jurusan teknik kimia fakultas teknik universitas sebelas maret
advertisement
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id TUGAS AKHIR PRARANCANGAN PABRIK MELAMIN DARI UREA DENGAN PROSES BASF KAPASITAS 20.000 TON/TAHUN Oleh: Amiroh Nurlaila Safitri I 0506011 Esmiyatun I 0506020 JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA commit to user 2012 perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id commit to user perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id KATA PENGANTAR Segala puji syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa, hanya karena rahmat dan ridho-Nya, penulis akhirnya dapat menyelesaikan penyusunan laporan tugas akhir dengan judul “Prarancangan Pabrik Melamin dari Urea dengan Proses BASF Kapasitas 20.000 Ton / Tahun” ini. Dalam penyusunan tugas akhir ini penulis memperoleh banyak bantuan baik berupa dukungan moral maupun spiritual dari berbagai pihak. Oleh karena itu, sudah sepantasnya penulis mengucapkan terima kasih kepada : 1. Kedua orang tua dan keluarga atas dukungan doa, materi, dan semangat yang senantiasa diberikan tanpa kenal lelah. 2. Wusana Agung Wibowo, S.T., M.T. selaku Dosen Pembimbing I dan Enny Kriswiyanti Artati, S.T., M.T. selaku Dosen Pembimbing II atas bimbingan dan bantuannya dalam penulisan tugas akhir. 3. Dr. Sunu Herwi Pranolo selaku Ketua Jurusan Teknik Kimia FT UNS. 4. Enny Kriswiyanti Artanti, S.T., M.T. dan Dwi Ardiana, S.T., M.T. selaku Pembimbing Akademik. 5. Teman-teman mahasiswa jurusan teknik kimia, FT UNS, khususnya angkatan 2006 Penulis menyadari bahwa laporan tugas akhir ini belum sempurna. Oleh karena itu, penulis membuka diri terhadap segala saran dan kritik yang membangun. Semoga laporan tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi penulis dan pembaca sekalian. Surakarta, Januari 2012 Penulis commit to user iii perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id DAFTAR ISI Halaman Judul ................................................................................................... i Lembar Pengesahan ........................................................................................... ii Kata Pengantar ................................................................................................... iii Daftar Isi ......................................................................................................... iv Daftar Tabel ...................................................................................................... v Daftar Gambar ................................................................................................. i Intisari .............................................................................................................. xiv BAB I PENDAHULUAN ............................................................................. 1 1.1 Latar Belakang Pendirian Pabrik .............................................. 1 1.2 Kapasitas Pabrik ...................................................................... 2 1.2.1 Perkiraan Kebutuhan Melamin di Indonesia ................ 2 1.2.2 Ketersediaan Bahan Baku ............................................. 4 1.2.3 Kapasitas Pabrik yang Berproduksi .............................. 4 1.3 Lokasi Pabrik ........................................................................... 5 1.4 Tinjauan Proses ....................................................................... 7 1.4.1 Macam-macam Proses .................................................. 8 1.4.2 Kegunaan Produk ........................................................ 16 1.4.3 Sifat Fisis dan Kimia Bahan Baku dan Produk ........... 17 1.4.4 Tinjauan Proses Secara Umun ...................................... 21 commit to user ix perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id BAB II DESKRIPSI PROSES........................................................................ 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 23 Spesifikasi Bahan Baku dan Produk ....................................... 23 2.1.1 Spesifikasi Bahan Baku ............................................... 23 2.1.2 Spesifikasi Produk ........................................................ 24 Konsep Reaksi ......................................................................... 25 2.2.1 Mekanisme Reaksi ....................................................... 25 2.2.2 Kondisi Operasi ............................................................ 29 2.2.3 Tinjauan Termodinamika ............................................. 29 2.2.4 Tinjauan Kinetika Reaksi ............................................. 31 Diagram Alir Proses dan Tahapan Proses ............................... 33 2.3.1 Diagram Alir Proses ..................................................... 33 2.3.2 Tahapan Proses ............................................................. 36 2.3.2.1 Tahap Penyiapan Bahan Baku ......................... 36 2.3.2.2 Tahap Reaksi ................................................... 36 2.3.2.3 Tahap Pemurnian Produk ................................ 37 Neraca Massa dan Neraca Panas ............................................. 39 2.4.1 Neraca Massa Overall ................................................. 39 2.4.2 Neraca Massa Alat ........................................................ 40 2.4.3 Neraca Panas Overall ................................................... 44 2.4.4 Neraca Panas Alat ......................................................... 46 Lay Out Pabrik dan Peralatan .................................................. 52 2.5.1 Lay Out Pabrik.............................................................. 52 2.5.2 Lay Out Peralatan Proses .............................................. commit to user 58 ix perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id BAB III SPESIFIKASI ALAT ....................................................................... 51 3.1 Silo .............................................................................................. 61 3.2 Belt conveyor............................................................................... 62 3.3 Screw conveyor .......................................................................... 62 3.4 Bucket elevator ............................................................................ 63 3.5 Melter ......................................................................................... 64 3.6 Tangki ......................................................................................... 65 3.7 Reaktor ....................................................................................... 66 3.8 Desublimer ................................................................................. 66 3.9 Cyclone ....................................................................................... 67 3.10 Scrubber ..................................................................................... 68 3.11 Blower ........................................................................................ 68 3.12 Furnace ...................................................................................... 69 3.13 Heat Exchanger .......................................................................... 70 3.14 Cooler ......................................................................................... 71 3.15 Compressor ................................................................................ 73 3.16 Pompa ......................................................................................... 73 BAB IV UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM ............ 75 4.1 Unit Pendukung Proses ........................................................... 75 4.1.1 Unit Pengadaan Steam ................................................. 76 4.1.1.1 Perhitungan Kapasitas Boiler ........................ 78 4.1.1.2 Menentukan Luas Penampang Perpindahan Panas.. . ....................................................................... commit to user ix 79 perpustakaan.uns.ac.id 4.2 digilib.uns.ac.id 4.1.1.3 Perhitungan Kebutuhan Bahan Bakar ........... 80 4.1.1.4 Spesifikasi Boiler ........................................... 80 4.1.2 Unit Pengadaan dan Pengolahan Air ............................ 81 4.1.2.1 Penyediaan Air ............................................... 81 4.1.2.2 Pengolahan Air ............................................... 83 4.1.2.3 Kebutuhan Air ................................................ 90 4.1.3 Unit Pembangkit Tenaga Listrik .................................. 91 4.1.3.1 Kebutuhan Listrik .......................................... 92 4.1.3.2 Generator ....................................................... 95 4.1.4 Unit Penyedia Bahan Bakar .......................................... 96 4.1.5 Unit Penyedia Molten Salt .......................................... 97 4.1.6 Unit Penyedia Udara Tekan ......................................... 98 4.1.7 Unit Pengolahan Limbah ............................................. 99 Laboratorium ........................................................................... 103 4.2.1 Program Kerja Laboratorium ................................... 103 4.2.2 Alat-alat Utama Laboratorium .................................. 105 BAB V MANAJEMEN PERUSAHAAN........................................................ 107 5.1 Bentuk Perusahaan .................................................................. 5.2 Struktur Organisasi .................................................................. 108 5.3 Tugas dan Wewenang ............................................................. 112 5.3.1 Pemegang Saham ........................................................ 112 5.3.2 Dewan Komisaris ........................................................ 112 5.3.3 Dewan Direksi ............................................................. commit to user 113 ix 107 perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id 5.3.4 Staf Ahli ....................................................................... 114 5.3.5 Penelitian dan Pengembangan (Litbang) ..................... 114 5.3.6 Kepala Bagian............................................................... 115 5.3.7 Kepala Seksi ................................................................. 119 Pembagian Jam Kerja Karyawan ............................................ 119 5.4.1 Karyawan Non Shift ..................................................... 120 5.4.2 Karyawan Shift atau Ploog ........................................... 120 5.5 Status Karyawan dan Sistem Upah ......................................... 123 5.6 Penggolongan Jabatan, Jumlah Karyawan dan Gaji ............... 124 5.6.1 Penggolongan Jabatan ................................................. 124 5.6.2 Jumlah Karyawan dan Gaji .......................................... 124 Kesejahteraan Sosial Karyawan .............................................. 128 BAB VI ANALISIS EKONOMI ..................................................................... 129 5.4 5.7 6.1 Penaksiran Harga Peralatan ..................................................... 129 6.2 Dasar Perhitungan ................................................................... 131 6.3 Penentuan Total Capital Investment (TCI) ............................ 131 6.4 Hasil Perhitungan ................................................................... 133 6.4.1 Fixed Capital Investment (FCI) ................................... 133 6.4.2 Working Capital Investment (WCI) ............................. 134 6.4.3 Total Capital Investment (TCI) .................................. 134 6.4.4 Direct Manufacturing Cost (DMC) ............................. 134 6.4.5 Indirect Manufacturing Cost (IMC) ............................ 135 commit to user ix perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id 6.4.6 Fixed Manufacturing Cost (FMC) ............................... 135 6.4.7 Total Manufacturing Cost .......................................... 135 6.4.8 General Expense (GE) ................................................. 135 6.4.9 Total Production Cost (TPC) ...................................... 136 6.4.10 Analisa Kelayakan ....................................................... 139 Daftar Pustaka ................................................................................................. 140 Lampiran commit to user ix perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id DAFTAR GAMBAR Gambar 1.1 Grafik kebutuhan melamin tahun 2006-2010 ........................... 3 Gambar 1.2 Peta lokasi perencanaan pembangunan pabrik .......................... 6 Gambar 1.3 Struktur molekul melamin ........................................................ 7 Gambar 2.1 Diagram Alir Kualitatif ............................................................. 34 Gambar 2.2 Diagram Alir Kuantitatif ........................................................... 35 Gambar 2.3 Lay Out Pabrik ....................................................................... Gambar 2.4 Lay Out Peralatan Proses .......................................................... 59 Gambar 4.1 Diagram Pengolahan Air ........................................................... 89 Gambar 4.2 Diagram Alir Waste Water Treatment ...................................... 102 Gambar 5.1 Struktur Organisasi Pabrik Melamin ......................................... 111 Gambar 6.1 Chemical Engineering Cost Index ............................................ 130 Gambar 6.2 Grafik Analisis Kelayakan ........................................................ 139 commit to user xiii 57 perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id DAFTAR TABEL Tabel 1.1 Kebutuhan Impor Melamin Indonesia 2006 – 2010 ................... 3 Tabel 1.2 Pabrik Urea di Indonesia .............................................................. 4 Tabel 1.3 Kapasitas produksi perusahaan melamin di dunia ........................ 5 Tabel 1.4 Perbandingan proses...................................................................... 15 Tabel 1.5 Prosentase penggunaan melamin di beberapa negara.................... 17 Tabel 2.1 Neraca Massa Overall ................................................................... 39 Tabel 2.2 Neraca Massa di Melter................................................................. 40 Tabel 2.3 Neraca Massa di Tangki…............................................................ 40 Tabel 2.4 Neraca Massa di Scrubber……………………………………… 41 Tabel 2.5 Neraca Massa di Purging ( Tee-01 )……………………………. 41 Tabel 2.6 Neraca Massa di Percabangan ( Tee-02 )……………………….. 42 Tabel 2.7 Neraca Massa di Reaktor………………………………………... 42 Tabel 2.8 Neraca Massa di Desublimer……………………………………. 43 Tabel 2.9 Neraca Massa di Percabangan ( Tee-02 )……………………….. 43 Tabel 2.10 Neraca Massa di Cyclone………………………………………. 44 Tabel 2.11 Neraca Panas Masuk…………………………………………… 44 Tabel 2.12 Neraca Panas Keluar……………………………………………. 45 Tabel 2.13 Neraca Panas di Melter………………………………………….. 46 Tabel 2.14 Neraca Panas di Tangki…………………………………………. 46 Tabel 2.15 Neraca Panas di Scrubber………………………………………. 47 Tabel 2.16 Neraca Panas di Heat Exchanger ( HE-01 )…………………….. 47 commit to user x perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id Tabel 2.17 Neraca Panas di Heat Exchanger ( HE-02 )…………………….. 48 Tabel 2.18 Neraca Panas di Reaktor………………………………………… 48 Tabel 2.19 Neraca Panas di Heat Exchanger ( HE-03 )…………………….. 49 Tabel 2.20 Neraca Panas di Furnace……………………………………….. 49 Tabel 2.21 Neraca Panas di Desublimer…………………………………….. 50 Tabel 2.22 Neraca Panas di Heat Exchanger ( HE-03 )…………………….. 50 Tabel 2.23 Neraca Panas di Cyclone Cooler ( CY-03 )……………………... 51 Tabel 2.24 Neraca Panas di Cyclone Cooler ( CY-03 )……………………... 52 Tabel 2.25 Perincian luas tanah pabrik............................................................ 56 Tabel 4.1 Kebutuhan air pendingin ............................................................... 90 Tabel 4.2 Kebutuhan air total ....................................................................... 91 Tabel 4.3 Kebutuhan listrik untuk proses ..................................................... 92 Tabel 4.4 Kebutuhan listrik untuk pengolahan air ........................................ 93 Tabel 4.5 Kebutuhan listrik untuk penerangan ............................................. 94 Tabel 4.6 Total kebutuhan listrik .................................................................. 95 Tabel 4.7 Total Kebutuhan Bahan Bakar ...................................................... 97 Tabel 5.1 Jadwal pembagian kelompok shift ................................................ 122 Tabel 5.2 Jumlah karyawan menurut jabatannya .......................................... 125 Tabel 5.3 Perincian golongan dan gaji karyawan ......................................... 127 Tabel 6.1 Indeks Harga Alat ......................................................................... 130 Tabel 6.2 Fixed Capital Investment (FCI)..................................................... 133 Tabel 6.3 Working Capital investment ......................................................... 134 Tabel 6.4 Direct Manufacturing Cost ........................................................... 134 commit to user xi perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id Tabel 6.5 Indirect Manufacturing Cost ........................................................ 135 Tabel 6.6 Fixed Manufacturing Cost …........................................................ 136 Tabel 6.7 General Expense............................................................................ 136 Tabel 6.8 Analisa kelayakan ......................................................................... 138 commit to user xii perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id 1 Prarancangan Pabrik Melamin dari Urea dengan proses BASF Kapasitas 20.000 ton/tahun BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Pendirian Pabrik Pada saat ini pemerintah Indonesia sedang melakukan pengembangan dalam berbagai bidang industri. Salah satunya dengan cara memenuhi kebutuhan bahan-bahan industri melalui pendirian pabrik-pabrik industri kimia. Jumlah dan macam industri yang belum dapat dipenuhi sendiri cukup banyak dan biasanya diperoleh dengan cara mengimpor dari negara lain. Salah satu bahan yang diimpor dalam jumlah banyak adalah melamin. Melamin adalah salah satu bahan yang dihasilkan oleh industri petrokimia dengan rumus C3H6N6 juga dikenal dengan nama 2-4-6 triamino 1-3-5 triazine. Senyawa ini berbentuk kristal monocyclic berwarna putih. Melamin diantaranya digunakan sebagai bahan baku pembuatan melamin resin, bahan sintesa organik, bahan pencampur cat, pelapis kertas, tekstil, leather tanning dan lain-lain. Bahan baku yang digunakan pada proses pembuatan melamin adalah urea dan campuran amonia karbon dioksida sebagai fluidizing gas dengan katalis alumina. Melihat kebutuhan melamin pada masa sekarang ini, seiring dengan industri-industri pemakainya yang semakin meningkat, maka pendirian pabrik melamin dirasa sangat perlu. Hal ini bertujuan untuk mengantisipasi permintaan didalam negeri, mengurangi impor melamin dan membuka lapangan kerja baru. commit to user PENDAHULUAN I perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id 2 Prarancangan Pabrik Melamin dari Urea dengan proses BASF Kapasitas 20.000 ton/tahun 1.2 Kapasitas Pabrik Penentuan kapasitas pabrik melamin dengan pertimbangan pertimbangan sebagai berikut : 1.2.1 Perkiraan kebutuhan melamin di Indonesia Berkembangnya industri-industri pemakai melamin di Indonesia, seperti Industri moulding, industri adhesive, industri surface coating menyebabkan kebutuhan melamin di Indonesia semakin meningkat. Saat ini Indonesia memiliki dua pabrik yang memproduksi melamin yaitu : 1. PT. Sri Melamin Rejeki (SMR) PT SMR mulai berproduksi pada tahun 1994 dengan kapasitas 20.000 ton/ tahun. Pabrik ini mendapat pasokan bahan baku dari PT pupuk Sriwijaya Palembang dan menggunakan proses BASF. 2. PT DSM Kaltim Melamin PT DSM Kaltim Melamin mulai beroperasi pada tahun 1996, sebagai hasil joint venture antara Pupuk Kalimantan Timur Tbk dengan DSM Holland dengan proses stamycarbon ( DSM ). Kapasitas design pabrik ini 40.000 ton/ tahun dan telah dinaikkan menjadi 50.000 ton / tahun. Kebutuhan melamin yang belum terpenuhi oleh produksi dalam negeri, diimpor dari negara lain. Data-data produksi dan impor melamin Indonesia dari tahun 2006 sampai tahun 2010 disajikan pada tabel 1.1. commit to user PENDAHULUAN I perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id 3 Prarancangan Pabrik Melamin dari Urea dengan proses BASF Kapasitas 20.000 ton/tahun Tabel 1.1 Kebutuhan Impor Melamin Indonesia 2006 – 2010. No Tahun Impor ( kg ) 1. 