tugas akhir program s1 non reguler teknik kimia jurusan teknik kimia
advertisement
TUGAS AKHIR PRARANCANGAN PABRIK FURFURAL DARI TONGKOL JAGUNG KAPASITAS 10.000 TON/TAHUN Dikerjakan oleh : Nurul Intan Nurbaiti I 1505003 Nugrahani Rah Prambasati I 1505017 PROGRAM S1 NON REGULER TEKNIK KIMIA JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2010 LAMPIRAN INTISARI Nurul Intan Nurbaiti dan Nugrahani Rah Prambasati, 2010, Prarancangan Pabrik Furfural dari Tongkol Jagung, Kapasitas 10.000 ton/tahun. Program Studi S1 Non Reguler, Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret, Surakarta. Furfural banyak digunakan dalam industri kimia seperti bahan pembentuk resin cetak, sebagai senyawa intermediate pada pembuatan pyrole, pyrolidine, pyrilidine dan piperidine, sebagai bahan baku pembuatan senyawa furan yang lain seperti furfuryl alcohol, tetrahidrofuran dan furan resin, sebagai pelarut dalam industri pemurnian minyak pelumas, pemurnian minyak nabati dan hewani, resin dan wax. Untuk memenuhi kebutuhan dalam negeri yang masih harus diimpor dari luar negeri dan adanya peluang ekspor yang masih terbuka, maka dirancang pabrik furfural dengan kapasitas 10.000 ton/tahun dengan bahan tongkol jagung. Pabrik direncanakan berdiri di Pilangpayung, Jawa Tengah pada tahun 2012. Reaksi pembentukan furfural dari pentosan yang terkandung dalam tongkol jagung terjadi melalui proses hidrolisa dan dehidrasi fase heterogen (padat-cair). Reaksi berlangsung di dalam reaktor batch pada suhu 206 oC dan tekanan 18 atm dengan waktu tinggal dalam reaktor selama 60 menit dan menggunakan steam sebagai pemanas. Yield reaksi sebesar 80% terhadap pentosan. Produk yang dihasilkan adalah furfural dengan kadar furfural sebesar 99%. Tahapan proses meliputi persiapan bahan baku tongkol jagung dan air, pembentukan furfural di dalam reaktor, dan pemurnian produk. Pemurnian produk dilakukan di dalam menara distilasi. Unit pendukung proses pabrik meliputi unit pengadaan air, steam, udara tekan, tenaga listrik, bahan bakar. Pabrik juga didukung laboratorium yang mengontrol mutu bahan baku dan produk serta bahan buangan pabrik yang berupa limbah cair dan padat. Limbah cair yang berupa filtrat dan distilat yang diolah di dalam unit pengolahan limbah. Limbah padat yang berupa sisa hasil proses diolah menjadi arang briket untuk bahan bakar boiler. Bentuk perusahaan yang dipilih adalah Perseroan Terbatas (PT), dengan struktur organisasi line and staff. Sistem kerja karyawan berdasarkan pembagian jam kerja yang terdiri dari karyawan shift dan non-shift. Dari hasil analisis ekonomi diperoleh, ROI (Return on Investment) sebelum dan sesudah pajak sebesar 58,8 % dan 44,1 %, POT (Pay Out Time) sebelum dan sesudah pajak selama 1,45 dan 1,85 tahun, BEP (Break-even Point) 42,15 %, dan SDP (Shutdown Point) 26,86 %. Sedangkan DCF (Discounted Cash Flow) sebesar 24,25 %. Dari tinjauan ekonomi pabrik tersebut cukup menarik untuk dipertimbangkan pendiriannya di Indonesia. xvii Prarancangan Pabrik Furfural Kapasitas Produksi 10.000 Ton/Tahun BAB I PENDAHULUAN 1.1.Latar Belakang Pendirian Pabrik Dalam rangka memasuki pembangunan jangka panjang, pemerintah menitikberatkan pembangunan nasional pada sektor industri. Dengan berbagai kebijakan yang diambil, pemerintah terus berupaya untuk menciptakan iklim segar bagi pertumbuhan industri, khususnya industri kimia. Pembangunan industri kimia ini ditekankan untuk memenuhi kebutuhan dalam negeri, pemanfaatan sumber daya alam yang ada, menciptakan lapangan kerja, mendorong perkembangan industri lain dan ekspor. Furfural merupakan senyawa kimia organik yang mempunyai rumus kimia C5H4O2, dan dikenal sebagai 2-furfuraldehyde atau 2-furankarboksaldehid, kadang-kadang disebut furaldehid dan furanaldehid. Senyawa ini berfasa cair, berwarna kuning hingga kecoklatan yang kurang larut dalam air, namun larut dalam alkohol, eter dan benzena. Furfural di dalam negeri saat ini dikonsumsi oleh beberapa industri minyak pelumas seperti PT Pertamina, PT Wiraswasta Gemilang Indonesia dan Mustika Makmur Petroleum Industry. Hingga saat ini kebutuhan furfural di Indonesia masih mengimpor dari negara lain seperti, Perancis, Finlandia, Italia, Spanyol, Hungaria, Argentina, Amerika, Jepang, dan Cina. Bab I Pendahuluan 1 Prarancangan Pabrik Furfural Kapasitas Produksi 10.000 Ton/Tahun Furfural diperoleh dari limbah pertanian, seperti kulit biji gandum, tongkol jagung, sekam padi, bagasse, serbuk gergaji, tandan kosong kelapa sawit dan bahan lain yang mengandung serat. Bahan-bahan tersebut banyak terdapat di Indonesia, mengingat Indonesia adalah negara agraris dimana produk pertanian tersedia melimpah. Agar suatu industri dapat berlangsung diperlukan kondisi yang baik mengenai harga produk dan harus menguntungkan dari segi teknis dan ekonominya. Adapun kebutuhan furfural dapat diproyeksikan pada Tabel 1.2. Salah satu bahan yang mempunyai nilai ekonomis untuk dimanfaatkan di Indonesia adalah tongkol jagung yang merupakan limbah hasil pengolahan jagung. Tongkol jagung dapat dimanfaatkan sebagai bahan baku produk gula xilitol, bahan bakar ketel, bahan baku industri kertas, dan furfural. Tongkol jagung merupakan limbah yang potensial untuk menghasilkan produk furfural karena merupakan bahan yang kaya akan komponen lignoselulosa. Jumlah limbah yang terus meningkat belum diimbangi dengan kemajuan teknologi dalam pemanfaatannya. Salah satu alternatif adalah pendirian pabrik furfural yang diharapkan dapat meningkatkan perekonomian, devisa serta mengatasi dampak lingkungan yang ditimbulkan oleh limbah industri pertanian tersebut. Kebutuhan akan furfural dari tahun ke tahun semakin meningkat dan Indonesia masih mengimpor dari luar negeri. Impor furfural di Indonesia dari tahun 2000 sampai tahun 2005 berdasarkan dari data BPS (Badan Pusat Statistik) yaitu antara 308.000 - 449.000 kg per tahun. Bab I Pendahuluan | 2 Prarancangan Pabrik Furfural Kapasitas Produksi 10.000 Ton/Tahun Untuk memenuhi kebutuhan furfural tersebut, maka direncanakan untuk didirikan pabrik furfural yang akan didirikan di Grobogan, Jawa Tengah dengan kapasitas 10.000 ton per tahun. 1.2.Kapasitas Perancangan Pabrik Penentuan kapasitas pabrik suatu industri diupayakan dengan memperhatikan segi teknis, finansial dan ekonomis. Dari segi teknis, industri furfural yang direncanakan memperhatikan peluang pasar, ketersediaan bahan baku dan sarana transportasi. Dari segi ekonomis pendirian industri furfural harus memperhatikan modal yang pada akhirnya harus melihat kondisi finansial nasional. Dari segi teknis, sarana dan prasarana industri nasional tidak menjadi kendala dalam pengambilan kapasitas produksi. Demikian pula dengan ketersediaan bahan baku, dimana tongkol jagung merupakan limbah pertanian yang nilai ekonomisnya tidak tinggi dan tersedia dalam jumlah besar. Sebagai gambaran, produksi jagung untuk beberapa Kabupaten di Propinsi Jawa Tengah adalah sebagai berikut : Tabel 1.1 Data Produksi Jagung di Beberapa Kabupaten di Propinsi Jawa Tengah Produksi Jagung (ton) Tahun Grobogan Wonogiri Blora Temanggung 2004 357.767 250.348 150.458 111.209 2005 436.164 282.132 213.706 146.537 2006 341.130 282.960 166.703 117.778 2007 434.930 287.595 249.029 140.858 (Sumber : BPS, 2008) Bab I Pendahuluan | 3 Prarancangan Pabrik Furfural Kapasitas Produksi 10.000 Ton/Tahun Menurut Susanto (2009), produksi tongkol jagung paling tidak sama dengan produksi biji jagung. Kebutuhan tongkol jagung untuk menghasilkan 10.000 ton per tahun furfural diperkirakan sebesar 70.000 ton per tahun, sehingga kebutuhan jagung yang dibutuhkan sebesar 140.000 ton per tahun (presentase berat tongkol jagung dalam jagung 50%). Dari data statistik, permintaan furfural Indonesia (Tabel 1.2) tidak begitu besar, namun jumlahnya terus meningkat. Tabel 1.2 Data Impor Furfural di Indonesia Tahun Jumlah Impor (kg) 2000 365.005 2001 308.355 2002 335.568 2004 449.219 2005 430.008 (Sumber : BPS, 2006) Dari data impor furfural Indonesia yang tersaji pada tabel 1.2, dapat dilihat bahwa kebutuhan furfural di Indonesia dari tahun ke tahun cenderung semakin meningkat sesuai dengan persamaan garis lurus y = 22490,40698x – 44653159,93 dimana y adalah jumlah impor furfural pada tahun tertentu, sedangkan x adalah tahun. Bab I Pendahuluan | 4 Prarancangan Pabrik Furfural Kapasitas Produksi 10.000 Ton/Tahun Gambar 1.1 Grafik Hubungan Jumlah Impor Furfural vs Tahun Dari persamaan y = 22490,40698x – 44653159,93 besarnya impor furfural pada tahun 2012 adalah sebesar 597.539 kg/tahun. Pada tahun 2001, kapasitas produksi dunia sekitar 300.000 ton/tahun, kebutuhan dunia sekitar 250.000 ton/ tahun dan diperkirakan pada tahun 2004 kebutuhan dunia sekitar 300.000 ton/tahun sehingga pendirian pabrik furfural ini ditujukan untuk membantu mencukupi kebutuhan dunia setelah terpenuhinya kebutuhan dalam negeri. Tabel 1.3 Data Industri Dalam Negeri yang Membutuhkan Furfural No. 1. Nama Perusahaan PT Pertamina Jenis Industri Pengolahan Minyak dan Gas Bumi 2. PT Wiraswasta Pengolahan Oli Bekas Lokasi Pabrik Cilacap, Balongan, Balikpapan Bekasi Gemilang Indonesia Bab I Pendahuluan | 5 Prarancangan Pabrik Furfural Kapasitas Produksi 10.000 Ton/Tahun abel 1.3 Data Industri Dalam Negeri yang Membutuhkan Furfural (lanjutan) 3. 4. 5. Mustika Makmur Pengolahan Minyak Petroleum Industry Diesel PT Nusaraya Putra Pengolahan Minyak Mandiri Pelumas PT Pasific Cat dan Tinta Tangerang Cilegon Jakarta Utara Orientasi ekspor furfural terutama untuk memenuhi kebutuhan Negara India. Dari tahun ke tahun kebutuhan furfural di India semakin meningkat, diperkirakan pada tahun 2012 kebutuhan akan furfural mencapai 1600 ton. Kapasitas pabrik yang akan didirikan harus berada di atas kapasitas minimal atau sama dengan kapasitas pabrik yang sedang berjalan. Pabrik komersial yang telah ada di benua Amerika, Afrika, Asia dan Eropa dengan kapasitas 200 sampai dengan 50.000 ton/tahun. Tabel 1.4 Data Kapasitas Pabrik Furfural di Dunia Kapasitas No. Negara Perusahaan Proses Bahan baku Ekstrak kayu (ton/tahun) 1. 2. Argentina Brazil Indunor S.A. 3.000 - E.C. Welbers 1.500 - Agroquimica Rafard 4.600 - Bagas Central Romana Co. 32.000 Quaker Oats Bagas S.A. 3. Rep. Dominika 4. Mexico Furfuraly Denvados 1.800 - Tongkol Jagung 5. Amerika Great Lakes 45.000 Quaker Oats Bagas, Tongkol Serikat Chemical Co. jagung, sekam padi, dll Bab I Pendahuluan | 6 Prarancangan Pabrik Furfural Kapasitas Produksi 10.000 Ton/Tahun Tabel 1.4 Data Kapasitas Pabrik Furfural di Dunia (lanjutan) 6. Austria Lenzig 10.000 Agrifurance Aktiengesllsehaft Residu alkali dari pemanasan selulosa 7. Perancis Agrifurance S.A. 8. Jerman Schwaebische 10.000 Agrifurance Tongkol jagung 200 - Sulfit, residu Zellstof A.G. 9. Spanyol Furfural Espanol alkali 4.500 - Almond S.A. 10. Hongaria Pet Nitrogen Works 2.000 Escher Wyss Tongkol jagung 11. Polandia Pofimex Cekop 5.000 Rosenlew - 12. Slovenia State owned complex 1.500 - Ekstraksi kayu chestnut 13. Kenya Kenya Furfural Etd 5.000 Escher Wyss Tongkol jagung 14. Afrika Smithchem Ltd 17.000 Rosenlew Bagas Southern 6.000 Agrifurance Bagas selatan 15. India Agrifurance Indutries Tongkol jagung, sekam padi Arcoy Biorefinery 11.000 Supra Yield Bagas 50.000 - Tongkol jagung Private Limited 16. China - 17. Turki Cukorova 2.000 - - 18. Italia Capurro SARL 3.000 - - ICL SpA 6.000 - - Societa Italiana 2.000 - Sekam padi 5.000 Supra Yield Bagas Furfuralo SpA 19. Australia Proserpine Sugar Mill (Witono, 2005) Bab I Pendahuluan | 7 Prarancangan Pabrik Furfural Kapasitas Produksi 10.000 Ton/Tahun Berdasarkan kebutuhan dalam negeri maka dirancang kapasitas pabrik 10.000 ton per tahun dengan pertimbangan : a) Dapat untuk memenuhi kebutuhan dalam negeri b) Terbuka kemungkinan untuk melakukan kegiatan ekspor keluar negeri. 1.3.Lokasi Pabrik Penentuan lokasi pabrik harus memperhitungkan biaya produksi dan biaya distribusi yang minimum serta faktor lain seperti daerah untuk perluasan pabrik, keadaan masyarakat sekitar pabrik dan lain-lain. Pemilihan yang tepat memberikan kontribusi yang penting, karena lokasi suatu pabrik akan mempengaruhi kedudukan pabrik dalam persaingan dan penentuan kelangsungan produksinya. Adapun faktor-faktor yang mempengaruhi pemilihan lokasi pabrik yaitu : 1. Faktor utama a) Sumber bahan baku b) Pemasaran 2. Faktor penunjang a) Transportasi b) Kebutuhan energi c) Sumber air d) Tenaga kerja Dengan pertimbangan hal tersebut di atas, maka lokasi pabrik direncanakan berdiri di desa Pilangpayung, kabupaten Grobogan, Propinsi Jawa Tengah. Alasan dipilihnya lokasi tersebut adalah sebagai berikut : Bab I Pendahuluan | 8 Prarancangan Pabrik Furfural Kapasitas Produksi 10.000 Ton/Tahun 1. Sumber bahan baku Lokasi pabrik dipilih mendekati sumber bahan baku tongkol jagung untuk mengurangi biaya transportasi. Bahan baku tongkol jagung diperoleh dari Kabupaten Grobogan, Jawa Tengah. 2. Letak pasar Produksi furfural digunakan untuk kebutuhan dalam negeri terutama untuk memenuhi kebutuhan PT Pertamina. Produksi juga dimaksudkan untuk ekspor, dengan tujuan ekspor adalah negara India. Pabrik akan didirikan di Grobogan yang letaknya cukup dekat dengan pelabuhan Tanjung Mas Semarang, hal ini akan memudahkan dalam pemasaran produk furfural. 3. Transportasi Transportasi darat dan laut memadai, sehingga akan mempermudah pengangkutan bahan baku dan produk. 