[123doc.vn] Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Bio Oil Dengan Proses Pyrolysis Dari Batang Jagung Dengan Kapasitas 2 250 Ton Tahun

PRA RANCANGAN PABRIK PEMBUATAN BIO OIL DARI BATANG JAGUNG DENGAN FAST PYROLISIS (PIROLISIS CEPAT) DENGAN KAPASITAS PRODUKSI 2250 TON/ TAHUN

TUGAS AKHIR Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan Ujian Sarjana Teknik Kimia

Oleh :

ELNA ELIANA SINAGA 080405104

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2012

Universitas Sumatera Utara


KATA PENGANTAR

Puji dan syukur saya sampaikan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas rahmat dan anugerah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir yang berjudul. Para-Rancangan Pabrik Pembuatan Bio-oil Dengan Proses Pyrolysis Dari Batang jagung Dengan Kapasitas 2.250 Ton/Tahun . Tugas Akhir ini dikerjakan

sebagai syarat untuk kelulusan dalam sidang sarjana. Selama mengerjakan mengerjakan Tugas akhir ini penulis begitu banyak mendapatkan bantuan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, dalam kesempatan ini perkenankanlah penulis mengucapkan mengucapkan terima kasih kepada: 1. Ibu Dr. Maulida, ST, M.Sc sebagai Dosen Pembimbing I yang telah membimbing dan memberikan masukan selama menyelesaikan tugas akhir ini. 2. Ibu Ir. Netty Herlina, MT sebagai Dosen Pembimbing II yang telah memberikan membimbing dan memberikan masukan selama menyelesaikan tugas akhir ini. 3. Bapak Dr. Ir. Irvan, Irvan, M.Si Ketua Departemen Teknik Teknik Kimia FT USU. 4. Bapak Ir. Renita Manurung, MT sebagai Koordinator Tugas Akhir Departemen Teknik Kimia FT USU. 5. Dan yang paling istimewa Orang tua saya yaitu Ayahanda S. Sinaga dan Ibunda S. Sitorus yang tidak pernah lupa memberikan motivasi dan semangat kepada penulis. 6. Kakak dan adik-adik tercinta yang selalu mendoakan dan memberikan semangat :K’Erni, Dapot dan Paulus. 7. Teman-teman stambuk ‘06 tanpa terkecuali. Trimakasih buat kebersamaan dan semangatnya. 8. Trimakasih juga buat adik-adik 2009,2010,2008,2007 dan semua kakak dan abang senior yang banyak banyak mengajari sa ya


9. Teman

seperjuangan

Rico

Chandra

sebagai

partner

penulis

dalam

penyelesaian Tugas Akhir Akhir ini. Semangat kawan. 10. Spesial buat Domo. Tr imakasih imakasih buat semangatnya. Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih terdapat banyak kekurangan dan ketidaksempurnaan. Oleh karena itu penulis sangat mengharapkan saran dan kritik yang sifatnya membangun demi kesempurnaan pada penulisan berikutnya. Semoga laporan ini dapat bermanfaat bagi kita semua.

Medan,

2012 Penulis

Elna Eliana S 080405104


INTI SARI

Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Bio-oil melalui Proses Pyrolysis dari batang jagung ini direncanakan berproduksi dengan kapasitas 2.250 ton/tahun dan beroperasi selama 330 hari dalam setahun. Proses yang digunakan adalah pirolisis tipe Fluidizing Fuid Bed dengan dengan kondisi operasi pada tekanan 4 atm dan temperatur 480

o

C. Konversi reaksi yang terjadi dalam reaktor sebesar 100% dengan

menggunakan Fluidizing Fluidizing Gas. Lokasi pabrik yang direncanakan di desa Sei Mangkei, Kecamatan Bosar Maligas, Kabupaten Simalungun, Provinsi Sumatera Utara dengan luas tanah yang dibutuhkan sebesar 14.900 m 2. Tenaga kerja yang dibutuhkan untuk mengoperasikan pabrik sebanyak 121 orang. Bentuk badan usaha yang direncanakan adalah Perseroan Terbatas (PT) dan bentuk organisasinya organisasinya adalah organisasi garis yang dipimpin oleh direktur utama. Hasil analisa terhadap aspek ekonomi diperoleh data sebagai berikut: 

Total Modal Investasi

: Rp 43.714.723.048,43.714.723.048,-



Biaya Produksi

: Rp 14.648.143.330,-



Hasil Penjualan per tahun

: Rp 27.433.875.427,27.433.875.427,-



Laba Bersih

: Rp 8.922.762.406,-



Profit Margin (PM)

: 46,37%



Break Even Point (BEP)

: 50,55%



Return on Investment (ROI)

: 20,4141%

Pay Out Time (POT)

: 5 tahun



Return on Network (RON)

: 34,0191



Internal Rate on Return (IRR)

: 32,9402 %



Dari hasil analisa aspek ekonomi maka dapat disimpulkan bahwa Pabrik Pembuatan Bio-oil melalui Proses Pyrolysis dari batang jagung layak untuk didirikan.


DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR .................................................................................

i

INTISARI ....................................................................................................

iii

DAFTAR ISI ...............................................................................................

iv

DAFTAR TABEL .......................................................................................

viii

DAFTAR GAMBAR ...................................................................................

xi

PENDAHULUAN.....................................................................

I-1

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

I-1

1.2 Perumusan Masalah ...................... .......... ............. ........................

I-3

1.3 Tujuan Pra-Rancangan.............. ......................................... ..........

I-4

1.4 Manfaat Pra-Rancangan..................... ........... ........... ....................

I-4

BAB I

BAB

TINJAUAN PUSTAKA………………………………………

II-1

2.1 Bio-oil .........................................................................................

II-1

2.2 Spesifikasi Bio-oil untuk Bahan Bakar............ .................... .........

II-1

2.3 Perbandingan Karakteristik Bio-oil & Bio-diesel .......... ...............

II-2

2.4

Keunggulan dan kelemahan Antara Bio – Oil & Bio-diesel……

II-3

2.5

Potensi Batang Jagung Menjadi Bio – Oil ............. ...................

II-4

2.6

Sifat – sifat bahan baku dan Produk……………………………

II-5

II

2.5.1 Bahan Baku yang digunakan…………………………………II-5 2.5.2

Produk Utama……………………………………………….. II-5

2.5.3

Produk Samping…………………………………………….. II-6

2.7

Proses Pembuatan Bio – Oil ........... ..................... ........... .......... ... II-8

2.7.1

Tipe Circulating Fluid Bed …………………………………

II-8

2.7.2

Tipe Fluidized Bed (Unggun Terfluidisasi)………………… II-9

2.7.3

Tipe Vacuum Pyrolizer…………………………………….

II-10

2.8

Pemilihan Tipe Proses .......... ............. ................................ ......

II-11

2.9

Deskripsi Proses…………………………………………………

II-12


BAB

BAB

BAB

BAB

III

NERACA MASSA

3.1 Neraca Massa Knife cutter (KC-103) .......... ............. .......... ..........

III-1

3.2 Neraca Massa Vibrating Screen (VS-104)............ ........................

III-1

3.3 Neraca Massa Reaktor (R-201)...................................................

III-1

3.4 Neraca Massa Cyclone (CY-205)………………………………

III-2

3.5 Neraca Massa Knock Out Drum (KO-208)................................

III-2

IV

NERACA ENERGI

4.1 NERACA ENERGI PADA REAKTOR PYROLISIS (R-201) ..

IV-1

4.2 NERACA ENERGI PADA COOLER (E-204)).......... ...............

IV-1

4.3 NERACA ENERGI PADA CONDENSER (E-207)............ ......

IV-2

V SPESIFIKASI PERALATAN…………………………………

VI

INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA

6.1

Instrumentasi ........... ..................... ........... .............. ...................

VI-1

6.2

Keselamatan Kerja Pabrik.......... ...................... .......... ...............

VI-8

6.2.1 BAB

V-1

Keselamatan Kerja Pada Pabrik Pembuatan Bio Oil........... VI-9

VII

UTILITAS DAN PENGOLAHAN LIMBAH…………….

VII-1

7.1

Kebutuhan Air Pendingin .......... ...................... .......... ...............

VII-1

7.2

Pengolahan Air ...................... .......... ............ .............................

VII-3

7.3

Kebutuhan Bahan Kimia ............ ......................................... ......

VII-6

7.4

Kebutuhan Listrik ...................... .......... ............. ........................

VII-6

7.5

Kebutuhan Bahan Bakar ............ ......................................... ......

VII-6

7.6

Pengolahan Limbah…………………………………………….

VII-7

7.7

Spesifikasi Peralatan Utilitas…………………………………… VII-7

BAB VIII LOKASI DAN TATA LETAK PABRIK ............................

VIII-1

8.1

Lokasi Pabrik........... ......................................... ............ ........... .

VIII-5

8.2

Tata letak Pabrik ........... ............................... ...................... .......

VIII-8

8.3

Tata letak Peralatan .......... .............. ................................ ..........

VIII-9

8.4

Perincian Luas Area Pabrik...................... .......... ...................... .

VIII-12


BAB

IX

ORGANISASI DAN MANAJEMEN PERUSAHAAN….

9.1 Organisasi Perusahan…………………………………………… IX-1 9.1.1 Bentuk Organisasi Garis…………………………………….. . IX-1 9.1.3 Bentuk Organisasi Fungsional……………………………...... IX-2 9.1.4 Bentuk Organisasi Fungsional dan Staf…………………… ... IX-3 9.2 Menajemen Perusahan…………………………………………… IX-4 9.3 Bentuk Hukum Badan Usaha…………………………………… IX-5 9.4 Uraian Tugas, Wewenang, dan Tanggung Jawab…………………IX-11 9.5 Sistem Kerja ............ ......................................... ........... ............ .... IX-18 9.6 Jumlah Karyawan dan Tingkat Pendidikan ........... ....................... IX-19 9.7 Analisa Jabatan ........... ................................ ..................... ........... IX-21 9.8 Kesejahteraan, Pengaturan Gaji Staf dan Karyawan............ ......... IX-21 BAB X

ANALISA EKONOMI………………………………………

X-1

.......................................................................................... Modal Investasi/ Capital Investment (CI) ............................................. X-1 10.1.1 Modal Investasi Tetap / Fixed Capital Investment (FCI)… X-1 10.1.2 Modal Kerja / Working Capital (WC)…………………… X-3 10.1.3 Biaya Tetap (BT) / Fixed Cost (FC)……………………… X-4 10.1.4 Biaya Variabel (BV) / Variable Cost (VC)………………. X-4

.......................................................................................... Total Penjualan (Total Sales).............................................................. X-5 Perkiraan Rugi/Laba Usaha……………………………………. X-5

.......................................................................................... Analisa Aspek Ekonomi......................................................................... X-5 10.4.1 Profit Margin (PM)………………………………………. X-5 10.4.2 Break Even Point (BEP)………………………………… X-6 10.4.3 Return on Investment (ROI)……………………………. X-6 10.4.4 Pay Out Time (POT)…………………………………….. X-7 10.4.5 Return on Network (RON)………………………………. X-7 10.4.6 Internal Rate of Return (IRR)…………………………… X-7 BAB XI KESIMPULAN ........................................................................

X-1

DAFTAR PUSTAKA ................................................................................

xiii


LAMPIRAN A PERHITUNGAN NERACA MASSA .............................. LA-1 LAMPIRAN B PERHITUNGAN NERACA PANAS……………………..LB-1 LAMPIRAN C PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN ............ . LC-1 LAMPIRAN D PERHITUNGAN UTILITAS DAN PENGOLAHAN LIMBAH ........................................................................... LD-1 LAMPIRAN E PERHITUNGAN ASPEK EKONOMI ............................ LE-1


DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Struktur Kimia Bio-oil ..................... ........... ........... ....................

II-1

Gambar 2.2 Tipe Reaktor Circulating Fluid Bed ...........................................

II-9

Gambar 2.3 Reaktor Pyrolisis Unggun Fluidisasi ( Fluidized Bed ) ........... ......

II-10

Gambar 2.4 Vacuum Pyrolizer ....................... ................................ ...............

II-10

Gambar 6.1 Instrumentasi Pada Reaktor....................... ...................... ...........

VI-6

Gambar 6.2 Instrumentasi Pada Combuster ...................... .......... ............. ......

VI-6

Gambar 6.3 Instrumentasi Pada Cooler dan Condensor ....................... ..........

VI-6

Gambar 6.4 Instrumentasi Pada Storage Tank ....................... ........................

VI-7

Gambar 6.5 Instrumentasi Pada Kompresor, Blower, dan Pompa ............ ......

VI-7

Gambar 6.6 Instrumentasi Pada Stripper ............. ......................................... .

VI-8

Gambar 6.7 Instrumentasi Pada Knock Out Drum ............ .............................

VI-8

Gambar 8.1 Peta Lokasi Pabrik ...................... .......... ............. ........................

VIII-6

Gambar 8.2 Tata Letak Pabrik Pembuatan Bio-Oil ........... ..................... ........ VIII-11 Gambar 9.1 Struktur Organisasi Pabrik Pembuatan Bio-Oil ........... .............. .

IX-16

Gambar LA.1 Diagram Alur Knife cutter (KC-103) ....................... ...............

LA-2

Gambar LA.2 Diagram Alur Vibrating Screen (VS-104) ........... ....................

LA-3

Gambar LA.3 Diagram Alur Reaktor Pyrolisis (R-201) ....................... ..........

LA-4

Gambar LA.4 Diagram Alur Cyclone (CY-205) .................... ............ ........... .

LA-6

Gambar LA.5 Diagram alur Knock Out Drum (KO-208) ........... ....................

LA-8

Gambar LA.6 Diagram Alur Stripper (ST-304)..................... ........... ............ .

LA-9

Gambar LB.1 Reaktor Pyrolisis (R-201) ...................... .......... ............. ..........

LB-2

Gambar LB.2 Cooler (E-204)........... .............. ................................ ...............

LB-17

Gambar LB.3 Condensor (E-207)............................ ....................... ...............

LB-22

Gambar LC.1 Spesifikasi Combuster (C - 202) ..................... ........... ............ .

LC-2

Gambar LD.1 Bak Sedimentas………….………………………………………..LD-1 Gambar LD.2 Tangki Air Domestik (TAD)………………………………….

LD-56

Gambar LE.1 Grafik Break Event Point ........................................................

LE-27


DAFTAR TABEL Tabel 1.1 Impor Minyak Solar di Sumatera Utara ............ .................... .........

I-1

Tabel 1.2 Luasan Panen dan Produksi Tanaman Jagung di Sumatera Utara ...

I-2

Tabel 1.3 Luasan Panen dan Produksi Tanaman Jagung di Indonesia ........... .

I-2

Tabel 2.1 Spesifikasi Bio-Oil Untuk Bahan Bakar............ .................... .........

II-2

Tabel 2.2 Perbandingan Karakteristik Bio-Oil dengan Bio-Diesel ........... ......

II-3

Tabel 2.3 Keunggulan dan Kelemahan Bio-Oil dengan Bio-Diesel.......... ......

II-3

Tabel 2.4 Komposisi Organik Batang Jagung .......... ................................ ......

II-4

Tabel 2.5 Rendemen Bio-Oil dari beberapa jenis bahan baku ............. ...........

II-4

Tabel 2.6 Komposisi Batang Jagung .......... ............. ................................ ......

II-5

Tabel 2.7 Keunggulan dan Kelemahan Proses Pembuatan Bio-Oil .......... ......

II-11

Tabel 3.1 Neraca Massa Pada Knife cutter (KC-103) ............ ........................

III-1

Tabel 3.2 Neraca Massa Pada Vibrating Screen (VS-104) ....................... ......

III-1

Tabel 3.3 Neraca Massa Pada Reaktor (R-201) ..................... ........... ............ .

III-1

Tabel 3.4 Neraca Massa Pada Cyclone (CY-205) ............. .............................

III-2

Tabel 3.5 Neraca Massa Pada Knock Out Drum (KO-208) ...................... ......

III-2

Tabel 3.6 Neraca Massa Pada Stripper (ST-304) .......... ............. .......... ..........

III-3

Tabel 4.1 Neraca Energi Pada Reaktor (R-201) ..................... ........... ............ .

IV-1

Tabel 4.2 Neraca Energi Pada Cooler (E-204).............. .................................

IV-1

Tabel 4.3 Neraca Energi Pada Condensor (E-207) ........... ..................... ........

IV-2

Tabel 6.1 Daftar Instrumentasi Pada Pra Rancangan Pabrik Bio-Oil ............. .

VI-5

Tabel 7.1 Kebutuhan Air Pendingin Pada Alat ...................... .......... ............. .

VII-1

Tabel 7.2 Kandungan Bahan Kimia Air Sungai Babolon ........... ....................

VII-4

Tabel 8.1 Perincian Luas Area Pabrik ............ ......................................... ......

VIII-10

Tabel 9.1 Jumlah Tenaga Kerja dan Latar Belakang Pendidikan.............. ......

IX-19

Tabel 9.2 Perincian Gaji Karyawan ............ .................... ........... ....................

IX-22

Tabel LA.1 Neraca Massa Pada Knife cutter (KC-103) .................. ............. .

LA-3

Tabel LA.2 Neraca Massa Pada Vibrating Screen (VS-104) .......... .............. .

LA-4

Tabel LA.3 Neraca Massa Pada Reaktor (R-201) ............. .............................

LA-6

Tabel LA.4 Neraca Massa Pada Cyclone (CY-205) .......... ...................... .......

LA-8

Tabel LA.5 Neraca Massa Pada Knock Out Drum (KO-208) .......... ...............

LA-9

Tabel LA.6 Neraca Massa Pada Stripper (ST-304)........... ..................... ........

LA-10


Tabel LB.1 Kapasitas Panas Gas ........... .............. ................................ ..........

LB-1

Tabel LB.2 Panas Pembentukan ..................... ........... ............ ........................

LB-2

Tabel LB.3 Kapasitas Panas Estimasi ............. ......................................... ......

LB-2

Tabel LB.4 Neraca Panas Pada Reaktor Pyrolisis ............. .............................

LB-16

Tabel LB.5 Panas Pada Cooler ......................................................................

LB-22

Tabel LB.6 Panas Pada Condensor ................................................................

LB-26

Tabel LC.1 Tempertur Fluida Panas dan Dingin Cooler ...................... ..........

LC-23

Tabel LC.2 Selisih Fluida Panas dan Fluida Dingin Pada Condensor .......... .

LC-38

Tabel LC.3 Blower ........................................................................................

LC-49

Tabel LC.4 Komposisi Gas Pada Knock Out Drum .......................................

LC-53

Tabel LC.5 Komposisi Cairan Pada Knock Out Drum ........... ..................... ...

LC-53

Tabel LD.1 Sistem Perpipaan Pompa Air Sungai ............ .............................

LD-4

Tabel LD.2 Sistem Perpipaan Pompa Bak Sedimentasi ....................... ..........

LD-13

Tabel LD.3 Sistem Perpipaan Pompa Al2(SO4)3 .................... ............ ........... .

LD-20

Tabel LD.4 Sistem Perpipaan Pompa Na 2CO3 .............. .................................

LD-28

Tabel LD.5 Sistem Perpipaan Pompa Clarifier ...................... .......... ............. .

LD-34

Tabel LD.6 Sistem Perpipaan Pompa Sand Filter ............. .............................

LD-39

Tabel LD.7 Sistem Perpipaan Pompa Air Pendingin Buangan ...................... .

LD-43

Tabel LD.8 Sistem Perpipaan Pompa Water Cooling Tower ............. ...........

LD-46

Tabel LD.9 Sistem Perpipaan Pompa Ca(ClO) 2 ..................... ........... ............ .

LD-54

Tabel LD.10 Sistem Perpipaan Pompa Air Domestik ............ ........................

LD-59

Tabel LE.1 Perincian Harga Bangunan dan Sarana Lainnya ........... .............. .

LE-2

Tabel LE.2 Harga Indeks Marshall dan Swift .......... .............. ........................

LE-3

Tabel LE.3 Estimasi Harga Peralatan Proses ........... .............. ........................

LE-5

Tabel LE.4 Perkiraan Harga Peralatan Utilitas ...................... .......... ............. .

LE-6

Tabel LE.5 Biaya Sarana Transportasi ........... ..................... ........... .............. .

LE-9

Tabel LE.6 Perincian Gaji Pegawai ............ .................... ........... ....................

LE-12

Tabel LE.7 Perincian Biaya Kas Per 3 Bulan .......... .............. ........................

LE-15

Tabel LE.8 Perincian Modal Kerja ............. ......................................... ..........

LE-16

Tabel LE.9 Biaya Depresiasi Sesuai UU Republik Indonesia ............. ...........

LE-17

Tabel LE.10 Perhitungan Biaya Depresiasi Sesuai UU R I ................. ..........

LE-18

Tabel LE.11 Data P erhitungan Internal Rate of Return (IRR).................. ......

LE-26


INTI SARI

Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Bio-oil melalui Proses Pyrolysis dari batang jagung ini direncanakan berproduksi dengan kapasitas 2.250 ton/tahun dan beroperasi selama 330 hari dalam setahun. Proses yang digunakan adalah pirolisis tipe Fluidizing Fuid Bed dengan kondisi operasi pada tekanan 4 atm dan temperatur 480

o

C. Konversi reaksi yang terjadi dalam reaktor sebesar 100% dengan

menggunakan Fluidizing Gas. Lokasi pabrik yang direncanakan di desa Sei Mangkei, Kecamatan Bosar Maligas, Kabupaten Simalungun, Provinsi Sumatera Utara dengan luas tanah yang dibutuhkan sebesar 14.900 m 2. Tenaga kerja yang dibutuhkan untuk mengoperasikan pabrik sebanyak 121 orang. Bentuk badan usaha yang direncanakan adalah Perseroan Terbatas (PT) dan bentuk organisasinya adalah organisasi garis yang dipimpin oleh direktur utama. Hasil analisa terhadap aspek ekonomi diperoleh data sebagai berikut: 


: Rp 43.714.723.048,-



Biaya Produksi

: Rp 14.648.143.330,-




: Rp 27.433.875.427,-



Laba Bersih

: Rp 8.922.762.406,-



Profit Margin (PM)

: 46,37%




: 50,55%




: 20,4141%

Pay Out Time (POT)

: 5 tahun




: 34,0191




: 32,9402 %



Dari hasil analisa aspek ekonomi maka dapat disimpulkan bahwa Pabrik Pembuatan Bio-oil melalui Proses Pyrolysis dari batang jagung layak untuk didirikan.


BAB I PENDAHULUAN

1.1

Latar Belakang

Pengembangan bioenergi sebagai sumber energi alternatif terbaru sangatlah prospektif mengingat melimpahnya sumber daya alam di Indonesia. Seiring dengan perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi, bioenergi bertansformasi menjadi bentuk yang lebih modern. Bioenergi yang kita kenal sekarang mempunyai dua bentuk, yaitu bioenergi tradisional dan bioenergi modern. Bioenergi tradisional yang sering kita temui adalah kayu bakar. Sedangkan yang lebih modern diantaranya bioetanol, biodiesel, ataupun b iogas. Pembuatan bioenergi modern sa ngatlah mudah, yakni dengan mengubah biomassa menjadi bahan bakar dengan proses tertentu. Ada dua jenis proses pembuatan bioenergi, yaitu proses biokimia dan proses thermokimia.