2006 6.673.574 2. 2007 4.679.408 3. 2008 6.992.332 4. 2009 9.320.419 5. 2010 12.668.866 Sumber : BPS Indonesia , 2011 Pabrik melamin ini direncanakan beroperasi pada tahun 2016. Perkiraan kebutuhan impor pada tahun tersebut dapat dilihat dengan perhitungan menggunakan regresi linier data dari Tabel 1.1. Hasil regresi terlihat pada Gambar 1.1. 6 6 y = 2.10 x – 3.10 Gambar 1.1 Grafik kebutuhan melamin tahun 2006 -2010 Dari gambar 1.1 di atas, diperoleh rumus regresi linier : y = 2.106x – 3.106 dengan y : kebutuhan impor ( kg/tahun ) x : tahun commit to user PENDAHULUAN I perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id 4 Prarancangan Pabrik Melamin dari Urea dengan proses BASF Kapasitas 20.000 ton/tahun Total kebutuhan melamin pada tahun 2016 dihitung dengan menggunakan rumus regresi dan diperoleh bahwa kebutuhan melamin pada tahun tersebut sebanyak 25.000 ton/tahun. 1.2.2 Ketersediaan bahan baku Bahan baku pembuatan melamin berupa urea, dapat dipenuhi dari dalam negeri dimana produksi urea di Indonesia cukup besar. Hal ini dapat dilihat dari perkembangan produksi urea di Indonesia yang mengalami peningkatan setiap tahunnya dan telah diekspor dalam jumlah yang besar. Pabrik – pabrik urea yang ada di Indonesia ditunjukkan pada tabel 1.2. Tabel 1.2 Pabrik Urea di Indonesia No. Nama Pabrik Lokasi Kapasitas ( ton/th ) 1. PT Pupuk Sriwijaya Palembang, SumSel 2.262.000 2. PT Pupuk Iskandar Muda Lhokseumawe, NAD 1.140.000 3. PT Petrokimia Gresik Gresik, Jawa Timur 4. PT Pupuk Kujang Cikampek, Jawa Barat 1.140.000 5. PT Pupuk Kaltim Bontang, Kaltim 2.980.000 1.2.3 460.000 Kapasitas Pabrik yang Berproduksi Dari data yang ada pada Ullman’s Encyclopedia of Industry Chemistry, menunjukkan bahwa kapasitas pabrik melamin yang ada di dunia berkisar antara 10.000-90.000 ton / tahun. Tabel 1.3 menunjukkan beberapa diantara produsen melamin yang telah yang telah beroperasi di dunia. commit to user PENDAHULUAN I perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id 5 Prarancangan Pabrik Melamin dari Urea dengan proses BASF Kapasitas 20.000 ton/tahun Table 1.3 Kapasitas produksi perusahaan melamin di dunia Negara Perusahaan Kapasitas (ton/tahun) Fed. Rep. Germany BASF 42.000 Netherland DSM 90.000 Austria Chemie Linz 47.000 Italy Ausind 28.000 Prancis Norsolor 15.000 Polandia Polimex Cekop 28.000 Rumania Romchim 12.000 Soviet Union Techmashimport 10.000 Japan Mitsui Toatsu 38.000 Taiwan Taiwan Fertilizer 10.000 Sumber : Ullman’s 6th edition, 2002 Kapasitas pabrik yang akan didirikan harus berada di atas kapasitas minimal atau sama dengan kapasitas pabrik yang sedang berjalan (Meyers, 1960). Berdasarkan data kebutuhan dalam negeri, ketersediaan bahan baku dan referensi kapasitas pabrik melamin yang sudah ada maka untuk perancangan awal pabrik melamin ini ditetapkan dengan kapasitas 20.000 ton/tahun. 1.3 Lokasi Pabrik Lokasi yang dipilih untuk pendirian pabrik melamin ini adalah daerah kawasan industri Cikampek, Jawa Barat. Peta lokasi tersebut dapat dilihat pada gambar 1. 2. commit to user PENDAHULUAN I perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id 6 Prarancangan Pabrik Melamin dari Urea dengan proses BASF Kapasitas 20.000 ton/tahun Lokasi pendirian pabrik Gambar 1. 2 Peta lokasi perencanaan pembangunan pabrik Pemilihan lokasi ini berdasarkan pada beberapa faktor : 1. Penyediaan bahan baku Bahan baku pembuatan melamin adalah urea yang kebutuhannya didapat dari PT. Pupuk Kujang yang berada di daerah Cikampek, Jawa Barat. 2. Daerah Pemasaran Industri pemakai produk Melamin di pulau jawa, seperti Jawa Timur, Jawa Barat, dan Jawa Tengah, DKI Jakarta sebagai contoh PT Arjuna Karya Utama, PT Aica Indonesia, PT Perstorp Bumi Raya, dan lain-lain. 3. Penyediaan bahan bakar dan energi Daerah Cikampek merupakan kawasan industri sehingga penyediaan bahan bakar dan energi dapat dipenuhi dengan baik. 4. Penyediaan Air Kebutuhan air untuk proses produksi dapat diperoleh dari sumber air Sungai Parungkadali dan sungai Cikao. commit to user PENDAHULUAN I perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id 7 Prarancangan Pabrik Melamin dari Urea dengan proses BASF Kapasitas 20.000 ton/tahun 5. Transportasi Sarana transportasi darat di daerah Cikampek sangat memadai karena tersedianya jalan raya dan rel atau jalur kereta api. Disamping itu dekat dengan pelabuhan laut untuk keperluan transportasi laut. 6. Tenaga kerja Kawasan Cikampek berlokasi tidak jauh dari wilayah Jabotabek yang sarat dengan lembaga pendidikan formal sehingga memiliki potensi tenaga ahli maupun non ahli baik dari segi kualitas maupun kuantitas. 7. Karakterisasi lokasi Daerah Cikampek merupakan kawasan industri sehingga untuk pendirian suatu pabrik akan lebih mudah. 1.4 Tinjauan Proses Menurut Ullman’s Encyclopedia of Industry Chemistry ( 2002 ), melamin pertama kali dipelajari oleh Leibig pada tahun 1834. Pada saat itu Leibig mendapatkan melamin dari proses fusi antara potasium thiosianat dengan amonium klorida. Kemudian di tahun 1885 A.W Von Hoffman mempublikasikan struktur molekul melamin, tampak pada gambar 1.3 : H2N N N NH2 N NH2 Gambar 1.3 Struktur Molekul Melamin commit to user PENDAHULUAN I perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id 8 Prarancangan Pabrik Melamin dari Urea dengan proses BASF Kapasitas 20.000 ton/tahun Kurang dari 100 tahun kemudian, ditemukan aplikasi industri produksi resin melamin – formaldehid. Pabrik pertama beroperasi pada akhir tahun 1930. Sejak itu melamin menjadi komoditas bahan kimia penting yang mengalami peningkatan. Pada sekitar tahun 1960, melamin diproduksi dari dicyanamid. Proses ini berlangsung didalam autoclave pada tekanan 10 Mpa dan suhu 4000C dengan adanya gas amoniak, sesuai persamaan reaksi 3 H2NC(NH)NHCN 2 C3N6H6 .................................................. ( 1.1 ) dicyanamid melamin Pada awal 1940, Mackay menemukan bahwa melamin juga bisa disintesa dari urea pada suhu 400 0C dengan atau tanpa katalis. Sejak saat itu melamin mulai diproduksi dari bahan baku urea. Dan penggunaan dicyanamid sebagai bahan baku dihentikan pada akhir dekade 1960. 1.4.1 Macam-Macam Proses Melamin dapat disintesa dari urea pada suhu 350 – 400 0C dengan persamaan reaksi sebagai berikut: 6 H2N – CO – NH2 urea C3N3(NH2)3 + 6 NH3 + 3 CO2 .................. ( 1.2 ) melamin amoniak karbondioksida Reaksinya bersifat endotermis membutuhkan 629 KJ per mol melamin. Secara garis besar proses pembuatan melamin dapat diklasifikasikan menjadi 2 : 1. Proses tekanan rendah dengan menggunakan katalis. 2. Proses tekanan tinggi (³8 Mpa) tanpa menggunakan katalis. commit to user PENDAHULUAN I perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id 9 Prarancangan Pabrik Melamin dari Urea dengan proses BASF Kapasitas 20.000 ton/tahun Masing-masing proses terdiri dari tiga tahap, yaitu tahap sintesa, recovery dan pemurnian melamin serta pengolahan gas buang. 1. Proses Tekanan Rendah dengan Menggunakan Katalis. Proses tekanan rendah dengan katalis menggunakan reaktor fluidized bed pada tekanan atmosferik sampai 1 Mpa pada suhu 390 – 410 0C. Sebagai fluidizing gas digunakan amoniak murni atau campuran antara amoniak dan karbondioksida yang terbentuk selama reaksi.. Katalis yang digunakan yaitu silika dan alumina. Melamin meninggalkan reaktor berupa gas bersama dengan fluidizing gas. Kemudian dipisahkan dari amonia dan karbondioksida dengan quenching gas atau menggunakan air (yang diikuti dengan kristalisasi) atau sublimasi. Pada proses menggunakan katalis, langkah pertama adalah dekomposisi urea menjadi asam isocyanat dan amonia kemudian diubah menjadi melamin. Mekanisme Reaksi : 6 (NH2)2CO 6 NH=C=O + 6 NH3 DH = 984kj / mol ........( 1.3 ) 6 NH=C=O C3N3(NH2)3 + 3 CO2 DH = -355 kj / mol ......( 1.4 ) 6 (NH2)2CO C3N3(NH2)3 + 6 NH3 DH = 629 kj / mol .......( 1.5 ) Yield yang diperoleh adalah 90 – 95 %. Ada 4 proses pada tekanan rendah yaitu: a. Proses BASF (Badische Anilin and Soda Fabrik) Pada proses ini menggunakan reaktor satu stage, dimana lelehan urea diumpankan ke fluidized bed reactor pada suhu 395 - 400 0C pada tekanan atmosferik. Katalis yang digunakan commit to user adalah alumina dengan fluidizing PENDAHULUAN I perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id 10 Prarancangan Pabrik Melamin dari Urea dengan proses BASF Kapasitas 20.000 ton/tahun gas berupa amonia dan karbondioksida. Suhu reaktor dijaga dengan mensirkulasi lelehan garam dengan menggunakan koil pemanas. Produk yang keluar dari reaktor berupa gas terdiri dari campuran melamin, urea yang tidak bereaksi, biuret, amonia dan karbondioksida. Katalis yang terbawa aliran gas ditahan pada siklon separator dalam reaktor. Campuran gas tersebut didinginkan dalam cooler sampai temperatur dew point campuran gas produk. Campuran gas kemudian masuk desublimer lalu bercampur dengan off gas yang telah direcycle pada temperatur 140 0C hingga berbentuk kristal melamin. Lebih dari 98 % melamin dapat mengkristal. Kristal melamin yang dihasilkan dipisahkan dari campuran gas dengan menggunakan siklon. Gas recycle dari siklon dialirkan ke scrubber atau washing tower untuk mengambil urea yang tidak beraksi, dan gas digunakan sebagai fluidizing gas pada reaktor dan media pendingin pada desublimer. Proses ini dapat menghasilkan melamin dengan kemurnian 99,9 %. b. Proses Chemie linz Proses ini ada dua tahap, tahap pertama yaitu molten urea terdekomposisi dalam fluidized sand bed reactor sehingga menjadi amonia dan asam isocyanic pada kondisi suhu 350 0C dan tekanan 0,35 Mpa. Amonia digunakan sebagai fluidizing gas. Panas yang dibutuhkan untuk dekomposisi disuplai ke reaktor oleh lelehan garam panas yang disirkulasi melalui koil pemanas. Aliran gas kemudian diumpankan ke fixed bed reactor dimana asam isocyanic dikonversi menjadi melamin pada suhu 450 0 C dan tekanan mendekati tekanan atmosfer. Melamin dipisahkan dari hasil reaksi yang commit to user PENDAHULUAN I perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id 11 Prarancangan Pabrik Melamin dari Urea dengan proses BASF Kapasitas 20.000 ton/tahun berupa fase gas melalui quenching dengan menggunakan air mother liquor yang berasal dari centrifuge. Quencher didesain khusus agar dapat bekerja dengan cepat sehingga mencegah hidrolisis melamin menjadi ammelide dan ammeline. Suspensi melamin dari quencer didinginkan lalu dikristalisasi menjadi melamin. Setelah di centrifuge, kristal dikeringkan dan dimasukkan ke penyimpanan. c. Proses Stamicarbon Seperti pada proses BASF, proses DSM Stamicarbon menggunakan reaktor satu stage. Proses berlangsung pada tekanan 0,7 Mpa, dengan fluidizing gas berupa amonia murni. Katalis yang digunakan berupa alumina dan silika. Lelehan urea diumpankan kedalam reaktor bagian bawah. Katalis silika alumina difluidisasi oleh amonia yang masuk ke reaktor bagian bawah dari reaktor fluidized bed. Reaksi dijaga pada suhu 400 0 C dengan mensirkulasi lelehan garam melewati koil pemanas dalam bed katalis. Melamin yang terkandung dalam campuran zat keluaran reaktor kemudian di quencing. Pertama dalam quench cooler kemudian dalam scrubber untuk di scrub dengan mother liquor dari centrifuge. Dari scrubber, suspensi melamin dialirkan kedalam kolom KO drum dimana sebagian dari amonia dan CO2 terlarut dalam suspensi dipisahkan, lalu campuran gas ini dialirkan ke absorber dan akan membentuk amonium karbamat dari KO drum kemudian produk dialirkan ke mixing vessel dan dicampur dengan karbon aktif. Kemudian dimasukkan dalam precoat filter kemudian airnya commit to user PENDAHULUAN I perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id 12 Prarancangan Pabrik Melamin dari Urea dengan proses BASF Kapasitas 20.000 ton/tahun diuapkan didalam evaporator, kemudian dikristaliser dan pemisahan dari mother liquornya oleh centrifuge. d. Proses Osterreichische Stickstoffwerke ( OSW ) Dalam proses ini dibagi menjasi 2 tahapan yaitu : 1. Terdekomposisinya urea dalam reaktor unggun terfluidisasi ( fluidized bed reaktor ). 2. Terbentuknya melamin dalam fixed bed catalytic reaktor. Urea yang digunakan dalam pembuatan melamin berbentuk butiran – butiran kecil ( prilled urea ) dengan kemurnian 99,3%. 2. Proses Tekanan Tinggi Tanpa Menggunakan Katalis Reaksi yang terjadi pada tekanan tinggi dengan tekanan lebih dari 7 Mpa dan suhu yang digunakan lebih dari 370 0C. Secara umum, lelehan urea dimasukkan dalam reaktor menjadi campuran lelehan urea dan melamin. Proses ini menghasilkan melamin dengan kemurnian >94 %. Panas yang dibutuhkan untuk reaksi disuplai dengan electric heater atau sistem heat transfer dengan menggunakan lelehan garam panas. Mekanisme reaksi yang terjadi sebagai berikut : 3 (NH2)2CO urea 3 HOCN 3 HOCN + 3 NH3 ......................................... . ( 1.6 ) cyanic acid (NCOH)3 ........................................................ ( 1.7 ) cyanuric acid (NCOH)3 + 3 NH3 C3N3(NH2)3+ 3 H2O ...................................... ( 1.8 ) melamin commit to user PENDAHULUAN I perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id 13 Prarancangan Pabrik Melamin dari Urea dengan proses BASF Kapasitas 20.000 ton/tahun 3 (NH2)2CO + 3 H2O 6 NH3 + 3 CO2 ............................................... ( 1.9 ) 6 (NH2)2CO C3N3(NH2)3 + 6 NH3 + 3 CO2 ...................... ( 1.10 ) Pada proses dengan tekanan tinggi dikenal ada 3 macam proses, yaitu : a. Proses Melamin Chemical Process Proses ini menghasilkan melamin dengan kemurnian 96 – 99,5 %. Molten urea yang dikonversi menjadi melamin dalam reaktor tubuler pada suhu 370 – 425 0C dan teakanan 11 – 15 Mpa, liquid melamin dipisahkan dari off gas dalam gas separator dimana produk melamin akan terkumpul dibagian bawah. Produk yang keluar diquencing dengan NH3 cair pada unit pendingin, konversi yang dihasilkan adalah 99,5 %. Molten urea diumpankan ke reaktor pada suhu 1500C. Campuran hasil reaksi meninggalkan reaktor masuk ke quencher kemudian diquenching dengan amonia cair dan CO2 untuk mengendapkan melamin. Amonia dan CO2 terpisah dibagian atas quencher direcycle ke pabrik urea. b. Proses Montedison Proses ini berlangsung pada suhu 370 0C dan tekanan 7 Mpa.Panas reaksi disuplai dengan sistem pemanasan menggunakan lelehan garam. Hasil reaksi yang dihasilkan kemudian diquencing dengan amonia cair dan CO2 untuk mengendapkan melamin, sedangkan gas CO2 dan NH3 direcycle ke pabrik urea. c. Proses Nissan Proses Nissan berlangsung pada suhu 400 0C dan tekanan 10 Mpa. Produk melamin yang dihasilkan didinginkan dan diturunkan tekanannya dengan commit to user PENDAHULUAN I perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id 14 Prarancangan Pabrik Melamin dari Urea dengan proses BASF Kapasitas 20.000 ton/tahun larutan amonia, setelah melalui proses pemisahan produk melamin dikeringkan dengan prilling sehingga diperoleh melamin serbuk. ( Ullman’s, 2002 ) Dari beberapa proses di atas, diperoleh perbandingan proses yang tertera dalam tabel 1.4. commit to user PENDAHULUAN I perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id 15 Prarancangan Pabrik Melamin dari Urea dengan proses BASF Kapasitas 20.000 ton/tahun commit to user PENDAHULUAN I perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id 16 Prarancangan Pabrik Melamin dari Urea dengan proses BASF Kapasitas 20.000 ton/tahun Dari tabel 1.4 di atas, dipilih proses BASF dalam memproduksi melamin untuk pra rancangan pabrik ini. Karena proses BASF ini menghasilkan kemurnian yang tinggi dengan kondisi operasi pada tekanan rendah 1.4.2 Kegunaan Produk Kegunaan melamin diantaranya adalah digunakan sebagai bahan baku pembuatan melamin resin, bahan sintesa organik, leather tanning, dan lain-lain. Berikut beberapa sektor industri yang menggunakan bahan baku melamin. 1. Industri adhesive, merupakan industri yang memproduksi adhesive untuk keperluan industri woodworking seperti industri plywood, industri blackboard, industri particleboard. 2. Industri moulding, yang merupakan industri yang diantaranya menghasikan alat keperluan rumah tangga. 3. Industri surface coating, yakni industri yang menghasilkan cat, thinner, dempul. 4. Industri laminasi, yaitu industri yang menghasilkan furniture. Sebagai gambaran, pada tabel 1.5 dibawah ini adalah prosentase penggunaan melamin dibeberapa negara maju di dunia. commit to user PENDAHULUAN I perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id 17 Prarancangan Pabrik Melamin dari Urea dengan proses BASF Kapasitas 20.000 ton/tahun Tabel 1.5 Prosentase penggunaan melamin di beberapa negara Kegunaan Eropa Amerika Serikat Jepang Laminasi 47% 35% 6% Glue, adhesive 25% 4% 62% Industri moulding 9% 9% 16% Coating 8% 39% 12% Kertas dan tekstil 11% 5% 3% Lain – lain - 8% 1% Jumlah 100% 100% 100% Sumber : Ullman’s 6th edition, 2002 1.4.3 Sifat fisis dan kimia bahan baku dan produk 1. Sifat fisis dan kimia bahan baku. Ø Sifat fisis urea : ª Rumus molekul : NH2CONH2 ª Berat molekul : 60,06 g/mol ª Titik leleh : 132,7 0C ª Titik didih : 195 0C ª Bentuk : Prill ª Density : 1,32 g/cc ª Bulk density : 0,74 g/cc ª Spesific gravity : 1,335 commit to user ª Energi Bebas Pembentukan (25oC) : -42,120 cal/g mol PENDAHULUAN I perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id 18 Prarancangan Pabrik Melamin dari Urea dengan proses BASF Kapasitas 20.000 ton/tahun ª Panas Pembentukan : 60 cal/g, endotermik ª Panas larutan, dalam air : 58 cal/g, endotermik ª Panas kristalisasi : 110 cal/g, eksotermik ª 70% densitas bulk larutan urea : 0,74 g/cm2 Sifat fisis urea melt pada suhu 135 oC ( Ullman’s , 2002 ) : ª Densitas : 1247 kg/m3 ª Volume molecular : 48.16 m3/kmol ª Viskositas kinematik : 2,42 x 10-6 m2/s ª Kapasitas panas molar : 135,2 J/mol K ª Kapasitas panas spesific : 2.25 kJ/kg K ª Surface Tension : 66,3 x 10-3 N/m Ø Sifat kimia urea : ª Pada tekanan rendah dan temperatur tinggi urea akan menjadi biuret 2CO(NH2)2 NH2CONHCONH2 ....................................... ( 1.11 ) ª Bereaksi dengan formaldehid membentuk monometilourea dan dimetilourea tergantung dari perbandingan urea dan formaldehid ª Pada tekanan vakum dan suhu 180 – 190 0C akan menyublim menjadi amonium cyanat (NH4OCN) ª Pada tekanan tinggi dan adanya amonia akan merubah menjadi cyanic acid dan cynuric acid 3 (NH2)2CO 3 HOCN + 3 NH3 ....................................... ( 1.12 ) commit to user PENDAHULUAN I perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id 19 Prarancangan Pabrik Melamin dari Urea dengan proses BASF Kapasitas 20.000 ton/tahun 3 HOCN (NCOH)3 ...................................................... ( 1.13 ) ª Dalam amonia cair akan membentuk urea-amonia CO(NH2)2, NH2, yang terdekomposisi pada suhu diatas 45 0C. 2. Sifat fisis dan kimia produk v Sifat fisis melamin ( Ullman’s , 2002 ) : ª Rumus molekul : C3N6H6 ª Berat molekul : 126,13 g/mol ª Titik leleh : 345 0C ª Panas pembentukan (250C) : 71,72 kJ/mol ª Panas pembakaran (25 0C) : -1976 kJ/mol ª Panas sublimasi (25 0C) : -121 kJ/mol ª Density : 1,573 g/cm3 ª Kapasitas panas (Cp) - Pada 273 –353 0K : 1470 J kg-1 K-1 - Pada 300 – 450 0K : 1630 J kg-1 K-1 - Pada 300 – 550 0K : 1720 J kg-1 K-1 ª Kelarutan dalam suhu 300 0C dalam gr/100 ml pada : - Etanol : 0,06 g/100 cc - Aceton : 0,03 g/100 cc - Air : 0,5 g/100 cc ª Entropi (25 0C) : 149 J K-1 mol-1 ª Energi gibs (25 0C) : 177 kJ/mol ª Entropi pembentukan (25 0C) : -835 J K-1mol-1 commit to user PENDAHULUAN I perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id 20 Prarancangan Pabrik Melamin dari Urea dengan proses BASF Kapasitas 20.000 ton/tahun ª Temperatur kritis : 905,56 0C ª Tekanan kritis : 99,47 atm v Sifat kimia melamin : Ø Hidrolisa dengan basa, jika direaksikan dengan NaOH akan membentuk ammeline/ ammelide Ø Pembentukan garam Melamin adalah basa lemah yang akan membentuk garam jika bereaksi dengan asam organik maupun anorganik. Dimana kelarutan garam melamin tidak terlalu tinggi jika dibandingkan dengan melamin bebas. Ø Reaksi dengan aldehid, melamin bereaksi dengan aldehid membentuk bermacam-macam produk yang paling penting adalah reaksi dengan formaldehid membentuk resin. Me(NH2)3 +6 CH2O Me(N(CH2OH)2)3 ............................. ( 1.14 ) Me adalah molekul melamin dimana semua atom hidrogen yang ada pada melamin diganti dengan gugus methylol dan menghasilkan produk dari Monomethylol sampai hexamethylol melamine. Methylolmelamine sedikit larut dalam sebagian besar solven dan sangat tidak stabil karena diikuti oleh reaksi resinifikasi/ kondensasi. Reaksi : MeNHCH2OH + H2N-Me 2 MeNHCH2OH MeNHCH2NHMe + H2O ................. ( 1.15 ) MeNHNH2OCH2NHMe + H2O ................... ( 1.16 ) commit to user PENDAHULUAN I perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id 21 Prarancangan Pabrik Melamin dari Urea dengan proses BASF Kapasitas 20.000 ton/tahun Pada kondensasi melamin produk mempunyi sifat khusus yaitu tahan terhadap panas dan air yang baik. Ø Acylasi Acylasi melamin dapat terjadi dengan sejumlah anhydrid melalui tahap triacyl Ø Reaksi dengan amine Substitusi melamin dengan gugus alkil pada atom H yang menempel pada gugus N dapat terjadi seperti pada reaksi dibawah ini : (C3H3)(NH2)3 + RNH2 NH3 + R(C3H3)(NH2)2 ...................... ( 1.17 ) Ø Klorinasi Klorinasi melamin yang terjadi cenderung mengganti semua atom hidrogen. Air yang dihasilkan pada reaksi akan menghidrolisa menghasilkan nitrogen triklorida yang berbahaya pada proses klorinasi, melamin stabil ketika kondisinya kering. 