4. Kebutuhan energi Kebutuhan energi pabrik furfural ini direncanakan untuk menggunakan sumber listrik dari PLN. Sedangkan untuk menjamin kelancaran penyediaan tenaga listrik bagi kelangsungan produksi, pabrik memiliki generator pembangkit tenaga listrik sendiri. Mengenai bahan bakar mobil kontainer, generator digunakan solar yang dapat dipasok dari daerah sekitar lokasi pabrik dan boiler digunakan arang briket yang didapat dari unit pengolahan limbah. Bab I Pendahuluan | 9 Prarancangan Pabrik Furfural Kapasitas Produksi 10.000 Ton/Tahun 5. Sumber air Kebutuhan air untuk proses produksi, air pendingin dan umpan boiler diperoleh dari air sungai. 6. Kebutuhan tenaga kerja Kebutuhan tenaga kerja banyak tersedia di Pulau Jawa, sehingga dengan didirikannya pabrik furfural akan mampu menyerap tenaga kerja dan menunjang program pemerintah untuk mengurangi pengangguran. Gambar 1.2 Peta Wilayah Kabupaten Grobogan dan Sekitarnya Bab I Pendahuluan | 10 Prarancangan Pabrik Furfural Kapasitas Produksi 10.000 Ton/Tahun Sungai Lusi Lokasi Pabrik Gambar 1.3 Lokasi Pabrik 1.4.Tinjauan Pustaka Pada dasarnya furfural dibuat dengan cara mendehidrasi pentosa yang merupakan hasil hidrolisa pentosan yang terdapat dalam tongkol jagung. Terdapat beberapa proses pembuatan fufural secara komersial yang dikemukakan oleh Mc. Ketta (1983), yaitu : a. Quaker Oats Process Pada pembuatan furfural dengan cara Quaker Oats menggunakan asam sulfat sebagi katalis. Larutan asam sulfat diserap ke dalam sekam padi, baggase, tongkol jagung atau bahan baku lainnya. Dalam hal ini digunakan spherical digester dengan putaran horisontal dan high pressure steam untuk mendapatkan suhu 153 oC dan tekanan 4,2 kg/cm2G. Sesudah suhu dan Bab I Pendahuluan | 11 Prarancangan Pabrik Furfural Kapasitas Produksi 10.000 Ton/Tahun tekanan digester tercapai, valve uap dibuka sehingga distilat yang mengandung campuran steam dan furfural dapat dipisahkan. Uapnya dilewatkan boiler dan diumpankan ke stripping column, kemudian dikondensasi dan dipisahkan menjadi dua lapisan. Lapisan atas mengandung air, sedikit furfural dan sejumlah uap (metanol dan aseton) yang dipisahkan menjadi produk samping. Lapisan bawah mengandung furfural dihilangkan kandungan airnya, dan ditampung di furfural receiver sebagai produk. Proses Quaker Oats membutuhkan waktu 6 – 8 jam penguapan, 100 kg bahan, 28 L air, 2 kg asam sulfat dan steam 260 kg untuk menghasilkan 10 kg furfural. b. Rosenlew Process Bahan baku diserap oleh sisa dari kolom distilasi furfural pada suhu 80oC diumpankan ke reaktor. Reaktor furfural dipertahankan pada tekanan 11 – 12 kg/cm2. Steam 15 kg/cm2 dilewatkan reaktor melalui bagian bawah reaktor. Dalam kondisi normal waktu tinggal bahan baku dalam reaktor 1 – 2 jam. Campuran steam dan uap furfural keluar dari bagian atas reaktor selanjutnya dikondensasi. Kondensat yang berisi 5 – 7 % furfural kemudian didistilasi, didekantasi dan didehidrolisa. Asam asetat sebagai produk samping sebesar 50 - 60% dari berat furfural yang diproduksi. Kebutuhan steam pada proses ini adalah 38 kg/kg produk furfural. c. Petrole Chimie Process Proses ini didasarkan pada Agrifurane Process. Bahan baku diumpankan ke dalam reaktor bersama – sama dengan air dan juga asam fosfat sebagai katalis kemudian ditambahkan steam. Pada keadaan normal, perbandingan Bab I Pendahuluan | 12 Prarancangan Pabrik Furfural Kapasitas Produksi 10.000 Ton/Tahun padat cair adalah 1 : 6. Steam yang digunakan bertekanan 9,5 kg/cm2. Reaksi padat cair terjadi pada tekanan 6,5 kg/cm2. Seperti sistem lain, furfural didistilasi membentuk azeotrop kemudian didekantasi agar terpisah menjadi dua lapisan. Lapisan bawah yang kaya akan furfural dinetralisasi dan didehidrasi menjadi furfural teknik. Waktu tinggal normal selama hidrolisa dan stripping sekitar 180 menit dengan kebutuhan steam 19 – 20 kg/kg produk furfural. Pada proses ini, total kebutuhan steam sebesar 25,5 kg/kg produk furfural. d. Escher Wyss Process Dalam proses ini bahan baku dari silo diumpankan menuju reaktor menggunakan pneumatic conveyor. Pada waktu masuk reaktor, bahan baku diaerasi dengan cara dikontakkan dengan steam 3 – 4 kg/cm2, suhu 145 oC dan dicampur asam asetat sebagai katalis. Reaksi dalam reaktor berlangsung pada suhu 190 oC, tekanan 12 kg/cm2. Produk yang berisi furfural dan asam asetat meninggalkan seksi atas reaktor sebagai uap bersama kelebihan steam dan melewati kondenser. Uap dikondensasi, dan kondensatnya didinginkan dengan dilewatkan waste heat boiler. Kondensat diaerasi, disaring dan dikumpulkan dalam intermediate storage tank sebagai produk. Supra Yield Process International Furan Technology, Afrika Selatan bekerjasama dengan Fakultas Teknik Kimia Universitas Natal mengembangkan metode baru dalam pembuatan furfural yang dikenal dengan nama Supra Yield Process. Bab I Pendahuluan | 13 Prarancangan Pabrik Furfural Kapasitas Produksi 10.000 Ton/Tahun Supra Yield Process dikemukakan oleh Arnold & Buzzard (2003), dimaksudkan untuk mengatasi masalah dalam hal penghematan energi, penurunan yield reaksi, kemurnian produk dan pengeluaran produk furfural dengan menggunakan steam. Pengeluaran hidrolisat (furfural dalam air) pada fasa uap dapat menghindari operasi filtrasi untuk memisahkannya dari ampas padat sisa pemasakan dan menghindari degradasi furfural. Semua proses produksi furfural di dunia, pengeluaran produk dengan menggunakan steam, tetapi dalam proses Supra Yield pengeluaran produk furfural tidak diikuti produk samping. Dalam proses ini, reaksi berlangsung pada tekanan 15-30 bar dan suhu 200235 °C. Dunning dan Lathrop (1945), menjelaskan bahwa penggunaan asam sulfat sebanyak 1,9 – 4,4 % sebagai katalis mampu meningkatkan laju pembentukan pentosa dari pentosan. Dari keempat proses yang dikemukakan oleh Mc. Ketta (1983) dan proses baru yang dikemukakan oleh Arnold & Buzzard (2003), dapat dibandingkan macam-macam proses untuk menghasilkan 1 ton furfural dan ditampilkan dalam tabel dibawah ini. Bab I Pendahuluan | 14 Prarancangan Pabrik Furfural Kapasitas Produksi 10.000 Ton/Tahun Tabel 1.5. Perbandingan Macam-macam Proses Untuk Memproduksi 1 Ton Furfural Macam – macam Proses Keterangan Quaker Oats 12,5 ton bagas tebu, Bahan baku dengan kandungan pentosan 23 % Rosenlew 10 ton tongkol jagung, dengan kandungan pentosan 37 % Petrole Escher Chimie Wyss 12 ton bagas tebu, dengan kandungan pentosan 21 % 10 ton tongkol jagung, dengan kandungan pentosan 37 % Proses batch kontinyu batch kontinyu Suhu 153 oC 220 oC * - 190 oC Tekanan 4,2 kg/cm2G 11-12 kg/cm2G 6,5 kg/cm2G 12 kg/cm2G Katalis 375 kg - 430 kg / Asam Superfosfat asetat 1450 kg Waktu tinggal Yield dari pentosan Konsumsi steam 10 ton sekam biji bunga matahari dengan kandungan pentosan 20,2% batchkontinyu 200-235°C 15-30 bar 3% Asam Asam fosfat Asam sulfat Supra Yield sulfat / Asam fosfat/ 12% Asam klorida 6-8 jam 1-2 jam 3-5 jam - 1 jam 36,2% 24,6-27% 39,7% 24,6-27% 80% 22,5 ton 38 ton 30 ton 30 ton (10kg/cm2) (15 kg/cm2) (10kg/cm2) (15 kg/cm2) Produk aseton 175 samping kg, metanol 175 kg Campuran asam asetat metanol, 600 kg aseton, dll 300 kg 10 ton Asam asetat 500 kg, Asam - formiat 30 kg Bab I Pendahuluan | 15 Prarancangan Pabrik Furfural Kapasitas Produksi 10.000 Ton/Tahun Tabel 1.5. Perbandingan Macam-macam Proses Untuk Memproduksi 1 Ton Furfural (lanjutan) Bahan kimia lain Limestone 375 kg - Limestone Etil asetat 300 kg 10 kg - Kapasitas pabrik yang sudah 32.000 - 5.000 – 6.000 – 2.000 – 5.000 - 45.000 ton 17.000 ton 10.000 ton 5.000 ton 11.000 ton berdiri Residu Bagas tebu, Bahan baku tongkol alternatif jagung, sekam padi alkali dari Bagas tebu, pemanasan tongkol selulosa, jagung tongkol Tongkol jagung Tongkol jagung, bagas tebu jagung, bagas tebu Keterangan : * Sumber : Susanto (2009) Bab I Pendahuluan | 16 Prarancangan Pabrik Furfural Kapasitas Produksi 10.000 Ton/Tahun Dari bermacam-macam proses furfural seperti yang telah diuraikan diatas, maka dipilih proses Supra Yield dengan alasan: 1. Yield furfural dari pentosan tinggi 2. Teknologi ini mempunyai tingkat konsumsi air, steam dan daya yang kecil dengan kapasitas yang sama 3. Waktu tinggal cepat 4. Limbah yang dihasilkan lebih ramah lingkungan. 1.5. Kegunaan Produk Menurut Mc. Ketta (1983), beberapa kegunaan furfural adalah sebagai berikut : Bahan pembentuk resin cetak Sebagai senyawa intermediate pada pembuatan pyrole, pyrolidine, pyrilidine dan piperidine Sebagai bahan baku pembuatan senyawa furan yang lain seperti furfuryl alcohol, tetrahidrofuran dan furan resin Sebagai pelarut dalam industri pemurnian minyak pelumas, pemurnian minyak nabati dan hewani, resin dan wax Ekstraksi butadiena dari dehidrogenasi petroleum Produksi hexametilenediamina untuk pembuatan nilon. Bab I Pendahuluan 17 Prarancangan Pabrik Furfural Kapasitas Produksi 10.000 Ton/Tahun 1.6. Sifat Fisika dan Sifat Kimia Senyawa yang Terlibat 1.6.1. Tongkol Jagung Menurut Susanto (2009), komposisi kimia tongkol jagung dalam basis kering, yaitu: Selulosa = 42,43 % berat Hemiselulosa (Pentosan) = 25,06 % berat Lignin = 21,73 % berat Abu = 10,78 % berat Menurut Bourke (2006), komposisi elementer tongkol jagung, yaitu: Karbon = 48,22 % Hidrogen = 6,2 % Nitrogen = 1,57 % Oksigen = 42,94 % Sulfur = 0,13 % Menurut P.i.z. Friggo (2005), sifat fisis dan kimia tongkol jagung, yaitu: a. Sifat-sifat fisis : Suhu pembakaran = 205 oC Suhu karbonisasi = 208 oC Flash Point = 177 – 198 oC Hardness = 4,5 % mohs Bab I Pendahuluan | 18 Prarancangan Pabrik Furfural Kapasitas Produksi 10.000 Ton/Tahun b. Sifat-sifat kimia : pH dalam = 4,9 pH permukaan = 7,4 Selulosa Menurut Perry (1999), sifat-sifat fisis selulosa, yaitu: Fase = padat Rumus molekul = (C6H10O5)n Berat molekul = 162,14 gram/mol Specific gravity pada 15 oC = 1,35 Hemiselulosa (Pentosan) Menurut Perry (1999), sifat-sifat fisis hemiselulosa, yaitu: Fase = padat Rumus molekul = (C5H8O4)n Berat molekul = 132,11 gram/mol Specific gravity pada 15 oC = 1,429 Titik didih pada 20 mmHg = 200 oC Titik lebur = 97,5 oC Kelarutan dalam air pada 20 oC = 63,9 gram/100 gram Bab I Pendahuluan | 19 Prarancangan Pabrik Furfural Kapasitas Produksi 10.000 Ton/Tahun Lignin Menurut Perry (1999), sifat-sifat fisis lignin, yaitu: Fase = padat Rumus molekul = (C24H22O8)n Berat molekul = 438,43 gram/mol Specific gravity pada 15 oC = 1,429 Titik didih pada 20 mmHg = 200 oC Titik lebur = 97,5 oC 1.6.2. Air a. Menurut Perry (1999), sifat-sifat fisis air, yaitu: Fase = cair Rumus molekul = H2O Berat molekul = 18 gram/mol Titik didih pada 1 atm = 100 oC Titik beku = 0 oC pada 1 atm Densitas pada 25 oC = 1 gram/cm3 b. Menurut Vogel (1985), sifat-sifat kimia, yaitu: merupakan pelarut dan penghantar listrik yang baik bersifat netral dengan pH = 7 dapat menguraikan garam menjadi asam dan basa Bab I Pendahuluan | 20 Prarancangan Pabrik Furfural Kapasitas Produksi 10.000 Ton/Tahun 1.6.3. Asam Sulfat Menurut Perry (1999), sifat-sifat fisis asam sulfat, yaitu: Fase = cair Rumus Molekul = H2SO4 Berat molekul = 98 gram/mol Titik didih pada 1 atm = 340 oC Titik leleh pada 1 atm = 10,31 oC Spesific Gravity pada 0 oC = 1,834 1.6.4. Furfural a. Menurut International Furan Chemical (2006), sifat-sifat fisis furfural yaitu: Fase pada 20 oC = cair Rumus molekul = C5H4O2 Warna = kuning cerah kecoklatan Bau = almond Berat molekul = 96,08 gram/mol Titik didih pada 1 atm = 161,7 oC Titik lebur = -36,5 oC Densitas pada 20 oC = 1,16 gram/cm3 Viskositas pada 25 oC = 1,49 mPa.s Tekanan uap pada 20 oC = 1,3 hPa Indeks bias pada 20 oC = 1,5261 Bab I Pendahuluan | 21 Prarancangan Pabrik Furfural Kapasitas Produksi 10.000 Ton/Tahun Tekanan kritis = 5,502 MPa Temperatur kritis = 397 oC Temperatur penyalaan = 315 oC Kelarutan dalam air = 9,1 g/100 g air b. Menurut Mc. Ketta (1983), sifat-sifat kimia furfural, yaitu: Senyawa volatil yang larut dalam etanol, eter, aseton dan kloroform Furfural dapat terdekomposisi menjadi karbon dioksida, furan dan senyawa furan lainnya pada suhu 565 oC Warna furfural akan menjadi gelap apabila dibiarkan pada suhu 230 oC selama beberapa jam Dalam keadaan basa, furfural dapat teroksidasi menghasilkan furoic acid Furfural dapat terhidrogenasi menghasilkan furfuryl alcohol dengan bantuan katalis nikel atau tembaga kromat. 1.7. Tinjauan Proses Secara Umum Furfural dihasilkan dari biomassa yang mengandung pentosan melalui dua tahap reaksi, yaitu hidrolisa dan dehidrasi dengan bantuan katalis asam. Pentosan merupakan hemiselulosa dengan lima karbon gula yang apabila dihidrolisa dengan asam akan membentuk pentosa. Pada kondisi asam, pentosa akan melepaskan tiga molekul air dan Bab I Pendahuluan | 22 Prarancangan Pabrik Furfural Kapasitas Produksi 10.000 Ton/Tahun membentuk furfural. Katalis asam yang umumnya digunakan adalah asam kuat seperti asam sulfat, asam klorida dan asam fosfat. Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut : CH2OH CH2OH COH CHOH CH + H2O H2SO4 CHOH CH CH CH C H2SO4 CHOH CHOH CHO CHO O Pentosan Pentosa Furfural CHO + 3 H2O Menurut Susanto (2009), secara komersial proses pembuatan furfural dapat dilakukan dengan menggunakan reaktor batch maupun kontinyu. Pada proses batch tekanan dan suhu dalam reaktor rendah, sedangkan pada proses kontinyu tekanan dan suhu dalam reaktor tinggi. Pada semua proses, bahan baku dimasukkan ke dalam reaktor dan dipanaskan dengan steam. Steam selain sebagai pemanas juga sebagai pendorong produk keluar dari reaktor. Pembuatan furfural dengan proses Supra Yield dilakukan secara batch dan kontinyu. Pada proses batch, bahan baku diumpankan ke dalam reaktor bersama – sama dengan air dan juga asam sulfat sebagai katalis. Pada keadaan normal, perbandingan padat cair adalah 1 : 1. Produk furfural dikeluarkan dalam fasa uapnya bersama steam. Pada proses kontinyu, furfural didistilasi untuk memurnikannya. Bab I Pendahuluan | 23 Prarancangan Pabrik Furfural Kapasitas Produksi 10.000 Ton/Tahun BAB II DESKRIPSI PROSES 2.1 Spesifikasi Bahan Baku dan Produk 2.1.1 Spesifikasi Bahan Baku Tongkol jagung Menurut Susanto (2009), komposisi kimia tongkol jagung dalam basis kering, yaitu: Selulosa = 42,43 % berat Hemiselulosa (Pentosan) = 25,06 % berat Lignin = 21,73 % berat Abu = 10,78 % berat Kadar air = 18 - 20 %berat 2.1.2 Spesifikasi Produk Furfural Menurut International Furan Chemical (2006), spesifikasi produk (furfural) yaitu: Fase = cair Rumus molekul = C5H4O2 Warna = kuning cerah kecoklatan Bau = almond Berat molekul = 96,09 gram/mol Bab II Deskripsi Proses 24 Prarancangan Pabrik Furfural Kapasitas Produksi 10.000 Ton/Tahun Titik didih pada 1 atm = 161,7 oC Kemurnian = minimal 99 % berat (C5H4O2) Impuritas = maksimal 0,2 % berat (H2O) maksimal 20 mgrek/L (H2SO4) 2.1.3 Spesifikasi katalis Asam sulfat Menurut data PT Petrokimia Gresik (2009), spesifikasi katalis yang digunakan yaitu: Fase = cair Rumus Molekul = H2SO4 Warna = kecoklatan Bau = menyengat Titik didih pada 1 atm = 340 oC Kemurnian = 98-98,5% berat (H2SO4) 2.2 Konsep Proses 2.2.1 Dasar Reaksi Menurut Arnold & Buzzard (2003), proses pembuatan furfural, reaksi yang terjadi adalah reaksi hidrolisa pentosan menjadi pentosa yang diikuti dengan reaksi dehidrasi menjadi furfural. Proses pembuatan furfural dengan proses Supra Yield berlangsung pada fase padat – cair, pada suhu 206 oC dan tekanan 18 atm. Kondisi tersebut adalah kondisi optimal untuk Bab II Deskripsi Proses | 25 Prarancangan Pabrik Furfural Kapasitas Produksi 10.000 Ton/Tahun mencapai konversi dan kecepatan reaksi yang besar. Katalis yang dipakai dalam proses pembuatan furfural dari tongkol jagung adalah asam sulfat sebanyak 3% dari massa reaktor. Kondisi umpan sebelum masuk reaktor pada fase padat cair. Umpan terdiri dari tongkol jagung dan air. Mekanisme reaksi : Reaksi yang terjadi pada pembuatan furfural meliputi : 1. Proses hidrolisa pentosan menjadi pentosa C5H8O4 + H2O C5H10O5 Pentosan Pentosa 2. Proses dehidrasi pentosa menjadi furfural C5H10O5 C5H4O2 Pentosa + 3 H2O Furfural 2.2.2 Tinjauan Kinetika Menurut Arnold & Buzzard (2003), didapatkan harga kinetika reaksi pembentukan furfural adalah sebagai berikut: Pentosan k0 Pentosa k1 Furfural Pada Proses pembuatan Furfural didapatkan harga : k0 = 7,832 x 104 CH e -5163/T k1 = 9,306 x 105 CH CPe e-16894/T keterangan : k0 = konstanta laju reaksi pembentukan pentosa (/jam) k1 = konstanta laju reaksi pembentukan furfural (/jam) Bab II Deskripsi Proses | 26 Prarancangan Pabrik Furfural Kapasitas Produksi 10.000 Ton/Tahun CH = konsentrasi ion hidrogen pada 20 oC (gram/L) CPe = konsentrasi pentosa (gram/L) T = temperatur (K) 2.2.3 Kondisi Operasi Kondisi operasi pada perancangan pabrik furfural ini berdasarkan Arnold & Buzzard (2003), adalah sebagai berikut: Temperatur : 206 °C Tekanan : 18 atm Waktu tinggal : 60 menit Fase reaksi : padat – cair Padat : Cairan : 1 : 1 (perbandingan berat) Katalis : asam sulfat ( 3% dari massa reaktor) Yield : 80% 2.2.4 Tinjauan Termodinamika Tinjauan dari segi termodinamika adalah untuk mengetahui apakah reaksi tersebut melepaskan panas (eksotermis) atau memerlukan panas (endotermis) dan juga untuk mengetahui apakah reaksi berjalan searah atau bolak-balik. Reaksi : C5H8O4 C5H10O5 + H2O C5H10O5 ..………………..(2.1) C5H4O2 + 3 H2O ..………………..(2.2) Bab II Deskripsi Proses | 27 Prarancangan Pabrik Furfural Kapasitas Produksi 10.000 Ton/Tahun ΔHR = ΔH1 + ΔHR0 + ΔH2 ΔH1 = ∑ ni ∫Cpi dT = 7.237.444,2878 kJ/jam. Dari Yaws, 1999, didapat data : ΔHR0 ΔHf o C5H8O4 = -828.996,2841 kJ/kmol ΔHf o H2O = -286.910 kJ/kmol ΔHf o C5H10O5 = -1.040.020 kJ//kmol ΔHf o C5H4O2 = -151.114,5581 kJ/kmol = [mol pentosan yang bereaksi x (ΔHf C5H10O5 - ΔHf C5H8O4 - ΔHf H2O)] + [mol pentosa yang bereaksi x (ΔHf C5H4O2 + 3 x ΔHf H2O - ΔHf C5H10O5)] = [(16,4414 – 7,0726) kmol/jam x (-1.040.020 – (-828.996,2841) – (-286.910)) Kj/kmol] + [(0,1250 + 13,0281) kmol/jam x (-151.114,5581 + ( 3 x (-286.910)) – (-1.040.020)) kJ/kmol] = 1.081.561,6089 kJ/jam. ΔH2 = ∑ ni ∫Cpi dT = 3.705.223,5542 kJ/jam. ΔHR = ΔH1 + ΔHR0 + ΔH2 = [7.237.444,2878 + 1.081.561,6089 + 3.705.223,5542] kJ/jam = 12.024.229,4509 kJ/jam Bab II Deskripsi Proses | 28 Prarancangan Pabrik Furfural Kapasitas Produksi 10.000 Ton/Tahun Karena harga ΔHr positif maka reaksi yang terjadi adalah endotermis atau membutuhkan panas. Reaksi di atas termasuk reaksi irreversible atau searah, hal itu dapat dibuktikan dengan perhitungan di bawah ini : ΔGo = -RT ln K Dari Yaws, 1999, didapat data: ΔGo ΔG298 C5H8O4 = -133.610 kJ/kmol ΔGf298 H2O = -51.120 kJ/kmol ΔGf298 C5H10O5 = -233.240 kJ//kmol ΔGf298 C5H4O2 = -100.270 kJ//kmol = ΔGo produk - ΔGo reaktan = (ΔGo C5H10O5 - ΔGo C5H8O4 - ΔGo H2O) + (ΔGo C5H4O2 + 3 ΔGo H2O - ΔGo C5H10O5) = [(-233.240) – (-133.610 - 51.120)] + [(-100.270 + ( 3 x -51.120)) – (-233.240)] = - 68.900 kJ/kmol. Dari Smith, 2001, didapat rumus: ln K G RT Δ G 298 = -RT ln K - = - (8,314 x 298 x ln K) 68.900 ln K298 = - 68.900 - (8,314 x 298) K298 = 1,1954 x 1012 Bab II Deskripsi Proses | 29 Prarancangan Pabrik Furfural Kapasitas Produksi 10.000 Ton/Tahun Pada T2 operasi 206 oC = 497,15 oK Dari Smith, 2001, didapat rumus: ln K K 298 H R 1 T2 1 T1 Keterangan: K = konstanta kesetimbangan -ΔH = panas reaksi, kJ/kmol R = ketetapan gas, kJ/mol.K T = temperature, K ln K 104.062 1 1 12 1,1954 10 8,314 497,15 298 ln K 104.062 298 497,15 12 1,1954 10 8,314 298 497,15 K 15,8793 1,1954 1012 K 7,8758 106 1,1954 1012 ln K 9, 4146 1018 Jadi diperoleh harga K>>>, maka reaksi berjalan kearah kanan (irrreversibel). Bab II Deskripsi Proses | 30 Prarancangan Pabrik Furfural Kapasitas Produksi 10.000 Ton/Tahun 2.3 Diagram Alir Proses dan Tahapan Proses 2.3.1 Diagram Alir Proses Diagram alir ada tiga macam, yaitu : a. Diagram alir kualitatif (gambar 2.1) b. Diagram alir kuantitatif (gambar 2.2) c. Diagram alir proses Bab II Deskripsi Proses | 31 T – 01 G – 01 T - 02 1 atm 32 °C H2O C5H8O4 SELULOSA LIGNIN ABU 1 atm 32 °C 1 atm 32 °C H2SO4 S - 01 1 atm 184 °C SELULOSA LIGNIN ABU C5H8O4 H2O H2SO4 C5H10O5 C5H4O2 1 atm 100 °C Gambar 2.1 Diagram Alir Kualitatif 19 atm 210 °C STEAM 18 atm 206 °C R - 01 C5H4O2 13% H2O H2SO4 C5H4O2 99% H2O H2SO4 MD - 01 1 atm 32 °C T - 03 1 atm 177 °C 1 atm 177 °C 1 atm 99 °C H2O H2SO4 C5H10O5 C5H4O2 SELULOSA LIGNIN ABU C5H8O4 H2O H2SO4 C5H10O5 C5H4O2 C5H4O2 H2O Prarancangan Pabrik Furfural Kapasitas Produksi 10.000 Ton/Tahun Bab II Deskripsi Proses | 32 T – 01 G – 01 T - 02 ARUS 3 : H2O : 5764,8849 ARUS 2 : C 5H8O4 : 2170,2648 SELULOSA: 3674,5545 LIGNIN : 1881,8777 ABU : 933,5776 H 2O : 2165,0686 10825,3432 ARUS 1 : H2SO4 : 433,0137 S - 01 ARUS 10 : SELULOSA : 3674,5545 LIGNIN : 1881,8777 ABU : 933,5776 C5H8O4 : 830,2568 H2O : 2154,1283 H2SO4 : 423,0006 C5H10O5 : 74,8262 C5H4O2 : 12,0043 9984,2259 : 1250,6952 : 6075,6148 : 10,0132 7336,3231 Gambar 2.2 Diagram Alir Kuantitatif ARUS 4 : STEAM : 297,3072 R - 01 ARUS 5 : C5H4O2 H2O H2SO4 ARUS 9 : C5H4O2 H2O H2SO4 MD - 01 : 1250,0878 : 2,5253 : 10,0132 1262,6263 T - 03 ARUS 12 : H2O H2SO4 C5H10O5 C5H4O2 : 2046,4219 : 401,8505 : 71,0849 : 11,4041 2530,7614 3674,5545 1881,8777 933,5776 830,2568 107,7064 21,1500 3,7413 0,6002 7453,4645 : 0,6074 : 6073,0895 6073,6969 ARUS 11 : SELULOSA : LIGNIN : ABU : C5H8O4 : H2O : H2SO4 : C5H10O5 : C5H4O2 : ARUS 7 : C5H4O2 H2O Prarancangan Pabrik Furfural Kapasitas Produksi 10.000 Ton/Tahun Bab II Deskripsi Proses | 33 Prarancangan Pabrik Furfural Kapasitas Produksi 10.000 Ton/Tahun 2.3.2 Tahapan Proses Proses pembuatan Furfural dapat dibagi menjadi tiga tahap : 1. Tahap persiapan bahan baku 2. Tahap proses hidrolisa dan dehidrasi 3. Tahap pemisahan hasil dan permurnian Untuk lebih jelasnya tahapan-tahapan reaksi tersebut adalah sebagai berikut : 1. Tahap Persiapan Bahan Baku Bahan baku tongkol jagung dengan panjang 120-150 mm dan diameter 30-50 mm yang diperoleh dari petani setempat disimpan di dalam gudang. Tongkol jagung diumpankan ke grinder (GD-01) untuk dihancurkan menjadi partikel-partikel kecil dengan diameter 19 mm. Kemudian tongkol jagung tersebut dihancurkan kembali dengan grinder (GD-02) sehingga diameternya menjadi 3-5 mm yang sesuai dengan kondisi proses, dan disimpan dalam bin (B-01) menggunakan bucket elevator (BE-01). Selanjutnya tongkol jagung diumpankan ke dalam reaktor (R-01) dengan menggunakan bucket elevator (BE-02). Bahan baku berupa asam sulfat (H2SO4) diperoleh dari pasaran dengan kemurnian 98%. Asam sulfat ini disimpan didalam tangki (T02) pada suhu 32 °C dan tekanan 1 atmosfir. Bahan baku berupa air diperoleh dari unit utilitas. Air ini disimpan didalam tangki (T-01) pada suhu 32 °C dan tekanan 1 atmosfir. Bab II Deskripsi Proses | 34 Prarancangan Pabrik Furfural Kapasitas Produksi 10.000 Ton/Tahun 2. Tahap Proses Hidrolisa dan Dehidrasi Tahap hidrolisa dan dehidrasi terjadi di dalam reaktor (R –01). Jenis reaktor yang digunakan adalah reaktor batch. Setelah semua bahan baku masuk dalam reaktor (R-01), seluruh valve pemasukan dan pengeluaran ditutup kecuali valve pemasukan steam. Steam masuk selama 1 jam yang digunakan untuk menaikkan suhu dan tekanan sehingga kondisi operasi tercapai. Kemudian valve pemasukan steam ditutup dan proses reaksi berlangsung selama 1 jam. Reaksi yang terjadi di dalam reaktor adalah reaksi endotermis. Reaktor beroperasi pada suhu 206oC dan tekanan 18 atm. Didalam reaktor terjadi reaksi hidrolisa pentosan yang terkandung didalam tongkol jagung menjadi pentosa, serta reaksi dehidrasi pentosa menjadi furfural dengan melepas 3 molekul air. Setelah 1 jam operasi, valve produk atas dibuka sehingga tekanan campuran hidrolisat furfural, air, asam sulfat turun dari 18 atm menjadi 1 atm karena dilewatkan expansion valve (EX-01). Begitu pula yang terjadi di dalam reaktor (R-01), tekanan 18 atm turun menjadi 1 atm. Setelah pengeluaran produk atas selesai, valve pengeluaran produk bawah dibuka. Hasil atas reaktor (R-01) dikondensasikan terlebih dahulu sebelum masuk tahap pemurnian sedangkan hasil bawah reaktor (R01) yang berupa campuran padatan yang tidak bereaksi diumpankan ke rotary screen (S-01) untuk dipisahkan antara padatan dan cairan. Bab II Deskripsi Proses | 35 Prarancangan Pabrik Furfural Kapasitas Produksi 10.000 Ton/Tahun 3. Tahap Pemisahan Hasil dan Pemurnian Produk keluar kondenser diumpankan ke menara distilasi (MD-01) untuk menaikkan konsentrasi furfural. Furfural dengan konsentrasi 99% disimpan pada tangki penyimpanan produk (T-03). Hasil rotary screen (S-01) yang berupa padatan diproses lebih lanjut untuk dijadikan sebagai arang briket sehingga dapat digunakan sebahai bahan bakar boiler, dan yang berupa cairan diproses lebih lanjut di unit pengolahan limbah. 2.4 Neraca Massa dan Neraca Panas 2.4.1 Neraca Massa Produk : Furfural Kapasitas : 10.000 ton/tahun Satu tahun produksi : 330 hari Waktu operasi selama 1 hari : 24 jam Basis perhitungan : 1 jam operasi Satuan : Kg/batch dan Kg/jam Bab II Deskripsi Proses | 36 Prarancangan Pabrik Furfural Kapasitas Produksi 10.000 Ton/Tahun Arus 1 Arus 7 Arus 5 Arus 9 Arus 2 PROSES BATCH Arus 3 PROSES KONTINYU Arus 11 Arus 10 Arus 4 Arus 12 Neraca Massa Proses Batch Tabel 2.1 Neraca Massa Total Masuk Proses Batch Arus Masuk (kg/batch) Komponen 1 2 3 4 Selulosa - 3.674,5545 - - Lignin - 1.881,8777 - - Abu - 933,5776 - - C5H8O4 - 2.170,2648 - - H2O - 2.165,0686 5.764,8849 - H2SO4 433,0137 - - - C5H4O2 - - - - Steam - - - 418,4872 Total 17441,7291 Bab II Deskripsi Proses | 37 Prarancangan Pabrik Furfural Kapasitas Produksi 10.000 Ton/Tahun Tabel 2.2 Neraca Massa Total Keluar Proses Batch Arus Keluar (kg/batch) Komponen 5 10 Selulosa - 3.674,5545 Lignin - 1.881,8777 Abu - 933,5776 C5H8O4 - 830,2568 H2O - 2.275,3083 H2SO4 C5H4O2 C5H10O5 Steam Total 10,0132 423,0006 1.250,6952 12,0043 - 74,8262 6.075,6148 - 17441,7291 Bab II Deskripsi Proses | 38 Prarancangan Pabrik Furfural Kapasitas Produksi 10.000 Ton/Tahun Neraca Massa Proses Kontinyu Tabel 2.3 Neraca Massa Total Masuk Proses Kontinyu Arus Masuk (kg/jam) Komponen 5 10 Selulosa - 3.674,5545 Lignin - 1.881,8777 Abu - 933,5776 C5H8O4 - 830,2568 H2O - 2.275,3083 H2SO4 C5H10O5 10,0132 - 74,8262 C5H4O2 1.250,6952 Steam 6.075,6148 Total 423,0006 12,0043 - 17441,7291 Bab II Deskripsi Proses | 39 Prarancangan Pabrik Furfural Kapasitas Produksi 10.000 Ton/Tahun Tabel 2.4 Neraca Massa Total Keluar Proses Kontinyu Arus Keluar (kg/jam) Komponen 7 9 Selulosa - - 3.674,5545 - Lignin - - 1.881,8777 - Abu - - 933,5776 - C5H8O4 - - 830,2568 - H2O H2SO4 C5H10O5 C5H4O2 Total 6.073,0895 11 12 2,5253 113,7654 2161,5429 10,0132 21,1500 401,8505 - - 3,7413 71,0849 0,6074 1.250,0878 0,6002 11,4041 - 17441,7291 Bab II Deskripsi Proses | 40 Prarancangan Pabrik Furfural Kapasitas Produksi 10.000 Ton/Tahun 2.4.2 Neraca Panas Basis perhitungan : 1 jam operasi Satuan : kJ Tabel 2.5 Neraca Panas Reaktor – 01 Arus Input (kJ/jam) Output (kJ/jam) Q arus 1 60.829,6974 - Q arus 2 2.035.359,5673 - Q arus 3 5.038.987,7746 - Q arus 4 102.267,2485 - Q arus 5 - 1.891.396,6557 Q arus 10 - 1.813.826,8985 Q reaksi 1.081.561,6089 Q yang dilepas Total 8.319.005,8967 4.613.782,3425 8.319.005,8967 Bab II Deskripsi Proses | 41 Prarancangan Pabrik Furfural Kapasitas Produksi 10.000 Ton/Tahun Tabel 2.6 Neraca Panas Menara Distilasi - 01 Arus Input (kJ/jam) Output (kJ/jam) Q arus 5 2.109.495,9858 Q arus 7 - 1.920.990,1803 Q arus 9 - 215.644,1124 Q reboiler 15.692.033,8915 - - 15.719.172,1984 17.828.668,1842 17.828.668,1842 Q kondenser Total - Tabel 2.7 Neraca Panas Screen - 01 Arus Input (kJ/jam) Output (kJ/jam) Q arus 10 3.645.602,6727 Q arus 11 - 2.019.738,8074 Q arus 12 - 1.443.583,7317 Panas yang dilepas Total - 182.280,1336 3.645.602,6727 3.645.602,6727 2.5 Lay Out Pabrik dan Peralatan 2.5.1 Lay Out Pabrik Tata letak pabrik merupakan suatu pengaturan yang optimal dari seperangkat fasilitas-fasilitas dalam pabrik. Tata letak yang tepat sangat penting untuk mendapatkan efisiensi, keselamatan, dan kelancaran kerja para pekerja serta keselamatan proses. Bab II Deskripsi Proses | 42 Prarancangan Pabrik Furfural Kapasitas Produksi 10.000 Ton/Tahun Menurut Vilbrant (1959), untuk mencapai kondisi yang optimal, maka halhal yang harus diperhatikan dalam menentukan tata letak pabrik adalah : 1. Pabrik Furfural ini merupakan pabrik baru (bukan pengembangan), sehingga penentuan lay out tidak dibatasi oleh bangunan yang ada. 2. Kemungkinan perluasan pabrik sebagai pengembangan pabrik di masa depan. 