .................................... (Brownell,1959)
................................................. (Walas, 1997)
20,48239 × 120,44423
+ (0,125) in
2 (12.650 ) (0,8) − 1,2 (20,48239 )
= 0,24703 in
Tebal shell standar yang digunakan 1/4 in
...................... (Brownell,1959)
LD.16 Pompa Utilitas II (PU-08)
Fungsi
: Memompa air dari tangki utilitas I ke water reservoir II
Jenis
: Pompa sentrifugal
Jumlah
: 1 unit
Bahan konstruksi : Commercial steel
Kondisi operasi : Temperatur 30 oC
Densitas air (ρ) = 995,68 kg/m3 = 62,15813 lbm/ft3 ..........(Geankoplis, 1997)
Viskositas air (μ) = 0,8007 cP
= 0,00054 lbm/ft.s ...........(Geankoplis,1997)
Laju alir massa (F) = 1.213,17024 kg/jam = 0,74293 lbm/s
F
0,74293 lbm/s
Laju alir volumetrik, Q = =
ρ
62,15813 lbm/ft 3
= 0,01195 ft3/s = 0,00034 m3/s
Laju alir volume pompa sentrifugal berkisar dari 6,67 × 10-5 sampai 6,3 m3/s
dan viskositasnya kurang dari 0,05 Pa.s (Geankoplis, 1997). Maka dengan nilai Q
dan μcampuran di atas dapat menggunakan pompa sentrifugal.
Desain pompa :
De
= 3,9 (Q)0,45(ρ)0,13 ...............................................(Timmerhaus,1991)
= 3,9 × (0,01195 ft3/s ) 0,45 × (62,15813 lbm/ft3) 0,13
= 0,91006 in
Dari hasil perhitungan diameter optimum maka diambil pipa dengan spesifikasi :
- Ukuran nominal pipa
= 1 in
- Schedule pipa
= 40
- Inside Diameter
= 1,049 in = 0,08741 ft
- Outside Diameter
= 1,32 in = 0,11000 ft
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
- Luas penampang pipa (A) = 0,864 in2 = 0,00600 ft2
Laju linear fluida rata-rata (v)
0,01195
Q
v =
=
= 1,99221 ft/s
0,00600
A
Bilangan Reynold (NRe)
ρ× v×D
NRe
=
μ
(62,15813 lb m /ft 3 )(1,99221 ft/s)(0,08741 ft)
0,00054 lb m /ft.s
= 20.118,22687
Dari bilangan Reynold yang dihitung didapatkan bahwa aliran pada pompa
adalah aliran turbulen.
Dari gambar 2.3-10 Geankoplis didapatkan nilai ε : 4,6 × 10-5, sehingga nilai
4,6 × 10 −5
ε
=
= 0,00053
D
0,08741
Dan didapatkan nilai f faktor fanning : 0,007
Friction Loss
1. Contraction Loss pada Keluaran Tangki
=
 A  v2
hc = 0,55 1 − 2 
.............................................. (Geankoplis, 1997)
 A1  2.α. g c
= 0,55 (1 − 0)
1,99221 2
= 0,03392 ft.lbf/lbm
2 (1) (32,174)
2. Friction pada Pipa Lurus
Panjang pipa lurus = 50 ft
Ff
= 4f
ΔL.v 2
D.2.g c
= 4 × 0,007
......................................................... (Geankoplis, 1997)
50 × 1,99221 2
= 0,98784 ft.lbf/lbm
2(0,08741) (32,174)
3. Friction pada 1 buah Elbow 90 o
hf
= n.kf.
v2
.......................................................... (Geankoplis, 1997)
2.g c
= 1 × 0,75 ×
1,99221 2
= 0,04626 ft.lbf/lbm
2 ⋅ 32,174
4. Friction pada 1 buah Check Valve
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
hf
= n.kf
v2
........................................................... (Geankoplis, 1997)
2.g c
= 1⋅ 2 ×
1,99221 2
= 0,12336 ft.lbf/lbm
2 ⋅ 32,174
5. Expansion Loss pada Tank Entrance

A
hex = 1 − 1
 A2
2

v2

.................................................... (Geankoplis, 1997)
 2.α. g c
1,992212
= 0,06168 ft.lbf/lbm
2 ⋅ 1 ⋅ 32,174
Jumlah friction loss (Σf)
= 0,03392 + 0,98784 + 0,04626 + 0,12336 + 0,06168
= 1,25305 ft.lbf/lbm
= (1 − 0) ×
− Ws =
P −P 
1
2
2
(v 2 − v1 ) + g(z 2 − z1 ) +  2 1  + ∑ f ...................... (Geankoplis, 1997)
2⋅α
 ρ 
Dimana :
Diameter pipa konstan, v1 = v2
Selisih tinggi pipa, z1 − z 2 =10 ft
Tekanan konstan, p2 = p1
Sehingga,
1
− Ws =
(0) + 32,174 (10) + 0 + ∑ f
2 ⋅1
32,174 ft/s 2
1
– Ws = (0) +
(10 ft) + 0 + 1,25305 ft.lbf/lbm
2
32,174 ft.lbm/lbf.s 2
= 11,25305 ft.lbf/lbm
Energi pompa, Wp :
Ws = -η.Wp ...................................................................... (Geankoplis, 1997)
Bila efisiensi pompa 60 %, maka :
11,25305
Wp =
= 18,75509 ft.lbf/lbm
0,6
P = m × Wp ................................................................ (Geankoplis, 1997)
= 0,74293 lbm/s × 18,75509 ft.lbf/lbm
= 13,93376 ft.lbf/s
= 0,02533 hp
Maka daya motor yang digunakan adalah 1/20 hp.
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
LD.17
Water Reservoir II (WR– 02)
Fungsi
: Tempat penampungan air untuk air kebutuhan domestik
Jenis
: Beton kedap air
Jumlah
: 1 unit
Kondisi operasi :
Temperatur
= 30 oC
Tekanan
= 1 atm
Laju massa air
Densitas air
= 1.213,17024 kg/jam
= 995,68 kg/m3
......................(Geankoplis, 1997)
Kebutuhan perancangan = 24 jam
= 20 %
Faktor keamanan
Volume Tangki
Volume air, Va
=
1.213,17024 kg/jam × 24 jam
995,68 kg/m 3
= 29,24242 m3
Volume bak, Vt
= 1,2 × 29,24242 m3 = 35,09089 m3
Direncanakan ukuran bak sebagai berikut :
- Panjang bak (p) = 1,5 × lebar bak (l)
- Tinggi bak (t)
= lebar bak (l)
Maka : Volume bak = p × l × t
35,09089 m3 = 1,5 l × l × l
Jadi,
= 2,86001 m
l
Panjang bak = 4,29002 m
Tinggi bak = 2,86001 m
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
LD.18 Tangki Pelarutan Kaporit [Ca(ClO)2] (TP-03)
Fungsi
: Membuat larutan kaporit [Ca(ClO)2]
Bentuk
: Silinder tegak dengan alas dan tutup datar
Bahan konstruksi : Carbon Steel SA–129 grade A
Kondisi operasi
:
Temperatur
= 30 oC
Tekanan
= 1 atm
Ca(ClO)2 yang digunakan
= 2 ppm
Ca(ClO)2 yang digunakan berupa larutan 70% (% berat)
Laju massa Ca(ClO)2
= 0,00347 kg/jam
Densitas Ca(ClO)2 70 %
= 1.272 kg/m3 = 79,4088 lbm/ft3 ... (Perry, 1997)
Kebutuhan perancangan
= 90 hari
Faktor keamanan
= 20 %
a. Volume Tangki
0,00347 kg/jam × 24 jam/hari × 90 hari
= 0,00589 m3
1.272 kg/m 3
Volume tangki, Vt = 1,2 × 0,00589 m3= 0,00707 m3
Volume larutan, Vl =
Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi tangki, D : H = 2 : 3
1
πD 2 H
4
1
3 
0,00707 m 3 = πD 2  D 
4
2 
3
0,00707 m 3 = πD 3
8
V=
Maka : D = 0,18176 m = 7,15603 in
H = 0,27264 m
b. Tebal Dinding Tangki
Tinggi cairan dalam tangki =
=
volume cairan × tinggi silinder
volume silinder
0,00589
× 0,27264 m = 0,22720 m
0,00707
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Phid = ρ × g × Hc
= 1.272 kg/m3 × 9,8 m/det2 × 0,22720 m
= 2,83223 kPa
= 0,02795 atm
Tekanan operasi = 1 atm
P = 0,02795 + 1 = 1,02795 atm
Faktor kelonggaran = 5 %
Maka, Pdesign = (1,05) × (1,02795) = 1,07935 atm = 15,86215 psi
Untuk bahan konstruksi Carbon Steel SA–129 grade A :
S
= 10.000 psi
Ej
= 0,8
C
= 0,0125 in/tahun
n
= 10 tahun
Cc
= 0, 02 in/tahun × 10 tahun = 0, 125 in
Tebal shell tangki :
PD
t =
+ Cc ...............................................................(Brownell, 1959)
2SE − 1,2 P
=
(15,86215 ) (7,15603)
+ 0,125
(2)(10.000)(08) −1,2(15,86215 )
= 0,13061 in
Maka tebal tangki yang adalah 3/16 in
...................................(Brownell, 1959)
c. Daya Pengaduk
Viskositas kaporit
= 6,7197⋅10-7 lbm/ft⋅s = 0,001 kg/m.s .......(Othmer, 1967)
Untuk viskositas campuran yang kurang dari 100 Pa.s dapat menggunakan
pengaduk jenis turbin (Geankoplis, 1997). Maka dapat digunakan jenis pengaduk flat
six-blade turbin dengan empat buah baffle dan 60 rpm. Dimana untuk viskositas
lebih besar dari 2,5 Pa.s tidak diperlukan baffle (Geankoplis, 1997).
..................................(Geankoplis, 1997)
Dimana : Dt
Da
E
W
J
=
=
=
=
=
Diameter tangki
Diameter agitator
Tinggi turbin dari dasar tangki
Lebar blade pada turbin
Lebar baffle
Sehingga diperoleh:
Da = 0,3 × Dt
E = Da
= 0,3 × 0,18176 m
= 0,05453 m
= 0,05453 m
W = 1/5 × Da
= 1/5 × 0,05453 m
= 0,01091 m
J = 1/12 × Dt
= 1/12 × 0,18176 m
= 0,01515 m
Kecepatan pengadukan, N = 1 putaran/det
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
NRe =
=
Da 2 Nρ
............................................................... (Geankoplis, 1997)
μ
0,05453 2 m .1s −1 1.272 kg/m 3 .
= 3.782,31858
0,001 kg/m1s1
Dari gambar 3.4-5 (Geankoplis, 1997), untuk pengaduk jenis turbin dengan 4
baffle diambil kurva 1, sehingga didapat nilai dari Np = 5
P = N p .ρ . N3 . Da
5
............................................................(Geankoplis, 1997)
= 5 . 1.272 kg/m3 . (1 S-1)3 . (0,05453 m)5
= 0,00307 J/s
= 3,06113 × 10-6 kW
Maka daya motor yang digunakan adalah 1/60 hp
LD.19 Pompa Kaporit [Ca(ClO)2] (PU-09)
Fungsi
: Memompa larutan kaporit ke water reservoir II
Jenis
: Pompa sentrifugal
Jumlah
: 1 unit
Bahan konstruksi : Commercial steel
Kondisi operasi : Temperatur 30 oC
Densitas (ρ)
= 1.272 kg/m3 = 79,40818 lbm/ft3 ..........(Geankoplis, 1997)
Viskositas (μ)
= 6,7197 × 10-8 lbm/ft.s ...... (Geankoplis,1997)
Laju alir massa (F) = 0,00347 kg/jam = 2,125 × 10-6 lbm/s
F
2,125 × 10 -6 lbm/s
Laju alir volumetrik, Q = =
ρ
79,40818 lbm/ft 3
= 2,67603 × 10-8 ft3/s
Untuk larutan dengan viskositas kurang dari 0,05 Pa.s dapat menggunakan
pompa sentrifugal (Geankoplis, 1997).
Desain pompa :
De
= 3,9 (Q)0,45(ρ)0,13 ...............................................(Timmerhaus,1991)
= 3,9 × (2,67603 × 10-8 ft3/s ) 0,45 × (79,40818 lbm/ft3) 0,13
= 0,00269 in
Dari hasil perhitungan diameter optimum maka diambil pipa dengan spesifikasi :
- Ukuran nominal pipa
= 1/8 in
- Schedule pipa
= 40
- Inside Diameter
= 0,269 in = 0,02242 ft
- Outside Diameter
= 0,405 in = 0,03375 ft
- Luas penampang pipa (A) = 0,058 in2 = 0,00040 ft2
Laju linear fluida rata-rata (v)
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
v
=
2,67603 × 10 -8
Q
=
= 6,64448 × 10-5 ft/s
0,00040
A
Bilangan Reynold (NRe)
ρ× v×D
NRe
=
μ
(79,40818 lb m /ft 3 )(6,64448 × 10 -5 ft/s)(0,02242 ft)
6,7197 × 10 -7 lb m /ft.s
= 176,00694
Dari bilangan Reynold yang dihitung didapatkan bahwa aliran pada pompa
adalah aliran laminar.
Dari gambar 2.3-10 Geankoplis didapatkan nilai f faktor fanning : 0,09
=
Friction Loss
1. Contraction Loss pada Keluaran Tangki
 A  v2
hc = 0,55 1 − 2 
.............................................. (Geankoplis, 1997)
A
2.α.
g
1 
c

= 0,55 (1 − 0)
(6,64448 × 10 -5 )
2 (1) (32,174)
2
= 3,77354 × 10-11 ft.lbf/lbm
2. Friction pada Pipa Lurus
Panjang pipa lurus = 50 ft
Ff
= 4f
ΔL.v 2
D.2.g c
......................................................... (Geankoplis, 1997)
50 × (6,64448 × 10 -5 ) 2
= 4 × 0,007
= 5,50941 × 10-8 ft.lbf/lbm
2(0,02242) (32,174)
3. Friction pada 1 buah Elbow 90 o
hf
= n.kf.
v2
.......................................................... (Geankoplis, 1997)
2.g c
= 1 × 0,75 ×
(6,64448 × 10 -5 )
2 ⋅ 32,174
2
= 5,14574 × 10-11 ft.lbf/lbm
4. Friction pada 1 buah Check Valve
hf
= n.kf
v2
........................................................... (Geankoplis, 1997)
2.g c
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
= 1⋅ 2 ×
(6,64448 × 10 -5 ) 2
= 1,3722 × 10-10 ft.lbf/lbm
2 ⋅ 32,174
5. Expansion Loss pada Tank Entrance