Proses

biokimia

adalah

proses

yang

melibatkan

enzymatic

fermentation, sedangkan proses thermokimia terdapat dua langkah proses yaitu

pertama sintetis gas (syngas ) yang juga menghasilkan CO (karbon monoksida) dan hidrogen pada proses pirolisis dan gasifikasi biomassa. Langkah kedua yaitu syngas dikonversikan melalui reaksi katalitik atau oleh bakteri ke dalam bentuk lain seperti etanol atau butanol ( Anonim, 2012). Pakar perminyakan Indonesia, Kurtubi (2004), menyatakan bahwa mulai tahun 2004, produksi perminyakan Indonesia berada pada level terendah dibandingkan tahun-tahun sebelumnya. Produksi minyak mentah pada triwulan I/2004 hanya sekitar 0,98 juta barrel per hari atau sekitar 360 juta barrel dalam satu tahun, sedangkan pada tahun 1999, produksi minyak masih sekitar 1,4 juta barrel per hari. Diketahui pula bahwa harga bahan bakar minyak dunia pun meningkat pesat. Permasalahan inilah yang membawa dampak pada meningkatnya harga jual bahan bakar minyak termasuk minyak tanah Indonesia. Di sisi lain, permintaan bahan bakar minyak dalam negeri jumlahnya terus meningkat. Diketahui pula b ahwa harga bahan bakar minyak dunia pun meningkat pesat. Permasalahan inilah yang membawa dampak pada meningkatnya harga jual bahan bakar minyak Indonesia


Tabel 1.1 memperlihatkan perkembangan jumlah impor dan kebutuhan minyak solar pada wilayah Sumatera Utara dan Indonesia mulai dari tahun 2004 sampai dengan 2010. Tahun

Import minyak solar

Kebutuhan Minyak

Sumatera Utara

Solar di Indonesia

( ribu ton/tahun )

( ribu ton / tahun )

2006

1.362

81.179

2007

1.955

85.845

2008

1.984

105.311

2009

2.091

118.270

2010

2.127

131.230

Sumber : Badan Pusat Statistik, 2010

mengatasi krisis bahan bakar minyak (BBM) dan ketergantungan terhadap minyak bumi serta memenuhi persyaratan lingkungan global, satu-satunya cara adalah dengan pengembangan bahan bakar alternatif ramah lingkungan. Bahan yang mengandung selulosa berpotensi untuk dijadikan sebagai bahan baku bio-oil. Bahan-bahan tersebut diantaranya kayu, kulit kayu, bagas, batang jagung, dan biomassa lainnya. Bahan yang memiliki kandungan lignin yang tinggi menghasilkan rendemen bio-oil yang rendah, sedangkan bahan baku dengan kandungan selulosa yang tinggi cenderung menghasilkan bio-oil dengan rendemen lebih tinggi (Hambali, 2007). Batang jagung sebagai bahan baku bio-oil lebih kompetitif dan efisien dibandingkan dengan bahan baku lainnya diatas. Sebagai perbandingannya, batang jagung mengandung 53% selulosa dan 16% lignin. Pada serbuk kayu gergaji mengandung 45% selulosa dan 33% lignin. Sedangkan pada tandan kosong kelapa sawit mengandung 54% selulosa dan 22% lignin. Bahan yang memiliki kandungan lignin yang tinggi, akan menghasilkan rendemen bio-oil yang rendah, dan bahan yang memiliki kandungan selulosa yang tinggi, maka akan menghasilkan bio-oil dengan rendemen yang tinggi (Hambali, 2007).


Selain itu, luasan area pertanian jagung dan produksi batang jagung di Sumatera Utara dan Indonesia setiap tahun terus meningkat seperti yang tertera pada tabel 1.2 dan 1.3 dibawah ini. Tabel 1.2 Luasan Panen dan Produksi Tanaman Jagung Di S umatera Utara Tahun

Luas Panen ( Ha )

Produksi ( Ton )

2006

200.146

741.354

2007

229.882

767.236

2008

221.891

785.357

2009

224.237

804.212

2010

226.583

823.066

Sumber : Badan Pusat Statistik Sumatera Utara, 2010

Tabel 1.3 Luasan Panen dan Produksi Tanaman Jagung Di Indonesia Tahun

Luas Panen ( Ha )

Produksi ( Ton )

2006

3.625.987

12.523.894

2007

3.791.220

13.380.277

2008

3.925.756

14.029.602

2009

4.060.293

14.678.928

2010

4.194.829

15.328.253

Sumber : Berita Resmi Statistik, BPS dalam Booklet BPS edisi Juli 2010 Dari data produksi tanaman jagung di Sumatera Utara (table 1.2) di asumsikan 50% menghasilkan batang jagung. Maka ketersediaan batang jagung di Sumatera Utara sebanyak 411.533 ton/tahun. Dari hasil perhitungan, kebutuhan batang jagung proses pembuatan bio-oil sebanyak 50.477 ton /tahun. Oleh karena itu, pembangunan bio-oil berbahan baku batang jagung sangat cocok dan ideal bila didirikan di Indonesia dalam memenuhi permintaan dalam negeri dan permintaan dunia akan bio-oil.

1.2

Perumusan Masalah

Industri bio-oil dari dalam negeri diperkirakan tidak bisa berkembang karena harga bahan baku Crude Palm Oil (CPO) dipasar internasional meningkat drastis sehingga produksi bio-oil berbahan baku CPO tidak ekonomis. Akibatnya Indonesia


tidak mampu memenuhi permintaan bio-oil dalam negeri dan permintaan dunia yang terus meningkat. Akibatnya, bio-oil yang merupakan bahan baku alternatif yang ramah lingkungan tidak berkembang sehingga Indonesia dan dunia masih harus bergantung pada bahan bakar bumi sebagai penghasil energi. Maka salah satu cara untuk mengatasi hal tersebut adalah dengan mendirikan pabrik bio-oil di Indonesia dengan bahan baku yang sangat murah dan ramah lingkungan yaitu batang jagung.

1.3

Tujuan Pra Rancangan Pabrik

Tujuan dari Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Bio-Oil dari batang jagung adalah untuk menerapkan disiplin ilmu teknik kimia khususnya di bidang perancangan, proses dan operasi teknik kimia sehingga dapat memberikan gambaran kelayakan pra rancangan pabrik pembuatan bio–oil dari batang jagung.

1.4

Manfaat Pra Rancangan Pabrik

Adapun beberapa manfaat pembuatan pra rancangan pabrik pembuatan bio-oil dari batang jagung, yaitu: 1. Untuk memberikan informasi awal te ntang kelayakan pendirian pabrik pembuatan bio-oil dari batang jagung. 2. Untuk memberikan informasi tentang perkiraan tata rancangan pembuatan bio-oil dari batang jagung


BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1

Bio-oil

Salah satu hasil pengolahan minyak nabati yang merupakan bahan bakar alternatif adalah Bio-oil. Bio-oil adalah bahan bakar cair berwarna gelap, beraroma seperti asap, dan diproduksi dari biomassa seperti kayu, kulit kayu, kertas atau biomassa lainnya melalui teknologi pirolisis ( pyrolysis ) atau pirolisis cepat ( fast pyrolysis ). Fast Pyrolysis (pirolisis cepat) adalah dekomposisi thermal dari komponen organik tanpa kehadiran oksigen dengan cara mengalirkan N 2 dalam prosesnya untuk menghasilkan cairan, gas dan arang. Cairan yang dihasilkan ini lebih lanjut kita kenal sebagai Bio-oil. Produk yang dihasilkan dalam proses pirolisis cepat tergantung dari komposisi biomassa yang digunakan sebagai bahan baku, kecepatan serta lama pemanasan. Rendemen cairan tertinggi yang dapat dihasilkan dari proses pirolisis cepat berkisar 78 % dengan lama pemanasan 0,5 – 2 detik, pada o

suhu 400-600 C dan proses pendinginan yang cepat pada akhir proses. Pendinginan yang cepat sangat penting untuk memperoleh produk dengan berat molekul tinggi sebelum akhirnya terkonversi menjadi senyawa gas yang memiliki berat molekul rendah. Produksi bio oil sangat menguntungkan karena dengan p engorvensian bio oil maka akan didapatkan produk berupa bahan bakar minyak bio, misalnya: biokerosene, biodiesel dan lain-lain (Hambali, 2007). Produk yang dihasilkan dalam proses fast pyrolisis tergantung dari komposisi biomassa yang digunakan sebagai bahan baku, kecepatan, serta lama pemanasan. Gambar 2.1 dibawah ini merupakan struktur kimia Bio – oil.

Gambar 2.1 Struktur Kimia Bio – Oil

( Hambali, 2007)


2.2

Spesifikasi Bio – Oil Untuk Bahan Bakar

Bio – oil terdiri dari karbon, hidrogen, dan oksigen dengan sedikit kandungan nitrogen dan sulfur. Hanya saja kandungan sulfur dan nitrogen dalam Bio – oil dapat ditiadakan ( tidak begitu berarti ). Komponen organik terbesar dalam Bio oil adalah lignin, alkohol, asam organik, dan karbonil. Karakteristik Bio – oil tersebut menjadikan bio – oil sebagai bahan bakar yang ramah lingkungan. Selain itu, Bio–oil memiliki nilai bakar yang lebih besar dibandingkan dengan bahan bakar oksigen lainnya ( seperti metanol ) dan nilainya hanya lebih rendah sedikit dibandingkan dengan diesel dan light fuel oil lainnya ( Hambali dkk, 2007). Tabel 2.1 dibawah ini merupakan spesifikasi bio-oil untuk bahan bakar. Tabel 2.1 Spesifikasi bio – oil untuk bahan bakar Properties

Spesifikasi

HHV

> 70.000 BTU / gal

Kandungan Air

< 25 %

Keterangan

Metode DINS 51900

Titrasi

Karl

Fisher

berdasarkan

ASTM D 1744 Kandungan padatan

< 1%

Dihitung etanol

berdasarkan yang

kandungan

insoluble

dengan

Metode Filtrasi Viskositas

10-150 Cst pada 50 0

ASTM D445

C

1,2 ( pada 15 0C )

ASTM D405

Karbon

51,5 % - 58,3 %

54,5 %

Hidrogen

0,1 % - 0,4 %

0,4 %

Nitrogen

0,07 % - 0,40 %

0,2 %

Sulfur

0,00 % - 0,07 %

0,0005 %

Debu

0,13 % - 0,21 %

0,16 %

Spesifik Grafity(densitas)


2.3

Perbandingan karakteristik Bio – oil dengan Diesel-oil

Pengembangan Bio – oil dapat menggantikan posisi bahan bakar hidrokarbon dalam industri, seperti untuk mesin pembakaran, boiler, mesin diesel statis, dan gas turbin. Bio – oil sangat efektif digunakan sebagai pensubstitusi diesel, heavy fuel oil, light fuel oil, dan untuk berbagai macam boiler. Bio –oil bersifat larut sempurna

dalam alkohol, seperti dalam metanol dan etanol. Pencampuran Bio – oil dalam alkohol dapat meningkatkan stabilitas dan menurunkan nilai viskositas bahan bakar. Bio – oil bersifat tidak larut dalam diesel, tetapi dapat diemulsifikasi dengan diesel. Emulsifikasi 10 – 30 % Bio - oil dalam diesel dapat memperbaiki stabilitas bahan bakar, memperbaiki viskositas, mengurangi tingkat korosifitas, dan meningkatkan nilai bilangan setana (Hambali, 2007). Tabel 2.2 merupakan perbandingan karakteristik Bio-oil dengan Diesel-oil Tabel 2.2 Perbandingan karakteristik Bio – oil dengan Diesel-oil Parameter

Angka Setana

0

Spesifik Grafity (20 C)

Densitas Viskosity (cp)

2.4

Diesel-oil

51

45-48 0

Flash point

Sulfur (%)

Bio – Oil

0

>110 C

>110 C

0,97

0,87

< 0,06

0,35

1,2

0,84 0

10-150 pada 50 C

0

35-50 pada 40 C

Potensi Batang Jagung Menjadi Bio – Oil

Jagung termasuk ke dalam famili rumput – rumputan. Tanaman jagung tumbuh tegak dengan tinggi bervariasi. Pada varietas tertentu, tinggi tanaman saat dewasa kurang dari 60 cm dan tipe yang lain dapat mencapai 6 m atau lebih. Batang jagung ( corn strover ) merupakan limbah jagung, setelah masa produktif jagung habis, limbah batang jagung yang dihasilkan cukup besar. Hampir setengah dari tanaman jagung terdiri dari corn stover. Selama ini, pemanfaatan limbah jagung hanya terbatas sebagai pakan ternak. Kandungan serat yang tinggi dalam batang jagung menjadikannya berpotensi untuk dimanfaatkan sebagai bahan baku Bio – oil ( Hambali, 2007). Tabel 2.4 merupakan komposisi organik batang jagung.


Tabel 2.3 Komposisi Organik Batang Jagung Komponen

Kandungan ( % bk ) Batang Jagung

Sellulosa

53

Hemisellulosa

15

Lignin

16

Impuritis

16 Sumber : (Hambali, 2007)

Bahan yang mengandung selulosa berpotensi untuk dijadikan sebagai bahan baku Bio – oil. Bahan – bahan tersebut diantaranya kayu, kulit kayu, bagas, batang jagung d an biomassa lainnya. Tabel 2.5 memperlihatkan rendemen Bio – oil yang dihasilkan dari beberapa jenis bahan baku Tabel 2.4 Rendemen Bio – oil yang dihasilkan dari beberapa jenis bahan baku Bahan baku

Rendemen Bio – oil

Kayu

71 – 80

Arang 12 – 20 Gas 5 – 12 Sumber : (Hambali,2007).

2.5

Kulit kayu

Bagas batang

Kelobot

Limbah

jagung

kertas

60 – 67

75 – 81

71 – 76

71 – 93

16 – 28 8 – 17

12 – 14 5 – 10

7 – 14 10 – 17

4 – 20 2 – 12

Sifat – sifat bahan baku dan Produk 2.5.1

Bahan Baku yang digunakan

Batang Jagung (Corn Stover) - Bentuk

: Padat

- Penampilan

: Berwarna Hijau (basah) Berwarna kecoklatan (kering)

- HHV (High Heating Value) : 19 MJ / kg - Kadar air

: 76 % dari massa basah 23 % dari massa kering

(Hambali, 2007)


2.5.2

Produk Utama

Bio – oil ( C3H8O) -

Bentuk

: Cair

-

Hight Heating Valve (HHV)

: 18 MJ / Kg

-

Flash Point

: 48 – 55 0 C

-

Pour Point

: - 33 C

-

Dew Point

: 28 – 32 C

-

Viskosity

: 50 cp (pada 40 C)

-

Kelembaban

: 20 – 25 Wt %

-

Kadar abu

: 0 Wt %

-

Densitas

: 1,2 Kg / L

-

Tegangan Permukaan

: 35 – 39 mN / m

-

Keasaman (pH)

: 2,5

-

Kandungan Padatan

:<1%

-

Kemurnian

: 96 %

0

0

0

(Anonim,2010) 2.5.3

Produk Samping

1. Karbon Aktif (C) - Bentuk

: Padat

- Penampilan

: Berwarna hitam (grafit)

- Massa Jenis

: 2,267 g / cm

- Titik Lebur

: 4300 – 4700 K

- Titik Didih

: 4000 K

- Kalor Peleburan

: 100 kJ / mol

- Kalor Penguapan

: 355,8 kJ / mol

- Kapasitas Kalor

: 8,517 J / (mol K) pada 25 C

- Elektronegatifitas

: 2,55 (skala pauling)

- Konduktivitas termal

: 119 – 165 W / m K (pada 300 K)

3

0

(http://id.wikipedia.org/wiki/karbon)


2. Karbon Monoksida (CO) - Bentuk

: Gas

- Massa molar

: 28,0101 g/mol

- Penampilan

: Gas tidak berwarna

- Densitas

: 1,250 g / L

- Titik Leleh

: 205 C (68 K)

- Titik Didih

: - 192 C

- Kelarutan dalam air

: 0,0026 g / L

- Momen dipol

: 0,112 D (3,74 X 10

0

0

-31

C m)

(http://id.wikipedia.org./wiki/CO) 3. Karbon dioksida (CO 2) - Bentuk

: Gas

- Massa molar

: 44,0095 g/ mol

- Penampilan


- Densitas

: 1,98 g/ L

- Titik Leleh

: - 57 0C

- Titik Didih

: - 78 C (menyublim)


: 1,4 g/ L

- Keasaman (pKa)

: 6,35 dan 10,33

- Viskositas

: 0,07 cP (- 78 C)

- Momen dipol

: nol

0

0

(http://id.wikipedia.org/wiki/CO2) 4. Metan (CH4) - Bentuk

: Gas

- Massa molar

: 16.042 g/ mol

- Penampilan


- Densitas

: 0,717 kg/ m 3

- Titik Leleh

: - 182,5 C

- Titik Didih

: - 161,6 C


: 3,5 mg/ 100 ml (pada 17 C)

- Titik nyala

: - 188 C

0

0

0

0

(http://id.wikipedia.org/wiki/CH4)


5. Hidrogen (H 2) - Bentuk

: Gas

- Struktur kristal

: Heksagonal

- Densitas

: 0,08988 g/L (pada 0 0C)

- Titik Leleh

: - 259,14 0C

- Titik Didih

: - 252,87 C

- Titik Tripel

: 13,8033 K

- Titik Kritis

: 32,97 K

- Bahan beku

: 0,117 kJ mol

- Bahan penguapan

: 0,904 k J mol

- Kapasitas bahan

: 28,836 J mol -1K -1 (pada 25 0C)

- Elektronegativitas


- Energi ionisasi

: 1312,0 Kj mol

- Kondukrivitas termal

: 180,5 m W m K (pada 300 K)

0

-1 -1

-1

-1

-1

(http://id.wikipedia.org/wiki/hidrogen 6. H2O - Berat molekul

: 18,015

- Densitas

: 0,917 gr/cm

- Titik Lebur

:0 C

- Titik Didih

: 100 C

- Viskositas

: 8,949 Mp

- Spesifik gravitas

: 32,97 K

- Kapasitas panas

: 75,291 J mol K )

- Elektronegativitas


3

0

0

-1

-1

(http://id.wikipedia.org/wiki/H2O). 7. Nitrogen (N 2) - Bentuk

: Gas

- Berat molekulbbb

: 28,02 g/mol

- Titik Lebur

: - 209,86 C

- Titik Didih

: - 195,8 C

- Tekanan kritis

: 13,8033 K

- Titik Kritis

: 126 K ( http://id.wikipedia.org/wiki/nitrogen).

0

0


2.6

Proses Pembuatan Bio – Oil

Proses yang ada pada pembuatan Bio – Oil adalah Fast Pyrolisis yang merupakan dekomposisi termal dari komponen organik tanpa kehadiran oksigen dalam prosesnya untuk menghasilkan cairan, gas, dan arang. Cairan yang dihasilkan ini lebih lanjut dikenal sebagai Bio – oil. Produk yang dihasilkan dalam proses Fast Pyrolisis tergantung dari komposisi biomassa yang digunakan sebagai bahan baku,

kecepatan, serta lama pemanasan. Rendemen cairan tertinggi yang dapat dihasilkan dari prose Fast Pyrolisis berkisar 78 % dengan lama pemanasan 2 detik, suhu

480

0

C, dan proses kondensasi yang cepat pada akhir proses. Kondensasi yang cepat sangat penting untuk memperoleh produk dengan berat molekul tinggi sebelum akhirnya terkonversi menjadi senyawa gas yang memiliki berat molekul rendah. Proses pyrolisis yang cepat ( Fast Pyrolisis ) dilakukan di dalam reaktor pyrolisis, awalnya lignoselulosa yang sudah diperoses secara fisis diumpankan ke reaktor dan 0

akan mengalami proses pemanasan sampai temperatur reaksi yaitu 480 C. Kecuali bahan pengotor, lignoselulosa terkonversi menjadi Bio – oil, karbon, hidrogen, karbon monoksida, karbon dioksida dan metana. Proses pyrolisis lignoselulosa berdasarkan sistem reaksinya dapat dibagi menjadi tiga macam, yaitu : Circulating fluid bed, Fluidized bed dan vacum pyrolizer ( Hambali, 2007).

2.7.1

Tipe Circulating Fluid Bed Circulating Fluid Bed, dimana serbuk lignoselulosa berukuran antara 3 – 30

mm diumpankan dari atas reaktor dan akan menumpuk karena gaya beratnya. Gas CO2 dihembuskan dari bawah berlawanan dengan memasukan lignoselulosa akan bereaksi membentuk gas. Hal ini menyebabkan lignoselulosa turun secara berlahan selama proses hingga waktu tinggal ( residence time ) lignoselulosa adalah lama, yaitu

sekitar

1

jam

serta

menghasilkan

produk

sisa

berupa

abu

( Brown, 2003 dalam Hambali 2007 ).


Gambar 2.2 Tipe Reaktor Circulating Fluid Bed ( Brown, 2003).

Reaktor model ini beroperasi pada 500

0

C untuk mendekomposisi

lignoselulosa, maka lignoselulosa yang akan dipirolisis harus memiliki ( char fusion temperatur ) yang tinggi. Hal ini dimaksudkan agar arang tidak meleleh yang

akhirnya mengumpul di bagian bawah alat sehingga dapat menyumbat bagian tersebut. Produk utama proses ini adalah Bio – oil, Arang (C) dan gas sintetis. Reaktor Circulating Fluid Bed sesuai untuk produksi uap, karbon, dan gas sistesis dengan tingkat konversi karbon pada tipe Circulating Fluid Bed

maksimum

mencapai 12 % ( Brown, 2003 dalam Hambali 2007).

2.7.2

Tipe Fluidized Bed (Unggun Terfluidisasi)

Tipe Fluidized Bed, dimana pemasukan batang jagung dari samping ( side feeding ), gas N 2 dari bagian bawah. Gaya dorong dari gas N 2 akan setimbang

dengan gaya gravitasi sehingga serbuk batang jagung dalam keadaan mengambang pada saat terjadi proses pyrolisis. Serbuk batang jagung yang digunakan lebih halus dan berukuran kurang dari 1mm. Tekanan Operasi pada proses ini kurang lebih 5 atm ( Brown, 2003 dalam Hambali 2007).


Gambar 2.3 Reaktor Pyrolisis Unggun Fluidisasi ( Fluidized bed ) ( Brown, 2003).

Biomassa yang akan diperoses pada reaktor pyrolisis, fluidized bed harus memiliki ( softening temperatur ) diatas suhu operasional tersebut, hal ini bertujuan agar arang yang dihasilkan selama proses tidak meleleh yang dapat mengakibatkan terganggunya kondisi lapisan mengambang dan karena suhu operasi yang relatif rendah maka reaktor ini banyak digunakan untuk memproses lignoselulosa yang memiliki sifat lebih reaktif ( Brown, 2003 dalam Hambali 2007).

2.7.3

Tipe Vacuum Pyrolizer Pyrolisis vacum

menggunakan bahan yang dapat diperbaharui untuk

dijadikan produk, yaitu bio – oil dan carbon black , bio – oil murni yang berharga tinggi di pasaran. Dekomposisi dari biomassa kompleks pada temperatur 420

0

C,

temperatur tersebut tidak berubah untuk membentuk produk minyak, karbon black dan gas. Karbon black sebagai produk dari reaktor menuju tangki penampungan. Tipe produk yang dihasilkan dari proses pirolisis vacuum ini adalah 55 % oil, 35 % karbon black dan 10 % gas. Tekanan operasi pada proses ini antara 10 – 15 atm ( Brown, 2003 dalam Hambali 2007).