3. Faktor keamanan sangat diperlukan untuk bahaya kebakaran dan ledakan, maka perencanaan lay out selalu diusahakan jauh dari sumber api, bahan panas, dan dari bahan yang mudah meledak, juga jauh dari asap atau gas beracun. 4. Sistem kontruksi yang direncanakan adalah out door untuk menekan biaya bangunan dan gedung, dan juga karena iklim Indonesia memungkinkan konstruksi secara out door. 5. Lahan terbatas sehingga diperlukan efisiensi dalam pemakaian dan pengaturan ruangan / lahan. Secara garis besar lay out pabrik dibagi menjadi beberapa bagian utama, yaitu : 1. Daerah administrasi/perkantoran, laboratorium dan ruang kontrol Merupakan pusat kegiatan administrasi pabrik yang mengatur kelancaran operasi. Laboratorium dan ruang kontrol sebagai pusat pengendalian proses, kualitas dan kuantitas bahan yang akan diproses serta produk yang dijual Bab II Deskripsi Proses | 43 Prarancangan Pabrik Furfural Kapasitas Produksi 10.000 Ton/Tahun 2. Daerah proses Merupakan daerah dimana alat proses diletakkan dan proses berlangsung. 3. Daerah penyimpanan bahan baku dan produk. Merupakan daerah untuk tangki bahan baku dan produk. 4. Daerah gudang, bengkel dan garasi. Merupakan daerah untuk menampung bahan-bahan yang diperlukan oleh pabrik dan untuk keperluan perawatan peralatan proses. 5. Daerah utilitas Merupakan daerah dimana kegiatan penyediaan bahan pendukung proses berlangsung dipusatkan. Bab II Deskripsi Proses | 44 Prarancangan Pabrik Furfural Kapasitas Produksi 10.000 Ton/Tahun 1 9 10 11 12 2 5 3 4 5 13 6 15 8 14 7 8 16 9 10 Keterangan : 1. Unit Pengolahan Limbah 2. Unit Utilitas 3. Laboratorium 4. Safety 5. Klinik 6. Kantin 7. Tempat Ibadah 8. Taman 9. Pos Keamanan 10. Pintu Pabrik 11. Ruang Kontrol 12. Unit Proses Produksi 13. Parkir 14. Garasi 15. Kantor dan Aula 16. Bengkel dan Pelengkapan Area Perluasan Gambar 2.3 Tata Letak Pabrik Furfural Bab II Deskripsi Proses | 45 Prarancangan Pabrik Furfural Kapasitas Produksi 10.000 Ton/Tahun 2.5.2 Lay Out Peralatan Lay out peralatan proses adalah tempat kedudukan dari alat-alat yang digunakan dalam proses produksi. Menurut Vilbrant (1959), beberapa hal yang harus diperhatikan dalam menentukan lay out peralatan proses pada pabrik furfural, antara lain : 1. Aliran bahan baku dan produk Pengaliran bahan baku dan produk yang tepat akan memberikan keuntungan ekonomi yang besar serta menunjang kelancaran dan keamanan produksi. 2. Aliran udara Aliran udara di dalam dan di sekitar area proses perlu diperhatikan kelancarannya. Hal ini bertujuan untuk menghindari terjadinya stagnasi udara pada suatu tempat sehingga mengakibatkan akumulasi bahan kimia yang dapat mengancam keselamatan pekerja. 3. Cahaya Penerangan seluruh pabrik harus memadai dan pada tempat-tempat proses yang berbahaya atau beresiko tinggi perlu adanya penerangan tambahan. 4. Lalu lintas manusia Dalam perancangan lay out peralatan perlu diperhatikan agar pekerja dapat mencapai seluruh alat proses dangan cepat dan mudah. Hal ini bertujuan apabila terjadi gangguan pada alat proses dapat segera Bab II Deskripsi Proses | 46 Prarancangan Pabrik Furfural Kapasitas Produksi 10.000 Ton/Tahun diperbaiki. Keamanan pekerja selama menjalani tugasnya juga diprioritaskan. 5. Pertimbangan ekonomi Dalam menempatkan alat-alat proses diusahakan dapat menekan biaya operasi dan menjamin kelancaran dan keamanan produksi pabrik. 6. Jarak antar alat proses Untuk alat proses yang mempunyai suhu dan tekanan operasi tinggi sebaiknya dipisahkan dengan alat proses lainnya, sehingga apabila terjadi ledakan atau kebakaran pada alat tersebut maka kerusakan dapat diminimalkan. Tata letak alat-alat proses harus dirancang sedemikian rupa sehingga : Kelancaran proses produksi dapat terjamin Dapat mengefektifkan luas lahan yang tersedia Karyawan mendapat kepuasan kerja agar dapat meningkatkan produktifitas kerja disamping keamanan yang terjadi. Bab II Deskripsi Proses | 47 Prarancangan Pabrik Furfural Kapasitas Produksi 10.000 Ton/Tahun CT - 01 GD - 01 B - 01 B -01 G - 01 R - 01 S – 01 T - 04 T - 02 MD - 01 T - 01 G - 02 T - 03 Keterangan: G – 01/02 B – 01 T – 01 T – 02 T – 03 T – 04 CT – 01 GD – 01 S – 01 R – 01 MD – 01 : Gudang Tongkol Jagung : Bin Tongkol Jagung : Tangki H2O : Tangki H2SO4 : Tangki C5H4O2 : Tangki filtrat : Cutter : Grinder : Screen : Reaktor Batch : Menara Distilasi Gambar 2.4 Tata Letak Alat Bab II Deskripsi Proses | 48 Prarancangan Pabrik Furfural Kapasitas Produksi 10.000 Ton/Tahun BAB III SPESIFIKASI PERALATAN PROSES 3.1. Gudang Tongkol Jagung (G-01) Kode : G-01 Tugas : Menyimpan bahan baku Tongkol jagung selama 6 bulan Jenis : Gudang tertutup dan memiliki sirkulasi udara untuk menjaga kelembaban udara Jumlah : 2 Buah Kapasitas : 195000 m3 Bahan kontruksi : Dinding batu bata dengan atap kontruksi Kondisi penyimpanan Tekanan : 1atm Suhu : 32˚C Dimensi Panjang : 150 m Lebar : 130 m Tinggi : 10 m Harga : US $ 2.231,14 Bab III Spesifikasi Peralatan Proses 49 Prarancangan Pabrik Furfural Kapasitas Produksi 10.000 Ton/Tahun 3.2. Bin Tongkol Jagung (B-01) Kode : B-01 Tugas : Menyimpan bahan baku tongkol jagung ukuran 35 mm selama 1 hari Jenis : Tangki silinder tegak dengan alas kerucut (conical) dan bagian atas datar Jumlah : 2 Buah Kapasitas : 528,01 m3 Bahan kontruksi : Stainless Steel SA 167 grade C Kondisi penyimpanan Tekanan : 1 atm Suhu : 32˚C Dimensi Diameter tangki : 9,144 m Lebar plate : 1,8288 m Tinggi silinder : 5,4864 m Tinggi conical : 6,9767 m Tinggi total : 12,4631 m Tebal shell : Coarse 1 : 0,1875 in = 0,4763 cm Coarse 2 : 0,1875 in = 0,4763 cm Coarse 3 : 0,1875 in = 0,4763 cm Harga : US $ 16.733,55 Bab III Spesifikasi Peralatan Proses | 50 Prarancangan Pabrik Furfural Kapasitas Produksi 10.000 Ton/Tahun 3.3. Tangki Bab III Spesifikasi Peralatan Proses | 51 Prarancangan Pabrik Furfural Kapasitas Produksi 10.000 Ton/Tahun 3.4. Grinder-01 (GD-01) Kode : GD-01 Tugas : Menghancurkan tongkol jagung Ketebalan umpan : 16" x 12" = 0,4064 x 0,3048 m Jumlah : 1 Buah Dimensi : 64" x 24" x 68" = 1,6256 x 0,6096 x 1,7272 m Power motor : 20 hp Tegangan listrik : 480 V / 60 Hz Tipe : (VG-20) BIOMASS BRIQUTTE SYSTEMS, LLC Harga : US $ 10.040,13 3.5. Grinder-02 (GD-02) Kode : GD-02 Tugas : Memotong tongkol jagung menjadi berukuran 3-5 mm Ketebalan umpan : 0,75" = 1,91 cm Jumlah : 1 Buah Dimensi : 129" x 26" x 12" = 3,2766 x 0,6604 x 0,3048 m Power motor : 40 hp Tegangan listrik : 480 V / 60 Hz Tipe : (ES3020) KOMAR INDUSTRIES, INC. Harga : US $ 5.577,85 Bab III Spesifikasi Peralatan Proses | 52 Prarancangan Pabrik Furfural Kapasitas Produksi 10.000 Ton/Tahun 3.6. Reaktor-01 (R-01) Kode : R-01 Tugas : Mereaksikan pentosan (C5H8O4) dan air Tipe : Vertical Cylindrical Vessel Jumlah : 4 Buah Volume : 524,3889 ft3 = 14,8552 m3 Bahan : Stainless steel SA -167 Grade 11 type 316 ( 18 Cr10 Ni-2Mo) Kondisi Tekanan : 18 atm Suhu : 206 ˚C Dimensi Diameter tangki : 4,7245 ft = 1,44 m Tinggi tangki : 28,3469 ft = 8,6401 m Tebal shell : 1 in = 2,54 cm Dimensi head Bentuk : Elliptical dished Head Tebal head : 1,5 in = 3,81 cm Tinggi head : 15,6085 in = 0,3965 m Tinggi total : 30,9484 ft = 9,4355 m Jaket Pemanas Bahan : Carbon steel SA 283 grade C Tebal : 6 in = 15,24 cm Bab III Spesifikasi Peralatan Proses | 53 Prarancangan Pabrik Furfural Kapasitas Produksi 10.000 Ton/Tahun Table 3.1 Pipa Pemasukan dan Pengeluaran Reaktor Komponen IPS SN ID (in) OD (in) Flow area (in2) Tongkol jagung 20 30XS 19 20 383,5 Air 0,125 80 0,215 0,405 0,036 Asam sulfat 0,125 80 0,215 0,405 0,036 Pemanas 0,125 80 0,215 0,405 0,036 Produk atas 0,125 80 0,215 0,405 0,036 Produk bawah 0,125 80 0,215 0,405 0,036 Harga : US $ 168.060,82 3.7. Menara Distilasi-01 (MD-01) Kode : MD-01 Tugas : Memurnikan furfural dari air sehingga didapatkan kemurnian 99% untuk disimpan dalam T-03 Jenis : Tray Tinggi menara : 18,3934 m Bahan konstruksi : Stainless steel SA167 Grade 3 Dimensi Diameter atas : 1,9812 m Diameter bawah : 2,3616 m Tebal shell : 0,25 in = 0,64 cm Dimensi Head Tipe : Torispherical Dished Head Bab III Spesifikasi Peralatan Proses | 54 Prarancangan Pabrik Furfural Kapasitas Produksi 10.000 Ton/Tahun Tebal Head : 0,1875 in = 0,4763 cm Tinggi Head atas : 14,9572 in = 37,99 cm Tinggi Head bawah : 17,7317 in = 45,04 cm Jumlah plate aktual : 17 plate Plate umpan : plate 5 dari bawah Tray spacing : 0,45 m Kondisi operasi Distilat (uap jenuh) : Suhu : 99,99 ˚C Tekanan : 1,04 atm Feed (cair jenuh) : Suhu : 101,18 ˚C Tekanan : 1,1 atm Bottom (cair jenuh) : Suhu : 159,35 ˚C Tekanan : 1,27 atm Harga : US $ 3.346,71 3.8. Screen-01 (S-01) Kode : S-01 Tugas : Memisahkan padatan dan cairan hasil bawah R-01 Screen Area : 85 m2 Jumlah : 1 Buah Dimensi : 14,1 x 3,4 x 4 m Power motor : 50 hp Tegangan listrik : 480 V / 60 Hz Tipe : Stationary Drum Screen (25120) KOMPTECH INDUSTRIES, INC. Harga : US $ 1.251,85 Bab III Spesifikasi Peralatan Proses | 55 Prarancangan Pabrik Furfural Kapasitas Produksi 10.000 Ton/Tahun 3.9. Heat Exchanger tipe Shell and Tube Bab III Spesifikasi Peralatan Proses | 56 Prarancangan Pabrik Furfural Kapasitas Produksi 10.000 Ton/Tahun Bab III Spesifikasi Peralatan Proses | 57 Prarancangan Pabrik Furfural Kapasitas Produksi 10.000 Ton/Tahun 3.10. Accumulator-01 (ACC-01) Kode : ACC-01 Tugas : Menampung cairan setelah keluar dari CD-01 Jenis : Horisontal drum dengan torispherical head Jumlah : 1 Buah Volume : 206,5529 galon = 0,7819 m3 Bahan : Carbon steel SA 283 grade C Kondisi : Tekanan Suhu : 1 atm : 101 ˚C Dimensi Diameter tangki : 26,9679 in = 0,685 m Panjang tangki : 80,9036 in = 2,055 m Tebal : 0,1875 in = 0,4763 cm Dimensi head Tipe : Torispherical Dished Head Tebal head : 0,1875 in = 0,4763 cm Panjang head : 6,5702 in = 16,69 cm Harga : US $ 1.561,8 3.11. Accumulator-02 (ACC-02) Kode : ACC-02 Tugas : Menampung cairan setelah keluar dari CD-02 Jenis : Horisontal drum dengan torispherical head Bab III Spesifikasi Peralatan Proses | 58 Prarancangan Pabrik Furfural Kapasitas Produksi 10.000 Ton/Tahun Jumlah : 1 Buah Volume : 168,014 galon = 0,636 m3 Bahan : Carbon steel SA 283 grade C Kondisi : Tekanan Suhu : 1,04 atm : 100,64 ˚C Dimensi Diameter tangki : 25,174 in = 0,6394 m Panjang tangki : 75,5219 in = 1,9183 m Tebal : 0,1875 in = 0,4763 cm Dimensi head Tipe : Torispherical Dished Head Tebal head : 0,1875 in = 0,4763 cm Panjang head : 6,6817 in = 16,97 cm Harga : US $ 1.450,24 3.12. Reboiler-01 (RB-01) Kode : RB-01 Tugas : Menguapkan sebagian hasil bawah MD-01 Jenis : Kettle Reboiler Jumlah : 1 Buah Luas Transfer Panas : 1589,2448 ft2 = 147,6457 m2 Beban Panas : 14.898.841,9601 Btu/jam Bahan konstruksi Bab III Spesifikasi Peralatan Proses | 59 Prarancangan Pabrik Furfural Kapasitas Produksi 10.000 Ton/Tahun Tube : Stainless steel SA167 Grade 3 Shell : Stainless steel SA167 Grade 3 Spesifikasi tube OD tube : 0,75 in = 1,905 cm ID tube : 0,652 in = 1,6561 cm BWG : 18 Susunan : Triangular Pitch, Pt = 1,25 in Jumlah tube : 506 Passes :2 Panjang tube : 192 in = 4,8768 m Spesifikasi shell ID shell : 25 in = 0,635 m Baffle Spascing : 18,75 in = 47,625cm Passes :1 Uc : 250 Btu/j.°F.ft2 Ud : 103 Btu/j.°F.ft2 Rd required : 0,00573 j.°F.ft2/Btu Rd : 0,001 j.°F.ft2/Btu Harga : US $ 11.155,7 3.13. Pompa Bab III Spesifikasi Peralatan Proses | 60 Prarancangan Pabrik Furfural Kapasitas Produksi 10.000 Ton/Tahun Bab III Spesifikasi Peralatan Proses | 61 Prarancangan Pabrik Furfural Kapasitas Produksi 10.000 Ton/Tahun BAB IV UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM 4.1 Unit Pendukung Proses Unit pendukung proses atau yang lebih dikenal dengan sebutan utilitas merupakan bagian penting untuk penunjang proses produksi dalam pabrik. Letak pabrik di desa Pilangpayung sangat mendukung dalam penyediaan utilitas pabrik, karena letaknya yang dekat dengan Sungai Lusi pabrik dapat memenuhi kebutuhan tersebut dengan mengolahnya sendiri. Utilitas di pabrik furfural yang dirancang antara lain meliputi unit pengadaan air (air proses, air pendingin, air konsumsi, sanitasi dan air umpan boiler), unit pengadaan steam, unit pengadaan udara tekan, unit pengadaan listrik, unit pengadaan bahan bakar. 1. Unit pengadaan air Unit ini bertugas menyediakan dan mengolah air untuk memenuhi kebutuhan air sebagai berikut : a. Air pendingin b. Air proses c. Air umpan boiler d. Air konsumsi umum dan sanitasi 2. Unit pengadaan steam Unit ini bertugas untuk menyediakan kebutuhan steam sebagai media pemanas reaktor batch dan reboiler. Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium 62 Prarancangan Pabrik Furfural Kapasitas Produksi 10.000Ton/Tahun 3. Unit pengadaan udara tekan Unit ini bertugas untuk menyediakan udara tekan untuk kebutuhan instrumentasi pneumatic, untuk penyediaan udara tekan di bengkel dan untuk kebutuhan umum yang lain. 4. Unit pengadaan listrik Unit ini bertugas menyediakan listrik sebagai tenaga penggerak untuk peralatan proses, keperluan pengolahan air, peralatan–peralatan elektronik atau listrik AC, maupun untuk penerangan. Unit ini disuplai dari PLN dan dari generator sebagai cadangan bila listrik dari PLN mengalami gangguan. 