1.4.4 Tinjauan Proses Secara Umum Proses pembuatan melamin dari urea dengan proses BASF ini menggunakan reaktor fluidized bed pada suhu 395 0C dan tekanan 2 atm. Sebelum masuk ke unit reaksi, bahan baku yang berupa urea prill dilelehkan terlebih dahulu dan masuk ke dalam reaktor berwujud lelehan. Katalis yang digunakan adalah alumina, sedangkan untuk media fluidisasi digunakan recycle gas yang telah dipanaskan sampai suhu 400 0C. Urea akan menguap secara spontan dan terjadi reaksi sebagai berikut : 6 (NH3)2CO (g) Urea C3N3(NH2)3(g) + 6 NH3 (g) + 3 CO2 (g) ....................... ( 1.18 ) Melamin Amoniak Karbondioksida commit to user PENDAHULUAN I perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id 22 Prarancangan Pabrik Melamin dari Urea dengan proses BASF Kapasitas 20.000 ton/tahun Yield dari reaksi di atas adalah 95 %. Gas melamin, urea yang tidak bereaksi, amonia dan karbondioksida yang terbentuk keluar reaktor secara bersama-sama. Bersamaan dengan itu, keluar pula biuret yang merupakan zat yang terkandung dalam urea dan bersifat inert dalam reaksi ini. Selama reaksi berlangsung, tidak ada penambahan katalis,karena deaktivasi katalis terjadi selama 3 tahun. Produk yang berupa campuran gas kemudian didinginkan sampai suhu 200 0 C, dimana suhu dijaga konstan dengan menambahkan recycle off gas yang bersuhu 130 0 C sebagai pendingin. Proses pendinginan bertujuan untuk mengkristalkan melamin sedangkan urea yang tidak bereaksi dan biuret masih dalam bentuk gas. Kemudian kristal melamin dan gas-gas hasil reaksi dipisahkan dalam separator, sehingga diperoleh produk melamin dengan kemurnian tinggi. Gas-gas hasil reaksi diproses kembali untuk mendapatkan urea, sedangkan gas karbondioksida dan amoniak digunakan sebagai media fluidisasi dan sebagai media pendingin. commit to user PENDAHULUAN I perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id 23 Prarancangan Pabrik Melamin dari Urea dengan proses BASF Kapasitas 20.000 ton/tahun BAB II DESKRIPSI PROSES 2.1 Spesifikasi Bahan Baku dan Produk 2.1.1 Spesifikasi Bahan Baku a. Urea Urea diperoleh dari PT Pupuk Kujang, dengan spesifikasi sebagai berikut : ¨ Wujud : padat, berbentuk prill ¨ Ukuran butiran : 1-3,35 mm 97% ¨ Kemurnian minimum : 99 % berat ¨ H2O maksimum : 0,5 % berat ¨ Biuret maksimum : 0,5 % berat ¨ Kadar Nitrogen : 46 % ¨ Warna maksimum : 15 APHA ¨ Titik leleh : 132 0C ¨ NH3 bebas maksimum : 150 ppm ¨ Turbidity : 20 APHA b. Katalis alumina Katalis alumina diperoleh dari Qingdao Wish Chemicals Co.,Ltd dengan spesifikasi : ¨ Wujud ¨ Surface area : Padat 2 commit : 175tomuser /g DESKRIPSI PROSES II perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id Prarancangan Pabrik Melamin dari Urea dengan proses BASF Kapasitas 20.000 ton/tahun ¨ Bentuk partikel : bola ¨ Diameter : 0,14 cm ¨ Bulk density : 413,088 kg/m3 ¨ Porositas : 0,45 ¨ Volume pori : 0,3888 cc/ g partikel 24 2.1.2 Spesifikasi Produk Melamin Spesifikasi melamin di pasaran adalah sebagai berikut: ¨ Wujud : Padat ¨ Bentuk : Kristal putih ¨ Kemurnian : 99,8% (min) ¨ Moisture : 0,1% (max) ¨ Ash : 0,03 (max) ¨ Urea maksimum : 0,05% ¨ Biuret maksimum : 0,05% ¨ Nilai pH : 7,5 – 9,5 ¨ Bulk density : 423,088 kg/m3 ¨ Ukuran partikel : 15 – 100 mikron ¨ Warna maksimum : 20 APHA ¨ Tidak higroskopis commit to user DESKRIPSI PROSES II perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id Prarancangan Pabrik Melamin dari Urea dengan proses BASF Kapasitas 20.000 ton/tahun 25 2.2 Konsep Proses 2.2.1 Mekanisme Reaksi Melamin dapat dibuat dari urea pada suhu 390 – 410 0C yang merupakan reaksi dekomposisi urea. 6 H2N – CO – NH2 Urea C3N3(NH2)3 + 6 NH3 + 3 CO2 ..................... ( 2.1 ) Melamin Amoniak Karbon dioksida Reaksi pembentukan melamin dari urea melalui dua tahap reaksi. Tahap pertama yaitu dekomposisi urea menjadi asam isocyanat dan amonia, tahap kedua asam isocyanat berubah menjadi melamin dan karbondioksida. Pada proses ini digunakan katalis alumina (Al2O3). Mekanisme reaksinya adalah sebagai berikut : 1. Dekomposisi urea menjadi asam isocyanat dan amonia 6 (NH2)2CO (g) 6 NH = C =O (g) + 6 NH3 (g) ........................................ ( 2.2 ) 2. Asam isocyanat berubah menjadi melamin dan karbondioksida 6 NH = C = O C3N3(NH2)3 (g) + 3 CO2 (g) ......................................... ( 2.3 ) 6 (NH2)2CO (g) C3N3(NH2)3 (g) + 6 NH3 (g) + 3 CO2 (g) ......................... ( 2.4 ) Reaksi tersebut berlangsung pada fasa gas dengan bantuan katalis berfase padat. Yield yang diperoleh sebesar 95 %. Mekanisme reaksi katalitik dituliskan : AàB+C BàD+E commit to user DESKRIPSI PROSES II perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id Prarancangan Pabrik Melamin dari Urea dengan proses BASF Kapasitas 20.000 ton/tahun 26 Keterangan : A = urea B = asam isocyanat C = amonia D = melamin E = karbon dioksida Cv = konsentrasi di puncak kosong katalis Ct = konsentrasi di puncak aktif katalis 1. Adsorbsi 瘸 . ↔ 瘸. 嘘㸨 ................................................................................... ( 1 ) 2. Reaksi permukaan 瘸. ↔ 嘘㸨 .+ C ú ................................................................................. ( 2 ) 3. Reaksi permukaan . ↔ ่. + E 嘘㸨 ú ................................................................................ ( 3 ) commit to user DESKRIPSI PROSES II perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id Prarancangan Pabrik Melamin dari Urea dengan proses BASF Kapasitas 20.000 ton/tahun 27 4. Desorbsi ่. ↔ ่ . 嘘㸨 .................................................................................. ( 4 ) ú Persamaan 1, 3, dan 4 sangat cepat, sehingga : 㸨 ≫ 嘘0→ ú嘘 .................................................................................... ( 5 ) 嘘0→ ú嘘 ....................................................................................... ( 6 ) 嘘0→ ú嘘 ........................................................................................ ( 7 ) 㸨 ≫ 㸨 ≫ Persamaan 5, 6, dan 7 dimasukkan ke persamaan 2 ú 嘘 㸨 嘘 㸨 嘘 㸨 tidak ada saat awal reaksi à Sehingga persamaan menjadi : 嘘 㸨 嘘0 .......................................................................................... ( 8 ) NM puncak : 嘘 嘘 ú ú ú ú commit to user DESKRIPSI PROSES II perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id 28 Prarancangan Pabrik Melamin dari Urea dengan proses BASF Kapasitas 20.000 ton/tahun 嘘 嘘 1 tidak ada saat awal reaksi à Sehingga persamaan menjadi : 嘘 1 嘘 嘘0 ..................................................................................................... ( 9 ) Persamaan 9 disubtitusikan ke persamaan 8 : 嘘 㸨 1 嘘 㸨 嘘 1 ≫1 㸨 Dengan 㸨 嘘 㸨 嘘㸨 ( Fogler, 1999 ) Jadi dapat disimpulkan bahwa yang mengontrol adalah reaksi permukaan. 2.2.2 Kondisi Operasi Proses pembuatan melamin dari bahan baku urea dijalankan pada kondisi : ¨ Reaktor : Fluidized bed reactor ¨ Suhu : 395 0C (Ullmann’s 6th edition, 2002) ¨ Tekanan : 2 atm ¨ Katalis : Al2O3 commit to user DESKRIPSI PROSES II perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id Prarancangan Pabrik Melamin dari Urea dengan proses BASF Kapasitas 20.000 ton/tahun 29 2.2.3 Tinjauan Termodinamika Reaksi pembentukan melamin adalah reaksi endotermis. Bila ditinjau dari energi bebas Gibbs diperoleh rumus dari Smith Van Ness (1996) : DG = DG Produk - DG Reaktan R = 8,314 J/mol K T = 668 K Diketahui DGf0 masing-masing komponen pada 298 K : CO(NH2)2 = 30,69 kJ/mol (NCNH2)3 = 177 kJ/mol CO2 = -394,38 kJl/mol NH3 = -16,4 kJ/mol DG0 reaksi = DG0 Produk - DG0 Reaktan DG0 reaksi = [ (177 + 3 (-394,38) + 6 (-16,4)) – 6 (30,69)] kJ/mol = -1288,68 kJ/mol Harga konstanta kesetimbangan (K) pada suhu 3950C (668 K) diperoleh dengan rumus ( Smith – Van Ness,1996 ) : K = exp (-DG / RT ) In K = In K = 232,038 K = 5,93 x 10100 1288,68 kJ/mol 8,314 J/mol.K x 668 K commit to user DESKRIPSI PROSES II perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id Prarancangan Pabrik Melamin dari Urea dengan proses BASF Kapasitas 20.000 ton/tahun 30 Harga konstanta kesetimbangan (K) sangat besar, sehingga reaksi pembentukan melamin merupakan reaksi searah (irreversible). Sedangkan jika ditinjau dari nilai entalphi panas, diperoleh : DHR = DHf Produk - DHf Reaktan Diketahui nilai DHf masing-masing komponen sebagai berikut : CO(NH2)2 = -333,6 kJ/mol (NCNH2)3 = -71,72 kJ/mol CO2 = -393,5 kJl/mol NH3 = -45,9 kJ/mol DH0 reaksi = DH0 Produk - DH0 Reaktan DH0 reaksi = [ (-71,72 + 3 (-393,5) + 6 (-45,9)) – 6 (-333,6)] kJ/mol = 473,98 kJ/mol Dari perhitungan entalpi panas, didapatkan nilai positif. Hal ini menunjukkan bahwa reaksi berjalan secara endotermis. 2.2.4 Tinjauan Kinetika Reaksi Tinjauan kinetika dapat diketahui dari rumus Archenius : k = A . exp (-Ea/RT) dimana : k = kecepatan reaksi R = konstanta gas ideal A = faktor tumbukan T = suhu Ea = energi aktivasi commit to user DESKRIPSI PROSES II perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id 31 Prarancangan Pabrik Melamin dari Urea dengan proses BASF Kapasitas 20.000 ton/tahun Dari persamaan diatas maka dapat diketahui bahwa harga k semakin besar jika : 1. Faktor tumbukan diperbesar Faktor tumbukan dapat diperbesar dengan pengadukan. 2. Energi aktivasi kecil Energi aktivasi dapat diperkecil dengan adanya katalis. 3. Suhu operasi besar Reaktor yang digunakan adalah fluidized bed reactor sehingga temperatur dapat dianggap seragam meskipun untuk reaktor yang sangat endotermis (Ullmann, 2002). Sehingga berlaku persamaan (Levenspiel, 1972) : XA t = CA 0 d XA ò (- rA)(1 + ε 0 A XA ) Untuk Pabrik Melamin dengan proses BASF dengan T = 3950 C didapat data : Residence time = 30 detik Yield urea = 95% Konversi = 95% ( US Patent : 20100184976A1 ) (Ullman , 2002) Reaksi: 6 (NH2)2CO (g) C3N3(NH2)3 (g) + 6NH3(g) + 3CO2(g) .............................. ( 2.5 ) Persamaan kecepatan reaksi: * Reaksi gas : V = V0 . ( 1 + εAXA ) NA = NA0 (1 – XA ) CA = N . (1 - X A ) NA = A0 V V0 . (1 + εAXA) commit to user DESKRIPSI PROSES II perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id Prarancangan Pabrik Melamin dari Urea dengan proses BASF Kapasitas 20.000 ton/tahun 32 (1 - X A ) (1 + εAXA) CA = CA0 . (1 - X A ) (1 + εAXA) -rA = kA CA0 * Untuk reaksi menggunakan reaktor fluidized bed, didekati dengan menggunakan persamaan pada RAP, yaitu : XA ò V = FA0 . 0 dX A - rA dt XA ò dt = CA0 . V0 0 dX A ( -rA ).V XA ò (-r t = C A0 .V0 0 XA ò t = C A0 0 d XA (-rA )(1 + ε A X A ) 0,95 ò t = CA 0 0 t = 1 kA 0,95 ò 0 d XA A ).Vo (1 + ε A X A ) d XA é (1 - X A ) ù êk A CA 0 (1 + ε X ) ú (1 + ε A X A ) ë A A û 0 , 95 d XA 1 1 = ln 1- XA k A (1 - X A ) 0 30 = 1 1 ln k A (1 - 0,95) kA = 1 x 2,996 30 k A = 0,0999.detik -1 commit to user DESKRIPSI PROSES II perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id Prarancangan Pabrik Melamin dari Urea dengan proses BASF Kapasitas 20.000 ton/tahun 33 2. 3 Diagram Alir Proses dan Tahapan Proses 2.3.1 Diagram Alir Proses Diagram alir pra rancangan pabrik melamin dari urea dengan proses BASF dapat ditunjukkan dalam 2 macam, yaitu : a. Diagram alir kualitatif ( Gambar 2.1 ) b. Diagram alir kuantitatif ( Gambar 2.2 ) commit to user DESKRIPSI PROSES II perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id Prarancangan Pabrik Melamin dari Urea dengan proses BASF Kapasitas 20.000 ton/tahun 34 commit to user DESKRIPSI PROSES II perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id Prarancangan Pabrik Melamin dari Urea dengan proses BASF Kapasitas 20.000 ton/tahun 35 commit to user DESKRIPSI PROSES II perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id Prarancangan Pabrik Melamin dari Urea dengan proses BASF Kapasitas 20.000 ton/tahun 36 2.3.2 Tahapan Proses Proses pembuatan melamin dengan metode BASF dari urea dapat dibagi menjadi tiga tahap : 1. Tahap persiapan bahan baku 2. Tahap reaksi 3. Tahap pemurnian produk 2.3.2.1. Tahap Penyiapan Bahan Baku Bahan baku urea yang berwujud padat (prill) dengan kemurnian 99% berat disimpan di silo penyimpanan urea (SL-01) pada suhu kamar dan tekanan 1 atm. Dari silo penyimpanan, urea prill diumpankan ke melter (M-01) untuk dilelehkan pada suhu 1400 C tekanan 1 atm. Pada kondisi ini urea meleleh dan kandungan airnya akan menguap. Dari melter lelehan urea lalu dipompa ke holding tank (T-01). Dari holding tank lelehan urea dialirkan ke dua tempat, yaitu scrubber (SC-01) dan reaktor (R-01). Pada scrubber lelehan urea digunakan untuk mengambil sisa melamin yang terikut dalam off gas. Lelehan urea dari scrubber dikembalikan lagi ke holding tank dan bercampur dengan lelehan urea dari melter. Lelehan urea dari holding tank pada suhu 161o C dipompa dan dipanaskan di heat exchanger (HE01 dan HE-02) sampai suhu 395 o C, tekanan 2,2 atm. Selanjutnya lelehan urea digunakan sebagai umpan pada reaktor. 2.3.2.2. Tahap Reaksi Lelehan urea kemudian diinjeksikan ke reaktor fluidized bed melalui beberapa nozzle pada reaktor. Lelehan akan menguap secara spontan dan commit urea to user DESKRIPSI PROSES II perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id Prarancangan Pabrik Melamin dari Urea dengan proses BASF Kapasitas 20.000 ton/tahun 37 terdispersi ke dalam partikel - partikel katalis yang terfluidisasi karena aliran fluidizing gas dari bawah reaktor. Fluidizing gas berupa campuran gas amonia dan karbondioksida dari off gas hasil reaksi pembentukan melamin yang telah dipisahkan dalam scrubber. Dari scrubber, fluidizing gas dialirkan dengan kompresor menuju desublimer (DS-01) dan furnace (F-01). Gas yang dialirkan menuju desublimer akan digunakan sebagai quenching gas. Sedangkan gas yang mengalir menuju furnace dipanaskan sampai suhu 395o C, tekanan 2,2 atm, selanjutnya digunakan sebagai fluidizing gas pada reaktor. Reaktor beroperasi pada suhu 395o C, tekanan 2 atm, dan menggunakan katalis alumina. Reaksi yang terjadi berlangsung secara endotermis. Kebutuhan panas reaksi disuplai dari molten salt yang dialirkan melalui coil di dalam reaktor. Di dalam reaktor terjadi penguraian urea menjadi melamin, amonia, dan karbondioksida. Konversi yang diperoleh sebesar 95% dan yield 95%. Gas hasil reaksi keluar reaktor pada suhu 395oC, tekanan 2 atm berupa campuran gas melamin, amonia, karbondioksida, biuret dan urea yang tidak bereaksi. 2.3.2.3. Tahap Pemurnian Produk Gas hasil reaksi keluar dari reaktor, kemudian didinginkan di heat exchanger (HE-03) sampai suhu 310o C. Gas tersebut kemudian masuk desublimer. Dalam desublimer, gas tersebut dikontakkan dengan off gas dari scrubber yang telah didinginkan dalam heat exchanger (HE-04) sampai suhu 146o C. Off gas digunakan sebagai pendingin (quenching gas) sehingga gas melamin akan mengkristal. Kebutuhan quenching gas adalah 3,5 kg untuk 1 kg melamin. commit to user DESKRIPSI PROSES II perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id Prarancangan Pabrik Melamin dari Urea dengan proses BASF Kapasitas 20.000 ton/tahun 38 Melamin yang mengkristal sebanyak 99%, dengan kemurnian 99,9% (Ullman Vol A 16). Kristal melamin dan gas – gas hasil reaksi keluar desublimer pada suhu 195o C. Kemudian dialirkan menuju cyclone separator (CY-02). Di dalam CY-02 terjadi proses pemisahan antara padatan kristal dengan off gas dimana semua kristal yang terbentuk dapat terpisahkan sebagai produk. Kristal melamin yang masih bersuhu 1950 C ini didinginkan dalam cyclone suspension cooler (CY-03 dan CY-04) sampai suhu 400 C. Kemudian kristal melamin disimpan dalam silo (SL-02) untuk selanjutnya dilakukan packaging dan bagging, lalu disimpan di gudang dan siap untuk dipasarkan. Gas keluar cyclone separator sebagai off gas sebagian dialirkan menggunakan blower (BL-01) menuju percabangan purging. Di percabangan aliran gas di bagi menjadi dua bagian. Yang pertama menuju scrubber untuk selanjutnya digunakan sebagai fluidizing gas dan quenching gas, sedangkan sisanya dipurging. Di dalam scrubber terjadi proses pemisahan urea dan melamin yang terikut pada off gas. Pada scrubber, off gas dikontakkan dengan lelehan urea yang memiliki suhu 161o C sehingga suhu off gas akan turun sampai 179o C. Karena penurunan suhu ini maka komponen yang kondensable dalam off gas sebagian besar akan mengembun dan terbawa oleh lelehan urea. Sedangkan gas yang tidak terbawa oleh lelehan urea akan keluar dari scrubber. Sebagian gas digunakan sebagai pendingin pada desublimer dan sementara sisanya digunakan sebagai fluidizing gas pada reaktor. commit to user DESKRIPSI PROSES II perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id 39 Prarancangan Pabrik Melamin dari Urea dengan proses BASF Kapasitas 20.000 ton/tahun 2.4 Neraca Massa dan Neraca Panas Produk : Melamin 99,9% berat Kapasitas : 20.000 ton/tahun Satu tahun produksi : 330 hari Waktu operasi selama 1 hari : 24 jam 2.4.1 Neraca Massa Overall Satuan yang digunakan : kg/jam Tabel 2.1 Neraca Massa Overall Komponen Input Output Arus 1 Arus 2 Arus 9 Arus 11 7.282,52 0,00 1,26 62,48 (CONH2)2NH 36,78 0,00 1,26 35,52 H2O 36,78 36,78 0,00 0,00 0,00 2.522,73 4,20 0,00 0,00 2.047,00 (NH2)2CO C3N3(NH2)3 NH3 0,00 0,00 CO2 0,00 0,00 0,00 2.644,84 Sub Total 7.356,08 36,78 2.525,25 4.794,05 TOTAL 7.356,08 7.356,08 commit to user DESKRIPSI PROSES II perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id 40 Prarancangan Pabrik Melamin dari Urea dengan proses BASF Kapasitas 20.000 ton/tahun 2.4.2 Neraca Massa Alat 1. Neraca Massa di Melter Tabel 2.2 Neraca Massa di Melter ( M-01) Komponen CO(NH2)2 (CONH2)2NH H2O C3N3(NH2)3 NH3 CO2 Sub Total Total Input Arus 1 7282,52 36,78 36,78 0 0 0 7356,08 Output Arus 2 Arus 3 0 7282,52 0 36,78 36,78 0 0 0 0 0 0 0 36,78 7319,30 7356,08 2. Neraca Massa di Tangki ( T-01 ) Tabel 2.3 Neraca Massa di Tangki ( T-01 ) Komponen CO(NH2)2 (CONH2)2NH C3N3(NH2)3 NH3 CO2 Sub total Total Input Arus 3 Arus 13 5968,67 7282,52 36,78 340,81 0 37,11 0 0 0 0 7319,30 6346,58 13665,88 Output Arus 4 13251,19 377,59 37,11 0 0 13665,88 commit to user DESKRIPSI PROSES II perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id 41 Prarancangan Pabrik Melamin dari Urea dengan proses BASF Kapasitas 20.000 ton/tahun 3. Neraca Massa di Scrubber ( SC-01 ) Tabel 2.4 Neraca Massa di Scrubber ( SC-01) Komponen CO(NH2)2 (CONH2)2NH C3N3(NH2)3 NH3 CO2 Sub total Total Input Arus 5 Arus 12 5652,48 316,19 161,06 179,74 15,83 21,28 0 10334,61 0 13352,90 5829,37 24204,7203 30034,09 Output Arus 13 Arus 14 5968,67 0 340,81 0 37,11 0 0 10334,61 0 13352,90 6346,58 23687,509 30034,09 4. Neraca Massa di Purging ( Tee-01 ) Tabel 2.5 Neraca Massa di Purging ( Tee-01 ) Komponen CO(NH2)2 (CONH2)2NH C3N3(NH2)3 NH3 CO2 Subtotal TOTAL Input Arus 10 378,67 215,26 25,48 12381,62 15997,74 28998,77 Output Arus11 Arus 12 62,48 316,19 35,52 179,74 4,20 21,28 2047,00 10334,61 2644,84 13352,90 4794,05 24204,72 28998,77 commit to user DESKRIPSI PROSES II perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id 42 Prarancangan Pabrik Melamin dari Urea dengan proses BASF Kapasitas 20.000 ton/tahun 5. Neraca Massa di Percabangan ( Tee-02 ) Tabel 2.6 Neraca Massa di Percabangan ( Tee-02 ) Komponen CO(NH2)2 (CONH2)2NH C3N3(NH2)3 NH3 CO2 Sub Total Total Input Arus 4 13251,19 377,59 37,11 0,00 0,00 13665,88 Output Arus 6 Arus 5 7598,71 5652,48 216,52 161,06 21,28 15,83 0,00 0,00 0,00 0,00 7836,51 5829,37 13665,88 6. Neraca Massa di Reaktor ( R-01 ) Tabel 2.7 Neraca Massa di Reaktor ( R-01 ) Komponen CO(NH2)2 (CONH2)2NH C3N3(NH2)3 NH3 CO2 Subtotal Total Input Arus 6 Arus 15 7598,71 0 216,52 0 21,28 0 0 6443,46 0 8325,31 7836,51 14768,7766 22605,29 Output Arus 7 379,94 216,52 2548,21 8490,47 10970,15 22605,29 commit to user DESKRIPSI PROSES II perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id 43 Prarancangan Pabrik Melamin dari Urea dengan proses BASF Kapasitas 20.000 ton/tahun 7. Neraca Massa di Desublimer ( DS-01 ) Tabel 2.8 Neraca Massa di Desublimer ( DS-01 ) Komponen CO(NH2)2 (CONH2)2NH C3N3(NH2)3 NH3 CO2 Sub total Total Input Arus 7 Arus 16 379,94 0 216,52 0 2548,21 0 8490,47 3891,15 10970,15 5027,58 22605,29 8918,73 31524,02 Output Arus 8 379,94 216,52 2548,21 12381,62 15997,74 31524,02 8. Neraca Massa di Percabangan ( Tee-03 ) Tabel 2.9 Neraca Massa di Percabangan ( Tee-03 ) Komponen CO(NH2)2 (CONH2)2NH C3N3(NH2)3 NH3 CO2 Sub Total Total Input Arus 14 0 0 0 10334,61 13352,90 23687,51 Output Arus 16 Arus 15 0 0 0 0 0 0 3891,15 6443,46 5027,58 8325,31 8918,73 14768,78 23687,51 commit to user DESKRIPSI PROSES II perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id 44 Prarancangan Pabrik Melamin dari Urea dengan proses BASF Kapasitas 20.000 ton/tahun 9. Neraca Massa di Cyclone ( CY-02 ) Tabel 2.10 Neraca Massa di Cyclone ( CY-02 ) Komponen CO(NH2)2 (CONH2)2NH C3N3(NH2)3 NH3 CO2 Total Input Arus 8 379,94 Output Arus 9 Arus 10 1,26 378,67 216,52 2548,21 12381,62 1,26 2522,73 0 215,26 25,48 12381,62 15997,74 0 15997,74 2525,25 28998,77 31524,02 31524,02 2.4.3 Neraca Panas Overall Satuan yang digunakan : kkal/jam Tabel 2.11 Panas Masuk Proses Overall Komponen Panas Masuk Arus 1 5.592 Qsteam Qfurnace Qkompresi - - - 92 532 - - - C3N3(NH2)3 - - - - NH3 - - - - CO2 - - - - 6.216 804.780 3.115.000,18 477.132 (NH2)2CO (CONH2)2NH H2O Sub Total TOTAL 4.403.128 commit to user DESKRIPSI PROSES II perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id Prarancangan Pabrik Melamin dari Urea dengan proses BASF Kapasitas 20.000 ton/tahun 45 commit to user DESKRIPSI PROSES II perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id 46 Prarancangan Pabrik Melamin dari Urea dengan proses BASF Kapasitas 20.000 ton/tahun 2.4.4 Neraca Panas Alat 1. Neraca Panas di Melter ( M-01 ) Tabel 2.13 Neraca Panas di Melter ( M-01 ) Komponen Input (kkal) Q1 CO(NH2)2 (CONH2)2NH H2O Output (kkal) Qv Q2 QL Qp 5.591,75 346.541,23 438.350,87 92,15 2.604,05 1.255,13 531,95 Sub total Q3 6.215,85 Total 2.325,56 1.087.393,94 2.325,56 19.918,60 349.145,27 1.093.609,79 282.614,36 459.524,60 1.093.609,79 2. Neraca Panas di Tangki ( T-01 ) Tabel 2.14 Neraca Panas di Tangki (T-01 ) Komponen CO(NH2)2 (CONH2)2NH C3N3(NH2)3 NH3 CO2 TOTAL Input (kkal/jam) Output (kkal/jam) Q3 Q13 Q4 346.541,23 398.501,64 749.716,93 2.604,05 33.854,74 31.784,73 7.368,86 7.368,86 349.145,27 439.725,24 788.870,52 788.870,52 788.870,52 commit to user DESKRIPSI PROSES II perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id 47 Prarancangan Pabrik Melamin dari Urea dengan proses BASF Kapasitas 20.000 ton/tahun 3. Neraca Panas di Scrubber ( SC-01 ) Tabel 2.15 Neraca Panas di Scrubber ( SC-01 ) Komponen CO(NH2)2 (CONH2)2NH C3N3(NH2)3 NH3 CO2 TOTAL Input (kkal/jam) Q5 Q12 319.802 13.558 3.143 294,1853335 127970,3206 Output (kkal/jam) Q13 Q14 398.501,64 33.854,74 7.368,86 852.632,86 1270024,786 336.503,58 1.398.289,29 1.734.792,87 442.434,77 439.725,24 1.295.067,63 1.734.792,87 4. Neraca panas di Heat Exchanger ( HE-01 ) Tabel 2.16 Neraca Panas di Heat Exchanger ( HE-01 ) Komponen CO(NH2)2 (CONH2)2NH C3N3(NH2)3 NH3 CO2 TOTAL Input (kkal/jam) Q6 in Qsalt in 430.257,20 18.241,03 4.225,57 - - 452.723,80 387.662,49 840.386,29 Output (kkal/jam) Q6 out 802.152,94 34.007,78 4.225,57 840.386,29 commit to user DESKRIPSI PROSES II perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id 48 Prarancangan Pabrik Melamin dari Urea dengan proses BASF Kapasitas 20.000 ton/tahun 5. Neraca panas di Heat Exchanger ( HE-02 ) Tabel 2.17 Neraca Panas di Heat Exchanger ( HE-02 ) Komponen CO(NH2)2 (CONH2)2NH C3N3(NH2)3 NH3 CO2 TOTAL Input (kkal/jam) Q6 in Qsalt in 802.152,94 34.007,78 4.225,57 - - 802.152,94 387.662,49 1.228.048,79 Output (kkal/jam) Q6 out 1.174.048,68 49.774,54 4.225,57 1.228.048,79 6. Neraca Panas di Reaktor ( R-01 ) Tabel 2.18 Neraca Panas di Reaktor ( R-01 ) Komponen INPUT (kkal/jam) OUTPUT (kkal/jam) Q16 Qsalt Q5 QV QReaksi Q7 CO(NH2)2 - 1.174.049 1.888.910 13.784 (CONH2)2NH 49.775 35.966 5.977 C3N3(NH2)3 4.226 4.898 83.667 NH3 1.393.887 - 1.835.857 CO2 703.916 927.141 2.097.804 3.651.972 1.228.049 1.929.775 2.278.758 2.769.292 TOTAL 6.977.825 6.977.825 commit to user DESKRIPSI PROSES II perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id 49 Prarancangan Pabrik Melamin dari Urea dengan proses BASF Kapasitas 20.000 ton/tahun 7. Neraca panas di Heat Exchanger ( HE-03 ) Tabel 2.19 Neraca Panas di Heat Exchanger ( HE-03 ) Komponen CO(NH2)2 (CONH2)2NH C3N3(NH2)3 NH3 CO2 TOTAL Input (kkal/jam) Q9 13.784,33 5.976,80 83.667,47 1.835.857,37 927.140,55 2.866.426,51 Output (kkal/jam) Q10 Qcw 10.168,53 4.547,34 62.231,78 1.368.021,86 - 701.199,32 2.146.168,82 720.257,69 2.866.426,51 8. Neraca Panas di Furnace ( F-01 ) Tabel 2.20 Neraca Panas di Furnace ( F-01 ) Komponen CO(NH2)2 (CONH2)2NH C3N3(NH2)3 NH3 CO2 TOTAL INPUT (kkal/jam) Q7in Qfuel 755.310,55 - OUTPUT (kkal/jam) Q7 out Qsalt 1.393.887,37 - 390.424,70 703.916,41 1.145.735,26 4.604.040,93 2.097.803,78 3.651.972,40 5.749.776,18 5.749.776,18 commit to user DESKRIPSI PROSES II perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id 50 Prarancangan Pabrik Melamin dari Urea dengan proses BASF Kapasitas 20.000 ton/tahun 9. Neraca Panas di Desublimer ( DS-01 ) Tabel 2.21 Neraca Panas di Desublimer ( DS-01 ) Komponen CO(NH2)2 (CONH2)2NH C3N3(NH2)3 NH3 CO2 TOTAL Input (kkal/jam) Q7 Q16 10.168,53 4.547,34 62.231,78 1.368.021,86 250.239,80 Output (kkal/jam) Qdsubl. Q8 313,87 5.700,32 209,73 2.720,16 580.764,84 212.247,04 - 1.135.582,76 701.199,32 129.952,15 2.146.168,82 380.191,94 2.526.360,77 588.822,04 581.288,44 1.945.072,33 2.526.360,77 10. Neraca panas di Heat Exchanger ( HE-04 ) Tabel 2.22 Neraca Panas di Heat Exchanger ( HE-04 ) Komponen CO(NH2)2 (CONH2)2NH C3N3(NH2)3 NH3 CO2 TOTAL Input kkal/jam) Q16in 409.005,21 211.769,51 620.774,72 Output (kkal/jam) Q16out Qcw 250.239,80 - 129.952,15 380.191,94 240.582,77 620.774,72 11. Neraca Panas di Kompresor ( C-01 ) Panas yang terjadi karena kenaikan tekanan : ∆Q = Q15 out – Q15 in = 337.185,22 kkal commit to user DESKRIPSI PROSES II perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id 51 Prarancangan Pabrik Melamin dari Urea dengan proses BASF Kapasitas 20.000 ton/tahun 12. Neraca Panas di Kompresor ( C-02 ) Panas yang terjadi karena kenaikan tekanan : ∆Q = Q15 out – Q15 in = 132.487,72 kkal 13. Neraca Panas di Blower ( B-01 ) Panas yang terjadi karena kenaikan tekanan : ∆Q = Q10 out – Q10 in = 7.458,94 kkal 14. Neraca Panas di Cylone Cooler ( CY-03 ) Tabel 2.23 Neraca Panas di Cylone Cooler ( CY-03 ) Komponen CO(NH2)2 (CONH2)2NH C3N3(NH2)3 NH3 Input (kkal/jam) Q9 in Qca in 32,96 107,55 177.015,26 - - CO2 - - Udara Sub Total TOTAL - 90.774,06 177.155,78 90.774,06 267.929,84 Output (kkal/jam) Q9 out Qca out 9,69 31,63 52.063,31 - - 215.825,19 52.104,64 215.825,19 267.929,84 commit to user DESKRIPSI PROSES II perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id 52 Prarancangan Pabrik Melamin dari Urea dengan proses BASF Kapasitas 20.000 ton/tahun 15. Neraca Panas di Cylone Cooler ( CY-04 ) Tabel 2.24 Neraca Panas di Cylone Cooler ( CY-04 ) Komponen CO(NH2)2 (CONH2)2NH C3N3(NH2)3 NH3 Input (kkal/jam) Q9 in Qca in 9,69 31,63 52.063,31 - - CO2 - - Udara Sub Total TOTAL - 29.458,18 52.104,63 29.458,18 81.562,81 Output (kkal/jam) Q9 out Qca out 2,91 9,49 15.618.99 - - 65.931,42 15.631,39 65.931,42 81.562,81 2.5 Lay Out Pabrik dan Peralatan 2.5.1 Lay Out Pabrik Lay out pabrik adalah tempat kedudukan dari bagian-bagian pabrik yang meliputi tempat kerja karyawan, tempat perakitan, tempat penyimpanan bahan baku maupun produk. Tata letak pabrik harus dirancang sedimikian rupa sehingga keselamatan, keamanan dan kenyamanan bagi karyawan dapat dipenuhi. Selain peralatan yang tercantum di dalam flowsheet process, beberapa bangunan fisik lain seperti kantor, bengkel, poliklinik, laboratorium, kantin, pos keamanan dan sebagainya hendaknya ditempatkan pada bagian yang tidak mengganggu, ditinjau dari segi lalu lintas barang dan keamanan. Secara umum tujuan perencanaan lay out adalah untuk mendapatkan kombinasi yang optimal antara fasilitas-fasilitas produksi. Dengan adanya kombinasi yang optimal ini diharapkan commitproses to userproduksi akan berjalan lancar dan DESKRIPSI PROSES II perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id Prarancangan Pabrik Melamin dari Urea dengan proses BASF Kapasitas 20.000 ton/tahun 53 para karyawan juga akan selalu merasa senang dengan pekerjaannya. Namun dari tujuan yang sangat umum tersebut, maka beberapa pokok tujuan yang akan dicapai dengan perencanaan lay out yang baik adalah sebagai berikut (Ahyari, Agus 1983): ª Simplifikasi dari proses produksi ª Minimasi biaya material handling ª Mendapatkan penggunaan luas lantai/ruang yang efektif ª Mendapatkan kepuasan karyawan serta kemauan kerja ª Menghindarkan pengeluaran kapital yang tidak begitu penting ª Mendorong efektifitas penggunaan karyawan Hal-hal yang perlu diperhatikan dalam perancangan tata letak pabrik adalah : 1. Luas daerah yang tersedia Harga tanah menjadi hal yang membatasi kemampuan penyediaan area. Pemakaian tempat disesuaikan dengan area yang tersedia. Jika harga tanah terlalu tinggi, maka diperlukan efisiensi dalam pemakaian ruangan sehingga peralatan tertentu dapat diletakkan diatas peralatan yang lain atau lantai ruangan diatur sedemikian rupa agar menghemat tempat. 2. Keamanan Bangunan perkantoran letaknya berjauhan dengan instalasi proses, hal ini didasarkan pada faktor keamanan (untuk mencegah akibat buruk apabila terjadi ledakan, kebakaran, dan gas beracun). commit to user DESKRIPSI PROSES II perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id Prarancangan Pabrik Melamin dari Urea dengan proses BASF Kapasitas 20.000 ton/tahun 54 3. Instalasi dan utilitas Pemasangan dan distribusi pipa yang baik dari gas, udara, steam, dan listrik akan membantu kemudahan kerja dan perawatannya. Penempatan peralatan proses sedemikian rupa sehingga karyawan dapat dengan mudah mencapainya dan dapat menjamin kelancaran operasi serta memudahkan perawatannya. 4. Kemungkinan perluasan pabrik. Perluasan pabrik ini harus sudah masuk dalam perhitungan sejak awal supaya masalah kebutuhan tempat tidak muncul di masa yang akan datang. Sejumlah area khusus sudah disediakan untuk dipakai sebagai area perluasan pabrik, penambahan peralatan untuk menambah kapasitas pabrik ataupun mengolah produk sendiri atau produk lain. 5. Transportasi Tata letak pabrik harus memperhatikan kelancaran distribusi bahan baku, proses maupun produk. Layout pabrik Melamin ini dapat dilihat pada gambar 2.3. Secara garis besar, lay out pabrik dibagi menjadi beberapa daerah utama yaitu : a. Daerah administrasi/ perkantoran, laboratorium, dan ruang kontrol v Daerah administrasi merupakan pusat kegiatan administrasi pabrik yang mengatur kelancaran proses. v Laboratorium dan ruang kontrol sebagai pusat pengendalian proses, kualitas dan kuantitas bahan yang akan diproses serta produksi yang akan dijual. commit to user DESKRIPSI PROSES II perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id Prarancangan Pabrik Melamin dari Urea dengan proses BASF Kapasitas 20.000 ton/tahun 55 b. Daerah proses dan perluasan v Daerah proses merupakan daerah dimana reaksi utama berlangsung, biasanya tergolong area dengan resiko tinggi, oleh karena itu penempatannya perlu mendapat perhatian khusus. c. Daerah pergudangan umum, bengkel, dan garasi d. Daerah utilitas v Merupakan daerah dimana kegiatan penyediaan air, media pendingin, dan tenaga listrik dipusatkan. v Udara yang nantinya akan digunakan dalam proses (PA) dan digunakan untuk alat kontrol (IA) juga diproduksi di area ini. commit to user DESKRIPSI PROSES II perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id Prarancangan Pabrik Melamin dari Urea dengan proses BASF Kapasitas 20.000 ton/tahun 56 Perincian luas tanah dapat dilihat pada tabel berikut : Tabel 2.1 Perincian luas tanah pabrik No Penggunaan Lahan Luas (m2) 1 pos keamanan 50 2 ruang kontrol 105 3 gudang 400 4 kantor 700 5 musholla 50 6 kantin 300 7 poliklinik 180 8 laboratorium 210 9 bengkel 200 10 K-3 & fire safety 100 11 Garasi 660 12 daerah proses* 1000 13 daerah utilitas* 1000 14 unit pengolahan limbah* 495 15 area pengembangan* 2025 16 tempat parkir* 600 17 taman dan jalan* 7925 total 16000 commit to user DESKRIPSI PROSES II perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id 57 Prarancangan Pabrik Melamin dari Urea dengan proses BASF Kapasitas 20.000 ton/tahun 17 16 15 14 13 11 10 12 8 9 1 18 5 6 7 3 2 4 1 Keterangan Gambar : 1. Pos Keamanan 7. Musholla 2. Parkir 8. K3 dan fire safety 3. Parkir Karyawan 9. Laboratorium 4. Klinik 10. Gudang Bahan Baku 5. Kantin 11. Control Room 6. Kantor dan Aula 12. Gudang Produk Area Taman Skala 1 : 1000 13. Area Pengembangan 14. Area Proses 15. Area Utilitas 16. Bengkel 17. Unit Pengolahan Limbah 18. Garasi Area Jalan / Transportasi commit to user Gambar 2.3 Lay out pabrik DESKRIPSI PROSES II perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id Prarancangan Pabrik Melamin dari Urea dengan proses BASF Kapasitas 20.000 ton/tahun 58 2.5.2 Lay Out Peralatan Proses Dalam perancangan lay out peralatan proses ada beberapa hal yang perlu diperhatikan : 1. Aliran bahan baku dan produk Aliran bahan baku dan produk yang tepat akan memberikan keuntungan nilai ekonomi yang tinggi. Semakin dekat penempatan bahan baku dan produk dengan jalur transportasi, semakin efisien dana yang dikeluarkan. 2. Aliran udara Aliran udara di dalam dan di sekitar area proses diperhatikan supaya lancar. Hal ini bertujuan untuk menghindari stagnasi udara pada suatu tempat yang dapat menyebabkan akumulasi bahan kimia berbahaya sehingga dapat mengancam keselamatan kerja. Disamping itu perlu diperhatikan arah hembus angin. 3. Cahaya Penerangan seluruh pabrik harus memadai pada tempat-tempat proses yang berbahaya atau beresiko. 4. Tata letak alat proses Penempatan alat-alat proses yang tepat akan mempercepat jalannya proses sehingga menjamin kelancaran proses produksi 5. Kelancaran lalu lintas Kelancaran lalu lintas barang dan manusia juga berpengaruh terhadap jalannya proses produksi. commit to user DESKRIPSI PROSES II perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id 59 Prarancangan Pabrik Melamin dari Urea dengan proses BASF Kapasitas 20.000 ton/tahun 6. Tata letak area proses Penempatan alat-alat proses pada pabrik diusahakan agar dapat menekan biaya operasi dan menjamin keamanan produksi pabrik sehingga dapat menguntungkan dari segi ekonomi. 