Gambar 2.4 Vacuum P yrolizer (Sumber : Brown, 2003) 2.8

Pemilihan Proses

Berdasarkan keunggulan dan kelemahan jenis proses yang telah dijelaskan di atas maka proses yang dipilih pada produksi bio- oil melalui fast pirolisis ini adalah menggunakan reaktor unggun terfluidisasi ( Fluidized Bed ). Proses unggun terfluidisasi ( Fluidized Bed ) memiliki kapasitas paling besar per satuan volume dibandingkan kedua proses lainnya. Selain itu proses ini mampu menangani segala jenis biomassa yang mengandung lignoselulosa dan menghasilkan bio – oil. Gas yang didorong menyebabkan partikel – partikel terpyrolisis dengan cepat (±2 detik) sehingga tidak sempat menggumpal. (Hambali,2007).

2.9

Deskripsi Proses

Pembuatan bio-oil dari batang jagung diawali d ari penghalusan batang jagung menjadi berukuran kurang dari 1 mm, tujuannya agar mempercepat reaksi di dalam reaktor. Setelah ukuran batang jagung telah halus, maka akan di masukkan ke dalam reaktor dengan menggunakan belt-conveyor. Di dalam reaktor terjadi proses fast 0

pyrolysis dengan kondisi operasi yaitu suhu 480 C dan tekanan 4 atm. Reaksi yang

terjadi adalah (C10H12O4)10

480

6,203C3H8O (l)+ 66,976C(s)+ (6,404CO2 + 3,852CO +4,159CH4+

9,734H2) (g) + 17,136 H2O (Simulation of Olive Pits Pyrolysis in a Rotary Kiln Plant thermal scienc, 2011). Keluaran dari reaktor pyrolysis yaitu berupa gas yang dapat dikondensasi, gas yang tidak dapat dikondensasi dan padatan arang selanjutnya akan diteruskan ke cooler tujuannya untuk menurunkan suhu dari 480 0C menjadi 195 0C dan tekanan dari 4 atm


0

menjadi 1,8 atm dengan bantuan air pendingin pada suhu 30 C dan tekanan 1 atm. Kemudian keluaran dari cooler akan di teruskan ke cyclone. Di cyclone arang di pisahkan dari gas yang dapat dikondensasi dan gas yang tidak dapat dikondensasi. Pemisahan tersebut terjadi karena pengaruh gaya gravitasi. Arang tersebut dikeluarkan dari bagian bawah cyclone dan di tampung di penampungan arang ( TK206) sedangkan gas yang dapat dikondensasi dan gas yang tidak dapat dikondensasi akan keluar dari atas dan di teruskan ke kondensor. Di dalam kondensor suhu di turunkan dari 195

0

C menjadi 35

0

C dan gas yang dapat dikondensasi akan

dikondensasikan menjadi bio-oil sedangkan gas yang tidak dapat dikondensasi akan diteruskan ke combuster yang berguna sebagai bahan bakar. Hasil kondensasi akan dipisahkan di dalam Knock Out Drum (KO-208). Bio-oil yang terbentuk akan keluar dari bawah dan di pompakan ke tangki penampungan Bio-oil (TK-302).



BAB III NERACA MASSA

Hasil perhitungan neraca massa pembuatan pembuatan Bio-oil dengan proses fast pyrolisis (pirolisis cepat) dengan kapasitas 2.250 kg/tahun dengan ketentuan

sebagai berikut.: Basis perhitungan

: 1 jam operasi

Waktu kerja/tahun

: 330 hari/tahun

Satuan operasi

: kg/jam

3.1 Knife cutter (KC-103) Tabel 3.1 Neraca Massa Knife cutter Komponen

Batang jagung

Massa Masuk (kg/jam)

Massa keluar (kg/jam)

alur 1

alur 4

alur 2

637,3188

159,3297

796,6485

Total

796,6485

796,6485

3.2 Vibrating Screen (VS-104) Tabel 3.2 Neraca Massa Vibrating Screen Komponen

Massa masuk (kg/jam)

Massa keluar (kg/jam)

alur 2

alur 3

alur 4

Batang jagung

796,6485

637,3188

159,3297

Total

796,6485

796,6485

3.3 Reaktor (R-201) Tabel 3.3 Neraca Massa Reaktor Komponen

Massa Masuk (kg/jam) Alur 6

Massa Keluar (kg/jam)

Alur 3

Alur 5

Alur7

Lignoselulosa

553,1067

---

---

Impuritis

104,2121

---

104,2121

Bio-oil

---

---

272,7272

Arang (C)

---

---

267,3202

Alur 15


CO2

---

---

CO

---

---

0,4660

CH4

---

---

3,6515

H2

---

---

6,4743

H2O

---

---

N2

---

21,5586

657,3188

21,5586

Sub total Total

43,3957

0,3746

24,2210

43,3957

3,6515

24,2210

--67,6167

678,8774

746,4941

67,6167

746,4941

3.4 Cyclone (CY-205) Tabel 3.4 Neraca Massa Cyclone Massa Masuk (kg/jam)


Komponen Alur 8

Alur 9

Alur 10

Bio-oil

272,7238

---

272,7238

Arang (C)

267,3202

267,3202

---

CO2

0,3746

---

0,3746

CO

0,4660

---

0,4660

CH4

3,6515

---

3,6515

H2

6,4743

--

6,4743

H2O

3,6515

Sub Total Total

3,6515 267,3202

547,8527

287,3451

547,8527

3.5 . Knock Out Drum (KO-208) Tabel 3.5 Neraca Massa Knock Out Drum Komponen



Alur 11

Alur 12

Alur 13

272,7272

272,7272

---

CO2

0,3746

---

0,3746

CO

0,4660

---

0,4660

CH4

3,6515

---

3,6515

Bio-oil


H2

6,4743

H2O

3,6515

Sub Total Total

---

6,4743

3,6515 276,3753

287,3451

10,9664

287,3451


BAB IV NERACA ENERGI

Basis perhitungan

: 1 jam operasi

Satuan operasi

: kJ/jam

Temperatur basis

: 25 oC

4.1 NERACA ENERGI PADA COMBUSTER

Table 4.1 Neraca energi pada combuster Neraca Panas Masuk (kkal/jam) Komponen

Alur (13)

CO

1.255,1595

CO2

65,8633

CH4

43,0451

H2

4.176,2074

H2O

2.692,6375

Alur (14)

Neraca Panas Keluar (kkal/jam) Alur (6)

3.732,5174

10.549,5481

N2

310,6587

O2

17,9334

27.853,8610 329,7195

Panas yang dihasilkan Total

32.695,9913

-

40.926,913

40.926,913


4.2 NERACA ENERGI PADA REAKTOR PYROLISIS (R-201)

Table 4.2 Neraca energi pada Reaktor Pyrolisis Neraca Panas Keluar Neraca Panas Masuk (kkal/jam) (kkal/jam)

Komponen

Alur (3)

Lignoselul osa (C10H12O4)10

Alur (5)

Alur (6)

Alur (7)

Alur (15)

3.732,5174

65,8633

3.732,5174

387,1841

CO CO2 CH4

43,0451

H2

4.176,2074

H2O N2

21,5586

O2 Panas yang dihasilkan

711.034,5701

Total

712.080,1185

10.549,5481

2.692,6375

10.549,5481

27.853,8610

27.853,8610

27.853,8610

329,7195

329,7195

329,7195

712.080,1185

4.3 NERACA ENERGI PADA COOLER (E-204)

Senyawa

Umpan

Table 4.3 Neraca energi pada Cooler (CO) Panas Masuk (Kkal/jam) Panas Keluar (Kkal/jam) Alur 10 Alur 11 81.666,6369

Produk Air Pendingin

-

29.003,7247

- 52.658,9122

-

Total

29.003,7247

29.003,7247

4,4 NERACA ENERGI PADA CONDENSER (E-207) Table 4.4 Neraca energi pada Condenser (CD) Panas Masuk (Kkal/jam) Panas Keluar (Kkal/jam) Senyawa Alur 10 Alur 11 26.501,6484 Umpan

Produk Air Pendingin Total

- 25.745,2254 756,423

756,423 756,423


BAB V SPESIFIKASI PERALATAN 5. 1 Gudang (G)

Fungsi

: Tempat penyimpanan batang jagung.

Jenis

: Bak persegi panjang dengan tutup.

Bahan konstruksi

: Beton bata dengan lantai semen.

Jumlah

: 1 unit.

Spesifikasinya,

: T = 30 0C

Kondisi Penyimpanan

P = 1 atm Kebutuhan batang jagung (m) : 468.950,472 kg Volume batang jagung (V Bj) : 669,9292 m

3

Volume ruang (V)

: 893,9150 m 3

Ukuran gudang

:



Panjang (P)

= 13,7943 m



Lebar ( L)

= 11,7152 m



Tinggi (h)

= 5,8576 m

5.2 Bak Batang Jagung (BK - 101)

Fungsi

: Tempat batang jagung sebelum masuk ke Knife Cutter (KC)

Jenis

: Bak dengan desain persegi panjang.

Bahan konstruksi

: Beton bata dengan lantai semen..

Jumlah

: 1 unit.

Spesifikasinya,

Jumlah bahan masuk ( W ) : 15.631,6824 kg Volume bak (Vb)

: 26,7972 m 3

Ukuran

:  Panjang bak ( P) = 5,512 m  

Lebar bak ( L) = 4,4096 m

Tinggi bak ( t )

= 1,1024 m.


5.3 Bucket Elevator (BE – 102)

Fungsi : transportasi batang jagung dari bak batang jagung ke Knife Cutter (KC) Jenis

: Vertical Transport

Bahan konstruksi

: Carbon Steel

Kondisi Operasi

: 30 oC ; 1 atm

Laju alir bahan baku : 651,3201 kg/jam Jumlah alat

: 1 (satu) buah

Faktor kelonggaran

: 20 %

Kapasitas alat

= 1  0,2 x 651,3201kg / jam = 781,5841 kg/jam = 0,7815 ton/jam

Dari Tabel 21 – 7 Perry, 1999, untuk kapasitas 0,7815 ton/jam diperoleh : Kecepatan Bucket

= 200 ft/menit

Lebar Bucket

= 14 ft = 4,2 m

Panjang Bucket

= 20 ft = 6 m

Tinggi Bucket

= L. Sin. ά = 20 Sin 20 = 6,84 ft

Power Bucket Elevator = V (L.0,0025 + H. 0,001) C Power Bucket Elevator = 14,3772 ( 20 x 0,0025 + 6,84 x 0,001) 2,5 = 2,04 Hp Efisiensi Motor

= 80 %

Hp motor

= 2,04/0,8 = 2,5 Hp

5.4 Knife Cutter (KC - 103)

Fungsi

: Mengecilkan ukuran batang jagung sampai 1 mm sebelum masuk kedalam Vibrating screen.

Jenis

: Rotary knife

Kondisi operasi

: 30 oC ; 1 atm

Laju alir bahan baku

: 651,3201 kg/jam

Faktor kelonggaran

: 20 %

Asumsi diameter awal umpan (batang jagung) = 100 m m = 100.000 m Diameter akhir setelah proses = 1 mm = 100 m


= 1  0,2 x 651,3201kg / jam = 14377,2 kg/jam

Kapasitas alat

Dari halaman 829 Perry, 1997, dipilih tipe rotary knife cutter dengan spesifikasi : Panjang pisau

= 21 cm

Bahan konstruksi

= Stainless steel

Kecepatan putaran

= 920 rpm

Power

= 5 Hp

Jumlah cutter

= 5 buah

5.5 Vibrating Screen (VS - 104)

Fungsi

: Menyaring batang jagung yang telah dihaluskan oleh Knife Cutter (KC) sampai 1 mm.

Jenis

: Heavy duty vibrating screen.

Bahan screen

: High alloy steel SA 240 (304).

Bahan konstruksi

: Carbon steel SA 285 (C).

Jumlah

: 1 unit.

Spesifikasinya,

Kapasitas

: 0,9769 ton/jam

Luas ayakan ( A)

: 50,4188 m

Ukuran screen

: 100 mesh .

Ukuran

:

2



Panjang screen (P)

= 10,0418 m



Lebar screen ( L)

= 5,0209 m



Diameter lubang screen ( z) = 0,0003 ft.

5.6 Belt Conveyor (BC - 105)

Fungsi

: transportasi batang jagung dari vibrating screen menuju Reactor Pyrolysis (R).

Jenis

: Vertical screw conveyor dengan shape standart.

Bahan konstruksi

: Carbon steel SA-285, tipe C ( Class III-15% full).

Jumlah

: 1 unit.

Spesifikasinya,

Kondisi Operasi

0

: T = 30 C P = 1 atm


Bahan masuk (remah batang jagung) : 1.435,9002 lb/jam Panjang screw conveyor diperkirakan : 5 m = 16,4040 ft 3

Laju Volumetik screw conveyor

: 9,4610 ft /menit

Daya

: 0,5 hp.

5.7 Fluidizing Gas Tank (TK - 303)

Fungsi

: Menyimpan fluidizing gas sebelum diumpankan ke Reaktor Pyrolysis (RP).

jenis

: Berupa bejana (tangki) horizontal dengan tutup dan alas berbentuk segmen elips (ellipsoidal dished head ).

Bahan konstruksi

: Carbon steel SA 285 (A).

Jumlah

: 1 unit.

Spesifikasinya,

Kondisi Operasi

0

: T = 30 C P = 1 atm

Kapasitas

: 65,3201 kg/jam.

Umur alat ( A)

: 18 tahun.

Volume Tangki (V)

: 48,6949 m

Ukuran

:

3



Diameter tangki ( Di)

=

133,7153 in



Panjang tangki ( H t )

=

5,4995 m



Tinggi tutup tangki ( h) =

0,8491 m



Tebal silinder ( t s)

=

0,2041 in



Tebal head (t h)

=

0,2040 in

5.8 Gas Compressor (C - 202)

Fungsi

: Menyuplai fluidizing gas dari tangki fluidizing gas ke dalam Reaktor Pyrolysis (RP).

Jenis

: Centrifugal compressor .

Bahan konstruksi

: Carbon steel SA 515 (70).

Jumlah

: 1 unit.

Spesifikasinya, o

Temperatur masuk ( T 1) : 30 C


o

Temperatur keluar ( T 2) : 30 C Tekanan masuk ( P1)

:

1 atm

Tekanan keluar ( P2)

:

5 atm

Laju alir massa, F 8

: 65,1320 kg/jam

Densitas FG (  FG)

: 1,5070 kg/m 3 3

Laju alir volume fluidizing gas masuk ( V 1) : 43,2196 m /jam Laju alir volume udara keluar ( V 2)

3

: 8,6439 m /jam

Kerja kompresor ( W s) : 108.212,5391 J/kg. Daya kompresor ( P)

: 3,2818 HP

5.9 Combuster (E - 203) 0

Fungsi

: Untuk memanaskan reaktor sampai suhu 480 C (753 K).

Jenis

: Fire Box.

Jumlah

: 1 unit.

Spesifikasinya,

Kondisi Operasi: Suhu Umpan

: 303 K

Suhu Ref

: 298 K

Tekanan

: 1 atm

Panas yang dibutuhkan: 2.819.775,421 Btu/jam kebutuhan gas

: 13,1851 lb/s

Diameter luar, (OD)

: 3,5 in

Diameter dalam, (OD) : 2 ,9 in Nominal size

: 3 in

Schedule number

: 80

Panjang pipa, (L)

: 20 ft

Area permukaan,(At) : 18,3167 ft 2 jumlah tube yang dibutuhkan, (Nt) : 213,8133 tube Ukuran

:



Tinggi Combuster, (H) : 29,1667 ft



Panjang Combuster, (P) : 34,8542 ft



Lebar Combuster, (l)

: 8,7500 ft 2



Dinding samping

: 1.280 ft 2


2



Lantai dan Atas

: 1.560 ft



End Wall

: 2.496 ft



Tebal dinding,(∆X)

: 0,2277 m = 22,77 cm

2

5.10 Reaktor Pyrolysis (R - 201) o

Fungsi

: memanaskan batang jagung ( corn stover ) pada suhu 480 C sehingga terbentuk bio-oil, gas, dan arang.

Jenis

: fluidized bed Tank Reaktor

Desain

: Silinder tegak dengan alas datar dan tutup tutup ellipsoidal

Bahan konstruksi

: High alloy steel SA 285 grade A

Jumlah

: 1 unit.

Spesifikasinya,

Kapasitas

: 0,1778 m

3

Kondisi operasi  Temperatur masuk = 30 oC = 303 K o

 Temperatur keluar = 480 C = 753 K  Tekanan operasi

= 405,3 kPa = 4 atm = 58,784 psia

Kondisi fisik Silinder - Diameter

: 0,7528 m

- Tinggi

: 1,3174 m

- Tebal

: ¼ in

Tutup - Diameter

: 0,7528 m

- Tinggi

: 0,1882 m

- Tebal

: ¼ in


5.11 Cooler (E - 204)

Fungsi

: Mendinginkan gas yang berasal dari Reaktor Pyrolysis (RP) sebelum

masuk

ke

Cyclone (C)

menggunakan

air

pendingin. Jenis

: Double pipe heat exchanger .

Desain

: 1(1/4) x 2(1/4) in IPS ( Schedule 40), sebanyak 1 hairpain dengan panjang total ( L) 30 ft.

Bahan konstruksi

: Low alloy steel SA 202 (A).

Jumlah

: 1 unit.

Spesifikasinya,

Kapasitas : 1.579,5148 lb/jam 

Pipa : fluida panas (gas)

Diameter : 1,3800 in Kecepatan Massa ( G p) : 151.876,4192 lb/jam.ft 2 Viscositas : 0,7986 lb/jam.ft F p : 2,7396 ft

PP : 1,1891 psi 

Anulus : fluida dingin (air pandingin)

Diameter ( De) : 0,0039 ft Kecepatan massa (Ga) : 137.496,7393 lb/jam.ft

2

Viscositas : 0,1329 lb/jam.ft F a : 0,0306 ft Pa : 8,1931 psi

Koreksi hio terhadap Permukaan : 22,1721 Btu/jam.ft2 .o F 2 o

Koefisien Keseluruhan Bersih ( U C) : 20,3914 Btu/jam.ft . F Koefisien Keseluruhan Desain ( U D) : 18,5047 Btu/jam.ft2 .o F Luas Permukaan yang Dibutuhkan ( A) : 39,15004 ft 2


5.12 Cyclone (CY - 205)

Fungsi

: Memisahkan arang (char ) yang masih ada pada gas yang berasal dari Reaktor Pyrolysis (RP).

Jenis

: Duclone collector A-A.

Nama

: Cyclone separator .

Bahan konstruksi

: Carbon steel SA 515 (70).

Jumlah

: 1 unit.

Spesifikasinya,

Kondisi Operasi: Suhu : 195 0C Tekana:1,84 atm Material Cyclone yang masuk: Gas

=

623,8381kg/jam

Karbon aktif (C) = 50,3144 kg/jam N e

=

2

D p

=

0,0003 ft

vc

=

50 ft/s

cyclone

=

0,99

D p/ D pc =

5

kecepatan gas masuk Cyclone : 20 s/d 70 ft/s Ukuran :  Diameter cyclone ( Dc) = 2,2967 m 

Tinggi ( Lc ) = 4,5934 m



Diameter inlet ( De) = 1,1483 m



Tinggi (S c) = 0,2871 m

 

Tinggi inlet ( H c) = 1,1483 m Tinggi ( Z c) = 4,5934 m



Lebar inlet dust ( Bc) = 0,5742 m



Lebar outlet ash ( J c) = 0,5742 m.


5.13 Tangki Penampung Arang (TK - 206)

Fungsi

: Tempat menampung arang ( C ) hasil pemisahan dari Cyclone.

Kapasitas

: 8452,8192 kg/7 hari

Jenis

: Berbentuk segi empat tegak dengan alas datar dan tertutup.

Bahan konstruksi

: Carbon Steel SA-333.

Jumlah

: 1 unit.

Spesifikasinya,

Laju alir massa, F

: 50,3144 kg/jam

Densitas arang, 

: 2,2670 gr/cm 3 = 2.267 kg/m 3

Lama penampungan

: 7 hari

Kebutuhan arang (m)

: 8452,8192 kg

Volume arang (V A)

: 3,7286 m

Volume Tangki (V)

: 4,4744 m 3

Volume silinder, V1

: 1,0467 D3

Umur alat ( A)

: 20 tahun.

Ukuran

:

3



Tinggi tangki total, H : 3,6296 m



Tekanan total disain

: 23,1788 psi



Tebal tangki

: 0,0308 m



Tinggi tutup

: 0,2262m



Tinggi konis

: 0,3269 m



Faktor korosi

: 0,06 in/tahun

5.14 Partial Kondenser (E - 207)

Fungsi

: Menurunkan temperatur serta merubah fasa uap sebagian produk reaktor menjadi fasa cair.

Jenis

: Shell and tube heat exchanger .

Desain

: 1-2 passes, 12 in ID shell, 76 jumlah tubes, ¾ in OD tube, 18 BWG, panjang 14 ft, 1 in squer pitch.

Bahan konstruksi


Jumlah

: 1 unit.

Penempatan fluida

:



Fluida dingin (air pendingin) di shell (shell side),

 Fluida

panas (gas + uap) dalam tube (tube side).


5.15 Storage Tank (TK - 302)

Fungsi

:

Tangki penampung produk bio-oil.

Spesifikasinya,

Kapasitas

: 98.180,5680kg/15 hari.

Jenis

: Tangki silinder vertikal dengan alas datar dan Tutup tangki berbentuk

ellipsoidal

Bahan konstruksi

: Carbon steel, SA – 285 Grade. A

Jumlah

: 2 unit.

Umur alat ( A)

: 18 tahun

Volume

: 49,0903 m 3

Ukuran

:




=

4,178 m




= 6,963 m



Tinggi tutup tangki ( h) =

0,696 m




=

0,0688 m



Tebal head (t h)

=

0,0681 m

5.16 Blower (BL)

Fungsi

: Mengalirkan campuran gas ricycle dari condenser sub cooler menuju combuster dan reaktor

yang melewati

s pliter Jenis

: Centrifugal blower .

Bahan konstruksi


Jumlah

: 1 unit.

Spesifikasinya,

Laju alir massa masuk Blower ( G) : 495,982 lb/jam Densitas gas, (  m) : 0,0941 lb/ft 3 Laju alir volumetrik gas ( V ) : 87,8466 ft 3/menit Efisiensi ()

: 70 %.

Daya (P)

: 0,3 hp


5.17 Tangki Bahan Bakar (T-301)

Fungsi

: Menyimpan gas recycle sebelum dibakar di Combuster

Jenis

: Berupa bejana (tangki) horizontal dengan tutup dan alas berbentuk segmen elips (ellipsoidal dished head ).

Bahan konstruksi


Jumlah

: 1 unit.

Spesifikasinya,

Laju alir massa,

: 176,1810 kg/jam

Lama penampungan

: 1 jam

Kapasitas tangki (W)

: 176,1810 kg

Kapasitas

: 191,8505 kg/jam.

Volume tangki

: 131,3397 m

Ukuran

:

3




: 4,8639 m




: 8,5119 m



Stress yang diizinkan (S) : 11200 psi (32 C)



Efisiensi sambungan (E) : 0,9




: 0,3125 in,



Tebal head (t h)

: 0,3125 in.