5. Unit pengadaan bahan bakar Unit ini bertugas menyediakan bahan bakar untuk kebutuhan boiler dan generator. 4.1.1 Unit Pengadaan Air Kebutuhan air pada pabrik furfural berasal dari Sungai Lusi dari down stream turbin Waduk Kedungombo di kabupaten Grobogan. 4.1.1.1 Air Pendingin Air pendingin yang digunakan adalah air sungai yang diperoleh dari Sungai Lusi dari down stream turbin Waduk Kedungombo. Alasan digunakannya air sungai sebagai media pendingin adalah karena faktor – faktor sebagai berikut : a. Air sungai dapat diperoleh dalam jumlah yang besar dengan biaya murah. b. Mudah dalam pengaturan dan pengolahannya. Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium| 63 Prarancangan Pabrik Furfural Kapasitas Produksi 10.000Ton/Tahun Air pendingin ini digunakan sebagai pendingin pada kondensor total dan heat exchanger. Hal – hal yang perlu diperhatikan dalam pengolahan air sungai sebagai pendingin adalah : a. Partikel – partikel besar/makroba (makhluk hidup sungai dan konstituen lain). b. Partikel – partikel kecil/mikroba (mikroorganisme sungai) yang dapat menyebabkan fouling pada kondenser dan heat exchanger. Untuk menghindari fouling yang terjadi pada alat – alat penukar panas maka perlu diadakan pengolahan air sungai. Pengolahan dilakukan secara fisis dan kimia. Pengolahan secara fisis adalah dengan penyaringan dan secara kimia adalah dengan penambahan tawas chlorination, demineralisasi, dan deaerasi. Tahapan pengolahan adalah : Air sungai dialirkan dari sungai ke kolam penampungan dengan menggunakan pompa. Sebelum masuk pompa air dilewatkan pada screen untuk menyaring partikel dengan ukuran besar. Kemudian dialirkan ke strainer yang mempunyai saringan stainless steel 0,4 mm. Setelah dipompa air sungai kemudian dialirkan ke kolam flokulator. Di dalam kolam ditambahkan tawas/Alum (Al2(SO4)3) untuk menjernihkan air dari larutan yang keruh. Klorin diinjeksikan secara kontinyu di pipa pengaliran untuk mencegah mikroorganisme berkembang biak. Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium| 64 Prarancangan Pabrik Furfural Kapasitas Produksi 10.000Ton/Tahun Tabel 4.1 Jumlah Kebutuhan Air Pendingin Nama alat kg/jam HE – 01 121.841,7081 HE – 02 29.101,4764 HE – 03 42.031,2575 CD – 01 121.556,3269 CD – 02 288.568,1691 Total 603.098,9380 Dari Perry (1999), densitas air pada 32 oC adalah = 995,03 kg/m3 Volume air yang dibutuhkan = 606,1137 m3/jam Kebutuhan air pendingin ini dibutuhkan pada suhu masuk unit proses 32 oC dan keluar unit proses pada suhu 45 oC. Keluar air pendingin pada suhu 45 oC didinginkan kembali menggunakan cooling tower sehingga suhu air pendingin kembali 32 oC. Kebutuhan air pendingin sebesar 603.098,9380 kg/jam adalah pada waktu start up pada waktu pabrik berjalan kontinyu hanya dibutuhkan make up air sebesar 15.018,5386 kg/jam. Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium| 65 Prarancangan Pabrik Furfural Kapasitas Produksi 10.000Ton/Tahun Alum/Tawas Air sungai 1 2 4 5 Ke pabrik 3 Keterangan : 1. Air sungai 2. Screen 3. Strainer 4. Pompa 5. Bak penampungan awal Gambar 4.1 Skema Pengolahan Air Sungai Dalam perancangan ini ditambahkan Alum/Tawas (Al2(SO4)3) sebanyak 1 ppm. Penambahan jumlah tawas di pengaruhi oleh turbidity dari air yang akan dijernikan. Untuk memompakan air sungai dengan jumlah di atas dan untuk mengatasi penurunan tekanan pada perpipaan dan di peralatan, maka diperlukan jenis pompa Single Stage Centrifugal dengan daya pompa 1,5 HP dan daya motor 2 HP, dengan bahan Nickel Steel pada sistem perpipaannya. 4.1.1.2 Air Umpan Boiler Untuk kebutuhan umpan boiler sumber air yang digunakan adalah air sungai. Beberapa hal yang perlu diperhatikan dalam penanganan air umpan boiler adalah sebagai berikut : a. Kandungan yang dapat menyebabkan korosi Korosi yang terjadi di dalam boiler disebabkan karena air mengandung larutan– larutan asam dan gas – gas yang terlarut. Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium| 66 Prarancangan Pabrik Furfural Kapasitas Produksi 10.000Ton/Tahun b. Kandungan yang dapat menyebabkan kerak (scale forming) Pembentukan kerak disebabkan karena adanya kesadahan dan suhu tinggi, yang biasanya berupa garam - garam karbonat dan silikat. c. Kandungan yang dapat menyebabkan pembusaan (foaming) Air yang diambil dari proses pemanasan bisa menyebabkan foaming pada boiler karena adanya zat – zat organik, anorganik, dan zat – zat yang tidak larut dalam jumlah besar. Efek pembusaan terjadi pada alkalinitas tinggi. Jumlah air yang digunakan adalah sebesar 8.939,3056 kg/jam = 8,9839 m3/jam. Jumlah air ini hanya pada awal start up pabrik. Untuk kebutuhan selanjutnya hanya menggunakan air make up saja. Jumlah air untuk keperluan make up air umpan boiler adalah sebesar 4160,8897 kg/jam = 4,1817 m3/jam. Pengolahan air umpan boiler Air yang berasal dari sungai belum memenuhi persyaratan untuk digunakan sebagaai air umpan boiler, sehingga harus menjalani proses pengolahan terlebih dahulu. Air umpan boiler harus memenuhi persyaratan tertentu agar tidak menimbulkan masalah – masalah seperti : Pembentukan kerak pada boiler Terjadinya korosi pada boiler Pembentukan busa di atas permukaan dalam drum boiler Tahapan pengolahan air agar dapat digunakan sebagai air umpan boiler meliputi : 1. Aerasi Merupakan proses mekanis penghembusan air dengan udara. Proses ini bertujuan untuk menghilangkan kadar mangan dan kadar besi yang terlarut Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium| 67 Prarancangan Pabrik Furfural Kapasitas Produksi 10.000Ton/Tahun dalam air. Terjadi proses oksidasi yang menjadikan besi dan mangan terlarut sebagai ion - ion menjadi besi dan mangan oksida yang tidak larut dalam air sehingga bisa diendapkan, dan endapan yang terbentuk dibuang dengan cara blowdown. Proses aerasi dilakukan dalam suatu unit yang disebut aerator. 2. Penghilangan besi Merupakan suatu unit saringan yang mengandung MnO2 (Mangane dioxide) untuk menyaring endapan besi yang tidak sempat mengendap di aerator. Alat yang digunakan biasa disebut Iron Removal Filter. 3. Demineralisasi Merupakan unit penukar ion untuk menghilangkan mineral terlarut dalam air, seperti Ca2+, Mg2+, Na2+, HCO3-, SO4-, Cl-. Sebagai resin penukar kation dapat digunakan asam kuat dan resin penukar anion dapat digunakan basa kuat. a. Kation Exchanger Kation exchanger berfungsi untuk mengikat ion-ion positif yang terlarut dalam air lunak. Alat ini berupa silinder tegak yang berisi tumpukan butir-buir resin penukar ion. Resin yang digunakan adalah jenic C-300 dengan notasi RH2. Adapun reaksi yang terjadi dalam kation exchanger adalah: 2NaCl + RH2 --------> RNa2 + 2 HCl CaCO3 + RH2 --------> RCa + H2CO3 BaCl2 + RH2 --------> RBa + 2 HCl Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium| 68 Prarancangan Pabrik Furfural Kapasitas Produksi 10.000Ton/Tahun Apabila resin sudah jenuh maka pencucian dilakukan dengan menggunakan larutan H2SO4 2%. Reaksi yang terjadi pada waktu regenerasi adalah: RNa2 + H2SO4 --------> RH2 + Na2SO4 RCa + H2SO4 --------> RH2 + CaSO4 RBa + H2SO4 --------> RH2 + BaSO4 b. Anion Exchanger Alat ini hampir sama dengan kation exchanger namun memiliki fungsi yang berbeda yaitu mengikat ion-ion negatif yang ada dalam air lunak. Dan resin yang digunakan adalah jenis C - 500P dengan notasi R(OH)2. Reaksi yang terjadi di dalam anion exchanger adalah: R(OH)2 + 2 HCl --------> RCl2 + 2 H2O R(OH)2 + H2SO4 --------> RSO4 + 2 H2O R(OH)2 + H2CO3 --------> RCO3 + 2 H2O Pencucian resin yang sudah jenuh digunakan larutan NaOH 4%. Reaksi yang terjadi saat regenerasi adalah: RCl2 + 2 NaOH --------> R(OH)2 + 2 NaCl RSO4 + 2 NaOH --------> R(OH)2 + 2 Na2SO4 RCO3 + 2 NaOH --------> R(OH)2 + 2 Na2CO3 4. Deaerasi Merupakan proses penghilangan gas – gas terlarut, terutama oksigen dan karbondioksida dengan cara pemanasan menggunakan steam. Oksigen terlarut dapat mengkorosi baja. Gas – gas ini kemudian dibuang ke atmosfer. Setelah Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium| 69 Prarancangan Pabrik Furfural Kapasitas Produksi 10.000Ton/Tahun mengalami proses deaerasi diinjeksikan hydrazine yaitu larutan untuk mengikat gas oksigen yang masih terbawa dan juga diinjeksikan larutan amine untuk pencegahan korosi pada pipa – pipa. a. Hidrazin (N2H4) Zat ini berfungsi untuk menghilangkan sisa-sisa gas terlarut terutama gas oksigen sehingga dapat mencegah korosi pada boiler. Adapun reaksi yang terjadi adalah: N2H4 (aq) + O2 (g) b. N2 (g) + 2 H2O (l) NaH2PO4 Zat ini berfungsi untuk mencegah timbulnya kerak dengan kadar 1217 ppm. 4.1.1.3 Kebutuhan Air Proses Air proses ini adalah air yang digunakan untuk keperluan proses di pabrik furfural, yaitu sebagai air proses yang diumpankan ke reaktor batch. Adapun kebutuhan air reaktor batch sebesar 5.764,8849 kg/jam. Air proses ini berasal dari air sungai yang sebelumnya mengalami pengolahan terlebih dahulu melalui proses aerasi dan pengendapan besi di iron removal filter dan penghilangan kation dan anion. 4.1.1.4 Air Konsumsi Umum dan Sanitasi Sumber air untuk keperluan konsumsi dan sanitasi berasal dari air sungai. Air ini digunakan untuk memenuhi kebutuhan air minum, laboratorium, kantor, perumahan, dan pertamanan. Menurut Raymond (1999), air konsumsi dan sanitasi Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium| 70 Prarancangan Pabrik Furfural Kapasitas Produksi 10.000Ton/Tahun harus memenuhi beberapa syarat, yang meliputi syarat fisik, syarat kimia, dan syarat bakteriologis. Syarat fisik : a. Suhu di bawah suhu udara luar. b. Warna jernih. c. Tidak mempunyai rasa dan tidak berbau. Syarat kimia : a. Tidak mengandung zat organik. b. Tidak beracun. Syarat bakteriologis : Tidak mengandung bakteri – bakteri, terutama bakteri yang pathogen. Jumlah air untuk air konsumsi dan sanitasi = 707,2976 kg/jam = 0,7108 m3/jam Tabel 4.2 Jumlah Kebutuhan Air Jumlah kebutuhan Komponen kg/jam m3/jam Air make up umpan boiler 4.160,8897 4,1817 Air konsumsi dan sanitasi 707,2976 0,7108 5.764,8849 5,7937 15.018,5386 15,0936 Air proses Air pendingin Total 25.651,6109 25,7798 Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium| 71 Prarancangan Pabrik Furfural Kapasitas Produksi 10.000Ton/Tahun Untuk keamanan dipakai 10 % berlebih, maka : Total kebutuhan = 28.216,7719 kg/jam = 28,3578 m3/jam. Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium| 72 screen Bak Penampungan Awal PU-02 PU-03 Uap tekanan rendah Deaerator Bak Penampungan Pabrik Clorin (Cl2) PU-09 Air Proses Aerator Gambar 4.2 Diagram Alir Proses Pengolahan Air Sungai boiler Air Limbah Keterangan: PU : Pompa Utilitas TU-02 : Tangki Penampung Air Proses dan Sanitasi TU-03 : Tangki Penampung Air Proses dan Air Umpan Boiler sungai PU-01 Alum/Tawas (Al2(SO4)3) PU-04 TU-03 udara Kation Exchanger PU-05 PU-08 Iron Removal Filter (IRF) TU-02 PU-07 Kondensat Anion Exchanger PU-06 Air Konsumsi Umum Prarancangan Pabrik Furfural Kapasitas Produksi 10.000Ton/Tahun Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium| 73 Prarancangan Pabrik Furfural Kapasitas Produksi 10.000Ton/Tahun 4.1.2 Unit Pengadaan Steam Steam yang diproduksi pada pabrik furfural ini digunakan sebagai pemanas dan media pemanas pada reaktor batch (R-01) dan reboiler pada menara distilasi (MD-01) . Steam yang dihasilkan dari boiler ini merupakan saturated steam dengan suhu 210°C dan tekanan 19 bar. Untuk menjaga kemungkinan kebocoran steam pada saat distribusi, jumlah steam dilebihkan sebanyak 10 %. Jadi jumlah steam yang dibutuhkan adalah 20.804,4483 kg/jam. Perancangan Boiler : Dirancang untuk memenuhi kebutuhan steam Steam yang dihasilkan : T = 210 oC P = 19 bar λ steam = 816,208 BTU/lbm Untuk tekanan >200 psia, digunakan boiler jenis water tube boiler Menentukan luas penampang perpindahan panas Daya yang diperlukan boiler untuk menghasilkan steam dihitung dengan persamaan : Daya = ms . h hf 970 ,3 x 34 ,5 Dengan : ms : massa steam yang dihasilkan (lb/jam) h : enthaply steam pada P dan T tertentu (BTU/lb) hf : enthalpy umpan (BTU/lb) dimana : ms = 45.865,9028 lb / jam Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium| 74 Prarancangan Pabrik Furfural Kapasitas Produksi 10.000Ton/Tahun h = 816,208 Btu / lbm Umpan air terdiri dari 20% make up water dan 80% kondensat. Make up water adalah air pada suhu 90 oC. hf = 162,0378 Btu/lbm Jadi daya yang dibutuhkan adalah sebesar = 896,3044 HP ditentukan luas bidang pemanasan = 12 ft2/HP (Severn, hal 126) Total heating surface = 10.755,6535 ft2. Perhitungan kapasitas boiler Q = ms (h – hf) (Severn, hal 171) = 45.865,9028 (816,208 – 162,0378) = 30.004.105,3171 BTU/jam Kebutuhan bahan bakar Bahan bakar diperoleh dari arang briket tongkol jagung. Heating Value (HV) arang briket = 13.297,91 Btu/lb Jumlah bahan bakar arang briket untuk memenuhi kebutuhan panas yang adalah sebanyak 1.599,1261 kg/jam. Boiler yang dibutuhkan Spesifikasi Boiler Kode : B-01 Tipe : Water tube boiler Jumlah : 1 buah Heating surface : 10.755,6535 ft2 Rate of steam : 45.865,9028 lb/jam Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium| 75 Prarancangan Pabrik Furfural Kapasitas Produksi 10.000Ton/Tahun Tekanan steam : 19 bar Suhu steam : 210 oC Bahan Bakar : Arang briket tongkol jagung 4.1.3 Unit Pengadaan Udara Tekan Kebutuhan udara tekan untuk prarancangan pabrik nitroselluulosa ini diperkirakan sebesar 30 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. Kompresor yang dibutuhkan Kapasitas : 30 m3/jam Tekanan suction : 14,7 psi (1 atm) Tekanan discharge : 100 psi (6,8 atm) Suhu udara : 35 oC