jurusan teknik kimia fakultas teknik universitas sebelas maret

perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
1
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbomat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
TUGAS AKHIR
PRARANCANGAN PABRIK SODIUM BICARBONAT DARI
SODIUM CARBONAT DAN CO2
KAPASITAS 100.000 TON/TAHUN
Oleh:
Hari Asriyanto
I1505011
JURUSAN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
2012
commit to user
Jurusan Teknik Kimia UNS
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
2
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbomat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
KATA PENGANTAR
Segala puji hanya bagi Tuhan Yang Maha Esa, hanya karena rahmat dan
hidayah-Nya, penulis akhirnya dapat menyelesaikan penyusunan laporan tugas
akhir dengan judul “Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat dari Sodium
Carbonat dan CO2 Kapasitas 100.000 ton / tahun”.
Dalam penyusunan tugas akhir ini penulis memperoleh banyak bantuan
baik berupa dukungan moral maupun spiritual dari berbagai pihak. Oleh karena
itu penulis mengucapkan terima kasih kepada :
1. Dr. Sunu H. Pranolo, selaku Ketua Jurusan Teknik Kimia FT UNS.
2. Ir. Muljadi., M.Si dan Ir. Arif Jumari., M.Sc., selaku Dosen Pembimbing
atas bimbing dan bantuannya dalam penulisan tugas akhir.
3. Wusana Agung W, S.T., M.T dan Dr. Sunu H. Pranolo, selaku penguji.
4. Endang Kwartiningsih, S.T., M.T., selaku Pembimbing Akademis.
5. Segenap Civitas Akademika, atas segala bantuannya.
Penulis menyadari bahwa laporan tugas akhir ini masih jauh dari
sempurna. Oleh karena itu penulis membuka diri terhadap segala saran dan kritik
yang membangun. Semoga laporan tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi penulis
dan pembaca sekalian.
Surakarta, Juli 2012
Penyusun
commit to user
Jurusan Teknik Kimia UNS
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
3
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbomat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
DAFTAR ISI
Halaman Judul…………………………………………………………………
i
Lembar Pengesahan……………………………………………………………
ii
Kata Pengantar…………………………………………………………………
iii
Daftar Isi……………………………………………………………………….
iv
Daftar Tabel……………………………………………………………………
ix
Daftar Gambar………………………………………………………………….
xi
Intisari…………………………………………………………………………. xii
BAB I PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang Pendirian Pabrik……………………………….
1
1.2. Kapasitas Perancangan…………………………………………
2
1.3. Penentuan Lokasi Pabrik……………………………………….
4
1.3.1
Faktor Primer………………………………………….
4
1.3.2
Faktor Sekunder………………………………………
6
1.4. Tinjauan Pustaka……………………………………………….
9
1.4.1. Macam – macam Proses Pembuatan Sodium
Bicarbonat……………………………………………...
9
1.4.2
Kegunaan Produk…………………………………...... 11
1.4.3
Sifat – sifat Fisis dan Kimia………………………….. 11
1.4.3.1
Sifat-sifat Fisis dan Kimia Bahan Baku…… 11
1.4.3.2
Sifat-sifat Fisis dan Kimia Bahan Pembantu 12
1.4.3.4
Sifat-sifat Fisis dan Kimia Produk………… 14
commit to user
Jurusan Teknik Kimia UNS
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
4
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbomat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
1.4.4
Tinjauan Proses……………………………………..
15
BAB II DISKRIPSI PROSES
2.1. Spesifikasi Bahan dan Produk…………………………………. 16
2.1.1.
Spesifikasi Bahan Baku………………………………. 16
2.1.2.
Spesifikasi Bahan Pembantu…………………………. 16
2.1.3.
Spesifikasi Produk……………………………………. 17
2.2. Konsep Proses…………………………………………………. 17
2.2.1.
Dasar Reaksi………………………………………….
17
2.2.2.
Mekanisme Reaksi…………………………………… 18
2.2.3.
Kondisi Operasi………………………………………. 19
2.2.4.
Tinjauan Termodinamika…………………………….. 19
2.2.5.
Tinjuan Kinetika……………………………………… 21
2.3. Diagram Alir Proses dan Langkah Proses…............................... 22
2.3.1.
Diagram Alir Kualitatif………....................................
22
2.3.2.
Diagram Alir Kuantitatif............................................... 22
2.3.3.
Diagram Alir Proses.......……………………………..
22
2.3.4.
Langkah Proses................……………………………
26
2.3.4.1
Tahap Penyiapan Bahan Baku…….............
26
2.3.4.2.
Tahap Reaksi.......................................……
26
2.3.4.3.
Tahap Pemurnian Produk....................……
27
2.4. Neraca Massa Dan Panas...........................................................
28
2.4.1.
Neraca Massa………...................................................
commit to user
Jurusan Teknik Kimia UNS
28
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
5
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbomat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
2.4.2.
2.5
Neraca Panas................................................................
33
Lay Out Pabrik Dan Peralatan....................................................
39
2.5.1. Lay Out Pabrik.................................................................
39
2.5.2. Lay Out Peralatan.............................................................
42
BAB III SPESIFIKASI PERALATAN PROSES
BAB IV UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM
4.1. Unit Pendukung Proses………………………………………...
4.1.1.
62
Unit Pengadaan Air…………………………………... 63
4.1.1.1
Air Pendingin……………………………… 63
4.1.1.2
Air Umpan Boiler…………………………. 64
4.1.1.3
Air Konsumsi Umum dan Sanitasi………... 65
4.1.1.4
Pengolahan Air……………………………
65
4.1.1.6
Kebutuhan Air…………………………….
68
4.1.2.
Unit Pengadaan Steam………………………………..
70
4.1.3.
Unit Pengadaan Udara Tekan………………………… 70
4.1.4.
Unit Pengadaan Listrik……………………………….. 71
4.1.5.
Unit Pengadaan Bahan Bakar………………………… 75
4.1.6.
Unit Pengolahan Limbah……………………………... 76
4.2. Laboratorium…………………………………………………..
77
4.2.1. Laboratorium Fisik…………………………………….
79
4.2.2. Laboratorium Analitik……………………………….. .
79
4.2.3. Laboratorium Penelitian danPengembangan…………..
79
4.2.4. Prosedur Analisa Bahan Baku…………………………. 80
commit to user
Jurusan Teknik Kimia UNS
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
6
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbomat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
4.2.4.1
Densitas……………………………………. 80
4.2.5. Prosedur Analisa Produk………………………………. 80
4.2.5.1
Infra red Spectrofotometer...........................
80
4.2.6. Analisa Air…………………………………………….. 80
BAB V MANAJEMEN PERUSAHAAN
5.1. Bentuk Perusahaan…………………………………………….. 82
5.2. Struktur Organisasi………………………………………….....
84
5.3. Tugas dan Wewenang…………………………………………. 86
5.3.1. Pemegang Saham……………………………………… 86
5.3.2. Dewan Komisaris……………………………………… 87
5.3.3. Dewan Direksi…………………………………………. 88
5.3.4. Staf Ahli……………………………………………….. 89
5.3.5. Kepala Bagian…………………………………………. 90
5.4. Pembagian Jam Kerja Karyawan……………………………… 98
5.4.1. Karyawan non shift / harian…………………………… 98
5.4.2. Karyawan Shift / Ploog………………………………... 98
5.5. Status Karyawan dan Sistem Upah……………………………. 101
5.6. Penggolongan Jabatan, Jumlah Karyawan, dan Gaji………….. 101
5.6.1. Penggolongan Jabatan…………………………………. 101
5.6.2. Jumlah Karyawan dan Gaji……………………………. 102
5.7. Kesejahteraan Sosial Karyawan……………………………….. 104
5.8. Manajemen Perusahaan………………………………………... 106
5.8.1. Perencanaan Produksi…………………………………. 107
commit to user
Jurusan Teknik Kimia UNS
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
7
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbomat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
5.8.2. Pengendalian Produksi………………………………… 108
BAB VI ANALISA EKONOMI
6.1. Penaksiran HargaPeralatan……………………………………. 110
6.2. Dasar Perhitungan……………………………………………... 112
6.3. Penentuan Total Capital Investment (TCI)…………………… 112
6.4. Hasil Perhitungan……………………………………………… 114
6.4.1. Fixed Capital Invesment(FCI)………………………… 114
6.4.2. Working Capital Investment (WCI)…………………… 115
6.4.3. Total Capital Investment (TCI)………………………... 115
6.4.4. Direct Manufacturing Cost (DMC)…………………… 115
6.4.5. Indirect Manufacturing Cost (IMC)…………………... 116
6.4.6. Fixed Manufacturing Cost (FMC)…………………….. 116
6.4.7. Total Manufacturing Cost (TMC)……………………... 116
6.4.8. General Expense (GE)………………………………… 117
6.4.9. Total Production Cost (TPC)………………………….. 117
6.4.10. Analisa Kelayakan…………………………………….. 117
Daftar Pustaka………………………………………………………………… xiv
Lampiran
commit to user
Jurusan Teknik Kimia UNS
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
8
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbomat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
DAFTAR TABEL
Tabel 1.1 Data Kapasitas Produksi Sodium Bicarbonat Dunia.......................
2
Tabel 1.2 Data Import Sodium Bicarbonat Di Indonesia................................
3
Tabel 2.1 Neraca Massa di Mixer 1 (M-01).................................................... 28
Tabel 2.2 Neraca Massa di Reaktor (R).........................................................
28
Tabel 2.3 Neraca Massa di Rotary Drum Vacuum Filter (RDVF).................
29
Tabel 2.4 Neraca Massa di Rotary Dryer (RD-01).......................................... 29
Tabel 2.5 Neraca Massa di Cyclone (C01).....................................................
30
Tabel 2.6 Neraca Massa di Bucket Elevator (BE-02)....................................
30
Tabel 2.7 Neraca Massa di Total...........................................................
31
Tabel 2.8 Neraca Panas di Mixer (M-01)........................................................ 33
Tabel 2.9 Neraca Panas di Exspansion Valve (Exp-01).................................
33
Tabel 2.10 Neraca Panas di HE-01.........................................................
34
Tabel 2.11 Neraca Panas di Reaktor (R-01)............................................
34
Tabel 2.12 Neraca Panas di Rotary Drum Vacuum Filter (RDVF).................
35
Tabel 2.13 Neraca Panas di HE-02....................................................
35
Tabel 2.14 Neraca Panas di Rotary Dryer (RD-01)........................................... 35
Tabel 2.15 Neraca Panas di Cyclone (C-01)...............................................
36
Tabel 2.16 Neraca Panas di Bucket Elevator (BE-02)...................................... 36
Tabel 2.17 Neraca Panas Total...............................................................
37
Tabel 4.1 Kebutuhan Air Pendingin dan Air Pemadam.................................. 68
Tabel 4.2 Kebutuhan Air untuk Steam............................................................ 69
commit to user
Jurusan Teknik Kimia UNS
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
9
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbomat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
Tabel 4.3 Kebutuhan Air Konsumsi Umum danSanitasi................................
69
Tabel 4.4 Kebutuhan listrik untuk keperluan proses danutilitas.....................
72
Tabel 4.5 Jumlah lumen berdasarkan luas bangunan...................................... 73
Tabel 4.6 Total KebutuhanListrik...................................................................
74
Tabel 5.1 Perincian Jumlah Karyawan Proses................................................. 91
Tabel 5.2 Perincian Jumlah Karyawan Utilitas............................................... 92
Tabel 5.3 Jadwal Pembagian Kelompok Shift................................................. 99
Tabel 5.4 Jumlah Karyawan Menurut Jabatan................................................ 102
Tabel 5.5 Perincian Golongan dan Gaji Karyawan......................................... 104
Tabel 6.1 Indeks Harga Alat............................................................................ 111
Tabel 6.2 Fixed Capital Invesment.................................................................. 114
Tabel 6.3 Working Capital Investment............................................................ 115
Tabel 6.4 Direct Manufacturing Cost.............................................................. 115
Tabel 6.5 Indirect Manufacturing Cost........................................................... 116
Tabel 6.6 Fixed Manufacturing Cost............................................................... 116
Tabel 6.7 General Expense.............................................................................. 117
Tabel 6.8 Analisa Kelayakan........................................................................... 117
commit to user
Jurusan Teknik Kimia UNS
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
10
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbomat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.1
Grafik Impor Sodium Bicarbonat di Indonesia…...............
Gambar 1.2
Peta Kota Cilegon……………………………………………..
8
Gambar 1.3
Peta Lahan Pendirian Sodium Bicarbonat…………………...
8
Gambar 2.1
Skema Mekanisme Reaksi.................................………….
19
Gambar 2.2
Diagram Alir Kualitatif……………………………………...
23
Gambar 2.3
Diagram Alir Kuantitatif..................................................
24
Gambar 2.4
Diagram Alir Proses………………………………………...... 25
Gambar 2.5
Diagram Arus Neraca Massa Pabrik Sodium Bicarbonat........
32
Gambar 2.6
Diagram Arus Neraca Panas Pabrik Sodium Bicarbonat.......
38
Gambar 2.7
Tata LetakPabrik……………………………………………... 41
Gambar 2.8
Tata Letak Peralatan Proses…………………………………... 43
Gambar 4.1
Skema Pengolahan Air KTI………………………………… 68
Gambar 5.1
Struktur Organisasi Pabrik Sodium Bicarbonat......................
Gambar 6.1
Chemical Engineering Cost Index……………………………. 111
Gambar 6.2
Grafik Analisa Kelayakan Pabrik…………………………….. 118
commit to user
Jurusan Teknik Kimia UNS
. 3
87
4
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
11
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbomat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
INTISARI
Hari Asriyanto, 2012, Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat dari Sodium
Carbonat dan CO2 dengan Kapasitas 100.000 ton/tahun.
Sodium Bicarbonat merupakan bahan bahan kimia berbentuk serbuk putih dan
mempunyai peranan penting di berbagai industri khususnya industri makanan. Manfaat
lain dari sodium bicarbonat digunakan dalam industri kosmetik, farmasi, produk
pencuci, dan masih banyak manfaat lainnya. Untuk memenuhi kebutuhan di dalam
negeri, maka dirancang pabrik sodium bicarbonat dengan kapasitas 100.000 ton/tahun.
Hal ini di dasarkan atas kebutuhan sodium bicarbonat yang terus meningkat setiap
tahunnya. Kebutuhan bahan baku pabrik sodium bicarbonat pada kapasitas tersebut
adalah sodium carbonate sebesar 63080,58 ton/tahun, H2O sebesar 15858,68 ton/tahun
dan CO2 sebesar 30436,97 ton/tahun.
Pabrik ini direncanakan berdiri di kawasan industri Cilegon, Banten, pada tahun
2014. Pabrik dibangun di atas tanah dengan luas 10.000 m2. Pemilihan lokasi tersebut
didasarkan pertimbangan penyediaan bahan baku, pemasaran, transportasi, tenaga kerja,
dan ketersediaan sarana-sarana pendukung lain. Pabrik beroperasi selama 24 jam per hari,
dan 330 hari per tahun dengan waktu shut down satu bulan.
Sodium bicarbonat dibuat dari sodium carbonat dan CO2 pada suhu 40ºC dan
tekanan 3 atm dalam reaktor gelembung dengan kondisi isothermal non adiabatik.
Bahan baku yang dibutuhkan adalah sodium carbonat 99,8 %. Bahan penunjang
prosesnya antara lain CO2 100%, dan air sebagai pelarut. Konversi untuk reaksi ini 98%
dengan yield 98%. Reaksi pembentukan sodium carbonat berlangsung secara eksotermis
sehingga diperlukan pendingin. Tahap proses meliputi tahap penyiapan bahan baku, tahap
reaksi pembentukan sodium bicarbonat, dan tahap pemurnian produk. Pemurnian produk
dilakukan dengan proses filterisasi, dan pengeringan. Produk yang dihasilkan adalah
sodium bicarbonat dengan kemurnian 99,9% dan impuritas berupa air.
Unit pendukung proses pabrik meliputi unit recovery, unit pengadaan air pendingin
sebanyak 93.991,038 ton/jam, unit pengadaan air sebanyak 121.675,835 kg/jam, steam
sebanyak 2.027,110 kg/jam, udara tekan sebanyak 100 m3/jam, tenaga listrik sebesar
228,2 kW, dan bahan bakar berupa batu bara sebanyak 204,682 kg/jam dan solar
sebanyak 22,471 L/jam. Pabrik juga didukung laboratorium yang mengontrol mutu bahan
baku, produk, air, serta pengolahan limbah.
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. Jumlah kebutuhan tenaga kerja sebanyak 179
orang.
Dari hasil analisis ekonomi diperoleh ROI (Return of Investment) sebelum dan
sesudah pajak sebesar 41,42% dan 31,06%, POT (Pay Out Time) sebelum dan sesudah
pajak selama 1,79 tahun dan 2,19 tahun, BEP (Break Even Point) 46,13%, dan SDP (Shut
Down Point) 18,45%. Sedangkan DCF (Discounted Cash Flow) sebesar 30,18 %.
Berdasarkan hasil evaluasi diatas, maka pabrik sodium bicarbonat dari sodium carbonat
dan CO2 dengan kapasitas 100.000 ton/tahun dinilai layak didirikan karena memenuhi
standar persyaratan pendirian suatu pabrik.
commit to user
Jurusan Teknik Kimia UNS
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
12
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbomat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Pendirian Pabrik
Perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi disertai dengan kemajuan
sektor industri telah menuntut semua negara ke arah industrialisasi. Indonesia
sebagai negara berkembang banyak melakukan pembangunan di segala bidang.
Sampai saat ini pembangunan sektor industri mengalami peningkatan, salah
satunya adalah pembangunan sektor industri kimia. Namun ketergantungan impor
luar negeri masih lebih besar dibandingkan ekspornya. Indonesia masih banyak
mengimpor bahan baku atau produk industri kimia dari luar negeri. Sebagai
contoh, Sodium Bicarbonat yang menempati peranan penting dalam industri hulu
maupun hilir.
Ketergantungan impor telah menyebabkan devisa negara berkurang,
sehingga diperlukan suatu usaha penanggulangan. Salah satu upaya adalah
mendirikan pabrik untuk memenuhi kebutuhan dalam negeri. Dengan pendirian
pabrik diharapkan dapat membuka kesempatan untuk alih teknologi, membuka
lapangan kerja baru, menghemat devisa negara dan membuka peluang berdirinya
pabrik lain yang menggunakan produk dari pabrik tersebut.
Sodium Bicarbonat, juga dikenal sebagai Baking soda, adalah senyawa
kimia dengan rumus kimia NaHCO3. Sodium Bicarbonat merupakan bahan kimia
yang berbentuk serbuk putih yang banyak digunakan dalam industri makanan,
commit to user
Jurusan Teknik Kimia UNS
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
13
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbomat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
farmasi, pemadam kebakaran dan bermacam-macam industri yang lain seperti
kosmetika, karet, plastik, produk pencuci maupun dalam proses texstil.
1.2 Kapasitas Perancangan
Dalam penentuan kapasitas perancangan pabrik Sodium Bicarbonat
diperlukan beberapa pertimbangan yaitu kebutuhan produk dan ketersediaan
bahan baku.
1.2.1
Kapasitas Pabrik Sodium Bicarbonat di Dunia
Untuk memproduksi Sodium Bicarbonat harus diperhitungkan juga
kapasitas produksi yang menguntungkan. Kapasitas produksi secara
komersial yang telah ada terlihat pada tabel berikut:
Tabel 1.1 Kapasitas Produksi Sodium Bicarbonat di Luar Negeri
No.
Pabrik
Negara
Kapasitas (ton/tahun)
1
Solvay Chemical. Inc
Amerika Serikat
125.000
2
Natural Soda
Amerika Serikat
125.000
3
Penrice Soda Pruduct PT. Ltd
Australia
500.000
4
Sinochen Nanjing
Cina
200.000
5
Tianjin Soda
Cina
50.000
1.2.2
Kebutuhan Sodium Bicarbonat di Indonesia
Berdasarkan data statistik, kebutuhan Sodium Bicarbonat di
Indonesia mengalami fluktuasi. Kebutuhan jumlah Sodium Bicarbonat
yang diimpor Indonesia dari luar negeri setiap tahun dari tahun 2004
sampai tahun 2009 dapat dilihat pada Tabel 1.2 dan pada Gambar 1.1
commit to user
Jurusan Teknik Kimia UNS
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
14
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbomat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
Tabel 1.2
Data Impor Sodium Bicarbonat di Indonesia
Tahun
Jumlah Sodium Bicarbonat (kg)
2004
45.016.004
2005
40.446.591
2006
49.347.356
2007
51.029.512
2008
59.499.189
2009
79.721.344
(Sumber : BPS, 2011)
Dari data di atas akan diperoleh grafik sebagai berikut :
Gambar 1.1
Grafik impor Sodium Bicarbonat di Indonesia
Bila dilakukan pendekatan regresi linier, akan diperoleh persamaan :
y = 7.000.000 x + 30.000.000
dengan : y = jumlah impor Sodium Bicarbonat (kg/tahun)
x = tahun ke
Jadi untuk tahun 2014 diperkirakan Indonesia membutuhkan
Sodium Bicarbonat ± sebesar 107.000.000 kg/tahun.
commit to user
Jurusan Teknik Kimia UNS
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
15
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbomat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
1.2.3
Ketersedian Bahan Baku
Untuk menjamin kelangsungan pabrik Sodium Bicarbonat, maka
penyediaan bahan baku harus benar – benar dipikirkan. Bahan baku
pembuatan Sodium Bicarbonat yaitu Sodium Carbonat yang dapat
diperoleh dari PT. Sinochem Nanjing, Cina, yang mempunyai kapasitas
produksi 300.000 ton/tahun dengan harga U$. 0,15 /kg. Dalam proses ini
Sodium Carbonat yang dibutuhkan sekitar 63.207 ton/tahun. Sedangkan
sumber CO2 diperoleh dari Samator Gas, Cilegon, Banten, dengan harga
U$. 0,6 /kg. CO2 yang dibutuhkan dalam proses ini sekitar 31.436,972
ton/tahun.
Dengan data kapasitas tersebut di atas maka ditetapkan kapasitas
pabrik Sodium Bicarbonat sebesar 100.000 ton/tahun, dengan harapan :
1.
Dapat memenuhi kebutuhan Sodium Bicarbonat dalam negeri.
2.
Dapat merangsang berdirinya industri-industri lainnya yang
menggunakan Sodium Bicarbonat.
1.3 Pemilihan Lokasi Pabrik
Pemilihan lokasi pabrik sangat penting dalam menentukan kelangsungan
hidup suatu pabrik. Pada dasarnya ada 2 faktor yang menentukan dalam pemilihan
lokasi pabrik yaitu:
commit to user
Jurusan Teknik Kimia UNS
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
16
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbomat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
1.3.1 Faktor Primer
a. Letak pabrik terhadap bahan baku
Sumber bahan baku merupakan faktor yang paling penting dalam
pemilihan lokasi pabrik terutama pada pabrik yang membutuhkan bahan baku
dalam jumlah besar. Hal ini dapat mengurangi biaya transportasi dan
penyimpanan sehingga perlu diperhatikan harga bahan baku, jarak dari
sumber bahan baku, biaya transportasi, ketersediaan bahan baku yang
berkesinambungan dan penyimpanannya. Apabila bahan baku didapatkan
dengan cara mengimpor maka yang harus diperhatikan adalah jarak pabrik ke
pelabuhan. Bahan baku CO2 diperoleh dari Samator Gas Indonesia yang
berlokasi di Cilegon, sedangkan Sodium Carbonat, didapatkan dengan cara
mengimpornya dari Cina. Kawasan industri Cilegon cukup dekat dengan
pelabuhan sehingga tidak memberatkan biaya operasional.
b. Pemasaran Produk
Dengan pesatnya pembangunan industri di tempat tersebut maka
pasar untuk penjualan produk cukup baik.
c. Sarana Transportasi
Sarana dan prasarana transportasi sangat diperlukan untuk proses
penyediaan bahan baku dan pemasaran produk. Kawasan Industri Cilegon
dekat dengan Pelabuhan Merak yang mempermudah pengiriman produk
maupun penerimaan bahan baku. Selain itu kawasan ini juga dekat dengan
sarana dan prasarana transportasi seperti bandara Soekarno-Hatta dan sarana
commit to user
Jurusan Teknik Kimia UNS
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
17
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbomat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
pengangkutan dengan kereta api maupun jalan raya, sehingga memberi
kemudahan dalam operaisional adsministrasi dan pengelolaan manajemen.
d. Tersedianya utilitas (sumber air dan tenaga listrik)
Perlu diperhatikan sarana – sarana pendukung seperti tersedianya air,
listrik dan saran lainnya sehingga proses produksi dapat berjalan dengan baik.
Kawasan industri cilegon merupakan kawasan industri yang terencana
sehingga kebutuhan utilitas seperti tenaga listrik, air dan bahan bakar dapat
diatasi. Kebutuhan air dapat diperoleh dari PT.KTI yang memiliki kapasitas
57.024.000.000 m3/tahun (57.024 ton/tahun). (www.krakatautirta.co.id).
Sedangkan unit pengadaan listrik diambil dari PLN setempat dan generator
sebagai cadangan.
e. Tenaga Kerja
Tersedianya tenaga kerja yang terampil mutlak diperlukan untuk
menjalankan mesin – mesin produksi dan juga bagian pemasaran dan
administrasi. Tenaga kerja dapat direkrut dari daerah Jakarta, Jawa Barat,
Jawa Tengah dan sekitarnya.
1.3.2 Faktor Sekunder
a. Perluasan Area Pabrik
Cilegon memiliki kemungkinan untuk perluasan pabrik karena
mempunyai areal yang cukup luas. Hal ini perlu diperhatikan karena dengan
semakin meningkatnya permintaan produk, akan menuntut adanya perluasan
pabrik.
commit to user
Jurusan Teknik Kimia UNS
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
18
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbomat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
b. Karakteristik Lokasi
Menyangkut iklim di daerah tersebut serta kondisi sosial dan sikap
masyarakatnya yang sangat mendukung bagi sebuah kawasan industri
terpadu. Maka dari itu Cilegon bisa digunakan sebagai lokasi pendirian
Pabrik Sodium Bicarbonat.
c. Kebijaksanaan Pemerintah
Sesuai dengan kebijaksanaan pengembangan industri, pemerintah
telah menetapkan daerah Cilegon sebagai kawasan industri yang terbuka
bagi investor asing. Pemerintah sebagai fasilitator telah memberikan
kemudahan-kemudahan dalam perizinan, pajak, dan lain-lain yang
menyangkut teknis pelaksanaan pendirian suatu pabrik.
d. Kemasyarakatan
Dengan masyarakat yang akomodatif terhadap perkembangan industri
dan tersedianya fasilitas umum untuk hidup bermasyarakat, maka lokasi di
Cilegon dirasa tepat untuk didirikan Pabrik Sodium Bicarbonat.
commit to user
Jurusan Teknik Kimia UNS
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
19
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbomat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
Gambar 1.1 Peta Kota Cilegon
Gambar 1.2 Peta lahan pendirian pabrik Sodium Bicarbonat
Keterangan : Kawasan dalam lingkaran merah adalah lahan pendirian pabrik
commit to user
Jurusan Teknik Kimia UNS
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
20
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbomat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
Dengan memperhatikan faktor-faktor tersebut di atas maka lokasi pabrik
akan didirikan di wilayah KIEC (Krakatau Industri Estate Cilegon) lokasi di
Cilegon, Banten dengan luas -/+ 2,5 Ha.
1.4 Tinjauan Pustaka
1.4.1 Macam-macam Proses
Dalam pembuatan Sodium Bicarbonat didasarkan beberapa proses
penting, antara lain
1.4.1.1
Proses Amonium-Soda
Proses Amonium-Soda sering juga disebut proses Solvey.
Merupakan salah satu metode dalam pembuatan industri alkali Sodium
Carbonat dan Sodium Bicarbonat. Dalam proses ini Sodium Carbonat
ataupun Sodium Bicarbonat akan dihasilkan dari mereaksikan amonia,
karbon dioksida dengan air. Proses Solvey merupakan proses yang
paling tua dan bahkan masih digunakan dalam pembuatan Sodium
Carbonat dan Sodium Bicarbonat. Dalam proses ini, air laut atau air
garam disemprotkan dari atas menara, sedangkan amonia dan karbon
dioksida dialirkan melalui bawah menara. Menara yang biasa dipake
adalah menara perforated plates dan rotaring blades. Selama reaksi
berlangsung, produk yang dihasilkan yaitu Sodium Bicarbonat akan
mengalir ke arah samping menara, rotaring scrubber atau blades
bergerak kearah samping menara dan membawanya dengan screw
conveyor.
Reaksinya :
NH3(g) + H2O + CO2(g)
NaCl(aq) + NH4HCO3(aq)
NH4HCO3(aq)
NaHCO3(s) + NH4Cl(aq)
commit to user
Jurusan Teknik Kimia UNS
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
21
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbomat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
Dalam proses ini dihasilkan hasil samping berupa amonium chlorida.
Dan amonium chlorida ini dimurnikan dengan cara sublimasi. Sodium
Bicarbonat ini apabila diberi perlakuan pemanasan 2000C maka akan
terbentuk menjadi Sodium Carbonat, air, dan karbon dioksida.
2NaHCO3(s)
Na2CO3(s) + H2O + CO2
(http://farisarizki.blogspot.com/2010/11)
1.4.1.2
Proses Sodium Bicarbonat Murni
Proses ini merupakan proses pembuatan Sodium Bicarbonat yang
terbuat dari larutan Sodium Carbonat jenuh yang direaksikan dengan
gas carbon dioksida secara berlawanan arah di dalam suatu reaktor
pada suhu 400C. Suspensi Sodium Bicarbonat yang terbentuk
kemudian akan dikeluarkan dari dasar menara. Disaring suatu filter
daun putar. Ampas saringan akan dikeringkan di rotary dryer. Sodium
Bicarbonat yang dibuat dengan cara ini mempunyai kemurnian 99,9%.
Reaksi :
Na2CO3(s) + H2O + CO2(g)
2 NaHCO3 (Shreve, hal 230,
1956)
Proses ini tidak menghasilkan hasil samping, dan hampir tidak ada
limbah yang dihasilkan. Sedangkan proses ini dikenal sebagai
teknologi ramah lingkungan.
Dengan membandingkan kedua proses pembuatan Sodium Bicarbonat
yang telah diuraikan diatas, maka dalam perancangan ini dipilih proses
Sodium Bicarbonat murni. Pemilihan ini didasarkan atas beberapa
kelebihan yang dimiliki proses ini dibandingkan dengan proses yang
lain yaitu :
1. Produk yang dihasilkan mempunyai konversi yang tinggi.
2. Tidak menghasilkan hasil samping dan sedikit menghasilkan
limbah.
commit to user
Jurusan Teknik Kimia UNS
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
22
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbomat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
1.4.2. Kegunaan Produk
Sodium Bicarbonat atau baking soda sangat banyak dipakai dalam
industri makanan, pada pembuatan karet, dalam produk farmasi sebagai
anti asam dalam natrium api, untuk pengurasan asap cerobang dan
berbagai pemakaian kecil yang sangat beragam.
1.4.3. Sifat Fisis dan Kimia
1.4.3.1. Bahan Baku
1.
Sodium Carbonat
Sifat Fisis (Kirk and othmer. 1979) :