Faktor korosi (C)

: 0,006 in/tahun



Umur alat ( A)

: 18 tahun.

o

LC.18 Knock-out Drum (KO-208)

Fungsi

: memisahkan gas dari cairan bio-oil

Bentuk

: Silinder horizontal dengan tutup ellipsoidal

Bahan konstruksi

: Carbon steel SA-285 grade B

Jenis sambungan

: Double welded butt joints

Jumlah

: 1 unit

Temperatur

: 30°C

Tekanan

: 1 atm

Volume

: 239,5685

Panjang tangki

: 5,3198 ft

Diameter tangki

: 1,6116 ft

Tebal tangki

: ½ in


5.19 Pompa Knock-out Drum

Fungsi

: Memompakan produk (Bio-oil) menuju Storage Tank (ST).

Jenis

: Centrifugal pump .

Jenis

: Diameter 3/8 in Schedule 40.

Bahan konstruksi


Jumlah

: 1 unit.

Spesifikasinya,

Kerja Pompa (- W p)

: 24,6 lbf .ft/lbm.

Efisiensi ()

: 70 %

Daya pompa ( P)

: 0,5 hp.


BAB VI INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA

6.1

Instrumentasi

Pengoperasian suatu pabrik kimia harus memenuhi beberapa persyaratan yang ditetapkan dalam perancangannya. Persyaratan tersebut meliputi keselamatan, spesifikasi produk, peraturan mengenai lingkungan hidup, kendala operasional, dan faktor ekonomi. Pemenuhan persyaratan tersebut berhadapan dengan keadaan lingkungan yang berubah-ubah, yang dapat mempengaruhi jalannya proses atau yang disebut disturbance (gangguan) (Stephanopoulus, 1984). Adanya gangguan tersebut menuntut

penting

dilakukannya

pemantauan

secara

terus-menerus

maupun

pengendalian terhadap jalannya operasi suatu pabrik kimia untuk menjamin tercapainya tujuan operasional pabrik. Pengendalian atau pemantauan tersebut dilaksanakan melalui penggunaan peralatan dan engineer (sebagai operator terhadap peralatan tersebut) sehingga kedua unsur ini membentuk satu sistem kendali terhadap pabrik. Instrumentasi adalah peralatan yang dipakai di dalam suatu proses kontrol untuk mengatur jalannya suatu proses agar diperoleh hasil sesuai dengan yang diharapkan. Fungsi instrumentasi adalah sebagai pengontrol, penunjuk, pencatat, dan pemberi tanda bahaya. Peralatan instrumentasi biasanya bekerja dengan tenaga mekanik atau tenaga listrik dan pengontrolannya dapat dilakukan secara manual atau otomatis. Penggunaan instrumen pada suatu peralatan proses tergantung pada pertimbangan ekonomi dan sistem peralatan itu sendiri. Pada pemakaian alat-alat instrumen juga harus ditentukan apakah alat-alat tersebut dipasang diatas papan instrumen dekat peralatan proses (kontrol manual) atau disatukan dalam suatu ruang kontrol

yang

dihubungkan

dengan

bangsal

peralatan

(kontrol

otomatis)

(Timmerhaus, 2004). Variabel-variabel proses yang biasanya dikontrol/diukur o leh instrumen adalah: (http://duniakarya.wordperss.com,2011) 1. Variabel utama, seperti temperatur, tekanan, laju alir, d an level cairan.


2. Variabel tambahan, seperti densitas, viskositas, panas spesifik, konduktivitas, pH, humiditas, titik embun, komposisi kimia, kandungan kelembaban, dan variabel lainnya. Pada dasarnya sistem pengendalian terdiri dari (Stephanopoulos, 1984): 1. Elemen Perasa / sensing (Primary Element) Elemen yang merasakan (menunjukkan) adanya perubahan dari harga variabel yang diukur. 2. Elemen pengukur ( measuring element ) Elemen pengukur adalah suatu elemen yang sensitif terhadap adanya perubahan temperatur, tekanan, laju aliran, maupun tinggi fluida. Perubahan ini merupakan sinyal dari proses dan disampaikan oleh elemen p engukur ke elemen pengontrol. 3. Elemen pengontrol ( controlling element ) Elemen pengontrol yang menerima sinyal kemudian akan segera mengatur perubahan-perubahan proses tersebut sama dengan nilai set point (nilai yang diinginkan). Dengan demikian elemen ini dapat segera memperkecil ataupun meniadakan penyimpangan yang terjadi. 4. Elemen pengontrol akhir ( final control element ) Elemen ini merupakan elemen yang akan mengubah masukan yang keluar dari elemen pengontrol ke dalam proses sehingga variabel yang diukur tetap berada dalam batas yang diinginkan dan merupakan hasil yang dikehendaki. Pengendalian peralatan instrumentasi dapat dilakukan secara otomatis dan semi otomatis. Pengendalian secara otomatis adalah pengendalian yang dilakukan dengan mengatur instrumen pada kondisi tertentu, bila terjadi p enyimpangan variabel yang dikontrol maka instrumen akan bekerja sendiri untuk mengembalikan variabel pada kondisi semula, instrumen ini bekerja sebagai controller . Pengendalian secara semi otomatis adalah pengendalian yang mencatat perubahan-perubahan yang terjadi pada variabel yang dikontrol. Untuk mengubah variabel-variabel ke nilai yang diinginkan dilakukan usaha secara manual, instrumen ini bekerja sebagai pencatat (recorder ) atau penunjuk (Sasmojo, 2000). Hal-hal yang diharapkan dari pemakaian alat-alat instrumentasi (Sasmojo, 2000 ) adalah (1) Kualitas produk dapat diperoleh sesuai dengan yang diinginkan.


(2) Pengoperasian sistem peralatan lebih mudah. (3) Sistem kerja lebih efisien. (4) Penyimpangan yang mungkin terjadi dapat diketahui dengan cepat. Alat-alat kontrol yang biasa dipakai pada per alatan proses antara lain (Walas, 1988) : (1) Variabel Temperatur a. Temperature Controller (TC) Temperature controller (TC) merupakan instrumen pengatur temperatur

dalam bentuk panas sebagai sinyal mekanis atau listrik. Pengaturan temperatur

dilakukan

dengan

mengatur

jumlah

panas

yang

harus

ditambahkan atau dikeluarkan dari dalam suatu unit proses yang sedang bekerja. b. Temperature Indicator (TI) Merupakan instrumen untuk mengetahui temperatur suatu cairan atau temperatur operasi dari suatu alat. (2) Variabel Ketinggian Cairan a. Level Controller (LC) Merupakan instrumen yang dipakai untuk mengukur ketinggian permukaan cairan dalam suatu peralatan. Pengukuran tinggi permukaan cairan dilakukan dengan operasi kontrol katup ( valve), yaitu dengan mengatur laju alir cairan masuk dan keluar proses. b. Level Indicator (LI) Level Indicator (LI) merupakan instrumen yang digunakan untuk mengetahui

tinggi suatu cairan dalam tangki. (3) Variabel Laju Alir a. Flow Controller (FC) Instrumen untuk mengukur kecepatan aliran fluida dalam pipa atau unit lainnya, biasanya diatur dengan mengubah keluaran dari alat yang menyebabkan fluida bergerak atau mengalir dalam sistem pipa. b. Flow Indicator (FI) Merupakan alat untuk mengetahui laju alir suatu aliran atau laju alir operasi suatu alat.


(4) Variabel Tekanan a. Pressure Controller (PC) Instrumen untuk mengukur tekanan atau pengubah sinyal dalam bentuk gas menjadi sinyal mekanis, dimana dapat dilakukan dengan mengatur jumlah uap atau gas yang keluar dari suatu alat yang tekanannya ingin dideteksi. b. Pressure Indicator (PI) Merupakan alat untuk mengetahui tekanan aliran atau temperatur operasi dari suatu alat. Beberapa syarat penting yang harus diperhatikan dalam perancangan pabrik antara lain (Hutagalung, 2008) : 1. Tidak boleh terjadi konflik antar unit, di mana terdapat dua pengendali pada satu aliran. 2. Penggunaan supervisory computer control untuk mengkoordinasikan tiap unit pengendali. 3. Control valve yang digunakan sebagai elemen pengendali akhir memiliki opening position 70 %.

4. Dilakukan pemasangan

check valve pada pompa dengan tujuan untuk

menghindari fluida kembali ke aliran sebelumnya. Check valve yang dipasangkan pada pipa tidak boleh lebih dari satu dalam one dependent line . Pemasangan check valve diletakkan setelah pompa.

5. Seluruh pompa yang digunakan dalam proses diletakkan di permukaan tanah dengan pertimbangan syarat safety dari kebocoran. 6. Pada perpipaan yang dekat dengan alat utama dipasang flange dengan tujuan untuk mempermudah pada saat maintenance. Pada pra rancangan pabrik Bio Oil, instrumentasi pada alat-alat yang digunakan dapat dilihat pada Tabel 6.1 berikut.


Tabel 6.1 Daftar Instrumentasi Pada Pra Rancangan Pabrik Bio Oil No

Nama Alat

Kode

Jenis

Alat

Instrumentasi PC

1

Reaktor Pyrolysis

2

Combuster

3

RP TI

CR

Kegunaan

Mengontrol tekanan dalam reaktor

Menunjukkan temperatur dalam reaktor

TC

Mengontrol suhu dalam alat

Mengontrol suhu dalam alat

Cooler

CO dan

dan

CD

TC

ST

LC

Condensor

4

Storage Tank

Kompresor,

5

Blower dan

Pompa Stripper

6

Knock Out

7

Drum

GC, BL,

Mengontrol ketinggian cairan dalam Storage Tank

FC

Mengontrol laju alir cairan dalam pipa

ST

FC

Mengontrol laju alir cairan dalam pipa

KOD

LI

dan PU

Menunjukkan tinggi cairan dalam Knock Out Drum

Adapun instrumentasi yang digunakan pada pabrik pembuatan Bio Oil adalah: 1. Reaktor Instrumentasi pada Reaktor mencakup Temperature Indicator (TI) dan Pressure Controller (PC). Temperature Indicator (TI) berfungsi untuk mengetahui

temperatur dalam Reaktor, sedangkan Pressure Controller (PC) digunakan untuk mengukur tekanan dalam Reaktor pada saat reaksi berlangsung sehingga produk gas pada tekanan yang telah ditentukan ( set point ) dapat dikeluarkan dari Reaktor.


Gambar 6.1 Instrumentasi pada Reaktor 2. Combuster (CR) Instrumentasi pada Combuster mencakup Temperature controller (TC) merupakan instrumen pengatur temperatur dalam bentuk panas sebagai sinyal mekanis atau listrik. Pengaturan temperatur dilakukan dengan mengatur jumlah panas yang harus ditambahkan atau dikeluarkan dari dalam suatu unit proses yang sedang bekerja.

Gambar 6.2 Instrumentasi pada Combuster 3. Cooler dan Condenser Instrumentasi pada Cooler dan Condenser mengunakan Temperature Controller (TC) yang berfungsi untuk mengatur temperatur bahan keluaran Cooler

ataupun Heat Exchanger dengan mengatur bukaan valve masukan air pendingin ataupun fluida panas yang dialirkan. Jika temperatur di bawah kondisi yang diharapkan ( set point) maka valve akan terbuka lebih besar dan jika temperatur di atas kondisi yang diharapkan maka valve akan terbuka lebih kecil.

Gambar 6.3 Instrumentasi pada (a) Cooler dan (b) Condenser


4. Storage Tank

Pada tangki ini dilengkapi dengan pengendali ketinggian/level control (LC) yang berfungsi untuk mengontrol ketinggian cairan di dalam tangki. Prinsip kerja dari pengendali ketinggian (LC)

ini adalah dengan menggunakan pelampung

( floater ) sehingga isi tangki dapat terlihat dari posisi jarum penunjuk di luar tangki yang digerakkan oleh pelampung. Jika isi tangki tinggal sedikit, maka tangki diisi dengan menggunakan pompa yang dilengkapi dengan katup/ valve yang berfungsi sebagai pengendali aliran /flow control (FC). Isi tangki dipompakan ke ruang proses dengan menggunakan pompa yang dilengkapi dengan katup yang dihubungkan ke ruangan pengendali dan katup by pass yang dapat digerakkan secara manual untuk mengantisipasi jika katup yang dihubungkan ke ruangan pengendali rusak.

Gambar 6.4 Instrumentasi pada Storage Tank 5. Kompresor, Blower, dan Pompa Variabel yang dikontrol pada kompresor dan b lower adalah laju aliran, untuk mengkontrol laju aliran pada kompresor (b lower ) dipasang Flow Controller (FC). Jika laju aliran kompresor ataupun b lower lebih besar dari yang diinginkan maka secara otomatis valve keluaran ( control valve) akan menutup atau memperkecil pembukaan valve, demikian pula jika laju aliran kompresor ataupun blower lebih kecil dari yang diinginkan maka secara otomatis valve keluaran kompresor ( blower ) akan memperbesar p embukaan valve.

Gambar 6.5 Instrumentasi pada (a) Kompresor, (b) Blower, dan (c) Pompa


6. Stripper Variabel yang dikontrol pada stripper adalah laju aliran, untuk mengkontrol laju aliran pada stripper dipasang

Flow Controller (FC). Jika laju aliran stripper

lebih besar dari yang diinginkan maka secara otomatis valve keluaran ( control valve) akan menutup atau memperkecil pembukaan valve.

FC

Gambar 6.6 Instrumentasi pada Stripper

7. Knock Out Drum Instrumentasi pada Knock Out Drum mencakup Level Indikator (LI) merupakan instrumen menunjukkan tinggi cairan pada knock out drum.

Gambar 6.7 Instrumentasi pada Knock Out Drum

6.2

Keselamatan kerja Secara Umum

Keselamatan kerja adalah suatu usaha untuk mencegah terjadinya kecelakaan, cacat, ataupun kematian. Keselamatan kerja dan keamanan pabrik merupakan faktor yang perlu diperhatikan secara serius. S ehubungan dengan bahaya yang dapat timbul dari mesin, bahan baku dan produk, sifat zat serta keadaan tempat kerja harus mendapat perhatian yang serius sehingga dapat dikendalikan dengan baik untuk menjamin kesehatan karyawan. Salah satu faktor yang penting sebagai usaha menjamin keselamatan kerja adalah dengan menumbuhkan dan meningkatkan


kesadaran karyawan akan pentingnya usaha untuk menjamin keselamatan kerja. Usaha-usaha yang dapat dilakukan antara lain: -

Melakukan pelatihan secara berkala bagi karyawan

-

Membuat peraturan tata cara dengan pengawasan yang baik dan memberi sanksi bagi karyawan yang tidak disiplin

-

Membekali karyawan dengan keterampilan menggunakan peralatan secara benar dan cara-cara mengatasi kecelakaan kerja Sebagai pedoman pokok penanggulangan masalah keselamatan kerja,

pemerintah RI telah mengeluarkan Undang-Undang Keselamatan Kerja lembaran Negara RI Nomor 13 tahun 2003 (Konradus, 2007) . Semakin tinggi tingkat keselamatan kerja dari suatu pabrik maka makin meningkat pula aktivitas kerja para karyawan. Hal ini disebabkan oleh keselamatan kerja yang sudah terjamin dan suasana kerja yang menyenangkan .Keselamatan kerja harus dijamin maka dalam perencanaan suatu pabrik perlu diperhatikan beberapa hal (Garanoz, dkk., 1995) , yaitu: (1) Sistem pencegahan kebocoran pada tangki penyimpanan bahan kimia beracun maupun yang bertemperatur tinggi. (2) Sistem penerangan yang cukup dan sistim sirkulasi udar a yang baik. (3) Sistem penyimpanan material dan perlengkapan. (4) Sistem pemadam kebakaran pada mesin dan daerah yang rawan kebakaran. Selain itu, terdapat beberapa peraturan dasar keselamatan kerja yang harus diperhatikan pada saat bekerja di setiap p abrik-pabrik kimia, yaitu: (1) Tidak boleh merokok atau makan. (2) Tidak boleh minum minuman keras (beralkohol) selama bertugas 6.2.1 Keselamatan Kerja Pada Pabrik Pembuatan Bio Oil

Pra rancangan pabrik pembuatan Bio-oildari batang jagung ini,usaha-usaha pencegahan terhadap bahaya-bahaya yang mungkin terjadi dilakukan dengan cara (Garanoz, dkk., 1995 dan Sembiring, 2006) :

(1) Pencegahan terhadap ledakan dan kebakaran a. Memasang sistem alarm pada tempat yang strategis dan penting, seperti: power station, laboratorium, dan ruang proses.


b. Mobil pemadam kebakaran harus selalu dalam keadaan siap siaga di fire station.

c. Fire hydrant ditempatkan di daerah penyimpanan ( storage), proses, dan perkantoran. d. Fire extinguisher disediakan pada bangunan pabrik untuk memadamkan api yang relatif kecil. e. Gas detector dipasang pada daerah proses, penyimpanan ( storage), dan daerah perpipaan dan dihubungkan dengan gas alarm di ruang kontrol untuk mendeteksi kebocoran gas. f.

Smoke detector ditempatkan pada setiap sub-stasiun listrik untuk mendeteksi

kebakaran melalui asapnya. (2) Memakai peralatan perlindungan diri Pabrik harus disediakan peralatan perlindungan diri, seperti: a. Pakaian kerja Pakaian luar dibuat dari bahan-bahan seperti katun, wol, serat, sintetis, dan asbes, pada musim panas sekalipun tidak diperkenankan bekerja dengan keadaan badan atas terbuka. b. Sepatu pengaman Sepatu harus kuat dan harus dapat melindungi kaki dari bahan kimia dan panas. Sepatu pengaman bertutup baja dapat melindungi kaki dari bahaya terjepit. Sepatu setengah tertutup atau bot dapat dipakai tergantung pada jenis pekerjaan yang dilakukan. c. Topi pengaman Topi yang lembut baik dari plastik maupun dari kulit memberikan perlindungan terhadap percikan-percikan bahan kimia, terutama apabila bekerja dengan pipa-pipa yang letaknya lebih tinggi dari kepala, maupun tangki-tangki serta peralatan lain yang dapat bocor. d. Sarung tangan Apabila menangani beberapa bahan kimia yang bersifat korosif maka para operator diwajibkan menggunakan sarung tangan untuk menghindari hal-hal yang tidak diinginkan.


e. Masker Berguna untuk memberikan perlindungan terhadap debu-debu yang berbahaya, gas beracun, ataupun uap bahan kimia agar tidak terhirup. f.

Tutup telinga ( ear plug ) Berguna untuk memberikan perlindungan terhadap telinga dari kebisingan/ suara mesin-mesin produksi.

(3) Pencegahan terhadap bahaya mekanis a. Sistem ruang gerak karyawan dibuat cukup luas dan tidak menghambat kegiatan kerja karyawan. b. Alat-alat dipasang dengan penahan yang cukup kuat. c. Peralatan berbahaya seperti boiler bertekanan tinggi, reaktor bertekanan tinggi, dan tangki gas bertekanan tinggi harus d iberi pagar pengaman. (4) Pencegahan terhadap bahaya listrik a. Setiap instalasi dan alat-alat listrik harus diamankan dengan pemakaian skring atau pemutus hubungan arus listrik secara o tomatis lainnya.

b. Sistem perkabelan listrik harus dipasang secara terpadu dengan tata letak pabrik sehingga jika ada perbaikan dapat dilakukan dengan mudah. c. Memasang papan tanda bahaya yang jelas pada daerah sumber tegangan tinggi. d. Kabel-kabel listrik yang letaknya berdekatan dengan alat-alat yang beroperasi pada suhu tinggi harus diisolasi secara khusus. e. Setiap peralatan atau bangunan yang menjulang tinggi harus dilengkapi dengan penangkal petir yang dibumikan. (5) Menerapkan nilai-nilai disiplin bagi karyawan a. Setiap karyawan bertugas sesuai dengan pedoman-pedoman yang diberikan dan mematuhi setiap peraturan dan ketentuan yang diberikan. b. Setiap kecelakaan kerja atau kejadian yang merugikan segera dilaporkan ke atasan. c. Setiap karyawan harus saling mengingatkan akan perbuatan yang dapat menimbulkan bahaya. d. Setiap ketentuan dan peraturan harus dipatuhi.


(6) Penyediaan poliklinik di lokasi pabrik Poliklinik disediakan untuk tempat pengobatan akibat terjadinya kecelakaan secara tiba-tiba, misalnya: menghirup gas beracun, patah tulang, luka terbakar pingsan/syok, dan lain sebagainya. Apabila terjadi kecelakaan kerja, seperti terjadinya kebakaran pada pabrik maka hal-hal yang harus dilakukan adalah (1) Mematikan seluruh kegiatan pabrik baik mesin maupun listrik. (2) Mengaktifkan alat pemadam kebakaran, dalam hal ini alat pemadam kebakaran yang digunakan disesuaikan dengan jenis kebakaran yang terjadi. Keselamatan kerja yang tinggi dapat dipakai dengan penambahan nilai-nilai disiplin bagi karyawan (Garanoz, dkk., 1995 dan Sembiring, 2006) , yaitu: (1) Setiap karyawan bertugas sesuai dengan pedoman-pedoman yang diberikan. (2) Setiap peraturan dan ketentuan yang harus dipenuhi. (3) Setiap kecelakaan atau kejadian yang merugikan harus segera dilaporkan kepada pimpinan. (4) Setiap karyawan harus saling mengigatkan perbuatan yang dapat menimbulkan bahaya. (5) Dilakukan kontrol secara periodik terhadap seluruh alat instalansi pabrik oleh petugas perawatan.


BAB VII UTILITAS DAN PENGOLAHAN LIMBAH

Berdasarkan kebutuhannya, utilitas pada pabrik pembuatan bio-oil dari batang jagung adalah sebagai berikut: 1. Kebutuhan air 2. Kebutuhan bahan kimia 3. Kebutuhan bahan bakar 4. Kebutuhan listrik 7.1 KEBUTUHAN AIR

Dalam proses produksi, air memegang peranan penting, baik untuk kebutuhan proses maupun kebutuhan domestik Adapun kebutuhan air pada pabrik pembuatan bio-oil dari batang jagung dengan proses pyrolisis yang cepat ( Fast Pyrolisis ) adalah sebagai berikut: Air Pendingin :



Kebutuhan air pendingin pada pabrik bio-oil dapat dilihat pada tabel 7.1 berikut ini: Tabel 7.1. Kebutuhan Air Pendingin pada Alat No

Nama Alat

Kode Alat

Jumlah Air (kg/jam)

1

Cooler

CO

1.542,3218

2

Condenser

CD

869,5356

Total

2.411,8574

Air pendingin bekas digunakan kembali setelah didinginkan dalam menara pendingin air, dengan menganggap terjadi kehilangan air selama proses sirkulasi maka air tambahan yang diperlukan adalah jumlah air yang hilang karena penguapan, drift loss, dan blowdown (Perry, 1998)

Air yang hilang karena penguapan dapat dihitung dengan persamaan: W e = 0,00085 W c (T 2 - T 1) (Perry, 1998)


dimana: W c = jumlah air pendingin yang diperlukan = 2616,0950 kg/jam T 1 = temperatur air pendingin masuk

= 30 °C = 86 °F

T 2 = temperatur air pendingin keluar

= 60 °C = 140 °F

maka, W e = 0,00085 x 2.411,8574 x (140 - 86)

= 110,7042 kg/jam Air yang hilang karena drift loss biasanya 0,1 - 0,2 % dari air pendingin yang masuk ke menara pendingin (Perry, 1998), d itetapkan drift loss 0,2 maka: W d = 0,002 x 2.411,8574 kg/jam

= 4,8237 kg/jam Air yang hilang karena blowdown bergantung pada jumlah siklus sirkulasi air pendingin, biasanya antara 3 - 5 siklus (Perry, 1998), ditetapkan 5 siklus, maka: W b  

W e

(Perry, 1998)

S  1

110,7042 5 1

 27,6761 kg/jam Sehingga air tambahan yang diperlukan = W e + W d + W b = (110,7042 + 4,8237 + 27,6761) kg/jam = 143,204 kg/jam air pendingin bekas yang dikembalikan ke water cooling tower (WCT) di asumsikan 80% jadi jumlah air pendingin segar yang di tambahan adalah sebesar 20% dari total kebutuhan air pendingin. Maka,total air pendingin pada proses = 20% x (2.411,8574 + 143,204) kg/jam = 511,0123 kg/jam  Air untuk berbagai kebutuhan

Perrhitungan kebutuhan air domestik Kebutuhan air domestik untuk setiap orang/shift adalah 40 – 100 ltr/jam (Metcalf dan Eddy, 2003)


Diambil 100 ltr/hari x

1 hari 24 jam

 4,1667 liter/jam ≈ 4 liter/jam

3

air = 1000 kg/m = 1 kg/liter

Jumlah karyawan = 121 orang Maka total air domestik = 4 x 121 = 484 liter/jam x 1 kg/liter = 484 kg/jam Perkiraan pemakaian air untuk b erbagai kebutuhan ditunjukkan pada table 7.2 Tabel 7.2. Pemakaian air untuk berbagai kebutuhan Kebutuhan

Jumlah air (kg/jam)

Domestik dan kantor

484

laboratorium kantin dan tempat ibadah poliklinik total

100 150 50 784

Sehingga total kebutuhan air yang memerlukan pengolahan awal adalah : = (511,0123+ 784 ) kg/jam = 1.295,0122 kg/jam Kebutuhan air untuk perancangan pabrik pembuatan bio-oil dari batang jagung ini diperoleh dari air sungai Bahbolon dimana jaraknya sekitar 1,65 km dari lokasi pabrik Kualitas air (kandungan kation dan anion) di Sungai Bahbolon dapat dilihat pada tabel 7.3 Tabel 7.3. Kandungan Bahan Kimia Air Sungai Bahbolon (Kab Simalungun, SUMUT) No

Analisa

Satuan

Hasil

I. FISIKA 1.

Bau

2.