7. Jarak antar alat proses Untuk alat produksi yang mudah meledak atau terbakar letaknya dijauhkan dari peralatan yang lain, sehingga apabila terjadi ledakan atau kebakaran tidak membahayakan peralatan lain. Tata letak peralatan proses harus dirancang sedemikian rupa sehingga : § Kelancaran proses produksi dapat terjamin § Dapat mengefektifkan penggunaan luas lantai § Biaya material handling menjadi lebih rendah sehingga menurunkan pengeluaran untuk kapital yang tidak penting § Karyawan mendapat kepuasan kerja Pada Prarancangan Pabrik Melamin ini, lay out peralatan proses dapat dilihat pada gambar 2.4. F-01 SL-01 S-01 Cy-02 B C 0 1 HE-03 HE-01 M-01 T-01 HE-02 R-01 Cy-03 Cy-04 HE-04 SC-01 SL-02 DS-01 Gambar 2.4. Lay out proses commit to peralatan user DESKRIPSI PROSES II perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id Prarancangan Pabrik Melamin dari Urea dengan proses BASF Kapasitas 20.000 ton/tahun 60 Keterangan gambar : BE-01 : Bucket Elevator 1 CY-02 : Cyclone melamin M-01 : Melter CY-03 : Cyclone Suspension Cooler 1 T-01 CY-04 : Cyclone Suspension Cooler 2 : Tangki R-01 : Reaktor S-01 F-01 DS-01 : Desublimer : Furnace : Scrubber HE-01 : Heater umpan reaktor BC-01 : Belt conveyor HE-02 : Heater umpan reaktor SC-01 : Screw Conveyor HE-03 : Cooler gas hasil reaksi BE-02 : Bucket Elevator 2 HE-04 : Cooler off gas SL-01 : Silo Bahan Baku CY-01 : Cyclone dalam reaktor SL-02 : Silo Produk commit to user DESKRIPSI PROSES II perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id 61 Prarancangan Pabrik Melamin dari Urea dengan proses BASF Kapasitas 20.000 ton/tahun BAB III SPESIFIKASI ALAT 3.1 Silo Kode SL-01 SL-02 Fungsi Menyimpan bahan baku Menyimpan produk urea prill (3 hari) melamin sementara (3 jam) T = 30 ºC T = 30 ºC P = 1 atm. P = 1 atm. Cylindrical vessel dengan Cylindrical vessel dengan conical bottom conical bottom Kondisi penyimpanan Padat Padat Kapasitas 481,49 m3 462,35 m3 Jumlah 1 1 Bahan konstruksi Carbon Stell SA 283 grade Carbon Stell SA 283 grade C C Diameter 6,05 m 5,97 m Tinggi 9,08 m 8,96 m Tebal 0,375 m 0,375 m Tebal head 0,375 m 0,375 m Tinggi head bottom 5,29 m 5,22 m 14,37 m 14,18 m Kondisi operasi Jenis Dimensi Tinggi total commit to user SPESIFIKASI ALAT III perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id 62 Prarancangan Pabrik Melamin dari Urea dengan proses BASF Kapasitas 20.000 ton/tahun 3.2 Belt Conveyor Kode BC-01 Fungsi Mengalirkan urea prill dari silo urea menuju BE-01 untuk diumpankan ke melter Tipe Belt Conveyor Daya yang digunakan 0,25 HP Klasifikasi Kapasitas 32 ton/jam Lebar belt 14 in Kecepatan belt 27, 6 ft/menit Panjang 7m 3.3 Screw conveyor Kode SC-01 Fungsi Mengalirkan kristal melamin dari CY-04 menuju BE-02 untuk disimpan di Silo melamin Tipe Screw Conveyor dengan feed hopper Daya yang digunakan 0,25 HP Klasifikasi - Luas terisi umpan 30 % - Diameter flight 10 in - Diameter pipa sumbu 2,5 in - Diameter shaft 2 in - Kecepatan putar 55 rpm - Panjang 10 ft commit to user SPESIFIKASI ALAT III perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id 63 Prarancangan Pabrik Melamin dari Urea dengan proses BASF Kapasitas 20.000 ton/tahun 3.4 Bucket Elevator Kode BE-01 BE-02 Fungsi mengangkut urea prill dari mengangkut melamin dari BC-01 ke melter SC-01 ke silo melamin Ukuran Bucket (8 x 5 ½ x 7 ¾ x – 8) in (8 x 5 ½ x 7 ¾ x – 8) in Lebar Bucket 8 in 8 in Projection Bucket 5 ½ in 5 ½ in Dalam Bucket 7 ¾ in 7 ¾ in Jarak antar Bucket 8 in 8 in Kecepatan Bucket 150 ft/menit 150 ft/menit Power motor 0,75 HP 0,25 HP commit to user SPESIFIKASI ALAT III perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id 64 Prarancangan Pabrik Melamin dari Urea dengan proses BASF Kapasitas 20.000 ton/tahun 3.5 Melter Kode M-01 Fungsi Melelehkan Urea prill menjadi melt pada T = 140º C dan P = 1 atm. Jenis Agigated Melter Diameter tangki 2,34 m Tinggi tangki 3,37 m Media pemanas Saturated steam dengan suhu 170º C Panjang koil 22,41 m Jumlah lingkaran koil 5 lingkaran Bahan konstruksi Carbon Stell SA 285 grade C Isolasi Asbestos Dimensi pengaduk Diameter pengaduk 0,613 m Panjang Blade 0,153 m Lebar Baffle 0,104 m Lebar Blade 0,123 m Daya Pengaduk 13,57 HP Jumlah Turbin 2 buah commit to user SPESIFIKASI ALAT III perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id 65 Prarancangan Pabrik Melamin dari Urea dengan proses BASF Kapasitas 20.000 ton/tahun 3.6 Tangki Kode T-01 Fungsi Menyimpan bahan baku urea melt sementara (1 jam) pada T = 160º C dan P = 1 atm. Jenis Agigated Vessel Diameter tangki 2,52 m Tinggi tangki 4,12 m Bahan konstruksi Isolasi Carbon Stell SA 285 grade C Asbestos Dimensi Pengaduk Diameter pengaduk 0,78 m Panjang Blade 0,195 m Lebar Baffle 0,133 m Lebar Blade 0,156 m Daya Pengaduk 21,81 HP Jumlah Turbin 2 buah commit to user SPESIFIKASI ALAT III perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id 66 Prarancangan Pabrik Melamin dari Urea dengan proses BASF Kapasitas 20.000 ton/tahun 3.7 Reaktor Kode R-01 Fungsi Mereaksikan urea menjadi melamin, CO2 dan N H3 Tipe Fluidized bed reactor Jumlah 1 Tinggi total 15,80 m Total Disengaging Head 6,75 m Tinggi freeboard (Lf) 1,25 m Tinggi zone reaksi (Lt) 5,13 m Tinggi head bawah (Lh) 0,48 m Diameter freeboard (Df) 3,04 m Diameter zone reaksi (Dt) 1,93 m Tebal 0,83 in Bahan Plate Steel SA 129 grade B Kondisi Operasi 2 Atm, 395oC Bahan isolasi dan tebal Asbestos dengan tebal 0,33 m 3.8 Desublimer Kode DS-01 Fungsi Mendesublimasikan melamin dari gas keluar reaktor Jenis Cylinder vessel dengan ellips head dan conical bottom Diameter 1,37 m Tinggi 2,59 m Bahan konstruksi Carbon Stell SA 285 grade C commit to user SPESIFIKASI ALAT III perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id 67 Prarancangan Pabrik Melamin dari Urea dengan proses BASF Kapasitas 20.000 ton/tahun 3.9 Cyclone Kode Fungsi Tipe CY-01 CY- 02 CY-03 CY-04 Memisahkan Memisahkan Mendinginkan Mendinginkan partikel padatan partikel padatan partikel partikel yang terikut gas melamin dari padatan padatan hasil reaksi di campuran gas melamin melamin reaktor keluaran keluaran CY- keluaran CY- desublimer 02 dari suhu 03 dari suhu 195 oC 75 oC menjadi menjadi 75 oC 40 oC Internal Centrifugal Centrifugal Centrifugal cyclone cyclone cyclone cyclone T = 195 0C T = 75 0C dan T = 40 0C dan P = 1,3 atm P = 1,2 atm P = 1,01 atm 11,31 µm 50 µm 50 µm 50 µm Tinggi 3,07 m 5,45 m 6,35 m 6,42 m Diameter luar 1,36 m 1,36 m 1,59 m 1,604 m Pressure Drop 0,006 atm 18,7 milibar 9,18 milibar 9,2 milibar Kondisi operasi Diameter Partikel, min commit to user SPESIFIKASI ALAT III perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id 68 Prarancangan Pabrik Melamin dari Urea dengan proses BASF Kapasitas 20.000 ton/tahun 3.10 Scrubber Kode SC-01 Fungsi Mengambil melamin dari aliran off gas Jenis Menara Packing Jenis bahan isian Ceramic Raschig Ring Ukuran packing 50 mm ( 2 in ) Kondisi operasi P = 1,2 atm T = 195 oC Diameter total 2,58 m Tinggi menara 13,44 m Tinggi packing 11,26 m 3.11 Blower Kode Fungsi BL-01 BL-02 Mengalirkan offgas Mengalirkan BL-03 udara Mengalirkan udara pendingin menuju ke pendingin menuju dari siklon siklon ( CY-03 ) ke siklon ( CY-04 ) Jenis Centrifugal blower Centrifugal blower Centrifugal blower Debit gas 30.126,35 m3/jam 15.469,23 m3/jam 15.780,49 m3/jam P1 1,4 atm 1 atm 1 atm P2 1,41 atm 1,2 atm 1,02 atm T1 195 oC 30 oC 30 oC T2 195 oC 46 oC 32 oC Daya 0,75 HP 7 HP 4 HP commit to user SPESIFIKASI ALAT III perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id 69 Prarancangan Pabrik Melamin dari Urea dengan proses BASF Kapasitas 20.000 ton/tahun 3.12 Furnace Kode F-01 Fungsi Memanaskan fluidizing gas umpan reaktor dan molten salt sebagai pemanas di HE dan koil reaktor. Tipe Furnace box type Kondisi Operasi ØFluidizing gas masuk 238,7 0C ØFluidizing gas keluaran 395 0C ØMolten Salt masuk 400 0C ØMolten Salt keluaran 430 0C ØFlue gas keluaran 1683,38 0C Spesifikasi seksi radiant Ø Panjang 10,36 m Ø Lebar 8,26 m Ø Tinggi 11,23 m Ø Jumlah tube 20 Spesifikasi seksi konveksi Ø Panjang 10,36 m Ø Lebar 5,58 m Ø Tinggi 11,23 m Ø Jumlah tube 8 commit to user SPESIFIKASI ALAT III perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id 70 Prarancangan Pabrik Melamin dari Urea dengan proses BASF Kapasitas 20.000 ton/tahun 3.13 Heat Exchanger Kode HE-01 Fungsi HE-02 Memanaskan umpan Memanaskan umpan masuk reaktor sampai suhu masuk reaktor dari suhu 278,79 oC 278,79 oC sampai 395 oC Jenis Shell and Tube Shell and Tube T operasi umpan melt 160,5 – 278,79 0C 278,79 - 395 0C T operasi molten salt 415 – 400 0C 430 - 415 0C Kondii operasi - Hot Fluid Molten Salt Molten Salt - Cold Fluid Urea melt Urea melt Rd perancangan 0,017 hr.ft2.F/Btu 0,017 hr.ft2.F/Btu Rd min 0,01 hr.ft2.F/Btu 0,010 hr.ft2.F/Btu UC 89,80 Btu/hr.ft2.F 82,26 Btu/hr.ft2.F UD 17,59 Btu/hr.ft2.F 34,57 Btu/hr.ft2.F Fluida Molten salt Molten salt OD 1 in 1 in BWG 18 18 Panjang 6 ft 6 ft Jumlah 136 170 Fluida Fluidizing gas Fluidizing gas Pitch 1,5265 in, Triangular 1,5265 in ; Triangular Tube Side Shell Side commit to user SPESIFIKASI ALAT III perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id 71 Prarancangan Pabrik Melamin dari Urea dengan proses BASF Kapasitas 20.000 ton/tahun pitch pitch ID shell 15,25 in 21,25 in Baffle space 11,44 in Pass 6 4 Shell side 131,15 Btu/hr.ft2 0F 133,54 Btu/hr.ft2 0F Tube side 284,86 Btu/hr.ft2.0F 214,20 Btu/hr.ft2.0F Shell side 4,22 psi 0,002 psi Tube side 2,33 psi 0,59 psi 15,94 in h Outside Pressure drop 3.14 Cooler Kode HE-03 Fungsi HE-04 Mendinginkan gas hasil Mendinginkan offgas reaksi dari suhu 395 0C scrubber sebelum masuk sampai suhu 310 0C desublimer (quenching gas) Tipe Double pipe heat Double pipe heat exchanger exchanger Jumlah 1 buah 1 buah Panjang 120 ft 36 ft Kondisi operasi - Hot flud Gas Hasil reaksi off gas - Cold fluid Cooling water Cooling water commit to user SPESIFIKASI ALAT III perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id 72 Prarancangan Pabrik Melamin dari Urea dengan proses BASF Kapasitas 20.000 ton/tahun Rd perancangan 0,0204 hr.ft2.F/Btu 0,016 hr.ft2.F/Btu Rd min 0,0188 hr.ft2.F/Btu 0,015 hr.ft2.F/Btu UC 832,95 Btu/hr.ft2.F 206,51 Btu/hr.ft2.F UD 46,30 Btu/hr.ft2.F 48,76 Btu/hr.ft2.F Spesifikasi Outer pipe - Cold fluid Cooling water Cooling water - Kapasitas 55.404,44 kg/jam 18.506,37 kg/jam - Bahan Material Carbon steel SA283 grade Carbon steel SA283 grade C C Spesifikasi Inner pipe - Hot fluid Gas hasil reaksi Offgas - Kapasitas 22.605,29 kg/jam 8.918,73 kg/jam - Bahan material Stainless Steel SS304 Stainless Steel SS304 - Jumlah 12 hairpin 7 hairpin Outer pipe 1.108,86 Btu/hr.ft2 0F 348,5 Btu/hr.ft2 0F Inner pipe 3.347,53 Btu/hr.ft2.0F 506,87 Btu/hr.ft2.0F Outer pipe 0,328 psi 1,249 psi Inner pipe 12,67 psi 0,031 psi h Outside Pressure drop commit to user SPESIFIKASI ALAT III perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id 73 Prarancangan Pabrik Melamin dari Urea dengan proses BASF Kapasitas 20.000 ton/tahun 3.15 Compressor Kode C-01 Fungsi C-02 Menaikkan tekanan gas Menaikkan tekanan gas keluar scrubber dari 1,2 atm keluar scrubber dari 1,2 menjadi 2,2 atm atm menjadi 1,8 atm Type Centrifugal Compressor Centrifugal Compressor Kapasitas 7,82 m3/s 2,94 m3/s Bahan konstruksi Stainless Stell type 302 Stainless Stell type 302 Power actual 161,97 HP 64,09 HP 3.16 Pompa Kode Fungsi P – 01 P – 02 P – 03 P – 04 Mengalirkan Memompakan Memompakan Memompakan urea melt dari campuran urea molten salt dari molten salt dari melter menuju melt dari furnace ( F-01 koil pemanas holding tank (T- holdink tank (T- ) ke koil reaktor ke 01) 01) ke Scrubber pemanas reaktor furnace ( F-01 ) ( Sc-01 ) dan dan HE-02 HE-01 Type Kapasitas Pompa Pompa Pompa Pompa Sentrifugal Sentrifugal Sentrifugal Sentrifugal 71,0026 132,224 815,41 19,88 galon/menit galon/menit galon/menit galon/menit commit to user SPESIFIKASI ALAT III perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id 74 Prarancangan Pabrik Melamin dari Urea dengan proses BASF Kapasitas 20.000 ton/tahun Bahan Carbonstell SA- Carbonstell SA- Carbonstell SA- Carbonstell konstruksi 285 grade C 285 grade C 285 grade C 285 grade C Power 1,54 HP 1,56 HP 0,84 HP 0,85 HP 3,49 HP 3,14 HP 12,12 HP 3,39 HP 10 HP 10 HP 40 HP 20 HP Schedule 40 40 40 40 ID 1,61 in · 2,875 in ( pipa · 10,75 in (pipa 1,33 in SA- teoritis Power actual Power motor ke scrubber ) ke koil · 1,89 in ( pipa ke HE-01 ) reaktor) · 1,33 in ( pipa ke HE-02 ) commit to user SPESIFIKASI ALAT III perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id 75 Prarancangan Pabrik Melamin dari Urea dengan proses BASF Kapasitas 20.000 ton/tahun BAB IV UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM 4.1 Unit Pendukung Proses Unit pendukung proses atau utilitas adalah unit yang bertugas menyediakan sarana penunjang untuk menjamin kelancaran proses produksi. Pada prarancangan pabrik melamin ini, utilitas yang diperlukan meliputi : 1. Unit pengadaan steam Unit ini berfungsi untuk memenuhi kebutuhan steam yang digunakan pada unit produksi. Steam pada unit produksi berfungsi sebagai media pemanas melter. 2. Unit pengadaan dan pengolahan air Unit ini berfungsi menyediakan air bersih sebagai air pendingin, air umpan boiler, air sanitasi dan hydrant. 3. Unit pengadaan listrik Unit ini berfungsi sebagai penyedia tenaga listrik untuk tenaga penggerak peralatan proses dan untuk penerangan. Listrik disuplai dari PLN dan sebagai cadangan digunakan generator. 4. Unit pengadaan bahan bakar Unit ini menyediakan bahan bakar untuk furnace, boiler, dan generator 5. Unit penyedia molten salt Unit ini sebagai penyedia kebutuhan panas pada reaktor commit to user UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM IV perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id 76 Prarancangan Pabrik Melamin dari Urea dengan proses BASF Kapasitas 20.000 ton/tahun 6. Unit pengadaan udara tekan Unit ini menyediakan udara tekan untuk menjalankan instrumen di seluruh area proses dan utilitas. 7. Unit pengolahan limbah Unit ini berfungsi mengolah limbah yang dihasilkan oleh pabrik, baik limbah dari proses produksi maupun diluar proses produksi sebelum dibuang ke lingkungan. 4.1.1 Unit Pengadaan Steam Steam yang digunakan pada perancangan pabrik melamin ini untuk memenuhi kebutuhan panas pada melter pelelehan urea. Steam ini diproduksi dengan menggunakan boiler. Air sebagai umpan boiler diambil dari boiler feed water. Steam yang digunakan yaitu steam jenuh (saturated steam) pada suhu 170 0 C. Kebutuhan steam pada data neraca panas yaitu 1.637,39 kg/jam dilebihkan sebanyak 10% untuk mencegah kemungkinan terjadinya kehilangan pada saat distribusi sehingga : Jumlah saturated steam yang dibutuhkan : 1,1 x 1.637,39 kg/jam = 1.801,13 kg/jam Kondensat yang kembali = 90 % dari steam yang dihasilkan = 90 % x 1.801,13 kg/jam = 1.621,02 kg/jam 1 kg/lt = 1.621,02 lt/jam = 1,621 m3/jam commit to user UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM IV perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id 77 Prarancangan Pabrik Melamin dari Urea dengan proses BASF Kapasitas 20.000 ton/tahun Kondensat yang hilang = steam yang dihasilkan – kondensat yang kembali = (1.801,13 – 1.621,02) kg/jam = 180,11 kg/jam 1 kg/lt = 180,11 lt/jam = 0,18 m3/jam Blow down = 10 % dari kondensat yang kembali = 10% x 1.621,02 kg/jam = 162,102 kg/jam = 162,102 kg/jam 1 kg/lt = 162,102 lt/jam = 0,162 m3/jam Make up air untuk boiler = kondensat yang hilang + blowdown = (180,11 + 162,102) kg/jam = 342,22 kg/jam = 342,22 lt/jam = 0,342 m3/jam Umpan air masuk boiler = make up air + kondensat masuk boiler = make up air + (kondensat kembali – blow down) = 342,22 + (1.621,02 – 162,102) kg/jam = 1.801,13 kg/jam = 1.801,13 lt/jam = 1,801 m3/jam commit to user UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM IV perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id 78 Prarancangan Pabrik Melamin dari Urea dengan proses BASF Kapasitas 20.000 ton/tahun Prosentase umpan masuk boiler Kondensat = 1.458,92 lt/jam x 100% = 81 % 1801,13 lt/jam Make up = 342,22 lt/jam x 100% = 19 % 1801,13 lt/jam 4.1.1.1 Perhitungan Kapasitas Boiler Steam yang digunakan adalah : Jenis : saturated steam Suhu : 170 0C Tekanan : 8 atm Penentuan Kapasitas Boiler : Q = ms x (h-hf) ………..……….............................................… (Severn, hal. 139 ) Dalam hal ini : Q = kapasitas boiler ms = massa steam h = entalpi steam keluar boiler (Btu/lb) hf = entalpi steam masuk boiler (Btu/lb) Kondensat yang kembali berada pada kondisi cair jenuh pada suhu 170 0C sedangkan make-up air berada pada kondisi cair jenuh 30 0C. dari tabel steam diperoleh : H 170 0C = 719 kJ/kg = 309,2 BTU/lb H 30 0C = 125,7 kJ/kg = 50,04 BTU/lb commit to user UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM IV perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id 79 Prarancangan Pabrik Melamin dari Urea dengan proses BASF Kapasitas 20.000 ton/tahun Karena umpan yang masuk boiler terdiri dari 81% kondensat dan 19% make up, maka : Hf = (0,19 x H liq 30o C) + (0,81 x H liq 170 oC) Hf = (0,19 x 50,04 ) + (0,81x 309,2) = 259,96 Btu/lb Steam yang dihasilkan berupa uap jenuh pada suhu 170 oC Dari tabel steam diperoleh Hv 170 oC = 2.767,1 kJ/kg = 1.189,6. BTU/lb Jumlah steam yang dibutuhkan = 1.801,13 kg/jam = 3.970,81 lb/jam Sehingga kapasitas boiler = Q = ms x (Hv – Hf) Q = 3.970,81 lb/jam x (1.189,6 Btu/lb – 259,96 Btu/lb) = 3.691.398 Btu/jam 4.1.1.2 Menentukan Luas Penampang Perpindahan Panas Dari Severn hal.140, konversi panas menjadi daya adalah : Hp = Q 970,3 x 34,5 Hp = 3.691.398 970,3 x 34,5 = 110,27 Hp Dari Severn hal. 126 ditentukan luas bidang pemanasan adalah 10 ft2/HP, sehingga total heating surface = 1.102,7 ft2 commit to user UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM IV perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id 80 Prarancangan Pabrik Melamin dari Urea dengan proses BASF Kapasitas 20.000 ton/tahun 4.1.1.3 Perhitungan Kebutuhan Bahan bakar Bahan bakar yang digunakan adalah solar dengan : Net Heating Value : 19440 Btu/lb Density : 54,26 lb/ft3 Kebutuhan bahan bakar mf = Q h´ f dalam hal ini : mf = massa bahan bakar yang dipakai, lb/jam Q = kapasitas boiler, Btu/jam η = effisiensi boiler Dari figure 64 Severn hal 141 diperoleh harga η = 70%. f = net heating value, Btu/lb mf = 3.691.398 0,7x19440 = 271,27 lb/jam Volume bahan bakar = 271,27 lb/jam = 4,999 ft3 / jam 3 54,26 lb/ft 4.1.1.4 Spesifikasi Boiler Tipe : Fire tube boiler Jumlah : 1 buah Bahan bakar : solar Heat Surface commit to user : 1.102,7 ft2 UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM IV perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id 81 Prarancangan Pabrik Melamin dari Urea dengan proses BASF Kapasitas 20.000 ton/tahun 4.1.2 Unit Pengadaan dan Pengolahan air 4.1.2.1 Penyediaan air Kebutuhan air diperoleh dari sungai Cikao yang dekat dengan kawasan pabrik. Secara keseluruhan kebutuhan air di pabrik melamin dipergunakan untuk keperluan : 1. Air Pendingin Air pendingin digunakan sebagai media pendingin dengan pertimbangan : a. Air dapat diperoleh dengan mudah dalam jumlah yang besar. b. Mudah dalam pengaturan dan pengolahannya. c. Dapat menyerap sejumlah panas per satuan volume yang tinggi. d. Tidak terdekomposisi. Air yang digunakan sebagai air pendingin tidak boleh mengandung zat-zat sebagai berikut : a. Besi, yang dapat menimbulkan korosi. b. Silika, yang dapat menyebabkan kerak. c. Oksigen terlarut, yang dapat menyebabkan korosi. d. Minyak, yang merupakan penyebab terganggunya film corrotion inhibitor, menurunkan heat transfer coefficient dan dapat menjadi makanan mikroba sehingga menimbulkan endapan. 2. Air Sanitasi Air sanitasi digunakan untuk kebutuhan air minum, laboratorium, kantor dan perumahan. Syarat air sanitasi antara lain : commit to user UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM IV perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id 82 Prarancangan Pabrik Melamin dari Urea dengan proses BASF Kapasitas 20.000 ton/tahun Syarat fisik : a. Suhu dibawah suhu udara luar b. Warna jernih, turbidity < 10 ppm c. Tidak mempunyai rasa d. Tidak berbau Syarat kimia : a. Tidak mengandung zat anorganik b. Tidak beracun c. kadar klor bebas sekitar 0,7 ppm Syarat Bakteriologis : Tidak mengandung bakteri-bakteri, terutama bakteri patogen. 3. Air umpan boiler Air ini merupakan air yang digunakan untuk menghasilkan steam dan untuk kelangsungan proses. Meskipun terlihat jernih, tetapi pada umumnya air masih mengandung larutan garam dan asam. Beberapa hal yang perlu diperhatikan dalam penanganan air umpan boiler adalah sebagai berikut : a. Zat yang menyebabkan korosi Korosi yang terjadi dalam boiler disebabkan karena air mengandung larutan asam dan gas –gas yang terlarut seperti O2, CO2, H2S, dan NH3. b. Zat yang menyebabkan kerak (scale forming ) Pembentukan kerak disebabkan karena adanya kesadahan dan suhu tinggi , commit to user yang biasanya berupa garam –garam karbonat dan silika. UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM IV perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id 83 Prarancangan Pabrik Melamin dari Urea dengan proses BASF Kapasitas 20.000 ton/tahun c. Zat yang menyebabkan foaming Air yang diambil dari proses pemanasan biasanya menyebabkan foaming pada boiler karena adanya zat-zat organik, anorganik dan zat-zat yang tidak larut dalam jumlah besar. Efek pembusaan terjadi akibat adanya alkalinitas tinggi. 4. Air Hydrant Air hydrant adalah air yang digunakan untuk mencegah kebakaran. Pada umumnya air jenis ini tidak memerlukan persyaratan khusus. 