Rumus Molekul
: Na2CO3

Wujud
: Serbuk

Berat Molekul
: 106 g/gmol

Titik Didih (1 atm)
: 851 º C

Kelarutan
: 32,3 g/100g air pada 400C

Densitas
: 2,533 g/cm3 pada 300C
Sifat Kimia (Perry. RH, 1999) :

Bereaksi dengan SiO2 menghasilkan Na2O
Na2CO3 + SiO2

Na2O + SiO2 + CO2
Bereaksi dengan Ca(OH)2 menghasilkan NaOH
Na2CO3 + Ca(OH)2

2 NaOH + CaCO3
Bereaksi dengan CaCl2 menjadi CaCO3
Na2CO3 + CaCl2
CaCO3 + 2 NaCl
commit to user
Jurusan Teknik Kimia UNS
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
23
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbomat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
2. CO2
Sifat Fisis (www.wikipedia.com/2010) :

Rumus Kimia
: CO2

Berat Molekul
: 44 g/gmol

Titik Lebur
: -570C

Titik Didih
: -780C

Kemurnian
: 100%
Sifat Kimia (www.wikipedia.com/2010) :

Carbon Dioksida sangat stabil pada suhu biasa. Jika
dipanaskan sampai diatas 17000C reaksi berjalan ke kanan
(1,5% pada 22270C).
CO + O2
2 CO2

Carbon Dioksida dapat direduksi dengan H2.
CO2 + H2

CO + H2O
Carbon Dioksida dapat bereaksi dengan amonium membentuk
amonium carbonat.
CO2 + 2 NH3
NH2COONH4
1.4.3.2. Bahan Pembantu
3. Air
Sifat Fisis (Perry, RH, 2008) :

Rumus molekul
: H2O

Berat molekul
: 18 g/gmol

Titik didih (1 atm)
: 100 °C

Titik lebur
: 0 °C
Jurusan Teknik Kimia UNS
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
24
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbomat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun

Tekanan kritis
: 218 atm

Temperatur kritis
: 374,2 °C

Panas difusi
: 1,43 kkal/gmol

Panas penguapan
: 9,71 kkal/gmol

Panas pembentukan
: -68,31 kkal/gmol

Indeks bias
: 1,333

Densitas
: 0,9982 g/cm3

Viskositas (cp)
: 0,6985
Sifat Kimia (Pudjaatmaka, 1984) :

Merupakan senyawa kovalen polar.

Merupakan elektrolit lemah dan mampu menghantarkan
listrik karena terionisasi.
H2O
H+ + OH-

Bersifat netral.

Dapat menguraikan garam menjadi asam dan basa.

Pelarut yang baik.

Bereaksi dengan oksida logam membentuk hidroksida yang
bersifat basa dan apabila bereaksi dengan oksida non logam
membentuk asam.
commit to user
Jurusan Teknik Kimia UNS
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
25
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbomat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
1.4.3.3.
1.
Produk
Sodium Bicarbonat
Sifat Fisis (www.wikipedia.com/2010) :

Rumus Molekul
: NaHCO3

Berat Molekul
: 84,007 g/gmol

Titik Lebur
: 2700C

Densitas
: 2,173 g/cm3 pada 300C

Kelarutan
: 12,7 g/100 g air pada suhu 400C

Penampakkan
: serbuk putih

Kemurnian
: 99,9%
Sifat-sifat Kimia (www.wikipedia.com/2010) :

Bereaksi dengan asam akan menghasilkan Natrium dan Gas
NaHCO3 + H+
Na+ + H2O + CO2
commit to user
Jurusan Teknik Kimia UNS
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
26
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbomat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
1.4.4. Tinjauan Proses Secara Umum
Menurut Sherve 1956, proses pembuatan Sodium Bicarbonat terbuat
dari larutan Sodium Carbonat jenuh yang direaksikan dengan gas Carbon
Dioksida secara berlawanan arah di dalam suatu reaktor gelembung pada suhu
400C dan tekanan 3 atm. Konversi yang dicapai dalam proses ini adalah 98%.
Reaksi yang terjadi :
Na2CO3(s) + H2O + CO2(g)
NaHCO3(s)
Suspensi Sodium Bicarbonat yang terbentuk kemudian akan dikeluarkan dari
dasar menara, disaring di dalam suatu filter daun putar. Ampas saringan akan
akan dikeringkan di dalam rotary dryer. Sodium Bicarbonat yang dibuat
dengan cara ini mempunyai kemurnian 99,9%.
commit to user
Jurusan Teknik Kimia UNS
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
27
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbomat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
BAB II
DESKRIPSI PROSES
2.1 Spesifikasi Bahan dan Produk
2.1.1. Spesifikasi Bahan Baku
1.
2.
Sodium Carbonat (Na2CO3)
Sumber
: PT. Sinochem Nanjing
Fase
: Serbuk (30 ºC, 1 atm)
Berat Molekul
: 106 g/gmol
Kemurnian
: 99,8%
Impuritas (air)
: 0,2%
CO2
Sumber
: PT. Samator Gas
Fase
: Gas (30 ºC, 1 atm)
Berat Molekul
: 44 g/gmol
Kemurnian
: 100%
2.1.2. Spesifikasi Bahan Pembantu
1.
Air (H2O)
Sumber
: PT. KTI
Fase
: Cair (30 ºC, 1 atm)
Berat Molekul
: 18 g/gmol
Spesific Gravity
:1
Titik Didih
: 100 ºC
Titik Beku
: 0 ºC
commit to user
Jurusan Teknik Kimia UNS
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
28
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbomat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
2.1.3. Spesifikasi Produk
1.
2.2.
Sodium Bicarbonat (www.wikipedia.com/2010) :
Fase
: Serbuk (30 ºC, 1 atm)
Warna
: Putih
Berat Molekul
: 84,01 g/gmol
Densitas
: 2,173 g/cm3
Melting point
: 270 ºC
Kemurnian
: min 99,9 %
Impuritas
: max 0,1 %
Konsep Proses
2.2.1 Dasar Reaksi
Reaksi pembuatan Sodium Bicarbonat yaitu reaksi antara larutan
Sodium Carbonat dengan Carbon Dioksida sehingga menghasilkan
Sodium Bicarbonat. Reaksi :
Na2CO3 + H2O + CO2
Sodium Carbonat
Air
Carbon Dioksida
2NaHCO3
Sodium Bicarbonat
Reaksi yang terjadi adalah eksotermis dan merupakan reaksi
irreversible, dan dijalankan secara isotermis pada suhu 400C dan tekanan 3
atm.
2.2.2. Mekanisme Reaksi
Menurut Levenspiel, 1999, reaksi pembuatan Sodium Bicarbonat
merupakan reaksi heterogen pada fase gas–cair. Untuk mengetahui
mekanisme reaksi dalam reaksi fase gas-cair terlebih dahulu harus
commit to user
Jurusan Teknik Kimia UNS
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
29
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbomat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
mengetahui faktor yang paling berpengaruh dalam proses yaitu: reaksi
kimia, transfer massa maupun keduanya.
Faktor yang paling berpengaruh dalam proses bisa diketahui
dengan menghitung nilai Hatta Number (MH).
2
MH 
konversi maksimum di film
transfer difusi melewati film
2
MH 
k .C B . A
k AL2
Bila :
MH > 2
=
reaksi kimia relatif sangat cepat dibandingkan
dengan transfer massa, sehingga transfer massa
yang paling berpengaruh.
0,02 < MH < 2
=
transfer massa dan reaksi kimia sama – sama
berpengaruh.
MH < 0,02
=
reaksi kimia relatif sangat lambat dibandingkan
transfer massa, sehingga reaksi kimia yang paling
berpengaruh.
Dalam perhitungan diperoleh MH sebesar 0,09411, sehingga dapat
dketahui bahwa transfer massa dan reaksi kimia sama-sama berpengaruh.
Jadi reaksi terjadi di antara film dan badan cairan.
Mekanisme reaksinya adalah sebagai berikut :
commit to user
Jurusan Teknik Kimia UNS
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
30
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbomat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
CB
PA
Keterangan gambar :
PA = tekanan larutan Na2CO3
CA = konsentrasi larutan Na2CO3
CB = konsentrasi CO2
CA
Gas
Gambar 2.1
Liquid
Skema Mekanisme Reaksi
2.2.3. Kondisi Operasi
Menurut Shreve 1956, pembuatan Sodium Bicarbonat dari Sodium
Carbonat dan CO2 dilakukan dalam reaktor gelembung (bubble reactor)
pada suhu 40 °C dan pada tekanan 3 atm. Reaksi berlangsung secara
eksotermis, sehingga membutuhkan pendingin. Pembuatan Sodium
Bicarbonat ini memiliki konversi 98 % dan diperoleh kemurnian produk
sebesar 99,9%.
2.2.4. Tinjauan Termodinamika
Menurut Perry 1999, untuk menentukan sifat reaksi apakah
berjalan secara eksotermis atau endotermis, maka perlu pembuktian
dengan menggunakan panas reaksi (ΔH) pada reaksi 3 atm. Panas reaksi
(ΔH) dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan:
ΔH° = Σ ΔH°f produk - Σ ΔH°f reaktan
Persamaan reaksi :
Na2CO3 + H2O + CO2
2NaHCO3
commit to user
Jurusan Teknik Kimia UNS
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
31
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbomat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
Data-data harga ΔH°f untuk masing-masing komponen pada 298°K
adalah:
ΔH°f Na2CO3
= -275.230 kcal/kmol
ΔH°f H2O
= -57.796 kcal/kmol
ΔH°f CO2
= -94.052 kcal/kmol
ΔH°f NaHCO3
= -222.100 kcal/kmol
Jika ΔH = (-) maka reaksi bersifat eksotermis
Jika ΔH = (+) maka reaksi bersifat endotermis
= Σ ΔH°f produk - Σ ΔH°f reaktan
ΔH° reaksi
= 2(-222.100 ) – ((-275.230)+(-57.796)+(94.052))
= -17.220 kcal/kmol
Menurut Yaws, 1999, dari harga ΔH sebesar -17.220 kcal/kmol dapat
disimpulkan bahwa reaksi ini adalah eksotermis. Untuk mengetahui reaksi
pembuatan
Sodium
Bicarbonat
termasuk
reaksi
reversible
irreversible, maka harus dihitung harga tetapan kesetimbangan (K)
Diketahui data-data sebagai berikut :
ΔG°f Na2CO3
= -251.360 kcal/kmol
ΔG°f H2O
= -54.635 kcal/kmol
ΔG°f CO2
= -94.260 kcal/kmol
ΔG°f NaHCO3
= -202.870 kcal/kmol
commit to user
Jurusan Teknik Kimia UNS
atau
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
32
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbomat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
Perubahan energi Gibbs reaksi dapat dihitung dengan persamaan :
ΔG°reaksi
= Σ ΔG°f produk - Σ ΔG°f reaktan
=2 (-202.870) – ((-251.360)+(-54.635)+(-94.260))
= -22.949 kcal/kmol
ΔG°reaksi 1
ln K 
= -RT ln K
- 22.949 kcal/kmol
ΔG

- RT  1,987kca/mol.K  298,15K
= 38,737
= 6,66 x 1016
K
Untuk harga tetapan kesetimbangan pada T = 313,15 K
 K  ΔHo
ln   
 K1  - R
Kreaksi
1 1 
  