A
hex = 1 − 1
 A2
2

v2

.................................................... (Geankoplis, 1997)
 2.α. g c
(6,64448 × 10 -5 ) 2
= 6,86098 × 10-11 ft.lbf/lbm
2 ⋅ 1 ⋅ 32,174
Jumlah friction loss (Σf)
= 3,77354 × 10-11 + 5,50941 × 10-8 + 5,14574 × 10-11 +
1,3722 × 10-10 + 6,86098 × 10-11
= 5,53891 × 10-8 ft.lbf/lbm
= (1 − 0) ×
− Ws =
P −P 
1
2
2
(v 2 − v1 ) + g(z 2 − z1 ) +  2 1  + ∑ f ...................... (Geankoplis, 1997)
2⋅α
 ρ 
Dimana :
Diameter pipa konstan, v1 = v2
Selisih tinggi pipa, z1 − z 2 =10 ft
Tekanan konstan, p2 = p1
Sehingga,
1
− Ws =
(0) + 32,174 (10) + 0 + ∑ f
2 ⋅1
32,174 ft/s 2
1
– Ws = (0) +
(10 ft) + 0 + ( 5,53891 × 10 -8 ) ft.lbf/lbm
2
2
32,174 ft.lbm/lbf.s
= 10,00000 ft.lbf/lbm
Energi pompa, Wp :
Ws = -η.Wp ...................................................................... (Geankoplis, 1997)
Bila efisiensi pompa 60 %, maka :
10,00000
Wp =
= 16,66667 ft.lbf/lbm
0,6
P = m × Wp ................................................................ (Geankoplis, 1997)
= 2,125 × 10-6 lbm/s × 16,66667 ft.lbf/lbm
= 3,5416 × 10-5 ft.lbf/s
= 6,43936 × 10-8 hp
1
Maka daya motor yang digunakan adalah /60 hp.
LD.20 Pompa Utilitas II (PU-10)
Fungsi
: Memompa air dari water reservoir II untuk kebutuhan
domestik
Jenis
: Pompa sentrifugal
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Jumlah
: 1 unit
Bahan konstruksi : Commercial steel
Kondisi operasi : Temperatur 30 oC
Densitas air (ρ) = 995,68 kg/m3 = 62,15813 lbm/ft3 ..........(Geankoplis, 1997)
Viskositas air (μ) = 0,8007 cP
= 0,00054 lbm/ft.s ...........(Geankoplis,1997)
Laju alir massa (F) = 1.213,17024 kg/jam = 0,74293 lbm/s
F
0,74293 lbm/s
Laju alir volumetrik, Q = =
ρ
62,15813 lbm/ft 3
= 0,01195 ft3/s = 0,00034 m3/s
Laju alir volume pompa sentrifugal berkisar dari 6,67 × 10-5 sampai 6,3 m3/s
dan viskositasnya kurang dari 0,05 Pa.s (Geankoplis, 1997). Maka dengan nilai Q
dan μcampuran di atas dapat menggunakan pompa sentrifugal.
Desain pompa :
De
= 3,9 (Q)0,45(ρ)0,13 ...............................................(Timmerhaus,1991)
= 3,9 × (0,01195 ft3/s ) 0,45 × (62,15813 lbm/ft3) 0,13
= 0,91006 in
Dari hasil perhitungan diameter optimum maka diambil pipa dengan spesifikasi :
- Ukuran nominal pipa
= 1 in
- Schedule pipa
= 40
- Inside Diameter
= 1,049 in = 0,08741 ft
- Outside Diameter
= 1,32 in = 0,11000 ft
- Luas penampang pipa (A) = 0,864 in2 = 0,00600 ft2
Laju linear fluida rata-rata (v)
0,01195
Q
v =
=
= 1,99221 ft/s
0,00600
A
Bilangan Reynold (NRe)
ρ× v×D
NRe
=
μ
(62,15813 lb m /ft 3 )(1,99221 ft/s)(0,08741 ft)
0,00054 lb m /ft.s
= 20.118,22687
Dari bilangan Reynold yang dihitung didapatkan bahwa aliran pada pompa
adalah aliran turbulen.
Dari gambar 2.3-10 Geankoplis didapatkan nilai ε : 4,6 × 10-5, sehingga nilai
4,6 × 10 −5
ε
=
= 0,00053
D
0,08741
Dan didapatkan nilai f faktor fanning : 0,007
=
Friction Loss
1. Contraction Loss pada Keluaran Tangki
 A  v2
hc = 0,55 1 − 2 
.............................................. (Geankoplis, 1997)
 A1  2.α. g c
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
1,99221 2
= 0,03392 ft.lbf/lbm
2 (1) (32,174)
= 0,55 (1 − 0)
2. Friction pada Pipa Lurus
Panjang pipa lurus = 50 ft
Ff
= 4f
ΔL.v 2
D.2.g c
= 4 × 0,007
......................................................... (Geankoplis, 1997)
50 × 1,99221 2
= 0,98784 ft.lbf/lbm
2(0,08741) (32,174)
3. Friction pada 1 buah Elbow 90 o
hf
= n.kf.
v2
.......................................................... (Geankoplis, 1997)
2.g c
= 1 × 0,75 ×
1,99221 2
= 0,04626 ft.lbf/lbm
2 ⋅ 32,174
4. Friction pada 1 buah Check Valve
hf
= n.kf
v2
........................................................... (Geankoplis, 1997)
2.g c
= 1⋅ 2 ×
1,99221 2
= 0,12336 ft.lbf/lbm
2 ⋅ 32,174
5. Expansion Loss pada Tank Entrance

A
hex = 1 − 1
 A2
= (1 − 0) ×
2

v2

.................................................... (Geankoplis, 1997)
 2.α. g c
1,992212
= 0,06168 ft.lbf/lbm
2 ⋅ 1 ⋅ 32,174
Jumlah friction loss (Σf)
− Ws =
= 0,03392 + 0,98784 + 0,04626 + 0,12336 + 0,06168
= 1,25305 ft.lbf/lbm
P −P 
1
2
2
(v 2 − v1 ) + g(z 2 − z1 ) +  2 1  + ∑ f ...................... (Geankoplis, 1997)
2⋅α
 ρ 
Dimana :
Diameter pipa konstan, v1 = v2
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Selisih tinggi pipa, z1 − z 2 =10 ft
Tekanan konstan, p2 = p1
Sehingga,
1
− Ws =
(0) + 32,174 (10) + 0 + ∑ f
2 ⋅1
32,174 ft/s 2
1
– Ws = (0) +
(10 ft) + 0 + 1,25305 ft.lbf/lbm
2
32,174 ft.lbm/lbf.s 2
= 11,25305 ft.lbf/lbm
Energi pompa, Wp :
Ws = -η.Wp ...................................................................... (Geankoplis, 1997)
Bila efisiensi pompa 60 %, maka :
11,25305
Wp =
= 18,75509 ft.lbf/lbm
0,6
P = m × Wp ................................................................ (Geankoplis, 1997)
= 0,74293 lbm/s × 18,75509 ft.lbf/lbm
= 13,93376 ft.lbf/s
= 0,02533 hp
Maka daya motor yang digunakan adalah 1/20 hp.
LD. 21 Pompa Utilitas III (PU-11)
Fungsi
: Memompa air dari tangki utilitas I ke water cooling tower
Jenis
: Pompa sentrifugal
Jumlah
: 1 unit
Bahan konstruksi : Commercial steel
Kondisi operasi : Temperatur 30 oC
Densitas air (ρ) = 995,68 kg/m3 = 62,15813 lbm/ft3 ..........(Geankoplis, 1997)
Viskositas air (μ) = 0,8007 cP
= 0,00054 lbm/ft.s ...........(Geankoplis,1997)
Laju alir massa (F) = 1.843,22817 kg/jam = 1,12877 lbm/s
F
1,12877 lbm/s
Laju alir volumetrik, Q = =
ρ
62,15813 lbm/ft 3
= 0,01816 ft3/s = 0,00051 m3/s
Laju alir volume pompa sentrifugal berkisar dari 6,67 × 10-5 sampai 6,3 m3/s
dan viskositasnya kurang dari 0,05 Pa.s (Geankoplis, 1997). Maka dengan nilai Q
dan μcampuran di atas dapat menggunakan pompa sentrifugal.
Desain pompa :
De
= 3,9 (Q)0,45(ρ)0,13 ...............................................(Timmerhaus,1991)
= 3,9 × (0,01816 ft3/s) 0,45 × (62,15813 lbm/ft3) 0,13
= 1,09855 in
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Dari hasil perhitungan diameter optimum maka diambil pipa dengan spesifikasi :
- Ukuran nominal pipa
= 1 ¼ in
- Schedule pipa
= 40
- Inside Diameter
= 1,38 in = 0,11500 ft
- Outside Diameter
= 1,66 in = 0,13833 ft
- Luas penampang pipa (A) = 1,5 in2 = 0,01042 ft2
Laju linear fluida rata-rata (v)
0,01816
Q
v =
=
= 1,74347 ft/s
0,01042
A
Bilangan Reynold (NRe)
ρ× v×D
=
NRe
μ
(62,15813 lb m /ft 3 )(1,74347 ft/s)(0,11500 ft)
0,00054 lb m /ft.s
= 23.161,84409
=
Dari bilangan Reynold yang dihitung didapatkan bahwa aliran pada pompa
adalah aliran turbulen.
Dari gambar 2.3-10 Geankoplis didapatkan nilai ε : 4,6 × 10-5, sehingga nilai
4,6 × 10 −5
ε
=
= 0,00040
D
0,11500
Dan didapatkan nilai f faktor fanning : 0,006
Friction Loss
1. Contraction Loss pada Keluaran Tangki
 A  v2
hc = 0,55 1 − 2 
.............................................. (Geankoplis, 1997)
 A1  2.α. g c
= 0,55 (1 − 0)
1,74347 2
= 0,02598 ft.lbf/lbm
2 (1) (32,174)
2. Friction pada Pipa Lurus
Panjang pipa lurus = 50 ft
Ff
= 4f
ΔL.v 2
D.2.g c
= 4 × 0,006
......................................................... (Geankoplis, 1997)
50 × 1,74347 2
= 0,49294 ft.lbf/lbm
2(0,08741) (32,174)
3. Friction pada 1 buah Elbow 90 o
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
hf
= n.kf.
v2
.......................................................... (Geankoplis, 1997)
2.g c
= 1 × 0,75 ×
1,74347 2
= 0,07086 ft.lbf/lbm
2 ⋅ 32,174
4. Friction pada 1 buah Check Valve
hf
= n.kf
v2
........................................................... (Geankoplis, 1997)
2.g c
1,74347 2
= 0,09448 ft.lbf/lbm
= 1⋅ 2 ×
2 ⋅ 32,174
5. Expansion Loss pada Tank Entrance

A
hex = 1 − 1
 A2
2

v2

.................................................... (Geankoplis, 1997)
 2.α. g c
1,74347 2
= (1 − 0) ×
= 0,04724 ft.lbf/lbm
2 ⋅ 1 ⋅ 32,174
Jumlah friction loss (Σf)
− Ws =
= 0,02598 + 0,49294 + 0,07086 + 0,09448 + 0,04724
= 0,73149 ft.lbf/lbm
P −P 
1
2
2
(v 2 − v1 ) + g(z 2 − z1 ) +  2 1  + ∑ f ...................... (Geankoplis, 1997)
2⋅α
 ρ 
Dimana :
Diameter pipa konstan, v1 = v2
Selisih tinggi pipa, z1 − z 2 =10 ft
Tekanan konstan, p2 = p1
Sehingga,
1
− Ws =
(0) + 32,174 (10) + 0 + ∑ f
2 ⋅1
32,174 ft/s 2
1
– Ws = (0) +
(10 ft) + 0 + 0,73149 ft.lbf/lbm
2
32,174 ft.lbm/lbf.s 2
= 10,73149 ft.lbf/lbm
Energi pompa, Wp :
Ws = -η.Wp ...................................................................... (Geankoplis, 1997)
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Bila efisiensi pompa 60 %, maka :
10,73149
= 17,88582 ft.lbf/lbm
Wp =
0,6
P = m × Wp ................................................................ (Geankoplis, 1997)
= 1,12877 lbm/s × 17,88582 ft.lbf/lbm
= 20,18902 ft.lbf/s
= 0,03671 hp
Maka daya motor yang digunakan adalah 1/20 hp.
LD.22 Water Cooling Tower (WCT-01)
Fungsi
: Mendinginkan air pendingin bekas dari temperatur 40 oC
menjadi 28 oC
Jenis
: Mechanical Draft Cooling Tower
Bahan konstruksi : Carbon Steel SA–53 Grade B.
Kondisi operasi :
Suhu air masuk menara (TL2)
= 40 oC = 104 oF
Suhu air keluar menara (TL1)
= 28 oC = 82,4 oF
Suhu udara (TG1)
= 30 oC = 86 oF
Laju alir massa masuk (F)
Densitas air pada 40 oC (ρ)
= 73.876,88072 kg/jam
= 992,25 kg/m3
......... (Geankoplis, 1997)
Laju alir volumetrik (Q)
=
F
ρ
=
73.876,88072 kg/jam
992,25 kg/m 3
= 74,45389 m3/jam = 327,80810 gal/min
Dari Gambar 12-14, Perry, 1997, diperoleh suhu cembung basah, Tw = 75 oF
Dari Gambar 12-14, Perry, 1999, diperoleh konsentrasi air = 2 gal/ft2⋅menit
Faktor keamanan = 20 %
Luas menara, A = 1,2 × (kapasitas air/konsentrasi air)
= 1,2 × (327,8081058 gal/menit /(2 gal/ft2. menit)
= 196,68486 ft2
Dari kurva kelembaban, diperoleh H = 0,013 kg uap air/kg udara kering,
sehingga, kelembaban udara yang masuk:
H y1
= (1,005 + 1,88H)(T − T0 ) + 2,501,4H
..........(Geankoplis, 1997)
= (1,005 + 1,88 × 0,013 )(28 − 0) + (2.501,4 × 0,013)
= 63,3962 × 103 J/kg
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Direncanakan perbandingan laju udara dengan laju air yang masuk (G : L) =
5 : 6, sehingga laju alir udara masuk (G) = 51.969,84538 kg/jam
Laju alir liquid/ satuan luas (L)
=
73.876,8807 kg/jam × 3,2808 m 2
196,68486 ft 2 × 3.600 s
= 1,12304 kg/m2s
5
= × 1,12304
6
Laju alir gas/ satuan luas (G)
G(H y2 − H y1 ) = L cL (TL2 − TL1 )
= 0,93587 kg/m2s
........................................... (Geankoplis, 1997)
0,93587 (Hy2 – 61,337 × 103 J/kg) = 1,12304 (40 oC – 28 oC)
= 123,689 × 103 J/kg
Hy2
200
180
Entalpi, Hy (J/kg) 10^3
160
140
120
Garis Kesetimbangan
100
Garis Operasi
80
60
40
20
0
0
10
20
30
40
50
Temperatur (Derajat Celcius)
Gambar LD.2 Grafik Enthalpy dan Temperatur pada Cooling Tower
Ketinggian menara, z =
.................. (Geankoplis, 1997)
Diestimasi koefisien mass-transfer, kG.a = 1,207 × 10-7 kg mol/s.m3
Tabel LD.1
hy
63,3962
75,4546
87,5132
99,8718
111,63
123,689
Perhitungan Entalpi dalam Penentuan Tinggi Menara Pendingin
hy*
1/(hy*-hy)
71,63748
0,12134
85,2637
0,10195
98,8899
0,08790
112,5161
0,07909
126,1423
0,06891
139,7686
0,06219
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
0,14000
1/(Hy* - Hy) . 10^3
0,12000
0,10000
0,08000
0,06000
0,04000
0,02000
0,00000
0
20
40
60
80
100
120
140
Hy . 10^3
Gambar LD.2 Kurva Hy terhadap 1/(Hy* – Hy)
Luas daerah di bawah kurva dari pada Gambar LD.2 =
Tinggi menara air (z) =
G
M B k Ga P
∫
dHy
∫ Hy * −Hy
= 5,53280 m2
dH y
H − Hy
*
y
0,93587
(5,53280)
29 (1,207 × 10 −7 ) (1,013 × 10 5 )
= 14,60305 m
=
Diambil performance menara 90 %, maka dari Gambar 12–15, Perry, 1997,
diperoleh tenaga kipas 0,03 hp/ft2.
Daya yang diperlukan = 0,03 hp/ft2 × 196,68486 ft2 = 5,90055 hp
Digunakan daya standard 6 hp
LD.23 Pompa Cation Exchanger (PU-12)
Fungsi
: Memompa air dari tangki utilitas I ke cation exchanger
Jenis
: Pompa sentrifugal
Jumlah
: 1 unit
Bahan konstruksi : Commercial steel
Kondisi operasi : Temperatur 30 oC
Densitas air (ρ)
= 995,68 kg/m3 = 62,15813 lbm/ft3 ..........(Geankoplis, 1997)
Viskositas air (μ) = 0,8007 cP = 0,00054 lbm/ft.s ...........(Geankoplis,1997)
Laju alir massa (F) = 943,28332 kg/jam = 0,57766 lbm/s
F
0,57766 lbm/s
Laju alir volumetrik, Q = =
ρ
62,15813 lbm/ft 3
= 0,00929 ft3/s = 0,00026 m3/s
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Laju alir volume pompa sentrifugal berkisar dari 6,67 × 10-5 sampai 6,3 m3/s
dan viskositasnya kurang dari 0,05 Pa.s (Geankoplis, 1997). Maka dengan nilai Q
dan μcampuran di atas dapat menggunakan pompa sentrifugal.
Desain pompa :
De
= 3,9 (Q)0,45(ρ)0,13 ...............................................(Timmerhaus,1991)
= 3,9 × (0,00929 ft3/s) 0,45 × (62,15813 lbm/ft3) 0,13
= 0,81264 in
Dari hasil perhitungan diameter optimum maka diambil pipa dengan spesifikasi :
- Ukuran nominal pipa
= 1 in
- Schedule pipa
= 40
- Inside Diameter
= 1,049 in = 0,08741 ft
- Outside Diameter
= 1,32 in = 0,11000 ft
- Luas penampang pipa (A) = 0,864 in2 = 0,00600 ft2
Laju linear fluida rata-rata (v)
0,00929
Q
=
= 1,54901 ft/s
v =
0,00600
A
Bilangan Reynold (NRe)
ρ× v×D
NRe
=
μ
(62,15813 lb m /ft 3 )(1,54901 ft/s)(0,08741 ft)
0,00054 lb m /ft.s
= 15.642,64207
Dari bilangan Reynold yang dihitung didapatkan bahwa aliran pada pompa
adalah aliran turbulen.
Dari gambar 2.3-10 Geankoplis didapatkan nilai ε : 4,6 × 10-5, sehingga nilai
4,6 × 10 −5
ε
=
= 0,00053
D
0,08741
Dan didapatkan nilai f faktor fanning : 0,007
=
Friction Loss
1. Contraction Loss pada Keluaran Tangki
 A  v2
hc = 0,55 1 − 2 
.............................................. (Geankoplis, 1997)
 A1  2.α. g c
= 0,55 (1 − 0)
1,54901 2
= 0,02051 ft.lbf/lbm
2 (1) (32,174)
2. Friction pada Pipa Lurus
Panjang pipa lurus = 30 ft
Ff
= 4f
ΔL.v 2
D.2.g c
......................................................... (Geankoplis, 1997)
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
= 4 × 0,007
30 × 1,54901 2
= 0,35833 ft.lbf/lbm
2(0,08741) (32,174)
3. Friction pada 2 buah Elbow 90 o
hf
= n.kf.
v2
.......................................................... (Geankoplis, 1997)
2.g c
= 2 × 0,75 ×
1,54901 2
= 0,05593 ft.lbf/lbm
2 ⋅ 32,174
4. Friction pada 1 buah Check Valve
hf
= n.kf
v2
........................................................... (Geankoplis, 1997)
2.g c
= 1⋅ 2 ×
1,54901 2
= 0,07458 ft.lbf/lbm
2 ⋅ 32,174
5. Expansion Loss pada Tank Entrance