4.1.2.2 Pengolahan Air Pengolahan air bertujuan untuk memenuhi syarat-syarat air untuk dapat digunakan sesuai dengan keperluan. Pengolahan air ini meliputi pengolahan secara fisik dan kimia, serta dengan menambahkan desinfektan. Mula – mula air baku (raw water) dilewatkan screener kemudian diumpankan ke dalam bak penampung, kemudian diaduk dengan putaran tinggi sambil diinjeksikan bahan – bahan kimia, seperti : § Alumunium Sulfat (Al2(SO4)3) sebagai flokulan yang berfungsi untuk mengikat partikel – partikel kecil yang menyebabkan keruhnya air menjadi flok yang lebih besar. § Coagulan Aid, yang berfungsi untuk mempercepat proses pengendapan dengan membentuk flok yang lebih besar. Keluar dari tangki, air dimasukkan ke dalam clarifier dimana flok – flok commit to user yang terbentuk diendapkan secara gravitasi sambil diaduk dengan putaran rendah. UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM IV perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id 84 Prarancangan Pabrik Melamin dari Urea dengan proses BASF Kapasitas 20.000 ton/tahun Lumpur yang diendapkan di blow down, sedangkan air yang keluar dari bagian atas dialirkan ke dalam tempat penampungan sementara. Air yang sudah cukup bersih tersebut kemudian diumpankan ke dalam sand filter, yang bertujuan untuk menyaring kotoran yang tidak terendapkan pada proses sebelumnya. Setelah proses penyaringan di sand filter selesai, air kemudian ditampung di dalam dua buah tangki, yaitu : Ø Filtered Water Storage Tank Ø Portable Water Storage Tank 1. Filtered Water Storage Tank Filtered Water Storage Tank berfungsi untuk menampung air yang digunakan untuk keperluan make up air pendingin, air hidrant, dan air umpan boiler. Agar memenuhi syarat sebagai air pendingin dan air umpan boiler maka filtered water pada filtered water storage tank harus mengalami treatment lebih lanjut. Treatment tersebut adalah : a. Unit Demineralisasi Air Unit ini berfungsi untuk menghilangkan mineral-mineral yang terkandung di dalam air, seperti Ca2+, Mg2+, Na+, dan lain-lain dengan menggunakan resin. Air yang diperoleh adalah air bebas mineral yang akan diproses lebih lanjut menjadi air umpan ketel (Boiler Feed Water). Demineralisasi diperlukan karena air umpan boiler memerlukan syarat-syarat antar lain : v Tidak menimbulkan kerak pada kondisi steam yang dikehendaki maupun commit to user pada tube heat exchanger. Jika steam digunakan sebagai pemanas yang UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM IV perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id 85 Prarancangan Pabrik Melamin dari Urea dengan proses BASF Kapasitas 20.000 ton/tahun biasanya berupa garam-garam karbonat dan silika, hal ini akan mengakibatkan turunnya efisiensi operasi, bahkan bisa mengakibatkan boiler tidak beroperasi sama sekali. v Bebas dari gas-gas yang dapat menimbulkan korosi terutama gas O2, CO2, H2S dan NH3 v Bebas dari zat yang menyebabkan foaming Air yang diambil dari proses pemanasan biasanya menyebabkan foaming pada boiler karena adanya zat-zat organik, anorganik dan zatzat yang tidak larut dalam jumlah besar. Efek pembusaan terjadi akibat adanya alkalinitas yang tinggi Pengolahan air di unit demineralisasi , yaitu : Ø Activated carbon filter Air dari filtered water storage diumpankan ke carbon filter yang berfungsi untuk menghilangkan warna, bau dan zat-zat organik lainnya. Air yang keluar dari carbon filter diharapkan mempunyai pH sekitar 7,0 – 7,5. Ø Cation exchanger Selanjutnya air tersebut diumpankan ke dalam cation exchanger untuk menghilangkan kation - kation mineralnya. Kemungkinan jenis kation yang ditemui adalah Mg2+, Ca2+, K+, Fe2+, Mn2+ dan Al3+. Cation exchanger merupakan silinder baja tegak yang berisi resin R-H, yaitu suatu polimer dengan rantai karbon R yang mengikat ion H+. Reaksi : Mn+ (logam) + RMn + n H+ ............ ( 4.1 ) nR–H commit to user (resin) UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM IV perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id 86 Prarancangan Pabrik Melamin dari Urea dengan proses BASF Kapasitas 20.000 ton/tahun Ion Mn+ dalam operasi akan diganti oleh ion H+ dari resin R – H sehingga air yang dihasilkan bersifat asam dengan pH sekitar 3,2 – 3,3. Regenerasi dilakukan jika resin sudah berkurang kereaktifannya (jenuh), biasanya dilakukan pada selang waktu tertentu atau berdasarkan jumlah air yang telah melewati unit ini. Regenerasi ini dilakukan dengan asam sulfat dan dilakukan dalam tiga tahap, yaitu back wash atau cuci balik, dan regenerasi dengan menggunakan bahan kimia asam sulfat dan pembilasan dengan air demin. Reaksi yang terjadi pada proses regenerasi adalah kebalikan dari reaksi operasi, yaitu : RMn + H2SO4 n R-H + MnSO4 (resin jenuh) ............ ( 4.2 ) dan selanjutnya dikirim ke unit Demin Water Storage sebagai penyimpan sementara sebelum diproses lebih lanjut sebagai air umpan boiler Ø Anion Resin Exchanger Air yang keluar dari cation exchanger kemudian diumpankan ke anion exchanger untuk menghilangkan anion – anion mineralnya. Kemudian jenis anion yang ditemukan adalah HCO3- ; SO- ; Cl- ; SiO-. Anion exchanger merupakan silinder tegak yang berisi resin R-OH. Reaksi yang terjadi pada unit ini adalah sebagai berikut : X + ROH ↔ RX + OH ...................................................................... ( 4.3 ) Dimana: R : Resin M : anion seperti SO42- dan Cl- commit to user UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM IV perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id 87 Prarancangan Pabrik Melamin dari Urea dengan proses BASF Kapasitas 20.000 ton/tahun Pada saat operasi reaksi pengikatan anion, ion negatif X akan digantikan oleh OH dari resin ROH. Regenerasi dilakukan dengan menggunakan NaOH. Reaksi yang terjadi pada regenerasi adalah : RX + NaOH ↔ ROH + NaX ......................................................... ( 4.4 ) Air yang keluar dari unit ini diharapkan mempunyai pH 6,1 – 6,9 dan selanjutnya dikirim ke unit demineralisasi water storage sebagai penyimpan sementara sebelum diproses lebih lanjut sebagai umpan ketel. b. Deaerator Air yang sudah mengalami demineralisasi masih mengandung gas-gas terlarut terutama oksigen dan karbondioksida. Gas-gas tersebut harus dihilangkan dari air karena dapat menimbulkan korosi. Gas-gas tersebut dihilangkan dalam suatu deaerator. Pada deaerator gas diturunkan sampai kadar 5 ppm. Deaerator beroperasi pada tekanan 6-8 atm dan suhu 413 K. Ke dalam deaerator diinjeksikan zat-zat kimia sebagai berikut : v Hidrazin yang berfungsi mengikat oksigen berdasarkan reaksi berikut : 2N2H2 + O2 « 2N2 + H2O ................................................................ ( 4.5 ) Nitrogen sebagai hasil reaksi bersama-sama dengan gas lain dihilangkan melalui striping dengan uap bertekanan rendah. v Larutan amoniak yang berfungsi mengatur pH Larutan amoniak ditambahkan untuk menjaga pH air yang keluar dari dearator pH-nya sekitar 7,0-7,5. Keluar dari dearator, kemudian diinjeksikan larutan fosfat (Na3PO4H2O) ke dalam air umpan ketel untuk commit to user mencegah terbentuknya kerak silika dan kalsium pada steam drum dan UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM IV perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id 88 Prarancangan Pabrik Melamin dari Urea dengan proses BASF Kapasitas 20.000 ton/tahun boiler tube. Sebelum diumpankan ke boiler air terlebih dahulu diberi dispersan untuk mencegah terjadinya penggumpalan atau pengendapan fosfat. 2. Portable Water Storage Tank Portable Water Storage Tank berfungsi menampung air yang digunakan untuk keperluan sehari-hari di pabrik dan pemukiman (air sanitasi). Untuk air sanitasi, air dipompakan ke tangki disinfektan kemudian didistribusikan ke seluruh pabrik. Proses ini bertujuan untuk membunuh kuman-kuman di dalam air, dengan menambahkan Cl2 cair yang berfungsi sebagai disinfektan. Tahapan-tahapan proses pengolahan air sungai dalam unit pengadaan air ini disajikan dalam diagram pada gambar 4.1 commit to user UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM IV perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id 89 Prarancangan Pabrik Melamin dari Urea dengan proses BASF Kapasitas 20.000 ton/tahun Gambar 4.1 Diagram Pengolahan Air commit to user UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM IV perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id 90 Prarancangan Pabrik Melamin dari Urea dengan proses BASF Kapasitas 20.000 ton/tahun 4.1.2.3 Kebutuhan air 1. Kebutuhan air pendingin Kebutuhan air untuk pendingin dapat dilihat pada tabel 4.1 Tabel 4.1 Kebutuhan air pendingin Nama Alat Kebutuhan (kg/jam) Kebutuhan (m3/hr) No. Kode 1 HE-03 Cooler 55.404,44 1.329,71 2 HE-04 Cooler 18.506,37 444,15 73.910,81 1.773,86 Total Total kebutuhan air pendingin = 73.910,81kg/jam = 3,91 m3/jam = 1.773,86 m3/hari. Diperkirakan terjadi kehilangan sebesar 10 % karena blowdown dan penguapan sehingga total make up air perhari adalah 177,39 m3/hari. 2. Kebutuhan air perkantoran dan perumahan Kebutuhan air perkantoran dan perumahan dapat diperkirakan sebagai berikut ª Air untuk karyawan kantor. Kebutuhan air untuk karyawan diperkirakan 40 lt/org/hari(Linslay,hal.93) sehingga untuk 190 orang diperlukan 7.600 lt/hari = 7,6 m3/ hari ª Air untuk laboratorium, pembersihan, pertamanan dan lain-lain diperkirakan 10 m3/hari ª Make up air umpan boiler Kebutuhan make up air umpan boiler sebanyak 8,21 m3/hari commit to user UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM IV perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id 91 Prarancangan Pabrik Melamin dari Urea dengan proses BASF Kapasitas 20.000 ton/tahun Tabel 4.2 Kebutuhan air total No. Kebutuhan air (m3/hari) Jenis Air Pendingin Steam Air Sanitasi 1 Boiler - 43,49 - 2 Cooler 1.784,57 - - 3 Make-up air pendingin 178,46 - - 4 Karyawan kantor - - 7,6 5 Kantin dan poliklinik - - 3,02 6 Laboratorium, - - 2,84 1.963,02 43,49 13,46 kebersihan, taman dll Total Total kebutuhan air untuk semua unit adalah 2019,97 m3/hari. Diperkirakan terjadi loss sebesar 5 % sehingga make up air dari sumber air adalah 101 m3/hari. 4.1.3 Unit Pembangkit Tenaga Listrik Kebutuhan tenaga listrik diperoleh dari Perusahaan Listrik Negara (PLN) dan ditambah dengan generator cadangan. Generator yang digunakan adalah generator bolak-balik dengan pertimbangan : ª Tenaga listrik yang dihasilkan cukup besar ª Tegangan dapat dinaikkan atau diturunkan dengan trafo sesuai kebutuhan commit to user UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM IV perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id 92 Prarancangan Pabrik Melamin dari Urea dengan proses BASF Kapasitas 20.000 ton/tahun Generator AC yang digunakan adalah jenis 3 phase yang memiliki keuntungan : v Tegangan listrik stabil v Daya kerja lebih besar v Kawat penghantar lebih sedikit v Motor yang digunakan relatif murah dan sederhana 4.1.3.1 Kebutuhan Listrik Kebutuhan listrik pabrik meliputi : 1. Keperluan Proses dan pengolahan air Kebutuhan listrik untuk keperluan proses dan pengolahan air meliputi: Tabel 4.3 Kebutuhan listrik untuk proses No. jenis alat HP 1 P-01 10 2 P-02 10 3 P-03 40 4 P-04 20 5 BL-01 0,75 6 BL-02 7 7 BL-03 4 8 C-01 161,97 9 C-02 64,09 10 BE-01 0,75 11 BE-02 0,25 Total 318,80 Power yang dibutuhkan = 318,80 HP xto0,746 commit user KW = 237,83KW UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM IV perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id 93 Prarancangan Pabrik Melamin dari Urea dengan proses BASF Kapasitas 20.000 ton/tahun Tabel 4.4 Kebutuhan listrik untuk pengolahan air Kode Nama alat PWT-01 PWT-02 Jumlah HP Total Pompa dari sungai ke bak penampung 1 2 2 Pompa dari bak penampung ke bak 1 0.5 0.5 1 5 5 Pompa dari tangki filtrasi ke CL 1 2 2 Pompa dari bak air bersih ke bak 1 0.25 0.25 1 2 2 1 0.5 0.5 1 4 4 1 0.25 0.25 Pompa ke tangki air umpan boiler 1 0.25 0.25 Pompa ke cooling tower 1 1.5 1.5 Fan Cooling water 2 2 4 pengendap Pompa dari bak pengendap ke tangki PWT-03 PWT-04 PWT-05 filtrasi pnampung sanitasi Pompa dari bak air bersih ke kation PWT-06 exchanger Pompa dari kation exchanger ke anion PWT-07 exchanger Pompa dari AE ke bak penyimpan PWT-08 demin water Pompa dari bak demin water ke PWT-09 PWT-10 PWT-11 F-1 deaerator Total 20.25 Power yang dibutuhkan = 20,25 HP x 0,746 KW commit = 15,11 KW to user UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM IV perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id 94 Prarancangan Pabrik Melamin dari Urea dengan proses BASF Kapasitas 20.000 ton/tahun 2. Keperluan Penerangan dan Kantor Tabel 4.5 Kebutuhan Listrik untuk penerangan No Penggunaan Lahan Luas (m2) Jumlah @ W/m2 Lampu Watt 1 pos keamanan 50 40 W/35 m2 2 80 2 ruang kontrol 105 40W/25 m2 5 200 2 3 gudang 400 40W/50 m 8 320 4 kantor 700 40W/30 m2 23 920 5 musholla 50 40W/50 m2 1 40 6 kantin 300 40W/40 m2 8 320 7 poliklinik 180 40W/30 m2 6 240 8 laboratorium 210 40W/25 m2 9 360 9 bengkel 200 40W/40 m2 5 200 10 K-3 & fire safety 100 40W/30 m2 4 160 11 Garasi 660 40W/40 m2 16 640 12 daerah proses* 1000 100W/100m2 10 1000 2 13 daerah utilitas* 1000 100W/100m 10 1000 14 unit pengolahan limbah* 495 100w/100m2 5 500 15 area pengembangan* 2025 100W/1000m2 2 200 16 tempat parkir* 600 100W/100 m2 6 600 17 taman dan jalan* 7925 100W/200 m2 40 4000 160 10780 total 16000 Keterangan : * area diluar ruangan Untuk semua area dalam bangunan direncanakan menggunakan lampu TL 40 watt. Jumlah lampu adalah 87 buah, Total daya = 87 x 40 watt =3.480watt = 3,48 KW commit to user UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM IV perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id 95 Prarancangan Pabrik Melamin dari Urea dengan proses BASF Kapasitas 20.000 ton/tahun Untuk halaman, jalan, tempat parkir, tempat proses dan daerah perluasan digunakan lampu Mercury 100 W. Jumlah lampu adalah 73 buah, Total daya = 73 x 100 watt = 7.300 Watt Total daya penerangan = 3.480 + 7.300 = 10.780 Watt = 10,78 kW Listrik untuk AC diperkirakan sebesar 15000 watt = 15 kW 3. Keperluan laboratorium dan Instrumentasi Listrik untuk laboratorium dan instrumentasi diperkirakan sebesar 20 kW. 4. Listrik untuk bengkel dan pemeliharaan diperkirakan sebesar 30 kW Tabel 4.6 Total Kebutuhan Listrik No. Jenis Kebutuhan Listrik (kW) 1 Proses 237,83 2 Pengolahan air 15,11 3 Udara tekan 8,21 4 Penerangan 10,78 5 AC 15 6 Lab. & Instrumentasi 20 7 Bengkel & Pemeliharaan 30 Total 336,92 4.1.3.2 Generator Untuk memenuhi kebutuhan listrik pada pabrik melamin ini, digunakan generator dengan efisiensi 80 %, maka input generator dapat dihitung : P = 336,92 kW/0,8 = 421,15 kW commit to user UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM IV perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id 96 Prarancangan Pabrik Melamin dari Urea dengan proses BASF Kapasitas 20.000 ton/tahun Ditetapkan input generator = 450 kW, sehingga untuk keperluan lain masih tersedia = 28,85 kW. Spesifikasi generator : Tipe : AC Generator Kapasitas : 450 kW Tegangan : 220/230 V Efisiensi : 80 % Phase :3 Jumlah : 1 buah Bahan bakar : solar 4.1.4 Unit Penyedia Bahan Bakar Unit penyedia bahan bakar bertujuan untuk memenuhi kebutuhan bahan bakar pada generator, furnace dan boiler. a. Untuk menjalankan generator listrik dibutuhkan bahan bakar dengan spesifikasi : Jenis : solar Net Heating Value : 19440 Btu/lb Density : 54,26 lb/cuft Kapasitas generator yang digunakan adalah 450 kW = 1.535.469,34 Btu/jam. Kebutuhan bahan bakar = 1.535.469,34 = 1,82 ft3/jam 0,8 x54,26 x19440 commit to user UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM IV perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id 97 Prarancangan Pabrik Melamin dari Urea dengan proses BASF Kapasitas 20.000 ton/tahun b. Untuk furnace Dari neraca panas diperlukan solar sebanyak = 28,56 ft3/jam c. Untuk boiler Dari perhitungan diperlukan solar sebanyak = 5,00 ft3/jam Tabel 4.7 Total Kebutuhan Bahan Bakar No. Kebutuhan bahan bakar (ft3/jam) Jenis 1 Generator 1,82 2 Furnace 28,56 3 Boiler 5,00 Total 35,38 Jadi jumlah kebutuhan bahan bakar total adalah 35,38 ft3/jam x 24 jam/hari x 1/(3,280823) m3/ft3 = 24,05 m3/hari. 4.1.5 Unit Penyedia Molten salt Unit penyedia molten salt bertujuan untuk memenuhi kebutuhan molten salt yang digunakan untuk memanaskan reaktor sampai mencapai kondisi operasi. Molten salt yang digunakan terdiri dari 55% KNO3 dan 45% NaNO2. Dari neraca panas didapat kebutuhan molten salt sebanyak = 458.959,12 kg/jam. commit to user UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM IV perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id 98 Prarancangan Pabrik Melamin dari Urea dengan proses BASF Kapasitas 20.000 ton/tahun 4.1.6 Unit Penyedia Udara Tekan Kebutuhan udara tekan untuk prarancangan pabrik Hidrogen ini diperkirakan sebesar 100 m3/jam, tekanan 100 psi dan suhu 35oC. Alat untuk menyediakan udara tekan berupa kompresor yang dilengkapi dengan dryer yang berisi silica gel untuk menyerap kandungan air sampai maksimal 84 ppm. Spesifikasi kompresor yang dibutuhkan : Kode : KU-01 Fungsi : Memenuhi kebutuhan udara tekan Jenis : Single Stage Reciprocating Compressor Jumlah : 1 buah Kapasitas : 100 m3/jam Tekanan suction : 14,7 psi (1 atm) Tekanan discharge : 100 psi (6,8 atm) Suhu udara : 35 oC Efisiensi : 80 % Daya kompresor : 11 HP commit to user UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM IV perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id 99 Prarancangan Pabrik Melamin dari Urea dengan proses BASF Kapasitas 20.000 ton/tahun 4.1.7 Unit Pengolahan Limbah Limbah yang dihasilkan oleh pabrik melamin diklasifikasikan dalam bentuk cair dan padat. A. Limbah cair berasal dari : a. Limbah Sanitasi Limbah sanitasi pembuangan air yang sudah terpakai untuk keperluan kantor dan pabrik lainnya seperti pencucian, air masak dan lain-lain. Penanganan limbah ini tidak memerlukan penanganan khusus karena seperti limbah rumah tangga lainnya, air buangan ini tidak mengandung bahan-bahan kimia yang berbahaya. Yang perlu diperhatikan disini adalah volume buangan yang diijinkan dan kemana pembuangan air limbah ini. b. Air berminyak Air berminyak berasal dari buangan pelumas pada pompa kompresor dan alat-alat lain. Pemisahan dilakukan berdasarkan perbedaan berat jenisnya. Minyak di bagian atas dialirkan ke tungku pembakar, sedangkan air di bagian bawah dialirkan ke penampungan terakhir kemudian dibuang. c. Air sisa regenerasi Air sisa regenerasi dari unit demineralisasi mengandung H2SO4 yang kemudian dinetralkan dalam kolam netralisasi hingga pH mencapai sekitar 6,5 – 7, serta mengandung O2 minimal 3 ppm. commit to user UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM IV perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id 100 Prarancangan Pabrik Melamin dari Urea dengan proses BASF Kapasitas 20.000 ton/tahun d. Air Limbah Laboratorium dan Limbah Cair dari Proses Secara umum air limbah yang berasal dari setiap kegiatan di pabrik melamin ini harus diolah agar dapat dibuang ke lingkungan dengan kisaran parameter air yang sesuai dengan peraturan pemerintah, yaitu : - COD : maks. 100 mg/l - BOD : maks. 20 mg/l - TSS : maks. 80 mg/l - Oil : maks. 5 mg/l - pH : 6,5 – 8,5 Adapun langkah-langkah proses waste water treatment adalah sebagai berikut : 1. Oil separator Limbah cair dialirkan dalam oil separator untuk memisahkan limbah dari minyak secara fisika berdasarkan perbedaan berat jenis. Minyak akan dialirkan dalam oil tank dan jika penuh akan dibuang dan kemudian dibakar. Sedangkan limbah yang tidak mengandung limbah yang tidak mengandung minyak dialirkan kedalam bak ekualisasi. 2.Ekualisasi Limbah yang telah dipisahkan dari minyak dialirkan ke dalam bak ekualisasi dan dicampur agar homogen untuk mengekualisasi beban pengolahan limbah pada tahap selanjutnya. commit to user UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM IV perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id 101 Prarancangan Pabrik Melamin dari Urea dengan proses BASF Kapasitas 20.000 ton/tahun 3.Netralisasi Sebelum menuju tahap pengolahan limbah selanjutnya, limbah harus berada pada kondisi pH netral agar padatan dalam limbah bisa diendapkan pada tahap berikutnya yaitu tahap flokulasi dan koagulasi. Apabila kondisi pH asam maka ditambahkan NaOH, sebaliknya apabila kondisi pH basa maka ditambahkan H2SO4. Penambahan zat penetral ini dilakukan secara otomatis oleh dozing pump yang telah dilengkapi dengan indikator. 4.Koagulasi dan Flokulasi Pada tahap in, dilakukan penambahan Poly Aluminium Cloride (PAC) dan Poly Electralic Aionic (PEA) yang berfungsi untuk membentuk flok – flok berukuran besar. Selanjutnya disertai dengan pengadukan yang sangat lambat. 5.Sedimentasi Sedimentasi berfungsi untuk memisahkan limbah cair dari padatan – padatan yang terkandung didalamnya. Flok – flok yang terbentuk pada limbah karena penambahan flokulan dipisahkan secara gravitasi dengan mengendapkannya pada bak sedimentasi. Endapan yang terbentuk dikirimkan ke Drying Bed untuk dikeringkan. 