 T T1 
= 1,654 x 1016
Dari perhitungan diatas tampak bahwa harga K sangat besar, sehingga
reaksi yang terjadi merupakan reaksi irreversible.
2.2.5. Tinjauan Kinetika
Proses pembuatan Sodium Bicarbonat merupakan reaksi eksotermis.
Reaksi yang terjadi :
Reaksi
Na2CO3 + H2O +
A
+
CO2
B
Reaksi di atas merupakan reaksi tunggal :
Dapat dituliskan :
-rA = k x CA x CB
Jurusan Teknik Kimia UNS
commit to user
2NaHCO3
C
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
33
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbomat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
Dari perhitungan yang terlampir diperoleh nilai k sebesar :
= 3,021 m3/kmol.menit
= 0,05035 m3/kmol.s
= 181,3 m3/kmol.jam
2.3.
Diagram Alir Proses dan Langkah Proses
2.3.1. Diagram Alir Kualitatif
Diagram alir kualitatif dapat dilihat pada gambar 2.2
2.3.2. Diagram Alir Kuantitatif
Diagram alir kuantitatif dapat dilihat pada gambar 2.3
2.3.3. Diagram Alir Proses
Diagram alir proses dapat dilihat pada gambar 2.4
commit to user
Jurusan Teknik Kimia UNS
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
34
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbomat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
commit to user
Jurusan Teknik Kimia UNS
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
35
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbomat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
commit to user
Jurusan Teknik Kimia UNS
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
36
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbomat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
commit to user
Jurusan Teknik Kimia UNS
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
37
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbomat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
2.3.4. Langkah Proses
Secara garis besar, langkah proses pembuatan Sodium Bicarbonat
dapat dibagi menjadi 3 tahap utama :
1.Tahap penyiapan bahan baku
2.Tahap reaksi
3.Tahap pemurnian produk
2.3.4.1
Tahap Penyiapan Bahan Baku
Sodium Carbonat yang disimpan fase padat pada suhu 30°C dan
tekanan 1 atm diumpankan ke Mixer-01 dicampur dengan air dari Tangki01 pada suhu 30 °C di tambah arus recycle 7, diaduk hingga menjadi
larutan jenuh Na2CO3.
2.3.4.2
Tahap Reaksi Pembentukan Sodium Bicarbonat
Umpan reaktor dari Mixer-01 dipompakan
ke dalam
reaktor
menggunakan bantuan pompa (P-02). Gas CO2 diumpankan pada tekanan
3,42 atm dan suhu 40°C melalui bagian bawah reaktor, dimana gas CO2
sebelumnya dilewatkan ekspander (E-01) dan dipanaskan dengan heat
exchanger (HE-01). Didalam reaktor gelembung terjadi reaksi
antara
larutan Na2CO3 dan gas CO2 membentuk NaHCO3. Reaksi berlangsung
secara eksotermis sehingga diperlukan pendingin agar suhu dalam reaktor
tetap pada 40°C. Pendingin reaktor menggunakan air yang masuk pada
suhu 30°C dan keluar pada suhu 35°C. Untuk menjaga tekanan didalam
reaktor tetap 3 atm, reaktor dilengkapi dengan exhaust valve yang akan
membuang gas CO2 sisa ke atmosfer. Produk yang diperoleh dari reaktor
commit to user
Jurusan Teknik Kimia UNS
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
38
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbomat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
adalah Sodium Bicarbonat, produk samping berupa air, serta sisa reaktan
berupa Sodium Carbonat. Dimana hasil samping ini digunakan kembali
sebagai umpan Mixer-01 (recycle). Produk reaktor kemudian diumpankan
ke unit pemurnian.
2.3.4.3
Tahap Pemurnian Produk
Produk reaktor, diumpankan ke Rotary filter (RDVF-01) untuk
dipisahkan dari filtratnya, NaHCO3 yang terbawa filtrat ikut dimasukkan
ke mixer (M-01) dengan menggunakan pompa (P-03) sehingga tidak ada
yang terbuang. Cake yang terbentuk mengandung air dengan kadar 5%
berat cake. Cake keluar filter diangkut dengan menggunakan screw
conveyor (SC) kemudian dikeringkan di dalam Rotary dryer (RD-01)
dengan menggunakan udara panas pada suhu 1750C dan tekanan 1 atm.
Udara diperoleh dari lingkungan dengan blower (B-01) dan dipanaskan
dalam heat exchanger (HE-02) sampai suhu 1750C dan dialirkan ke Rotary
dryer (RD-01). Debu NaHCO3 yang terbawa keluar udara ditangkap
kembali dengan Cyclone (C-01) sekitar 90% berat dan bersama hasil
keluaran Rotary dryer (RD-01) diangkut dengan belt conveyor (BC-02)
dan Bucket elevator (BE-01) ke Silo produk (S-02) yang kemudian
langsung dikemas di unit pengemasan produk.
2.4.
Neraca Massa dan Neraca Panas
Produk
: Sodium Bicarbonat 99,9% berat
Kapasitas perancangan
: 100.000 ton/tahun
Waktu operasi selama 1 tahun : 330 hari
commit to user
Jurusan Teknik Kimia UNS
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
39
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbomat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
2.4.1. Neraca Massa
a. Neraca Massa di Mixer 1 (M-01)
Tabel 2.1. Neraca Massa di Mixer 1 (M-01)
Komponen
Arus 1
Na2CO3
H2 O
OUTPUT
INPUT (kg/jam)
Arus 2
(kg/jam)
Arus 7
7.964,720
15,961
2.002,359
Arus 3
162,545
8.127,266
23.143,493
25.161,813
127,538
127,538
23.433,577
33.416,617
NaHCO3
CO2
Udara
Jumlah
7.980,682
2.002,359
33.416,617
33.416,617
b. Neraca Massa di Reaktor (R)
Tabel 2.2. Neraca Massa di Reaktor (R)
Komponen
INPUT (kg/jam)
Arus 3
Arus 4
OUTPUT (kg/jam)
Arus 5
Arus 6
Na2CO3
8.127,266
162,545
H2 O
25.161,813
23.808,033
127,538
12.753,801
NaHCO3
CO2
Udara
3.969,315
661,552
3.969,315
661,552
3,363
Jumlah
33.416,617
37.385,932
commit to user
Jurusan Teknik Kimia UNS
36.724,379
37.385,932
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
40
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbomat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
c. Neraca Massa di Rotary Filter (RDVF-01)
Tabel 2.3. Neraca Massa di Rotary Filter 1 (MD-01)
INPUT
Komponen
OUTPUT (kg/jam)
(kg/jam)
Arus 6
Na2CO3
Arus 7
Arus 8
162,545
162,545
H2 O
23.808,033
23.143,493
664,540
NaHCO3
12.753,801
127,538
12.626,263
23.433,577
13.290,803
CO2
Udara
Jumlah
36.724,379
36.724,379
d. Neraca Massa Rotary Dryer (RD-01)
Tabel 2.4. Neraca Massa di Rotary Dryer (RD-01)
Komponen
INPUT (kg/jam)
Arus 8
Arus 9
OUTPUT (kg/jam)
Arus 10
Arus 11
Na2CO3
H2 O
NaHCO3
664,540
12,513
652,028
12.626,263
12.500,000
126,263
CO2
Udara
Jumlah
28.866,091
13.290,803 28.866,091
42.156,894
commit to user
Jurusan Teknik Kimia UNS
28.866,091
12.512,513
29.644,381
42.156,894
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
41
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbomat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
e. Neraca Massa Cyclone (C-01)
Tabel 2.5. Neraca Massa di Cyclone (C-01)
INPUT
Komponen
(kg/jam)
OUTPUT (kg/jam)
Arus 11
Arus 12
Arus 13
652,028
651,914
0,114
126,263
12,626
113,636
Na2CO3
H2 O
NaHCO3
CO2
Udara
28.866,091
Jumlah
29.644,381
28.866,091
29.530,631
113,750
29.644,381
f. Neraca Massa Bucket Elevator (BE-01)
Tabel 2.6. Neraca Massa di Bucket Elevator (BE-01)
Komponen
Arus 10
Arus 13
OUTPUT
(kg/jam)
Arus 14
12,513
0,114
12,626
12.500,000
113,636
12.613,636
12.512,513
113,750
INPUT (kg/jam)
Na2CO3
H2 O
NaHCO3
CO2
Udara
Jumlah
12.626,263
commit to user
Jurusan Teknik Kimia UNS
12.626,263
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
42
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbomat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
NERACA MASSA TOTAL
Tabel 2.7. Neraca Massa Total
INPUT (kg/jam)
OUTPUT (kg/jam)
Komponen
Arus 1
Na2CO3
Arus 4
Arus 9
Arus 5
Arus 12
Arus 14
7.964,720
15,961
H2O
Arus 2
2.002,359
651,914
NaHCO3
12,626
CO2
3.969,315
Udara
2.002,359
3.969,315
28.866,091
28.866,091
661,552
29.530,631
Jumlah
42.818,446
commit to user
Jurusan Teknik Kimia UNS
12.613,636
661,552
28.866,091
7.980,682
12,626
42.818,446
12.626,263
Na2CO3
H2O
1
Jurusan Teknik Kimia UNS
1 atm
40 C
MIXER
2
3
Na2CO3
H2O
NaHCO3
Gambar 2.5
H2O umpan
4
commit to user
7
1 atm
40 C
FILTER
8
NaHCO3
H2O
11
NaHCO3
H2O
udara
udara
9
1 atm
70 C
DRYER
LOOP 2
Diagram Arus Neraca Massa Pabrik Sodium Bicarbonat
6
Na2CO3
H2O
NaHCO3
Na2CO3
NaHCO3
H2O
3 atm
40 C
REAKTOR
5
CO2
LOOP 1
10
NaHCO3
H2O
NaHCO3
H2O
14
BIN
PRODUK
13
NaHCO3
H2O
1 atm
40 C
CYCLONE
12
NaHCO3
H2O
udara
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbomat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
43
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
44
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbomat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
2.4.2. Neraca Panas
Basis perhitungan : 1 jam
a. Neraca Panas di Mixer 01 (M-01)
Tabel 2.8. Neraca Panas di Mixer 1 (M-01)
Komponen
Panas Masuk
Panas Keluar
(kJ/Jam)
(kJ/Jam)
Arus 1
66.065,192
Arus 2
41.957,434
Arus 7
1.460.195,616
Arus 3
Jumlah
1.568.218,242
1.568.218,242
1.568.218,242
b. Neraca Panas di Exspansion Valve (Exp-01)
Tabel 2.9. Neraca Panas di Exspansion Valve (Exp-01)
Komponen
Arus 4a
Panas Masuk
Panas Keluar
(kJ/Jam)
(kJ/Jam)
17.357,945
Arus 4b
4.434,950
Panas karena Ekspansi
Jumlah
12.922,995
17.357,945
commit to user
Jurusan Teknik Kimia UNS
17.357,945
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
45
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbomat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
c. Neraca Panas di HE 01
Tabel 2.10. Neraca Panas di HE-01
Komponen
Panas Masuk
Panas Keluar
(kJ/Jam)
(kJ/Jam)
Arus 4b
4.434,950
Arus 12
6.083.549,148
Arus 4
45.917,504
Beban Arus 12 a
Jumlah
6.042.066,594
6.087.549,098
6.087.549,098
d. Neraca Panas di Reaktor (R-01)
Tabel 2.11. Neraca Panas di reaktor (R-01)
Komponen
Umpan arus 3
Panas Masuk
Panas Keluar
(kJ/Jam)
(kJ/Jam)
1.568.218,242
Udara arus 4
45.917,504
Panas Reaksi
2.106.905,864
Arus 5
8.714,451
Arus 6
1.819.587,621
Panas yang diserap
1.892.739,538
Jumlah
3.721.041,610
commit to user
Jurusan Teknik Kimia UNS
3.721.041,610
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
46
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbomat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
e. Neraca Panas di Rotary Filter-01
Tabel 2.12. Neraca Panas di Rotary Filter (RDVF-01)
Komponen
Arus 6
Panas Masuk
Panas Keluar
(kJ/Jam)
(kJ/Jam)
1.819.587,621
Arus 7
1.460.195,616
359.392,006
Arus 8
Jumlah
1.819.587,621
1.819.587,621
f. Neraca Panas di HE- 02
Tabel 2.13. Neraca Panas di HE-02
Komponen
Panas Masuk
Panas Keluar
(kJ/Jam)
(kJ/Jam)
Arus 9a
2.735.447,955
Arus 9
4.245.269,517
Panas yang ditambahkan
Jumlah
6.980.717,472
6.980.717,472
6.980.717,472
g. Neraca Panas di Rotary Dryer (RD-01)
Tabel 2.14. Neraca Panas di Rotary Dryer (RD-01)
Komponen
Panas Masuk
Panas Keluar
(kJ/Jam)
(kJ/Jam)
Arus 8
359.392,006
Arus 9
6.980.717,472
Arus 10
1.108.484,581
Arus 11
6.093.611,581
Panas yang hilang
138.012,946
commit to user
Jurusan Teknik Kimia UNS
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
47
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbomat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
Jumlah
7.340.109,478
7.340.109,478
h. Neraca Panas di Cyclone (C-01)
Tabel 2.15. Neraca Panas di Cyclone (C-01)
Komponen
Arus 11
Panas Masuk
Panas Keluar
(kJ/Jam)
(kJ/Jam)
6.093.611,950
Arus 12
6.083.549,148
Arus 13
10.062,803
Jumlah
6.093.611,950
6.093.611,950
i.Neraca Panas di Bucket Elevator (BE-01)
Tabel 2.16. Neraca Panas di Bucket Elevator (BE-01)
Komponen
Panas Masuk
Panas Keluar
(kJ/Jam)
(kJ/Jam)
Arus 10
1.108.484,581
Arus 13
10.062,803
Arus 14
Jumlah
1.118.547,384
1.118.547,384
commit to user
Jurusan Teknik Kimia UNS
1.118.547,384
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
48
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbomat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
NERACA PANAS TOTAL
Tabel 2.17. Neraca Panas Total
PANAS MASUK
PANAS KELUAR
(KJ/Jam)
(KJ/Jam)
Komponen
Arus
Arus
Sodium Carbonat
1
Air
2
66.065,192
41.957,434
Carbon Dioksida
4a
17.357,945
Udara
9a
2.735.447,955
HE-02
4.245.269,517
Panas Reaksi R-01
2.106.905,864
Carbon Dioksida
5
Sodium Bicarbonat
14
1.118.547,384
HE-01
12
6.042.066,594
Panas Exp-01
8.714,451
12.922,995
Panas hilang di RD-01
138.012,946
Panas di buang di R-01
1.892.739,538
TOTAL
9.213.003,908
commit to user
Jurusan Teknik Kimia UNS
9.213.003,908
Jurusan Teknik Kimia UNS
commit to user
CO2
H2O
Na2CO3
4a
EV-01
2
1
4b
12a
12
HE-01
3
2
Gambar 2.6
M-01
7
UDARA
6
9a
HE-02
Condensat
7
RDVF01
9
8
11
9
RD-01
Diagram arus Neraca Panas Pabrik Sodium Bicarbonat
4
P. Reaksi
4
R-01
5
Pendingin
10
S-02
14
13
C-01
12
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbomat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
49
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
50
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbomat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
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.
Untuk mencapai kondisi yang optimal, maka hal-hal yang harus
diperhatikan dalam menentukan tata letak pabrik adalah :
1.
Pabrik Sodium Bicarbonat 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.
Harga tanah amat tinggi sehingga diperlukan efisiensi dalam
pemakaian dan pengaturan ruangan / lahan.
Secara garis besar lay out dibagi menjadi beberapa bagian utama, yaitu :
commit to user
Jurusan Teknik Kimia UNS
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
51
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbomat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
a. Daerah administrasi / perkantoran, laboratorium dan ruang kontrol
Merupakan pusat kegiatan administrasi pabrik yang mengatur
kelancaran operasi. Laboratorium dan ruang kontrol sebagai pusat
pengendalian proses, kualitas dan kuantitas bahan yang akan diproses
serta produk yang dijual
b. Daerah proses
Merupakan daerah dimana alat proses diletakkan dan proses
berlangsung.
c. Daerah penyimpanan bahan baku dan produk.
Merupakan daerah untuk tangki bahan baku dan produk.
d. Daerah gudang, bengkel dan garasi.
Merupakan daerah untuk menampung bahan-bahan yang diperlukan
oleh pabrik dan untuk keperluan perawatan peralatan proses.
e. Daerah utilitas
Merupakan daerah dimana kegiatan penyediaan bahan pendukung
proses berlangsung dipusatkan.
commit to user
Jurusan Teknik Kimia UNS
(Vilbrant, 1959)
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
52
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbomat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
N
W
E
S
TRUK
TRUK
commit to user
Jurusan Teknik Kimia UNS
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
53
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbomat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
2.5.2 Lay Out Peralatan
Beberapa hal yang harus diperhatikan dalam menentukan lay out
peralatan proses pada pabrik Sodium Bicarbonat, antara lain :
1.
Aliran bahan baku dan produk
Pengaliran bahan baku dan produk yang tepat akan memberikan
keuntungan ekonomi yang besar serta menunjang kelancaran dan
keamanan produksi.
2.
Aliran udara
Aliran udara di dalam dan di sekitar area proses perlu diperhatikan
kelancarannya. Hal ini bertujuan untuk menghindari terjadinya
stagnasi udara pada suatu tempat sehingga mengakibatkan akumulasi
bahan kimia yang dapat mengancam keselamatan pekerja.
3.
Cahaya
Penerangan seluruh pabrik harus memadai dan pada tempat-tempat
proses yang berbahaya atau beresiko tinggi perlu adanya penerangan
tambahan.
4.
Lalu lintas manusia
Dalam perancangan lay out pabrik perlu diperhatikan agar pekerja
dapat mencapai seluruh alat proses dangan cepat dan mudah. Hal ini
bertujuan apabila terjadi gangguan pada alat proses dapat segera
diperbaiki. Keamanan pekerja selama menjalani tugasnya juga
diprioritaskan.
commit to user
Jurusan Teknik Kimia UNS
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
54
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbomat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
commit to user
Jurusan Teknik Kimia UNS
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
55
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbomat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
BAB III
SPESIFIKASI PERALATAN PROSES
3.1. Reaktor
Kode
:R
Fungsi
: Sebagai tempat berlangsungnya reaksi antara
reaktan utama Sodium Carbonat dengan CO2,
membentuk Sodium Bicarbonat sebagai produk
utama, dan air sebagai hasil samping.
Tipe
: Bubble reactor (reaktor gelembung)
Jumlah
:1
Volume
: 25,171 m3
Kondisi Operasi
: T = 40 ºC
P = 3 atm
Waktu Tinggal
: 1 jam
Material
: Low-alloy steel SA-204 grade C
Diameter
: 3,167 m
Tinggi
: 2,848 m
Tebal shell
: 0,75 in
Jenis head
: elliptical dished head
Tebal head
: 0,75 in
Tinggi head
: 0,903 m
Tinggi Total
: 5,080 m
Jurusan Teknik Kimia UNS
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
56
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbomat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
Luas lubang masuk (orifice)
 Diameter
: 0,003 m
 Jumlah
: 102.573,776 buah
Pendingin
 Tipe
: Coil
 Bahan
: Stainless stell 308
 Susunan
: Helix (single)
 Tinggi Coil
: 2,944 m
 Volume Coil
: 0,314 m3
Pipa pemasukan dan pengeluaran
 Pipa pemasukan reaktan cair
IPS
: 4 in
OD
: 4,5 in
ID
: 3,826 in
SN
: 80
 Pipa pemasukan reaktan gas
IPS
: 8 in
OD
: 8,625 in
ID
: 7,625 in
SN
: 80
 Pipa pengeluaran produk cair
IPS
: 6 in
OD
: 6,625 in
commit to user
Jurusan Teknik Kimia UNS
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
57
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbomat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
ID
: 5,761 in
SN
: 80
 Pipa pengeluaran produk gas
IPS
: 4 in
OD
: 4,5 in
ID
: 4,026 in
SN
: 40
3.2. Mixer 01
Kode
: M-01
Fungsi
: Mencampur Sodium Carbonat dan Air
Tipe
: Tangki berpengaduk, silinder tegak dengan
torispherical head
Jumlah
: 1 buah
Kondisi operasi
: T out = 38,18 oC
P
= 1 atm
Material
: SA-283 grade C
Volume
: 8,8 m3
Diameter
: 2,2283 m
Tinggi
: 2,2283 m
Tebal shell
: 0,25 in
Tebal head
: 0,313 in
Tinggi head
: 0,1527 m
commit to user
Jurusan Teknik Kimia UNS
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
58
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbomat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
Tinggi total
: 3,1185 m
Pengaduk
 Jenis pengaduk : Flat Blade Turbine dengan baffle
 Jumlah Pengaduk: 1 buah
 Diameter
: 0,7428 m
 Kecepatan
: 30 rpm
 Daya
: 0,05 Hp
Pipa pemasukan dan pengeluaran
 Pipa pemasukan Sodium Carbonat fresh feed

IPS
: 1,5 in
OD
: 1,9 in
ID
: 1,61 in
SN
: 40
Pipa pemasukan Air fresh feed
IPS
: 1,25 in
OD
: 1,66 in
ID
: 1,278 in
SN
: 40
 Pipa pemasukan Filtrat hasil hasil filter / recycle (Arus 7)
IPS
: 4 in
OD
: 4,5 in
ID
: 3,826 in
SN
: 80
commit to user
Jurusan Teknik Kimia UNS
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
59
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbomat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
 Pipa pengeluran produk mixer M-01
IPS
: 12 in
OD
: 12,75 in
ID
: 12,09 in
SN
: 80
3.3. Filter
Kode
: RDVF 01
Fungsi
: Memisahkan padatan produk keluaran reaktor dari
cairan
Tipe
: Rotary Drum Vacum Filter
Jumlah
:1
Material
: Stainless steel 283 grade C
P
: 1 atm
Dimensi
 Luas filter
: 32,365 m2
 Diameter Drum : 1,595 m

Lebar Drum
: 2,393 m

Putaran filter
: 0,637 rpm

Power motor
: 35 hp
commit to user
Jurusan Teknik Kimia UNS
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
60
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbomat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
3.4. Dryer
Kode
: RD-01
Fungsi
: Mengurangi kadar cairan (air) hingga didapatkan
NaHCO3 99,9%
Tipe
: Direct contact counter current Rotary dryer
Jumlah
:1
Material
: Carbon Steel SA-283 grade C
P
: 1 atm
Dimensi

Diameter
: 2,66 m

Panjang
: 19,61 m

L/D
: 7,3837

Kecepatan putar : 2,7410 rpm

Power motor
: 20 hp
3.5. Cyclone 01
Kode
: C-01
Fungsi
: memisahkan produk NaHCO3 yang terbawa oleh
aliran gas keluar rotary dryer.
Tipe
: Centrifugal cyclone
Dimensi

Diameter
: 1,85 m
commit to user
Jurusan Teknik Kimia UNS
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
61
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbomat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun

Tinggi

Diameter pengeluaran gas

Diameter pengeluaran padatan : 0,685 m
: 7,316 m
: 1,37 m
3.6. Tangki Air (T-01)
Kode
: T-01
Fungsi
: Menyimpan Air selama 1 bulan
Tipe
: Tangki silinder vertikal, flat bottomed dan atap
Torispherical
Jumlah
: 1 buah
Kondisi operasi
: T = 30 oC
P = 1 atm
Material
: Carbon steel SA-283 grade C
Kapasitas
: 1734,79m3
Diameter
: 13,716 m
Tinggi
: 12,802 m
Tebal shell
: Course 1
= 1,125 in
Course 2
= 1 in
Course 3
=1 in
Course 4
= 0,875 in
Course 5
= 0,875 in
Course 6
= 0,75 in
Course 7
= 0,625 in
commit to user
Jurusan Teknik Kimia UNS
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
62
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbomat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
Tebal head
: 0,438 in
Tinggi head
: 2,496 m
Tinggi total
: 15,298 m
3.7. Silo 01
Kode
: S-01
Fungsi
: Menyimpan bahan baku Na2CO3
Tipe
: Silinder tegak dengan bagian bawah cone 600
Material
: Carbon steel SA 283 grade C
Jumlah
:2
Kondisi operasi
: T = 30 °C
P = 1 atm
Kapasitas
: 1.361,796 m3
Diameter
: 9,899 m
Tinggi
: 14,848 m
Tebal shell
: 0,4375 in
Tebal cone
: 0,5 in
Tinggi total
: 23,496 m
3.8. Silo 02
Kode
: S-02
Fungsi
: Menyimpan produk NaHCO3
commit to user
Jurusan Teknik Kimia UNS
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
63
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbomat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
Tipe
: Silinder tegak dengan bagian bawah cone 600
Material
: Carbon steel SA 283 grade C
Jumlah
:1
Kondisi operasi
: T = 30 °C
P = 1 atm
Kapasitas
: 1.172,875 m3
Diameter
: 9,418 m
Tinggi
: 14,172 m
Tebal shell
: 0,4375 in
Tebal cone
: 0,5 in
Tinggi total
: 22,334 m
3.9. Exspander 01
Kode
: EX-01
Fungsi
: Menurunkan tekanan CO2 yang akan masuk ke
reaktor.
Jumlah
:1
3.10. Heat Exchanger 01
Kode
: HE-01
Fungsi
: Memanaskan CO2 masuk reaktor
Jenis
: Double pipe heat exchanger
Beban panas
: 45.349,299 Btu/jam
commit to user
Jurusan Teknik Kimia UNS
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
64
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbomat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
Luas transfer panas
: 41,76 ft2
Tube

Fluida
: Fluida panas hasil keluaran cyclone

Kapasitas
: 65.103,229 lb/jam

Material
: Carbon steel SA 283 grade C

Suhu
: T in
= 84,80 oC
Tout
= 77,82 oC

OD tube
: 1,66 in

Delta P
: 0,0000223 Psi
Anulus

Fluida
: Fluida dingin CO2 umpan reaktor

Kapasitas
: 8.750,751 lb/jam

Material
: Carbon Steel SA 283 grade C

Suhu
: T in
= 26,28 oC
T out = 40 oC

ID Anulus
: 2,067 in

Jumlah Hairpin
:4

Delta P
: 0,0496 Psi

Panjang Anulus
: 12 ft
Uc
: 26,80388 Btu/j.F.ft2
Ud
: 12,54585 Btu/j.F.ft2
Rd required
: 0,002 j.F.ft2/Btu
Jurusan Teknik Kimia UNS
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
65
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbomat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
: 0,00269 j.F.ft2/Btu
Rd
3.11. Heat Exchanger 02
Kode
: HE-02
Fungsi
: Memanaskan udara sebagai umpan rotary dryer
Tipe
: Shell and tube heat exchanger
Beban panas
: 4.023.723,311 Btu/jam
Luas transfer panas
: 1576,19 ft2
Tube

Fluida
: Udara

Kapasitas
: 63.638,184 lb/jam

Material
: Carbon steel SA 283 grade C

Suhu
: T in
Tout
= 30 oC
= 175 oC

OD tube
: 1 in

Susunan
: Triangular pitch

BWG
: 18

Pitch
: 1,25 in

Panjang tube
: 16 ft

Delta P
: 0,008 Psi
Shell

Fluida
: Fluida panas Steam

Kapasitas
: 4.680,731 lb/jam

Material
Jurusan Teknik Kimia UNS
: Carbon Steel SA 283 grade C
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
66
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbomat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun

Suhu
: T in
= 185 oC
T out = 185 oC

ID shell
: 29 in

Passes
:1

Delta P
: 0,004 Psi
Uc
: 28,042 Btu/j.F.ft2
Ud
: 26,3 Btu/j.F.ft2
Rd required
: 0,002 j.F.ft2/Btu
Rd
: 0,00240 j.F.ft2/Btu
3.12. Belt Conveyor 01
Kode
: BC-01
Fungsi
: Mengangkut Na2CO3 dari silo untuk diumpankan
ke Mixer
Tipe
: closed belt conveyor
Bahan
: Kanvas
Kapaitas
: 3,146 m3jam
Lebar belt
: 14 in
Panjang belt
: 16,487 m
Power motor
: 0,25 Hp
commit to user
Jurusan Teknik Kimia UNS
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
67
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbomat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
3.13. Belt Conveyor 02
Kode
: BC-02
Fungsi
: Mengangkut NaHCO3 keluaran RD untuk di
umpankan ke silo
Tipe
: closed belt conveyor
Bahan
: Kanvas
Kapaitas
: 5,761 m3jam
Lebar belt
: 14 in
Panjang belt
: 5,88 m
Power motor
: 0,5 Hp
3.14. Belt Conveyor 03
Kode
: BC-03
Fungsi
: Mengangkut NaHCO3 keluaran Cyclone untuk di
umpankan ke silo
Tipe
: closed belt conveyor
Bahan
: Kanvas
Kapaitas
: 0,052 m3/jam
Lebar belt
: 14 in
Panjang belt
: 5,88 m
Power motor
: 0,05 Hp
commit to user
Jurusan Teknik Kimia UNS
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
68
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbomat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
3.15. Screw Conveyor 01
Kode
: SC-01
Fungsi
: Memindahkan hasil filter/cake menuju ke
Rotary dryer
Kapsitas
: 13,112 m3/Jam
Panjang Screw Conveyor
: 15 ft
Kecepatan putar
: 45 rpm
Power motor
: 1 Hp
3.16. Hopper 01
Kode
: H-01
Fungsi
: Tempat menampung Na2CO3 dari silo sebelum
diumpankan ke Mixer
Tipe
: tangki silinder dengan conical bottom
Kapsitas
: 3,15 m3/Jam
Diameter
: 1,639 m
Tinggi total
: 1,932 m
3.17. Hopper 02
Kode
: H-02
Fungsi
: Tempat menampung NaHCO3 dari RD dan
Cyclone sebelum diumpankan ke Silo-02
Tipe
: tangki silinder dengan conical bottom
commit to user
Jurusan Teknik Kimia UNS
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
69
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbomat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
Kapsitas
: 5,81 m3/Jam
Diameter
: 2,012 m
Tinggi total
: 2,372 m
3.18. Bucket Elevator 01
Kode
: BE-01
Fungsi
: Memindahkan Na2CO3 ke Silo Bahan baku
Tipe
: Continuous bucket elevator
Kapsitas
: 1338,007 ton/Jam
Ukuran bucket
: 11x18x11,75 in
Kecepatan bucket
: 225 ft/menit
Power motor
: 5 Hp
3.19. Bucket Elevator 02
Kode
: BE-02
Fungsi
: Memindahkan NaHCO3 dari Belt Conveyor ke
Hopper-02
Tipe
: Continuous bucket elevator
Kapsitas
: 12,63 ton/Jam
Ukuran bucket
: 8x5,5x7,75 in
Kecepatan bucket
: 150 ft/menit
Power motor
: 1,5 Hp
commit to user
Jurusan Teknik Kimia UNS
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
70
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbomat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
3.20. Pompa 1
Kode
: P-01
Fungsi
: Mengalirkan H2O fresh feed dari T-01 ke Mixer
Tipe
: Sentrifugal
Jumlah
:1
Kapasitas (gpm)
: 10,304
Tenaga pompa
: 0,25 Hp
Tenaga motor
: 0,5 Hp
NPSH required
: 1,3474 ft
NPSH available
: 35,3181 ft
Pipa
 IPS
: 11/4 in
 OD
: 1,66 in
 ID
: 1,278 in
 SN
: 80
3.21. Pompa 2
Kode
: P-02
Fungsi
: Mengalirkan output mixer-01 ke reaktor-01
Tipe
: Sentrifugal
Jumlah
:1
Kapasitas (gpm)
: 161,307
commit to user
Jurusan Teknik Kimia UNS
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
71
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbomat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
Tenaga pompa
: 5 Hp
Tenaga motor
: 5 Hp
NPSH required
: 8,411 ft
NPSH available
: 35,781 ft
Pipa
 IPS
: 4 in
 OD
: 4,5 in
 ID
: 3,826 in
 SN
: 80
3.22. Pompa 3
Kode
: P-03
Fungsi
: Mengalirkan hasil bawah RDVF-01 menuju ke
Mixer-01
Tipe
: Sentrifugal
Jumlah
:1
Kapasitas (gpm)
: 120,6188
Tenaga pompa
: 1 Hp
Tenaga motor
: 1 Hp
NPSH required
: 6,9296 ft
NPSH available
: 43,4174 ft
Pipa
 IPS
: 4 in
commit to user
Jurusan Teknik Kimia UNS
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
72
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbomat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
 OD
: 4,5 in
 ID
: 3,826 in
 SN
: 80
commit to user
Jurusan Teknik Kimia UNS
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
73
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbomat dan CO2
Kapasitas 100.000 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. Utilitas di pabrik Sodium Bicarbonat yang dirancang
antara lain :
1. Unit pengadaan air
Unit ini bertugas menyediakan dan mengolah air untuk memenuhi
kebutuhan air sebagai berikut:
a.
Air pendingin dan air proses
b.
Air umpan boiler
c.
Air konsumsi umum dan sanitasi
d.
Air pemadam kebakaran
2. Unit pengadaan steam
Unit ini bertugas untuk menyediakan kebutuhan steam sebagai media
pemanas pada ( HE-02)
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
commit to user
Jurusan Teknik Kimia UNS
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
74
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbomat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
Unit ini bertugas menyediakan listrik sebagai tenaga penggerak
untuk peralatan proses, keperluan pengolahan air, peralatan peralatan elektronik atau listrik AC, maupun untuk penerangan.
Listrik di-supplay 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 boiler dan
generator cadangan.
6. Unit pengolahan limbah
4.1.1.
Unit Pengadaan Air
Air umpan boiler, air proses, air pendingin, air pemadam
kebakaran, air konsumsi umum dan sanitasi yang digunakan adalah air
yang diperoleh dari PT. Krakatau Tirta Industri (PT. KTI) yang tidak
jauh dari lokasi pabrik.
4.1.1.1. Air pendingin dan Air pemadam kebakaran
Air pendingin yang digunakan adalah air yang diperoleh dari
PT. KTI yang tidak jauh dari lokasi pabrik.
commit to user
Jurusan Teknik Kimia UNS
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
75
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbomat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
4.1.1.2. Air Umpan Boiler
Untuk kebutuhan umpan boiler, sumber air yang digunakan
adalah air dari PT. KTI. Beberapa hal yang harus diperhatikan dalam
penanganan air umpan boiler adalah sebagai berikut:
a. Kandungan yang dapat menyebabkan korosi
Korosi yang terjadi di dalam boiler disebabkan karena air
mengandung larutan-larutan asam dan garam-garam terlarut
b. Kandungan yang dapat menyebabkan kerak (scale reforming)
Pembentukan kerak disebsbkan karena kesadahan dan suhu yang
tinggi, yang biasanya berupa garam-garam silikat dan karbonat
c. Kandungan yang dapat menyebabkan pembusaan (foaming)
Air
yang
biasanya
diambil
dari
proses pemanasan
bisa
menyebabkan foaming pada boiler, karena adanya zat-zat organik,
anorganik, dan zat-zat tidak larut dalam jumlah yang besar. Efek
pembusaan terjadi pada alkalinitas tinggi.
Pengolahan Air Umpan Boiler
Air yang berasal dari PT. KTI belum memenuhi persyaratan
untuk digunakan sebagai 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 perrmukaan dalam drum boiler
commit to user
Jurusan Teknik Kimia UNS
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
76
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbomat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
Tahapan pengolahan air agar dapat digunakan sebagai air umpan boiler
meliputi:
4.1.1.3.
a.
Filtrasi
b.
Demineralisasi
c.
Deaerasi
Air Konsumsi Umum dan Sanitasi
Air ini digunakan untuk memenuhi kebutuhan air minum,
laboratorium, kantor, perumahan, dan pertamanan. Air konsumsi dan
sanitasi harus memenuhi beberapa syarat yang meliputi syarat fisik,
syarat kimia, dan syarat bakteriologis.
Syarat fisik :

Suhu air sama dengan suhu lingkungan

Warna jernih

Tidak mempunyai rasa dan tidak berbau
Syarat kimia:

Tidak mengandung zat organik maupun zat anorganik

Tidak beracun
Syarat bakteriologis:

Tidak mengandung bakteri-bakteri, terutama bakteri yang patogen
4.1.1.4. Pengolahan Air
Pengolahan air untuk kebutuhan pabrik meliputi pengolahan
secara fisik dan kimia, penambahan desinfektan maupun penggunaan ion
exchanger. Pengolahan air melalui beberapa tahapan:
commit to user
Jurusan Teknik Kimia UNS
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
77
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbomat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
a. Unit demineralisasi
Unit ini berfungsi untuk menghilangkan mineral-mineral yang
terkandung dalam air seperti Ca2+, Mg
, K+, Fe2+, Al3+, HCO3-,
2+
SO42-, Cl- dan lain-lain dengan bantuan resin. Air yang diperoleh
adalah air bebas mineral yang sebagian akan diproses lebih lanjut
menjadi air umpan boiler dan lainnya sebagai air proses.
Demineralisasi diperlukan karena air umpan ketel dan air proses
membutuhkan syarat-syarat sebagai berikut:

Tidak menimbulkan kerak pada boiler maupun pada tube alat

Penukar panas jika steam digunakan sebagai pemanas. Kerak
akan mengakibatkan turunnya efisiensi operasi.

Babas dari semua gas-gas yang mengakibatkan terjadinya
korosi, terutama gas O2 dan gas CO2
Air diumpankan ke cation exchanger yang berfungsi untuk menukar
ion-ion positif/kation (Ca2+, Mg
2+
, K+, Fe2+, Al3+) yang ada di air
umpan. Alat ini sering disebut softener yang mengandung resin jenis
hydrogen-zeolite dimana kation-kation dalam umpan akan ditukar
dengan ion H+ yang ada pada resin.
Akibat tertukarnya ion H+ dari kation-kation yang ada dalam air
umpan, maka air keluaran cation exchanger mempunyai pH rendah
(3,7) dan Free Acid Material (FMA) yaitu CaCO3 sekitar 12 ppm.
FMA merupakan salah satu parameter untuk mengukur tingkat
kejenuhan resin. Pada operasi normal FMA stabil sekitar 12 ppm,
commit to user
Jurusan Teknik Kimia UNS
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
78
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbomat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
apabila FMA turun berarti resin telah jenuh sehingga perlu
diregenerasi dengan H2SO4 dengan konsentrasi 4 %.
Air kemudian diumpankan ke anion exchanger. Anion exchanger
berfungsi sebagai alat penukar anion-anion
(HCO3-, SO42-, Cl-,
NO3+, dan CO3-) yang terdapat di dalam air umpan. Di dalam anion
exchanger mengandung resin jenis Weakly Basic Anion Exchanger
(WBAE) dimana anion-anion dalam air umpan ditukar dengan ion
OH- dari asam-asam yang terkandung di dalam umpan.
Batasan yang diijinkan pH (8,8-9,1), kandungan Na+ = 0,08-2,5
ppm. Kandungan silica pada air keluaran anion exchanger
merupakan titik tolak bahwa resin telah jenuh (12 ppm). Resin
digenerasi menggunakan larutan NaOH 4%. Air keluaran cation dan
anion exchanger ditampung dalam tangki air demineralisasi sebagai
penyimpan sementara sebelum dipakai sebagai air proses dan
sebelum diproses lebih lanjut di unit deaerator
b. Unit deaerator
Air yang sudah diolah di unit demineralisasi masih mengandung
sedikit gas-gas terlarut terutama O2. Gas-tersebut dihilangkan dari
unit deaerator karean menyebabkan korosi. Pada deaerator kadarnya
diturunkan sampai kurang dari 5 ppm.
Proses pengurangan gas-gas dalam unit deaerator dilakukan secara
mekanis dan kimiawi. Proses mekanis dilakukan dengan cara
mengontakkan air umpan boiler dengan uap tekanan rendah,
commit to user
Jurusan Teknik Kimia UNS
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
79
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbomat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
mengakibatkan sebagian besar gas terlarut dalam air umpan terlepas
dan dikeluarkan ke atmosfer. Selanjutnya dilakukan proses kimiawi
dengan penambahan bahan kimia hidrazin (N2H4). Adapun reaksi
yang terjadi adalah:
N2H4 (aq) + O2
N2 + 2 H2O
Gambar 4.1 Skema Pengolahan Air KTI
4.1.1.5. Kebutuhan air
a. Kebutuhan Air Pendingin dan Air pemadam kebakaran
Kebutuhan Air Pendingin dan Air pemadam kebakaran dapat dilihat
pada tabel berikut :
Tabel 4.1 Kebutuhan Air Pendingin dan Air pemadam
Nama Alat
lb/jam
kg/jam
Air proses
4.004,718
2.002,359
R-01
Pemadam
Total
220.151,598
110.075,799
44.030,32
22.015,160
260.090,858
118.008,556
commit to user
Jurusan Teknik Kimia UNS
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
80
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbomat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
Jumlah air yang dibutuhkan sebagai air proses, media pendingin untuk
coil pendingin, maupun air pemadam kebakaran adalah sebesar
= 118.008,556 kg/jam
b. Kebutuhan Air untuk Steam
Kebutuhan Air untuk steam dapat dilihat pada table berikut:
Tabel 4.2 Kebutuhan Air untuk Steam
Alat
Kebutuhan (kg/jam)
HE-02
1.842,827
Jumlah air
1.842,827
Kebutuhan air untuk steam = 1.842,827 kg/jam
Diperkirakan air yang hilang sebesar 20% sehingga kebutuhan make
up air untuk steam = 442,278 kg/jam
c. Kebutuhan Air Konsumsi Umum dan Sanitasi
Kebutuhan Air Konsumsi Umum dan Sanitasi dapat dilihat pada
tabel berikut:
Tabel 4.3 Kebutuhan Air Konsumsi Umum dan Sanitasi
Kebutuhan (m3/jam)
Perkantoran
0,5
Laboratorium
0,1042
Hidran/Taman
0,4167
Perumahan
1.6667
Jumlah air
2,688
Kebutuhan air konsumsi umum dan sanitasi = 2,688 m3/jam
= 2.687,500 Kg/jam
Total air yang disuplay dari PT. KTI = make up air umpan boiler + air
konsumsi = 121.760,596 Kg/jam
commit to user
Jurusan Teknik Kimia UNS
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
81
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbomat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
4.1.2. Unit Pengadaan Steam
Steam yang diproduksi pada pabrik Sodium Bicarbonat ini
digunakan sebagai pemanas HE. Steam yang dihasilkan dari boiler ini
merupakan saturated steam dengan suhu 185 °C dan tekanan 11,224 atm.
Untuk menjaga kemungkinan kebocoran steam pada saat
distribusi, jumlah steam dilebihkan sebanyak 10%. Jadi jumlah steam yang
dibutuhkan adalah 2.027,110 Kg/jam.
Spesifikasi boiler:
Kode
: BO-01
Jenis
: Boiler pipa api
Jumlah
: 1 buah
Heating surface
: 1.173,9664 ft2
Rate of steam
: 4.469,007 lb/jam
Tekanan steam
: 11,224 atm
Suhu steam
: 185 °C
Efisiensi
: 80%
Bahan bakar
: Batubara
Kebutuhan bahan bakar
: 204,682 kg/jam
4.1.3. Unit Pengadaan Udara Tekan
Kebutuhan udara tekan untuk perancangan pabrik Sodium
Bicarbonat ini diperkirakan sebesar 100 m3/jam, tekanan 6,8 atm dan suhu
commit to user
Jurusan Teknik Kimia UNS
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
82
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbomat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
30 °C. Alat untuk menyediakan udara tekan berupa kompresor yang
dilengkapi dengan dryer yang berisi silika untuk menyerap air
Spesifikasi kompressor yang dibutuhkan:
Kode
: KU-01
Fungsi
: Memenuhi kebutuhan udara tekan
Jenis
: Single Stage Reciprocating Compressor
Jumlah
: 1 buah
Kapasitas
: 100 m3/jam
Tekanan suction
: 1 atm
Tekanan discharge
: 6,8 atm
Efisiensi
: 80%
Daya kompressor
: 15 Hp
4.1.4. Unit Pengadaan Listrik
Kebutuhan tenaga listrik di pabrik Sodium Bicarbonat ini dipenuhi
oleh PLN dan generator pabrik. Hal ini bertujuan agar pasokan tenaga
listrik dapat berlangsung secara kontinyu, meskipun ada gangguan
pasokan dari PLN.
Generator yang digunakan adalah generator bolak-balik karena
tenaga listrik yang dihasilkan cukup besar dan tegangannya dapat dinaikan
atau diturunkan sesuai kebutuhan.
Kebutuhan listrik di pabrik ini antara lain terdiri dari :
1. Listrik untuk keperluan proses dan utilitas
2. Listrik untuk laboratorium dan instrumentasi
commit to user
Jurusan Teknik Kimia UNS
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
83
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbomat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
3. Listrik untuk penerangan
4. Listrik untuk AC
Besarnya kebutuhan listrik masing-masing keperluan di atas dapat
diperkirakan sebagai berikut:
1. Listrik untuk keperluan proses dan utilitas
Kebutuhan listrik untuk keperluan proses and keperluan pengolahan air
diperkirakan sebagai berikut:
Kebutuhan listrik untuk keperluan proses dan utilitas
Tabel 4.4
Nama Alat Jumlah
HP
Total HP
PP-01
2
0,5
0,5
PP-02
2
5
5
PP-03
2
1
1
PU-01
2
10,00
10,00
PU-02
2
2,50
2,50
PU-03
2
1,00
1,00
PU-04
2
1,25
1,25
PU-05
2
0,75
0,75
PU-06
2
1,00
1,00
PU-07
2
0,50
0,50
PS-01
1
97,83
97,83
RD-01
1
18,0
18
Jumlah
16
139,33
Jadi jumlah listrik yang dikonsumsi untuk keperluan proses dan
utilitas sebesar 139,33 Hp = 114,29 kW
commit to user
Jurusan Teknik Kimia UNS
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
84
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbonat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
2. Listrik untuk laboratorium dan instrumentasi
Diperlukan menggunakan tenaga listrik sebesar 10 kW
3. Listrik untuk penerangan
Untuk menentukan besarnya tenaga listrik digunakan persamaan;
L
a .F
U. D
Dengan: L
: Lumen per outlet
a
: Luas area, ft2
F
: Foot candle yang diperlukan (tabel 13 Perry 3th ed)
U
: Koefisien utilitas (tabel 16 Perry 3th ed)
D
: Efisiensi lampu (tabel 16 Perry 3th ed)
Perhitungan jumlah lumen dapat dilihat pada tabel 4.6
Tabel 4.5 Jumlah lumen berdasarkan luas bangunan :
Bangunan
Luas, m2 Luas, ft2
F
U
D
Pos keamanan
26
279,85
20
0,42
0,75
Parkir
640
6888,74
10
0,49
0,75
Musholla
64
688,87
20
0,55
0,75
Kantin
80
861,09
20
0,51
0,75
Kantor
800
8610,92
35
0,6
0,75
Ruang kontrol
200
2152,73
40
0,56
0,75
Laboratorium
200
2152,73
40
0,56
0,75
Proses
1500
16145,47
30
0,59
0,75
Utilitas
1000
10763,65
10
0,59
0,75
Ruang
generator
192
2066,62
10
0,51
0,75
Bengkel
144
1549,97
40
0,51
0,75
Garasi
220
2368,00
10
0,51
0,75
Gudang
100
1076,36
5
0,51
0,75
Pemadam
144
1549,97
20
0,51
0,75
Tangki bahan
baku
500
5381,82
10
0,51
0,75
Tangki produk
500
5381,82
10
0,51
0,75
Jalan dan
taman
2544
27382,72
5
0,55
0,75
Area perluasan
1000
10763,65
5
0,57
0,75
Jumlah
9854 106064,99
F/U.D
Lumen
63,49
17768,56
27,21 187448,57
48,48
33399,93
52,29
45024,41
77,78 669738,14
95,24 205021,88
95,24 205021,88
67,80 1094608,34
22,60 243246,30
26,14
104,58
26,14
13,07
52,29
54029,30
162087,89
61908,57
14070,13
81043,94
26,14
26,14
140701,29
140701,29
12,12
11,70
331911,78
125890,63
3813622,82
commit to user
PENDAHULUAN
I 84
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
85
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbonat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
Untuk penerangan luar ruangan
= 457.802,4 lumen
Untuk penerangan dalam bangunan
= 3.335.820,4 lumen
Untuk semua area luar bangunan direncanakan menggunakan lampu
merkuri 100 Watt, dimana lumen output tiap lampunya 3000
lumen/buah.
Jadi jumlah lampu luar ruangan = 457.802,4/3000
= 153 buah
Untuk semua area dalam bangunan direncanakan menggunakan lampu
flourescent 40 Watt, dimana satu lampu instant Starting Daylight 40
W mempunyai lumen output = 1920 lumen/buah
Jadi jumlah lampu dalam ruangan = 3.335.820,4/1920
= 1748 buah
Total daya penerangan adalah
= (40 W x 1748 + 100 W x 153)
= 85,17 kW
No
1.
Tabel 4.6 Total Kebutuhan Listrik
Kebutuhan Listrik
Listrik untuk keperluan proses dan utilitas
2.
Listrik untuk laboratorium dan instrumentasi
3.
Listrik untuk penerangan
Tenaga Listrik, kW
114,29
10
85,17
Total
224,46
Generator yang digunakan sebagai cadangan sumber listrik mempunyai
efisiensi 80%, sehingga generator yang disiapakan harus mempunyai
output sebesar 180 kW
Dipilih menggunakan generator dengan daya 190 kW
commit to user
PENDAHULUAN
I 85
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
86
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbonat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
Spesifikasi generator yang diperlukan:
Kode
: GU-01
Fungsi
: Memenuhi kebutuhan listrik
Jenis
: AC Generator
Jumlah
: 1 buah
Kapasitas
: 190 kW
Tegangan
: 220/360 V
Efisiensi
: 80%
Bahan bakar
: Solar
Kebutuhan bakan bakar
: 22,471 L/Jam
4.1.5. Unit Pengadaan Bahan Bakar
Unit pengadaan bahan bakar mempunyai tugas untuk memenuhi
kebutuhan bahan bakar boiler dan generator. Jenis bahan bakar yang
digunakan adalah batubara untuk boiler dan solar untuk generator.
Pemilihan Batubara sebagai bahan bakar didasarkan pada alasan:
1. Mudah didapat
2. Lebih ekonomis
3. Mudah dalam penyimpanan
Bahan bakar yang digunakan mempunyai spesifikasi sebagai
berikut:
 Batubara
Heating Value
: 25000 Btu/kg
Efisiensi bahan bakar
: 80 %
commit to user
PENDAHULUAN
I 86
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
87
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbonat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
Efisiensi boiler
: 80%
 Solar
Heating Value
: 18800 Btu/lb
Efisiensi
: 80%
Sp. Gravity
: 0,6891
Densitas
: 54,319 lb/ft3
Kebutuhan bahan bakar dapat diperkirakan sebagai berikut:
a.
Kebutuhan bahan bakar untuk boiler
Kapasitas boiler
= 3.274.911,338 Btu/jam
Kapasitas alat
Bahan bakar =
Eff. .h
Kebutuhan bahan bakar
b.
= 204,682 kg/jam
Kebtuhan bahan bakar untuk generator
Kapasitas generator
= 190 kW
Kapasitas alat
Bahan bakar =
Eff. ρ.h
Kebutuhan bahan bakar
= 22,471 L/jam
4.1.6. Unit Pengolahan Limbah
Limbah yang dihasilkan dari pabrik Sodium Bicarbonat ini adalah
limbah hasil pembakaran batubara. Limbah yang dihasilkan dari
commit to user
PENDAHULUAN
I 87
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
88
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbonat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
pembakaran ini adalah gas buang pembakaran dan abu terbang (fly ash).
Limbah ini perlu penangan khusus agar tidak mencemari lingkungan.
Maka dilakukan penangan sebagai berikut :

Abu terbang (fly ash)
Untuk meningkatkan nilai ekonomisnya serta mengurangi dampak
lingkungan. Saat ini abu terbang umumnya abu terbang digunakan dalam
pabrik semen sebagai salah satu campuran pembuat beton, selain itu abu
terbang memiliki berbagai kegunaan yang amat beragam :
o Penyususn beton untuk jalan dan bangunan
o Penimbun bekas lahan pertambangan
o Aditif dalam pengolahan limbah (waste stabilization)
o Konversi menjadi zeolit dan absorben

Gas buang
Untuk mengurangi kandunga NOx yang terlepas ke udara, dengan
mengunakan teknologi baru. Teknologi ini bekerja seperti “scrubber” yang
membersihkan NOx dari flue gas (asap) dari boiler batubara. Alat ini
menggunakan bahan kimia khusus yang disebut katalis untuk mengurangi
bagian NOx menjadi gas tidak terpolusi.
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.
commit to user
PENDAHULUAN
I 88
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
89
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbonat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
Pengendalian mutu atau pengawasan mutu di dalam suatu pabrik
pada hakekatnya dilakukan dengan tujuan mengendalikan mutu produk
yang dihasilkan agar sesuai dengan standar yang ditentukan. Pengendalian
mutu dilakukan mulai bahan baku, saat proses berlangsung, dan juga pada
hasil atau produk.
Pengendalian rutin dilakukan untuk menjaga agar kualitas dari
bahan baku dan produk yang dihasilkan sesuai dengan spesifikasi yang
diinginkan. Dengan pemeriksaan secara rutin juga dapat diketahui apakah
proses berjalan normal atau menyimpang. Jika diketahui analisa produk
tidak sesuai dengan yang diharapkan maka dengan mudah dapat diketahui
atau diatasi.
Laboratorium berada di bawah bidang teknik dan perekayasaan
yang mempunyai tugas pokok antara lain :
a.
Sebagai pengontrol kualitas bahan baku dan pengontrol kualitas
produk
b. Sebagai pengontrol terhadap proses produksi
c. Sebagai pengontrol terhadap mutu air pendingin, air umpan boiler, dan
lain-lain yang berkaitan langsung dengan proses produksi
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,
commit to user
PENDAHULUAN
I 89
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
90
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbonat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
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.
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, produk, dan air. Pengamatan yang
dilakukan yaitu antara lain :

specific gravity

kandungan air
4.2.2. Laboratorium Analitik
commit to user
PENDAHULUAN
I 90
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
91
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbonat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
Bagian ini mengadakan pemeriksaan terhadap bahan baku dan
produk mengenai sifat – sifat kimianya.
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
4.2.4. Prosedur Analisa Bahan Baku
4.2.4.1.Densitas
Alat : Piknometer
Cara pengujian
:
 Menimbang piknometer kosong
 Menuang sampel ke dalam piknometer, selanjutnya ditutup
(usahakan tidak terbentuk gelembung).
 Menimbang piknometer yang berisi sampel
4.2.5. Prosedur Analisa Produk
4.2.5.1.Infra red Spectrofotometer (IRS).
Mengambil sampel Sodium Bicarbonat secukupnaya kemudian dianalisa
langsung menggunakan Infra red Spectrofotometer (IRS). Dengan alat ini
commit to user
PENDAHULUAN
I 91
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
92
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbonat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
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 baku
2. Air proses
3. Air demineralisasi
4. Air umpan boiler
5. Air limbah
Parameter yang diuji antara lain warna, pH, kandungan klorin,
tingkat kekeruhan, total kesadahan, jumlah padatan, total alkalinitas,
sulfat, silika, dan konduktivitas air.
Alat-alat yang digunakan dalam laboratorium analisa air ini antara
lain:
1. pH meter, digunakan untuk mengetahui tingkat keasaman/kebasaan air
2. Spektrofotometer, digunakan untuk mengetahui konsentrasi suatu
senyawa teralrut 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.
5. Conductivity meter, untuk mengetahui konduktivitas suatu zat yang
terlarut dalam air
commit to user
PENDAHULUAN
I 92
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
93
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbonat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
Air demineralisasi yang dihasilkan unit demineralisasi juga diuji oleh
laboratorium ini. Parameter yang diuji antara lain pH, konduktivitas dan
kandungan silikat (SiO2), kandungan Mg2+, Ca2+
commit to user
PENDAHULUAN
I 93
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
94
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbonat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
BAB V
MANAJEMEN PERUSAHAAN
5.1. Bentuk Perusahaan
Bentuk perusahaan yang direncanakan pada prarancangan pabrik
Sodium Bicarbonat ini adalah Perseroan Terbatas (PT). Perseroan Terbatas
merupakan bentuk perusahaan yang mendapatkan modalnya dari penjualan
saham, dimana tiap sekutu turut mengambil bagian sebanyak satu saham atau
lebih. Saham adalah surat berharga yang dikeluarkan dari perusahaan atau
perseroan terbatas tersebut dan orang yang memiliki saham berarti telah
menyetorkan modal ke perusahaan, yang berarti pula ikut memiliki
perusahaan. Dalam perseroan terbatas, pemegang saham hanya bertanggung
jawab menyetor penuh jumlah yang disebutkan dalam tiap saham.
Pabrik Sodium Bicarbonat yang akan didirikan mempunyai :