A
hex = 1 − 1
 A2
= (1 − 0) ×
2

v2

.................................................... (Geankoplis, 1997)
 2.α. g c
1,54901 2
= 0,03729 ft.lbf/lbm
2 ⋅ 1 ⋅ 32,174
Jumlah friction loss (Σf)
− Ws =
= 0,02051 + 0,35833 + 0,05593 + 0,07458 + 0,03729
= 0,54663 ft.lbf/lbm
P −P 
1
2
2
(v 2 − v1 ) + g(z 2 − z1 ) +  2 1  + ∑ f ...................... (Geankoplis, 1997)
2⋅α
 ρ 
Dimana :
Diameter pipa konstan, v1 = v2
Selisih tinggi pipa, z1 − z 2 = 5 ft
Tekanan konstan, p2 = p1
Sehingga,
1
− Ws =
(0) + 32,174 (10) + 0 + ∑ f
2 ⋅1
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
32,174 ft/s 2
1
(0) +
(5 ft) + 0 + 0,54663 ft.lbf/lbm
2
32,174 ft.lbm/lbf.s 2
= 5,54663 ft.lbf/lbm
Energi pompa, Wp :
– Ws =
Ws = -η.Wp ...................................................................... (Geankoplis, 1997)
Bila efisiensi pompa 60 %, maka :
5,54663
= 9,24439 ft.lbf/lbm
Wp =
0,6
P = m × Wp ................................................................ (Geankoplis, 1997)
= 0,00026 lbm/s × 9,24439 ft.lbf/lbm
= 5,34008 ft.lbf/s
= 0,00971 hp
Maka daya motor yang digunakan adalah 1/60 hp.
LD.24 Cation Exchanger / Penukar Kation (CE-01)
Fungsi
: Mengurangi kesadahan air
Bentuk
: Silinder tegak dengan alas dan tutup datar
Bahan konstruksi : Carbon Steel SA–283 grade C
Kondisi operasi
:
− Temperatur
= 30 oC
− Tekanan
= 1 atm
Laju alir massa (F)
Densitas air
= 943,28332 kg/jam
= 995,68 kg/m3
Kebutuhan perancangan
= 24 jam
Faktor keamanan
= 20 %
.................. (Perry, 1999)
a. Ukuran Cation Exchanger
Dari Tabel 12.4, The Nalco Water Handbook, diperoleh :
- Diameter penukar kation
= 2 ft = 0,60960 m
- Luas penampang penukar kation = 4,91 ft2
Tinggi resin dalam cation exchanger = 2,5 ft
Tinggi silinder
= 1,2 × 2,5 ft
= 3,0 ft
Diameter tutup = diameter tangki
= 0,7620 m
= 0,91440 m
= 0,60960 m
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Tinggi tutup tangki direncanakan ¼ dari diameter tutup
= 1 × 0,60960 m = 0,15240 m
4
Tinggi tutup tangki
Tinggi penukar kation keseluruhan
= 0,91440 m + 0,15240 m
= 1,06680 m
Tinggi bahan dalam tangki
= 0,8 × 1,06680 m
= 0,85344 m
b. Tebal Dinding Tangki
Phidrostatik = ρ × g × Hc
= 995,68 kg/m3 × 9,8 m/det2 × 0,85344 m
= 8,32758 kPa
= 0,08219 atm
Tekanan operasi = 1 atm
P = 0,08219 atm + 1 atm = 1,08219 atm
Faktor kelonggaran = 5 %
Maka, Pdesign = (1,05) × (1,08219 atm) = 1,13630 atm = 16,69911 psi
Untuk bahan konstruksi Carbon Steel SA–283 grade C :
S
= 12.650 psi
Ej
= 0,8
C
= 0,0125 in/tahun
n
= 10 tahun
Cc
= 0,125 in/tahun
Tebal shell tangki :
PD
t =
+ Cc .............................................................. (Brownell, 1959)
2SE − 1,2 P
=
(16,69911 ) (24)
+ 0,125 in
(2)(12.650)(0,8) −1,2(16,69911 )
= 0,14482 in
Maka tebal tangki yang adalah 3/16 in ........................................ (Brownell, 1959)
LD.25 Tangki Pelarutan Asam Sulfat [H2SO4] (TP-04)
Fungsi
: Membuat larutan asam sulfat
Bentuk
: Silinder tegak dengan alas dan tutup datar
Bahan konstruksi
: Low Alloy Steel SA–203 grade A
Kondisi operasi
:
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
− Temperatur
= 30 oC
− Tekanan
= 1 atm
H2SO4 yang digunakan mempunyai konsentrasi 4 % (% berat) ....(Nalco, 1988)
Laju massa H2SO4
= 0,11811 kg/jam
Densitas H2SO4
= 1.061,7 kg/m3 = 66,27961 lbm/ft3 ......(Perry, 1999)
Kebutuhan perancangan = 30 hari
Faktor keamanan
= 20 %
a. Ukuran Tangki
0,11811 kg/hari × 30 hari × 24 jam
= 2,00243 m3
3
0,04 × 1.061,7 kg/m
Volume tangki, Vt = 1,2 × 2,00243 m3 = 2,40292 m3
Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi tangki, D : H = 3 : 4
Volume larutan, Vl =
1
πD 2 H
4
1
4 
3
2,40292 m = πD 2  D 
4
3 
1 3
3
2,40292 m = πD
3
V=
Maka : D = 1,31920 m = 51,93697 in
H = 1,75893 m
b. Tebal Tangki
Tinggi cairan dalam tangki
Phidrostatik
=
volume cairan × tinggi silinder
volume silinder
=
2,00243
× 1,75893 = 1,46578 m
2,40292
= ρ × g × Hc
= 1.061,7 kg/m3 × 9,8 m/det2 × 1,46578 m
= 15,25090 kPa = 0,15053 atm
Tekanan operasi = 1 atm
P = 0,15053 atm + 1 atm = 1,15053 atm
Faktor kelonggaran = 5 %
Maka, Pdesign = (1,05) × (1,15053 atm) = 1,20805 atm = 17,75354 psi
Untuk bahan konstruksi Low Alloy Steel SA–203 grade A :
S
= 16.250 psi
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Ej
C
n
Cc
=
=
=
=
0,8
0,0125 in/tahun
10 tahun
0,125 in
Tebal shell tangki :
PD
t =
+ Cc ...............................................................(Brownell, 1959)
2SE − 1,2 P
=
(17,75354 ) (51,93697 )
+ 0,125 in
(2)(16.250)(0,8) −1,2(17,75354 )
= 0,17060 in
Maka tebal tangki yang adalah 3/16 in
..............................(Brownell, 1959)
d. Daya Pengaduk
Viskositas H2SO4 4 % = 3,5. 10-6 lbm/ft⋅detik = 0,0052 Pa.s
Untuk viskositas campuran yang kurang dari 100 Pa.s dapat menggunakan
pengaduk jenis turbin (Geankoplis, 1997). Maka dapat digunakan jenis pengaduk
flat six-blade turbin dengan empat buah baffle dan 60 rpm. Dimana untuk
viskositas lebih besar dari 2,5 Pa.s tidak diperlukan baffle (Geankoplis, 1997).
Untuk pengaduk:
..................................(Geankoplis, 1997)
Dimana : Dt = Diameter tangki
Da = Diameter agitator
E = Tinggi turbin dari dasar tangki
W = Lebar blade pada turbin
J = Lebar baffle
Sehingga diperoleh :
Da = 0,3 × Dt
= 0,3 × 1,31920 m = 0,39576 m
E = Da
= 0,39576 m
W = 1/5 × Da
= 1/5 × 0,39576 m = 0,07915 m
J = 1/12 × Dt = 1/12 × 1,31920 m = 0,10993 m
Kecepatan pengadukan, N = 1 putaran/det
Da 2 Nρ
............................................................... (Geankoplis, 1997)
NRe =
μ
=
0,39576
m .1s −1 1.061,7 kg/m 3 .
0,0052 kg/m1s1
2
= 31.978,80777
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Dari gambar 3.4-5 (Geankoplis, 1997), untuk pengaduk jenis turbin dengan 4
baffle diambil kurva 1, sehingga didapat nilai dari Np = 6
P = N p .ρ . N3 . Da
5
............................................................(Geankoplis, 1997)
= 6 . 1.061,7 kg/m3 . (1 S-1)3 . (0,13720 m)5
= 0,30968 J/s = 0,00309 kW
Maka motor yang digunakan adalah 1/60 hp
LD.26 Pompa Asam Sulfat [H2SO4] (PU-13)
Fungsi
: Memompa larutan asam sulfat ke cation exchanger
Jenis
: Pompa sentrifugal
Jumlah
: 1 unit
Bahan konstruksi : Commercial steel
Kondisi operasi : Temperatur 30 oC
Densitas (ρ)
= 1.061,7 kg/m3 = 66,27961 lbm/ft3 .......(Geankoplis, 1997)
Viskositas (μ)
= 3,4924. 10-6 lbm/ft⋅detik lbm/ft.s ............. (Geankoplis,1997)
Laju alir massa (F) = 0,11811 kg/jam = 7,2329 × 10-5 lbm/s
F
7,2329 × 10 -5 lbm/s
Laju alir volumetrik, Q = =
ρ
66,27961 lbm/ft 3
= 1,09127 × 10-6 ft3/s
Untuk larutan dengan viskositas kurang dari 0,05 Pa.s dapat menggunakan
pompa sentrifugal (Geankoplis, 1997).
Desain pompa :
De
= 3,9 (Q)0,45(ρ)0,13 ...............................................(Timmerhaus,1991)
= 3,9 × (1,09127 × 10-6 ft3/s ) 0,45 × (66,27961 lbm/ft3) 0,13
= 0,01396 in
Dari hasil perhitungan diameter optimum maka diambil pipa dengan spesifikasi :
- Ukuran nominal pipa
= 1/8 in
- Schedule pipa
= 40
- Inside Diameter
= 0,269 in = 0,02242 ft
- Outside Diameter
= 0,405 in = 0,03375 ft
- Luas penampang pipa (A) = 0,058 in2 = 0,00040 ft2
Laju linear fluida rata-rata (v)
Q 1,09127 × 10 -6
v =
=
= 0,00271 ft/s
0,00040
A
Bilangan Reynold (NRe)
(66,27961 lb m /ft 3 )(0,00271 ft/s)(0,02242 ft)
ρ× v×D
NRe
=
=
μ
3,4942 × 10 -6 lb m /ft.s
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
= 1.152,08268
Dari bilangan Reynold yang dihitung didapatkan bahwa aliran pada pompa
adalah aliran laminar.
Dari gambar 2.3-10 Geankoplis didapatkan nilai f faktor fanning : 0,017
Friction Loss
1. Contraction Loss pada Keluaran Tangki
 A  v2
hc = 0,55 1 − 2 
.............................................. (Geankoplis, 1997)
 A1  2.α. g c
= 0,55 (1 − 0)
(0,00271 ) 2
= 6,27529 × 10-8 ft.lbf/lbm
2 (1) (32,174)
2. Friction pada Pipa Lurus
Panjang pipa lurus = 30 ft
Ff
ΔL.v 2
= 4f
D.2.g c
= 4 × 0,017
......................................................... (Geankoplis, 1997)
30 × (0,00271 ) 2
= 1,03836 × 10-5 ft.lbf/lbm
2(0,02242) (32,174)
3. Friction pada 3 buah Elbow 90 o
hf
= n.kf.
v2
.......................................................... (Geankoplis, 1997)
2.g c
(0,00271) 2
= 3 × 0,75 ×
= 2,56717 × 10-7 ft.lbf/lbm
2 ⋅ 32,174
4. Friction pada 1 buah Check Valve
hf
= n.kf
v2
........................................................... (Geankoplis, 1997)
2.g c
(0,00271 ) 2
= 2,28193 × 10-7 ft.lbf/lbm
2 ⋅ 32,174
5. Expansion Loss pada Tank Entrance
= 1⋅ 2 ×