Jenis : Single Stage Reciprocating Compressor Efisiensi : 80 % Daya kompresor : 3 HP Jumlah : 1 buah Tegangan : 220/380 volt Frekuensi : 50 Hz Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium| 76 Prarancangan Pabrik Furfural Kapasitas Produksi 10.000Ton/Tahun 4.1.4 Unit Pengadaan Listrik Kebutuhan tenaga listrik di pabrik furfural ini dipenuhi oleh PLN dan generator pabrik. Hal ini bertujuan agar pasokan tenaga listrik dapat berlangsung kontinyu meskipun ada gangguan pasokan dari PLN. Generator yang digunakan adalah generator arus bolak – balik dengan pertimbangan : 1. Tenaga listrik yang dihasilkan cukup besar 2. Tegangan dapat dinaikkan atau diturunkan sesuai kebutuhan. Tabel 4.3 Total Kebutuhan Listrik Pabrik No. Kebutuhan Listrik Tenaga listrik, kW 1. Listrik untuk keperluan proses dan utilitas 285,07 2. Listrik untuk keperluan penerangan 205,11 3. Listrik untuk AC 15 4. Listrik untuk laboratoriun dan instrumentasi 10 Total 515,18 Generator yang digunakan sebagai cadangan sumber listrik mempunyai efisiensi 80 %, sehingga generator yang disiapkan harus mempunyai output : Output generator = 643,9794 kW. Generator yang dipilih adakah generator dengan daya 800 kW, sebanyak 1 buah sehingga dapat menyuplai energi total sebesar 800 kW. Spesifikasi Generator Tipe : AC generator Kapasitas : 800 kW Tegangan : 220/360 Volt Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium| 77 Prarancangan Pabrik Furfural Kapasitas Produksi 10.000Ton/Tahun Efisiensi : 80 % Jumlah : 1 buah Bahan bakar : solar 4.1.5 Unit Pengadaan Bahan Bakar Unit pengadaan bahan bakar mempunyai tugas untuk memenuhi kebutuhan bahan bakar boiler dan generator. Jenis bahan bakar yang digunakan untuk boiler adalah arang briket tongkol jagung dan bahan bakar untuk generator adalah solar. Arang briket tongkol jagung diperoleh dari unit utilitas. Solar diperoleh dari Pertamina dan distributornya. Pemilihan arang briket sebagai bahan bakar adalah sebagai berikut: 1. Efisiensi pemanfaatan limbah sisa hasil produksi 2. Tidak menyebabkan polusi udara Pemilihan solar sebagai bahan bakar didasarkan pada alasan : 1. Mudah didapat 2. Mudah dalam penyimpanan Kebutuhan bahan bakar dapat diperkirakan sebagai berikut : a. Kebutuhan bahan bakar arang briket tongkol jagung untuk boiler Jenis bahan bakar : arang briket tongkol jagung Heating value briket : 13297,91 Btu / lb Efisiensi pembakaran : 80 % Kapasitas boiler : 30.041.105,3171 Btu / jam Kebutuhan bahan bakar = kapasitas Boiler panas yang terpenuhi Effisiensi.Heating value Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium| 78 Prarancangan Pabrik Furfural Kapasitas Produksi 10.000Ton/Tahun = 3.525,4724 lb / jam = 1.599,1261 kg / jam Kebutuhan bahan bakar solar untuk generator Jenis bahan bakar : solar Heating value : 18800 BTU/lb Efisiensi pembakaran : 80 % Densitas : 54,31875 lb/ft3 Kapasitas generator = 800 kW = 2.729.723,27 BTU/jam Kebutuhan bahan bakar = kapasitas boiler Effisiensi . . Heating value = 3,3413 ft3/jam = 96,6151 L/jam Penggunaan bahan bakar untuk generator hanya digunakan pada saat listrik dari PLN tidak mencukupi dan pemadaman. 4.2 Laboratorium Laboratorium memiliki peranan sangat besar di dalam suatu pabrik untuk memperoleh data – data yang diperlukan. Data – data tersebut digunakan untuk evaluasi unit – unit yang ada, menentukan tingkat efisiensi, dan untuk pengendalian mutu. Pengendalian mutu atau pengawasan mutu di dalam suatu pabrik pada hakikatnya dilakukan dengan tujuan mengendalikan mutu produk yang dihasilkan Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium| 79 Prarancangan Pabrik Furfural Kapasitas Produksi 10.000Ton/Tahun agar sesuai dengan standar yang ditentukan. Pengendalian mutu dilakukan mulai bahan baku, saat proses berlangsung, dan juga pada hasil atau produk. Pengendalian rutin dilakukan untuk menjaga agar kualitas dari bahan baku dan produk yang dihasilkan sesuai dengan spesifikasi yang diinginkan. Dengan pemeriksaan secara rutin juga dapat diketahui apakah proses berjalan normal atau menyimpang. Jika diketahui analisa produk tidak sesuai dengan yang diharapkan maka dengan mudah dapat diketahui atau diatasi. Laboratorium berada di bawah Departemen Litbang yang mempunyai tugas pokok antara lain : 1. Sebagai pengontrol kualitas bahan baku dan pengontrol kualitas produk. 2. Sebagai pengontrol terhadap proses produksi. 3. Sebagai pengontrol terhadap mutu air pendingin, air umpan boiler, dan lain – lain yang berkaitan langsung dengan proses produksi. Laboratorium melaksanakan kerja 24 jam sehari dalam kelompok kerja shift dan nonshift. 1. Kelompok shift Kelompok ini melaksanakan tugas pemantauan dan analisa – analisa rutin terhadap proses produksi. Dalam melaksanakan tugasnya, kelompok ini menggunakan sistem bergilir, yaitu sistem kerja shift selama 24 jam dengan dibagi menjadi 3 shift dalam 4 regu kerja. Masing – masing shift bekerja selama 8 jam. Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium| 80 Prarancangan Pabrik Furfural Kapasitas Produksi 10.000Ton/Tahun 2. Kelompok nonshift Kelompok ini mempunyai tugas melakukan analisa khusus yaitu analisa yang sifatnya tidak rutin dan menyediakan reagen kimia yang diperlukan di laboratorium. Dalam rangka membantu kelancaran pekerjaan kelompok shift, kelompok ini melaksanakan tugasnya di laboratorium utama dengan tugas antara lain : a. menyediakan reagen kimia untuk analisa laboratorium b. melakukan penelitian atau percobaan untuk membantu kelancaran produksi Dalam menjalankan tugasnya, bagian laboratorium dibagi menjadi : 1. Laboratorium fisik 2. Laboratorium analitik 3. Laboratorium penelitian dan pengembangan 4.2.1 Laboratorium Fisik Bagian ini bertugas mengadakan pemeriksaan atau pengamatan terhadap sifat – sifat bahan baku dan produk. Pengamatan yang dilakukan yaitu antara lain : specific gravity viskositas kandungan air densitas 4.2.2 Laboratorium Analitik Bagian ini mengadakan pemeriksaan terhadap bahan baku dan produk mengenai sifat – sifat kimianya. Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium| 81 Prarancangan Pabrik Furfural Kapasitas Produksi 10.000Ton/Tahun Analisa yang dilakukan antara lain : kadar kandungan kimiawi dalam produk kandungan logam 4.2.3 Laboratorium Penelitian dan Pengembangan Bagian ini bertujuan untuk mengadakan penelitian, misalnya : diversifikasi produk perlindungan terhadap lingkungan efisiensi panas 4.2.4 Prosedur Analisa Bahan Baku 4.2.4.1.Densitas Alat : Hidrometer Densitas yang diijinkan : Air : 995,026 – 995,647 kg/m3 Asam Sulfat : 1830 – 1834 kg/m3 Cara pengujian : Menuang sampel ke dalam gelas ukur 1 liter (usahakan tidak terbentuk gelembung). Memasukkan termometer ke dalam gelas ukur. Memasukkan hidrometer yang telah dipilih sesuai dengan sampel. Memasukkan hidrometer terapung pada sampel sampai konstan lalu membaca skala pada hidrometer tersebut. Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium| 82 Prarancangan Pabrik Furfural Kapasitas Produksi 10.000Ton/Tahun Mengkonversi menggunakan tabel yang tersedia. 4.2.4.2. Viskositas Alat : Viskometer tube, bath, stopwatch, termometer. Viskositas yang diijinkan : Air : 0,00815 – 0,008516 poise Asam Sulfat : 2.108 – 2,1.108 poise Cara pengujian : Mengisikan sampel dengan volume tertentu (sesuai dengan kapasitas kapiler) ke dalam viskometer tube yang telah dipilih. Memasukkan sampel ke dalam bath, diamkan selama 15 menit agar temperatur sampel sesuai dengan temperatur bath/temperatur pengetesan. Pengetesan dilakukan dengan mengalirkan sampel melalui kapiler sambil menghitung alirnya. 4.2.4.3.Analisis Water Content (kandungan air dalam bahan padat) Tujuannya : untuk mengetahui jumlah volume air yang dikandung bahan baku. Metode yang digunakan ASTM D-99. Prosedur : sampel volume 100 ml ditambahkan pelarut 100 ml dan didistilasi secara refluk. Pelarut dan air akan terkondensasi oleh kondensor, kemudian tertangkap pelampung. Air akan mengendap di bawah penampung dan pelarut akan kembali ke dalam labu distilasi. Jumlah kandungan air dibaca pada skala pelampung. Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium| 83 Prarancangan Pabrik Furfural Kapasitas Produksi 10.000Ton/Tahun 4.2.4.4. Analisa kadar pentosan dalam tongkol jagung Untuk menganalisa secara kuantitatif kandungan pentosan dalam bahan digunakan XRD (X-Ray Defragtometer), kerja alat ini adalah dengan menganalisa komponen padat dan ditentukan kadarnya dalam sampel melalui grafik yang ditampilkan. 4.2.5 Prosedur Analisa Produk 4.2.5.1 Specific gravity Specific gravity adalah perbandingan antara massa per volume cairan tertentu terhadap air pada kondisi yang sama, yaitu pada volume dan suhu yang tertentu. Specific gravity furfural berkisar 1,153 – 1,162 pada suhu 25 °C. Tujuannya : untuk menentukan specific gravity dari produk yang berbentuk cair. Dalam hal ini perlu distandarkan pada 60/60 0F. Alatnya : Hydrometer cylinder, gelas ukur dan termometer. Dengan prosedur sampel dimasukkan ke dalam hydrometer cilinder dan dilakukan pengukuran temperatur sampel, kemudian dapat diketahui specific gravity dari hasil pembacaan pada hydrometer. Maka besaran specific gravity pada 60/600 F adalah : SG 60/60 0F = SG + C (T – 60) Dimana : SG : specific gravity hasil pembacaan pada hydrometer Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium| 84 Prarancangan Pabrik Furfural Kapasitas Produksi 10.000Ton/Tahun C : faktor koreksi T : suhu observasi 4.2.5.2 Infra red Spectrofotometer (IRS). Mengambil sampel furfural secukupnaya kemudian dianalisa langsung menggunakan Infra red Spectrofotometer (IRS). Dengan alat ini dapat ditentukan kandungan gugus organik yang tersusun, apakah sudah memenuhi kriteria sebagai produk atau belum. 4.2.6 Analisa Air Air yang dianalisis antara lain: 1. Air pendingin 2. Air umpan boiler 3. Air limbah 4. Air konsumsi umum dan sanitasi. Parameter yang diuji antara lain warna, pH, kandungan klorin, tingkat kekeruhan, total kesadahan, jumlah padatan, total alkalinitas, sulfat, silika, dan konduktivitas air. Alat-alat yang digunakan dalam laboratorium analisa air ini antara lain: 1. pH meter, digunakan untuk mengetahui tingkat keasaman/kebasaan air 2. Spektrofotometer, digunakan untuk mengetahui konsentrasi suatu senyawa terlarut dalam air 3. Spectroscopy, digunakan untuk mengetahui kadar silika, sulfat, hidrazin, turbiditas, kadar fosfat, dan kadar sulfat 4. Peralatan titrasi, untuk mengetaui jumlah kandungan klorida, kesadahan dan alkalinitas Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium| 85 Prarancangan Pabrik Furfural Kapasitas Produksi 10.000Ton/Tahun 5. Conductivity meter, untuk mengetahui konduktivitas suatu zat yang terlarut dalam air. 4.3 Unit Pengolahan Limbah 4.3.1 Limbah Cair NaOH dari screen Netralizer Tawas/alum (Al2(SO4)3) dari MD ke utilitas Clarifier Bak Biologi Bak Sedimentasi Sludge/endapan Gambar 4.3 Skema Pengolahan Limbah Cair Limbah yang dihasilkan pabrik furfural adalah limbah dari filtrat screen01 yang mengandung asam dan senyawa organik yang lain. Asam dan senyawa organik ini terlarut dalam cairan induknya. Limbah cair ini diolah dengan cara menetralkannya dengan NaOH sehingga menghasilkan garam-garam terlarut. Garam Na2SO4 dikoagulasi dengan ditambahkan tawas/Alum (Al2(SO4)3) sehingga menghasilkan sludge yang bisa diendapkan. Penambahan tawas adalah sebanyak 15% dari garam yang akan di koagulasi. Sehingga ditambahkan tawas sebanyak 33,5570 kg/jam, untuk keamanan digunakan kelebihan 20% dari kebutuhan. Jadi total tawas/Alum (Al2(SO4)3) sebesar 40,2924 kg/jam. Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium| 86 Prarancangan Pabrik Furfural Kapasitas Produksi 10.000Ton/Tahun Limbah lainnya berupa limbah cair larutan C5H4O2 0,01% hasil kondensasi dari MD-01. Cairan tersebut tidak dapat langsung dibuang ke lingkungan karena dapat merusak ekosistem lingkungan sekitarnya. Limbah cair ini diolah bersama air limbah dari screen-01 yang telah dinetralkan dengan cara penambahan mikrobiologis untuk mengendapkan senyawa-senyawa organik. Kemudian air limbah tersebut masuk ke dalam bak sedimentasi dan air yang memenuhi syarat dikembalikan ke proses utilitas untuk diolah menjadi air proses. 4.3.2 Limbah Padat Pengeringan Karbonisasi Pem-briket-an Penggilingan dari screen ke gudang kanji Gambar 4.4 Skema Pengolahan Limbah Padat Limbah padat berasal dari screen-01, yang tidak lolos dalam penyaringan. Limbah padat ini dikeringkan dengan menggunakan matahari langsung kemudian padatan ini mengalami pengarangan (karbonisasi). Setelah pengarangan, padatan ini ditumbuk sampai halus dengan tujuan mendapatkan besar butiran yang sama sehingga kerapatan yang dihasilkan pada proses selanjutnya besar. Kemudian padatan halus tersebut ditambahkan perekat berupa kanji untuk selanjutnya mengalami proses pembriketan. Arang briket yang dihasilkan digunakan sebagai bahan bakar boiler. Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium| 87 Prarancangan Pabrik Furfural Kapasitas Produksi 10.000 Ton/Tahun BAB V MANAJEMEN PERUSAHAAN 5.1 Bentuk Perusahaan Pabrik furfural yang akan didirikan, direncanakan mempunyai : Bentuk : Perseroan Terbatas (PT) Lapangan Usaha : Industri furfural Lokasi Perusahaan : Desa Pilangpayung, Kabupaten Grobogan, Jawa Tengah Alasan dipilihnya bentuk perusahaan ini adalah didasarkan atas beberapa faktor sebagaimana yang dikemukakan oleh 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. Bab V Manajemen Perusahaan 88 Prarancangan Pabrik Furfural Kapasitas Produksi 10.000Ton/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. Ciri-ciri Perseroan Terbatas : 1. Perseroan Terbatas didirikan dengan akta dari notaris dengan berdasarkan Kitab Undang-Undang Hukum Dagang 2. Besarnya modal ditentukan dalam akta pendirian dan terdiri dari sahamsahamnya 3. Pemiliknya adalah para pemegang saham 4. Perseroan Terbatas dipimpin oleh suatu Direksi yang terdiri dari para pemegang saham. Pembinaan personalia sepenuhnya diserahkan kepada Direksi dengan memperhatikan hukum-hukum perburuhan. 