Bentuk perusahaan
: Perseroan Terbatas (PT)

Lapangan Usaha
: Industri Sodium Bicarbonat

Lokasi Perusahaan
: Cilegon, Banten, Jawa Barat
Alasan dipilihnya bentuk perusahaan ini didasarkan atas beberapa faktor,
antara lain (Widjaja, 2003) :
1. Mudah mendapatkan modal dengan cara menjual saham di pasar
modal atau perjanjian tertutup dan meminta pinjaman dari pihak
yang berkepentingan seperti badan usaha atau perseorangan.
commit to user
PENDAHULUAN
I 94
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
95
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbonat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
2. Tanggung jawab
pemegang saham bersifat terbatas, artinya
kelancaran produksi hanya akan ditangani oleh direksi beserta
karyawan sehingga gangguan dari luar dapat dibatasi.
3. Kelangsungan hidup perusahaan lebih terjamin karena tidak
terpengaruh dengan berhentinya pemegang saham, direksi berserta
stafnya, dan karyawan perusahaan.
4. Mudah mendapat kredit bank dengan jaminan perusahaan yang sudah
ada.
5. Pemilik dan pengurus perusahaan terpisah satu sama lain, pemilik
perusahaan adalah para pemegang saham dan pengurus perusahaan
adalah direksi beserta stafnya yang diawasi oleh dewan komisaris.
6. Efisiensi dari manajemen
Para pemegang saham dapat memilih orang yang ahli sebagai dewan
komisaris dan direktur utama yang cukup cakap dan berpengalaman.
7. Lapangan usaha lebih luas
Suatu Perseroan Terbatas dapat menarik modal yang sangat besar dari
masyarakat, sehingga dengan modal ini PT dapat memperluas
usahanya.
8. Merupakan bidang usaha yang memiliki kekayaan tersendiri yang
terpisah dari kekayaan pribadi
9. Mudah bergerak di pasar modal
commit to user
PENDAHULUAN
I 95
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
96
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbonat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
5.2. Struktur Organisasi
Struktur organisasi merupakan salah satu faktor penting yang dapat
menunjang kelangsungan dan kemajuan perusahaan, karena berhubungan
dengan komunikasi yang terjadi dalam perusahaan demi tercapainya
kerjasama yang baik antar karyawan. Untuk mendapatkan sistem organisasi
yang baik maka perlu diperhatikan beberapa azas yang dapat dijadikan
pedoman, antara lain (Widjaja, 2003) :

Pendelegasian wewenang

Perumusan tujuan perusahaan dengan jelas

Pembagian tugas kerja yang jelas

Kesatuan perintah dan tanggung jawab

Sistem kontrol atas kerja yang telah dilaksanakan

Organisasi perusahaan yang fleksibel
Dengan berpedoman terhadap asas - asas tersebut, maka dipilih organisasi
kerja berdasarkan Sistem Line and Staff. Pada sistem ini, garis wewenang
lebih sederhana, praktis dan tegas. Demikian pula dalam pembagian tugas
kerja seperti yang terdapat dalam sistem organisasi fungsional, sehingga
seorang karyawan hanya akan bertanggung jawab pada seorang atasan saja.
Untuk kelancaran produksi, perlu dibentuk staf ahli yang terdiri dari orangorang yang ahli di bidangnya. Bantuan pikiran dan nasehat akan diberikan
oleh staf ahli kepada tingkat pengawas demi tercapainya tujuan perusahaan.
Menurut Djoko (2003), ada 2 kelompok orang yang berpengaruh dalam
menjalankan organisasi kerja berdasarkan sistem garis dan staff ini, yaitu :
commit to user
PENDAHULUAN
I 96
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
97
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbonat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
1. Sebagai garis atau lini, yaitu orang-orang yang melaksanakan tugas
pokok organisasi dalam rangka mencapai tujuan.
2. Sebagai staff, yaitu orang - orang yang melakukan tugas sesuai
dengan keahliannya, dalam hal ini berfungsi untuk memberi saran saran kepada unit operasional.
Dewan Komisaris mewakili para pemegang saham (pemilik perusahaan)
dalam pelaksanaan tugas sehari-harinya. Tugas untuk menjalankan
perusahaan dilaksanakan oleh seorang Direktur Utama yang dibantu oleh
Direktur Produksi dan Direktur Keuangan-Umum. Direktur Produksi
membawahi bidang produksi dan teknik, sedangkan direktur keuangan dan
umum membawahi bidang pemasaran, keuangan, dan bagian umum. Kedua
direktur ini membawahi beberapa kepala bagian yang akan bertanggung
jawab atas bagian dalam perusahaan, sebagai bagian dari pendelegasian
wewenang dan tanggung jawab. Masing-masing kepala bagian akan
membawahi beberapa seksi dan masing-masing seksi akan membawahi dan
mengawasi para karyawan perusahaan pada masing-masing bidangnya.
Karyawan perusahaan akan dibagi dalam beberapa kelompok regu yang
dipimpin oleh seorang kepala regu dimana setiap kepala regu akan
bertanggung jawab kepada pengawas masing - masing seksi (Widjaja,
2003).
Manfaat adanya struktur organisasi adalah sebagai berikut :
a. Menjelaskan, membagi, dan membatasi pelaksanaan tugas dan
tanggung jawab setiap orang yang terlibat di dalamnya
commit to user
PENDAHULUAN
I 97
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
98
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbonat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
b. Penempatan tenaga kerja yang tepat
c. Pengawasan,
evaluasi
dan
pengembangan
perusahaan
serta
manajemen perusahaan yang lebih efisien.
d. Penyusunan program pengembangan manajemen
e. Menentukan pelatihan yang diperlukan untuk pejabat yang sudah ada
f.
Mengatur kembali langkah kerja dan prosedur kerja yang berlaku bila
tebukti kurang lancar.
Struktur organisasi pabrik Sodium Bicarbonat dapat dilihat pada gambar 5.1
5.3. Tugas dan Wewenang
5.3.1. Pemegang Saham
Pemegang saham adalah beberapa orang yang mengumpulkan modal
untuk kepentingan pendirian dan berjalannya operasi perusahaan tersebut.
Para pemilik saham adalah pemilik perusahaan. Kekuasaan tertinggi pada
perusahaan yang mempunyai bentuk perseroan terbatas adalah Rapat Umum
Pemegang Saham (RUPS).
Pada RUPS tersebut para pemegang saham berwenang (Widjaja, 2003) :
1. Mengangkat dan memberhentikan Dewan Komisaris
2. Mengangkat dan memberhentikan Direksi
3. Mengesahkan hasil-hasil usaha serta laba rugi tahunan perusahaan
commit to user
PENDAHULUAN
I 98
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
99
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbonat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
Gambar 5.1 Struktur organisasi pabrik Sodium Bicarbonat
5.3.2. Dewan Komisaris
Dewan komisaris merupakan pelaksana tugas sehari-hari dari pemilik
saham sehingga dewan komisaris akan bertanggung jawab kepada pemilik
saham.
commit to user
PENDAHULUAN
I 99
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
100
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbonat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
Tugas-tugas Dewan Komisaris meliputi (Widjaja, 2003) :
1. Menilai dan menyetujui rencana direksi tentang kebijakan umum,
target perusahaan, alokasi sumber - sumber dana dan pengarahan
pemasaran
2. Mengawasi tugas - tugas direksi
3. Membantu direksi dalam tugas - tugas penting
5.3.3. Dewan Direksi
Direksi Utama merupakan pimpinan tertinggi dalam perusahaan dan
bertanggung jawab sepenuhnya terhadap maju mundurnya perusahaan.
Direktur utama bertanggung jawab kepada dewan komisaris atas segala
tindakan dan kebijakan yang telah diambil sebagai pimpinan perusahaan.
Direktur utama membawahi Direktur Teknik dan Produksi, serta Direktur
Keuangan dan Administrasi.
Tugas-tugas Direktur Utama meliputi :
1. Melaksanakan kebijakan perusahaan dan mempertanggung jawabkan
pekerjaannya secara berkala atau pada masa akhir pekerjaannya pada
pemegang saham.
2. Menjaga
kestabilan
organisasi
perusahaan
dan
membuat
kelangsungan hubungan yang baik antara pemilik saham, pimpinan,
karyawan, dan konsumen.
3. Mengangkat dan memberhentikan kepala bagian dengan persetujuan
rapat pemegang saham.
commit to user
PENDAHULUAN
I100
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
101
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbonat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
4. Mengkoordinir kerja sama dengan Direktur Teknik dan Produksi, dan
Direktur Keuangan dan Administrasi.
Tugas-tugas Direktur Teknik dan Produksi meliputi :
1. Bertanggung jawab kepada direktur utama dalam bidang produksi,
teknik, dan rekayasa produksi.
2. Mengkoordinir, mengatur, serta mengawasi pelaksanaan pekerjaan
kepala- kepala bagian yang menjadi bawahannya.
3. Memimpin pelaksanaan kegiatan pabrik yang berhubungan dengan
bidang teknik, produksi pengembangan, pemeliharaan peralatan dan
laboratorium.
Tugas-tugas Direktur Keuangan dan Administrasi meliputi :
1. Bertanggung jawab kepada direktur utama dalam bidang pemasaran,
keuangan, administrasi, dan pelayanan umum.
2. Mengkoordinir, mengatur, dan mengawasi pelaksanaan pekerjaan
kepala- kepala bagian yang menjadi bawahannya.
5.3.4. Staf Ahli
Staf ahli terdiri dari tenaga - tenaga ahli yang bertugas membantu
direktur dalam menjalankan tugasnya, baik yang berhubungan dengan
teknik maupun administrasi. Staf ahli bertanggung jawab kepada direktur
utama sesuai dengan bidang keahlian masing - masing.
Tugas dan wewenang staf ahli meliputi :
1. Mengadakan evaluasi bidang teknik dan ekonomi perusahaan.
commit to user
PENDAHULUAN
I101
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
102
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbonat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
2. Memberi masukan - masukan dalam perencanaan dan pengembangan
perusahaan.
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. Kepala bagian
bertanggung jawab kepada direktur Utama. Kepala Bagian membawahi
Kepala Seksi. Kepala Seksi merupakan 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 terhadap kepala bagian masing-masing sesuai dengan seksinya.
Kepala bagian terdiri dari:
1.
Kepala Bagian Produksi dan Utilitas
Bertanggung jawab kepada Direktur Teknik dan Produksi dalam
bidang mutu, jalannya operasi pabrik sehari-hari, dan menjaga
kelancaran proses produksi serta mengkoordinir kepala-kepala seksi
yang menjadi bawahannya.
commit to user
PENDAHULUAN
I102
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
103
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbonat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
Kepala Bagian produksi membawahi dua Kepala Seksi :
a)
Kepala Seksi Proses Produksi
Tugas
: Mengawasi jalannya proses produksi, menjalankan
tindakan seperlunya terhadap kejadian-kejadian
yang tidak diharapkan sebelum diambil oleh seksi
yang berwenang.
Pendidikan : Sarjana Teknik Kimia / Teknik Mesin
Jumlah
: 1 orang
Bawahan
: 3 orang kepala shift (S-1 / D3 Teknik Kimia)
30 orang operator (STM / SLTA)
Tabel 5.1. Perincian Jumlah Karyawan Proses
Nama Alat
Jumlah orang
Jumlah orang
tiap kelompok
x 4 kelompok
3
12
8
32
11
44
Unit persiapan bahan
(tangki, kompresor,
pompa, heat exhanger )
Unit Reaksi
(mixer, reaktor, Rotary
dryer)
TOTAL
commit to user
PENDAHULUAN
I103
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
104
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbonat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
b)
Kepala Seksi Utilitas
Tugas
: Melaksanakan dan mengatur sarana utilitas untuk
memenuhi kebutuhan proses, kebutuhan uap, dan
air.
Pendidikan : Sarjana Teknik Kimia / Teknik Mesin
Jumlah
: 1 orang
Bawahan
: 3 orang kepala shift (S-1 / D3 Teknik Kimia)
20 orang operator (STM / SLTA)
Tabel 5.2. Perincian Jumlah Karyawan Utilitas
Nama Alat
Jumlah orang
Jumlah orang
tiap kelompok
x 4 kelompok
Unit Recovery
4
16
Unit pengolahan air dan
4
16
8
32
penyediaan steam
TOTAL
2.
Kepala Bagian Teknik
Tugas kepala bagian teknik, antara lain:
a. Mengkoordinir kepala - kepala seksi yang menjadi bawahannya
b. Bertanggung jawab kepada direktur produksi dalam bidang
peralatan dan utilitas
Kepala Bagian teknik membawahi dua Kepala Seksi :
commit to user
PENDAHULUAN
I104
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
105
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbonat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
a)
Kepala Seksi Listrik dan Instrumentasi
Tugas
: Bertanggung jawab terhadap penyediaan listrik serta
alat-alat instrumentasi.
Pendidikan:
Jumlah
Sarjana Teknik Elektro
: 1 orang
Bawahan : 3 orang kepala shift (S-1 / D3 Teknik Elektro)
8 orang operator (STM Listrik)
b)
Kepala Seksi Peralatan dan Bengkel
Tugas
: Bertanggung jawab terhadap kegiatan perawatan dan
penggantian alat-alat serta fasilitas pendukungnya,
dan melaksanakan pemeliharaan fasilitas gedung dan
peralatan pabrik.
Pendidikan : Sarjana Teknik Mesin
Jumlah
: 1 orang
Bawahan : 3 orang kepala shift (S-1 / D3 Teknik Mesin)
8 orang operator (STM Mesin)
3. Kepala Bagian Pengembangan dan Penelitian (Litbang)
Bertanggung jawab kepada Direktur Teknik dan Produksi dan
bertanggung jawab memimpin aktivitas laboratorium, pengendalian
mutu, penelitian dan pengembangan.
commit to user
PENDAHULUAN
I105
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
106
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbonat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
Kepala Bagian Litbang membawahi dua Kepala Seksi :
a) Kepala Seksi Laboratorium dan Pengendalian Mutu
Tugas
: Menyelenggarakan pemantauan hasil (mutu) dan
pengolahan limbah.
Pendidikan: Sarjana Teknik Kimia
Jumlah
: 1 orang
Bawahan : 3 orang kepala shift (S-1 T. Kimia / MIPA Kimia)
8 orang operator (D3 MIPA / Analitik)
b) Kepala Seksi Penelitian dan Pengembangan
Tugas
: Mengkoordinir kegiatan yang berhubungan dengan
peningkatan produksi dan efisiensi proses secara
keseluruhan.
Pendidikan : Sarjana Teknik Kimia
Jumlah
: 1 orang
Bawahan : 8 orang (S-1 Teknik Kimia / Mesin / Elektro)
4. Kepala Bagian Keuangan dan Pemasaran
Bertanggung
jawab
kepada
Direktur
Keuangan
dan
Administrasi dalam bidang administrasi, keuangan, dan pemasaran
termasuk pembelian bahan baku, bahan pembantu, dan penjualan
produk.
commit to user
PENDAHULUAN
I106
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
107
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbonat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
Kepala Bagian Keuangan membawahi tiga Kepala Seksi :
a) Kepala Seksi Keuangan
Tugas
: Bertanggung jawab terhadap pembukuan serta halhal yang berkaitan dengan keuangan perusahaan.
Pendidikan: Sarjana Ekonomi / Akuntansi
Jumlah
: 1 orang
Bawahan : 2 orang staff I (S-1 / D3 Ekonomi / Akuntansi)
4 orang staff II (SMEA)
b) Kepala Seksi Pemasaran
Tugas
: Mengkoordinir kegiatan pemasaran produk dan
mengatur distribusi barang dari gudang.
Pendidikan : Sarjana Ekonomi / Teknik Industri
Jumlah
: 1 orang
Bawahan : 2 orang staff I (S-1 / D3 Ekonomi / Akuntansi)
2 orang staff II (SMEA)
c) Kepala Seksi Pembelian
Tugas
: Mengatur dan mengumpulkan semua informasi
mengenai bahan baku dan bahan lain yang
dibutuhkan perusahaan dan mengadakan tender
pembelian.
Pendidikan : Sarjana Ekonomi / Teknik Industri
Jumlah
: 1 orang
Bawahan : 2 orang staff I (S-1 / D3 Ekonomi / Akuntansi)
2 orang staff II (SMEA)
commit to user
PENDAHULUAN
I107
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
108
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbonat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
5. Kepala Bagian Administrasi
Bertanggung
jawab
kepada
Direktur
Keuangan
dan
Administrasi dalam bidang administrasi pabrik, personalia, dan tata
usaha.
Kepala Bagian Administrasi membawahi dua Kepala Seksi :
a)
Kepala Seksi Personalia
Tugas
:
Mengkoordinasi kegiatan yang berhubungan
dengan kepegawaian.
Pendidikan :
Sarjana Hukum / Psikologi
Jumlah
:
1 orang
Bawahan
:
2 orang staff I (S-1 / D3 Komunikasi / Psikologi)
2 orang staff II (SLTA)
b)
Kepala Seksi Tata Usaha
Tugas
:
Bertanggung jawab terhadap kegiatan yang
berhubungan dengan rumah tangga perusahaan
serta tata usaha kantor.
Pendidikan :
Sarjana Ekonomi / Hukum
Jumlah
:
1 orang
Bawahan
:
2 orang staff I (S-1 / D3 Manajemen Perusahaan)
2 orang staff II (SLTA)
commit to user
PENDAHULUAN
I108
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
109
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbonat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
6. Kepala Bagian Umum
Bertanggung
jawab
kepada
Administrasi dalam mengelola
Direktur
Keuangan
dan
bidang hubungan masyarakat,
keamanan dan kesejahteraan karyawan.
Kepala Bagian Umum membawahi dua Kepala Seksi :
a) Kepala Seksi Hubungan Masyarakat
Tugas
: Menyelenggarakan kegiatan yang berkaitan dengan
relasi perusahaan, pemerintah dan masyarakat serta
mengawasi
langsung
masalah
keamanan
perusahaan.
Pendidikan: Sarjana Hukum / Psikologi / Komunikasi
Jumlah
: 1 orang
Bawahan : 2 orang staff I (S-1 / D3 Komunikasi)
4 orang kepala shift
20 orang satpam
b) Kepala Seksi Kesehatan dan Keselamatan Kerja (K3)
Tugas
: Bertanggung jawab terhadap masalah kesehatan
karyawan dan keluarga serta menangani masalah
keselamatan kerja dalam perusahaan.
Pendidikan: Sarjana Kedokteran Umum
Jumlah
: 1 orang
Bawahan : 2 orang staff I (S-1 / D4 Hiperkes)
4 orang staff II (D3 Hiperkes / Akper)
commit to user
PENDAHULUAN
I109
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
110
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbonat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
5.4. Pembagian Jam Kerja Karyawan
Pabrik Sodium Bicarbonat ini direncanakan beroperasi selama 330
hari dalam satu tahun dan proses produksi berlangsung 24 jam per hari. Sisa
hari yang bukan hari libur digunakan untuk perawatan, perbaikan, dan
shutdown pabrik. Sedangkan pembagian jam kerja karyawan digolongkan
dalam dua golongan yaitu karyawan shift dan non shift
5.4.1. Karyawan non shift / harian
Karyawan non shift adalah karyawan yang tidak menangani proses
produksi secara langsung. Yang termasuk karyawan harian adalah direktur,
staf ahli, kepala bagian, kepala seksi serta karyawan yang berada di kantor.
Karyawan harian akan bekerja selama 5 hari dalam seminggu dan
libur pada hari Sabtu, Minggu dan hari besar,dengan pembagian kerja
sebagai berikut :
Jam kerja :

Hari Senin – Kamis
: Jam 08.00 – 17.00

Hari Jum’at
: Jam 08.00 – 17.00
Jam Istirahat :