A
hex = 1 − 1
 A2
= (1 − 0) ×
2

v2

.................................................... (Geankoplis, 1997)
2.α.
g
c

(0,00271 ) 2
= 1,14096 × 10-7 ft.lbf/lbm
2 ⋅ 1 ⋅ 32,174
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Jumlah friction loss (Σf)
− Ws =
= 6,27529 × 10-8 + 1,03836 × 10-5 + 2,56717 × 10-7 +
2,28193 × 10-7 + 1,14096 × 10-7
= 1,10454 × 10-5 ft.lbf/lbm
P −P 
1
2
2
(v 2 − v1 ) + g(z 2 − z1 ) +  2 1  + ∑ f ...................... (Geankoplis, 1997)
2⋅α
 ρ 
Dimana :
Diameter pipa konstan, v1 = v2
Selisih tinggi pipa, z1 − z 2 = 5 ft
Tekanan konstan, p2 = p1
Sehingga,
1
− Ws =
(0) + 32,174 (10) + 0 + ∑ f
2 ⋅1
32,174 ft/s 2
1
– Ws = (0) +
(5 ft) + 0 + (1,10454 × 10 -5 ) ft.lbf/lbm
2
2
32,174 ft.lbm/lbf.s
= 5,00001 ft.lbf/lbm
Energi pompa, Wp :
Ws = -η.Wp ...................................................................... (Geankoplis, 1997)
Bila efisiensi pompa 60 %, maka :
5,00001
Wp =
= 8,33335 ft.lbf/lbm
0,6
P = m × Wp ................................................................ (Geankoplis, 1997)
= 7,2329 × 10-5 lbm/s × 8,33335 ft.lbf/lbm
= 0,00060 ft.lbf/s
= 1,0959 × 10-6 hp
Maka daya motor yang digunakan adalah 1/60 hp.
LD. 27 Anion Exchanger / Penukar Anion (AE-01)
Fungsi
: Mengurangi kesadahan air
Bentuk
: Silinder tegak dengan alas dan tutup datar
Bahan konstruksi : Carbon Steel SA–283 grade C
Kondisi operasi
:
− Temperatur
= 30 oC
− Tekanan
= 1 atm
Laju alir massa (F)
Densitas air
= 943,28332 kg/jam
= 995,68 kg/m3
.............................. (Perry, 1999)
Kebutuhan perancangan
= 24 jam
Faktor keamanan
= 20 %
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
a. Ukuran Anion Exchanger
Dari Tabel 12.4, The Nalco Water Handbook, diperoleh :
a. Diameter penukar anion
= 2 ft = 0,60960 m = 24 in
b. Luas penampang penukar anion
= 3,14 ft2
Tinggi resin dalam anion exchanger
= 2,5 ft
Tinggi silinder
= 1,2 × 2,5 ft
= 3,0 ft
= 0,7620 m
= 0,91440 m
Diameter tutup = diameter tangki = 0,60960 m
Tinggi tutup tangki direncanakan ¼ dari diameter tutup
Tinggi tutup tangki = 1 × 0,60960 m = 0,15240 m
4
Tinggi penukar anion keseluruhan
= 0,91440 m + 0,15240 m
= 1,06680 m
Tinggi bahan dalam tangki
= 0,8 × 1,06680 m
= 0,85344 m
b. Tebal Dinding Tangki
Phid = ρ × g × Hc
= 995,68 kg/m3 × 9,8 m/det2 × 0,85344 m
= 8,32758 kPa
= 0,08220 atm
Tekanan operasi = 1 atm
P = 0,08220 atm + 1 atm = 1,08220 atm
Faktor kelonggaran = 5 %
Maka, Pdesign = (1,05) × (1,08220 atm) = 1,13631 atm = 16,69921 psi
Untuk bahan konstruksi Carbon Steel SA–283 grade C :
S
= 12.650 psi
Ej
= 0,8
C
= 0,0125 in/tahun
n
= 10 tahun
Cc
= 0,125 in/10 tahun
Tebal shell tangki :
PD
t =
+ Cc ...............................................................(Brownell, 1959)
2SE − 1,2 P
=
(16,69921 ) (24)
+ 0,125 in
(2)(12.650)(0,8) −1,2(16,69921 )
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
= 0,14482 in
Maka tebal tangki yang adalah 3/16 in ........................................(Brownell, 1959).
LD.28 Pompa Anion Exchanger (PU-14)
Fungsi
: Memompa air dari cation exchanger ke anion exchanger
Jenis
: Pompa sentrifugal
Jumlah
: 1 unit
Bahan konstruksi : Commercial steel
Kondisi operasi : Temperatur 30 oC
Densitas air (ρ)
= 995,68 kg/m3 = 62,15813 lbm/ft3 ..........(Geankoplis, 1997)
Viskositas air (μ) = 0,8007 cP = 0,00054 lbm/ft.s ...........(Geankoplis,1997)
Laju alir massa (F) = 943,28332 kg/jam = 0,57766 lbm/s
F
0,57766 lbm/s
Laju alir volumetrik, Q = =
ρ
62,15813 lbm/ft 3
= 0,00929 ft3/s = 0,00026 m3/s
Laju alir volume pompa sentrifugal berkisar dari 6,67 × 10-5 sampai 6,3 m3/s
dan viskositasnya kurang dari 0,05 Pa.s (Geankoplis, 1997). Maka dengan nilai Q
dan μcampuran di atas dapat menggunakan pompa sentrifugal.
Desain pompa :
De
= 3,9 (Q)0,45(ρ)0,13 ...............................................(Timmerhaus,1991)
= 3,9 × (0,00929 ft3/s) 0,45 × (62,15813 lbm/ft3) 0,13
= 0,81264 in
Dari hasil perhitungan diameter optimum maka diambil pipa dengan spesifikasi :
- Ukuran nominal pipa
= 1 in
- Schedule pipa
= 40
- Inside Diameter
= 1,049 in = 0,08741 ft
- Outside Diameter
= 1,32 in = 0,11000 ft
- Luas penampang pipa (A) = 0,864 in2 = 0,00600 ft2
Laju linear fluida rata-rata (v)
0,00929
Q
v =
=
= 1,54901 ft/s
0,00600
A
Bilangan Reynold (NRe)
ρ× v×D
NRe
=
μ
(62,15813 lb m /ft 3 )(1,54901 ft/s)(0,08741 ft)
0,00054 lb m /ft.s
= 15.642,64207
Dari bilangan Reynold yang dihitung didapatkan bahwa aliran pada pompa
adalah aliran turbulen.
=
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Dari gambar 2.3-10 Geankoplis didapatkan nilai ε : 4,6 × 10-5, sehingga nilai
4,6 × 10 −5
ε
=
= 0,00053
D
0,08741
Dan didapatkan nilai f faktor fanning : 0,007
Friction Loss
1. Contraction Loss pada Keluaran Tangki
 A  v2
hc = 0,55 1 − 2 
.............................................. (Geankoplis, 1997)
 A1  2.α. g c
1,54901 2
= 0,02051 ft.lbf/lbm
2 (1) (32,174)
2. Friction pada Pipa Lurus
= 0,55 (1 − 0)
Panjang pipa lurus = 30 ft
Ff
= 4f
ΔL.v 2
D.2.g c
= 4 × 0,007
......................................................... (Geankoplis, 1997)
30 × 1,54901 2
= 0,35833 ft.lbf/lbm
2(0,08741) (32,174)
3. Friction pada 2 buah Elbow 90 o
hf
= n.kf.
v2
.......................................................... (Geankoplis, 1997)
2.g c
= 2 × 0,75 ×
1,54901 2
= 0,05593 ft.lbf/lbm
2 ⋅ 32,174
4. Friction pada 1 buah Check Valve
hf
= n.kf
v2
........................................................... (Geankoplis, 1997)
2.g c
= 1⋅ 2 ×
1,54901 2
= 0,07458 ft.lbf/lbm
2 ⋅ 32,174
5. Expansion Loss pada Tank Entrance

A
hex = 1 − 1
 A2
= (1 − 0) ×
2

v2

.................................................... (Geankoplis, 1997)
 2.α. g c
1,54901 2
= 0,03729 ft.lbf/lbm
2 ⋅ 1 ⋅ 32,174
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Jumlah friction loss (Σf)
− Ws =
= 0,02051 + 0,35833 + 0,05593 + 0,07458 + 0,03729
= 0,54663 ft.lbf/lbm
P −P 
1
2
2
(v 2 − v1 ) + g(z 2 − z1 ) +  2 1  + ∑ f ...................... (Geankoplis, 1997)
2⋅α
 ρ 
Dimana :
Diameter pipa konstan, v1 = v2
Selisih tinggi pipa, z1 − z 2 = 5 ft
Tekanan konstan, p2 = p1
Sehingga,
1
− Ws =
(0) + 32,174 (10) + 0 + ∑ f
2 ⋅1
32,174 ft/s 2
1
– Ws = (0) +
(5 ft) + 0 + 0,54663 ft.lbf/lbm
2
32,174 ft.lbm/lbf.s 2
= 5,54663 ft.lbf/lbm
Energi pompa, Wp :
Ws = -η.Wp ...................................................................... (Geankoplis, 1997)
Bila efisiensi pompa 60 %, maka :
5,54663
Wp =
= 9,24439 ft.lbf/lbm
0,6
P = m × Wp ................................................................ (Geankoplis, 1997)
= 0,00026 lbm/s × 9,24439 ft.lbf/lbm
= 5,34008 ft.lbf/s
= 0,00971 hp
Maka daya motor yang digunakan adalah 1/60 hp.
LD.29 Tangki Pelarutan NaOH (TP-05)
Fungsi
: Tempat membuat larutan NaOH
Bentuk
: Silinder tegak dengan alas dan tutup datar
Bahan konstruksi : Carbon Steel, SA-283 grade C
Kondisi operasi
:
− Temperatur
= 30 oC
− Tekanan
= 1 atm
NaOH yang dipakai berupa larutan 4 % (% berat)
Laju massa NaOH
= 0,19750 kg/jam
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Densitas larutan NaOH 4%
= 1.518 kg/m3 = 94,7689 lbm/ft3 ..(Perry, 1999)
Kebutuhan perancangan
= 30 hari
Faktor keamanan
= 20 %
a. Volume Tangki
Volume larutan, Vl =
0,19750 kg/jam × 30 hari × 24 jam
= 2,34189 m3
3
0,04 × 1.518 kg/m
Volume tangki, Vt = 1,2 × 2,34189 m3 = 2,81027 m3
Hs
½D
Volume silinder tangki (Vs)
.................................................. (Brownell & Young, 1959)
Vs =
Perbandingan tinggi silinder dengan diameter tangki (Hs : D) = 4 : 3
1
πD 2 H
4
1
4 
3
2,81027 m = πD 2  D 
4
3 
1
2,81027 m 3 = πD 3
3
V=
Maka :
D = 1,38989 m = 54,72004 in
H = 1,85318 m
b. Tebal Tangki
Tinggi cairan dalam tangki =
volume cairan × tinggi silinder
volume silinder
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
=
2,34189
× 1,85318 = 1,54431 m
2,81027
Phid = ρ × g × Hc
= 1.518 kg/m3 × 9,8 m/det2 × 1,54431 m
= 22,97385 kPa
= 0,22675 atm
Tekanan udara luar, Po = 1 atm
Poperasi = 0,22675 atm + 1 atm
= 1,22675 atm
Faktor keamanan 20 %,
Pdesain = (1 + fk)Poperasi = 1,2 × 1,22675 atm = 1,47210 atm = 21,63402 psi
Untuk bahan konstruksi Carbon Steel, SA-283, grade C :
S
Ej
C
n
Cc
= 12.650 psi
= 0,8
= 0,0125 in/tahun
= 10 tahun
= 0,125 in
PD
t
=
+ 0,125 in
2SE − 1,2P
21,63402 × 54,72004
=
+ 0,125 in
2(12.650)(0,8) − 1,2 (21,63402 )
= 0,18356 in
Maka tebal tangki yang digunakan adalah 3/16 in
...............(Brownell, 1959)
c. Daya Pengaduk
NaOH 4% = 4,3006 × 10-7 lbm/ft.det = 0,00064 Pa.s
Untuk viskositas campuran yang kurang dari 100 Pa.s dapat menggunakan
pengaduk jenis turbin (Geankoplis, 1997). Maka dapat digunakan jenis pengaduk
flat six-blade turbin dengan empat buah baffle dan 60 rpm. Dimana untuk
viskositas lebih besar dari 2,5 Pa.s tidak diperlukan baffle (Geankoplis, 1997).
Untuk pengaduk:
.......................(Geankoplis, 1997)
Dimana : Dt = Diameter tangki
Da = Diameter agitator
E = Tinggi turbin dari dasar tangki
W = Lebar blade pada turbin
J = Lebar baffle
Sehingga diperoleh :
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Da = 0,3 × Dt = 0,3 × 1,38989 m
E = Da
= 0,41697 m
= 0,41697 m
W = 1/5 × Da = 1/5 × 0,41697 m
= 0,08340 m
J = 1/12 × Dt = 1/12 × 1,38989 m = 0,11582 m
Kecepatan pengadukan, N = 1 putaran/det
Da 2 Nρ
............................................ (Geankoplis, 1997. Hal. 144)
μ
(0,41697 m) 2 (1 put/s) (1.518 kg/m 3 )
=
= 41.238,36297
0,0064 Pa.s
Dari gambar 3.4-5 (Geankoplis, 1997), untuk pengaduk jenis turbin dengan 4
NRe =
baffle diambil kurva 1, sehingga didapat nilai dari Np = 6
P = N p .ρ . N3 . Da
5
............................................................(Geankoplis, 1997)
= 6 . 1.518 kg/m3 . (1 S-1)3 . (0,41697 m)5
= 114,80137 J/s = 0,11480 kW
Maka motor yang digunakan adalah 1/8 kW
LD.30 Pompa Larutan NaOH (PU-15)
Fungsi
: Memompa larutan natrium hidroksida ke anion exchanger
Jenis
: Pompa sentrifugal
Jumlah
: 1 unit
Bahan konstruksi : Commercial steel
Kondisi operasi : Temperatur 30 oC
Densitas (ρ)
= 1.518 kg/m3 = 94,76543 lbm/ft3 ....... (Geankoplis, 1997)
Viskositas (μ)
= 4,3006 × 10-7 lbm/ft⋅detik lbm/ft.s .......... (Geankoplis,1997)
Laju alir massa (F) = 0,19750 kg/jam = 0,00012 lbm/s
F
0,00012 lbm/s
Laju alir volumetrik, Q = =
ρ
94,76543 lbm/ft 3
= 1,27628 × 10-6 ft3/s
Untuk larutan dengan viskositas kurang dari 0,05 Pa.s dapat menggunakan
pompa sentrifugal (Geankoplis, 1997).
Desain pompa :
De
= 3,9 (Q)0,45(ρ)0,13 ...............................................(Timmerhaus,1991)
= 3,9 × (1,27628 × 10-6 ft3/s ) 0,45 × (94,76543 lbm/ft3) 0,13
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
= 0,01569 in
Dari hasil perhitungan diameter optimum maka diambil pipa dengan spesifikasi :
- Ukuran nominal pipa
= 1/8 in
- Schedule pipa
= 40
- Inside Diameter
= 0,269 in = 0,02242 ft
- Outside Diameter
= 0,405 in = 0,03375 ft
- Luas penampang pipa (A) = 0,058 in2 = 0,00040 ft2
Laju linear fluida rata-rata (v)
Q 1,27628 × 10 -6
v =
=
= 0,00317 ft/s
0,00040
A
Bilangan Reynold (NRe)
ρ× v×D
NRe
=
μ
(94,76543 lb m /ft 3 )(0,00317 ft/s)(0,02242 ft)
4,3006 × 10 -7 lb m /ft.s
= 15.652,63465
Dari bilangan Reynold yang dihitung didapatkan bahwa aliran pada pompa
adalah aliran turbulen.
Dari gambar 2.3-10 Geankoplis didapatkan nilai ε : 4,6 × 10-5, sehingga nilai
4,6 × 10 −5
ε
=
= 0,00205
D
0,02242
Dan didapatkan nilai f faktor fanning : 0,007
=
Friction Loss
1. Contraction Loss pada Keluaran Tangki
 A2  v2

.............................................. (Geankoplis, 1997)
hc = 0,55 1 −
A
1  2.α. g c

(0,00317) 2
= 0,55 (1 − 0)
= 8,58332 × 10-8 ft.lbf/lbm
2 (1) (32,174)
2. Friction pada Pipa Lurus
Panjang pipa lurus = 30 ft
Ff
= 4f
ΔL.v 2
D.2.g c
......................................................... (Geankoplis, 1997)
30 × (0,00317 ) 2
= 4 × 0,007
= 5,84814 × 10-6 ft.lbf/lbm
2(0,02242) (32,174)
3. Friction pada 3 buah Elbow 90 o
hf
= n.kf.
v2
.......................................................... (Geankoplis, 1997)
2.g c
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
= 3 × 0,75 ×
(0,00317 ) 2
= 3,51136 × 10-7 ft.lbf/lbm
2 ⋅ 32,174
4. Friction pada 1 buah Check Valve
hf
= n.kf
v2
........................................................... (Geankoplis, 1997)
2.g c
(0,00317 ) 2
= 3,12121 × 10-7 ft.lbf/lbm
2 ⋅ 32,174
5. Expansion Loss pada Tank Entrance
= 1⋅ 2 ×