6.Filtrasi Tahap ini berfungsi untuk memisahkan cairan dari padatan – padatan seperti pasir dan padatan – padatan yang belum mengendap pada bak sedimentasi. commit to user UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM IV perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id 102 Prarancangan Pabrik Melamin dari Urea dengan proses BASF Kapasitas 20.000 ton/tahun 7.Bak Biocontrol Bak ini digunakan untuk mengontrol keberhasilan pengolahan limbah yang telah dilakukan. Bak ini diisi dengan makhluk hidup sebagai indikator, biasanya diisi dengan ikan. Apabila ikan tersebut bisa hidup dengan baik maka pengolahan limbah dikatakan berhasil. Tahapan langkah proses water waste treatment dapat disajikan dalam bentuk bagan pada gambar 4.2 commit to user Gambar 4.2 Diagram Alir Waste Water Treatment UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM IV perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id 103 Prarancangan Pabrik Melamin dari Urea dengan proses BASF Kapasitas 20.000 ton/tahun B. Limbah padat berupa lumpur/pasir yang dihasilkan dari unit pengolahan air dimanfaatkan sebagai penimbun yang sebelumnya diturunkan kadar airnya. Sedang limbah padat dari toilet diolah di septic tank dan dikirim ke perusahaan pengelola limbah lanjut 4.2 Laboratorium Keberadaan laboratorium dalam suatu pabrik sangat penting untuk mengendalikan mutu hasil produksi. Analisa yang dilakukan dalam rangka pengendalian mutu meliputi analisa bahan baku , analisa proses dan analisa kualitas produk. Program kerja laboratorium secara umum meliputi : 1. Menganalisa bahan baku dan bahan penunjang yang akan digunakan 2. Menganalisa produk yang akan dipasarkan 3. Melakukan percobaan yang ada kaitannya dengan proses produksi 4. Memeriksa kadar zat-zat yang dapat menyebabkan pencemaran pada buangan pabrik 4.2.1 Program Kerja Laboratorium Untuk mengendalikan kualitas produk pabrik melamin ini, maka perlu dilakukan pengujian mutu produk yang optimal. Adapun analisa pada proses pembuatan melamin adalah sebagai berikut : ª Analisa bahan baku berupa Urea, Amonia dan CO2, yang meliputi : analisa komposisi, spesific gravity commit to user UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM IV perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id 104 Prarancangan Pabrik Melamin dari Urea dengan proses BASF Kapasitas 20.000 ton/tahun ª Analisa bahan dalam aliran proses, meliputi : analisadan komposisi bahan. ª Analisa terhadap produk utama Melamin yang meliputi analisa komposisi, kadar air, specific gravity Sedangkan analisa di unit utilitas meliputi : v Analisa boiled feed water, meliputi analisa Dissolved Oxygen, pH, hardness, total solid, suspended solid, serta oil dan organic matter. v Analisa air sanitasi, meliputi pH, suhu, kebasaan, zat padat terlarut. v Analisa penukar ion, meliputi kesadahan CaCO3, silikat sebagai SiO2 v Analisa air minum meliputi analisa pH, chlor sisa dan kekeruhan. Sehingga memenuhi standar baku mutu air minum. Dalam melaksanakan program kerjanya, laboratorium dibagi menjadi 3 bagian : a. Laboratorium Pengamatan Tugas dari laboratorium ini adalah melakukan analisa secara fisika terhadap semua stream yang berasal dari proses produksi maupun tangki serta mengeluarkan “Certificate of Quality” untuk menjelaskan spesifikasi hasil pengamatan. Jadi pemeriksaan dan pengamatan dilakukan terhadap bahan baku, produk akhir dan produk samping. b. Laboratorium Analisa Tugas dari laboratorium ini adalah melakukan analisa terhadap sifat-sifat dan kandungan kimiawi bahan baku, produk akhir, hasil keluaran purging, kadar akhir, utilitas, dan bahan-bahan kimia yang digunakan commit to user (aditif, bahan-bahan injeksi, dan lain-lain). UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM IV perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id 105 Prarancangan Pabrik Melamin dari Urea dengan proses BASF Kapasitas 20.000 ton/tahun c. Laboratorium Penelitian, Pengembangan dan Lingkungan Tugas dari laboratorium ini adalah melakukan penelitian dan pengembangan terhadap permasalahan yang berhubungan dengan kualitas material terkait dalam proses untuk meningkatkan hasil akhir. Sifat dari laboratorium ini tidak rutin dan cenderung melakukan penelitian hal-hal yang baru untuk keperluan pengembangan dan senantiasa melakukan penelitian terhadap kondisi lingkungan. 4.2.2 Alat-alat utama Laboratorium Alat-alat utama yang digunakan dalam laboratorium terdiri atas : 1. Gas Cromatograph Alat ini digunakan untuk menentukan komposisi dalam gas, seperti ammonia, karbondioksida dan sebagainya 2. Spektrofotometer infra red Spektrofotometer infra red digunakan untuk menentukan komposisi dan jumlah senyawa dari padatan. 3. Water Content Tester Alat ini digunakan untuk menentukan kadar air dalam produk 4. pH meter pH meter digunakan untuk mengetahui derajat keasaman larutan 5. Spektrofotometer Spektrofotometer digunakan untuk menentukan konsentrasi suatu senyawa yang terlarut dalam air commit to user UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM IV perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id 106 Prarancangan Pabrik Melamin dari Urea dengan proses BASF Kapasitas 20.000 ton/tahun 6. Hidrometer Alat ini digunakan untuk mengukur spesific gravity 7. Turbidy meter Turbidy meter digunakan untuk mengukur tingkat kekeruhan air commit to user UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM IV perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id 107 Prarancangan Pabrik Melamin dari Urea dengan proses BASF Kapasitas 20.000 ton/tahun BAB V MANAJEMEN PERUSAHAAN 5.1 Bentuk Perusahaan Pabrik melamin yang akan didirikan, direncanakan mempunyai : · Bentuk : Perseroan Terbatas (PT) · Lapangan Usaha : Industri Melamin · Lokasi Perusahaan : Cikampek, Jawa Barat Alasan dipilihnya bentuk perusahaan ini didasarkan atas beberapa faktor, yaitu (Widjaja, 2003) : 1. Mudah untuk mendapatkan modal, yaitu dengan menjual saham perusahaan. 2. Tanggung jawab pemegang saham terbatas, sehingga kelancaran produksi hanya dipegang oleh pimpinan perusahaan. 3. Pemilik dan pengurus perusahaan terpisah satu sama lain, pemilik perusahaan adalah para pemegang saham dan pengurus perusahaan adalah direksi beserta stafnya yang diawasi oleh dewan komisaris. 4. Kelangsungan Perusahaan lebih terjamin, karena tidak berpengaruh dengan berhentinya pemegang saham, direksi beserta stafnya atau karyawan perusahaan. 5. Efisiensi dari manajemen Para pemegang saham dapat memilih orang yang ahli sebagai dewan komisaris dan direktur utama yang cukup cakap dan berpengalaman. commit MANAJEMEN to user PERUSAHAAN V perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id 108 Prarancangan Pabrik Melamin dari Urea dengan proses BASF Kapasitas 20.000 ton/tahun 6. Lapangan usaha lebih luas Suatu Perseroan Terbatas dapat menarik modal yang sangat besar dari masyarakat, sehingga dengan modal ini PT dapat memperluas usaha. 5.2 Struktur Organisasi Struktur organisasi merupakan salah satu faktor penting yang dapat menunjang kelangsungan dan kemajuan perusahaan, karena berhubungan dengan komunikasi yang terjadi dalam perusahaan demi tercapainya kerjasama yang baik antar karyawan. Untuk mendapatkan sistem organisasi yang baik maka perlu diperhatikan beberapa azas yang dapat dijadikan pedoman, antara lain (Zamani, 1998) : a) Perumusan tujuan perusahaan dengan jelas b) Tujuan organisasi harus dipahami oleh setiap orang dalam organisasi c) Tujuan organisasi harus diterima oleh setiap orang dalam organisasi d) Adanya kesatuan arah (unity of direction) dan perintah ( unity of command ) e) Adanya keseimbangan antara wewenang dan tanggung jawab f) Adanya pembagian tugas (distribution of work) g) Adanya koordinasi h) Struktur organisasi disusun sederhana i) Pola dasar organisasi harus relatif permanen j) Adanya jaminan jabatan (unity of tenure) k) Balas jasa yang diberikan kepada setiap orang harus setimpal dengan jasanya l) Penempatan orang harus sesuai keahliannya commit MANAJEMEN to user PERUSAHAAN V perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id 109 Prarancangan Pabrik Melamin dari Urea dengan proses BASF Kapasitas 20.000 ton/tahun Dengan berpedoman pada azas tersebut maka diperoleh struktur organisasi yang baik yaitu Sistim Line and Staff. Pada sistem ini garis kekuasaan lebih sederhana dan praktis. Demikian pula dalam pembagian tugas kerja seperti yang terdapat dalam sistem organisasi fungsional, sehingga seorang karyawan hanya akan bertanggung jawab pada seorang atasan saja. Untuk kelancaran produksi, perlu dibentuk staf ahli yang terdiri dari orang-orang yang ahli di bidangnya. Bantuan pikiran dan nasehat akan diberikan oleh staf ahli kepada tingkat pengawas demi tercapainya tujuan perusahaan. Ada 2 kelompok orang yang berpengaruh dalam menjalankan organisasi garis dan staf ini, yaitu ( Zamani, 1998 ) : 1. Sebagai garis atau lini yaitu orang-orang yang melaksanakan tugas pokok organisasi dalam rangka mencapai tujuan. 2. Sebagai staf yaitu orang-orang yang melakukan tugas sesuai dengan keahliannya dalam hal ini berfungsi untuk memberi saran-saran kepada unit operasional. Dewan Komisaris mewakili para pemegang saham (pemilik perusahaan) dalam pelaksanaan tugas sehari-harinya. Tugas untuk menjalankan perusahaan dilaksanakan oleh seorang Direktur Utama yang dibantu oleh Direktur Produksi dan Direktur Keuangan-Umum. Direktur Produksi membawahi bidang produksi dan teknik, sedangkan direktur keuangan dan umum membawahi bidang pemasaran, keuangan, dan bagian umum. Kedua direktur ini membawahi beberapa kepala bagian yang akan bertanggung jawab atas bagian dalam perusahaan, sebagai bagian dari commit MANAJEMEN to user PERUSAHAAN V perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id 110 Prarancangan Pabrik Melamin dari Urea dengan proses BASF Kapasitas 20.000 ton/tahun pendelegasian wewenang dan tanggung jawab. Masing-masing kepala bagian akan membawahi beberapa seksi dan masing-masing seksi akan membawahi dan mengawasi para karyawan perusahaan pada masing-masing bidangnya. Karyawan perusahaan akan dibagi dalam beberapa kelompok regu yang dipimpin oleh seorang kepala regu dimana setiap kepala regu akan bertanggung jawab kepada pengawas masing - masing seksi ( Widjaja, 2003 ). Manfaat adanya struktur organisasi adalah sebagai berikut : a. Menjelaskan, membagi, dan membatasi pelaksanaan tugas dan tanggung jawab setiap orang yang terlibat di dalamnya b. Penempatan tenaga kerja yang tepat c. Pengawasan, evaluasi dan pengembangan perusahaan serta manajemen perusahaan yang lebih efisien. d. Penyusunan program pengembangan manajemen e. Menentukan pelatihan yang diperlukan untuk pejabat yang sudah ada f. Mengatur kembali langkah kerja dan prosedur kerja yang berlaku bila tebukti kurang lancar. Struktur organisasi pabrik Melamin disajikan pada Gambar 5.1. commit MANAJEMEN to user PERUSAHAAN V perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id 111 Prarancangan Pabrik Melamin dari Urea dengan proses BASF Kapasitas 20.000 ton/tahun Gambar 5.1 Struktur Organisasi Pabrik Melamin commit MANAJEMEN to user PERUSAHAAN V perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id 112 Prarancangan Pabrik Melamin dari Urea dengan proses BASF Kapasitas 20.000 ton/tahun 5.3 Tugas dan Wewenang 5.3.1 Pemegang Saham Pemegang saham adalah beberapa orang yang mengumpulkan modal untuk kepentingan pendirian dan berjalannya operasi perusahaan tersebut. Kekuasaan tertinggi pada perusahaan yang mempunyai bentuk PT (Perseroan Terbatas) adalah Rapat Umum Pemegang Saham (RUPS). Pada RUPS tersebut, para pemegang saham berwenang (Widjaja, 2003) : 1. Mengangkat dan memberhentikan Dewan Komisaris 2. Mengangkat dan memberhentikan Direktur 3. Mengesahkan hasil-hasil usaha serta neraca perhitungan untung rugi tahunan dari perusahaan. 5.3.2 Dewan Komisaris Dewan komisaris merupakan pelaksana tugas sehari-hari dari pemilik saham sehingga dewan komisaris akan bertanggung jawab kepada pemilik saham. Tugas-tugas Dewan Komisaris meliputi (Widjaja, 2003) : 1. Menilai dan menyetujui rencana direksi tentang kebijakan umum, target perusahaan, alokasi sumber - sumber dana dan pengarahan pemasaran 2. Mengawasi tugas - tugas direksi 3. Membantu direksi dalam tugas - tugas penting commit MANAJEMEN to user PERUSAHAAN V perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id 113 Prarancangan Pabrik Melamin dari Urea dengan proses BASF Kapasitas 20.000 ton/tahun 5.3.3 Dewan Direksi Direksi Utama merupakan pimpinan tertinggi dalam perusahaan dan bertanggung jawab sepenuhnya terhadap maju mundurnya perusahaan. Direktur utama bertanggung jawab kepada dewan komisaris atas segala tindakan dan kebijakan yang telah diambil sebagai pimpinan perusahaan. Direktur utama membawahi direktur produksi dan direktur keuangan-umum. Tugas direktur umum, antara lain (Djoko, 2003) : 1. Melaksanakan kebijakan perusahaan dan mempertanggung jawabkan pekerjaannya secara berkala atau pada masa akhir pekerjaannya pada pemegang saham. 2. Menjaga kestabilan organisasi perusahaan dan membuat kelangsungan hubungan yang baik antara pemilik saham, pimpinan, karyawan, dan konsumen. 3. Mengangkat dan memberhentikan kepala bagian dengan persetujuan rapat pemegang saham. 4. Mengkoordinir kerja sama antara bagian produksi (direktur produksi) dan bagian keuangan dan umum (direktur keuangan dan umum). Tugas dari direktur produksi antara lain : 1. Bertanggung jawab kepada direktur utama dalam bidang produksi, teknik, dan rekayasa produksi. 2. Mengkoordinir, mengatur, serta mengawasi pelaksanaan pekerjaan kepala- kepala bagian yang menjadi bawahannya. commit MANAJEMEN to user PERUSAHAAN V perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id 114 Prarancangan Pabrik Melamin dari Urea dengan proses BASF Kapasitas 20.000 ton/tahun Tugas dari direktur keuangan antara lain: 1. Bertanggung jawab kepada direktur utama dalam bidang pemasaran, keuangan, dan pelayanan umum. 2. Mengkoordinir, mengatur, dan mengawasi pelaksanaan pekerjaan kepala- kepala bagian yang menjadi bawahannya. 5.3.4 Staf Ahli Staf ahli terdiri dari tenaga - tenaga ahli yang bertugas membantu direktur dalam menjalankan tugasnya, baik yang berhubungan dengan teknik maupun administrasi. Staf ahli bertanggung jawab kepada direktur utama sesuai dengan bidang keahlian masing - masing. Tugas dan wewenang staf ahli meliputi : 1. Mengadakan evaluasi bidang teknik dan ekonomi perusahaan. 2. Memberi masukan - masukan dalam perencanaan dan pengembangan perusahaan. 3. Memberi saran - saran dalam bidang hukum. 5.3.5 Penelitian dan Pengembangan (Litbang) Litbang terdiri dari tenaga - tenaga ahli sebagai pembantu direksi dan bertanggung jawab kepada direksi. Litbang membawahi 2 departemen, yaitu Departemen Penelitian dan Departemen Pengembangan commit MANAJEMEN to user PERUSAHAAN V perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id 115 Prarancangan Pabrik Melamin dari Urea dengan proses BASF Kapasitas 20.000 ton/tahun Tugas dan wewenangnya meliputi : 1. Memperbaiki mutu produksi 2. Memperbaiki dan melakukan inovasi terhadap proses produksi 3. Meningkatkan efisiensi perusahaan di berbagai bidang 5.3.6 Kepala Bagian Secara umum tugas kepala bagian adalah mengkoordinir, mengatur, dan mengawasi pelaksanaan pekerjaan dalam lingkungan bagiannya sesuai dengan garis wewenang yang diberikan oleh pimpinan perusahaan. Kepala bagian dapat juga bertindak sebagai staf direktur. Kepala bagian bertanggung jawab kepada direktur utama. Kepala bagian terdiri dari: 1. Kepala Bagian Produksi Kepala bagian produksi bertanggung jawab kepada direktur produksi dalam bidang mutu dan kelancaran produksi serta mengkoordinir kepala-kepala seksi yang menjadi bawahannya. Kepala bagian produksi membawahi seksi proses, seksi pengendalian, dan seksi laboratorium. · Tugas seksi proses antara lain : a. Mengawasi jalannya proses produksi b. Menjalankan tindakan seperlunya terhadap kejadian-kejadian yang tidak diharapkan sebelum diambil oleh seksi yang berwenang. commit MANAJEMEN to user PERUSAHAAN V perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id 116 Prarancangan Pabrik Melamin dari Urea dengan proses BASF Kapasitas 20.000 ton/tahun · Tugas seksi pengendalian adalah menangani hal - hal yang dapat mengancam keselamatan pekerja dan mengurangi potensi bahaya yang ada. · Tugas seksi laboratorium, antara lain: a. Mengawasi dan menganalisa mutu bahan baku dan bahan pembantu b. Mengawasi dan menganalisa mutu produksi c. Mengawasi hal - hal yang berhubungan dengan buangan pabrik d. Membuat laporan berkala kepada Kepala Bagian Produksi. 2. Kepala Bagian Teknik Tugas kepala bagian teknik, antara lain: a. Bertanggung jawab kepada direktur produksi dalam bidang peralatan dan utilitas b. Mengkoordinir kepala - kepala seksi yang menjadi bawahannya Kepala Bagian teknik membawahi seksi pemeliharaan, seksi utilitas, dan seksi keselamatan kerja-penanggulangan kebakaran. · Tugas seksi pemeliharaan, antara lain : a. Melaksanakan pemeliharaan fasilitas gedung dan peralatan pabrik b. Memperbaiki kerusakan peralatan pabrik · Tugas seksi utilitas adalah melaksanakan dan mengatur sarana utilitas untuk memenuhi kebutuhan proses, air, steam, dan tenaga listrik. commit MANAJEMEN to user PERUSAHAAN V perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id 117 Prarancangan Pabrik Melamin dari Urea dengan proses BASF Kapasitas 20.000 ton/tahun · Tugas seksi keselamatan kerja antara lain : a. Mengatur, menyediakan, dan mengawasi hal - hal yang berhubungan dengan keselamatan kerja b. Melindungi pabrik dari bahaya kebakaran 3. Kepala Bagian Keuangan Kepala bagian keuangan ini bertanggung jawab kepada direktur keuangan dan umum dalam bidang administrasi dan keuangan dan membawahi 2 seksi, yaitu seksi administrasi dan seksi keuangan. · Tugas seksi administrasi adalah menyelenggarakan pencatatan utang piutang, administrasi persediaan kantor dan pembukuan, serta masalah perpajakan. · Tugas seksi keuangan antara lain : a. Menghitung penggunaan uang perusahaan, mengamankan uang, dan membuat ramalan tentang keuangan masa depan b. Mengadakan perhitungan tentang gaji dan insentif karyawan (Djoko, 2003) 4. Kepala Bagian Pemasaran Kepala Bagian Pemasaran bertanggung jawab kepada direktur keuangan dan umum dalam bidang bahan baku dan pemasaran hasil produksi, serta membawahi 2 seksi yaitu seksi pembelian dan seksi pemasaran. commit MANAJEMEN to user PERUSAHAAN V perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id 118 Prarancangan Pabrik Melamin dari Urea dengan proses BASF Kapasitas 20.000 ton/tahun · Tugas seksi pembelian, antara lain : a. Melaksanakan pembelian barang dan peralatan yang dibutuhkan perusahaan dalam kaitannya dengan proses produksi b. Mengetahui harga pasar dan mutu bahan baku serta mengatur keluar masuknya bahan dan alat dari gudang. · Tugas seksi pemasaran : a. Merencanakan strategi penjualan hasil produksi b. Mengatur distribusi hasil produksi 5. Kepala Bagian Umum Kepala Bagian Umum bertanggung jawab kepada direktur keuangan dan umum dalam bidang personalia, hubungan masyarakat, dan keamanan serta mengkoordinir kepala-kepala seksi yang menjadi bawahannya. Kepala bagian imim membawahi seksi personalia, seksi humas, dan seksi keamanan. · Seksi personalia bertugas : a. Membina tenaga kerja dan menciptakan suasana kerja yang sebaik mungkin antara pekerja, pekerjaan, dan lingkungannya supaya tidak terjadi pemborosan waktu dan biaya. b. Mengusahakan disiplin kerja yang tinggi dalam menciptakan kondisi kerja yang tenang dan dinamis. · Melaksanakan hal - hal yang berhubungan dengan kesejahteraan karyawan. commit MANAJEMEN to user PERUSAHAAN V perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id 119 Prarancangan Pabrik Melamin dari Urea dengan proses BASF Kapasitas 20.000 ton/tahun · Seksi humas bertugas mengatur hubungan antara perusahaan dengan masyarakat di luar lingkungan perusahaan. · Seksi keamanan bertugas : a. Mengawasi keluar masuknya orang - orang baik karyawan maupun bukan karyawan di lingkungan pabrik. b. Menjaga semua bangunan pabrik dan fasilitas perusahaan c. Menjaga dan memelihara kerahasiaan yang berhubungan dengan intern perusahaan. 