Hari Senin – Kamis
: Jam 12.00 – 13.00

Hari Jum’at
: Jam 11.00 – 13.00
5.4.2. Karyawan Shift / Ploog
Karyawan shift adalah karyawan yang secara langsung menangani
proses produksi atau mengatur bagian - bagian tertentu dari pabrik yang
commit to user
PENDAHULUAN
I110
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
111
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbonat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
mempunyai hubungan dengan masalah keamanan dan kelancaran produksi.
Yang termasuk karyawan shift ini adalah operator produksi, sebagian dari
bagian
teknik,
bagian
gudang
dan
bagian
utilitas,
pengendalian,
laboratorium, dan bagian - bagian yang harus selalu siaga untuk menjaga
keselamatan serta keamanan pabrik.
Para karyawan shift akan bekerja secara bergantian selama 24 jam, dengan
pengaturan sebagai berikut :
o Shift Pagi
: Jam 07.00 – 15.00
o Shift Sore
: Jam 15.00 – 23.00
o Shift Malam
: Jam 23.00 – 07.00
Untuk karyawan shift ini dibagi menjadi 3 kelompok (A / B / C / D)
dimana dalam satu hari kerja, hanya tiga kelompok masuk, sehingga ada
satu kelompok yang libur. Untuk hari libur atau hari besar yang ditetapkan
pemerintah, kelompok yang bertugas tetap harus masuk. Jadwal pembagian
kerja masing-masing kelompok ditampilkan dalam bentuk tabel sebagai
berikut :
Tabel 5.3. Jadwal pembagian kelompok shift
Tgl
1
2
3
4
Pagi
A
A
D
D
C
C
B
B
A
A
Sore
B
B
A
A
D
D
C
C
B
B
Malam C
C
B
B
A
A
D
D
C
C
D
D
C
C
B
B
A
A
D
D
Off
5
6
7
8
9 10
commit to user
PENDAHULUAN
I111
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
112
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbonat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
Tgl
11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
Pagi
D
D
C
C
B
B
A
A
D
D
Sore
A
A
D
D
C
C
B
B
A
A
Malam B
B
A
A
D
D
C
C
B
B
Off
C
C
B
B
A
A
D
D
C
C
Tgl
21 22 23 24 25 26 27 28 29 30
Pagi
C
C
B
B
A
A
D
D
C
C
Sore
D
D
C
C
B
B
A
A
D
D
Malam A
A
D
D
C
C
B
B
A
A
B
B
A
A
D
D
C
C
B
B
Off
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
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).
commit to user
PENDAHULUAN
I112
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
113
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbonat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
5.5. Status Karyawan dan Sistem Upah
Pada pabrik Sodium Bicarbonat ini sistem upah karyawan berbeda beda tergantung pada status karyawan, kedudukan, tanggung jawab, dan
keahlian. Menurut status karyawan dapat dibagi menjadi tiga golongan
sebagai berikut:
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.
5.6. Penggolongan Jabatan, Jumlah Karyawan, dan Gaji
5.6.1. Penggolongan Jabatan
1.
Direktur Utama
: Sarjana Ekonomi / Teknik /
Hukum
2.
Direktur Teknik dan Produksi
: Sarjana Teknik Kimia
3.
Direktur Keuangan Dan Administrasi : Sarjana Ekonomi/Akuntansi
4.
Kepala Bagian Produksi dan Utilitas
: Sarjana Teknik Kimia
commit to user
PENDAHULUAN
I113
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
114
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbonat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
5.
Kepala Bagian Teknik
: Sarjana Teknik Kimia /
Mesin / Elektro
6.
Kepala Bagian Litbang
: Sarjana Teknik Kimia/
Mesin / Elektro
7.
Kepala Bagian Keuangan dan Pemasaran : Sarjana Ekonomi
8.
Kepala Bagian Administrasi
: Sarjana Ekonomi/Hukum
9.
Kepala Seksi
: Sarjana
10. Kepala Shift
: Sarjana atau D3
11. Pegawai Staff 1
: Sarjana atau D3
12. Pegawai Staff 2
: Sarjana atau D3
13. Operator
: D3 atau STM
14. Sopir, Keamanan, Pesuruh
: SLTA / Sederajat
5.6.2. Jumlah Karyawan dan Gaji
Jumlah Karyawan harus ditentukan dengan tepat, sehingga semua
pekerjaan dapat diselenggarakan dengan baik dan efektif.
Tabel 5.4. Jumlah Karyawan Menurut Jabatan
No Jabatan
Jumlah
1
Direktur Utama
1
2
Direktur produksi dan teknik
1
3
Direktur keuangan dan umum
1
4
Staff ahli
2
5
Litbang
1
6
Sekretaris
2
7
Kepala Bag.Produksi
1
commit to user
PENDAHULUAN
I114
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
115
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbonat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
8
Kepala Bag.Litbang
1
9
Kepala Bag.Teknik
1
10
Kepala Bag.Umum
1
11
Kepala Bag.Keuangan
1
12
Kepala Bag.Pemasaran
1
13
Kepala Seksi Proses
1
14
Kepala Seksi Pengendalian
1
15
Kepala Seksi Safety dan Lingkungan
1
16
Kepala Seksi Pemeliharaan
1
17
Kepala Seksi Utilitas
1
18
Kepala Seksi Administrasi
1
19
Kepala Seksi Keuangan
1
20
Kepala Seksi Pembelian
1
21
Kepala Seksi Personalia
1
22
Kepala Seksi Humas
1
23
Kepala Seksi Keamanan
1
24
Kepala Seksi Penjualan
1
25
Kepala Seksi Pemasaran
1
26
Karyawan Proses
44
27
Karyawan Pengendalian
18
28
Karyawan Laboratorium
18
29
Karyawan Penjualan
4
30
Karyawan Pembelian
4
31
Karyawan Pemeliharaan
4
32
Karyawan Utilitas
32
33
Karyawan Administrasi
2
34
Karyawan Kas
2
35
Karyawan Personalia
2
36
Karyawan Humas
2
commit to user
PENDAHULUAN
I115
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
116
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbonat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
37
Karyawan Keamanan
20
38
Karyawan Pemasaran
2
39
Sopir
5
40
Pesuruh
10
Jumlah
179
Tabel 5.5. Perincian golongan dan gaji karyawan
Gol.
Jabatan
Gaji/bulan (Rp.)
Kualifikasi
I
Direktur Utama
50.000.000,00
S-1/S-2/S-3
II
Direktur
30.000.000,00
S-1/S-2
III
Kepala Bagian
10.000.000,00
S-1
IV
Staff Ahli
10.000.000,00
S-1/S-2
V
Kepala Seksi
7.500.000,00
S-1
VI
Kepala Shift
4.000.000,00
S-1/D-3
VII
Pegawai Staff 1
2.500.000,00
S-1/D-3
VIII
Pegawai Staff 2
1.500.000,00
SLTA
IX
Operator
3.000.000,00
D-3
X
Security
1.000.000,00
SLTA
XI
Sopir
1.000.000,00
SLTA
XII
Cleaning Service
1.000.000,00
SLTA
5.7. Kesejahteraan Sosial Karyawan
Kesejahteraan sosial yang diberikan oleh perusahaan pada para karyawan,
antara lain (Masud, 1989) :
1.
Tunjangan
commit to user
PENDAHULUAN
I116
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
117
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbonat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
o
Tunjangan yang berupa gaji pokok yang diberikan berdasarkan
golongan karyawan yang bersangkutan.
o
Tunjangan jabatan yang diberikan berdasarkan jabatan yang
dipegang karyawan.
o
Tunjangan lembur yang diberikan kepada karyawan yang bekerja
diluar jam kerja berdasarkan jumlah jam kerja.
2.
Pakaian Kerja
Diberikan kepada setiap karyawan setiap tahun sejumlah empat pasang.
3.
Cuti
o
Cuti tahunan diberikan kepada setiap karyawan selama 12 hari
kerja dalam satu tahun.
o
Cuti sakit diberikan kepada karyawan yang menderita sakit
berdasarkan keterangan dokter.
o
Cuti hamil diberikan kepada karyawati yang hendak melahirkan,
masa cuti berlaku selama 2 bulan sebelum melahirkan sampai 1
bulan sesudah melahirkan.
4.
Pengobatan
o
Biaya pengobatan bagi karyawan yang menderita sakit yang
diakibatkan oleh kecelakaan kerja, ditanggung oleh perusahaan
sesuai dengan undang-undang.
o
Biaya pengobatan bagi karyawan yang menderita sakit tidak
disebabkan
oleh
kecelakaan
kerja,
diatur
berdasarkan
kebijaksanaan perusahaan.
commit to user
PENDAHULUAN
I117
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
118
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbonat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
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.
5.8. Manajemen Perusahaan
Manajemen produksi merupakan salah satu bagian dari manajemen
perusahaan yang fungsi utamanya adalah menyelenggarakan semua kegiatan
untuk memproses bahan baku menjadi produk dengan mengatur penggunaan
faktor - faktor produksi sedemikian rupa sehingga proses produksi berjalan
sesuai dengan yang direncanakan.
Manajemen
produksi
meliputi
manajemen
perancangan
dan
pengendalian produksi. Tujuan perencanaan dan pengendalian produksi
mengusahakan perolehan kualitas produk sesuai target dalam jangka waktu
tertentu. Dengan meningkatnya kegiatan produksi maka selayaknya diikuti
dengan kegiatan perencanaan dan pengendalian agar penyimpangan
produksi dapat dihindari.
Perencanaan sangat erat kaitannya dengan pengendalian dimana
perencanaan merupakan tolak ukur bagi kegiatan operasional sehingga
penyimpangan yang terjadi dapat diketahui dan selanjutnya dikembalikan
pada arah yang sesuai.
commit to user
PENDAHULUAN
I118
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
119
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbonat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
5.8.1. Perencanaan Produksi
Dalam menyusun rencana produksi secara garis besar ada direktur
keuangan dan umum. Hal yang perlu dipertimbangkan yaitu faktor internal
dan faktor eksternal. Faktor internal adalah kemampuan pabrik sedangkan
faktor eksternal adalah faktor yang menyangkut kemampuan pasar terhadap
jumlah produk yang dihasilkan.
Dipengaruhi oleh keandalan dan kemampuan mesin yaitu jam kerja efektif
dan beban yang diterima.
1. Kemampuan Pasar
Dapat dibagi menjadi 2 kemungkinan, yaitu :

Kemampuan pasar lebih besar dibandingkan kemampuan pabrik,
maka rencana produksi disusun secara maksimal.

Kemampuan pasar lebih kecil dari kemampuan pabrik.
Ada tiga alternatif yang dapat diambil :

Rencana prduksi sesuai kemampuan pasar atau produksi diturunkan
sesuai dengan kemampuan pasar, dengan mempertimbangkan untung
dan rugi.

Rencana produksi tetap dengan mempertimbangkan bahwa kelebihan
produksi disimpan dan dipasarkan tahun berikutnya.

Mencari daerah pemasaran baru.
2. Kemampuan Pabrik
Pada umumnya kemampuan pabrik ditentukan oleh beberapa faktor,
antara lain
commit to user
PENDAHULUAN
I119
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
120
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbonat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun

Bahan Baku
Dengan pemakaian yang memenuhi kualitas dan kuantitas, maka
akan mencapai jumlah produk yang diinginkan.

Tenaga kerja
Kurang terampilnya tenaga kerja akan menimbulkan kerugian,
sehingga
diperlukan
pelatihan
agar
kemampuan
kerja
keterampilannya meningkat dan sesuai dengan yang diinginkan.

Peralatan (Mesin)
Ada
dua hal yang mempengaruhi kehandalan dan kemampuan
mesin, yaitu jam kerja mesin efektif dan kemampuan mesin. Jam
kerja mesin efektif adalah kemampuan suatu alat untuk beroperasi
pada kapasitas yang diinginkan pada periode tertentu. Kemampuan
mesin adalah kemampuan mesin dalam memproduksi.
5.8.2. Pengendalian Produksi
Setelah perencanaan produksi disusun dan proses produksi dijalankan,
perlu adanya pengawasan dan pengendalian produksi agar proses berjalan
baik. Kegiatan proses produksi diharapkan menghasilkan produk dengan
mutu sesuai dengan standard dan jumlah produk sesuai dengan rencana
dalam jangka waktu sesuai jadwal.
a.
Pengendalian Kualitas
Penyimpangan kualitas terjadi karena mutu bahan baku tidak baik,
kerusakan alat, dan penyimpangan operasi. Hal - hal tersebut dapat
diketahui dari monitor atau hasil analisis laboratorium.
commit to user
PENDAHULUAN
I120
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
121
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbonat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
b.
Pengendalian Kuantitas
Penyimpangan kuantitas terjadi karena kesalahan operator, kerusakan
mesin, keterlambatan bahan baku serta perbaikan alat yang terlalu lama.
Penyimpangan perlu diketahui penyebabnya, baru dilakukan evaluasi.
Kemudian dari evaluasi tersebut diambil tindakan seperlunya dan
diadakan perencanaan kembali dengan keadaan yang ada.
c.
Pengendalian Waktu
Untuk mencapai kuantitas tertentu perlu adanya waktu tertentu pula.
d.
Pengendalian Bahan Proses
Bila ingin dicapai kapasitas produksi yang diinginkan maka bahan
proses harus mencukupi sehingga diperlukan pengendalian bahan
proses agar tidak terjadi kekurangan.
commit to user
PENDAHULUAN
I121
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
122
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbonat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
BAB VI
ANALISA EKONOMI
Pada perancangan pabrik sodium bicarbonat 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.
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 tahun-tahun
sebelumnya. Penentuan harga peralatan dilakukan dengan menggunakan
data indeks harga.
commit to user
PENDAHULUAN
I122
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
123
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbonat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
Tabel 6.1 Indeks Harga Alat
Cost Indeks tahun
Chemical Engineering Plant Index
1991
361,3
1992
358,2
1993
359,2
1994
368,1
1995
381,1
1996
381,7
1997
386,5
1998
389,5
1999
390,6
2000
394,1
2001
394,3
2002
390,4
Sumber : Tabel 6-2 Peters & Timmerhaus, ed.5, 2003
Gambar 6.1 Chemical Engineering Cost Index
Dengan asumsi kenaikan indeks linear, maka dapat diturunkan persamaan
least square sehingga didapatkan persamaan berikut:
commit to user
PENDAHULUAN
I123
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
124
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbonat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
Y = 3,6077 X - 6823,1744
Tahun 2014 adalah tahun ke 24, sehingga indeks tahun 2014 adalah
446,34. Harga alat dan yang lainnya diperkirakan pada tahun evaluasi
(2014) dan dilihat dari grafik pada referensi. Untuk mengestimasi harga
alat tersebut pada masa sekarang digunakan persamaan (Peters &
Timmerhaus, 2003) :
Ex
6.2.
= Ey .
Nx
Ny
Ex
= Harga pembelian pada tahun 2014
Ey
= Harga pembelian pada tahun 2002
Nx
= Indeks harga pada tahun 2014
Ny
= Indeks harga pada tahun 2002
Dasar Perhitungan
Kapasitas produksi
: 100.000 ton/tahun
Satu tahun operasi
: 330 hari
Pabrik didirikan
: 2014
Harga bahan baku Sodium Carbonat : US $ 0,15 / kg
Harga bahan pembantu
6.3.

CO2
: US $ 0,6 / kg

Air
: Rp. 3000 / m3
Penentuan Total Capital Investment (TCI)
Asumsi dan ketentuan yang digunakan dalam analisa ekonomi :
commit to user
PENDAHULUAN
I124
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
125
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbonat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
1.
Pembangunan fisik pabrik akan dilaksanakan pada tahun 2014 dan
pabrik dapat beroperasi secara komersial pada awal tahun 2015.
2.
Proses yang dijalankan adalah proses kontinyu.
3.
Kapasitas produksi adalah 100.000 ton/tahun.
4.
Jumlah hari kerja adalah 330 hari per tahun.
5.
Shut down pabrik dilaksanakan selama 30 hari dalam satu tahun untuk
perbaikan alat-alat pabrik.
6.
Modal kerja yang diperhitungkan selama 1 bulan.
7.
Umur alat-alat pabrik diperkirakan 10 tahun (kecuali alat-alat tertentu
(umur pompa dan tangki adalah 5 tahun).
8.
Nilai rongsokan (Salvage Value) adalah nol.
9.
Situasi pasar, biaya dan lain-lain diperkirakan stabil selama pabrik
beroperasi.
10. Upah buruh asing U$ 8,5 per man hour.
11. Upah buruh local Rp.10.000,00 per man hour.
12. Satu man hour asing sama dengan dua man hour Indonesia.
13. Kurs rupiah yang dipakai Rp.8.500,00.
14. Semua produk Sodium Bicarbonat habis terjual.
15. Harga jual Sodium Bicarbonat U$ 0,8 /kg.
commit to user
PENDAHULUAN
I125
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
126
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbonat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
6.4.
Hasil Perhitungan
6.4.1 Fixed Capital Invesment (FCI)
Tabel 6.2 Fixed Capital Invesment
No Jenis
1
Purchase equipment cost
2
Instalasi
3
Pemipaan
4
Instrumentasi
5
US $
Rp.
Total Rp.
5.381.307
0
45.741.107.220
347.715
1.973.957.462
4.929.536.698
1.352.226
2.402.514.016
13.896.433.226
670.594
370.117.024
6.070.162.693
Isolasi
82.789
324.664.050
1.028.373.398
6
Listrik
275.964
324.664.056
2.670.361.862
7
Bangunan
827.893
8
Tanah dan perbaikan
275.964 10.000.000.000
9
Utilitas
Physical plant cost
10. Engineering & construction
Direct plant cost
7.036.093.418
10.433.478
12.345.697.806
88.648.560.313
19.647.931 15.395.916.614 182.403.326.674
3.929.586
3.679.183.323
36.480.665.335
23.577.517 18.475.099.937 218.883.992.009
11. Contractor’s fee
1.178.876
923.754.997
10.944.199.600
12. Contingency
2.829.302
2.217.01.929
26.266.079.041
Fixed capital invesment (fci)
27.585.695 21.615.866.926 256.094.270.650
commit to user
PENDAHULUAN
I126
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
127
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbonat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
6.4.2 Working Capital Investment (WCI)
No.
1.
Tabel 6.3 Working Capital Investment
Jenis
US $
Raw material inventory
2.609.939
2.
Inprocess inventory
3.
0
Total Rp.
22.184.484.678
20.623
8.156.364
183.452.279
Product inventory
4.537.071
1.794.400.014
40.359.501.345
4.
Extended Credit
6.666.667
0
56.666.666.667
5.
Available Cash
4.537.071
1.794.400.014
40.359.501.345
18.371.371
3.596.956.391
159.753.606.313
Working Capital Investment
(WCI)
Rp.
6.4.3 Total Capital Investment (TCI)
TCI
= FCI + WCI = Rp 422.243.866.247
6.4.4 Direct Manufacturing Cost (DMC)
Tabel 6.4
Direct Manufacturing Cost
No.
Jenis
1.
Harga Bahan Baku
2.
US $
Rp.
Total Rp.
32.736.434
0
278.259.690.174
Gaji Pegawai
0
3.671.000.000
3.671.000.000
3.
Supervisi
0
2.970.000.000
2.970.000.000
4.
Maintenance
1.981.993
1.418.275.625
18.265.220.070
5.
Plant Supplies
297.299
212.741.344
2.739.783.011
6.
Royalty & Patent
1.200.000
0
10.200.000.000
7.
Utilitas
0
7.488.463.821
7.488.463.821
commit to user
PENDAHULUAN
I127
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
128
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbonat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
36.215.727
Direct Manufacturing Cost
15.760.480.789
323.594.157.076
6.4.5 Indirect Manufacturing Cost (IMC)
Tabel 6.5 Indirect Manufacturing Cost
No.
Jenis
US $
Rp.
Total Rp.
1.
Payroll Overhead
0
550.650.000
550.650.000
2.
Laboratory
0
440.520.000
440.520.000
3.
Plant Overhead
0
1.835.500.000
1.835.500.000
4.
Packaging & Shipping
12.000.000
0
102.000.000.000
Indirect Manufacturing Cost
12.000.000
2.826.670.000
104.826.670.000
6.4.6 Fixed Manufacturing Cost (FMC)
Tabel 6.6
Fixed Manufacturing Cost
No. Jenis
1.
Depresiasi
2.
Property Tax
3.
Asuransi
Fixed Manufacturing Cost
US $
Rp.
4.247.129 2.181.962.500
566.284
327.294.375
1.415.710
436.392.500
6.229.122 2.945.649.374
Total Rp.
38.282.557.740
5.140.707.074
12.469.924.247
55.893.189.061
6.4.7 Total Manufacturing Cost (TMC)
TMC = DMC + IMC + FMC
TMC
= Rp 484.314.016.137
6.4.8 General Expense (GE)
commit to user
PENDAHULUAN
I128
= DMC
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
129
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbonat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
Tabel 6.7
General Expense
No. Jenis
US $
1.
Administrasi
2.
Rp
Total Rp
0
4.780.000.000
4.780.000.000
Sales
4.000.000
0
34.000.000.000
3.
Research
4.000.000
0
34.000.000.000
4.
Finance
2.085.708
815.262.354
18.534.776.972
10.085.708
5.595.263.354
91.323.776.972
General Expense (GE)
6.4.9 Total Production Cost (TPC)
TPC
= TMC + GE = Rp. 575.637.793.108
6.4.10 Analisa Kelayakan
Tabel 6.8 Analisa Kelayakan
No. Keterangan
Perhitungan
Batasan
Percent Return On Investment (% ROI)
1.
ROI sebelum pajak
39,76 %
ROI setelah pajak
29,82 %
min.11 %
Pay Out Time (POT), tahun
2.
POT sebelum pajak
1,84 tahun
POT setelah pajak
2,25 tahun
3.
Break Even Point (BEP)
46,97 %
4.
Shut Down Point (SDP)
18,57 %
5.
Discounted Cash Flow (DCF)
30,62 %
max 5 tahun
40 - 60 %
Grafik analisa kelayakan dapat dilihat pada Gambar 6.2 :
commit to user
PENDAHULUAN
I129
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
130
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbonat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
Gambar 6.2
Grafik analisa kelayakan pabrik
commit to user
PENDAHULUAN
I130
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
131
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbonat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
DAFTAR PUSTAKA
Aries, R.S., Newton, R.D., 1955, Chemical Engineering Cost Estimation,
McGraw-Hill Book Company, New York
Badger, W.L., and Banchero, J.T., 1950, Introduction to Chemical Engineering,
Mc-Graw Hill, New York
Branan, C.R., 1994, Rules of Thumb for Chemical Engineers, Gulf Publishing
Company, Houston
Brown, G.G., 1950, Unit Operation, John Wiley & Sons Inc., New York
Brownell, L.E., Young, E.H., 1959, Process Equipment Design Vessel Design,
Michigan
Coulson, J.M., and Richardson, J.F., 1989, An Introduction to Chemical
Engineering, Allyn and Bacon Inc., Massachusets
Donald, E.G., 1989, Chemical Engineering Economics, Van Nostrond, New York
Froment, G.F., and Bischoff, K.B., 1990, Chemical Reactor Analysis and Design,
John Wiley & Sons Inc., New York
Geankoplis, C.J., 2003, Transport Processes and Unit Operations, 4nd ed.,
Prentice-Hall International, Tokyo
Kern, D.Q., 1950, Process Heat Transfer, McGraw Hill International Book
Company, Singapura
Kirk, R.E., and Othmer, V.R., 1998, Encyclopedia of Chemical Technology, 4th
ed, John Wiley & Sons Inc., New York
Ludwig, E.E., 1965, Applied Process Design for Chemical and Petrochemical
Plants, volume 3, Gulf Publishing Company, Houston
McCabe, W.L., Smith, J.C., and Harriot, P., 1985, Unit Operation of Chemical
Engineering, McGraw Hill International Book Company, Singapura
McKetta, J.J., 1977, Encyclopedia of Chemical Processing and Design, volume 2,
Marcel Dekker, Inc., New York
Perry, R.H., and Green, D., 2008, Perry’s Chemical Engineers’ Handbook, 8th ed.,
McGraw Hill Companies Inc., USA
commit to user
PENDAHULUAN
I131
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
132
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbonat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
Peters, M.S., Timmerhaus, K.D., West, R.E., 2003, Plant Design and Economics
for Chemical Engineers, 5th ed., Mc-Graw Hill, New York.
Powell, S.T., 1954, Water Conditioning for Industry, 1st ed., McGraw-Hill Book
Company, Inc., New York
Pudjaatmaka, A.H., Setiono, L., 1984, Buku Teks AnalisisAnorganik Makro dan
Semimikro, PT Kalman Media Pustaka, Jakarta
Raymond, D.L., 1999, Water Quality and Treatment, 5th ed., Mc Graw Hill, USA
Rase, H.F., and Barrow, M.H., 1957, Project Engineering of Process Plant, , John
Wiley & Sons Inc., New York
Rase, H.F., and Holmes, J.R., 1977, Chemical Reactor Design for Process Plant,
vol 2 : Principles and Techniques, John Wiley & Sons Inc., Kanada
Smith, J.M., Van Ness, H.C., Abbott, M.M., 2001, Introduction to Chemical
Engineering Thermodynamics, 6th ed, McGraw-Hill Book Company,
Inc., New York
Treybal, R.E., 1981, Mass Transfer Operation, 3rd ed, McGraw-Hill Book
Company, Inc., Japan
Ulmann’s, 1999, Encyclopedia of Industrial Chemistry, VCH Verlagsgesellschaft,
Weinheim
Ullrich, G.D., 1984, A Guide to Chemical Engineering Process Design and
Economics, John Wiley & Sons, New York
Vilbrandt, F.C., Dryden, C.E., 1959, Chemical Engineering Plant Design, 4th ed.,
McGraw-Hill Book Company, Japan
Walas, S.M., 1988, Chemical Process Equipment, 3rd ed., Butterworths series in
chemical engineering, USA
Yaws, C.L., 1999, Chemical Properties Handbook, McGraw Hill Companies Inc.,
USA
US Patent 20090291038, Januari, 2011, Process For The Joint Production of
Sodium Carbonate and Sodium Bicarbonate
www.bappeda-cilegon.go.id
www.bi.co.id
commit to user
PENDAHULUAN
I132
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
133
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbonat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
www.bps.com
www.chemicalland21.com
www.chemNet.com
www.estates.com
www.fiber-indonesia.com
www.hansatc.com
www.icischemicalbusiness.com
www.jhjl.com
www.kti.ac.id
www.lycatalist.com
www.parchem.com
www.sciencelab.com
www.the-innoation-group.com
www.wikipedia.com
commit to user
PENDAHULUAN
I133
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
134
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbonat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
LAMPIRAN
commit to user
PENDAHULUAN
I134
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
135
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbonat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
LAMPIRAN A
DATA-DATA SIFAT FISIS
Data-data untuk menghitung sifat-sifat fisis gas dan cairan diperoleh dari
“Chemical Properties Handbook”, Carl L., Yaws, 1999
1. Data Fisis
Dengan : BM
=Berat molekul, Kg/Kgmol
Tb
= Titik didih, K
Tc
= Suhu kritis, K
Pc
= Tekanan kritis, bar
Komponen
Na2CO3
BM
Tb
Tc
Pc
106
CO2
44
194,700
304,190
73,820
Air
18
373,150
647,130
220,550
NaHCO3
84,1
commit to user
PENDAHULUAN
I135
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
136
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbonat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
2. Kapasitas Panas Gas
Cp = A + B.T + C.T2 + D.T3 + E.T4
Dengan : Cp
= Kapasitas panas gas, J/mol.K
T
= Suhu, K
A, B, C, D, E
= Konstanta
Komponen
A
B
C
D
E
27,437
4,231E-02
-1,9555E-05
3,9968E-09
-2,9827E-13
33,933
-8,4186E-03
2,9900E-05
-1,7825E-08
3,6934E-12
Na2CO3
CO2
Air
NaHCO3
3. Kapasitas Panas Cair
Cp = A + B.T + C.T2 + D.T3
Dengan : Cp
= Kapasitas panas cair, J/mol.K
T
= Suhu, K
A, B, C, D
= Konstanta
Komponen
A
B
C
D
-3981,02
5,2511E+01
-2,2708E-01
3,2866E-04
92,053
-3,995E-02
-2,1103E-04
5,3469E-07
Na2CO3
CO2
Air
NaHCO3
commit to user
PENDAHULUAN
I136
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
137
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbonat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
4. Kapasitas Panas Padatan
Cp = A + B.T + C.T2 + D.T3 +E/T2
Dengan : Cp
= Kapasitas panas cair, J/mol.K
T
= Suhu, K
A, B, C, D, E
= Konstanta
Komponen
Na2CO3
A
B
C
D
E
175,201
-3,4806E-04
7,4327E-06
-3,0555E-08
1,6342E-09
166,5342
-5,2459E-03
1,4575E-06
-8,4574E-07
-2,5544E-09
CO2
Air
NaHCO3
5. Vapor Pressure
Log Po = A 
B
 C. log T  D.T  E.T 2
T
Dengan : P
= Tekanan uap murni, mmHg
= Suhu, oK
T
A, B, C, D, E = Konstanta
Komponen
A
B
C
D
E
35,0187
-1,5119E+03
-1,1335E+01
9,3383E-03
7,7626E-10
29,8605
-3,1522E+03
-7,3037E+00
2,4247E-09
1,8090E-06
Na2CO3
CO2
Air
NaHCO3
commit to user
PENDAHULUAN
I137
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
138
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbonat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
6. Viskositas gas
Log μ = A + B.T + C.T2
Dengan : μ
= Viskositas gas, cP
T
= Suhu, K
A, B, C
= Konstanta
Komponen
A
B
C
11,336
4,9918E-01
-1,0876E-04
-36,826
4,2900E-01
-1,6200E-05
Na2CO3
CO2
Air
NaHCO3
7. Viskositas cairan
Log μ = A + B/T + C.T + D.T2
Dengan : μ
= Viskositas cairan, cP
T
= Suhu, K
A, B, C
= Konstanta
komponen
A
B
C
D
-17,9151
1,4605E+03
7,3127E-02
-1,1230E-04
-10,2158
1,7925E+03
1,7730E-02
-1,2631E-05
Na2CO3
CO2
Air
NaHCO3
commit to user
PENDAHULUAN
I138
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
139
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbonat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
8. Enthalpi Penguapan
 T
ΔHvap = A 1  