A
hex = 1 − 1
 A2
= (1 − 0) ×
2

v2

.................................................... (Geankoplis, 1997)
 2.α. g c
(0,00317 ) 2
= 1,5606 × 10-7 ft.lbf/lbm
2 ⋅ 1 ⋅ 32,174
Jumlah friction loss (Σf)
− Ws =
= 8,58332 × 10-8 + 5,84814 × 10-6 + 3,51136 × 10-7 +
3,12121 × 10-7 + 1,5606 × 10-7
= 6,75329 × 10-6 ft.lbf/lbm
P −P 
1
2
2
(v 2 − v1 ) + g(z 2 − z1 ) +  2 1  + ∑ f ...................... (Geankoplis, 1997)
2⋅α
 ρ 
Dimana :
Diameter pipa konstan, v1 = v2
Selisih tinggi pipa, z1 − z 2 = 5 ft
Tekanan konstan, p2 = p1
Sehingga,
1
− Ws =
(0) + 32,174 (10) + 0 + ∑ f
2 ⋅1
32,174 ft/s 2
1
– Ws = (0) +
(5 ft) + 0 + ( 6,75329 × 10 -6 ) ft.lbf/lbm
2
32,174 ft.lbm/lbf.s 2
= 5,00001 ft.lbf/lbm
Energi pompa, Wp :
Ws = -η.Wp ...................................................................... (Geankoplis, 1997)
Bila efisiensi pompa 60 %, maka :
5,00001
Wp =
= 8,33335 ft.lbf/lbm
0,6
P = m × Wp ................................................................ (Geankoplis, 1997)
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
= 0,00012 × 10-5 lbm/s × 8,33335 ft.lbf/lbm
= 0,00101 ft.lbf/s
= 1,83253 × 10-6 hp
Maka daya motor yang digunakan adalah 1/60 hp.
LD.31 Pompa Utilitas IV (PU-16)
Fungsi
: Memompa air dari penukar anion ke deaerator dan air proses
Jenis
: Pompa sentrifugal
Jumlah
: 1 unit
Bahan konstruksi : Commercial steel
Kondisi operasi : Temperatur 30 oC
Densitas air (ρ)
= 995,68 kg/m3 = 62,15813 lbm/ft3 ..........(Geankoplis, 1997)
Viskositas air (μ) = 0,8007 cP = 0,00054 lbm/ft.s ...........(Geankoplis,1997)
Laju alir massa (F) = 943,28332 kg/jam = 0,57766 lbm/s
F
0,57766 lbm/s
Laju alir volumetrik, Q = =
ρ
62,15813 lbm/ft 3
= 0,00929 ft3/s = 0,00026 m3/s
Laju alir volume pompa sentrifugal berkisar dari 6,67 × 10-5 sampai 6,3 m3/s
dan viskositasnya kurang dari 0,05 Pa.s (Geankoplis, 1997). Maka dengan nilai Q
dan μcampuran di atas dapat menggunakan pompa sentrifugal.
Desain pompa :
De
= 3,9 (Q)0,45(ρ)0,13 ...............................................(Timmerhaus,1991)
= 3,9 × (0,00929 ft3/s) 0,45 × (62,15813 lbm/ft3) 0,13
= 0,81264 in
Dari hasil perhitungan diameter optimum maka diambil pipa dengan spesifikasi :
- Ukuran nominal pipa
= 1 in
- Schedule pipa
= 40
- Inside Diameter
= 1,049 in = 0,08741 ft
- Outside Diameter
= 1,32 in = 0,11000 ft
- Luas penampang pipa (A) = 0,864 in2 = 0,00600 ft2
Laju linear fluida rata-rata (v)
0,00929
Q
v =
=
= 1,54901 ft/s
0,00600
A
Bilangan Reynold (NRe)
ρ× v×D
NRe
=
μ
(62,15813 lb m /ft 3 )(1,54901 ft/s)(0,08741 ft)
=
0,00054 lb m /ft.s
= 15.642,64207
Dari bilangan Reynold yang dihitung didapatkan bahwa aliran pada pompa
adalah aliran turbulen.
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Dari gambar 2.3-10 Geankoplis didapatkan nilai ε : 4,6 × 10-5, sehingga nilai
4,6 × 10 −5
ε
=
= 0,00053
D
0,08741
Dan didapatkan nilai f faktor fanning : 0,007
Friction Loss
1. Contraction Loss pada Keluaran Tangki
 A  v2
hc = 0,55 1 − 2 
.............................................. (Geankoplis, 1997)
 A1  2.α. g c
1,54901 2
= 0,02051 ft.lbf/lbm
2 (1) (32,174)
2. Friction pada Pipa Lurus
= 0,55 (1 − 0)
Panjang pipa lurus = 30 ft
Ff
ΔL.v 2
= 4f
D.2.g c
= 4 × 0,007
......................................................... (Geankoplis, 1997)
30 × 1,54901 2
= 0,35833 ft.lbf/lbm
2(0,08741) (32,174)
3. Friction pada 2 buah Elbow 90 o
hf
= n.kf.
v2
.......................................................... (Geankoplis, 1997)
2.g c
= 2 × 0,75 ×
1,54901 2
= 0,05593 ft.lbf/lbm
2 ⋅ 32,174
4. Friction pada 1 buah Check Valve
hf
= n.kf
v2
........................................................... (Geankoplis, 1997)
2.g c
= 1⋅ 2 ×
1,54901 2
= 0,07458 ft.lbf/lbm
2 ⋅ 32,174
5. Expansion Loss pada Tank Entrance
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009

A
hex = 1 − 1
 A2
= (1 − 0) ×
2

v2

.................................................... (Geankoplis, 1997)
 2.α. g c
1,54901 2
= 0,03729 ft.lbf/lbm
2 ⋅ 1 ⋅ 32,174
Jumlah friction loss (Σf)
− Ws =
= 0,02051 + 0,35833 + 0,05593 + 0,07458 + 0,03729
= 0,54663 ft.lbf/lbm
P −P 
1
2
2
(v 2 − v1 ) + g(z 2 − z1 ) +  2 1  + ∑ f ...................... (Geankoplis, 1997)
2⋅α
 ρ 
Dimana :
Diameter pipa konstan, v1 = v2
Selisih tinggi pipa, z1 − z 2 = 5 ft
Tekanan konstan, p2 = p1
Sehingga,
1
− Ws =
(0) + 32,174 (10) + 0 + ∑ f
2 ⋅1
32,174 ft/s 2
1
– Ws = (0) +
(5 ft) + 0 + 0,54663 ft.lbf/lbm
2
32,174 ft.lbm/lbf.s 2
= 5,54663 ft.lbf/lbm
Energi pompa, Wp :
Ws = -η.Wp ...................................................................... (Geankoplis, 1997)
Bila efisiensi pompa 60 %, maka :
5,54663
Wp =
= 9,24439 ft.lbf/lbm
0,6
P = m × Wp ................................................................ (Geankoplis, 1997)
= 0,00026 lbm/s × 9,24439 ft.lbf/lbm
= 5,34008 ft.lbf/s
= 0,00971 hp
Maka daya motor yang digunakan adalah 1/60 hp.
LD.32 Pompa Utilitas V (TU-17)
Fungsi
: Memompa air dari water cooling tower untuk kebutuhan air
pendingin
Jenis
: Pompa sentrifugal
Jumlah
: 1 unit
Bahan konstruksi : Commercial steel
Kondisi operasi : Temperatur 30 oC
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Densitas air (ρ)
= 995,68 kg/m3 = 62,15813 lbm/ft3 ..........(Geankoplis, 1997)
Viskositas air (μ) = 0,8007 cP = 0,00054 lbm/ft.s ...........(Geankoplis,1997)
Laju alir massa (F) = 75.720,10889 kg/jam = 46,37015 lbm/s
F
46,37015 lbm/s
Laju alir volumetrik, Q = =
ρ
62,15813 lbm/ft 3
= 0,74600 ft3/s = 0,02112 m3/s
Laju alir volume pompa sentrifugal berkisar dari 6,67 × 10-5 sampai 6,3 m3/s
dan viskositasnya kurang dari 0,05 Pa.s (Geankoplis, 1997). Maka dengan nilai Q
dan μcampuran di atas dapat menggunakan pompa sentrifugal.
Desain pompa :
De
= 3,9 (Q)0,45(ρ)0,13 ...............................................(Timmerhaus,1991)
= 3,9 × (0,74600 ft3/s ) 0,45 × (62,15813 lbm/ft3) 0,13
= 5,84726 in
Dari hasil perhitungan diameter optimum maka diambil pipa dengan spesifikasi :
- Ukuran nominal pipa
= 6 in
- Schedule pipa
= 40
- Inside Diameter
= 6,065 in = 0,50540 ft
- Outside Diameter
= 6,625 in = 0,55206 ft
- Luas penampang pipa (A) = 28,9 in2 = 0,20068 ft2
Laju linear fluida rata-rata (v)
0,74600
Q
v =
=
= 3,71741 ft/s
0,20068
A
Bilangan Reynold (NRe)
ρ× v×D
NRe
=
μ
(62,15813 lb m /ft 3 )(3,71741 ft/s)(0,50540 ft)
0,00054 lb m /ft.s
= 217.045,30696
Dari bilangan Reynold yang dihitung didapatkan bahwa aliran pada pompa
adalah aliran turbulen.
Dari gambar 2.3-10 Geankoplis didapatkan nilai ε : 4,6 × 10-5, sehingga nilai
4,6 × 10 −5
ε
=
= 0,00009
D
0,50540
Dan didapatkan nilai f faktor fanning : 0,006
=
Friction Loss
1. Contraction Loss pada Keluaran Tangki
 A  v2
hc = 0,55 1 − 2 
.............................................. (Geankoplis, 1997)
 A1  2.α. g c
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
= 0,55 (1 − 0)
3,71741 2
= 0,11812 ft.lbf/lbm
2 (1) (32,174)
2. Friction pada Pipa Lurus
Panjang pipa lurus = 50 ft
Ff
= 4f
ΔL.v 2
D.2.g c
= 4 × 0,006
......................................................... (Geankoplis, 1997)
50 × 3,717412
= 0,50991 ft.lbf/lbm
2(0,08741) (32,174)
3. Friction pada 2 buah Elbow 90 o
hf
= n.kf.
v2
.......................................................... (Geankoplis, 1997)
2.g c
= 2 × 0,75 ×
3,71741 2
= 0,32213 ft.lbf/lbm
2 ⋅ 32,174
4. Friction pada 1 buah Check Valve
hf
= n.kf
v2
........................................................... (Geankoplis, 1997)
2.g c
3,71741 2
= 0,42951 ft.lbf/lbm
2 ⋅ 32,174
5. Expansion Loss pada Tank Entrance
= 1⋅ 2 ×

A
hex = 1 − 1
 A2
= (1 − 0) ×
2

v2

.................................................... (Geankoplis, 1997)
 2.α. g c
3,71741 2
= 0,21476 ft.lbf/lbm
2 ⋅ 1 ⋅ 32,174
Jumlah friction loss (Σf)
− Ws =
= 0,11812 + 0,50991 + 0,32213 + 0,42951 + 0,21476
= 1,59443 ft.lbf/lbm
P −P 
1
2
2
(v 2 − v1 ) + g(z 2 − z1 ) +  2 1  + ∑ f ...................... (Geankoplis, 1997)
2⋅α
 ρ 
Dimana :
Diameter pipa konstan, v1 = v2
Selisih tinggi pipa, z1 − z 2 =10 ft
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Tekanan konstan, p2 = p1
Sehingga,
1
− Ws =
(0) + 32,174 (10) + 0 + ∑ f
2 ⋅1
32,174 ft/s 2
1
– Ws = (0) +
(10 ft) + 0 + 1,59443 ft.lbf/lbm
2
32,174 ft.lbm/lbf.s 2
= 11,59443 ft.lbf/lbm
Energi pompa, Wp :
Ws = -η.Wp ...................................................................... (Geankoplis, 1997)
Bila efisiensi pompa 60 %, maka :
11,59443
Wp =
= 19,32405 ft.lbf/lbm
0,6
P = m × Wp ................................................................ (Geankoplis, 1997)
= 46,37015 lbm/s × 19,32405 ft.lbf/lbm
= 896,05896 ft.lbf/s
= 1,62920 hp
Maka daya motor yang digunakan adalah 2 hp.
LD.33 Deaerator (DE-01)
Fungsi
: Menghilangkan gas-gas yang terlarut dalam air umpan
Bentuk
: Silinder horizontal dengan tutup dan alas ellipsoidal
Bahan konstruksi : Carbon steel SA-283 Grade C
Kondisi operasi
:
− Temperatur
= 90 °C
− Tekanan
= 1 atm
Laju massa air
= 2.452,53663 kg/jam
Densitas air
= 965,34 kg/m3
........ (Geankoplis, 1997)
Kebutuhan perancangan = 24 jam
Faktor keamanan
= 20 %
a. Volume Tangki
Volume air, Va =
2.452,53663 kg/jam × 24 jam
= 60,97427 m3
3
965,34 kg/m
Volume tangki = 1,2 × 60,97427 m3 = 73,16901 m3
b. Diameter Tangki
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Volume tangki (Vs)
V=
πD 2 H
.................................................................. (Brownell, 1959)
4
Perbandingan panjang silinder dengan diameter tangki (H : D) = 4:3
V=
D
H
πD3
73,16901 m =
⇒D=
3
3
3
3V
π
D = 4,11945 m = 162,18316 in
H = (4/3) × D
= 5,49260 m
Diameter ellipsoidal = diameter tangki = 4,11945 m
 4,11945 m 
Panjang tutup = 
 = 1,02986 m
4


Tinggi tangki = diameter tangki = 4,11945 m
c. Tebal Tangki
Tinggi cairan dalam tangki =
=
volume cairan × diameter silinder
volume silinder
60,97427
× 4,11945 m = 3,43290 m
73,16901
Phid = ρ × g × Hc
= 995,34 kg/m3 × 9,8 m/det2 × 3,43290 m
= 33,48545 kPa = 0,33050 atm
Tekanan udara luar, Po = 1 atm
Poperasi = 0,33050 atm + 1 atm = 1,33050 atm
Faktor keamanan 20 %,
Pdesain = (1 + fk)Poperasi = 1,2 × 1,33050 atm = 1,59660 atm = 23,46366 psi
Untuk bahan konstruksi Carbon Steel, SA-283 grade C :
S
Ej
C
= 12.650 psi
= 0,8
= 0,0125 in/tahun
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
n
Cc
= 10 tahun
= 0,125 in
PD
t
=
+ 0,125 in
2SE − 1,2P
23,46366 × 162,18316
=
+ 0,125 in
2(12.650)(0,8) − 1,2 (23,46366)
= 0,31327 in
.......... (Brownell, 1959)
Maka tebal tangki yang digunakan adalah 3/8 in
d. Tebal Tutup Tangki
PD
................. (Walas, 1959)
+ 0,125 in
2SE − 0,2P
23,46366 × 162,18316
=
+ 0,125 in
2(12.650)(0,8) − 0,2 (23,46366)
= 0,31306 in
............(Brownell, 1959).
Maka tebal tangki yang digunakan adalah 3/8 in
t
=
LD. 34 Ketel Uap (KU-01)
Fungsi
: Menyediakan uap untuk keperluan proses
Jenis
: Ketel pipa api
Bahan konstruksi : Carbon steel SA-283, Grade C
Jumlah
: 1 unit
Uap jenuh yang digunakan bersuhu 100 °C
Dari steam table, Rekleitis, 1987, diperoleh :
Kalor laten steam = 2.256,9 kJ/kg
= 970,34 Btu/lbm
Kebutuhan uap
= 5.406,86225 lbm/jam
= 2.452,53663 kg/jam
Menghitung Daya Ketel Uap
W=
34,5 × P × 970,3
H
dimana: P = Daya boiler, hp
W = Kebutuhan uap, lbm/jam
H = Kalor laten steam, Btu/lbm
Maka,
P=
5.406,86225 × 970,34
= 156,72710 hp
34,5 × 970,3
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Menghitung Jumlah Tube
Dari ASTM Boiler Code, permukaan bidang pemanas = 10 ft2/hp.
Luas permukaan perpindahan panas,
A
= P × 10 ft2/hp
A
= 156,72710 hp × 10 ft2/hp
A
= 1.567,27100 ft2
Direncanakan menggunakan tube dengan spesifikasi :
‫ ـ‬Panjang tube
= 18 ft
‫ ـ‬Ukuran pipa
= 2 ½ in
‫ ـ‬Luas permukaan pipa, a
’
= 0,647 ft2 / ft
Sehingga jumlah tube =
A
(1.567,27100 ft 2 )
Nt =
=
L x a'
18 ft × 0,647 ft 2 /ft
Nt = 134,57591
Nt = 135 buah
LD.35 Pompa Ketel Uap (PU-18)
Fungsi
: Memompa air dari water cooling tower untuk kebutuhan air
pendingin
Jenis
: Pompa sentrifugal
Jumlah
: 1 unit
Bahan konstruksi : Commercial steel
Kondisi operasi : Temperatur 30 oC
Densitas air (ρ)
= 995,68 kg/m3 = 62,15813 lbm/ft3 ..........(Geankoplis, 1997)
Viskositas air (μ) = 0,8007 cP = 0,00054 lbm/ft.s ...........(Geankoplis,1997)
Laju alir massa (F) = 2452,53663 kg/jam = 1,50191 lbm/s
F
1,50191 lbm/s
Laju alir volumetrik, Q = =
ρ
62,15813 lbm/ft 3
= 0,02416 ft3/s = 0,00068 m3/s
Laju alir volume pompa sentrifugal berkisar dari 6,67 × 10-5 sampai 6,3 m3/s
dan viskositasnya kurang dari 0,05 Pa.s (Geankoplis, 1997). Maka dengan nilai Q
dan μcampuran di atas dapat menggunakan pompa sentrifugal.
Desain pompa :
De
= 3,9 (Q)0,45(ρ)0,13 ...............................................(Timmerhaus,1991)
= 3,9 × (0,02416 ft3/s ) 0,45 × (62,15813 lbm/ft3) 0,13
= 1,24921 in
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Dari hasil perhitungan diameter optimum maka diambil pipa dengan spesifikasi :
- Ukuran nominal pipa
= 1 ¼ in
- Schedule pipa
= 40
- Inside Diameter
= 1,38 in = 0,11500 ft
- Outside Diameter
= 1,66 in = 0,13833 ft
- Luas penampang pipa (A) = 1,5 in2 = 0,01042 ft2
Laju linear fluida rata-rata (v)
0,02416
Q
v =
=
0,01042
A
Bilangan Reynold (NRe)
ρ× v×D
NRe
=
μ
= 2,31980 ft/s
(62,15813 lb m /ft 3 )(2,31980 ft/s)(0,11500 ft)
=
0,00054 lb m /ft.s
= 30.818,36095
Dari bilangan Reynold yang dihitung didapatkan bahwa aliran pada pompa
adalah aliran turbulen.
Dari gambar 2.3-10 Geankoplis didapatkan nilai ε : 4,6 × 10-5, sehingga nilai
4,6 × 10 −5
ε
=
= 0,00040
D
0,11500
Dan didapatkan nilai f faktor fanning : 0,006
Friction Loss
1. Contraction Loss pada Keluaran Tangki
 A  v2
hc = 0,55 1 − 2 
.............................................. (Geankoplis, 1997)
 A1  2.α. g c
= 0,55 (1 − 0)
2,31980 2
= 0,04600 ft.lbf/lbm
2 (1) (32,174)
2. Friction pada Pipa Lurus
Panjang pipa lurus = 50 ft
Ff
= 4f
ΔL.v 2
D.2.g c
= 4 × 0,006
......................................................... (Geankoplis, 1997)
50 × 2,31980 2
= 0,87270 ft.lbf/lbm
2(0,08741) (32,174)
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
3. Friction pada 2 buah Elbow 90 o
hf
= n.kf.
v2
.......................................................... (Geankoplis, 1997)
2.g c
= 2 × 0,75 ×
2,31980 2
= 0,12545 ft.lbf/lbm
2 ⋅ 32,174
4. Friction pada 1 buah Check Valve
hf
= n.kf
v2
........................................................... (Geankoplis, 1997)
2.g c
= 1⋅ 2 ×
2,31980 2
= 0,16726 ft.lbf/lbm
2 ⋅ 32,174
5. Expansion Loss pada Tank Entrance