Kekeruhan

3.

Rasa

4.

Warna

5.

Suhu

Tidak berbau NTU

10 Tidak berasa

TCU 0

C

150 25


II. KIMIA

150

Total kesadahan dalam CaCO 3

mg/l

1,3

1.

Chloride

mg/l

0,2

2.

NO3-N

mg/l

65

3.

Zat organik dalam KMnO 4 (COD)

mg/l

16

4.

SO4

mg/l

-

5.

Sulfida

mg/l

0,245

6.

Posfat (PO4)

mg/l

-

7.

Cr

mg/l

-

8.

NO3*)

mg/l

-

9.

NO2*)

mg/l

95

10.

Hardness (CaCO3)

mg/l

6,9

mg/l

10

-

+2

11. pH 2+

12.

Fe

mg/l

0,016

13.

Mn2+

mg/l

0,0012

14.

Zn2+

mg/l

63

15.

Ca

2+

mg/l

87

16.

Mg

mg/l

132

17.

CO2 bebas

mg/l

0,0032

18.

Cu

2+

2+

19.

Sumber: Laporan PTPerkebunan Nusantara 3Distrik Simalungun,2009

7.2

Unit Pengolahan Air

Kebutuhan air untuk pabrik pembuatan bio-oil dari air sungai Bahbolon dimana jaraknya sekitar 1,65 km dari lokasi pabrik Untuk menjamin kelangsungan penyediaan air, maka di lokasi pengambilan air dibangun fasilitas penampungan air (water intake) yang juga merupakan tempat pengolahan awal air sungai Pengolahan ini meliputi penyaringan sampah dan kotoran yang terbawa bersama air Selanjutnya air dipompakan ke lokasi pabrik untuk diolah dan digunakan sesuai dengan


keperluannya Pengolahan air di pabrik terdiri d ari beberapa tahap, yaitu (Degremont, 1991) : 1. Screening 2. Sedimentasi 3. Klarifikasi 4. Filtrasi

7.2.1 Screening

Tahap screening merupakan tahap awal dari pengolahan air Adapun tujuan screening adalah memudahkan pemisahan dan menyingkirkan partikel-partikel padat yang besar yang terbawa dalam air sungai. Pada tahap ini, partikel yang besar akan tersaring tanpa bantuan bahan kimia Sedangkan partikel-partikel yang lebih kecil akan terikut bersama air menuju unit pengolahan selanjutnya (Degremont, 1991) 7.2.2 Sedimentasi

Pengendapan merupakan tahap awal dari pengolahan air Pada bak penampungan, partikel-partikel padat yang berdiameter besar (berkisar antara 10 mikron – 10 mm) akan mengendap secara grafitasi tanpa bantuan bahan kimia, sedangkan partikel-partikel yang lebih kecil akan terikut bersama air menuju unit pengolahan selanjutnya 7.2.3 Klarifikasi

Klarifikasi merupakan proses penghilangan kekeruhan di dalam air dengan cara mencampurkannya dengan larutan Al 2(SO4)3 dan Na 2CO3 (soda abu) Larutan Al2(SO4)3 berfungsi sebagai koagulan utama dan larutan Na 2CO3 sebagai bahan koagulan tambahan yaitu berfungsi sebagai bahan pambantu untuk mempercepat pengendapan dan penetralan pH Pada bak clarifier , akan terjadi proses koagulasi dan flokulasi Tahap ini bertujuan menyingkirkan Suspended Solid (SS) dan koloid (Degremont, 1991) : Koagulan yang biasa dipakai adalah koagulan trivalent Reaksi hidrolisis aka n terjadi menurut reaksi : 3+

M + 3H2O

M(OH)3

+

+3H

Dalam hal ini, pH menjadi faktor yang penting dalam penyingkiran koloid Kondisi pH yang optimum penting untuk t erjadinya koagulasi dan terbentuknya flok-


flok (flokulasi) Koagulan yang biasa dipakai adalah larutan alum Al 2(SO4)3 Sedangkan koagulan tambahan dipakai larutan soda abu Na 2CO3 yang berfungsi sebagai bahan pembantu untuk mempercepat pengendapan dan penetralan pH Dua jenis reaksi yang akan terjadi adalah (Degremont, 1991) : Al2(SO4)3 + 6 Na2CO3 + 6H2O

2Al(OH)3 ↓ + 12Na+ + 6HCO3- + 3SO43-

2Al2(SO4)3 + 6 Na 2CO3 + 6H2O

4Al(OH)3 ↓ + 12Na + 6CO 2 + 6SO4

+

3-

Reaksi koagulasi yang terjadi : Al2(SO4)3 + 3H2O + 3Na2CO3

2Al(OH)3 + 3Na 2SO4 + 3CO 2

Selain penetralan pH, soda abu juga digunakan untuk menyingkirkan kesadahan permanent menurut proses soda dingin menurut reaksi (Degremont, 1991): CaSO4 + Na2CO3

Na2SO4 + CaCO 3

CaCl4 + Na2CO3

2NaCl + CaCO3

Selanjutnya flok-flok yang akan mengendap ke dasar clarifier karena gaya gravitasi, sedangkan air jernih akan keluar melimpah ( overflow) yang selanjutnya akan masuk ke penyaring pasir ( sand filter ) untuk penyaringan Pemakaian larutan alum bardasarkan turbidity dimana pada saat turbidity nya ≤ 50 NTU maka alum yang ditambahkan sebanyak 50 ppm terhadap jumlah air yang akan diolah, sedangkan perbandingan pemakaian alum dan abu soda = 1 : 0,54 (Crities, 2004) Perhitungan alum dan abu soda yang diperlukan : Total kebutuhan air

= 815,0661 kg/jam

Pemakaian larutan alum

= 30 mg/l

Pemakaian larutan soda abu

= 6 mg/l

Larutan alum Al2(SO4)3 yang dibutuhkan

-6

= 50.10 × 815,0661 = 0,0408 kg/jam -6

Larutan abu soda Na 2CO3 yang dibutuhkan = 27.10 × 815,0661 = 0,0220 kg/jam


7.2.4 Filtrasi

Filtrasi dalam pemurnian air merupakan operasi yang sangat umum dengan tujuan menyingkirkan Suspended Solid (SS), termasuk partikulat BOD dalam air (Metcalf, 1984) Material yang digunakan dalam medium filtrasi dapat bermacam-macam : pasir, antrasit (crushed anthracite coal ), karbon aktif granular ( Granular Carbon Active atau GAC), karbon aktif serbuk ( Powdered Carbon Active atau PAC) dan batu

garnet Penggunaan yang paling umum dipakai di Afrika dan Asia adalah pasir dan gravel sebagai bahan filter utama, menimbang tipe lain cukup mahal (Kawamura, 1991) Unit filtrasi dalam pabrik pembuatan bio-oil dari b atang jagung menggunakan media filtrasi granular ( Granular Medium Filtration ) sebagai berikut : 1 Lapisan atas terdiri dari pasir hijau ( green sand ) Lapisan ini bertujuan memisahkan flok dan koagulan yang masih terikut bersama air Lapisan yang digunakan setinggi 24 in (60,96 cm) 2. Untuk menghasilkan penyaringan yang efektif, perlu digunakan medium berpori misalnya atrasit atau marmer Untuk beberapa pengolahan dua tahap atau tiga tahap pada pengolahan effluent pabrik, perlu menggunakan bahan dengan luar permukaan pori yang besar dan daya adsorpsi yang lebih besar, seperti Biolite, pozzuolana ataupun Granular Active Carbon /GAC) (Degremont, 1991) Pada pabrik ini, digunakan antrasit setinggi 12,5 in (31,75 cm) 3. Lapisan bawah menggunakan batu kerikil/ gravel setinggi 7 in (17,78 cm) (Metcalf & Eddy, 1991) Bagian bawah alat penyaring dilengkapi dengan strainer sebagai penahan Selama pemakaian, daya saring sand filter akan menurun Untuk itu diperlukan regenerasi secara berkala dengan cara pencucian balik ( back washing ) Dari sand filter , air dipompakan ke menara air sebelum didistribusikan untuk berbagai

kebutuhan Untuk air domestik, laboratorium, kantin, dan tempat ibadah, serta poliklinik, dilakukan proses klorinasi, yaitu mereaksikan air dengan klor untuk membunuh kuman-kuman di dalam air Klor yang digunakan biasanya berupa kaporit, Ca(ClO) 2


Perhitungan kebutuhan kaporit, Ca(ClO) 2 : Total kebutuhan air yang memerlukan proses klorinasi = 784 kg/jam Kaporit yang digunakan direncanakan mengandung klorin 70 % Kebutuhan klorin

= 2 ppm dari berat air

Total kebutuhan kaporit

= (210 -6 × 784)/0,7 = 00022 kg/jam

7.3 KEBUTUHAN BAHAN KIMIA

Kebutuhan bahan kimia adalah sebagai berikut: (a). Alumunium Sulfat [Al 2(SO4)3]

= 30 mg/l

(b). Natrium Karbonat [Na2CO3]

= 6 mg/l

(c). Kalsium Hipoklorit [Ca(ClO)2] = 0,0022 kg/jam 7.4 KEBUTUHAN LISTRIK

Perincian kebutuhan listrik adalah sebagai berikut : a. Unit Proses

=

33,7955 hp

b. Unit Utilitas

=

8,25 hp

Tabel 7.3 Kebutuhan Listrik pada alat Util itas Alat Proses

Kebutuhan Listrik (hp)

Pompa dan tangki pelarut

7,625

Klarifier

0,125

Water Cooling Tower (WCT)

0,5

Total

8,25

c. Ruang kontrol dan laboratorium

=

25 hp

d. Penerangan dan kantor

=

25 hp

e. Bengkel

=

40 hp

f. Perumahan

=

85 hp

Total kebutuhan listrik = (33,7955 + 8,25 + 25 + 25 + 40 + 85) =

217,0455 hp x 0,7457 kW/hp

=

161,8508 kW

Sebagai pembangkit listrik digunakan generator dengan efisiensi generator 80 %, (Perry, 1997 ) maka ;


Daya output generator

161,8508 kW

=

0,8

= 202,3135 kW Untuk perancangan dipakai 2 unit generator diesel AC 300 kW, 220-240 Volt, 50 Hertz, 3 fase (1unit dipakai dan 1 unit cadangan) 7.5 KEBUTUHAN BAHAN BAKAR

Bahan bakar yang digunakan untuk generator

adalah Bio-oil, dengan

memasang Converter Kit pada generator

Keperluan bahan bakar untuk generator : Nilai bakar Bio-oil

= 18 MJ/kg

(www dynamotivecom)

= 18 MJ/kg x

1000 KJ 1 MJ

x

1 Btu 1,05506 KJ

x

2,93 x10 -4 Kwh 1 Btu

= 4,9988 Kwh/kg  Bio-oil

(www dynamotivecom)

= 1,2 kg/L

Daya yang dibutuhkan = 187,5932 kW Massa Bio-oil yang dibutuhkan =

187,5932 kW 4,9988 Kw/kg

= 37,5279 kg/jam Volume Bio-oil yang dibutuhkan =

37,5279 kg/jam 1,2 kg/L

= 31,2732 L/jam 7.6 PENGOLAHAN LIMBAH

Limbah dari suatu pabrik harus diolah sebelum dibuang ke badan air atau atmosfer, karena limbah tersebut mengandung bermacam-macam zat yang dapat membahayakan alam sekitar maupun manusia itu sendiri. Demi kelestarian lingkungan hidup, maka setiap pabrik harus mempunyai unit pengolahan limbah. Sumber–sumber limbah pada pabrik pembuatan Bio-oil meliputi : 1. Limbah cair hasil pencucian peralatan pabrik Limbah ini diperkirakan mengandung kerak dan kotoran–kotoran yang melekat pada peralatan pabrik.


2. Limbah dari pemakaian air domestik Limbah ini mengandung bahan organik sisa pencernaan yang berasal dari kamar mandi di lokasi pabrik, serta limbah dari kantin berupa limbah padat dan limbah cair. 3. Limbah cair dari laboratorium Limbah yang berasal dari laboratorium ini mengandung bahan–bahan kimia yang digunakan untuk menganalisa mutu bahan baku yang dipergunakan dan mutu produk yang dihasilkan serta digunakan untuk penelitian dan pengembangan proses. Perhitungan untuk Sistem Pengolahan Limbah Diperkirakan jumlah air buangan pabrik adalah sebagai berikut : 1. Dari pencucian peralatan pabrik Limbah cair hasil pencucian peralatan pabrik diasumsikan sebesar 500 liter/jam 2. Dari air domestik Limbah cair dari air domestik diasumsikan sebesar 100 liter/jam 3. Dari laboratorium Limbah cair dari laboratorium diasumsikan sebesar 50 liter/jam Total buangan

= 500+ 50 = 550 liter/jam 3

= 0,55 m /jam

Gambar 7.1 Proses pengolahan limbah Keterangan: BP 1

: Bak penampung

BP 2

: Bak pengendapan

BP 3

: Bak penetralan


7.6.1

Bak Penampungan

Fungsi : Tempat menampung air buangan sementara dan menetralkan pH limbah 3

Laju volumetrik air buangan

= 0,55 m /jam

Waktu penampungan air buangan

= 7 hari

Volume air buangan

= 0,55 x 7 x 24 = 92,4 m 3

Direncanakan digunakan 1 buah bak penampungan dengan bak terisi 90 % bagian. Volume bak =

92,4 m 0,9

3

= 102,67 m 3

Direncanakan : Panjang bak (P) = 2 x Lebar bak (L)

1

Tinggi bak (T) =

3

x Lebar bak (L)

Maka volume bak

=PxLxT

102,67 m3

=2LxLx

L

1 3

L

= 5,36 m

Sehingga

7.6.2

P

= 2 x L = 2 x 5,36 = 10,72 m

T

=

1 3

x L = 1,79 m

Bak Pengendapan


= 0,55 m 3/jam


= 2 hari

Volume air buangan

= 0,55 x 2 x 24 = 26,4 m

3

Direncanakan digunakan 1 buah bak penampungan dengan bak terisi 90 % bagian. Volume bak

=

26,4 m 3 0,9

= 29,33 m3

Direncanakan : Panjang bak (P) = 2 x Lebar bak (L) Tinggi bak (T) = Maka volume bak

1 3

x Lebar bak (L)

= P xL x T


29,33 m3

1

=2LxLx

3

L

L

= 3,53 m

P

= 2 x L = 2 x 3,53 = 7,06 m

T

=

Sehingga

1 3

x L = 1,177 m

Kecepatan terminal pengendapan Hukum Stokes : V =

  s

   g Dp 2

18

(Foust, 1960)



Dimana : V

= Kecepatan terminal pengendapan o

s = Densitas partikel Na2CO3 pada 30 C = 1,987 gr/cm 

o

= Densitas air pada 30 C = 0,9957 gr/cm

3

(Perry, 1999) 2

g

= Kecepatan gravitasi = 980 cm/s



= Viskositas air pada 30 C = 0,01 gr/cm.s

Sehingga : V =

o

 0,9957  980 0,002

=

H x 100 V x 60



(Perry, 1999)

2

= 0,0216 cm/s

18 0,01

Waktu pengendapan (W)

(Perry, 1999) (Perry, 1999)

Dp = Diameter partikel = 0,002 cm

1,987

3

3 x 100 0,0216 x 60

= 231,4815 menit m enit

= 3,8580 jam 7.6.3

Bak Penetralan

Limbah pabrik yang terdiri dari bahan–bahan organik biasanya mempunyai pH < 5 (Hammer, 1986). Limbah pabrik yang terdiri dari bahan–bahan organik harus dinetralkan sampai pH = 6 (Kep – 42/MENLH/10/1998) dimana untuk menetralkan pH limbah digunakan digunakan soda abu (Na 2CO3) 3


= 0,65 m /jam


= 3 hari

Volume air buangan

= 0,65 x 3 x 24 = 46,8 m 3

Direncanakan digunakan 1 buah bak penampungan penampungan dengan bak terisi 90 % bagian. Volume bak

=

46,8 m 3 0,9

= 52 52 m3


Direncanakan : Panjang bak (P)

= 2 x Lebar bak (L)

Tinggi bak (T)

=

1 3

x Lebar bak (L)

Maka volume bak = P x L x T 52 m

3

=2LxLxL L = 0,038 m  0,04 m

Sehingga : P T

7.6.4

= 2 x L = 2 x 0,04 = 0,08 m

1

=

3

x L = 0,013 m

PENGOLAHAN LIMBAH

Proses pengolahan limbah pada pra rancangan pabrik Bio - oil dari batang jagung ini tidak ada, hal ini karena tidak adanya limbah yang berarti yang dihasilkan pada proses di pabrik. Limbah cair hanya berasal dari limbah cair domestik dan limbah hasil analisa di laboratorium dan pencucian lantai pabrik. Limbah B3 yang berupa oli bekas dan lain-lain di kumpulkan kemudian di d i kirim ke pihak yang akan mengelola lebih lanjut. 7.7 SPESIFIKASI PERALATAN UTILITAS 7.7.1 Screening (SC)

Fungsi

:

menyaring partikel-partikel padat yang besar

Jenis

:

bar screen

Jumlah

:

1

Bahan konstruksi

:

Stainless steel

Ukuran screening

: Panjang

= 2m

: Lebar

= 2m

:

Lebar

= 5 mm

Tebal

= 20 mm

Ukuran bar

Bar clear spacing spacing

: 20 mm

Slope

: 30°


Jumlah bar

7.7.2

Bak Sed (BS) Sedime imentasi tasi (BS)

: 50 buah

Fungsi

: untuk mengendapkan mengendap kan lumpur yang terikut teriku t dengan air

Jumlah

: 1 unit

Jenis

: Grift Chamber Sedimentation

Aliran

: Horizontal sepanjang bak sedimentasi

Bahan kontruksi

7.7.3

7.7.4

: beton kedap air

Kondisi operasi

: temperatur 30 C dan tekanan 1 atm

Bentuk

: bak dengan dua daerah persegi panjang

Kapasitas

: 8,95 ft3/min

Panjang

: 10 ft

Lebar

: 2 ft

Tinggi

: 4 ft

Waktu retensi

: 8,9385 menit

Tangki Pelarutan Alum [Al 2(SO4)3] (TP-01)

Fungsi

: Membuat larutan alum [Al 2(SO4)3]

Bentuk

: Silinder tegak dengan alas dan tutup datar

Bahan konstruksi

: Carbon Steel SA–285 grade C

Kondisi pelarutan


Jumlah

: 1 unit

Kapasitas

: 0,1716 m3

Diameter

: 0,6752 m

Tinggi

: 1,0128 m

Tebal shell

: ¼ in

Jenis pengaduk

: flat 6 6 blade turbin impeller

Jumlah baffle

: 4 buah

Daya motor

: 1/20 hp

Tangki Pelarutan Soda Abu [Na 2CO3] (TP-02)

Fungsi

: Membuat larutan soda abu (Na 2CO3)

Bentuk



7.7.5

Bahan konstruksi

: Carbon Steel SA–285 grade C

Kondisi pelarutan


Jumlah

: 1 unit

Kapasitas

: 0,0926 m3

Diameter

: 0,5548 m

Tinggi

: 0,8322 m

Tebal shell

: ¼ in

Jenis pengaduk

: flat 6 6 blade turbin impeller

Jumlah baffle

: 4 buah

Daya motor

: 1/20 hp

(CL) Clarifier (CL)

Fungsi

: Memisahkan endapan (flok-flok) yang terbentuk karena penambahan alum dan soda abu

7.7.6

Tipe

Recirculation Clarifier : External Solid Recirculation

Bentuk

: Circular desain desain

Bahan konstruksi

: Carbon steel SA-285, Grade C

Kondisi operasi


Jumlah

: 1 unit

Kapasitas

: 3.45 m3

Diameter shell

: 1,21 m

Tinggi shell

: 1,81 m

Tebal shell

: ¼ in

Kedalaman air

: 1,7702 m

Daya motor

: 1/8 hp

Sand Filter (SF) Fungsi

: Menyaring partikel-partikel yang masih terbawa dalam air yang keluar dari clarifier

Bentuk

: silinder tegak dengan alas dan tutup elipsoidal

Bahan konstruksi

: Carbon steel SA-285 Grade C

Kondisi operasi



Jumlah

: 1 unit

Kapasitas

: 0,2047 m

3

Diameter sand filter : 0,244 0,244 m

7.7.7

Tinggi sand filter

: 0,58 m

Tebal tangki

: 0,0419 in

Tangki Utilitas - 01 (TU-01)

Fungsi

: Menampung air sementara dari Sand Filter (SF) untuk didistribusikan

7.7.8

Bentuk


Bahan konstruksi

: Carbon steel SA-283 Grade C

Kondisi operasi


Jumlah

: 1 unit

Kapasitas

: 4.91 m3

Diameter

: 1,71 m

Tinggi

: 2,14 m

Tebal dinding

: 0,4958 in

Tangki Pelarutan Kaporit (TP-03)

Fungsi

: Membuat larutan kaporit [Ca(ClO)2]

Bentuk


Bahan konstruksi

: Stainless Steel SA-283 Grade C

Kondisi pelarutan


Jumlah

: 1 unit

Kapasitas

: 0.0065 m3

Diameter

: 0,18 m

Tinggi

: 0,27 m

Tebal

: ¼ in


7.7.9

Tangki Utilitas -02 (TU-02)