  Tc

 


n
Dengan : ΔHvap = Enthalpi penguapan, kJ/mol
Tc
= Suhu kritis, K
T
= Suhu, K
A, n
= Konstanta
Komponen
A
Tc
n
18,26
304,19
0,24
52,053
647,13
0,5321
Na2CO3
CO2
Air
NaHCO3
9. Densitas Cairan
ρ

= A.B 

- 1 
T
Tc



n
Dengan : ρ
= Densitas cairan, grm/ml
T
= Suhu, K
Tc
= Suhu kritis, K
A, B, n
= Konstanta
Komponen
A
B
n
Tc
Na2CO3
CO2
Air
0,46382
0,2616
0,2903
304,19
0,3471
0,274
0,28571
647,13
NaHCO3
commit to user
PENDAHULUAN
I139
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
140
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbonat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
10. Konduktivitas Panas Gas
k = A + BT + CT2
Dengan : k
= Konduktivitas panas gas, W.m/K
T
= Suhu, K
A, B, C
= Konstanta
komponen
A
B
C
Na2CO3
CO2
Air
-0,01183
1,0174E-04
2,2242E-08
0,00053
4,7093E-05
4,9551E-08
NaHCO3
11. Konduktivitas Panas Cairan
Log k = A + B (1- T/C )2/7
Dengan : k
= Konduktivitas panas cairan, W.m/K
T
= Suhu, K
A, B, C
= Konstanta
komponen
A
B
C
Na2CO3
CO2
Air
0,4320
-1,19E-03
-6,5352E-17
-0,2758
4,6120E-03
-5,5319E-06
NaHCO3
commit to user
PENDAHULUAN
I140
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
141
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbonat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
12. Surface Tension
σ = A (1- ( T/Tc ))n
Dengan : σ
= Surface tension, dyne/cm
T
= Suhu, K
Tc
= Suhu kritis, K
A, n
= Konstanta
komponen
A
Tc
n
Na2CO3
CO2
Air
79,970
304,190
1,2617
132,674
647,130
0,955
NaHCO3
commit to user
PENDAHULUAN
I141
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
142
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbonat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
LAMPIRAN B
NERACA MASSA
Data-data yang diketahui :
Kapasitas produksi = 100.000 ton/tahun
1 tahun produksi
= 330 hari
Basis
= 1 jam operasi
Jadi,kapasitas produksi per jam =
100.000 ton/tahun  1.000 kg/ton
330 hari/tahun  24 jam/hari
= 12.626,263 kg/jam
Data Bahan Baku, Katalis dan Produk :
Komponen
% berat
BM (kg/kmol)
Sodium Carbonat
Na2CO3
99,8
106
Carbon Dioksida
CO2
100
44
Air
H2O
100
18
Sodium Bicarbonat
NaHCO3
99,9
84,1
commit to user
PENDAHULUAN
I142
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
143
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbonat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
1.
Neraca Massa di sekitar Reaktor (R-01)
Tujuan : Mereaksikan larutan Na2CO3 dengan CO2, membentuk NaHCO3
Input
: Arus 3 dan Arus 4
Output : Arus 5 dan Arus 6
Kondisi Operasi :
P
= 3,42 atm
T
= 40 oC
Basis perhitungan masuk reaktor
Mol Na2CO3
= 76,672 kmol/jam
Mol Air
= 1397,877 kmol/jam
Mol CO2
= 90,21 kmol/jam
Konversi
= 98 % Na2CO3
Na2CO3
Mula
+ H 2O
+ CO2
2NaHCO3
: 76,672
1397,877
90,21
Reaksi : 75,138
75,138
75,138
150,276
1322,739
15,072
150,276
Sisa
: 1,534
-
commit to user
PENDAHULUAN
I143
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
144
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbonat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
Neraca Massa di sekitar Reaktor (R-01)
INPUT (kg/jam)
Komponen
Arus 3
Na2CO3
H2 O
Arus 4
OUTPUT (kg/jam)
Arus 5
Arus 6
8.127,266
162,545
25.161,813
23.808,033
NaHCO3
127,538
CO2
3.969,315
661,552
3.969,315
661,552
Udara
33.416,617
Jumlah
2.
37.385,932
36.724,379
37.385,932
Neraca Massa Sekitar Filter (RDVF-01)
Tujuan
: Menyaring hasil bawah keluaran reaktor
Input
: Arus 6
Output
: Arus 7 dan Arus 8
Kondisi Operasi : P
= 1 atm
T
= 40 oC
commit to user
PENDAHULUAN
I144
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
145
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbonat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
Neraca Massa di sekitar Filter (RDVF-01)
INPUT
Komponen
OUTPUT (kg/jam)
(kg/jam)
Arus 6
Na2CO3
Arus 7
Arus 8
162,545
162,545
H2O
23.808,033
23.143,493
664,540
NaHCO3
12.753,801
127,538
12.626,263
23.433,577
13.290,803
CO2
Udara
Jumlah
3.
36.724,379
36.724,379
Neraca Massa Sekitar Rotary Dryer (RD-01)
11
8
DRYER
9
Tujuan
: Mengurangi kadar cairan (air) hingga didapatkan NaHCO3 99,9%
Input
: Arus 8 dan Arus 9
Output
: Arus 10 dan Arus 11
Kondisi Operasi : P
T
= 1 atm
= 175 oC
commit to user
PENDAHULUAN
I145
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
146
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbonat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
Neraca Massa Sekitar Rotary Dryer (RD-01)
INPUT (kg/jam)
Komponen
Arus 8
OUTPUT (kg/jam)
Arus 9
Arus 10
Arus 11
Na2CO3
H2O
NaHCO3
664,540
12,513
652,028
12.626,263
12.500,000
126,263
CO2
28.866,091
Udara
13.290,803 28.866,091
42.156,894
Jumlah
4.
28.866,091
12.512,513 29.644,381
42.156,894
Neraca Massa sekitar Cyclone (C-01)
12
11
CYCLONE
13
Tujuan
: Memisahkan produk NaHCO3 yang terbawa oleh aliran gas
keluaran Rotary dryer
Input
: Arus 11
Output
: Arus 12 dan Arus 13
Kondisi Operasi : P
T
= 1 atm
= 84,80 oC
commit to user
PENDAHULUAN
I146
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
147
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbonat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
Neraca Massa sekitar Cyclone (C-01)
INPUT
Komponen
(kg/jam)
Arus 11
OUTPUT (kg/jam)
Arus 12
Arus 13
Na2CO3
H2O
NaHCO3
652,028
651,914
0,114
126,263
12,626
113,636
CO2
Udara
28.866,091
Jumlah
5.
29.644,381
28.866,091
29.530,631
29.644,381
113,750
113,750
Neraca Massa sekitar Bucket elevator (BE-01)
13
10
BE-01
14
Tujuan
: Menyimpan produk NaHCO3
Input
: Arus 10, Arus 13
Output
: Arus 14
Kondisi Operasi : P
= 1 atm
T
= 30 oC
commit to user
PENDAHULUAN
I147
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
148
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbonat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
Neraca Massa sekitar Becket Elevator (BE-01)
Komponen
INPUT (kg/jam)
Arus 10
Arus 13
OUTPUT
(kg/jam)
Arus 14
Na2CO3
H2O
NaHCO3
12,513
0,114
8,401
12.500,000
113,636
12.613,636
113,750
12.512,513
12.626,263
12.626,263
CO2
Udara
Jumlah
6.
Neraca Massa sekitar Mixer (M-01)
2
1
3
MIXER
7
Tujuan
: Mencampur Na2CO3 dan air
Input
: Arus 1, Arus 2, Arus 7
Output
: Arus 3
Kondisi Operasi : P
= 1 atm
T
= 30 oC
commit to user
PENDAHULUAN
I148
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
149
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbonat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
Neraca Massa sekitar Mixer (M-01)
Komponen
Arus 1
Na2CO3
H2O
OUTPUT
INPUT (kg/jam)
Arus 2
7.964,720
15,961
2.002,359
NaHCO3
(kg/jam)
Arus 7
Arus 3
162,545
8.127,266
23.143,493
25.161,813
127,538
127,538
CO2
Udara
Jumlah
7.980,682
2.002,359
33.416,617
23.433,577
33.416,617
commit to user
PENDAHULUAN
I149
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
150
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbonat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
LAMPIRAN C
NERACA PANAS
Dalam Penyusunan neraca panas prarancangan pabrik Sodium Bicarbonat
dengan kapasitas 100.000 ton/tahun ini, ada beberapa hal yang menjadi dasar
perhitungan, yaitu :
1. Basis perhitungan adalah 1 jam operasi.
2. Suhu referensi adalah 298,15 K.
3. Satuan kapasitas panas yang digunakan adalah kJ/kmol dan satuan
perubahan entalpi adalah kJ.
1.

Neraca Panas Mixer (M-01)
Panas masuk
Umpan Na2CO3 fresh feed dari tangki S-01
T masuk
= 30 °C
Komponen
Na2CO3
H2 O
Kmol/jam
∫ Cp dT
(kj/kmol)
Q (kj/jam)
75,147
874,691
65.730,738
0,886
377,486
334,454
Jumlah
66.065,192
commit to user
PENDAHULUAN
I150
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
151
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbonat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
Umpan H2O fresh feed dari tangki T-01
T masuk
= 30 °C
Komponen
kmol/jam
H2 O
111,150
∫Cp dT,
Q , kj/jam
kj/kmol
377,486
41.957,434
41.957,434
Jumlah
Recycle dari RDVF-01 (Arus 7)
T masuk
= 40 °C
Komponen
Na2CO3
kmol/jam
1,534
H2 O
1284,679
NaHCO3
1,518
∫Cp dT,
2.623,748
4.023,833
1.130,993 1.452.962,977
2.113,658
Jumlah

Q , kj/jam
kj/kmol
3.208,806
1.460.195,616
Panas keluar
T keluar
= 38,18 °C
Komponen
Na2CO3
H2 O
NaHCO3
kmol/jam
76,672
1.396,715
1,518
Jumlah
∫Cp dT,
Q , kj/jam
kj/kmol
2.305,896
176.818,424
994,173 1.388.575,363
1.860,484
2.824,455
1.568.218,242
Total Panas Keluar = 1.568.218,242 kJ/jam
commit to user
PENDAHULUAN
I151
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
152
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbonat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
2.
Neraca Panas Expansion Valve (EV-01)
Kondisi operasi :

T1
= 300C
T2
= 26,280C
Panas Masuk
Umpan CO2 fresh feed
Komponen
kmol/jam
CO2
90,21
∫Cp dT,
kj/kmol
192,488
Total

Q , kj/jam
17.357,945
17.357,945
Panas Keluar
Komponen
kmol/jam
CO2
90,21
∫Cp dT,
kj/kmol
49,181
Total
Q , kj/jam
4.434,950
4.434,950
Panas karena proses ekspansi = Hout - Hin
= 12.922,995 kJ/jam
commit to user
PENDAHULUAN
I152
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
153
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbonat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
3.
Neraca Panas Heat Exchanger (HE-01)
Kondisi operasi :

Tin
= 26,280 C
Tout
= 400 C
Panas masuk
Komponen
CO2
kmol/jam
90,21
Udara
995,382
∫Cp dT,
49,181
4.434,950
6.043,333 6.015.425,840
Total

Q , kj/jam
kj/kmol
6.087.549,148
Panas keluar
Komponen
CO2
Udara
kmol/jam
90,21
995,382
Total
∫Cp dT,
Q , kj/jam
kj/kmol
509,006
45.917,504
6.070,098 6,042.066,594
6.087.549,148
Total panas keluar = 6. 087.549,148 KJ/jam
commit to user
PENDAHULUAN
I153
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
154
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbonat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
4.
Neraca Panas Reaktor (R-01)
Pendingin
5
3
R-01
6
4
P. Reaksi

Panas masuk
Arus 3 (larutan Na2CO3)
T masuk
= 38,18 °C
Komponen
Na2CO3
kmol/jam
76,672
H2O
1.396,715
NaHCO3
1,518
∫ cp.dT
(KJ/Kmol)
2.305,896
Q (KJ/jam)
176.818,424
994,173 1.388.575,363
1.860,484
Total
2.824,455
1.568.218,242
Arus 4 (gas CO2)
T masuk
= 40 °C
Komponen
CO2
kmol/J
90,21
∫ cp.dT
(KJ/Kmol)
509,006
Q (KJ/jam)
45.917,504
45.917,504
Total
Panas Reaktan = 1.614.135,746 KJ/jam
commit to user
PENDAHULUAN
I154
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
155
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbonat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun

Panas reaksi
Hf 298.15 K
Hf 298.15 K
(KJ/mol)
(KJ/kmol)
-1.151,143920
-1.151.143,920
H2O
-285,838328
-285.838,328
NaHCO3
-929,266400
-929.266,400
CO2
-393,513568
-393.513,568
Komponen
Na2CO3
Total
-2.106.905,864
Panas reaksi

= 2.106.905,864 KJ/jam
Panas keluar
Produk cairan
T keluar
= 40 oC
Komponen
kmol/j
Na2CO3
1,534
H2 O
1.321,567
NaHCO3
151,813
∫ cp.dT
(KJ/Kmol)
2.623,748
Q (KJ/jam)
4.023,833
1.130,993 1.494.683,223
2.113,658
Total
320.880,566
1.819.587,621
Panas keluar produk cairan
= 1.819.587,621 KJ/jam
Produk gas
T keluar
= 40oC
komponen
kmol/j
CO2
∫ cp.dT
(KJ/Kmol)
15,029
579,824
Total
Q (KJ/jam)
8.714,451
8.714,451
Panas keluar produk gas
= 8.714,451 KJ/jam
Total panas produk
= 1.828.302,072 KJ/jam
Panas yang diserap pendingin
= 1.892.739,538 KJ/jam
commit to user
PENDAHULUAN
I155
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
156
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbonat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
5.

Neraca Panas Filter (RDVF-01)
Panas Masuk
Arus 6 (slurry hasil keluaran reaktor)
P
= 1 atm
T
= 400C
Komponen
kmol/jam
Na2CO3
1,534
H2 O
1.321,567
NaHCO2
151,813
∫ cp.dT
Q (KJ/jam)
(KJ/Kmol)
2.623,748
4.023,833
1.130,993 1.494.683,223
2.113,658
320.880,566
1.819.587,621
Total

Panas Keluar
Arus 7 (filtrat hasil RDVF-01)
P
= 1 atm
T
= 400C
Komponen
Na2CO3
H2 O
NaHCO3
kmol/jam
1,534
1.284,679
1,518
Total
∫ cp.dT
Q (KJ/jam)
(KJ/Kmol)
2.623,748
4.023,833
1.130,993 1.452.962,977
2.113,658
3.208,806
1.460.195,616
commit to user
PENDAHULUAN
I156
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
157
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbonat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
Arus 8 (cake hasil RDVF-01)
P
= 1 atm
T
= 381,569 K (Tdew)
Komponen
kmol/jam
H2 O
NaHCO3
∫ cp.dT
(KJ/Kmol)
Q (KJ/jam)
36,88
1.130,993
41.720,245
150,295
2.113,658
317.671,760
Total
359.392,006
Total panas keluar = 1.819.587,621 KJ/jam
6.

Neraca Panas Rotary Dryer (RD-01)
Panas Masuk
Arus 8 (Cake hasil keluaran RDVF-01)
P
= 1 atm
T
= 400C
Komponen
H2O
NaHCO3
Total
kmol/jam
∫ cp.dT
(KJ/Kmol)
Q (KJ/jam)
36,888
1.130,993
41.720,245
150,295
2.113,658
317.671,760
359.302,006
commit to user
PENDAHULUAN
I157
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
158
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbonat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
Arus 9 (udara panas masuk)
P
= 1 atm
T
= 1750C
Komponen
Udara
kmol/jam
∫ cp.dT
995,382
7.013,103 6.980.717,472
Total

Q (KJ/jam)
(KJ/Kmol)
6.980.717,472
Panas keluar
Arus 10 (Produk NaHCO3 keluar rotary dryer)
P
= 1 atm
T
= 79,80 0C
Komponen
H2O
kmol/jam
0,695
NaHCO3
148,792
∫ cp.dT
(KJ/Kmol)
4.121,095
Q (KJ/jam)
2.862,351
7.430,666 1.105.622,230
Total
1.108.484,581
Arus 11 (panas produk terbawa aliran gas)
P
= 1 atm
T
= 79,800C
Komponen
H2 O
NaHCO3
kmol/jam
∫ cp.dT
(KJ/Kmol)
Q (KJ/jam)
36,194
1.851,659
67.018,209
1,503
7.430,660
11.167,901
Total
78.186,111
commit to user
PENDAHULUAN
I158
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
159
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbonat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
Arus 11 (panas yang dibawa gas keluar RD-01)
P
= 1 atm
T
= 84,800C
Komponen
kmol/jam
Udara
995,382
∫ cp.dT
Q (KJ/jam)
(KJ/Kmol)
6.043,333 6.015.425,840
Total
6.015.425,840
Total panas keluar = 7.340.109,478 KJ/jam
Panas yang hilang = 138.012,946 KJ/jam
7.
Neraca Panas Cyclone (C-01)
12
11

C-01
13
Panas Masuk
Arus 11 (aliran gas masuk cyclone)
P
= 1 atm
T
= 84.800C
Komponen
H2 O
NaHCO3
Udara
kmol/jam
∫ cp.dT
(KJ/Kmol)
Q , kj/jam
36,194
1.851,659
67.018.209
1,503
7.430,660
11.167,901
995,382
6.043,333 6.015.425,840
Total
6.093.611,950
commit to user
PENDAHULUAN
I159
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
160
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbonat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
 Panas Keluar
Arus 12 (aliran gas keluar cyclone)
P
= 1 atm
T
= 84,800 C
Komponen
kmol/jam
H2 O
NaHCO3
Udara
∫ cp.dT
(KJ/Kmol)
Q , kj/jam
36,187
1851,659
67.005,518
0,150
7.430,666
1.116,790
995,382
6.043,333 6.015.425,840
Total
6.083.549,148
Arus 13 (produk NaHCO3)
P
= 1 atm
T
= 79,800C
Komponen
kmol/jam
∫ cp.dT
(KJ/Kmol)
Q , kj/jam
H2 O
0,006
1.851,659
67.005,518
NaHCO3
1,353
7.430,666
1.116,790
Total
10.062,803
Total panas keluar = 6.093.611,950 KJ/jam
commit to user
PENDAHULUAN
I160
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
161
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbonat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
8.

Neraca Panas Heat Exchanger (HE-02)
Panas Masuk
Arus 9
P
= 1 atm
T
= 400C
Komponen
Udara
kmol/jam
995,382
∫ cp.dT
Q (KJ/jam)
(KJ/Kmol)
2.748,138 2.735.447,955
2.735.447,955
Total
Panas Masuk (panas yang ditambahkan) = 4.245.269,517

Panas Keluar
Udara
P
= 1 atm
T
= 1850C
Komponen
Udara
kmol/jam
995,382
∫ cp.dT
Q (KJ/jam)
(KJ/Kmol)
7.013,103 6.980.717,472
6.980.717,472
Total
Total panas keluar = 6.980.717,472
commit to user
PENDAHULUAN
I161
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
162
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbonat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
9. Neraca Panas Bucket Elevator (BE-01)
 Panas Masuk
Arus 10
P = 1 atm
T = 30oC
Komponen
H2 O
NaHCO3
kmol/jam
∫ cp.dT
(KJ/Kmol)
Q , kj/jam
0,694
76.928,829
1.108,581
148,791
7.442,493
1.107.376
Total
1.108.484,581
Arus 13
P = 1 atm
T = 300C
Komponen
H2 O
NaHCO3
kmol/jam
∫ cp.dT
(KJ/Kmol)
Q , kj/jam
0,0063
1.596,825
10,06
1,325
7.594,568
10.052,74
Total
10.062,803
Total panas masuk = 1.118.547,384 kj/jam
commit to user
PENDAHULUAN
I162
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
163
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbonat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
Arus 14
P = 1 atm
T = 300C
Komponen
H2 O
NaHCO3
kmol/jam
0,7008
150,1445
∫ cp.dT
(KJ/Kmol)
1.596,1
Q , kj/jam
1.118,547
7.442,356 1.117.428,836
Total
1.118.547,384
Total panas keluar = 1.118.547,384 kj/jam
commit to user
PENDAHULUAN
I163
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
164
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbonat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
LAMPIRAN D
PERANCANGAN REAKTOR
Tugas
: Mereaksikan larutan Sodium carbonat dengan Carbon Dioksida.
Tipe
: Reaktor gelembung silinder tegak dengan pendingin coil.
Kondisi operasi
: T = 40 °C
P = 3 atm
Reaksi yang terjadi adalah :
*) Reaksi utama :
Na2CO3 (s)
+
Sodium carbonat
CO2 (g) 
 2NaHCO3 (s)
H2O (l)
+
Air
Carbon dioksida
Sodium Bicarbonat
Untuk menentukan persamaan – persamaan yang digunakan untuk menghitung
ukuran reaktor harus diketahui faktor yang paling berpengaruh dalam proses.
Faktor tersebut adalah :
1. reaksi kimia
2. perpindahan massa gas ke dalam cairan
Kriteria yang dipakai dalam menentukan faktor yang berpengaruh adalah kriteria
parameter konversi M :
2
MH 
konversi maksimum di film
transfer difusi melewati film
2
MH 
dengan :
k r .C A .BL
k BL2
M
= Parameter konversi film
kr
= Konstanta kecepatan reaksi
commit to user
PENDAHULUAN
I164
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
165
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbonat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
CA
= Konsentrasi reaktan (ethylbenzene) dalam fase cair, kmol/m3
DBL = Difusivitas gas ke dalam cairan, m2/s
kBL = Koefisien transfer massa antara fase gas dan cairan, m/s
Bila :
MH > 2
: reaksi kimia relatif sangat cepat dibandingkan dengan
transfer massa, sehingga transfer massa yang paling
berpengaruh.
0,02<MH<2 : transfer massa dan reaksi kimia sama – sama berpengaruh.
MH < 0,02
: reaksi kimia relatif sangat lambat dibandingkan transfer
massa, sehingga reaksi kimia yang paling berpengaruh.
1. Feed Cairan
Komposisi cairan masuk reaktor :
T
= 400 C
P
= 3 atm
komponen
Na2CO3
H2O
NaHCO3
Total
kg
wi
kmol
xi
8.127,266
0,243
76,681
0,052
25.161,813
0,753
1.396,715
0,947
127,538
0,004
1,518
0,001
33.416,617
1,000
1.474,914
1.000
PENDAHULUAN
I165
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
166
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbonat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
Densitas cairan :
ρ
= A.B
komponen
 T n
  1 
 Tc 
wi
A
B
Tc(K)
n
ρ(kg/m3)
ρc=wi.ñi
2.540,00
617,754
1.013,63
763,242
Na2CO3
0,243
H2O
0,753
NaHCO3
0,004
2.173,00
8,293
1
5.726,63
1.389,29
Total
ρc
0,347 1
= 1.389,29 kg/m3
0,274
647,13 0,28571
= 86,7303 lb/ft3
Berat molekul cairan :
komponen
Na2CO3
H2O
NaHCO3
BM
xi
BMc=BMi.xi
106
0,052
5,51
18
0,947
17,06
84,010
0,001
0,09
1,000
22,66
Total
BMc = 22,66 kg/kmol
Kecepatan volumetris cairan :
Fc
Massa cairan
ρc
=
= 24,,05 m3/jam
commit to user
PENDAHULUAN
I166
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
167
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbonat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
Viskositas :
log μ cair  A 
B
 CT  DT 2
T
komponen
wi
Na2CO3
0,243
H2 O
0,753
NaHCO3
0,004
Total
1,000
ìc =
A
B
-10,216
1.792,5
C
D
0,018
0,000
ìi cair
ìci=wi/ ìi
0,663
1,135
1,135
1
 ci
= 0,88111cp
= 8,811E-04 kg/m.s
Surface Tension (óc)
T 