A
hex = 1 − 1
 A2
= (1 − 0) ×
2

v2

.................................................... (Geankoplis, 1997)
 2.α. g c
2,31980 2
= 0,08363 ft.lbf/lbm
2 ⋅ 1 ⋅ 32,174
Jumlah friction loss (Σf)
− Ws =
= 0,04600 + 0,87270 + 0,12545 + 0,16726 + 0,08363
= 1,29504 ft.lbf/lbm
P −P 
1
2
2
(v 2 − v1 ) + g(z 2 − z1 ) +  2 1  + ∑ f ...................... (Geankoplis, 1997)
2⋅α
 ρ 
Dimana :
Diameter pipa konstan, v1 = v2
Selisih tinggi pipa, z1 − z 2 =10 ft
Tekanan konstan, p2 = p1
Sehingga,
1
− Ws =
(0) + 32,174 (10) + 0 + ∑ f
2 ⋅1
32,174 ft/s 2
1
– Ws = (0) +
(10 ft) + 0 + 1,29504 ft.lbf/lbm
2
32,174 ft.lbm/lbf.s 2
= 11,29504 ft.lbf/lbm
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Energi pompa, Wp :
Ws = -η.Wp ...................................................................... (Geankoplis, 1997)
Bila efisiensi pompa 60 %, maka :
11,29504
Wp =
= 18,82507 ft.lbf/lbm
0,6
P
= m × Wp
................................................................ (Geankoplis, 1997)
= 1,50191 lbm/s × 18,82507 ft.lbf/lbm
= 28,27349 ft.lbf/s = 0,05141 hp
Maka daya motor yang digunakan adalah 1/12 hp.
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
LAMPIRAN E
PERHITUNGAN ASPEK EKONOMI
Dalam rencana pra rancangan pabrik pembuatan n-butiraldehid ini digunakan
asumsi sebagai berikut:
1
Pabrik beroperasi selama 330 hari dalam setahun.
2
Kapasitas maksimum adalah 21.000 ton/tahun.
3
Perhitungan didasarkan pada harga alat terpasang (HAT)
4
Harga alat disesuaikan dengan nilai tukar dolar terhadap rupiah, yaitu :
US$ 1 = Rp 11.760,- .......................................... (Metro TV, 17 Februari 2009)
E.1
Modal Investasi Tetap (Fixed Capital Investment)
E.1.1 Modal Investasi Tetap Langsung (MITL)
A.
Biaya Tanah Lokasi Pabrik
Luas tanah seluruhnya
= 21.740 m2
Biaya tanah pada lokasi pabrik berkisar
= Rp 300.000/m2.
Jarak antar alat-alat diperkirakan 10 %
= [(0,1 × 21.740) + 21.740] × Rp 300.000,-
= Rp 7.174.200.000,-
Biaya perataan tanah diperkirakan 5 %
Biaya perataan tanah
= 0,5 × Rp 7.174.200.000,-
= Rp
358.710.000,-
Maka total biaya tanah (A) adalah :
= Rp 7.174.200.000,- + Rp 358.710.000,-
B.
= Rp 7.532.910.000,-
Harga Bangunan dan Sarana
Tabel LE.1 Perincian Harga Bangunan, dan Sarana Lainnya
No.
Nama Bangunan
Luas (m2)
Harga
(Rp/m2)
Jumlah (Rp)
1.
Pos keamanan
100
300.000
30.000.000
2.
Tempat parkir
600
150.000
90.000.000
3.
Taman
500
80.000
40.000.000
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
4.
Perkantoran
600
2.000.000
1.200.000.000
Tabel LE.1 Perincian Harga Bangunan, dan Sarana Lainnya ..................... (Lanjutan)
No.
Nama Bangunan
5.
Perpustakaan
6.
Masjid
7.
Laboratorium
8.
Luas (m2)
Harga
(Rp/m2)
Jumlah (Rp)
80
300.000
24.000.000
300
500.000
150.000.000
80
1.000.000
80.000.000
Poliklinik
100
500.000
50.000.000
9.
Kantin
200
300.000
60.000.000
10.
Ruang kontrol
300
1.000.000
300.000.000
11.
Area bahan baku
1.300
400.000
520.000.000
12.
Area proses
3.000
2.000.000
6.000.000.000
13.
Area produk
450
500.000
225.000.000
14.
Area perluasan
2.000
120.000
240.000.000
15.
Bengkel
400
250.000
100.000.000
16.
Unit pengolahan limbah
200
1.000.000
200.000.000
17.
Unit pengolahan air
500
500.000
250.000.000
18.
Pengolahan uap
100
500.000
50.000.000
19.
Pengolahan listrik
500
500.000
250.000.000
20.
Pemadam kebakaran
150
500.000
75.000.000
21.
Perumahan karyawan
7.000
800.000
5.600.000.000
22.
Sarana olah raga
200
1.000.000
200.000.000
23.
Aula
80
250.000
20.000.000
24.
Jalan
3.000
300.000
900.000.000
Total
21.740
-
16.654.000.000
Total biaya bangunan dan sarana (B) = Rp. 16.654.000.000,-
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
C.
Perincian Harga Peralatan
Harga peralatan yang di impor dapat ditentukan dengan menggunakan
persamaan berikut (Timmerhaus et al, 2004) :
X  I 
Cx = Cy  2   x 
 X 1   I y 
m
dimana: Cx = Harga alat pada tahun 2007
Cy = Harga alat pada tahun dan kapasitas yang tersedia
X1 = Kapasitas alat yang tersedia
X2 = Kapasitas alat yang diinginkan
Ix = Indeks harga pada tahun 2007
Iy = Indeks harga pada tahun yang tersedia
m = Faktor eksponensial untuk kapasitas (tergantung jenis alat)
Untuk menentukan indeks harga pada tahun 2007 digunakan metode regresi
koefisien korelasi :
r=
[n ⋅ ΣX i ⋅ Yi − ΣX i ⋅ ΣYi ]
(n ⋅ ΣX i 2 − (ΣX i )2 )× (n ⋅ ΣYi 2 − (ΣYi )2 )
......... (Montgomery, 1992)
Tabel LE.2 Harga Indeks Marshall dan Swift
Tahun
Indeks
(Xi)
(Yi)
1.
1989
2.
No.
Xi.Yi
Xi²
Yi²
895
1780155
3956121
801025
1990
915
1820850
3960100
837225
3.
1991
931
1853621
3964081
866761
4.
1992
943
1878456
3968064
889249
5.
1993
967
1927231
3972049
935089
6.
1994
993
1980042
3976036
986049
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
7.
1995
1028
2050860
3980025
1056784
8.
1996
1039
2073844
3984016
1079521
9.
1997
1057
2110829
3988009
1117249
10.
1998
1062
2121876
3992004
1127844
Tabel LE.2 Harga Indeks Marshall dan Swift ............................. (Lanjutan)
Tahun
Indeks
(Xi)
(Yi)
11.
1999
12.
No.
Xi.Yi
Xi²
Yi²
1068
2134932
3996001
1140624
2000
1089
2178000
4000000
1185921
13.
2001
1094
2189094
4004001
1196836
14.
2002
1103
2208206
4008004
1216609
Total
27937
14184
28307996
55748511
14436786
(Sumber: Timmerhaus et al, 2004)
Data :
n = 14
∑Xi = 27937
∑Yi = 14184
∑XiYi = 28307996
∑Xi² = 55748511
∑Yi² = 14436786
Dengan memasukkan harga-harga pada Tabel LE–2, maka diperoleh harga
koefisien korelasi:
r =
(14)(28307996) − (27937)(14184)
[(14)(55748511) − (27937) 2 ] × [(14)(14436786) − (14184) 2 ]
= 0,98 ≈ 1
Harga koefisien yang mendekati 1 menyatakan bahwa terdapat hubungan
linier antar variabel X dan Y, sehingga persamaan regresi yang mendekati adalah
persamaan regresi linier.
Persamaan umum regresi linier, Y = a + b ⋅ X
Dimana
Y
= indeks harga pada tahun yang dicari (2007)
X
= variabel tahun ke n – 1
a, b = tetapan persamaan regresi
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Tetapan regresi ditentukan oleh :
b=
(n ⋅ ΣX i Yi ) − (ΣX i ⋅ ΣYi )
(n ⋅ ΣX i 2 ) − (ΣX i )2
a =
ΣYi. ΣXi 2 − ΣXi. ΣXi.Yi
n.ΣXi 2 − (ΣXi) 2
Maka :
b =
(14)(28307996) − (27937)(14184) 53536
=
= 16,809
3185
(14)(55748511) − (27937) 2
a =
(14184)(55748511) − (27937)(28307996) − 103604228
=
= −32528,8
3185
(14)(55748511) − (27937) 2
Sehingga persamaan regresi liniernya adalah:
Y=a+b⋅X
Y = 16,809 X – 32528,8
Dengan demikian, harga indeks pada tahun 2009 adalah:
Y = 16,809 (2009) – 32528,8
Y = 1240,481
Perhitungan harga peralatan menggunakan adalah harga faktor eksponsial
(m) Marshall & Swift. Harga faktor eksponen ini beracuan pada Tabel 6-4,
Timmerhaus et al (2004). Untuk alat yang tidak tersedia, faktor eksponensialnya
dianggap 0,6 (Timmerhaus et al, 2004)
D. Contoh Perhitungan Harga Peralatan:
- Tangki Penyimpanan Propilen (TT-101)
Kapasitas tangki, X2 = 1.216,03788 m3. Dari Gambar 14-58 Timmerhaus et
al, 2004), diperoleh untuk harga kapasitas tangki (X1) 1.000 m3 adalah (Cy) US$
180.000 Dari tabel 6-4, Timmerhaus (2004), faktor eksponen untuk tangki adalah
(m) 0,57. Indeks harga pada tahun 2002 (Iy) 1103.
Indeks harga tahun 2009 (Ix) adalah 1240,481. Maka estimasi harga tangki
untuk (X2) 1.216,03788 m3 adalah :
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
 1.216,03788 
Cx = US$ 180.000 × 