Fungsi

: Menampung air domestik sebelum didistribusikan

Bentuk


Bahan konstruksi

: Carbon Steel SA-285 Grade C

Kondisi operasi


Jumlah

: 1 unit

Kapasitas

: 18,8976 m

Diameter

: 2,68 m

Tinggi

: 3,35 m

Tebal dinding

: ¼ in

3

7.7.10 Water Cooling Tower (WCT)

Fungsi

: Mendinginkan air pendingin bekas dari temperatur60 C menjadi 30 C

Jenis

: Mechanical Draft Cooling Tower

Bahan konstruksi

: Carbon Steel SA–53 Grade B

Kondisi operasi

: Suhu air masuk menara = 60 C = 140 F Suhu air keluar menara = 30 C = 86F

Jumlah

: 1 unit

Kapasitas

: 0,8289/jam

Luas menara

: 3,503 ft 2

Tinggi

: 2,38 m

Daya

: 6 hp

7.7.11 Pompa Screening (PU-01)

Fungsi

: memompa air dari sungai ke bak pengendapan

Jenis

: pompa sentrifugal

Jumlah

: 1

Bahan konstruksi

: commercial steel

Kapasitas

: 0.008ft /s

Daya motor

: ½ hp

3


7.7.12 Pompa Sedimentasi (PU-02)

Fungsi

: memompa air dari bak pengendapan ke bak clarifier

Jenis

: pompa sentrifugal

Jumlah

: 1

Bahan konstruksi

: commercial steel

Kapasitas

: 0.0338 ft /s

Daya motor

: ½ hp

3

7.7.13 Pompa alum (PU-03)

Fungsi

: memompakan larutan alum dari tangki alum ke clarifier

Jenis

: pompa sentrifugal

Jumlah

:1

Bahan konstruksi

: commercial stell

Kapasitas

: 1,235. 10

Daya motor

: 1/8 hp

-6

7.7.14 Pompa soda abu (PU-04)

Fungsi

: memompakan larutan soda abu dari tangki soda abu ke clarifier

Jenis

: pompa sentrifugal

Jumlah

:1

Bahan konstruksi

: commercial stell

Kapasitas

: 6,85. 10 -07

Daya motor

: 1/8 hp

7.7.15 Pompa Sand Filter (PU-05)

Fungsi

: Memompa air dari Sand Filter ke tangki utilitas-01

Jenis

: pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 unit

Bahan konstruksi

: commercial steel

Kapasitas

: 0,0338 ft3/s

Daya motor

: 1/2 hp


7.7.16 Pompa air ke Menara Pendingin (PU-06)

Fungsi

: Memompa air dari Tangki Utilitas 1 (TU-01) ke Menara Pendingin (CT)

Jenis

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 unit

Bahan konstruksi

: Commercial steel

Kapasitas

: 0,0338 ft /s

Daya motor

: ½ hp

3

7.7.17 Pompa ke Tangki Utilitas 2 (PU-07)

Fungsi

: Memompa air dari Tangki Utilitas 1 (TU-01) ke Tangki Utilitas 2 (TU-02)

Jenis

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 unit

Bahan konstruksi

: Commercial steel

Kapasitas

: 0,0077 ft3/s

Daya motor

: 1/8 hp

7.7.18 Pompa Kaporit (PU-08)

Fungsi

: Memompa kaporit

dari tangki larutan kaporit

ke

tangki anion exchanger Jenis

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 unit

Bahan konstruksi

: Commercial steel

Kapasitas

: 1.727. 10

Daya motor

: 1/8 hp

-08

3

ft /s


7.7.19 Pompa Domestik (PU-09)

Fungsi

: memompa air dari Tangki Utilitas 2 (TU-02) ke kebutuhan domestik

Jenis

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 unit

Bahan konstruksi

: Commercial steel

Kapasitas

: 0,0058 ft /s

Daya motor

: 1/4 hp

3

7.7.20 Pompa Air Pendingin (PU-10)

Fungsi

: memompa air pendingin dari Menara Pendingin Air (WCT) ke unit air pendingin

Jenis

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 unit

Bahan konstruksi

: Commercial steel

Kapasitas

: 0,0256 ft3/s

Daya motor

: 1/4 hp



BAB VIII LOKASI DAN TATA LETAK PABRIK

Tata letak peralatan dan fasilitas dalam suatu rancangan pabrik merupakan syarat penting untuk memperkirakan biaya secara akurat sebelum mendirikan pabrik yang meliputi desain sarana perpipaan, fasilitas bangunan, jenis d an jumlah peralatan dan kelistrikan. Hal ini secara khusus akan memberikan informasi yang dapat diandalkan terhadap biaya bangunan dan tempat sehingga dapat diperoleh perhitungan biaya

yang terperinci

sebelum

pendirian.Lokasi

suatu

pabrik

mempengaruhi kedudukan pabrik dalam persaingan. Penentuan lokasi pabrik yang tepat tidak semudah yang diperkirakan, banyak aspek yang dapat mempengaruhinya, seperti aspek ekonomi, teknis, sosial budaya, dan aspek lingkunngan. Aspek ekonomi dapat berupa sarana transportasi, pemasaran dan tenaga kerja. Aspek teknis berupa tata letak geografis dan cuaca. Aspek sosial budaya dapat berupa pengaruh kehidupan sosial dan budaya masyarakat sekitar. Aspek lingkungan dapat berupa pencemaram yang disebabkan oleh pabrik. Tanpa mengkesampingkan aspek-aspek tersebut, idealnya lokasi yang dipilih harus dapat memberikan keuntungan untuk jangka panjang dan dapat memberikan kemungkinan untuk memperluas pabrik (Desma, 2008).

Lokasi pabrik yang baik akan menentukan hal-hal sebagai berikut ( Bernasconi, dkk., 1995 ): (1). Kemampuan untuk melayani konsumen. (2). Kemampuan untuk mendapatkan bahan mentah yang berkesinambungan dan harganya sampai di tempat relatif murah. (3). Kemudahan untuk mendapatkan tenaga karyawan. Untuk memungkinkan dapat dilakukannya penentuan lokasi suatu pabrik dengan tepat, maka harus diperhatikan faktor-faktor berikut ini. A.Faktor Primer ( Primary Factor ) Faktor ini secara langsung mempengaruhi tujuan utama dari usaha pabrik yaitu meliputi produksi dan distribusi produk yang diatur menurut macam dan kualitasnya. Yang termasuk faktor primer (Bernasconi, dkk., 1995) adalah


1. Letak Pasar Alasan utama suatu pabrik didirikan adalah karena adanya permintaan pasar. Dimana pabrik yang letaknya dekat dengan pasar: (a).

Dapat dengan mudah dan cepat melayani konsumen sehingga barang

hasil produksi akan cepat sampai ke pa saran. (b).

Dapat menjual produk lebih banyak dan akhirnya dapat diperoleh

hasil yang lebih besar. (c). Dapat mengurangi biaya ( cost ) pengangkutan barang hasil produksi. (d).Dapat menangkal kerugian karena banyaknya produk yang rusak sebelum sampai di pasar. 2. Letak Sumber Bahan Baku (Bahan Mentah) Idealnya, sumber bahan baku (bahan mentah) tersedia dekat dengan lokasi pabrik. Hal ini lebih menjamin penyediaan bahan baku, setidaknya dapat mengurangi keterlambatan penyediaan bahan baku, terutama untuk bahan baku yang berat. Hal-hal yang perlu diperhatikan mengenai bahan baku adalah (a). Lokasi sumber bahan baku. (b).Besarnya kapasitas sumber bahan baku dan berapa lama sumber tersebut dapat diandalkan pengadaannya. (c). Cara mendapatkan bahan baku dan transportasinya. (d).Harga bahan baku serta biaya pengangkutan. (e). Kemungkinan mendapatkan sumber bahan baku yang lain. 3. Fasilitas Pengangkutan Pertimbangan-pertimbangan kemungkinan pengangkutan bahan baku dan produk menggunakan angkutan gerbong kereta api, truk, angkutan melalui sungai dan laut, dan juga angkutan melalui udar a yang sangat mahal. 4. Tenaga Kerja Salah satu faktor yang mempengaruhi efisiensi kerja dan penekanan biaya produksi adalah tenaga kerja. Tersedianya tenaga kerja menurut kualifikasi tertentu merupakan faktor pertimbangan pada penetapan lokasi pabrik tetapi tenaga terlatih atau skilled labor di daerah setempat tidak selalu tersedia. Jika didatangkan dari daerah lain diperlukan peningkatan upah atau penyediaan fasilitas lainnya sebagai daya tarik.


5. Pembangkit Tenaga Listrik dan Bahan Bakar Pabrik yang menggunakan tenaga listrik yang besar akan memilih lokasi yang dekat dengan sumber tenaga listrik, begitu juga dengan ketersediaan bahan bakar yang digunakan. B. Faktor Sekunder ( Secondary Factor ) Yang termasuk faktor sekunder (Satria, 2007 dan Sembiring, 2006) , yaitu: 1. Harga Tanah dan Gedung Harga tanah dan gedung yang murah merupakan daya tarik tersendiri. Perlu dikaitkan dengan rencana jangka panjang. Jika harga tanah mahal mungkin hanya dapat diperoleh luasan tanah yang terbatas, sehingga perlu dipikirkan untuk membuat bangunan bertingkat walaupun pembangunan gedungnya lebih mahal. 2. Kemungkinan Perluasan (Rencana Masa Depan) Perlu diperhatikan apakah perluasan di masa yang akan datang dapat dikerjakan di satu tempat atau perlu lokasi lain, apakah di sekitar sudah banyak pabrik lain. Hal ini menjadi masalah tersendiri dalam perluasan pabrik di masa mendatang. 3. Beban Pajak dan Peraturan Perburuhan Perlu diperhatikan pula beban bunga dan pajak atas tanah dan gedung dalam pengeluaran yang sifatnya tidak langsung. Bagi perusahaan yang membutuhkan modal investasi yang besar, maka masalah perizinan dan perpajakkan perlu dipertimbangkan dalam menentukan lokasi pabrik. Hal ini dipandang perlu karena: (a). Kemudahan perizinan dan keringanan pajak ( tax holiday dan tarif rendah) sangat diperlukan oleh pabrik-pabrik yang bersangkutan terutama untuk membantu cepat selesainya

pendirian pabrik yang diikuti dengan masa

percobaan dan operasinya. (b).Keringanan pajak ini akan membantu untuk menutupi kerugian pada masa percobaan dan learning process yang praktis belum menghasilkan sesuatu yang berarti. (c). Kemudahan perizinan dan besarnya pajak berbeda-beda untuk suatu daerah terutama pajak yang ditetapkan oleh pemerintah setempat.


Sedangkan yang menyangkut peraturan (undang-undang) perburuhan meliputi seluruh

peraturan-peraturan

atau

undang-undang

yang

telah

ditetapkan

pemerintah untuk melindungi buruh, misalnya: ketentuan mengenai jam kerja, tingkat upah yang minimum (UMR), undang-undang ketenagakerjaan dan undang-undang keselamatan kerja. 4. Fasilitas Servis Terutama untuk pabrik kimia yang relatif kecil, yang tidak memiliki bengkel sendiri. Perlu dipelajari adanya bengkel-bengkel di sekitar daerah tersebut yang mungkin diperlukan untuk perbaikan alat-alat pabrik. Perlu juga dipelajari adanya fasilitas layanan masyarakat, misaln ya rumah sakit umum, rumah ibadah, tempat kegiatan olahraga, tempat-tempat rekreasi, dan sebagainya. Untuk pabrik yang besar, mungkin beberapa fasilitas tersebut dapat dilayani sendiri walaupun merupakan beban tambahan. Keuntungannya, selain merupakan daya tarik bagi para pekerja, juga membantu penjagaan kesehatan fisik dan mental sehingga efisiensi kerja dapat tetap dipertahankan. 5. Fasilitas Finansial Perkembangan perusahaan dibantu oleh fasilitas finansial, misalnya adanya pasar modal, bursa, sumber-sumber modal, bank, koperasi simpan pinjam, dan lembaga keuangan lainnya. Fasilitas tersebut akan lebih membantu untuk memberikan kemudahan bagi suksesnya dalam usaha pengembangan pabr ik. 6. Persediaan Air Suatu jenis pabrik memerlukan sejumlah air yang cukup banyak, misalnya pabrik kertas. Karena itu, di daerah lokasi diperlukan adanya sumber air yang kemungkinan diperoleh dari air sungai, danau, sumur (air tanah), laut. 7. Peraturan Daerah Setempat Peraturan daerah setempat perlu dipelajari terlebih dahulu, mungkin terdapat beberapa persyaratan atau aturan yang berbeda dengan daerah lain. 8. Masyarakat Daerah Sikap, tanggapan dari masyarakat daerah terhadap pembangunan pabrik perlu diperhatikan dengan seksama, karena hal ini akan menentukan perkembangan pabrik di masa yang akan datang. Keselamatan dan keamanan masyarakat perlu


dijaga dengan baik. Hal ini merupakan suatu keharusan sebagai sumbangsi kepada masyarakat. 9. Iklim di Daerah Lokasi Suatu pabrik ditinjau dari segi teknik, adakalanya membutuhkan kondisi operasi misalnya kelembaban udara, panas matahari, dan sebagainya. Hal ini berhubungan dengan kegiatan pengolahan, penyimpanan bahan baku atau produk. Disamping itu, iklim juga mempengaruhi gairah kerja dan moral para karyawan. Keaktifan kerja karyawan dapat meningkatkan hasil produksi. 10. Keadaan Tanah Sifat-sifat mekanika tanah dan tempat pembangunan pabrik harus diketahui. Hal ini berhubungan dengan rencana pondasi untuk alat-alat, bangunan gedung, dan bangunan pabrik. 11. Perumahan Bila di sekitar daerah lokasi pabrik telah banyak perumahan, selain lebih membuat para karyawan betah juga dapat meringankan investasi untuk perumahan karyawan. 12. Daerah Pinggiran Kota Daerah pinggiran kota dapat menjadi lebih menarik untuk pembangunan pabrik. Akibatnya dapat timbul aspek desentralisasi industri. Alasan pemilihan daerah yang lokasinya terletak di pinggiran kota antara lain ( Timmerhaus, 2004 ): (a). Upah buruh relatif rendah. (b).Harga tanah lebih murah. (c). Servis industri tidak terlalu jauh dari kota.

8.1 LOKASI PABRIK

Berdasarkan faktor utama dan faktor sekunder tersebut di atas, maka lokasi Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Bio-oil dari Batang jagung ini direncanakan didirikan di desa Sei Mangkei, kabupaten Simalungun, Provinsi Sumatera Utara. Dasar pertimbangan yang dilakukan dalam pemilihan lokasi tersebut adalah 1. Bahan Baku Batang jagung ( corn strover ) yang merupakan bahan baku utama dan sangat mudah didapat. Kabupaten Simalungun cukup banyak tersedianya kawasan


pertanian jagung sehingga daerah ini cukup memenuhi syarat untuk didirikan pabrik Bio-oil yang berbahan baku batang jagung, yakni tersedia 204,196 ton/tahun. Selain daerah ini, daerah lain seperti Kabupaten Karo tersedia 171,016 ton/tahun, Kabupaten Dairi tersedia 87,204 ton/tahun, Kabupaten Deli Serdang tersedia 65,015 ton/tahun, dan Kabupaten Langkat tersedia 58,680 ton/tahun. (Badan Pusat Statistik, 2007).

Gambar 8.1 Peta lokasi pabrik didirikan (SM-ISPOIC = Sei Mangkei Integrated Sustainable Palm Oil Industrial Cluster) (www.ptpn3/kism_petaseimangkei.com) 2. Pemasaran Produk Karena Bio-oil merupakan produk pengganti solar yang masih baru di kalangan industri, maka sebagai langkah awal produk ini dipasarkan di wilayah sumatera dan sekitarnya dengan menggunakan jalur darat dan air. Diharapkan produk ini dapat diterima dikalangan industri, sehingga kita dapat mengurangi penggunaan solar dunia. 3. Utilitas Penggunaan utilitas air dapat diperoleh dari sungai Bahbolon dimana jaraknya sekitar 1,65 km dari lokasi pabrik yang dapat didistribusikan melalui penggunaan jalur perpipaan. Kuantitas air yang begitu besar menjamin penggunaan air yang cukup secara berkesinambungan. Untuk keperluan bahan bakar dapat menggunakan Bio-oil dimana bahan bakar tersebut merupakan produk dari pabrik ini sendiri dan penyediaan listrik diperoleh dari PLN atau pembangkit listrik yang dibangun khusus u ntuk keperluan sendiri.


4. Transportasi Lokasi pra rancangan pabrik ini mempunyai fasilitas transportasi yang cukup baik untuk mengangkut bahan baku dan produk seperti jalan yang dapat ditempuh oleh kendaraan besar (truk pengangkut) tanpa hambatan, dan dengan kereta api melalui stasiun kereta api Perlanaan desa Gunung Bayu, dimana jarak stasiun kereta api dari pabrik sekitar 2 km. Serta pada jalur air tepatnya melalui pelabuhan Kuala Tanjung menggunakan kapal dimana jaraknya dari pabrik ke pelabuhan Kuala Tanjung sekitar 40 km dimana pelabuhan ini merupkan jalur perdagangan air terdekat dari rancangan pabrik yang akan didirikan. 5. Tenaga Kerja Tenaga kerja dapat diperoleh dari kota-kota di sekitar lokasi pabrik ataupun di sekitar kota Medan. Untuk tenaga kerja berpendidikan SMA, SMK atau sederajat dapat diperoleh dari pemukiman penduduk yang ada di sekitar lokasi pabrik, sedangkan tenaga kerja berpendidikan D-3 dan S-1 jurusan ekonomi dan keteknikan dapat direkrut dari berbagai Universitas atau Institusi yang ada di daerah Sumatera Utara atau diluar daerah. 6. Biaya Tanah Pabrik Tanah yang tersedia untuk lokasi pabrik masih cukup luas dengan harga yang terjangkau Rp 100.000,- / m

2

( BPN, Simalungun, 2009), sehingga membuka

peluang untuk perluasan pabrik nantinya. 7. Kondisi Iklim dan Cuaca Seperti daerah lain di Indonesia, iklim di sekitar lokasi pabrik relatif stabil. Untuk daerah ini belum terjadi bencana alam yang berarti sehingga memungkinkan pabrik berjalan dengan lancar. Temperatur udara tidak pernah mengalami penurunan maupun kenaikan yang cukup tajam dimana temperatur o

udara berada di antara 30-35 C dan tekanan udara berkisar pada 760 mmHg dan kecepatan udaranya sedang (Doc. BMG Medan, 2010). 8. Masyarakat di Sekitar Pabrik Sikap dan tanggapan dari masyarakat diperkirakan mendukung pendirian pabrik ini karena dapat menyerap tenaga kerja, dan pabrik ini ramah lingkungan karena limbah yang dihasilkan relatif sangat kecil dan tidak berbahaya dan diperkirakan tidak mengganggu keselamatan serta keamanan mas yarakat disekitarnya.


8.2 TATA LETAK PABRIK

Tata letak pabrik adalah suatu perencanaan dan pengintegrasian aliran dari komponen-komponen produksi suatu pabrik, sehingga diperoleh suatu hubungan yang efisien antara operator, peralatan, material proses dan bahan baku sehingga penyusunan yang teratur dan efisien dari semua peralatan dihubungkan dengan tenaga kerja yang ada di dalamnya (Desma, 2008) . Beberapa faktor yang perlu dipertimbangkan pada penyusunan tata letak pabrik Pembuatan Bio-oil dari Batang jagung ini adalah 1. Letak Tempat Misalnya di suatu lokasi yang agak tinggi, bila digunakan untuk menempatkan tangki penyimpan cairan maka cairan dalam tangki tersebut dapat dialirkan ke tempat yang lebih rendah tanpa menggunakan pompa. Contohnya adalah pada menara air. 2. Fasilitas Fasilitas seperti jalur kendaraan, gudang, dan kantor sebaiknya ditempatkan dekat jalan, tujuannya untuk memperlancar arus lalu lintas. 3. Letak Alat-alat Jika suatu produk masih perlu diolah lebih lanjut pada unit berikutnya maka unitnya dapat disusun berurutan sehingga sistem perpipaan dan penyusunan letak pompanya lebih sederhana. 4. Keamanan Pada perancangan tata letak alat perlu dipertimbangkan pengurangan terjadinya bahaya kebakaran, peledakan, racun bagi karyawan dan bahaya mekanik yang dapat menyebabkan cacat tubuh. Oleh karena itu, sifat-sifat berbahaya dari bahan kimia yang digunakan harus diketahui. Gangguan terhadap masyarakat sekitar harus dihindari, misalnya pencemaran lingkungan berupa gangguan debu, getaran, suara, dan lain-lain. 5. Plant Services Unit pembangkit listrik dipilih di suatu tempat yang sesuai agar tidak mengganggu terhadap operasi pabrik.


8.3 TATA LETAK PERALATAN

Tata letak pabrik adalah suatu perencanaan dan pengintegrasian aliran dari komponen-komponen produksi suatu pabrik, sehingga diperoleh suatu hubungan yang efisien dan efektif antara operator, peralatan dan gerakan material dari bahan baku menjadi produk. Disain yang rasional harus memasukkan unsur lahan proses,

storage

(persediaan) dan lahan alternatif (areal handling) dalam posisi yang efisien dan dengan mempertimbangkan faktor-faktor sebagai berikut (Timmerhaus,2004): a. Urutan proses produksi. b. Pengembangan lokasi baru atau penambahan / perluasan lokasi yang belum dikembangkan pada masa yang akan datang. c. Distribusi ekonomis pada pengadaan air, steam proses, tenaga listrik dan bahan baku d. Pemeliharaan dan perbaikan. e. Keamanan (safety) terutama dari kemungkinan kebakaran dan keselamatan kerja. f. Bangunan yang meliputi luas bangunan, kondisi bangunan dan konstruksinya yang memenuhi syarat. g. Fleksibilitas dalam perencanaan tata letak pabrik dengan mempertimbangkan kemungkinan perubahan dari proses/mesin, sehingga perubahan-perubahan yang dilakukan tidak memerlukan biaya yang tinggi. h. Masalah pembuangan limbah cair. i.

Service area, seperti kantin, tempat parkir, ruang ibadah, dan sebagainya diatur

sedemikian rupa sehingga tidak terlalu jauh dari tempat kerja. Pengaturan tata letak pabrik yang baik akan memberikan beberapa keuntungan, seperti (Timmerhaus,2004) : 1. Mengurangi jarak transportasi bahan baku dan produksi, sehingga mengurangi material handling. 2. Memberikan ruang gerak yang lebih leluasa sehingga mempermudah perbaikan mesin dan peralatan yang rusak atau di- blowdown . 3. Mengurangi ongkos produksi. 4. Meningkatkan keselamatan kerja. 5. Mengurangi kerja seminimum mungkin.