óc = A 1  
 Tc 
komponen
n
wi
Na2CO3
0,243
H2O
0,753
NaHCO3
0,004
Total
A
Tc
132,674
647,130
n
0,955
Ói
70,541
1
óc
53,116
53,116
óc = 53,116dyne/cm
= 0,531 N/m
= 0,00541 kg/m
commit to user
PENDAHULUAN
I167
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
168
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbonat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
2. Penentuan Parameter Konversi (M)
a. Diffusivitas carbon dioksida terlarut ke dalam cairan
BL
117,3.10 18.φ . BM  . T

 L . v B 0,6
1/ 2
Dengan :
BL
= Difusivitas CO2 dalam pelarut, m2/s
Ö
= Faktor disosiasi pelarut (air),Ö = 2,26
BM = Berat molekul campuran cairan, kg/kmol
T
= Suhu reaktor, K
ìL
= Viskositas cairan, kg/m.s
vB
= Volume molal CO2 pada titik didihnya, m3/kmol
=
0,034 m3/kmol
117,3.1018.φ . BM  . T
BL 
0,6
 L . vB
1/ 2
BL
= 1,46.10-9
m2/s
= 5,26.10-6 m2/jam
b. Koefisien transfer massa CO2 di fase cair
Untuk rancangan perforated plate
1
3
 g . μc   BL . ρc 
  

k BL  0.42  
 ρc   μc 
1
2
Dengan :
KBL
= Koefisien transfer massa CO2 pada fase cair, m/s
g
= Percepatan gravitasi, m/s2
commit to user
PENDAHULUAN
I168
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
169
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbonat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
ìc
= Viskositas cairan, kg/m.s
ñc
= Densitas cairan, kg/m3
BL
= Difusivitas oksigen ke dalam cairan pada fase cair, m2/s
kBL
= 2,924.10-4 m/s
= 1,053 m/jam
c. Menghitung konstanta kecepatan reaksi
Reaksi 1
Na2CO3 (s) + H2O (L) + CO2 
 2NaHCO3
A
+ B
C
dapat dituliskan :
 rA  k  C A  C B
Untuk persamaan 1 :
Karena CO 2 konstan, maka :
CB0=CB
 rA  k. C A .C B
 rA  k. C A0 (1 - x A ).C B0
 dC A 

  k.C A0 (1 - x A ).C B0
 dt 
 dX 
C A0  A   k.C A0 (1 - x A ).C B0
 dt 
X
t
dx
0 (1 - xAA )  0 k C B0 dt
 ln(1  X A )  k.C B0 . t
k
 ln(1  X A )
C B0 . t
 ln(1  0,98)
k commit to user
C B0 . t
PENDAHULUAN
I169
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
170
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbonat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
dimana :
= konversi sodium carbonat
XA
Diketahui konversi
= 98 %
CB0
= 2,158E-8 kmol/cm3
t
= 60 menit
k
= 3,021E+00 m3/kmol.menit
(US.Patent; 725,584,1)
= 5,035E-02 m3/kmol.s
= 1,813E+02 m3/kmol.jam
d. Menghitung parameter konversi (MH)
MH2 
k r . C A .BL
k BL2
MH = 0,09411
Nilai 0,02<Mh<2 sehingga transfer massa dan reaksi kimia sama – sam
berpengaruh..
3. Penentuan Kecepatan Reaksi
k
= 1,813E+02 m3/kmol.jam
CAO
= 3,1880 kmol/m3
CBO
= 2,1583E-02 kmol/m3
xA
= 0,98
(-rA) = 2,4943E-01 kmol/m3.jam
commit to user
PENDAHULUAN
I170
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
171
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbonat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
4. Perancangan Perforated Plate
Digunakan perforated plate dengan susunan triangular pitch dengan
pertimbangan :

Jumlah lubang tiap satuan lebih besar daripada susunan square pitch

Ukuran reaktor menjadi lebih kecil dan turbulensi lebih terjamin
Susunan orifice :
commit to user
PENDAHULUAN
I171
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
172
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbonat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun

Mencari laju alir gas masuk reaktor / Qg
Qg = 0,159 m3/s
= 159084,152 cm3/s

Mencari dbo
Dengan, do
dbo
=
0,12 cm (perry 5ed, : 0,024-0,95 cm)
=
0,0012 m
=
0,0014 m
0,1423 cm

Mencari laju alir tiap orifice
Qgo = 0,1068 cm3/s

Mencari luas tiap orifice
Lo = 0,01130 cm2

Mencari jumlah orifice
No = 1.489.496
commit to user
PENDAHULUAN
I172
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
173
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbonat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun

Mencari nilai pitch
k = > 1, diambil = 3,5
c = 0,498 cm

Mencari jumlah luas orifice
Lto = 16.873,260 cm2

Mencari luas perforated plate
Mencari presentase luas total orifice terhadap perforated plate
Dpc = 0,241
diplotkan pada grafik, diperoleh nilai a
commit to user
PENDAHULUAN
I173
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
174
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbonat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
a
= 0,055
Lp = 306.131,991 cm2
5. Menentukan Diameter dan Tinggi Cairan

Menentukan diameter reaktor
DR = 624,481 cm
= 6,245 m

Trial tinggi reaktor
LRO = Hcair + Hgas + Hcoil
= 10 m

Tekanan gas rata-rata dalam reaktor
Pgr = 3,007 atm

Diameter gelembung gas rata-rata dalam reaktor
DBr = 0,00143 m
commit to user
PENDAHULUAN
I174
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
175
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbonat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun

Kecepatan terminal gelembung
Vt = 0,112 m/s

Waktu tinggal gelembung dalam reaktor
Dengan asumsi kecepatan naik gelembung di dalam reaktor konstan pada
kecepatan terminalnya.
g = 89,572 s

Volume tiap gelembung
Vgo = 1,543E-09 m3
= 0,00154 cm3

Jumlah gelembung tiap orifice per satuan waktu
Ngo = 69 buah/s

Jumlah gelembung total dalam reaktor
Ngt = 9.235.306.028 buah
commit to user
PENDAHULUAN
I175
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
176
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbonat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun

Volume gas gelembung total di dalam reaktor
Vgt = 14.249.525 cm3
= 14,250 m3

Menentukan volume cairan
Dari neraca massa sodium carbonat di cairan dalam reaktor, di dapat :
Fc (CAin – CAout) = (-rA)*Vgc*(I-έ)
 rA  k. C A .C B
 rA  k. C A0 (1 - x A ).C B0
k
= 181,2584 m3/kmol.j
CAO = 3,1888 kmol/m3
CBO = 2,1583E-02 kmol/m3
Xa
= 0,98
(-rA) = 2,4943E-01 kmol/m3j
Vcair = 301,2758 m3
Jadi :
Vgas+cair = 315,5254 m3

Menentukan tinggi cairan
D
= 6,245 m
V
= 0,25**D2*H
H
= 10,307 m
commit to user
PENDAHULUAN
I176
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
177
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbonat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun

Menentukan hold up gas
εg = 0,045

Luas permukaan interface
Ag = 188,970 m2/m3
6. Penurunan Tekanan (Pressure Drop)
1.
Dry Pressure Drop
Dry pressue drop merupakan pressure drop aliran gas akibat friksi di
dalam hole (orifice). Dimana hole dianggap sebagai tabung pendek dengan
tebal plate sama dengan tinggi tabung. (Treybal, 1981, hal 171)
 
A
V 
hD  o g Co 0.41.25  o
An
2.g  L  

 4.L. f  A o
 
 1 
do

 An



2



dimana :
hD
= dry pressure drop
Vo
= kecepatan linier gas lewat hole, m/s
= 0,094 m/s
do
= diameter hole
= 0,0012 m
L
= tebal plate
Tebal plate dari Treybal, tabel 6,2, hal 169: Untuk bahan Stainless Steel
dan
do = 1,2 mm, maka L/do = 0,65
commit to user
PENDAHULUAN
I177
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
178
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbonat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
L
= 0,00078m = 0,78 mm
Co
= koefisien orifice = 1,09*(do/L)^0,25
= 1,2139426
= luas orifice, m2
Ao
= 1,13. 10-6
m2
= luas perforate plate, m2
An
= 3,06. 101
ρL
m2
=densitas cairan
= 1389,2899 kg/m3
Qgo
= 1,068 . 10-7 m3/s
Reh
= Bilangan Reynold gas lewat hole
R
eh

Vo. ρ g .d
μ
o
g
Vo
= 0,094 m/s
ρg
= 6,9308 kg/m3
μg
= 1,970. 102 μpoise = 1,970. 10-4 cp = 1,970.10-7 kg/m.s
Reh
= 3990
f
= Faktor friksi Fanning
= 0,079/(Re^0,25), untuk aliran turbulen 2000<Re<100.000
2.
f
= 0,009940083
hD
= 4,45. 10-5 m
Hydraulic Head
Pressure drop akibat gaya hidrostatis cairan dalam reaktor. (Treybal, 1981,
hal 172)
commit to user
PENDAHULUAN
I178
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
179
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbonat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
hL
3.
= tinggi cairan = 10,3068 m
Residual Gas Pressure Drop
Pressure drop akibat pembentukan gelembung gas. (Treybal, 1981, hal
172)
6. σ L
ρ L .d o .g
hR 
σL
= 0,53 N/m
g
= 9,8 m/s
hR
= 0,195 m
*) Total Pressure Drop (Pt)
ht = hD + hL + hR = 10,502 m
Pt = ht * L * g
= 1,4484 atm
7. Dimensi Reaktor
a. Tipe
Jenis reaktor
= Tangki tertutup, silinder tegak
Alasan pemilihan
= Process vessel, menjaga tekanan (P>1 atm) dan
suhu tetap
Head
= Flanged & dished head (torisperical)
Alasan pemilihan
= Cocok untuk tekanan antara 15 - 200 Psig
b. Kondisi operasi
40 0C = 313,15 K
T operasi
=
P operasi
= 3 atm = 44,09 psia
commit to user
PENDAHULUAN
I179
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
180
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbonat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
ΔP total
= 1,4484 atm = 21,29 psia
Over desain
= 10 %
P perancangan
=
4,893 atm = 71,91 psia
c. Pemilihan material konstruksi
Material
= low-alloy stell SA-204 Grade C
Alasan pemilihan
= 1. Tahan korosi, tahan panas dan tahan asam
2. Tekanan operasi moderat
3. Suhu operasi < 900 F
4. Untuk dinding reaktor yang tebal
(Hal. 253 Brownell, 1959)
Spesifikasi
= 75000 Psi
= Tensile strength
Allowable stress (f) = 18750 Psi
Corrosion allowance = 0,125
(Tabel 13.1 Brownell, 1959)
d. Tebal shell
ts 
P d .ri
f.E  0.6P
dengan
 c
d
ts
= Tebal shell, in
Pd
= Tekanan desain, psia
ri
= Jari-jari dalam reaktor, in
f
= Allowable stress, psi
c
= Corrosion allowance, in
E
= 85 % (single welded butt joint)
commit to user
(Brownell, 1959)
PENDAHULUAN
I180
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
181
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbonat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
ts 
Sehingga
37,98 x 122,929
 0,125
(18750 x 0.85)  (0,6 x 71,91)
= 0,681 in
dipakai tebal shell standar
= 0,750 in = 0,019 m
e. Tinggi shell
Tinggi reaktor
= 10,307 m = 405,059 in
Diameter reaktor
= 6,245 m = 245,858 in
Volume reaktor
= 315,525 m3 = 11.142,612 ft3
Over desain
= 10 %
Volume perancangan = (1+0,1)  315,525 m3 = 347,078 m3
= 12.256,873ft3
= 2.183,054 bbl
Volume reaktor (Vt) = Volume shell + 2*Volume Head
Vt
=
H 
1/4.Л.Di2.H + 2.0,000076.Di3
Vt - 2 * Vh
0.25 * 3.14 * Di^2
= 11,336 m
= 446,311 in
f. Dimensi head
OD shell
= ID shell + 2*ts
= 245,858 + (2. 0,681)
= 247,358 in
= 6,283 m
= 6282,914
mm
Rumus tebal head untuk Flanged & dished head :
P d .r c .v
th 
 c
2.f.E  0.2P d commit to user
PENDAHULUAN
I181
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
182
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbonat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
dengan,
th = tebal head (in)
Pd =Tekanan desain (Psia)
= 71,912
Psia
Di =Inside diameter of reactor (in)= 245,858
in
f = Allowable stress ( Psi)
= 18750
Psi
E = welded joint efficiency
= 0,850
c = corrosion allowance (in)
= 0,125
(single welded butt joint)
in
V = 1/6(2+k2)
k = a/b
a = jari - jari dalam = Di/2
b = kedalaman dish
Dipilih a = 2b, sehingga k = a/b = 2
V
= 1/6(2+k2)
th
=
1
=
0,680 in
dipakai tebal standar =
OD head
0,750 in = 0,019 m = 19,050 mm
= ID + 2.th
= 247,358
in
= 6,283
m
= 6282,914
mm
e. Tinggi reaktor
Dari tabel 5-11 Brownell untuk ts = 0,750 in
diperoleh
sf =
2,438 - 4,5
in
commit to user
PENDAHULUAN
I182
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
183
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbonat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
dipilih
sf =
4
in
OD
OA
b
sf
ID
t
a
OD = 247,358 in = 6,283 m
ID = 245,858 in = 6,245 m
a = ID/2 = 122,929 in = 3,122 m
b =ID/4 = 61,465 in = 1,561 m
tinggi head = OA = Th + Sf + b =( 0,750 + 4 + 61,465 ) in
tinggi head = 66,215 in = 1,682 m
Tinggi reaktor = Tinggi silinder + 2* tinggi head
= 11,336 m + ( 1,682 ) m
= 14,7 m
= 578,740 in
= 48,228 ft
8. Perancangan Coil Pendingin
a. Kebutuhan air pendingin
Kondisi operasi isotermal
Jumlah panas yang diserap berdasarkan perhitungan Neraca Panas
Q
= 1.892.739,538 kJoule/jam
T operasi
= 40 oC = 313,15 oK = 104 oF
commit to user
PENDAHULUAN
I183
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
184
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbonat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
Pendingin
= air
Suhu masuk t1
= 30 oC = 303,15 oK =
86 oF
Suhu keluar t2
= 35 oC = 308,15 oK = 95 oF
Sifat fisis air pada suhu rata-rata (42,5 oC)
Cp air
= 75,337 Btu/lbm.F = 4,181 kJ/kg. K
Jumlah air yang dibutuhkan
M air
=
Q
Cp .t 2  t 1 
=
1.892.739,538 kJ /jam
4,181 kJ/kmol. K.318,15  301,15K
= 110.075,799 kg/jam
= 30,557
kg/s
Volume pendingin yang diperlukan
= 107,857
m3/jam
= 0,030 m3/s
b. Δt Log Mean Temperature Difference (LMTD)
TLMTD 
=
(T  t1 )  (T  t 2 )
 T  t1 

Ln
 T  t2 
12,984 F
c. Pipa koil pendingin
Ukuran pipa koil
: 1,5 – 2,5 in
Dipilih IPS
= 2,5 in
Spesifikasi pipa koil :
Diameter pipa luar (OD)
(Perry, 1999 , hal 11.20)
(Kern, 1983, hal 844)
= 2,88 in = 0,073 m = 0,24 ft
commit to user
PENDAHULUAN
I184
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
185
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbonat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
Schedule Number (SN)
= 40
Diameter dalam (ID)
= 2,469 in = 0,063 m = 0,2058 ft
Flow area per pipe (ao)
= 4,79 in2 = 0,003 m2
Surface area per linier ft (Ao) = 0,753 ft2/ft = 0,230 m2/m
Susunan koil
: helix
Diameter helix (Dh)
= 0,7 – 0,8 IDReaktor
Dipilih Dh
= 0,75 IDr
IDr
= 6,245 m
Dh
= 4,684
(Rase, 1977, hal 361)
m = 15,366 ft
Jarak antar lilitan (l) = 1 – 1,5 OD
Dipilih l,5
(Perry, 1999)
= 1,5 x OD
1,5
= 0,110 m
d. Koefisien transfer panas dalam koil
Digunakan data air pendingin
1
hi.ID
ID 

 0,027. Re 0,8 . Pr 3 .1  3,5
(Kern, 1983, hal 103)
k
Dh 

Dengan : hi
Re
= koefisien transfer panas konveksi dalam koil, Btu/jam.ft2.F
ID
= diameter dalam koil, ft
k
= konduktifitas panas air, Btu/jam,ft.F
Dh
= diameter helix, ft
Re
= bilangan Reynold
Pr
= bilangan Prandtl
=
Gt . ID
μ air
commit to user
PENDAHULUAN
I185
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
186
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbonat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
Gt = m air  110 . 075 , 799 2kg/ s = 9.894,291 kg/m2.s
ao
0,0 03 m
Re =
9.894,291 kg/m 2s . 0,063 m
= 721.125,177
9.10 4 kg/m . s
Pr
1,003 Btu/lbm . F . 2,082 lbm/ft . jam
 Cp . μ 
=
= 

0,655 Btu/jam . ft . F
 k  air
= 3,188
1
hi
k
ID 

. Re 0,8 . Pr 3 .1  3,5
= 0,027.
ID
DH 

= 6.434,284 Btu/jam.ft2.oF
= 8,732 kKal/s.m2.oC
e. Koefisien transfer panas dalam koil dilihat dari luar
hio
= hi
ID
OD
= 6.434,284
0,201 ft
0,240 ft
= 5.380,208 Btu/jam.ft2.oF
= 7,301
kKal/s.m2.oC
f. Koefisien konveksi di luar koil
Digunakan data fluida di dalam reaktor
ho
 kc   ρc 
. 
= 0,06.
 OD   ρg 
0,28
 OD . Gg 

.
 μc 
0,87
 Cpc . μc 
.

 kc 
0,4
(Rase, 1977, hal 664)
Dengan :
ho
= koefisien konveksi di luar koil, kKal/m2.s.oC
kc
= konduktifitas panas cairan, kKal/m.s.oC
OD
= diameter luar pipa koil, m
ρc
= densitas cairan, kg/m3
commit to user
PENDAHULUAN
I186
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
187
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbonat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
Gg
=
ρg
= densitas gas, kg/m3
Gg
= superficial mass velocity of gas, kg/m2.s
μc
= viskositas cairan, kg/m.s
Cpc
= panas spesifik cairan, kKal/kg.oC
M cairan
33.416,617 kg/jam
=
2
1 . π . IDr
(0,25.3,14.6,2452 )m 2
4
= 1.091,575 kg/m2.jam = 0,303 kg/m2.s
ho
= 2,225
kKal/m2.s.oC
= 1.583,945 Btu/jam.ft2.oF
g. Koefisien transfer panas keseluruhan (Uc)
Uc
=
hio . ho
hio  ho
=
5.380,208 Btu/jam .ft 2 . F . 1.583,945 Btu/jam . ft 2 . F
(5.380,208  1.583,945) Btu/jam . ft 2 . F
= 1.223,688 Btu/jam.ft2.oF
= 1,706
kKal/s.m2.oC
h. Koefisien transfer panas keseluruhan saat kotor (Ud)
Uc . hd
Uc hd
Ud
=
(Kern, 1950, pers6.10)
hd
= 1/Rd
Rd
= dirt factor/ fouling factor
Rd
= 0,005
hd
= 200 Btu/jam.ft2.oF
Ud
=
(Kern, 1950, tabel 12)
1.223,688 Btu/jam . ft 2 . F x 200 Btu/jam . ft 2 . F
1.223,688  200 Btu/jam .ft 2 . F
= 171,904
Btu/jam.ft2.oF
Ud air – zat organik adalah 100-200 Btu/jam.ft2.oF, sehingga Ud memenuhi.
i. Luas kontak perpindahan panas
commit to user
PENDAHULUAN
I187
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
188
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbonat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
At
=
Q
Ud . ΔTLMTD
=
2.300.997,021 Btu/jam
171,904 Btu/jam . ft 2 . F x 64,769 F
= 133,279
ft2
= 90,778
m2
j. Panjang koil
90,778 m 2
At
=
a"
0,230 m 2 /m
Lc
=
= 395,516 m
b=
0,500 AD (diameter helix = Idh)
x=
AB
a=
0,500 BD
jarak antara lilitan = l
BD2 =AD2 + AB2
a=
(b2 + x2/4 )1/2
2Л.((a2 +b2)/2)1/2
keliling coil (Klc) =
= 2Л((b2 + x2/4 + b2)/2)1/2
= 2Л(b2 + x2/8)1/2
b=
2,342 m
a=
0,055 m
(b2 + x2/8)1/2 = 2,342
x =l= 0,110 m
Keliling koil (Klc)
= 14,709 m
Jumlah koil (Nt)
commit to user
PENDAHULUAN
I188
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
189
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbonat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
Nt
=
395,516 m
Lc
=
Kell koil
14,709 m
= 26,89
Untuk perancangan dipilih jumlah koil (Nt) = 27 lilitan
Koreksi
= kell koil . Nt
Lckoreksi
= 14,709 m x 27
= 397,131 m
= Lc . a”
Atkoreksi
= 318,752 m x 0,230 m2/m = 91,148 m2
Udkoreksi
=
Q
At. ΔTLMTD
=
1.483.939,78 Btu/j
981,089 ft 2 x 64,769 F
= 23,353Btu/jam.ft2.oF
k. Tinggi koil (Hc) dan Volume koil (Vc)
Hc
= (Nt-1) x jarak lilitan + (Nt + OD koil)
= (27-1) x 0,11 m + (27 + 0,073 m)
= 4,828 m
Vc
= ¼.π.(Odkoil)2 x Lc
= ¼.π.(0,07315m)2 x 397,131 m
= 1,668 m3
9. Perancangan Pipa
Di, opt
= 3,9 . Q0,43 . ρ0,13
Dengan
Di
= diameter pipa optimum, in
Q
= debit, ft3/s
ρ
= densitas, lbm/ft3
(Wallas, 1988, pers. 6.32)
commit to user
PENDAHULUAN
I189
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
190
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbonat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
a. Ukuran pipa pemasukan umpan dari Tangki Pencampur
Debit cairan
= 24,053 m3/jam
= 0,236
ft3/s
ρcairan
= 1,389 gr/ml
= 86,730
lbm/ft3
Di, opt
= 3,637 in
Dari tabel 11 Kern, 1950 dipilih pipa dengan spesifikasi :
ID
= 3,826
OD
= 4,5 in
IPS
= 4
in
in
ao
= 11,5 in2
SN
= 80
b. Ukuran pipa pemasukan umpan gas (CO2)
Debit gas
= 572,703 m3/jam
= 5,618
ft3/s
ρgas
= 6,931 kg/m3
= 0,433
lbm/ft3
Di, opt
= 7,605 in
Dari tabel 11 Kern, 1950 dipilih pipa dengan spesifikasi :
ID
= 7,625
in
OD
= 8,625
in
IPS
= 8
in
ao
= 45,7
in2
SN
= 80
c. Ukuran pipa pengeluaran produk cair
Debit cairan
= 36.724,379 m3/jam = 0,427
ft3/s
ρcairan
= 842,945 kg/m3
lbm/ft3
Di, opt
= 4,453 in
= 52,623
Dari tabel 11 Kern, 1950 dipilih pipa dengan spesifikasi :
ID
= 5,761
in
OD
= 6,625
in
IPS
= 6
in
ao
= 26,1
in2
SN
= 80
commit to user
PENDAHULUAN
I190
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
191
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbonat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
d. Ukuran pipa pengeluaran produk gas (CO2)
Debit gas
= 95,450 m3/jam
= 0,936
ft3/s
ρgas
= 6,931 kg/m3
= 0,433
lbm/ft3
Di, opt
= 3,396 in
Dari tabel 11 Kern, 1950 dipilih pipa dengan spesifikasi :
ID
= 4,026
in
OD
= 4,5
in
IPS
= 4
in
ao
= 12,7
in2
SN
= 40
commit to user
PENDAHULUAN
I191
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
192
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbonat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
commit to user
PENDAHULUAN
I192
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
193
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbonat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
:
commit to user
PENDAHULUAN
I193
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
194
Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat
dari Sodium Carbonat dan CO2
Kapasitas 100.000 ton/tahun
commit to user
PENDAHULUAN
I194