5.3.7 Kepala Seksi Kepala seksi adalah pelaksana pekerjaan dalam lingkungan bagiannya sesuai dengan rencana yang telah diatur oleh kepala bagian masing-masing agar diperoleh hasil yang maksimum dan efektif selama berlangsungnya proses produksi. Setiap kepala seksi bertanggung jawab kepada kepala bagian masing - masing sesuai dengan seksinya. 5.4 Pembagian Jam Kerja Karyawan Pabrik melamin ini direncakan beroperasi 330 hari dalam satu tahun dan proses produksi berlangsung 24 jam per hari. Sisa hari yang bukan hari libur digunakan untuk perawatan, perbaikan, dan shutdown. Sedangkan pembagian jam kerja karyawan digolongkan dalam dua golongan yaitu karyawan shift dan non shift. commit MANAJEMEN to user PERUSAHAAN V perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id 120 Prarancangan Pabrik Melamin dari Urea dengan proses BASF Kapasitas 20.000 ton/tahun 5.4.1 Karyawan non shift Karyawan non shift adalah karyawan yang tidak menangani proses produksi secara langsung. Yang termasuk karyawan harian adalah direktur, staf ahli, kepala bagian, kepala seksi serta karyawan yang berada di kantor. Karyawan harian dalam satu minggu akan bekerja selama 5 hari dengan pembagian kerja sebagai berikut : Jam kerja : · Hari Senin – Jum’at : Jam 08.00 – 17.00 Jam Istirahat : 5.4.2 · Hari Senin – Kamis : Jam 12.00 – 13.00 · Hari Jum’at : Jam 11.00 – 13.00 Karyawan Shift atau Ploog Karyawan shift adalah karyawan yang secara langsung menangani proses produksi atau mengatur bagian - bagian tertentu dari pabrik yang mempunyai hubungan dengan masalah keamanan dan kelancaran produksi. Yang termasuk karyawan shift ini adalah operator produksi, sebagian dari bagian teknik, bagian gedung dan bagian - bagian yang harus selalu siaga untuk menjaga keselamatan serta keamanan pabrik. commit MANAJEMEN to user PERUSAHAAN V perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id 121 Prarancangan Pabrik Melamin dari Urea dengan proses BASF Kapasitas 20.000 ton/tahun Para karyawan shift akan bekerja secara bergantian selama 24 jam sebagai berikut : Shift Pagi : Jam 07.00 – 15.00 Shift Sore : Jam 15.00 – 23.00 Shift Malam : Jam 23.00 – 07.00 Untuk karyawan shift ini dibagi menjadi 4 kelompok (A / B / C / D) dimana dalam satu hari kerja, hanya tiga kelompok yang masuk, sehingga ada satu kelompok yang libur. Untuk hari libur atau hari besar yang ditetapkan pemerintah, kelompok yang bertugas tetap harus masuk. Jadwal pembagian kerja masing-masing kelompok ditampilkan dalam bentuk Tabel 5.1 commit MANAJEMEN to user PERUSAHAAN V perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id 122 Prarancangan Pabrik Melamin dari Urea dengan proses BASF Kapasitas 20.000 ton/tahun Tabel 5.1 Jadwal Pembagian Kelompok Shift Hari 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 A P P S S M M L L P P B S S M M L L P P S S C M M L L P P S S M M D L L P P S S M M L L Hari 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 A S S M M L P P S S M B M M L L P S S M M L C L L P P S M M L L P D P P S S M L L P P S Hari 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 A M L L P P S S M M L B L P P S S M M L L P C P S S M M L L P P S D S M M L L P P S S M Keterangan : P : Pagi S : Siang M : Malam L : Libur Jadwal untuk tanggal pada bulan selanjutnya, berulang ke susunan awal. commit MANAJEMEN to user PERUSAHAAN V perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id 123 Prarancangan Pabrik Melamin dari Urea dengan proses BASF Kapasitas 20.000 ton/tahun Kelancaran produksi dari suatu pabrik sangat dipengaruhi oleh faktor kedisiplinan para karyawannya dan akan secara langsung mempengaruhi kelangsungan dan kemajuan perusahaan. Untuk itu kepada seluruh karyawan perusahaan dikenakan absensi. Disamping itu masalah absensi digunakan oleh pimpinan perusahaan sebagai salah satu dasar dalam mengembangkan karier para karyawan di dalam perusahaan (Djoko, 2003). 5.5 Status Karyawan dan Sistem Upah Pada pabrik Melamin ini sistem upah karyawan berbeda - beda tergantung pada status, kedudukan, tanggung jawab, dan keahlian. Menurut status karyawan dapat dibagi menjadi tiga golongan sebagai berikut : 1. Karyawan tetap Karyawan tetap yaitu karyawan yang diangkat dan diberhentikan dengan surat keputusan (SK) direksi dan mendapat gaji bulanan sesuai dengan kedudukan, keahlian, dan masa kerjanya. 2. Karyawan harian Karyawan harian yaitu karyawan yang diangkat dan diberhentikan direksi tanpa SK direksi dan mendapat upah harian yang dibayar tiap akhir pekan. 3. Karyawan borongan Karyawan borongan yaitu karyawan yang digunakan oleh pabrik bila diperlukan saja. Karyawan ini menerima upah borongan untuk suatu pekerjaan. commit MANAJEMEN to user PERUSAHAAN V perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id 124 Prarancangan Pabrik Melamin dari Urea dengan proses BASF Kapasitas 20.000 ton/tahun 5.6 Penggolongan Jabatan, Jumlah Karyawan, dan Gaji 5.6.1. Penggolongan Jabatan 1. Direktur Utama : Sarjana Ekonomi/Teknik/Hukum 2. Direktur Produksi : Sarjana Teknik Kimia 3. Direktur Keuangan dan Umum : Sarjana Ekonomi 4. Kepala Bagian Produksi : Sarjana Teknik Kimia 5. Kepala Bagian Teknik : Sarjana Teknik Mesin 6. Kepala Bagian Pemasaran : Sarjana Teknik Kimia/Ekonomi 7. Kepala Bagian Keuangan : Sarjana Ekonomi 8. Kepala Bagian Umum : Sarjana Sosial 9. Kepala Seksi : Ahli Madya 10. Operator : STM/SLTA/SMU 11. Sekretaris : Akademi Sekretaris 12. Dokter : Sarjana Kedokteran 13. Perawat : Akademi Perawat 14. Lain-lain : SD/SMP/Sederajat 5.6.2. Jumlah Karyawan dan Gaji Jumlah karyawan harus ditentukan secara tepat sehingga semua pekerjaan yang ada dapat diselesaikan dengan baik dan efisien. Jumlah karyawan di pabrik Melamin ini disajikan dalam tabel 5.2 dan pada tabel 5.3 tersaji penggolongan dan gaji karyawan. commit MANAJEMEN to user PERUSAHAAN V perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id 125 Prarancangan Pabrik Melamin dari Urea dengan proses BASF Kapasitas 20.000 ton/tahun Tabel 5.2 Jumlah Karyawan menurut Jabatannya No. Jabatan Jumlah 1 Direktur Utama 1 2 Direktur Produksi dan Teknik 1 3 Direktur Keuangan dan Umum 1 4 Staff Ahli 2 5 Litbang 2 6 Sekretaris 3 7 Kepala Bagian Produksi 1 8 Kepala Bagian Litbang 1 9 Kepala Bagian Teknik 1 10 Kepala Bagian Umum 1 11 Kepala Bagian Keuangan 1 12 Kepala Bagian Pemasaran 1 13 Kepala Seksi Proses 1 14 Kepala Seksi Pengendalian 1 15 Kepala Seksi Laboratorium 1 16 Kepala Seksi Safety & lingkungan 1 17 Kepala Seksi Pemeliharaan 1 18 Kepala Seksi Utilitas 1 19 Kepala Seksi Administrasi Keuangan 1 20 Kepala Seksi Keuangan 1 21 Kepala Seksi Pembelian 1 22 Kepala Seksi Personalia 1 commit MANAJEMEN to user PERUSAHAAN V perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id 126 Prarancangan Pabrik Melamin dari Urea dengan proses BASF Kapasitas 20.000 ton/tahun 23 Kepala Seksi Humas 1 24 Kepala Seksi Keamanan 1 25 Kepala Seksi Penjualan 1 26 Kepala Seksi Pemasaran 1 27 Karyawan Proses 32 28 Karyawan Pengendalian 8 29 Karyawan Laboratorium 8 30 Karyawan Penjualan 8 31 Karyawan Pembelian 6 32 Karyawan Pemeliharaan 10 33 Karyawan Utilitas 8 34 Karyawan Administrasi 5 35 Karyawan Kas 5 36 Karyawan Personalia 5 37 Karyawan Humas 5 38 Karyawan Keamanan 24 39 Karyawan Pemasaran 8 40 Karyawan Safety & Lingkungan 5 41 Dokter 3 42 Perawat 3 43 Sopir 5 44 Pesuruh 12 TOTAL 190 commit MANAJEMEN to user PERUSAHAAN V perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id 127 Prarancangan Pabrik Melamin dari Urea dengan proses BASF Kapasitas 20.000 ton/tahun Tabel 5.3 Perincian Golongan dan Gaji Karyawan Gol. Jabatan Gaji/Bulan Kualifikasi I Direktur Utama Rp. 50.000.000,00 S1 Pengalaman 10 tahun II Direktur Rp. 30.000.000,00 S1 Pengalaman 10 tahun III Staff Ahli Rp. 20.000.000,00 S1 pengalaman 5 tahun IV Litbang Rp. 15.000.000,00 S1 pengalaman V Kepala Bagian Rp. 8.000.000,00 S1/D3 pengalaman VI Kepala Seksi Rp. 6.500.000,00 S1/D3 pengalaman VII Sekretaris Rp. 5.000.000,00 S1/D3 pengalaman Rp. 3.000.000 – SMP/SLTA/D1/D3 VIII Karyawan Biasa Rp.1.500.000,00 5.7 Kesejahteraan Sosial Karyawan Kesejahteraan yang diberikan oleh perusahaan pada karyawan, antara lain (Mas’ud, 1988) : 1. Tunjangan · Tunjangan berupa gaji pokok yang diberikan berdasarkan golongan karyawan yang bersangkutan · Tunjangan jabatan yang diberikan berdasarkan jabatan yang dipegang karyawan commit MANAJEMEN to user PERUSAHAAN V perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id 128 Prarancangan Pabrik Melamin dari Urea dengan proses BASF Kapasitas 20.000 ton/tahun · Tunjangan lembur yang diberikan kepada karyawan yang bekerja diluar jam kerja berdasarkan jumlah jam kerja 2. Cuti Cuti tahunan diberikan kepada setiap karyawan selama 12 hari kerja dalam 1 tahun. Cuti sakit diberikan pada karyawan yang menderita sakit berdasarkan keterangan dokter. 3. Pakaian Kerja Pakaian kerja diberikan pada setiap karyawan sejumlah 3 pasang untuk setiap tahunnya. 4. Pengobatan Biaya pengobatan bagi karyawan yang menderita sakit yang diakibatkan oleh kerja ditanggung oleh perusahaan sesuai dengan undang-undang yang berlaku. Biaya pengobatan bagi karyawan yang menderita sakit tidak disebabkan oleh kecelakaan kerja diatur berdasarkan kebijaksanaan perusahaan. 5. Asuransi Tenaga Kerja Asuransi tenaga kerja diberikan oleh perusahaan bila jumlah karyawan lebih dari 10 orang atau dengan gaji karyawan lebih besar dari Rp. 1.000.000,00 per bulan. commit MANAJEMEN to user PERUSAHAAN V perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id 129 Prarancangan Pabrik Melamin dari Urea dengan proses BASF Kapasitas 20.000 ton/tahun BAB VI ANALISA EKONOMI Pada prarancangan pabrik Melamin ini dilakukan evaluasi atau penilaian investasi dengan maksud untuk mengetahui apakah pabrik yang dirancang ini dapat menguntungkan atau tidak. Yang terpenting dari prarancangan ini adalah estimasi harga dari alat-alat, karena harga ini dipakai sebagai dasar untuk estimasi analisa ekonomi, sedangkan analisa ekonomi dipakai untuk mendapatkan perkiraan / estimasi tentang kelayakan investasi modal dalam kegiatan produksi suatu pabrik, besarnya laba yang diperoleh, lamanya modal investasi dapat dikembalikan dan terjadinya titik impas. Selain itu analisa ekonomi dimaksudkan untuk mengetahui apakah pabrik yang akan didirikan dapat menguntungkan atau tidak jika didirikan. 6.1. Penaksiran Harga Peralatan Harga peralatan pabrik bisa diperkirakan dengan metode yang dikonversikan dengan keadaan yang ada sekarang ini. Penentuan harga peralatan dilakukan dengan menggunakan data Indeks Harga. Penentuan harga dengan indeks dilakukan untuk alat dengan kapasitas yang sama dan jenis yang sama namun berbeda tahunnya. commit to user ANALISA EKONOMI VI perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id 130 Prarancangan Pabrik Melamin dari Urea dengan proses BASF Kapasitas 20.000 ton/tahun Tabel 6.1 Indeks harga alat Tahun Chemical Engineering Plant Index 1991 361,3 1992 358,2 1993 359,2 1994 368,1 1995 381,1 1996 381,7 1997 386,5 1998 389,5 1999 390,6 2000 394,1 2001 394,3 2002 390,4 Sumber : Peters&Timmerhouse,2003 GRAFIK INDEKS HARGA 405 400 y = 3,6077x - 6823,2 395 Indeks Harga 390 385 380 375 370 365 360 355 1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 Tahun Gambar 6.1. Chemical Engineering Cost Index Dengan asumsi kenaikan indeks linear, maka dapat diturunkan persamaan least square sehingga didapatkan persamaan berikut: Y = 3,6077 X - 6823,2 Tahun 2015 adalah tahun ke 20, sehingga indeks tahun 2015 adalah 450. commit to user ANALISA EKONOMI VI perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id 131 Prarancangan Pabrik Melamin dari Urea dengan proses BASF Kapasitas 20.000 ton/tahun Harga alat dan yang lainnya diperkirakan pada tahun evaluasi (2015) dan dilihat dari grafik pada referensi. Untuk mengestimasi harga alat tersebut pada masa sekarang digunakan persamaan : Ex = Ey Nx Ny dengan : Ex = harga pembelian alat pada tahun 2015 Ey = harga pembelian alat pada tahun 1954 Nx = indeks harga pada tahun 2015 Ny = indeks harga pada tahun 1954 6.2. 6.3 Dasar Perhitungan Kapasitas produksi = 20.000 ton/tahun Satu tahun operasi = 330 hari Tahun Pabrik didirikan = 2015 Harga Urea = Rp 6.353/kg Harga Katalis = Rp 454/kg Harga Melamin = Rp 14.520/kg Penentuan Total Capital Investment (TCI) Asumsi-asumsi dan ketentuan yang digunakan dalam analisa ekonomi : 1. Pembangunan fisik pabrik akan dilaksanakan pada tahun 2015 dengan masa konstruksi dan instalasi selama 1 tahun dan pabrik dapat beroperasi secara komersial pada awal tahun 2016. 2. Kapasitas produksi adalah 20.000 ton/tahun. commit to user ANALISA EKONOMI VI perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id 132 Prarancangan Pabrik Melamin dari Urea dengan proses BASF Kapasitas 20.000 ton/tahun 3. Jumlah hari kerja adalah 330 hari per tahun. 4. Shut down pabrik dilaksanakan selama 30 hari dalam satu tahun untuk perbaikan alat-alat pabrik. 5. Umur alat-alat pabrik diperkirakan 10 tahun. kecuali alat-alat tertentu (umur pompa dan tangki adalah 5 tahun). 6. Salvage value di akhir umur pabrik senilai Rp. 0,00 7. Situasi pasar, biaya dan lain-lain diperkirakan stabil selama pabrik beroperasi. 8. Upah buruh asing US $ 10 per manhour 9. Upah buruh lokal Rp. 30.000,00 per manhour 10. Satu manhour asing = 3,2 manhour Indonesia 11. Kurs rupiah yang dipakai Rp. 9.075,- ( www.monexnews.com ) commit to user ANALISA EKONOMI VI perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id 133 Prarancangan Pabrik Melamin dari Urea dengan proses BASF Kapasitas 20.000 ton/tahun 6.4 Hasil Perhitungan 6.4.1 Fixed Capital Invesment (FCI) Tabel 6.2 Fixed Capital Invesment No Jenis Biaya (Rp.) 1. Harga peralatan 2. Instalasi 4.446.367.683 3. Pemipaan 3.739.284.572 4. Instrumentasi 2.918.719.347 5. Isolasi 483.291.371 6. Listrik 1.210.374.483 7. Bangunan 3.116.070.477 8. Tanah dan perbaikan lahan 9. Utilitas 14.619.563.987 2.898.382.206 Physical Plant Cost 10. 58.490.744.284 Engineering & Construction Direct Plant Cost 11. Contractor’s Fee 12. Contingency Fixed Capital Investment 25.038.690.159 11.698.148.857 70.188.893.140 5.127.760.021 10.528.333.971 85.844.987.132 commit to user ANALISA EKONOMI VI perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id 134 Prarancangan Pabrik Melamin dari Urea dengan proses BASF Kapasitas 20.000 ton/tahun 6.4.2 Working Capital Investment (WCI) Tabel 6.3 Working Capital Investment No. Jenis Harga (Rp.) 1. Persediaan bahan baku 4.048.116.124 2. In-process inventory 3. Product inventory 14.394.248.855 4. Extended credit 26.675.902.000 5. Available cash 14.394.248.855 43.618.936 Working Capital (WC) 6.4.3 59.556.134.770 Total Capital Investment (TCI) TCI = FC + WC = Rp. 85.844.987.132 + Rp. 59.556.134.770 = Rp. 145.401.121.903 6.4.4 Direct Manufacturing Cost (DMC) Tabel 6.4. Direct manufacturing cost No. Jenis Biaya (Rp.) 1. Harga Bahan Baku 45.383.235.825 2. Labor 3.888.000.000 3. Supervisi 2.760.000.000 4. Maintenance 5.150.699.288 5. Plant Supplies 6. Royalti and patent 16.005.541.200 7. Utilitas 41.331.049.680 772.604.884 Total Direct Manufacturing Cost (DMC) 115.291.130.817 commit to user ANALISA EKONOMI VI perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id 135 Prarancangan Pabrik Melamin dari Urea dengan proses BASF Kapasitas 20.000 ton/tahun 6.4.5 Indirect Manufacturing Cost (IMC) Tabel 6.5. Indirect manufacturing cost No. Jenis Biaya (Rp.) 1. Payroll overhead 777.600.000 2. Laboratory 777.600.000 3. Plant over head 4. Packaging & Shipping 41.614.407.120 Total Indirect Manufacturing Cost (IMC) 46.280.007.120 6.4.6 3.110.400.000 Fixed Manufacturing Cost (FMC) Tabel 6.6. Fixed manufacturing cost No. Jenis Biaya (Rp.) 1. Depresiasi 8.584.498.713 2. Property tax 1.716.899.743 3. Asuransi 858.449.871 Total Fixed Manufacturing Cost (FMC) 6.4.7 Total Manufacturing Cost 11.159.848.327 = DMC + IMC + FMC = Rp. 172.730.986.264 6.4.8 General Expense (GE) Tabel 6.7. General expense No. Jenis Biaya (Rp.) 1. Administrasi 5.516.000.000 2. Sales 80.027.706.000 3. Riset 8.963.103.072 4. Finance 210.380.997 General Expense (GE) 94.717.190.069 commit to user ANALISA EKONOMI VI perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id 136 Prarancangan Pabrik Melamin dari Urea dengan proses BASF Kapasitas 20.000 ton/tahun 6.4.9 Total Production Cost (TPC) TPC = MC + GE = Rp. 267.448.176.333 6.4.10 Analisa Kelayakan a. Fixed manufacturing Cost ( Fa ) Depresiasi Property Tax Asuransi Fa b. Variabel Cost ( Va ) Raw material Packaging + transport Utilitas Royalti Va c. Regulated Cost ( Ra ) Labor Supervisi Payroll Overhead Plant Overhead Laboratorium General Expense Maintenance Plant Supplies Ra = = = = Rp Rp Rp Rp 8.584.498.713 1.716.899.743 858.449.871 11.159.848.327 = = = = = Rp Rp Rp Rp Rp 45.383.235.825 41.614.407.120 41.331.049.680 16.005.541.200 144.334.233.825 = = = = = = = = = Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp 3.888.000.000 2.760.000.000 777.600.000 3.110.400.000 777.600.000 4.717.190.069 5.150.699.228 772.604.884 111.954.094.181 = Rp d. Penjualan ( Sa ) BEP = ( Fa + 0,3 Ra ) / ( Sa - Va - 0,7 Ra ) x 100 % = BEP SDP = ( (0,3 Ra ) / ( Sa - Va - 0,7 Ra )) x 100 % = SDP 320.110.824.000 45,94 % 34,48 % commit to user ANALISA EKONOMI VI perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id 137 Prarancangan Pabrik Melamin dari Urea dengan proses BASF Kapasitas 20.000 ton/tahun e. Percent Return on Investment (% ROI) %ROI sebelum pajak Profit sebelum pajak FCI % ROI sebelum pajak = = = Rp Rp 52.662.647.667 85.844987.132 61.35% %ROI setelah pajak Pajak 25% (UUPPh, 2010) Profit setelah pajak % ROI = = = Rp Rp 13.165.661.917 39.496.985.750 46.01% POT sebelum pajak FCI Profit sebelum pajak Depresiasi POT = = = = Rp Rp Rp 1,40 Tahun 85.844987.132 52.662.647.667 8.584.498.713 POT Setelah pajak Profit setelah pajak POT = = Rp 1.79 Tahun 39.496.985.750 f. Pay Out Time ( POT ) g. Discounted Cash Flow (DCF) Future value analysis Persamaan: (FC+WC)(1+ i )n = WC+ SV+C ( (1+ i )n-3+ ( 1 + i )n-4+ …… + (1+ i )0 ) = Rp FC 85.844.987.132 = WC Rp 59.556.134.770 = Rp SV = salvage value 0 = Rp Finance 210.380.997 = Umur pabrik 10 Tahun = N 10 Tahun C=laba setelah pajak+finance + = besarnya depresiasi Rp 48.081.484.463 commit to user ANALISA EKONOMI VI perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id 138 Prarancangan Pabrik Melamin dari Urea dengan proses BASF Kapasitas 20.000 ton/tahun dilakukan trial harga i untuk memperoleh harga kedua sisi persamaan sama . 0,32 dengan trial and error diperoleh nilai i = 31,8 % = Tabel 6.8. Analisa kelayakan No. Hasil Keterangan Batasan Perhitungan % Return on Investment (ROI) : 1. ROI sebelum pajak 61,34% - ROI setelah pajak 46,01% Min. 11% POT sebelum pajak 1,40 tahun - POT setelah pajak 1,79 tahun Maks. 5 tahun Pay Out Time (POT) : 2. 3. Break Even Point (BEP) 45,94% 40 – 60% 4. Shut Down Point (SDP) 34,48% Min. 9% 5. Discounted Cash Flow (DCF) 31,80% ( Bunga Pinjaman ) Min 6 % ( Bunga deposito ) Pabrik melamin ini termasuk ke dalam kategori pabrik beresiko rendah. Dari hasil analisa kelayakan tersebut dapat disimpulkan bahwa investasi pendirian pabrik melamin ini lebih menarik untuk dilakukan daripada menyimpan uang di bank. commit to user ANALISA EKONOMI VI perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id 139 Prarancangan Pabrik Melamin dari Urea dengan proses BASF Kapasitas 20.000 ton/tahun Gambar 6.2. Grafik Analisa Kelayakan commit to user ANALISA EKONOMI VI