5.2 Struktur Organisasi Struktur organisasi merupakan salah satu faktor penting yang dapat menunjang kelangsungan dan kemajuan perusahaan, karena berhubungan dengan komunikasi yang terjadi dalam perusahaan demi tercapainya kerjasama yang baik antar karyawan. Widjaja (2003), mengemukakan bahwa untuk mendapatkan sistem organisasi yang baik maka perlu diperhatikan beberapa asas yang dapat dijadikan pedoman, antara lain: a) Perumusan tujuan perusahaan dengan jelas b) Pendelegasian wewenang Bab V Manajemen Perusahaan | 89 Prarancangan Pabrik Furfural Kapasitas Produksi 10.000Ton/Tahun c) Pembagian tugas kerja yang jelas d) Kesatuan perintah dan tanggung jawab e) Sistem pengontrol atas pekerjaan yang telah dilaksanakan f) Organisasi perusahaan yang fleksibel. Dengan berpedoman pada asas tersebut maka diperoleh struktur organisasi yang baik yaitu Sistem 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. Menurut Djoko (2003), ada 2 kelompok orang yang berpengaruh dalam menjalankan organisasi garis dan staf ini, yaitu : 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. Menurut Widjaja (2003), 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-Teknik dan Direktur Keuangan-Umum. Direktur Bab V Manajemen Perusahaan | 90 Prarancangan Pabrik Furfural Kapasitas Produksi 10.000Ton/Tahun Produksi-Teknik membawahi bidang produksi dan teknik, sedangkan Direktur Keuangan dan Umum membawahi bidang pemasaran, keuangan, dan umum. Kedua direktur ini membawahi beberapa kepala bagian yang akan bertanggung jawab atas bagian dalam perusahaan, sebagai bagian dari pendelegasian wewenang dan tanggung jawab. Masing-masing kepala bagian akan membawahi beberapa seksi dan masing-masing seksi akan membawahi dan mengawasi para karyawan perusahaan pada masing-masing bidangnya. Karyawan perusahaan akan dibagi dalam beberapa kelompok regu yang dipimpin oleh seorang kepala regu dimana setiap kepala regu akan bertanggung jawab kepada pengawas masing masing seksi. 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. Bab V Manajemen Perusahaan | 91 Prarancangan Pabrik Furfural Kapasitas Produksi 10.000Ton/Tahun RUPS DEWAN KOMISARIS DIREKTUR UTAMA Staff Ahli DIREKTUR PRODUKSI & TEKNIK Kasi Pembelian Kasi Penjualan Kabag Pemasaran Kasi Keamanan Kasi Humas Kasi Personalia Kabag Umum Kasi Keuangan Kasi Administrasi Kabag Keuangan Kasi Utilitas Kasi Pemeliharaan Kabag Teknik Kasi Safety & Lingkungan Kasi Penelitian & Pengembangan Kabag LITBANG Kasi Lab & Mutu Kasi Pengendalian Proses Kasi Proses Produksi Kabag Produksi DIREKTUR KEUANGAN DAN UMUM KARYAWAN Gambar 5.1 Struktur Organisasi Pabrik Furfural 5.3 Tugas Dan Wewenang 5.3.1 Pemegang Saham Menurut Widjaja (2003), mengatakan bahwa 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: 1. Mengangkat dan memberhentikan Dewan Komisaris 2. Mengangkat dan memberhentikan Direktur 3. Mengesahkan hasil-hasil usaha serta neraca perhitungan untung rugi tahunan dari perusahaan. Bab V Manajemen Perusahaan | 92 Prarancangan Pabrik Furfural Kapasitas Produksi 10.000Ton/Tahun 5.3.2 Dewan Komisaris Dewan Komisaris merupakan pelaksana tugas sehari-hari dari pemilik saham sehingga dewan komisaris akan bertanggung jawab kepada pemilik saham. Tugas-tugas Dewan Komisaris meliputi : 1. Menilai dan menyetujui rencana direksi tentang kebijakan umum, target perusahaan, alokasi sumber - sumber dana dan pengarahan pemasaran 2. Mengawasi tugas - tugas direksi 3. Membantu direksi dalam tugas - tugas penting 5.3.3 Dewan Direksi Menurut Djoko (2003), 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-teknik dan direktur keuanganumum. Tugas direktur utama antara lain : 1. Melaksanakan kebijakan perusahaan dan mempertanggung jawabkan pekerjaannya secara berkala atau pada masa akhir pekerjaannya pada pemegang saham 2. Menjaga kestabilan organisasi perusahaan dan membuat kelangsungan hubungan yang baik antara pemilik saham, pimpinan, karyawan, dan konsumen Bab V Manajemen Perusahaan | 93 Prarancangan Pabrik Furfural Kapasitas Produksi 10.000Ton/Tahun 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 kepalakepala bagian yang menjadi bawahannya. Tugas dari direktur keuangan-umum, yaitu : 1. Bertanggung jawab kepada direktur utama dalam bidang pemasaran, keuangan, dan pelayanan umum 2. Mengkoordinir, mengatur, dan mengawasi pelaksanaan pekerjaan kepalakepala 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 Bab V Manajemen Perusahaan | 94 Prarancangan Pabrik Furfural Kapasitas Produksi 10.000Ton/Tahun 3. Memberi saran - saran dalam bidang hukum. 5.3.5 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. Setiap kepala bagian bertanggung jawab kepada direktur di bagiannya masing-masing. Kepala bagian terdiri dari: 1. Kepala Bagian Produksi Bertanggung jawab kepada direktur produksi-teknik dalam bidang mutu dan kelancaran produksi serta mengkoordinir kepala-kepala seksi yang menjadi bawahannya. Kepala bagian produksi membawahi seksi proses produksi dan seksi pengendalian proses. Tugas seksi proses produksi antara lain : a. Mengawasi jalannya proses produksi b. Menjalankan tindakan seperlunya terhadap kejadian-kejadian yang tidak diharapkan sebelum diambil oleh seksi yang berwenang. Tugas seksi pengendalian proses : Menangani hal - hal yang dapat mengancam keselamatan pekerja dan mengurangi potensi bahaya yang ada. Bab V Manajemen Perusahaan | 95 Prarancangan Pabrik Furfural Kapasitas Produksi 10.000Ton/Tahun 2. Kepala Bagian Litbang Litbang terdiri dari tenaga - tenaga ahli sebagai pembantu direksi dan bertanggung jawab kepada direksi. Kepala bagian Litbang membawahi 2 seksi, yaitu seksi penelitian & pengembangan dan seksi laboratorium & mutu. Tugas dan wewenangnya meliputi : 1. Memperbaiki mutu produksi 2. Memperbaiki dan melakukan inovasi terhadap proses produksi 3. Meningkatkan efisiensi perusahaan di berbagai bidang. 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 Litbang. 3. 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 Bab V Manajemen Perusahaan | 96 Prarancangan Pabrik Furfural Kapasitas Produksi 10.000Ton/Tahun Tugas seksi utilitas, antara lain : Melaksanakan dan mengatur sarana utilitas untuk memenuhi kebutuhan proses, air, steam, udara tekan dan tenaga listrik. Tugas seksi keselamatan kerja antara lain : a. Mengatur, menyediakan, dan mengawasi hal - hal yang berhubungan dengan keselamatan kerja b. Melindungi pabrik dari bahaya kebakaran 4. Kepala Bagian Keuangan Menurut Djoko (2003), kepala bagian keuangan bertanggung jawab kepada direktur keuangan dan umum dalam bidang administrasi dan keuangan dan membawahi 2 seksi, yaitu seksi administrasi dan seksi keuangan. Tugas seksi administrasi : Menyelenggarakan pencatatan utang piutang, administrasi persediaan kantor dan pembukuan, serta masalah perpajakan. Tugas seksi keuangan antara lain : a. Menghitung penggunaan uang perusahaan, mengamankan uang, dan membuat ramalan tentang keuangan masa depan b. Mengadakan perhitungan tentang gaji dan insentif karyawan. 5. 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 penjualan. Bab V Manajemen Perusahaan | 97 Prarancangan Pabrik Furfural Kapasitas Produksi 10.000Ton/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 penjualan : a. Merencanakan strategi penjualan hasil produksi b. Mengatur distribusi hasil produksi. 6. Kepala Bagian Umum Bertanggung jawab kepada direktur keuangan dan umum dalam bidang personalia, hubungan masyarakat, dan keamanan serta mengkoordinir kepalakepala seksi yang menjadi bawahannya. Kepala bagian umum 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 c. Melaksanakan hal - hal yang berhubungan dengan kesejahteraan karyawan. Seksi humas bertugas : Mengatur hubungan antara perusahaan dengan masyarakat di luar lingkungan perusahaan. Bab V Manajemen Perusahaan | 98 Prarancangan Pabrik Furfural Kapasitas Produksi 10.000Ton/Tahun 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. 5.3.6 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. 5.4 Pembagian Jam Kerja Karyawan Pabrik Furfural ini direncakan beroperasi selama 330 hari dalam satu tahun dan proses produksi berlangsung 24 jam per hari. Sisa hari yang bukan hari libur digunakan untuk perawatan, dan perbaikan. Sedangkan pembagian jam kerja karyawan digolongkan dalam dua golongan yaitu karyawan shift dan non shift. 5.4.1 Karyawan Non Shift Karyawan non shift adalah karyawan yang tidak menangani proses produksi secara langsung. Yang termasuk karyawan harian adalah direktur, staf ahli, kepala bagian, kepala seksi serta karyawan yang berada di kantor. Bab V Manajemen Perusahaan | 99 Prarancangan Pabrik Furfural Kapasitas Produksi 10.000Ton/Tahun Karyawan harian dalam satu minggu akan bekerja selama 5 hari dengan pembagian kerja sebagai berikut : Jam kerja : Hari Senin – Kamis : Jam 07.00 – 16.00 Hari Jum’at : Jam 07.00 – 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 Karyawan shift adalah karyawan yang secara langsung menangani proses produksi atau mengatur bagian - bagian tertentu dari pabrik yang mempunyai hubungan dengan masalah keamanan dan kelancaran produksi. Yang termasuk karyawan shift ini adalah operator produksi, sebagian dari bagian teknik, bagian gedung dan bagian - bagian yang harus selalu siaga untuk menjaga keselamatan serta keamanan pabrik. Para karyawan shift akan bekerja secara bergantian selama 24 jam sebagai berikut : Shift Pagi : Jam 08.00 – 16.00 Shift Sore : Jam 16.00 – 24.00 Shift Malam : Jam 24.00 – 08.00 Untuk karyawan shift ini dibagi menjadi 4 regu (A / B / C / D) dimana tiga regu bekerja dan satu regu istirahat serta dikenakan secara bergantian. Untuk hari Bab V Manajemen Perusahaan | 100 Prarancangan Pabrik Furfural Kapasitas Produksi 10.000Ton/Tahun libur atau hari besar yang ditetapkan pemerintah, regu yang bertugas tetap harus masuk. Tabel 5.1 Jadwal Pembagian Kelompok Shift Tgl 1 2 Pagi A A B B C Sore D D A A Malam C C D Off B B C Tgl 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Pagi B B C C D D A A B B Sore A A B B C C D D A A Malam D D A A B B C C D D Off C C D D A A B B C C Tgl 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 Pagi C C D D A A B B C C Sore B B C C D D A A B B Malam A A B B C C D D A A Off D A A B B C C D D D 3 4 5 6 7 8 9 10 C D D A A B B C C D D D A A B B C C C D D A A B B Jadwal untuk tanggal selanjutnya berulang ke susunan awal. Kelancaran produksi dari suatu pabrik sangat dipengaruhi oleh faktor kedisiplinan para karyawannya dan akan secara langsung mempengaruhi Bab V Manajemen Perusahaan | 101 Prarancangan Pabrik Furfural Kapasitas Produksi 10.000Ton/Tahun kelangsungan dan kemajuan perusahaan. Untuk itu kepada seluruh karyawan perusahaan dikenakan absensi. Disamping itu masalah absensi digunakan oleh pimpinan perusahaan sebagai salah satu dasar dalam mengembangkan karier para karyawan di dalam perusahaan (Djoko, 2003). 5.5 Status Karyawan Dan Sistem Upah Pada pabrik ini sistem upah karyawan berbeda - beda tergantung pada status, kedudukan, tanggung jawab, dan keahlian. Menurut status karyawan dapat dibagi menjadi tiga golongan karyawan tetap, harian dan borongan. 5.5.1 Karyawan Tetap Yaitu karyawan yang diangkat dan diberhentikan dengan surat keputusan (SK) direksi dan mendapat gaji bulanan sesuai dengan kedudukan, keahlian, dan masa kerjanya. 5.5.2 Karyawan Harian Yaitu karyawan yang diangkat dan diberhentikan direksi tanpa SK direksi dan mendapat upah harian yang dibayar tiap akhir pekan. 5.5.3 Karyawan Borongan Yaitu karyawan yang digunakan oleh pabrik bila diperlukan saja. Karyawan ini menerima upah borongan untuk suatu pekerjaan. Bab V Manajemen Perusahaan | 102 Prarancangan Pabrik Furfural Kapasitas Produksi 10.000Ton/Tahun 5.6 Penggolongan Jabatan, Jumlah Karyawan, Dan Gaji 5.6.1. Penggolongan Jabatan 1. Direktur Utama : Sarjana Ekonomi/Teknik/Hukum 2. Direktur Produksi dan Teknik : 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 Litbang : Sarjana Teknik Kimia 7. Kepala Bagian Pemasaran : Sarjana Teknik Kimia/Ekonomi 8. Kepala Bagian Keuangan : Sarjana Ekonomi 9. Kepala Bagian Umum : Sarjana Sosial 10. Kepala Seksi : Ahli Madya 11. Operator : STM/SLTA/SMU 12. Sekretaris : Akademi Sekretaris 13. Dokter : Sarjana Kedokteran 14. Perawat : Akademi Perawat 15. 