8.4 PERINCIAN LUAS AREAL PABRIK

Pendirian pabrik pembuatan Bio-oil ini direncanakan menggunakan tanah berukuran 419 m × 100 m. Luas areal tanah adalah 21.300 m². Tata letak pabrik pembuatan Bio-oil ini dapat dilihat pada Gambar 8.1. Sedangkan rinciannya dapat dilihat pada Tabel 8.1 berikut ini : No. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22

Nama Bangunan/Areal Pos Keamanan Rumah timbangan Tempat Parkir Taman Area Bahan Baku Ruang Kontrol Area Proses Area Produk Perkantoran Laboratorium Poliklinik Kantin Tempat Ibadah Perpustakaan Gudang Peralatan Bengkel Unit Pemadam Kebakaran Pengolahan Air Unit Pembangkit Listrik Perumahan Karyawan Daerah Perluasan Jalan

Jumlah

Luas (m 2) 20 20 250 100 2000 100 5000 1000 100 100 60 50 50 50 100 100 100 800 500 2000 1500 800 14.900


Gambar 8.1 Tata Letak Pabrik Pembuatan Bio-Oil dari Batang Jagung


BAB IX ORGANISASI DAN MANAJEMEN PERUSAHAAN

Suatu organisasi merupakan hal yang penting dalam perusahaan, hal ini menyangkut

efektivitas

dalam

peningkatan

kemampuan

perusahaan

dalam

memproduksi dan mendistribusikan produk yang dihasilkan. Dalam upaya peningkatan efektivitas dan kinerja perusahaan maka pengaturan atau manajemen harus menjadi hal yang mutlak. Tanpa manajemen yang efektif dan efisien t idak akan ada usaha yang berhasil cukup lama. Adanya manajemen yang teratur baik dari kinerja sumber daya manusia maupun terhadap fasilitas yang ada secara otomatis organisasi akan berkembang (Sarwoto, 1991) . 9.1 ORGANISASI PERUSAHAAN

Perkataan organisasi berasal dari kata “ organum” yang dapat berarti alat, anggota badan. James D. Mooney, mengatakan: “Organisasi adalah bentuk setiap perserikatan manusia untuk mencapai suatu tujuan bersama”, sedang Chester I. Barnard memberikan pengertian organisasi sebagai: “Suatu sistem daripada aktivitas kerjasama yang dilakukan dua orang atau lebih”. Dari pendapat ahli yang dikemukakan di atas dapat diambil arti dari kata organisasi, yaitu kelompok orang yang secara sadar bekerjasama untuk mencapai tujuan bersama dengan menekankan wewenang dan tanggung jawab masing-masing. Secara ringkas, ada tiga unsur utama dalam organisasi (Manulang, 1982) , yaitu: 1. Adanya sekelompok orang, 2. Adanya hubungan dan pembagian tugas, 3. Adanya tujuan yang ingin dicapai. Menurut pola hubungan kerja serta lalu lintas wewenang d an tanggung jawab yang dilakukan, maka bentuk-bentuk organisasi tersebut dapat dibedakan atas empat bagian (Manulang, 1982) , yaitu: 1. Bentuk organisasi garis 2. Bentuk organisasi fungsional 3. Bentuk organisasi garis dan staf 4. Bentuk organisasi fungsional dan staf


9.1.1 Bentuk Organisasi Garis

Ciri dari organisasi garis adalah organisasi masih kecil, jumlah karyawan sedikit, pimpinan dan semua karyawan saling kenal dan spesialisasi kerja belum begitu tinggi. Kebaikan bentuk organisasi garis, yaitu: 1. Kesatuan komando terjamin, karena pimpinan berada di atas satu tangan. 2. Proses pengambilan keputusan berjalan dengan cepat karena jumlah orang yang diajak berdiskusi masih sedikit atau tidak ada sama sekali. 3. Rasa solidaritas di antara para karyawan umumnya tinggi karena saling mengenal. Keburukan bentuk organisasi garis, yaitu: 1. Seluruh organisasi terlalu bergantung kepada satu orang sehingga kalau seseorang itu tidak mampu, seluruh organisasi akan terancam kehancuran. 2. Kecenderungan pimpinan bertindak secara otoriter. 3. Karyawan tidak mempunyai kesempatan untuk b erkembang. (Sarwoto, 1991 ) 9.1.2 Bentuk Organisasi Fungsional

Ciri-ciri dari organisasi fungsional adalah dibentuk oleh segelintir pimpinan tidak mempunyai bawahan yang jelas, sebab setiap atasan berwenang memberi komando kepada setiap bawahan, sepanjang ada hubungannya dengan fungsi atasan tersebut. Kebaikan bentuk organisasi fungsional, yaitu : 1. Pembagian tugas-tugas jelas. 2. Spesialisasi karyawan dapat dikembangkan dan digunakan semaksimal mungkin. 3. Digunakan tenaga-tenaga ahli dalam berbagai bidang sesuai dengan fungsi masing-masing. Keburukan bentuk organisasi fungsional, yaitu: 1. Karena adanya spesialisasi, sukar mengadakan penukaran atau pengalihan tanggung jawab kepada fungsinya. 2. Para

karyawan

koordinasi.

mementingkan

bidangnya,

sehingga

sukar

dilaksanakan

(Sarwoto, 1991)


9.1.3 Bentuk Organisasi Garis dan Staf

Ciri-ciri dari organisasi garis dan staf adalah b entuk struktur organisasi yang kompleks susunannya. Kebaikan bentuk organisasi garis dan staf adalah: 1. Dapat digunakan oleh setiap organisasi yang besar, apapun tujuannya, betapa pun luas tugasnya dan betapa pun kompleks susunan organisasinya. 2. Pengambilan keputusan yang sehat lebih mudah diambil, karena adanya staf ahli. 3. Perwujudan “the right man on the right place ” lebih mudah dilaksanakan. Keburukan bentuk organisasi garis dan staf, adalah: 1. Karyawan tidak saling mengenal, solidaritas sukar diharapkan. 2. Koordinasi kadang-kadang sukar diharapkan. (M anulang, 1982) 9.1.4 Bentuk Organisasi Fungsional dan Staf

Bentuk organisasi fungsional dan staf, merupakan kombinasi dari bentuk organisasi fungsional dan bentuk organisasi garis dan staf. Kebaikan dan keburukan dari bentuk organisasi ini merupakan perpaduan dari bentuk organisasi yang dikombinasikan (Manulang, 1982). Berdasarkan uraian di atas dapat diketahui kebaikan dan keburukan dari beberapa bentuk organisasi. Setelah mempertimbangkan baik dan buruknya, maka bentuk struktur organisasi yang digunakan pada Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Bio-oil dari Batang jagung menggunakan bentuk organisasi garis. 9.2 MANAJEMEN PERUSAHAAN

Umumnya perusahaan modern mempunyai kecenderungan bukan saja terhadap bahan baku dan produksi, melainkan juga terhadap penanganan hingga menyangkut masalah yang berhubungan dengan organisasi dan hubungan sosial atau manajemen keseluruhan di dalam perusahaan. Hal ini d isebabkan oleh aktivitas yang terdapat dalam suatu perusahaan atau suatu pabrik diatur oleh manajemen. Dengan kata lain bahwa manajemen bertindak memimpin, merencanakan, menyusun, mengawasi dan meneliti hasil pekerjaan. Perusahaan dapat berjalan dengan baik (terencana dan teratur) secara menyeluruh, apabila perusahaan memiliki manajemen yang baik antara atasan dan bawahan (Sarwoto, 1991) .


Fungsi dari manajemen adalah meliputi usaha memimpin dan mengatur faktor-faktor ekonomis sedemikian rupa, sehingga usaha itu memberikan perkembangan dan keuntungan bagi mereka yang ada di lingkungan perusahaan. Dengan demikian, jelaslah bahwa pengertian manajemen itu meliputi semua tugas dan fungsi yang mempunyai hubungan yang erat dengan permulaan dari pembelanjaan perusahaan ( financing) (Sarwoto, 1991). Dengan penjelasan ini dapat diambil suatu pengertian bahwa manajemen itu diartikan sebagai seni dan ilmu perencanaan ( planning), pengorganisasian, penyusunan, pengarahan, dan pengawasan dari sumber daya manusia untuk mencapai tujuan ( criteria) yang telah ditetapkan (Sarwoto, 1991) . Pada perusahaan besar, manajemen dibagi dalam 3 kelas (Sarwoto, 1991) , yaitu: 1. Top manajemen 2. Middle manajemen 3. Operating manajemen Orang yang memimpin (pelaksana) manajemen disebut dengan manajer. Manajer ini berfungsi atau bertugas untuk mengawasi dan mengontrol agar manajemen dapat dilaksanakan dengan baik sesuai dengan ketetapan yang digariskan bersama. Syarat-syarat manajer yang baik (Manulang, 1982) adalah: 1. Harus menjadi contoh (teladan). 2. Harus dapat menggerakkan bawahan. 3. Harus bersifat mendorong ( motivator ). 4. Penuh pengabdian terhadap tugas-tugas. 5. Berani dan mampu mengatasi kesulitan yang terjadi. 6. Bertanggungjawab, tegas dalam mengambil atau melaksanakan keputusan. 7. Berjiwa besar.


9.3 BENTUK HUKUM BADAN USAHA

Badan usaha adalah lembaga berbadan hukum tempat pengusaha melaksanakan tugasnya, yaitu mengelola perusahaan secara teratur untuk mencapai tujuan. Berdasarkan status kepemilikannya, bentuk badan usaha di Indonesia dapat dibedakan atas : (http://id.wikipedia.org/wiki/Badan_Usaha, 2008)

1. Perusahaan Perorangan ( Single Propietership) 2. Persekutuan Firma/ Fa ( Partnership ) 3. Persekutuan Komanditer/ CV ( Comanditaire Verrotschap ) 4. Perseroan Terbatas/ PT ( Cooperation ) 5. Koperasi (Cooperative) 6. Perusahaan Negara. 7. Perusahaan Daerah Bentuk badan usaha Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Bio-Oil yang direncanakan adalah perusahaan yang berbentuk Perseroan Terbatas (PT). Perseroan Terbatas adalah badan hukum yang didirikan berdasarkan perjanjian, melakukan kegiatan usaha dengan modal dasar yang seluruhnya terbagi dalam saham, dan memenuhi persyaratan yang ditetapkan dalam UU No. 1 tahun 1995 tentang Perseroan Terbatas (UUPT), serta peraturan pelaksananya (Rusdji, 1999). Syarat – syarat pendirian Perseroan Terbatas adalah : 1. Didirikan oleh dua orang atau lebih, yang dimaksud dengan “orang” adalah orang perseorangan atau badan hukum. 2. Didirikan dengan akta otentik, yaitu di hadapan notaris 3. Modal dasar perseroan, yaitu paling sedikit 20 juta rupiah serta paling sedikit 25 % dari modal dasar harus telah ditempatkan dan telah disetor (Rusdji,1999). Prosedur pendirian Perseroan Terbatas adalah : 1. Pembuatan akta pendirian di hadapan notaris 2. Pengesahan oleh Menteri Kehakiman 3. Pendaftaran Perseroan 4. Pengumuman dalam tambahan berita negara (Rusdji, 1999).


Dasar – dasar p ertimbangan pemilihan bentuk perusahaan PT adalah sebagai berikut : 1. Kontinuitas perusahaan sebagai badan hukum lebih terjamin, sebab tidak tergantung pada pemegang saham, dimana pemegang saham dapat berganti-ganti. 2. Mudah memindahkan hak pemilik dengan menjual sahamnya kepada orang lain. 3. Mudah mendapatkan modal, yaitu dari bank maupun dengan menjual saham. 4. Tanggung jawab yang terbatas dari pemegang saham terhadap hutang perusahaan. 5. Penempatan pemimpin atas kemampuan pelaksanaan tugas (Manulang, 1982). 9.4 Uraian Tugas, Wewenang Dan Tanggung Jawab 9.4.1

Rapat Umum Pemegang Saham (RUPS)

Pemegang kekuasaan tertinggi pada PT (Perseroan Terbatas) adalah Rapat Umum Pemegang Saham (RUPS). RUPS tahunan diadakan dalam waktu paling lambat enam bulan setelah tahun buku. RUPS lai nnya dapat diadakan sewaktu-waktu berdasarkan kebutuhan. RUPS dihadiri oleh pemilik saham, komisaris dan direksi. Hak dan wewenang RUPS (Manulang, 1982) : 1. Meminta pertanggungjawaban komisaris dan direksi lewat suatu sidang. 2. Musyawarah dapat mengganti komisaris atau direksi serta mengesahkan anggota pemegang saham bila mengundurkan diri, diatur melalui prosedur yang berlaku. 3. Menetapkan besar laba tahunan yang diperoleh untuk dibagikan, dicadangkan atau ditanamkan kembali. 9.4.2

Komisaris

Komisaris dipilih dalam RUPS untuk mewakili p ara pemegang saham dalam mengawasi jalannya perusahaan. Tugas d ewan komisaris (Sarwoto, 1991) : 1. Mengadakan pertemuan tahunan para pemegang saham. 2. Mengawasi dan memberikan nasehat kepada direksi jika dirasakan perlu. 3. Meminta laporan pertanggungjawaban direktur secara p eriodik.


9.4.3

Direktur

Direktur merupakan pimpinan tertinggi yang diangkat oleh RUPS. Tugas direktur (Sarwoto, 1991) adalah: 1. Memimpin dan membina perusahaan secara efektif dan efisien serta menyusun dan melaksanakan kebijaksanaan umum sesuai dengan kebijaksanaan RUPS. 2. Mengadakan dan membina kerja sama dengan pihak luar demi kepentingan perusahaan. 3. Mengkoordinir tugas-tugas yang didelegasikan kepada setiap manajer. Dalam melaksanakan tugasnya, direktur dib antu oleh manajer produksi, manajer teknik, manajer umum, administrasi dan keuangan, dan sekretaris direktur. 9.4.4

Sekretaris Direktur

Sekretaris direktur diangkat oleh direktur untuk menangani masalah-masalah administrasi perusahaan. Sekretaris ini bertanggung jawab langsung kepada direktur. 9.4.5

Manajer Produksi

Manajer produksi bertanggung jawab kepada direktur dan bertugas mengkoordinir segala kegiatan yang berhubungan dengan proses produksi pabrik dan yang menyangkut kegiatan riset dan pengembangan untuk meningkatkan kualitas produk. Manajer ini dibantu oleh kepala bagian produksi dan kepala bagian utilitas serta sekretaris manajer 9.4.6

Manajer Teknik

Manajer teknik bertanggung jawab kepada direktur dan bertugas untuk mengkoordinir pelaksanaan aktivitas perusahaan dalam peralatan dan teknik. Dalam menjalankan tugasnya manajer teknik dibantu oleh kepala bagian teknik dan sekretaris manajer. 9.4.7

Manajer Umum, Administrasi dan Keuangan

Manajer umum, administrasi dan keuangan bertanggung jawab kepada direktur dan bertugas mengawasi dan mengatur segala hal yang berkaitan dengan personalia/ kepegawaian serta hal umum seperti kesehatan dan keamanan, mengkoordinir kegiatan perusahaan yang berkaitan dengan administrasi seperti korespondensi perusahaan dan pengarsipan serta keuangan yang menyangkut perencanaan, distribusi,

dan

juga

pelaporan

keuangan perusahaan.

Dalam


menjalankan tugasnya manajer umum, administrasi dan keuangan dibantu oleh kepala bagian umum dan personalia, kepala b agian pembelian dan pemasaran, kepala bagian administrasi dan keuangan serta sekretaris manajer. 9.4.8

Sekretaris Manajer

Sekretaris manajer diangkat oleh manager (manajer produksi, manajer teknik, dan manajer umum, administrasi dan keuangan) untuk menangani masalah-masalah administrasi yang berhubungan dengan tugas, wewenang dan tanggung jawab masing-masing manager. Sekretaris ini bertanggung jawab langsung kepada manager (manajer produksi, manajer teknik, dan manajer umum, administrasi dan keuangan). 9.4.9

Kepala Bagian Produksi

Kepala bagian produksi bertanggung jawab kepada manajer produksi. Kepala bagian

produksi

ini

bertugas

untuk

membantu

manajer

produksi

dalam

mengkoordinir dan mengawasi semua kegiatan produksi dan produk yang dihasilkan serta jaminan mutu dari produk selama proses produksi berlangsung. Kepala bagian produksi dibantu oleh dua kepala seksi, yaitu kepala seksi proses serta kepala seksi QA dan QC. 9.4.10 Kepala Bagian Teknik

Kepala bagian teknik bertanggung jawab kepada manajer teknik. Kepala bagian teknik ini bertugas membantu manajer teknik dalam mengkoordinir dan mengawasi semua kegiatan teknik yang berkaitan dengan permesinan, listrik dan instrumentasi dan aktivitas pemeliharaan pabrik demi kelancaran produksi. Dalam menjalankan tugasnya, Kepala bagian teknik dibantu oleh tiga kepala seksi, yaitu kepala seksi mesin, kepala seksi listrik dan instrumentasi dan kepala seksi pemeliharaan. 9.4.11 Kepala Bagian Umum dan Personalia

Kepala bagian umum dan personalia bertanggung jawab kepada manajer umum, administrasi dan keuangan. Kepala bagian umum dan personalia ini bertugas untuk membantu manajer umum, administrasi dan keuangan dalam mengawasi dan mengontrol kegiatan perusahaan yang berkaitan dengan kepegawaian seperti rekruitmen pegawai, sistem upah pegawai, diklat pegawai dan mengkoordinir kegiatan pabrik yang bersifat umum seperti kesehatan, hubungan dengan masyarakat


dan keamanan. Kepala bagian umum dan personalia dalam melakukan tugasnya dibantu oleh tiga kepala seksi yaitu kepala seksi personalia, kepala seksi keamanan dan kepala seksi humas. 9.4.12 Kepala Bagian Administrasi dan Keuangan

Kepala bagian administrasi dan keuangan bertanggung jawab kepada manajer umum, administrasi dan keuangan. Kepala bagian administrasi dan keuangan bertugas dalam hal koordinasi dan pengawasan kegiatan perusahaan yang berkaitan dengan administrasi. Hal-hal administratif seperti korespondensi dengan pihak luar perusahaan, pengarsipan dokumen dan surat-surat perusahaan menjadi ruang lingkup tugas kepala administrasi. Dalam melakukan tugasnya kepala bagian administrasi dan keuangan dibantu oleh kepala seksi administrasi dan keuangan. 9.4.13 Kepala Bagian Pembelian dan Pemasaran

Kepala bagian pembelian dan pemasaran bertanggung jawab kepada manajer umum, administrasi dan keuangan. Kepala bagian pembelian dan pemasaran ini bertugas membantu manajer dalam koordinasi dan pengawasan kegiatan pemasaran perusahaan yang mencakup kegiatan pembelian bahan baku, peralatan, utilitas, promosi produk (pemasangan iklan, reklame, dan bentuk promosi lainnya), penjualan hingga pada pelayanan purna jual produk kepada konsumen. Dalam melakukan tugasnya kepala bagian pembelian dan pemasaran dibantu oleh kepala seksi pembelian dan kepala seksi penjualan. 9.4.14 Kepala Bagian Utilitas

Kepala bagian utilitas bertanggung jawab kepada manajer produksi. Kepala bagian ini bertugas membantu manajer produksi dalam koordinasi dan pengawasan kegiatan utilitas untuk memperlancar kegiatan produksi. Dalam melakukan tugasnya kepala bagian utilitas ini dibantu oleh kepala seksi utilitas. Tugas, wewenang dan tanggung jawab serta hubungan antara masing-masing jabatan yang terdapat pada pabrik pembuatan Bio-oil dari batang jagung ini digambarkan dalam suatu struktur organisasi, seperti yang terlihat p ada Gambar 9.1 berikut


Garis Komando

Gambar 9.1 Struktur Organisasi Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Bio-Oil dari Batang Jagung


9.5 SISTEM KERJA

Pabrik direncanakan beroperasi secara kontinu selama 24 jam/hari dalam 330 hari/tahun. Karyawan dibedakan atas dua golongan berdasarkan waktu kerja yaitu karyawan non-shift dan karyawan shift .

9.5.1 Karyawan Non-Shift

Karyawan non-shift terdiri dari para karyawan yang pekerjaannya tidak langsung berhubungan dengan proses produksi, misalnya: direktur, staf ahli, sekretaris, manajer dan lain-lain kecuali para karyawan proses, utilitas dan teknik. Bekerja selama enam hari seminggu dan libur pada hari Minggu dan hari libur nasional. Waktu kerja dan istirahat karyawan adalah sebagai berikut : 





Senin s/d Kamis

Jumat

Sabtu

Kerja

:

08.00 – 16.00 WIB

Istirahat

:

12.00 – 13.00 WIB

Kerja

:

08.00 – 16.00 WIB

Istirahat

:

12.00 – 14.00 WIB

Kerja

:

08.00 – 16.00 WIB

Istirahat

:

12.00 – 13.00 WIB

9.5.2 Karyawan Shift

Untuk pekerjaan yang langsung berhubungan dengan proses produksi yang membutuhkan pengawasan terus menerus selama 24 jam, para karyawan diberi pekerjaan bergilir ( shift work ) atau bekerja bergantian. Pekerjaan dalam satu hari dibagi tiga shift , dimana tiap shift bekerja selama 8 jam dengan pembagian sebagai berikut: 

Shift I (pagi)

:

07.00 – 15.00 WIB



Shift II (sore) :

15.00 – 23.00 WIB



Shift III (malam)

:

23.00 – 07.00 WIB

Jam kerja bergiliran berlaku bagi karyawan. Untuk memenuhi kebutuhan pabrik, setiap karyawan shift dibagi menjadi empat regu dimana tiga regu kerja dan satu regu istirahat. Pada hari Minggu dan libur nasional, karyawan shift tetap bekerja dan libur setelah tiga kali shift .


Pengaturan Tugas Shift Shift I

Shift II

Shift III

Libur



Senin dan Selasa

A

B

C

D



Rabu dan Kamis

B

C

D

A



Jumat dan Sabtu

C

D

A

B



Minggu dan Senin

D

A

B

C

9.6 JUMLAH KARYAWAN DAN TINGKAT PENDIDIKAN

Dalam melaksanakan kegiatan perusahaan/pabrik, dibutuhkan susunan karyawan seperti pada struktur organisasi. Jumlah karyawan yang dibutuhkan dapat dilihat pada Tabel 9.1 berikut. Tabel 9.1 Jumlah Tenaga Kerja dan Latar Belakang Pendidikannya No

Jabatan

.

Jumlah

Pendidikan Hukum/Tek. Kimia/Industri (S1),

1

Dewan Komisaris

1

2

Direktur

1

Tek. Kimia (S1)

3

Sekretaris Direktur

1

Akademi Sekretaris (S1), (D3)

4

Manajer Produksi

1

Tek. Kimia (S1)

5

Manajer Teknik

1

Tek. Mesin/Elektro (S1)

1

Hukum/Ekonomi Manajemen (S1)

6

Manajer Umum, Adm. dan Keuangan

(S2)

7

Sekretaris Manajer

3

Akademi Sekretaris (S1), (D3)

8

Ka. Bag. Produksi

1

Tek. Kimia (S1)

9

Ka. Bag. Teknik

1

Tek. Mesin (S1)

10

Ka. Bag. Umum dan Personalia

1

Ekonomi/Tek. Industri (S1)

11

Ka. Bag. Adm. dan Keuangan

1

Hukum/Ekonomi (S1)

1

Manajemen Pemasaran (S1)

1

Tek. Kimia (S1)

12 13

Ka. Bag. Pembelian dan Pemasaran Ka. Bag. Utilitas


14

Ka. Seksi Proses

1

Tek. Kimia (S1)

15

Ka. Seksi Utilitas

1

Tek. Kimia (S1)

16

Ka. Seksi Mesin

1

Tek Mesin (S1)

1

Tek. Elektro (S1)

17

Ka. Seksi Listrik dan Instrumentasi

18

Ka. Seksi QA dan QC

1

Tek. Kimia (S1)

19

Ka. Seksi Pemeliharaan

1

Tek. Sipil (S1)

20

Ka. Seksi Personalia

1

Ekonomi/Tek. Industri (S1)

21

Ka. Seksi Keamanan

1

Perwira TNI yang masih aktif

22

Ka. Seksi Humas

1

Ilmu Komunikasi (S1)

23

Ka. Seksi Adm. dan Keuangan

1

Akutansi Manajemen (S1)

24

Ka. Seksi Pembelian

1

25

Ka. Seksi Penjualan

1

26

Karyawan Produksi

30

27

Karyawan Teknik

9

28

Karyawan Utilitas

6

29

Karyawan QA dan QC

9

30

Karyawan Riset dan Pengembangan

5

Ekonomi/Manajamen Pemasaran (S1) Ekonomi/Manajemen Pemasaran (S1) Kimia Industri (DIII), STM Kim. Industri Tek. Mesin (DIV) Kimia Industri (DIII), STM Kim. Industri Kimia Analis (DIII), STM Kimia Analis Kimia Industri dan Kimia Analis (DIII)

31

Karyawan Keuangan dan Adm.