1.000


0 , 57
 1.240,481 


 1103 
Cx = US$ 226,312 × Rp 11.760,Cx = Rp 2.661.425.295 ,-/unit
Tabel LE.3 Estimasi Harga Peralatan Proses Import
No.
Kode Alat
Unit
Harga /Unit (Rp)
Harga Total (Rp)
1.
TT 101
2
2.661.425.295
5.322.850.589
2.
TT-102
4
895.338.729
3.581.354.917
3.
E-101
1
1.013.583
1.013.583
4.
TT-103
1
51.009.656
51.009.656
5.
R-101
1
2.624.161.529
2.624.161.529
6.
E-102
1
34.619.993
34.619.993
7.
V-101
1
2.733.920.599
2.733.920.599
8.
E-103
1
6.311.051
6.311.051
9.
V-102
1
1.207.781.760
1.207.781.760
10.
E-104
1
27.143.898
27.143.898
11.
V-103
1
62.861.368
62.861.368
12.
E-105
1
27.143.898
27.143.898
13.
V-104
1
472.629.233
472.629.233
14.
E-106
1
34.824.012
34.824.012
15
E-107
1
44.907.091
44.907.091
16.
E-108
1
39.812.992
39.812.992
17.
V-105
1
39.745.870
39.745.870
18.
E-109
1
87.243.091
87.243.091
19.
TT-104
2
1.695.376.724
3.390.753.449
20.
TT-105
1
494.924.080
494.924.080
21
TT-106
1
225.514.185
247.830.223
Total
20.540.318.977
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Tabel LE.4 Estimasi Harga Peralatan Proses Non-Import
No.
Kode Alat
Unit
Harga /Unit (Rp)
Harga Total (Rp)
1.
J-101
1
16.858.904
16.858.904
2.
J-102
1
7.982.208
7.982.208
3.
J-103
1
62.682.645
62.682.645
4.
J-104
1
148.062.748
148.062.748
5.
J-105
1
104.713.697
104.713.697
6.
J-106
1
3.508.538
3.508.538
7.
J-107
1
18.227.339
18.227.339
8.
J-108
1
18.196.773
18.196.773
9.
J-109
1
12.917.406
12.917.406
Total
393.150.257
Tabel LE. 5 Estimasi Harga Peralatan Utilitas Import
No.
Kode Alat
Unit
Harga /Unit (Rp)
Harga Total (Rp)
1.
SC-01
1
70.226.408
70.226.408
2.
TP-01
1
71.017.669
71.017.669
3.
TP-02
1
53.201.426
53.201.426
4.
CL-01
1
257.557.782
257.557.782
5.
SF-01
1
49.915.839
49.915.839
6.
TU-01
1
252.864.355
252.864.355
7.
TP-03
1
9.404.429
9.404.429
8.
WCT-01
1
124.529.939
124.529.939
9.
CE-01
1
78.338.814
78.338.814
10.
TP-04
1
163.560.585
163.560.585
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
11.
AE-01
1
53.602.069
53.602.069
12.
TP-05
1
176.605.042
176.605.042
13.
DE
1
117.842.380
117.842.380
14.
KU
1
443.722.188
443.722.188
15.
Lumpur aktif
1
1.320.992.193
1.320.992.193
Total
3.243.381.116
Tabel LE.6 Estimasi Harga Peralatan Utilitas Non-Import
No.
Kode Alat
Unit
Harga /Unit (Rp)
Harga Total (Rp)
1.
PU-01
1
4.848.787
4.848.787
2.
PU-02
1
4.921.325
4.921.325
3.
PU-03
1
4.921.325
4.921.325
4.
PU-04
1
337.546
337.546
5.
PU-05
1
421.933
421.933
6.
PU-06
1
4.611.214
4.611.214
7.
PU-07
1
4.611.214
4.611.214
8.
PU-08
1
3.036.574
3.036.574
9.
PU-09
1
621.319
621.319
10.
PU-10
1
3.036.574
3.036.574
11.
PU-11
1
3.512.868
3.512.868
13.
PU-13
1
2.814.958
2.814.958
14.
PU-14
1
461.981
461.981
15.
PU-15
1
2.814.958
2.814.958
16.
PU-16
1
485.941
485.941
17.
PU-17
1
2.814.958
2.814.958
18.
PU-18
1
19.
WR
2
12.015.064
6.500.000
12.015.064
13.000.000
20.
BS-01
1
6.500.000
6.500.000
21.
Tangki Penampungan
2
15.000.000
30.000.000
22.
Tangki Aerasi
1
35.000.000
35.000.000
23.
Generator
2
75.000.000
150.000.000
Total
341.758.302
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Untuk harga alat impor sampai di lokasi pabrik ditambahkan biaya sebagai berikut :
-
Biaya transportasi
= 5%
-
Biaya asuransi
= 1%
-
Bea masuk
= 15 %
.................................... (Rusjdi, 2004)
-
PPn
= 10 %
.................................... (Rusjdi, 2004)
-
PPh
= 10 %
..................................... (Rusjdi, 2004)
-
Biaya gudang di pelabuhan
= 0,5 %
-
Biaya administrasi pelabuhan = 0,5 %
-
Transportasi lokal
= 0,5 %
-
Biaya tak terduga
= 0,5 %
Total
= 43 %
Untuk harga alat non-impor sampai di lokasi pabrik ditambahkan biaya sebagai
berikut :
-
PPn
= 10 %
................................. (Rusjdi, 2004)
-
PPh
= 10 %
................................. (Rusjdi, 2004)
-
Transportasi lokal
= 0,5 %
-
Biaya tak terduga
= 0,5 %
Total
= 21 %
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Total harga peralatan tiba di lokasi pabrik (purchased-equipment delivered) :
Total
= 1,43 × (Rp 20.540.318.977,- + Rp 3.243.381.116,-) + 1,21 ×
(Rp 393.150.257,- + Rp 341.758.302)
= Rp 34.899.930.490,Biaya pemasangan diperkirakan 9 % dari total harga peralatan (Timmerhaus,
2004), sehingga total harga peralatan ditambah biaya pemasangan adalah :
(C)
= (1,09 × Rp 34.899.930.490,-)
= Rp 38.040.924.235,-
− Instrumentasi dan Alat Kontrol
Diperkirakan biaya instrumentasi dan alat kontrol 30 % dari total pembelian
peralatan (Timmerhaus et al, 2004).
Biaya instrumentasi dan alat kontrol (D) = 0,3 × Rp 34.899.930.490,= Rp 10.469.979.147,− Biaya Perpipaan
Diperkirakan biaya perpipaan adalah 80 % dari total biaya pembelian peralatan
(Timmerhaus et al, 2004).
Biaya perpipaan (E)
= 0,8 × Rp 34.899.930.490,= Rp 27.919.944.392,-
− Baja Instalasi Listrik
Diperkirakan biaya instalasi listrik adalah 15 % dari total biaya pembelian
peralatan (Timmerhaus et al, 2004).
Biaya instalasi listrik (F)
= 0,15 × Rp 34.899.930.490,= Rp 5.234.989.574,-
− Biaya Insulasi
Diperkirakan biaya insulasi adalah 9 % dari total biaya pembelian peralatan
(Timmerhaus et al, 2004).
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
= 0,09 × Rp 34.899.930.490,-
Biaya insulasi (G)
= Rp 3.140.993.744,− Biaya Inventaris Kantor
Diperkirakan biaya untuk inventaris kantor adalah 5 % dari total biaya pembelian
peralatan (Timmerhaus et al, 2004).
= 0,05 × Rp 34.899.930.490,-
Biaya inventaris kantor (H)
= Rp 1.744.996.525,-
− Biaya Perlengkapan Kebakaran dan Keamanan
Diperkirakan biaya perlengkapan kebakaran dan keamanan adalah 5 % dari total
pembelian peralatan (Timmerhaus et al, 2004)
Biaya perlengkapan kebakaran dan keamanan (I) = 0,05 × Rp 34.899.930.490,= Rp 1.744.996.525,− Sarana Transportasi
Untuk mempermudah pekerjaan, perusahaan memberikan fasilitas sarana
transportasi (J) seperti pada table berikut :
Tabel LE. 7 Biaya Sarana Transportasi
No.
Jenis Kendaraan
Unit
Tipe
Harga/ Unit
Harga Total
(Rp)
(Rp)
1
Dewan komisaris
3
BMW 120i
448.000.000 1.344.000.000
2
Direktur
1
Honda New Civic-i
330.000.000
330.000.000
3
Manajer
4
Kijang Innova
210.000.000
840.000.000
4
Bus karyawan
4
Mitsubishi Colt
380.000.000 1.520.000.000
5
Truk
5
Truk
475.000.000 2.375.000.000
6
Mobil pemasaran
3
Minibus L-300
130.000.000
390.000.000
7
Sepeda
10
Federal
1.200.000
12.000.000
8
Mobil pemadam kebakaran
2
Truk tangki
375.000.000
750.000.000
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
9
Ambulance
1
Standar
300.000.000
Total
300.000.000
7.861.000.000
Total MITL = A + B + C + D + E + F + G + H + I + J
= Rp 120.344.734.141,-
E.1.2 Modal Investasi Tetap Tidak Langsung (MITTL)
a. Pra Investasi
Ditetapkan sebesar 7 % dari total pembelian peralatan (Timmerhaus et al, 2004).
Pra Investasi (K)
= 0,07 × Rp 34.899.930.490,= Rp 2.442.995.134,-
b. Biaya Engineering dan Supervisi
Diperkirakan 30% dari total harga peralatan (Timmerhaus et al, 2004).
Biaya Engineering dan Supervisi (L)
= 0,3 × Rp 34.899.930.490,= Rp 10.469.979.147,-
c. Biaya Legalitas
Diperkirakan 4 % dari total pembelian peralatan (Timmerhaus et al, 2004)
Biaya legalias (M)
= 0,04 × Rp 34.899.930.490,= Rp 1.395.997.220,-
d. Biaya Kontraktor
Diperkirakan 8 % dari biaya tetap langsung (Timmerhaus et al, 2004)
Biaya kontraktor (N)
= 0,08 × Rp 34.899.930.490,= Rp 2.791.994.439,-
e. Biaya Tak Terduga
Diperkirakan 40 % dari total pembelian peralatan (Timmerhaus et al, 2004).
Biaya tak terduga (O)
= 0,4 × Rp 34.899.930.490,= Rp 13.959.972.196,-
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Total MITTL
=K+L+M+N+O
= Rp 31.060.938.136,-
Total MIT
= MITL + MITTL
= Rp 120.344.734.141,- + Rp 31.060.938.136,= Rp 151.405.672.277,-
E. 2
Modal Kerja
Modal kerja dihitung berdasarkan pengoperasian selama 3 bulan (90 hari).
E.2
Persediaan Bahan Baku
E.2.1 Bahan Proses
1. Propilen
Kebutuhan
= 1.730,68648 kg/jam
Harga
= Rp 10.500,- /kg
Harga total
= Rp 10.500,- × 90 hari × 24 jam × 1.730,68648 kg/jam
.................................. (Securytas, 2009)
= Rp 39.251.969.366,-
2. Gas Sintesis
Kebutuhan
= 2,45202 m3/jam
Harga
= Rp 78.540/28 m3
Harga total
= Rp 2.805,- × 90 hari × 24 jam × 2,45202 m3/jam
= Rp. 2.805,- / m3 .... (Wikipedia, 2009)
= Rp 14.856.299,-
3. Rhodium
Kebutuhan
= 3,58692 kg/jam
= 126,525 oz/jam
Harga `
= Rp 3.366.000,- /oz .................................... (KITCO, 2009)
Harga total
= Rp 3.366.000,- × 2 jam × 126,525 oz/jam
= Rp 851.766.300 ,-
B. Persediaan Bahan Baku
1. Alum, Al2(SO4)3
Kebutuhan
= 0,20722 kg/jam
Harga
= Rp 8.000,-/kg
...................... (CV. Rudang Jaya, 2008)
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Harga total
= Rp 8.000,-/kg × 90 hari × 24 jam/hari × 0,20722 kg/jam
= Rp 3.580.762,-
2. Soda Abu, Na2CO3
Kebutuhan
= 0,11189 kg/jam
Harga
= Rp 48.000,-/kg
Harga total
= Rp 48.000,-/kg × 90 hari × 24 jam/hari × 0,11189 kg/jam
...................... (CV Rudang Jaya., 2008)
= Rp 11.600.755,3. Kaporit, Ca(ClO)2
Kebutuhan
= 0,00347 kg/jam
...................... (CV Rudang Jaya., 2008)
Harga
= Rp 7.000,-/kg
Harga total
= Rp 7.000,-/kg × 90 hari × 24 jam/hari × 0,00347 kg/jam
= Rp 52.406,-
4. Asam Sulfat, H2SO4
Kebutuhan
= 0,11811 kg/jam = 0,09449 L/jam
Harga
= Rp 365.000,- /L
Harga total
= Rp 365.000,-/L × 90 hari × 24 jam × 0,09449 L/jam
...................... (CV Rudang Jaya., 2008)
= Rp 74.494.339,-
5. Natrium Hidroksida (NaOH)
Kebutuhan
= 0,19750 kg/jam
Harga
= Rp. 10.000,-/kg
Harga total
= Rp.10.000,-/kg × 90 hari × 24 jam × 0,19750 kg/jam
...................... (CV Rudang Jaya., 2008)
= Rp 4.266.000,-
6. Solar
Kebutuhan
= 187,92187 L/jam
Harga solar industri per 17 Desember 2008 = Rp. 6.100,- (Pertamina, 2008).
Harga total
= Rp. 6.100,-/L × 90 hari × 24 jam × 187,92187 L/jam
= Rp 2.476.058.559,-
Total biaya persediaan bahan baku proses dan utilitas selama 3 bulan adalah :
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
= Rp 42.688.644.786,E. 2.2 Kas
A. Gaji Pegawai
Tabel LE. 8 Perincian Gaji
Jabatan
Jumlah
Gaji/Bln (Rp)
Jumlah Gaji/Bln (Rp)
Dewan Komisaris
3
20.000.000
60.000.000
Direktur
1
15.000.000
15.000.000
Sekretaris
1
2.500.000
2.500.000
Manajer Umum dan SDM
1
8.000.000
8.000.000
Manajer Bisnis dan Keuangan
1
8.000.000
8.000.000
Manajer Teknik
1
8.000.000
8.000.000
Manajer Produksi
1
8.000.000
8.000.000
Kepala Bagian Umum
1
5.000.000
5.000.000
Kepala Bagian SDM
1
5.000.000
5.000.000
Kepala Bagian Bisnis
1
5.000.000
5.000.000
Kepala Bagian Keuangan
1
5.000.000
5.000.000
Kepala Bagian Mesin
1
5.000.000
5.000.000
Kepala Bagian Listrik
1
5.000.000
5.000.000
Kepala Bagian Proses
1
5.000.000
5.000.000
Kepala Bagian Utilitas
1
5.000.000
5.000.000
Kepala Seksi
17
4.000.000
68.000.000
Karyawan Umum dan SDM
14
2.500.000
35.000.000
Karyawan Bisnis dan Keuangan
14
2.500.000
35.000.000
Karyawan Teknik
17
2.500.000
42.500.000
Karyawan Produksi
75
2.500.000
187.500.000
Dokter
2
3.500.000
7.000.000
Perawat
5
1.500.000
7.500.000
Petugas Keamanan
15
1.500.000
22.500.000
Petugas Kebersihan
15
1.000.000
15.000.000
Supir
6
1.200.000
7.200.000
Jumlah
197
576.700.000
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Total gaji pegawai selama 3 bulan
= 3 × Rp. 576.700.000,= Rp1.730.100.000,-
B. Biaya Administrasi Umum
Diperkirakan 20 % dari total gaji pegawai
= 0,2 × Rp1.730.100.000,= Rp 346.020,000,-
C. Biaya Pemasaran
Diperkirakan 20 % dari total gaji pegawai
= 0,2 × Rp. 1.730.100.000,= Rp. 346.020.000,-
D. Pajak Bumi dan Bangunan
Dasar perhitungan Pajak Bumi dan Bangunan (PBB) mengacu kepada UndangUndang RI No. 20 Tahun 2000 Jo UU No. 21 Tahun 1997 tentang Bea Perolehan
Hak atas Tanah dan Bangunan sebagai berikut :
-
Yang menjadi objek pajak adalah perolehan hak atas tanah dan atas bangunan
(Pasal 2 ayat 1 UU No.20/00).
-
Dasar pengenaan pajak adalah Nilai Perolehan Objek Pajak (Pasal 6 ayat 1 UU
No.20/00).
-
Tarif pajak ditetapkan sebesar 5% (Pasal 5 UU No.21/97).
-
Nilai Perolehan Objek Pajak Tidak Kena Pajak ditetapkan sebesar Rp.
30.000.000,- (Pasal 7 ayat 1 UU No.21/97).
-
Besarnya pajak yang terutang dihitung dengan cara mengalikkan tarif pajak
dengan Nilai Perolehan Objek Kena Pajak (Pasal 8 ayat 2 UU No.21/97).
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Maka berdasarkan penjelasan di atas, perhitungan PBB ditetapkan sebagai berikut :
Wajib Pajak Pabrik Pembuatan n-Butiraldehid
Nilai Perolehan Objek Pajak
Tanah
Rp
7.532.910.000,-
Bangunan
Rp
16.654.000.000,-
Total NJOP
Rp
24.186.910.000,-
Nilai Perolehan Objek Pajak Tidak Kena Pajak
(Rp.
Nilai Perolehan Objek Pajak Kena Pajak
Rp
24.156.910.000,-
Pajak yang Terutang (5 % × NPOPKP)
Rp
1.207.845.500,-
30.000.000,- )
Tabel LE.9 Perincian Biaya Kas
No.
Jenis Biaya
Jumlah (Rp)
1.
Gaji Pegawai
1.730.100.000
2.
Administrasi Umum
346.020.000
3.
Pemasaran
346.020.000
4.
Pajak Bumi dan Bangunan
1.207.845.500
Total
3.629.985.500
D. Biaya Start -Up
Diperkirakan 12 % dari Modal Investasi Tetap (Timmerhaus et al, 2004).
Biaya Start- up
= 0,12 × Rp 151.405.672.277,= Rp 18.168.680.673,-
E. 2.3 Piutang Dagang
PD =
IP
× HPT
12
dimana:
PD
= Piutang dagang
IP
= Jangka waktu kredit yang diberikan (1 bulan)
HPT
= Hasil penjualan tahunan
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Biaya Penjualan
Harga jual butiraldehid = US$ 1,2 /kg
Produksi butiraldehid
(Digital Information Service, 2008)
= 2.791,06858 kg/jam
Produk samping iso-butiraldehid = 36,8571 kg/jam
Hasil penjualan butiraldehid dan iso-butiraldehid tahunan
= Rp 14.112,- × (2791,06858 + 36,8571) kg/jam × 24 jam/hari × 330 hari/tahun
= Rp 316.068.882.594,Piutang Dagang
=
1
× Rp 316.068.882.594,12
= Rp 26.339.073.549,Perincian modal kerja dapat dilihat pada tabel berikut :
Tabel LE.10 Perincian Modal Kerja
No.
Biaya
Jumlah (Rp)
1.
Bahan baku proses dan utilitas
42.688.644.786,-
2.
Kas
3.
Start-Up
18.168.680.673,-
4.
Piutang Dagang
26.339.073.549,-
3.629.985.500,-
Total
Total Modal Investasi
90.826.384.509,-
= Modal Investasi Tetap + Modal Kerja
= Rp 151.405.672.277,- + Rp 90.826.384.509,= Rp 242.232.056.786,-
Sumber Modal
Modal berasal dari :
a. Modal Sendiri
= 60 % × Total Modal Investasi
= 0,6 × Rp 242.232.056.786,= Rp 145.339.234.072,-
b. Modal dari Bank
= 40 % × Total Modal Investasi
= 0,4 × Rp 242.232.056.786,= Rp 96.892.822.714,-