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. Bab V Manajemen Perusahaan | 103 Prarancangan Pabrik Furfural Kapasitas Produksi 10.000Ton/Tahun Tabel 5.2 Jumlah Karyawan Menurut Jabatan NO JABATAN JUMLAH 1 Direktur Utama 1 2 Direktur Produksi dan Teknik 1 3 Direktur Keuangan dan Umum 1 4 Kepala Bagian Produksi Proses 1 5 Kepala Bagian LITBANG 1 6 Kepala Bagian Teknik 1 7 Kepala Bagian Umum 1 8 Kepala Bagian Keuangan 1 9 Kepala Bagian Pemasaran 1 10 Kepala Seksi Proses Produksi 1 11 Kepala Seksi Pengendalian Proses 1 12 Kepala Seksi Laboratorium & Mutu 1 13 Kepala Seksi Penelitian & Pengembangan 1 14 Kepala Seksi Safety & lingkungan 1 15 Kepala Seksi Pemeliharaan 1 16 Kepala Seksi Utilitas 1 17 Kepala Seksi Administrasi 1 18 Kepala Seksi Keuangan 1 19 Kepala Seksi Personalia 1 20 Kepala Seksi Humas 1 Bab V Manajemen Perusahaan | 104 Prarancangan Pabrik Furfural Kapasitas Produksi 10.000Ton/Tahun 21 Kepala Seksi Keamanan 1 22 Kepala Seksi Penjualan 1 23 Kepala Seksi Pembelian 1 24 Karyawan Proses 20 25 Karyawan Pengendalian 2 26 Karyawan Laboratorium 8 27 Karyawan Utilitas 20 28 Karyawan Safety & Lingkungan 4 29 Karyawan Pemeliharaan 4 30 Karyawan Administrasi 2 31 Karyawan Keuangan 2 32 Karyawan Personalia 2 33 Karyawan Humas 2 34 Karyawan Keamanan 8 35 Karyawan Penjualan 2 36 Karyawan Pembelian 2 37 Sekretaris 2 38 Dokter 1 39 Perawat 2 40 Sopir 4 41 Pesuruh 4 TOTAL 114 Bab V Manajemen Perusahaan | 105 Prarancangan Pabrik Furfural Kapasitas Produksi 10.000Ton/Tahun Tabel 5.3 Perincian Golongan dan Gaji Karyawan Gol. Jabatan Gaji/Bulan Kualifikasi I Direktur Utama Rp. 30.000.000,00 S2 Pengalaman 10 tahun II Direktur Rp. 20.000.000,00 S2 Pengalaman 10 tahun III Kepala Bagian Rp. 8.000.000,00 S1/D3 pengalaman IV Kepala Seksi Rp. 5.000.000,00 S1/D3 pengalaman V Karyawan Biasa Rp. 800.000,00 – SMP/SLTA/ Rp. 2.000.000,00 5.7 D1/D3/S1 Kesejahteraan Sosial Karyawan Menurut Masud (1989), kesejahteraan yang diberikan oleh perusahaan pada karyawan antara lain: 1. Tunjangan Tunjangan berupa gaji pokok yang diberikan berdasarkan golongan karyawan yang bersangkutan Tunjangan jabatan yang diberikan berdasarkan jabatan yang dipegang karyawan Tunjangan lembur yang diberikan kepada karyawan yang bekerja diluar jam kerja berdasarkan jumlah jam kerja 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. Bab V Manajemen Perusahaan | 106 Prarancangan Pabrik Furfural Kapasitas Produksi 10.000Ton/Tahun 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. Bab V Manajemen Perusahaan | 107 Prarancangan Pabrik Furfural Kapasitas Produksi 10.000 Ton/Tahun BAB VI ANALISA EKONOMI Pada perancangan pabrik furfural ini dilakukan evaluasi atau penilaian investasi dengan maksud untuk mengetahui apakah pabrik yang dirancang menguntungkan atau tidak. Komponen terpenting dari perancangan ini adalah estimasi harga alat-alat, karena harga ini dipakai sebagai dasar untuk estimasi analisa ekonomi. Analisa ekonomi dipakai untuk mendapatkan perkiraan/ estimasi tentang kelayakan investasi modal dalam suatu kegiatan produksi suatu pabrik dengan meninjau kebutuhan modal investasi, besarnya laba yang diperoleh, lamanya modal investasi dapat dikembalikan, dan terjadinya titik impas. Selain itu analisa ekonomi dimaksudkan untuk mengetahui apakah pabrik yang dirancang dapat menguntungkan atau tidak jika didirikan. Untuk itu pada perancangan pabrik Furfural ini, kelayakan investasi modal dalam sebuah pabrik dapat diperkirakan dan dianalisa yaitu : 1. Profitability Menurut Donald (1989), Profitabilitas adalah selisih antara total penjualan produk dengan total biaya produksi yang dikeluarkan. Profitability = Total penjualan produk - Total biaya produksi Bab VI Analisa Ekonomi 108 Prarancangan Pabrik Furfural Kapasitas Produksi 10.000Ton/Tahun 2. Percent Profit on Sales (% POS) Menurut Donald (1989), Percent Profit on Sales adalah rasio keuntungan dengan harga penjualan produk. POS digunakan untuk mengetahui besarnya tingkat keuntungan yang diperoleh. POS = Profit x 100% Harga jual produk 3. Percent Return on Investment (% ROI) Menurut Aries-Newton (1955), Percent Return on Investment adalah rasio keuntungan tahunan dengan mengukur kemampuan perusahaan dalam mengembalikan modal investasi. ROI membandingkan laba rata - rata terhadap Fixed Capital Investment. Prb = Pb ra IF Pra = Pa ra IF Prb = % ROI sebelum pajak Pra = % ROI setelah pajak Pb = Keuntungan sebelum pajak Pa = Keuntungan setelah pajak ra = Annual production rate IF = Fixed Capital Investment Bab VI Analisa Ekonomi | 109 Prarancangan Pabrik Furfural Kapasitas Produksi 10.000Ton/Tahun 4. Pay Out Time (POT) Menurut Aries-Newton (1955), Pay Out Time adalah jumlah tahun yang diperlukan untuk mengembalikan Fixed Capital Investment berdasarkan profit yang diperoleh. D D = IF Pb ra 0,1 I F = Pay Out time, tahun Pb = Keuntungan sebelum pajak ra = Annual production rate IF = Fixed Capital Investment 5. Break Even Point (BEP) Menurut Peters & Timmerhaus (2003), Break Even Point adalah titik impas, besarnya kapasitas produksi dapat menutupi biaya keseluruhan, dimana pabrik tidak mendapatkan keuntungan namun tidak menderita kerugian. ra = Fa 0,3 R a Z Sa - Va - 0,7 R a ra = Annual production rate Fa = Annual fixed expense at max production Ra = Annual regulated expense at max production Sa = Annual sales value at max production Va = Annual variable expense at max production Z = Annual max production Bab VI Analisa Ekonomi | 110 Prarancangan Pabrik Furfural Kapasitas Produksi 10.000Ton/Tahun 6. Shut Down Point (SDP) Menurut Peters & Timmerhaus (2003), Shut Down Point adalah suatu titik dimana pabrik mengalami kerugian sebesar Fixed Cost yang menyebabkan pabrik harus tutup. ra = 0,3 R a Z Sa - Va - 0,7 R a 7. Discounted Cash Flow (DCF) Menurut Peters & Timmerhaus (2003), Discounted Cash Flow adalah interest rate yang diperoleh ketika seluruh modal yang ada digunakan semuanya untuk proses produksi. DCF dari suatu pabrik dinilai menguntungkan jika melebihi satu setengah kali bunga pinjaman bank. DCF (i) dapat dihitung dengan metode Present Value Analysis dan Future Value Analysis. Present Value Analysis : (FC + WC) = C (1 i ) + C C C WC SV + + ….+ + + 2 n n 3 (1 i ) (1 i ) (1 i ) (1 i ) n (1 i ) Future Value Analysis : (FC + WC) (1 + i)n = (WC + SV) + (1 i ) n 1 (1 i ) n 2 ... 1 × C dengan trial solution diperoleh nilai i = % Bab VI Analisa Ekonomi | 111 Prarancangan Pabrik Furfural Kapasitas Produksi 10.000Ton/Tahun Untuk meninjau faktor-faktor di atas perlu dilakukan penafsiran terhadap beberapa faktor yaitu : 1. Penafsiran modal industri (Total Capital Investment) Total Capital Investment adalah banyaknya pengeluaran-pengeluaran yang diperlukan untuk fasilitas-fasilitas produktif dan untuk menjalankannya. Capital Investment meliputi : Fixed Capital Investment (Modal tetap) Fixed Capital Investment adalah investasi yang digunakan untuk mendirikan fasilitas produksi dan pembantunya. Working Capital (Modal Kerja) Working Capital adalah bagian yang diperlukan untuk menjalankan usaha atau modal dalam operasi dari suatu pabrik selama waktu tertentu dalam harga lancar. 2. Penentuan biaya produksi total (Production Costs), yang terdiri dari : a. Biaya pengeluaran (Manufacturing Costs) Manufacturing Cost merupakan jumlah direct, indirect, dan fixed manufacturing cost yang bersangkutan dengan produk. Direct Manufacturing Cost Direct Manufacturing Cost merupakan pengeluaran yang bersangkutan langsung dalam pembuatan produk. Indirect Manufacturing Cost Indirect Manufacturing Cost adalah pengeluaran sabagai akibat pengeluaran tidak langsung dari operasi pabrik. Bab VI Analisa Ekonomi | 112 Prarancangan Pabrik Furfural Kapasitas Produksi 10.000Ton/Tahun Fixed Manufacturing Cost Fixed Manufacturing Cost merupakan harga yang berkenaan dengan fixed capital dan pengeluaran yang bersangkutan dengan fixed capital dimana harganya tetap, tidak tergantung waktu maupun tingkat produksi. b. Biaya pengeluaran Umum (General Expense) General Expense adalah pengeluaran yang tidak berkaitan dengan produksi tetapi berhubungan dengan operasional perusahaan secara umum. 3. Total pendapatan penjualan produk Furfural Yaitu keuntungan yang didapat selama satu periode produksi. 6.1 Penaksiran Harga Peralatan Harga peralatan proses tiap alat tergantung pada kondisi ekonomi yang sedang terjadi. Untuk mengetahui harga peralatan yang pasti setiap tahun sangat sulit sehingga diperlukan suatu metoda atau cara untuk memperkirakan harga suatu alat dari data peralatan serupa pada tahuntahun sebelumnya. Penentuan harga peralatan dilakukan dengan menggunakan data indeks harga. Tabel 6.1 Indeks Harga Alat Cost Indeks tahun Chemical Engineering Plant Index 1991 361,3 1992 358,2 1993 359,2 Bab VI Analisa Ekonomi | 113 Prarancangan Pabrik Furfural Kapasitas Produksi 10.000Ton/Tahun 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 : Tabel 6-2 Peters & Timmerhaus, ed.5, 2003 405 400 395 indeks 390 385 380 375 y = 3,6077x - 6823,2 370 365 360 355 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 tahun Gambar 6.1 Chemical Engineering Cost Index Bab VI Analisa Ekonomi | 114 Prarancangan Pabrik Furfural Kapasitas Produksi 10.000Ton/Tahun Dengan asumsi kenaikan indeks linear, maka dapat diturunkan persamaan least square sehingga didapatkan persamaan berikut: Y = 3,6077 X - 6823,174 Tahun 2012 adalah tahun ke 22, sehingga indeks tahun 2012 adalah 435,52. Harga alat dan yang lainnya diperkirakan pada tahun evaluasi (2012) dan dilihat dari grafik pada referensi. Menurut Peters & Timmerhaus (2003), untuk mengestimasi harga alat tersebut pada masa sekarang digunakan persamaan : Ex 6.2 = Ey . Nx Ny Ex = Harga pembelian pada tahun 2012 Ey = Harga pembelian pada tahun 2002 Nx = Indeks harga pada tahun 2012 Ny = Indeks harga pada tahun 2002 Dasar Perhitungan Kapasitas produksi : 10.000 ton/tahun Satu tahun operasi : 330 hari Pabrik didirikan : 2012 Harga bahan baku Tongkol Jagung : US $ 0,025 / kg Harga bahan baku H2SO4 : US $ 1,12 / kg Harga produk Furfural : US $ 1,58 / kg Bab VI Analisa Ekonomi | 115 Prarancangan Pabrik Furfural Kapasitas Produksi 10.000Ton/Tahun 6.3 Penentuan Total Capital Investment (TCI) Asumsi-asumsi dan ketentuan yang digunakan dalam analisa ekonomi : 1. Pengoperasian pabrik dimulai tahun 2012. Proses yang dijalankan adalah proses batch-kontinyu 2. Kapasitas produksi adalah 10.000 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. Modal kerja yang diperhitungkan selama 1 bulan 6. Umur alat-alat pabrik diperkirakan 10 tahun. 7. Nilai rongsokan (Salvage Value) adalah nol 8. Situasi pasar, biaya dan lain - lain diperkirakan stabil selama pabrik beroperasi 9. Upah buruh asing US $ 20 per manhour 10. Upah buruh lokal Rp. 30.000,00 per manhour 11. Satu manhour asing = 3 manhour Indonesia 12. Kurs rupiah yang dipakai Rp. 10.000,00 Bab VI Analisa Ekonomi | 116 Prarancangan Pabrik Furfural Kapasitas Produksi 10.000Ton/Tahun 6.4 Hasil Perhitungan 6.4.1 Fixed Capital Invesment (FCI) Tabel 6.2 Fixed Capital Invesment No Jenis 1. Harga pembelian peralatan 2. US $ Rp. 728.703 0 Instalasi alat-alat 47.085 511.213.088 3. Pemipaan 78.476 252.243.300 4. Instrumentasi 90.808 95.852.454 5. Isolasi 11.211 84.081.100 6. Listrik 37.369 84.081.100 7. Bangunan 112.108 0 8. Tanah & Perbaikan lahan 56.054 1.968.000.000 9. Utilitas 840.999 0 2.002.813 2.995.471.041 500.703 748.867.760 2.503.516 3.744.338.801 11. Contractor’s fee 125.176 187.216.940 12. Contingency 375.527 561.650.820 3.004.219 4.493.206.562 Physical Plant Cost Engineering & 10. Construction Direct Plant Cost Fixed Capital Invesment (FCI) Bab VI Analisa Ekonomi | 117 Prarancangan Pabrik Furfural Kapasitas Produksi 10.000Ton/Tahun 6.4.2 Working Capital Investment (WCI) Tabel 6.3 Working Capital Investment No. 1. Jenis Persediaan Bahan baku US $ Rp. 325.528 0 230.677 97.819.028 922.709 391.276.110 1.316.667 0 922.709 391.276.110 3.718.290 880.371.249 Persediaan Bahan dalam 2. proses 3. Persediaan Produk 4. Extended Credit 5. Available Cash Working Capital Investment (WCI) 6.4.3 Total Capital Investment (TCI) TCI = FCI + WCI = Rp 72.598.665.735 Bab VI Analisa Ekonomi | 118 Prarancangan Pabrik Furfural Kapasitas Produksi 10.000Ton/Tahun 6.4.4 Direct Manufacturing Cost (DMC) Tabel 6.4 Direct Manufacturing Cost No. Jenis 1. Harga Bahan Baku 2. Rp. 3.906.341 0 Gaji Pegawai 0 912.000.000 3. Supervisi 0 1.416.000.000 4. Maintenance 210.295 314.524.459 5. Plant Supplies 31.544 47.178.669 6. Royalty & Patent 790.000 0 7. Utilitas 243.818 280.825.410 5.181.999 2.970.528.538 Direct Manufacturing Cost 6.4.5 US $ Indirect Manufacturing Cost (IMC) Tabel 6.5 Indirect Manufacturing Cost No. Jenis US $ Rp. 1. Payroll Overhead 0 136.800.000 2. Laboratory 0 136.800.000 3. Plant Overhead 0 912.000.000 4. Packaging & Shipping 5.530.000 0 Indirect Manufacturing Cost 5.530.000 1.185.600.000 Bab VI Analisa Ekonomi | 119 Prarancangan Pabrik Furfural Kapasitas Produksi 10.000Ton/Tahun 6.4.6 Fixed Manufacturing Cost (FMC) Tabel 6.6 Fixed Manufacturing Cost No. Jenis 1. Depresiasi 2. 3. US $ 270.380 404.388.591 Property Tax 60.084 89.864.131 Asuransi 30.042 44.932.066 360.506 539.184.787 Fixed Manufacturing Cost 6.4.7 Rp. Total Manufacturing Cost (TMC) TMC = DMC + IMC + FMC = Rp. 115.420.364.197 6.4.8 General Expense (GE) Tabel 6.7 General Expense No. Jenis 1. Administrasi 2. Sales 3. 4. Rp. 0 1.175.440.000 1.343.000 0 Research 395.000 0 Finance 353.977 178.358.008 General Expense (GE) 6.4.9 US $ 2.091.977 1.353.798.008 Total Production Cost (TPC) TPC = TMC + GE = Rp. 137.693.934.314 Bab VI Analisa Ekonomi | 120 Prarancangan Pabrik Furfural Kapasitas Produksi 10.000Ton/Tahun 6.4.10 Analisa Kelayakan Tabel 6.8 Analisa Kelayakan No. Keterangan 1. 2. Perhitungan Batasan ROI sebelum pajak 58,80 % min.44 % ROI setelah pajak 44,10 % Percent Return On Investment (% ROI) Pay Out Time (POT), tahun POT sebelum pajak 1,45 tahun POT setelah pajak 1,85 tahun 3. Break Even Point (BEP) 42,15 % 4. Shut Down Point (SDP) 26,86 % 5. Discounted Cash Flow (DCF) 24,25 % max 2 tahun 40 - 60 % min 9,75 % KESIMPULAN Dari analisa ekonomi yang dilakukan dapat dihitung : 1. Percent Return On Investment (ROI) sebelum pajak sebesar 58,80 % 2. Pay Out Time (POT) sebelum pajak selama 1,45 tahun 3. Break Event Point (BEP) sebesar 42,15 % 4. Shut Down Point (SDP) sebesar 26,86 % 5. Discounted Cash Flow (DCF) sebesar 24,25 % Jadi, pabrik furfural dari tongkol jagung dengan kapasitas 10.000 ton/tahun layak untuk didirikan. Bab VI Analisa Ekonomi | 121 Prarancangan Pabrik Furfural Kapasitas Produksi 10.000Ton/Tahun Grafik hasil analisa ekonomi dapat digambarkan sebagai berikut : Gambar 6.2 Grafik Analisa Kelayakan Bab VI Analisa Ekonomi | 122