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
E. 3
Biaya Produksi Total
E.3.1 Biaya Tetap (Fixed Cost = FC)
A.
Gaji Tetap Karyawan
Gaji tetap karyawan terdiri dari gaji tetap setiap bulan ditambah 2 bulan gaji
yang diberikan sebagai tunjangan, sehingga :
Gaji Total (P)
= (12 + 2) × Rp. 576.700.000,= Rp 8.073.800.000,-
B.
Bunga Pinjaman Bank
Bunga pinjaman bank adalah 8,25 % dari total pinjaman (Metro TV, 2009).
Bunga Bank (Q)
= 0,0825 × Rp 96.892.822.714,= Rp 7.993.657.874,-
C.
Depresiasi dan Amortisasi
Pengeluaran untuk memperoleh harta berwujud yang mempunyai masa
manfaat lebih dari 1 (satu) tahun harus dibebankan sebagai biaya untuk
mendapatkan,
menagih,
dan
memelihara
penghasilan
melalui
penyusutan
(Rusdji,2004). Pada perancangan pabrik ini, dipakai metode garis lurus atau straight
line method. Dasar penyusutan menggunakan masa manfaat dan tarif penyusutan
sesuai dengan Undang-undang Republik Indonesia
No. 17 Tahun 2000 Pasal 11
ayat 6 dapat dilihat pada tabel di bawah ini.
Tabel LE.11 Aturan Depresiasi Sesuai UU Republik Indonesia No. 17 Tahun 2000
Kelompok Harta
Masa
Tarif
Berwujud
(tahun)
(%)
4
25
Beberapa Jenis Harta
I. Bukan Bangunan
1.Kelompok 1
Mesin kantor, perlengkapan, alat perangkat/
tools industri.
2. Kelompok 2
8
12,5
Mobil, truk kerja
3. Kelompok 3
16
6,25
Mesin industri kimia, mesin industri mesin
20
5
II. Bangunan
Permanen
Bangunan sarana dan penunjang
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Sumber : Waluyo, 2000 dan Rusdji,2004
Depresiasi dihitung dengan metode garis lurus dengan harga akhir nol.
D=
P−L
n
Dimana : D
= Depresiasi per tahun
P
= Harga awal peralatan
L
= Harga akhir peralatan
n
= Umur peralatan (tahun)
Tabel LE.12 Perhitungan Biaya Depresiasi sesuai UU RI No. 17 Tahun 2000
Komponen
Biaya (Rp)
Umur
Depresiasi
(Tahun)
(Rp)
Bangunan
16.654.000.000
20
832.700.000
Peralatan proses dan utilitas
34.899.930.490
16
2.181.245.656
Instrumentrasi dan pengendalian proses
10.469.979.147
4
2.617.494.787
Perpipaan
27.919.944.392
Instalasi listrik
5.234.989.574
Insulasi
3.140.993.744
Inventaris kantor
1.744.996.525
Perlengkapan keamanan dan kebakaran
Sarana transportasi
1.744.996.525
7.861.000.000
Total
4
4
4
4
4
8
6.979.986.098
1.308.747.393
785.248.436
436.249.131
436.249.131
982.625.000
16.560.545.632
Semua modal investasi tetap langsung (MITL) kecuali tanah mengalami
penyusutan yang disebut depresiasi, sedangkan modal investasi tetap tidak langsung
(MITTL) juga mengalami penyusutan yang disebut amortisasi.
Pengeluaran untuk memperoleh harta tak berwujud dan pengeluaran lainnya
yang mempunyai masa manfaat lebih dari 1 (satu) tahun untuk mendapatkan,
menagih, dan memelihara penghasilan dapat dihitung dengan amortisasi dengan
menerapkan taat azas (UU RI Pasal 11 ayat 1 No. Tahun 2000). Para Wajib Pajak
menggunakan tarif amortisasi untuk harta tidak berwujud dengan menggunakan masa
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
manfaat kelompok masa 4 (empat) tahun sesuai pendekatan prakiraan harta tak
berwujud yang dimaksud (Rusdji, 2004).
Untuk masa 4 tahun, maka biaya amortisasi adalah 20 % dari MITTL. sehingga :
= 0,20 × Rp 31.060.938.136,-
Biaya amortisasi
= Rp 6.212.187.627,Total biaya depresiasi dan amortisasi (R)
= Rp 16.560.545.632,- + Rp 6.212.187.627,= Rp 22.772.733.259,-
D. Biaya Total Perawatan
1. Perawatan Mesin dan Alat-Alat Proses
Peralatan mesin dan peralatan dalam industri proses berkisar 2 sampai 20 %.
Maka
diambil
20
%
dari
harga
peralatan
terpasang
di
pabrik
(Timmerhaus et al, 2004).
= 0,2 × Rp 38.040.924.235,-
Biaya peralatan mesin
= Rp 3.804.092.423,2. Perawatan Bangunan
Diperkirakan 10 % dari harga bangunan (Timmerhaus er al, 2004)
Biaya perawataan bangunan = 0,1 × Rp. 16.654.000.000,= Rp1.665.400.000,3. Perawatan Kendaraan
Diperkirakan 10 % dari harga kendaraan (Timmerhaus et al, 2004).
Biaya perawatan kendaraan
= 0,1 × Rp 7.861.000.000,= Rp 786.100.000,-
4. Perawatan Instrumentasi dan Alat Kontrol
Diperkirakan
10
%
dari
harga
instrumentasi
dan
alat
kontrol
(Timmerhaus et al, 2004).
Perawatan instrumen
= 0,1 × Rp 10.469.979.147,= Rp 1.046.997.915,-
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
5. Perawatan Perpipaan
Diperkirakan 10 % dari harga perpipaan (Timmerhaus et al, 2004).
Perawatan perpipaan
= 0,1 × Rp 27.919.944.392,= Rp 2.791.994.439,-
6. Perawatan Instalasi Listrik
Diperkirakan 10 % dari harga instalasi listrik (Timmerhaus et al, 2004).
Perawatan listrik
= 0.1 × Rp 5.234.989.574,= Rp 523.498.957,-
7. Perawatan Insulasi
Diperkirakan 10 % dari harga insulasi (Timmerhaus et al, 2004).
Perawatan insulasi
= 0,1 × Rp 3.140.993.744,= Rp 314.099.374,-
8. Perawatan Inventaris Kantor
Diperkirakan 10 % dari harga inventaris kantor (Timmerhaus et al, 2004).
Perawatan inventaris kantor = 0,1 × Rp 1.744.996.525,= Rp 174.499.652,-
9. Perawatan Perlengkapan Kebakaran
Diperkirakan 10 % dari perlengkapan kebakaran (Timmerhaus et al, 2004).
Perawatan perlengkapan
= 0,1 × Rp 1.744.996.525,= Rp 174.499.652,-
Total biaya perawatan (S)
= Rp 11.281.182.414,-
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
E. Biaya Tambahan Industri (Plant Overhead Cost)
Biaya tambahan industri ini diperkirakan 10 % dari modal investasi tetap
(Timmerhaus et al, 2004).
Plant Overhead Cost (T)
= 0,1 × Rp 151.405.672.277,= Rp 15.140.567.228,-
F. Biaya Administrasi Umum
Biaya administrasi umum selama 3 bulan adalah : Rp. 346.020,000,Biaya administrasi umum 1 tahun (U)
= 4 × Rp. 346.020.000,= Rp1.384.080,000,-
G. Biaya Pemasaran dan Distribusi
Biaya pemasaran selama 3 bulan adalah Rp. 346.020.000,Biaya pemasaran selama 1 tahun
= 4 × Rp.346.020.000,= Rp 1.384.080.000,-
Biaya distribusidiperkirakan 50 % dari total biaya pemasaran, sehingga :
Biaya distribusi
= 0,5 × Rp1,384,080,000
= Rp 692.040.000,-
Biaya pemasaran dan distribusi (V)
= Rp 1.384.080.000,-+Rp 692.040.000,= Rp 2.076.120.000,-
H. Biaya Laboratorium, Penelitian dan Pengembangan
Diperkirakan 5 % dari biaya tambahan industri (Timmerhaus et al,2004).
Biaya laboratorium (W)
= 0,05 × Rp 15.140.567.228,= Rp 757.028.361,-
I. Hak Paten dan Royalti
Diperkirakan 1 % dari modal investasi tetap (Timmerhaus et al, 2004).
Biaya hak paten dan royalti (X)
= 0,01 × Rp 151.405.672.277,= Rp 1.514.056.723,-
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
J. Biaya Asuransi
1. Biaya Asuransi Pabrik
Biaya asuransi pabrik adalah 3,1 0/00 dari modal investasi tetap langsung
(Asosiasi Asuransi Jiwa Indonesia-AAJI, 2008).
= 0,0031 × Rp 120.344.734.141,= Rp 373.068.676,2. Biaya Asuransi Karyawan
Premi asuransi
= Rp. 351.000,- /tenaga kerja (PT. Prudential Life
Asusurance, 2008).
Biaya asuransi karyawan
= 197 × Rp. 351.000,-/orang
= Rp 69.147.000,-
Biaya total asuransi (Y)
= Rp 373.068.676,- + Rp 69.147.000,= Rp 442.215.676,-
K. Pajak Bumi dan Bangunan
Pajak bumi dan bangunan (Z)
= Rp 1.207.845.500,-
Total biaya tetap = P + Q + R + S + T + U + V+ W + X + Y + Z
= Rp 72.643.287.035,E. 3.2 Biaya Variabel
A. Biaya Variabel Bahan Baku Proses dan Utilitas per Tahun
Biaya bahan baku proses dan utilitas selama 90 hari = Rp36.260.890.338 ,Total biaya persediaan bahan baku proses dan utilitas selama 1 tahun produksi
= Rp 42.688.644.786,- × 330
90
= Rp 156.525.030.883,-
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
B. Biaya Variabel Tambahan
1. Perawatan dan Penanganan Lingkungan
Diperkirakan 8 % dari biaya variabel bahan baku
Biaya perawatan lingkungan
= 0,08 × Rp 156.525.030.883,= Rp 12.522.002.471,-
2. Biaya Variabel Pemasaran dan Distribusi
Diperkirakan 0,8 % dari biaya variabel bahan baku.
Biaya variabel bahan baku
= 0,008 × Rp 156.525.030.883,= Rp 1.252.200.247,-
Total biaya variabel tambahan
= Rp 13.774.202.718 ,-
C. Biaya Variabel Lainnya
Diperkirakan 5 % dari biaya variabel tambahan.
= 0,05 × Rp 13.774.202.718 ,-
Biaya variabel lain
= Rp 688.710.136,-
Total Biaya Variabel
= Rp 170.987.943.736,-
Total Biaya Produksi
= Biaya Tetap + Biaya Variabel
= Rp 243.631.230.772,-
E. 4 Perkiraan Laba/Rugi Perusahaan
E. 4.1 Laba Sebelum Pajak (Bruto)
Laba atas penjualan
= Total Penjualan – Biaya Produksi
= Rp 316.068.882.594,- – Rp 243.631.230.772,= Rp 72.437.651.822,-
Bonus perusahaan untuk karyawan 0,5 % dari keuntungan perusahaan
= 0,005 × Rp 72.437.651.822,= Rp 3.621.882.591,-
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Pengurangan bonus atas penghasilan bruto sesuai dengan UU RI No. 17/00
pasal 6 ayat 1 sehingga :
Laba sebelum pajak (bruto) = Rp 72.437.651.822,- – Rp 3.621.882.591,= Rp 68.815.769.231,E.4.2. Pajak Penghasilan
Berdasarkan UURI Nomor 17 ayat 1 Tahun 2000, Tentang Perubahan Ketiga
atas Undang-undang Nomor 7 Tahun 1983 Tentang Pajak Penghasilan adalah
(Rusjdi, 2004) :
‫ـ‬
Penghasilan sampai dengan Rp 50.000.000,- dikenakan pajak sebesar 10 %.
‫ـ‬
Penghasilan Rp 50.000.000,- sampai dengan Rp 100.000.000,- dikenakan
pajak sebesar 15 %.
‫ـ‬
Penghasilan di atas Rp 100.000.000,- dikenakan pajak sebesar 30 %.
Maka pajak penghasilan yang harus dibayar adalah :
- 10 % × Rp. 50.000.000,- 15 % × (Rp.100.000.000
– Rp. 50.000.000)
= Rp
5.000.000,-
= Rp
7.500.000,-
- 30 % × (Rp 68.815.769.231,- – Rp. 100.000.000) = Rp 20.614.730.769,Total PPh
= Rp 20.627.230.769,-
E.4.3. Laba Setelah Pajak
Laba setelah pajak
= Laba Sebelum Pajak – PPh
= Rp 68.815.769.231,- – Rp 20.627.230.769,= Rp 48.188.538.462,-
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
E. 5
A.
Analisa Aspek Ekonomi
Profit Margin (PM)
PM
=
Laba sebelum pajak
×100 %
total penjualan
=
Rp 68.815.769.231,×100%
Rp 316.068.882.594
= 21,77 %
B.
Break Even Point (BEP)
BEP
=
Biaya tetap
× 100%
Total penjualan − Biaya variabel
=
Rp.72.643.287.035,−
× 100 %
( Rp 316.068.882.594,-) − ( Rp 170.987.943.736 ,-)
= 50,07 %
Kapasitas produksi pada titik BEP
= 50,07 % × 21.000 ton/tahin
= 10.514,7 ton/tahun
Nilai penjualan pada titik BEP
= 50,07 % × Rp 316.068.882.594,= Rp 158.258.436.580,-
C. Return on Investment (ROI)
ROI
=
Laba setelah pajak
× 100%
Total modal investasi
=
Rp 48.188.538.462,×100%
Rp 242.232.056.786,-
= 19,89 %
D. Pay Out Time (POT)
POT
=
1
×1 tahun
0,1989
= 5,02 tahun
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
E. Return on Network (RON)
RON =
=
Laba setelah pajak
× 100 %
Modal sendiri
Rp 48.188.538.462 ,−
×100 %
Rp 145.339.234.072 ,-
= 33,15 %
F. Internal Rate of Return (IRR)
Untuk menentukan nilai IRR harus digambarkan jumlah pendapatan dan
pengeluaran dari tahun ke tahun yang disebut “Cash Flow”. Untuk
memperoleh cash flow diambil ketentuan sebagai berikut:
-
Laba kotor diasumsikan mengalami kenaikan 10 % tiap tahun
-
Masa pembangunan disebut tahun ke nol
-
Jangka waktu cash flow dipilih 10 tahun
-
Perhitungan dilakukan dengan menggunakan nilai pada tahun ke – 10
-
Cash flow adalah laba sesudah pajak ditambah penyusutan.
Dari Tabel LE.13, diperoleh nilai IRR = 15,52
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Tabel LE.13 Data Perhitungan Internal Rate of Return (IRR)
0
-
-
-
-
-242.232.056.786
P/F
pada i
= 15%
1
-242.232.056.786
P/F
pada i
= 16%
1
1
68.815.769.231
20.627.230.769
48.188.538.462
22.772.733.259
70.961.271.721
0,8696
61.705.453.671
0,8621
61.173.510.104
2
75.697.346.154
22.691.703.846
53.005.642.308
22.772.733.259
75.778.375.567
0,7561
57.299.338.803
0,7432
56.315.677.443
3
83.267.080.769
24.962.624.231
58.304.456.539
22.772.733.259
81.077.189.798
0,6575
53.309.568.372
0,6407
51.942.723.793
4
91.593.788.846
27.460.636.654
64.133.152.192
22.772.733.259
86.905.885.452
0,5718
49.688.722.068
0,5523
47.997.346.889
5
100.753.167.731
30.208.450.319
70.544.717.412
22.772.733.259
93.317.450.671
0,4972
46.395.265.471
0,4761
44.429.652.830
6
110.828.484.504
33.231.045.351
77.597.439.153
22.772.733.259
100.370.172.412
0,4323
43.392.795.340
0,4104
41.196.159.866
7
121.911.332.955
36.555.899.886
85.355.433.068
22.772.733.259
108.128.166.328
0,3759
40.649.382.782
0,3538
38.258.938.259
8
134.102.466.250
40.213.239.875
93.889.226.375
22.772.733.259
116.661.959.634
0,3269
38.137.001.545
0,3050
35.584.867.528
9
147.512.712.875
44.236.313.863
103.276.399.013
22.772.733.259
126.049.132.272
0,2843
35.831.030.375
0,2630
33.144.994.957
10
162.263.984.163
48.661.695.249
113.602.288.914
22.772.733.259
136.375.022.173
0,2472
33.709.819.778
0,2267
30.913.981.446
Tahun
Laba Sebelum
Pajak
Laba Setelah
Pajak
Pajak
Depresiasi
Net Cash Flow
PV pada i =15%
217.886.321.419
IRR
= 15 % +
PV pada i = 16%
-242.232.056.786
198.725.796.330
217.886.321.419
× (16 − 15) %
217.886.321.419 + 198.725.796.330
= 15,52 %
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi
21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Tabel LE. 14 Data Perhitungan BEP
%
Biaya Tetap
Biaya Variabel
Total Biaya Produksi
Penjualan
Kapasitas
(Milyar Rupiah)
(Milyar Rupiah)
(Milyar Rupiah)
(Milyar Rupiah)
0
72,64328704
0
72,64328704
0
10
72,64328704
17,09879437
89,74208141
31,60688826
20
72,64328704
34,19758875
106,8408758
63,21377652
30
72,64328704
51,29638312
123,9396702
94,82066478
40
72,64328704
68,39517749
141,0384645
126,427553
50
72,64328704
85,49397187
158,1372589
158,0344413
60
72,64328704
102,5927662
175,2360533
189,6413296
70
72,64328704
119,6915606
192,3348477
221,2482178
80
72,64328704
136,790355
209,433642
252,8551061
90
72,64328704
153,8891494
226,5324364
284,4619943
100
72,64328704
170,9879437
243,6312308
316,0688826
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi
21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi
21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Harga (Milyar Rupiah)
350
300
250
Biaya Tetap
50,07 %
200
Biaya Variabel
150
Biaya Produksi
100
Penjualan
50
0
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Kapasitas (%)
Gambar LE.1 Grafik Break Event Point Pabrik Pembuatan n-Butiraldehid
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi
21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009
Deni Mardayani : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N-Butiraldehid Dari Propilen Dan Gas Sintesis Dengan Katalis
Rhodium Melalui Proses Oxo-Reaction Dengan Kapasitas Produksi 21.000 Ton/Tahun, 2009.
USU Repository © 2009