6

Manajemen/Administrasi (DIII)

32

Karyawan Personalia

6

Administrasi negara (DIII)

2

Manajemen Pemasaran (DIII)

33

Karyawan Pembelian dan Pemasaran


34

Dokter

2

Kedokteran (S1)

35

Perawat

2

Akademi Perawat (DIII)

36

Petugas Keamanan/Satpam

9

SMU

37

Petugas Kebersihan

3

SMU/SLTP

38

Supir

5

SMU

Total

121

9.7 ANALISA JABATAN

Untuk dapat ditempatkan pada posisi yang tepat ( right man in the right place ), maka perusahaan harus melakukan penelitian terhadap calon karyawan mengenai jabatan yang akan didudukinya. Analisa jabatan merupakan proses yang sistematis dalam menentukan nilai atau perbandingan relatif antar suatu jabatan yang lain yang biasanya dapat dijadikan pertimbangan dasar dalam hal teknik mutasi atau sistem penggajian. Beberapa parameter yang dapat digunakan dalam analisa jabatan antara lain (Sarwoto, 1991 dan Garanoz, 1995): (a). Jenis kelamin (b). Kondisi fisik dan mental pekerja (c). Pendidikan dan pengalaman kerja (d). Minat dan emosi pekerja (e). Sifat dan karakter pekerja.

9.8 KESEJAHTERAAN, PENGATURAN GAJI STAF DAN KARYAWAN

Beberapa fasilitas yang disediakan perusahaan untuk menunjang kesejahteraan staf dan karyawan antara lain (Sarwoto, 1991 dan Garanoz, 1995) (a). Fasilitas cuti tahunan. (b). Tunjangan kecelakaan kerja. (c). Tunjangan kematian, yang diberikan kepada keluarga tenaga kerja yang meninggal dunia baik karena kecelakaan sewaktu bekerja maupun di luar pekerjaan. (d). Penyediaan sarana transportasi/bus karyawan.


(e). Penyediaan tempat ibadah, balai pertemuan (aula) dan sarana olah raga (setelah melakukan ekspansi perusahaan). (f). Fasilitas perumahan yang dilengkapi dengan sarana air dan listrik (setelah melakukan ekspansi perusahaan). (g). Pelayanan kesehatan secara cuma-cuma. (h). Beasiswa kepada anak-anak karyawan yang berprestasi (setelah melakukan ekspansi perusahaan). (i). Memberikan

tanda penghargaan kepada pekerja yang mencapai masa kerja

berturut-turut 10 tahun (setelah melakukan ekspansi perusahaan). (j). Tunjangan berupa tunjangan hari raya, bonus tahunan, dan tunjangan uang makan. (k). Memasukkan pekerja ke Jamsostek dan Astek. Perincian gaji staf dan karyawan didasarkan pada jabatan, tingkat pendidikan, pengalaman kerja, keahlian, lama kerja, resiko, dan keselamatan kerja dapat dilihat pada Tabel 9.2 berikut. Tabel 9.2 Perincian Gaji Karyawan No.

Jabatan

Jumlah

Gaji/Bulan (Rp)

Gaji Total (Rp)

1

Dewan Komisaris

1

11.000.000

11.000.000

2

Direktur

1

12.000.000

12.000.000

3

Sekretaris Direktur

1

3.000.000

3.000.000

4

Manajer Produksi

1

6.000.000

6.000.000

5

Manajer Teknik

1

6.000.000

6.000.000

6

Manajer Umum, Adm. dan Keuangan

1

6.000.000

6.000.000

7

Sekretaris Manajer

3

2.500.000

7.500.000

8

Ka. Bag. Produksi

1

5.000.000

5.000.000

9

Ka. Bag. Teknik

1

5.000.000

5.000.000

10


1

5.000.000

5.000.000

11


1

5.000.000

5.000.000

12

Ka. Bag. Pembelian dan Pemasaran

1

5.000.000

5.000.000

13

Ka. Bag. Utilitas

1

5.000.000

5.000.000

14

Ka. Seksi Proses

1

4.000.000

4.000.000


15

Ka. Seksi Utilitas

1

4.000.000

4.000.000

16

Ka. Seksi Mesin

1

4.000.000

4.000.000

17


1

4.000.000

4.000.000

18

Ka. Seksi QA dan QC

1

4.000.000

4.000.000

19


1

4.000.000

4.000.000

20


1

4.000.000

4.000.000

21

Ka. Seksi Keamanan

1

4.000.000

4.000.000

22

Ka. Seksi Humas

1

4.000.000

4.000.000

23


1

4.000.000

4.000.000

24

Ka. Seksi Pembelian

1

4.000.000

4.000.000

25

Ka. Seksi Penjualan

1

4.000.000

4.000.000

26

Karyawan Produksi

30

2.500.000

75.000.000

27

Karyawan Teknik

9

2.500.000

22.500.000

28

Karyawan Utilitas

6

2.500.000

15.000.000

29

Karyawan QA dan QC

9

2.500.000

22.500.000

30


5

2.500.000

12.500.000

31


6

2.500.000

15.000.000

32

Karyawan Personalia

6

2.500.000

15.000.000

33


2

2.500.000

5.000.000

34

Dokter

2

3.500.000

7.000.000

35

Perawat

2

2.000.000

4.000.000

36


9

2.000.000

18.000.000

37

Petugas Kebersihan

3

1.300.000

3.900.000

38

Supir

5

1.800.000

9.000.000

Total

121

357.400.000


BAB X ANALISA EKONOMI

Untuk mengevaluasi kelayakan berdirinya suatu pabrik dan tingkat pendapatannya, maka dilakukan analisa perhitungan secara teknik. Selanjutnya perlu juga dilakukan analisa terhadap aspek ekonomi dan pembiayaannya. Dari hasil analisa tersebut diharapkan berbagai kebijaksanaan dapat diambil untuk pengarahan secara tepat. Suatu rancangan pabrik dianggap layak didirikan bila dapat beroperasi dalam kondisi yang memberikan keuntungan. Berbagai parameter ekonomi digunakan sebagai pedoman untuk menentukan layak tidaknya suatu pabrik didirikan dan besarnya tingkat pendapatan yang dapat diterima dari segi ekonomi. Parameter-parameter tersebut antara lain: 1. Modal investasi / Capital Investment (CI) 2. Biaya produksi total / Total Cost (TC) 3. Marjin keuntungan / Profit Margin (PM) 4. Titik impas / Break Even Point (BEP) 5. Laju pengembalian Modal / Return On Investment (ROI) 6. Waktu pengembalian Modal / Pay Out Time (POT) 7. Laju pengembalian internal / Internal Rate of Return (IRR)

10.1 Modal Investasi

Modal investasi adalah seluruh modal untuk mendirikan pabrik dan mulai menjalankan usaha sampai mampu menarik hasil penjualan. Modal investasi terdiri dari:

10.1.1 Modal Investasi Tetap / Fixed Capital Investment (FCI)

Modal investasi tetap adalah modal yang diperlukan untuk menyediakansegala peralatan dan fasilitas manufaktur pabrik. Modal investasi tetap ini terdiri dari: 1. Modal Investasi Tetap Langsung (MITL) / Direct Fixed Capital Investment (DFCI), yaitu modal yang diperlukan untuk mendirikan bangunan pabrik,


membeli dan memasang mesin, peralatan proses, dan peralatan pendukung yang diperlukan untuk operasi pabrik. Modal investasi tetap langsung ini meliputi: -

Modal untuk tanah

-

Modal untuk bangunan

-

Modal untuk peralatan proses

-

Modal untuk peralatan utilitas

-

Modal untuk instrumentasi dan alat kontrol

-

Modal untuk perpipaan

-

Modal untuk instalasi listrik

-

Modal untuk insulasi

-

Modal untuk investaris kantor

-

Modal untuk perlengkapan kebakaran dan keamanan

-

Modal untuk sarana transportasi

Dari hasil perhitungan pada Lampiran E diperoleh modal investasi tetap langsung, MITL sebesar Rp 31.108.952.172.2. Modal Investasi Tetap Tak Langsung (MITTL) / Indirect Fixed Capital Investment (IFCI), yaitu modal yang diperlukan pada saat pendirian pabrik

(construction overhead ) dan semua komponen pabrik yang tidak berhubungan secara langsung dengan operasi proses. Modal investasi tetap tak langsung ini meliputi: -

Modal untuk pra-investasi

-

Modal untuk engineering dan supervisi

-

Modal untuk biaya kontraktor ( contractor’s fee)

-

Modal untuk biaya tak terduga ( contigencies)

Dari perhitungan pada Lampiran E diperoleh modal investasi tetap tak langsung, MITTL sebesar Rp 365.770.876,Maka total modal investasi tetap, MIT = MITL + MITTL = Rp 31.108.952.172.- + Rp 365.770.876,= Rp 31.474.723.048,-


10.1.2 Modal Kerja / Working Capital (WC)

Modal kerja adalah modal yang diperlukan untuk memulai usaha sampai mampu menarik keuntungan dari hasil penjualan dan memutar keuangannya. Jangka waktu pengadaan biasanya antara 3 – 4 bulan, tergantung pada cepat atau lambatnya hasil produksi yang diterima. Dalam perancangan ini jangka waktu pengadaan modal kerja diambil 3 bulan. Modal kerja ini melip uti: -

Modal untuk biaya bahan baku proses dan utilitas

-

Modal untuk kas Kas merupakan cadangan yang digunakan untuk kelancaran operasi dan jumlahnya tergantung pada jenis usaha. Alokasi kas meliputi gaji pegawai, biaya administrasi umum dan pemasaran, pajak, dan biaya lainn ya.

-

Modal untuk mulai beroperasi ( start-up)

-

Modal untuk piutang dagang Piutang dagang adalah biaya yang harus dibayar sesuai dengan nilai penjualan

yang dikreditkan. Besarnya dihitung berdasarkan lamanya kredit dan nilai jual tiap satuan produk. Rumus yang digunakan: PD 

Dengan:

IP 12

 HPT

PD = piutang dagang IP

= jangka waktu yang diberikan (3 bulan)

HPT = hasil penjualan tahunan Dari hasil perhitungan pada Lampiran E diperoleh modal kerja, MK sebesar Rp 12.239.786.323,Maka, total modal investasi

= Modal Investasi Tetap + Modal Kerja

= Rp 31.474.723.048,- + Rp 12.239.786.323,= Rp 43.714.509.371 ,-


Modal investasi berasal dari: -

Modal sendiri/saham-saham sebanyak 60  dari modal investasi total Dari Lampiran E diperoleh modal sendiri = Rp 26.228.705.623,-

-

Pinjaman dari bank sebanyak 40  dari modal investai total Dari Lampiran E diperoleh pinjaman bank = Rp 17.485.803.748,-

Biaya Produksi Total (BPT) / Total Cost (TC)

Biaya produksi total merupakan semua biaya yang digunakan selama pabrik beroperasi. Biaya produksi total meliputi: 10.1.3 Biaya Tetap (BT) / Fixed Cost (FC)

Biaya tetap adalah biaya yang jumlahnya tidak tergantung pada jumlah produksi, meliputi: -

Gaji tetap karyawan

-

Depresiasi dan amortisasi

-

Pajak bumi dan bangunan

-

Bunga pinjaman bank

-

Biaya perawatan tetap

-

Biaya tambahan

-

Biaya administrasi umum

-

Biaya pemasaran dan distribusi

-

Biaya asuransi

Dari hasil perhitungan pada Lampiran E diperoleh biaya tetap, BT sebesar Rp 13.071.902.611 ,-

10.1.4 Biaya Variabel (BV) / Variable Cost (VC)

Biaya variabel adalah biaya yang jumlahnya tergantung pada jumlah produksi. Biaya variabel meliputi: -

Biaya bahan baku proses dan utilitas

-

Biaya karyawan tidak tetap/tenaga kerja borongan

-

Biaya pemasaran

-

Biaya laboratorium serta penelitian d an pengembangan (litbang)

-

Biaya pemeliharaan

-

Biaya tambahan


Dari hasil perhitungan pada Lampiran E diperoleh biaya variabel, BV sebesar Rp 1.576.240.719 ,-

Maka, biaya produksi total, BPT = Biaya Tetap + Biaya Variabel = Rp 13.071.902.611,- + Rp 1.576.240.719 ,= Rp 14.648.143.330 ,-

10.2 Total Penjualan ( Total Sales)

Penjualan diperoleh dari hasil penjualan produk Bio-oil dan Arang (C) yaitu sebesar Rp 27.433.875.427 ,-

10.3Perkiraan Rugi/Laba Usaha

Dari hasil perhitungan pada Lampiran E diperoleh: 1. Laba sebelum pajak

= Rp 12.721.803.437,-

2. Pajak penghasilan

= Rp 3.799.041.031,-

3. Laba setelah pajak

= Rp 8.922.762.406,-

10.4Analisa Aspek Ekonomi 10.4.1 Profit Margin (PM)

Profit Margin adalah persentase perbandingan antara keuntungan sebelum pajak penghasilan PPh terhadap total penjualan. Laba sebelum pajak

PM =

PM

total penjualan



 100 

Rp 12.721.803.437 Rp 27.433.875.427

x 100 %

= 46,3726 % Dari hasil perhitungan diperoleh profit margin sebesar 46,3726 % maka pra rancangan pabrik ini memberikan keuntungan. 10.4.2 Break Even Point (BEP)

Break Even Point adalah keadaan kapasitas produksi pabrik pada saat hasil penjualan hanya dapat menutupi biaya produksi. Dalam keadaan ini pabrik tidak untung dan tidak rugi. BEP =

Biaya Tetap Total Penjualan  Biaya Variabel

 100 


Rp12.467.240.926

BEP 

Rp 24.841.876.118 - Rp 1.610.019.290

x 100 %

= 50,5534% Kapasitas produksi pada titik BEP

= 50,5534% x 2.250 ton/tahun = 1137.4506 ton/tahun

Nilai penjualan pada titik BEP

 53,6644 % x Rp 27.433.875.427,-

= Rp 13.868.745.222,Dari data feasibilities, (Timmerhaus, 2004) -

BEP  50 , pabrik layak ( feasible)

-

BEP  70 , pabrik kurang layak ( infeasible).

Dari perhitungan diperoleh BEP  53,6644 % maka pra rancangan pabrik ini layak.

10.4.3 Return on Investment (ROI)

Return on Investment adalah besarnya persentase pengembalian modal tiap tahun dari penghasilan bersih. ROI

=

ROI =

Laba setelah pajak Total modal investasi

Rp 8.922.762.406 Rp 43.714.509 .371

 100 

x 100 %

= 20,4114 % Analisa ini dilakukan untuk mengetahui laju pengembalian modal investasi total dalam pendirian pabrik. Kategori resiko pengembalian modal tersebut adalah: 

ROI  15  resiko pengembalian modal rendah



15  ROI  45  resiko pengembalian modal rata-rata



ROI  45  resiko pengembalian modal tinggi

Dari hasil perhitungan diperoleh ROI sebesar 20,4114 %, sehingga pabrik yang akan didirikan ini termasuk resiko laju pengembalian modal rata-rata.


10.4.4 Pay Out Time (POT)

Pay Out Time adalah angka yang menunjukkan berapa lama waktu pengembalian modal dengan membandingkan besar total modal investasi dengan penghasilan bersih setiap tahun. Untuk itu, pabrik dianggap beroperasi pada kapasitas penuh setiap tahun. POT  

1 ROI

x 1 tahun

1 0,2041

x 1 tahun

 4,8992 Tahun = 5 Tahun

Dari harga di atas dapat dilihat bahwa seluruh modal investasi akan kembali setelah 5 Tahun operasi. 10.4.5 Return on Network (RON)

Return on Network merupakan perbandingan laba setelah pajak dengan modal sendiri. RON =

Laba setelah pajak Modal sendiri

 100 

Rp 7.515.054.976

RON



RON

= 34.0191%

Rp 26.228.705.623

x 100 %

10.4.6 Internal Rate of Return (IRR)

Internal Rate of Return merupakan persentase yang menggambarkan keuntungan rata-rata bunga pertahunnya dari semua pengeluaran dan pemasukan besarnya sama. Apabila IRR ternyata lebih besar dari bunga riil yang berlaku, maka pabrik akan menguntungkan tetapi bila IRR lebih kecil dari bunga riil yang berlaku maka pabrik dianggap rugi. Dari perhitungan Lampiran E diperoleh IRR = 34,0191 % sehingga pabrik akan menguntungkan karena, IRR yang diperoleh lebih besar dari bunga pinjaman bank saat ini, sebesar 15 % (Bank Mandiri, 2011).


BAB XI KESIMPULAN

Hasil perhitungan pada Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Bio-oil melalui proses pyrolysis dengan bahan baku Batang jagung kapasitas produksi 2.250 ton/tahun ini, maka dapat diambil kesimpulan sebagai berikut: 1. Pabrik direncanakan beroperasi selama 330 hari dalam setahun. 2. Lokasi pabrik direncanakan di desa Sei Mankei, kecamatan Bosar Maligas, kabupaten Simalungun, provinsi Sumatera Utara. Luas tanah yang dibutuhkan 2

sebesar 14.900 m . 3. Jumlah tenaga kerja yang dibutuhkan untuk mengoperasikan pabrik sebanyak 121 orang. Bentuk badan usaha yang direncanakan adalah Perseroan Terbatas (PT) dan bentuk organisasinya adalah garis. 4. Hasil analisa ekonomi adalah sebagai berikut: 


: Rp 43.714.723.048,-



Biaya Produksi

: Rp 14.648.143.330,-




: Rp 27.433.875.427,-



Laba Bersih

: Rp 8.922.762.406,-



Profit Margin (PM)

: 46,37%




: 50,55%




: 20,4141%

Pay Out Time (POT)

: 5 tahun




: 34,0191




: 32,9402 %



Dari kesimpulan di atas maka dapat dinyatakan bahwa Pabrik Pembuatan Bio-oil melalui proses Pyrolysis dengan bahan baku batang jagung ini layak untuk didirikan.


DAFTAR PUSTAKA

Anonim, 2012. Bank Mandiri (Bunga Pinjaman Bank), Medan. Anonim, 2010. Data Impor Solar Indonesia, Badan Pusat Statistik, Su matera Utara. Anonim, 2007. Densitas Batang Jagung, http://www.sciencedirect@home , 2007 Anonim, 2010. Kawasan Industri Sei Mangkei (SM-ISPOIC = Sei Mangkei Integrated

Sustainable), http://www.ptpn3/kism_petaseimangkei.com,PT.

Perkebunan Nusantara III. Anonim, 2007. Luasan Panen dan Produksi Tanaman Jagung di Sumatera Utara , Badan Pusat Statistik, Sumatera Utara. Anonim, 2011. Luasan Panen dan Produksi Tanaman Jagung Indonesia, Badan Pusat Statistik, Sumatera Utara. Anonim,

2009.

Bio-oil

Chemical

&

Physical

Composition,

http://www.dynamotive.com, BIOTHERM. Anonim, 2009. Carbon, http://en.wikipedia.org/wiki/Carbon, Wikimedia Foundation Inc. Anonim, 2009.

Carbon Dioxide, http://en.wikipedia.org/wiki/Carbon_dioxide,

Wikimedia Foundation Inc. Anonim, 2009., Carbone Monoxide, http://en.wikipedia.org/wiki/Carbon monoxide, Wikimedia Foundation Inc. Anonim,

2009.

Hidrogen,

http://en.wikipedia.org/wiki/Hidrogen,

Wikimedia

Foundation Inc. Anonim, 2009. Methan, http://en.wikipedia.org/wiki/CH4, Wikimedia Foundation Inc. Anonim, 2011. Simulation of Olive Pits Pyrolysis in a Rotary Kiln Plant thermal science, 2011.

Bridgwater, Yield of Bio-oil, Modern Asia Edition, John Wiley and Sons Inc., New York, 1999. Brownell, L.E., and E.H. Young, Process Equipment Design, 1st, U.S. Edition, John Wiley and Sons Inc., New York, 1959.


Brown, G.G., Unit Operation, Modern Asia Edition, John Wiley and Sons Inc., New York, 1978. Brown, G.G., Technical, Enviromental And Economic Feasibility of Bio-oil in New Hampshire’s North Country, Modern Asia Edition, John Wiley and Sons

Inc., New York, 2005. rd

Foust, A.S., Principles of Unit Operation, 3 Edition, John Wiley and Sons Inc., New York, 1978. Garanoz, J., dkk., Undang-undang Keselamatan Kerja (Kewajiban dan Hak Tenaga Kerja),

http://www.asiatour.com/lawarchives/indonesia/uu_

keselamatan_kerja/uu_keselamatan_kerja_babVIII.htm,

Asiatour.com,

Thailand, 1995. Garanoz,

J.,

dkk.,

Undang-undang

Keselamatan

Kerja

Lingkup) ,

(Ruang

http://www.asiatour.com/lawarchives/indonesia/uu_keselamatan_kerja/uu _keselamatan_kerja_babII.htm, Asiatour.com, Thailand, 1995. Garanoz, J., dkk., Undang-undang Keselamatan Kerja (Syarat-syarat Keselamatan Kerja), http://www.asiatour.com/lawarchives/indonesia/uu_keselamatan_

kerja/uu_keselamatan_kerja_babIII.htm, Asiatour.com, Thailand, 1995. nd

Geankoplis, C.J., Transport Processes and Unit Operation , 2 Edition, Allyn and Bacon Inc., India, 1997. Google, 2010.http:google.com.org/Badan_Usaha, Wikipedia Foundation Inc., 2010. Hambali, E.,., Teknologi Bioenergi, AgroMedia, Bogor, 2007. Kern, D.Q., Process Heat Transfer , McGraw-Hill International Editions, Chemical Engineering Series, Singapore, 1965. nd

Kirk, R. E. and Othmer D. F., Encyclopedia of Chemical Technology, 2 Ed., John Wiley and Sons, New York, 1967. Konradus, D., Hukum Keselamatan dan Kesehatan Kerja, http://www.sinarharapan. co.id/berita/0708/02/opi01.html, Sinar Harapan, Jakarta, 2009. Manulang, M., Pengantar Ekonomi Perusahaan , Liberty, Yogyakarta, 1982.


th

McCabe, W.L., et.al., Unit Operation of Chemical Engineering, 5 Edition, McGraw-Hill Book Co., New York, 1993. Perry, R.H. and D.W. Green, Perry’s Chemical Engineers’ Hanbook , 7th Edition, McGraw Hill Companies Inc., United S tates of America, 1997. Peters M.S. and Timmerhaus, Klaus D., Plant Design and Economic for Chemical th

Engineering, 4 Edition, Mcgraw-Hill Book Company, Singapore, 2004.

Reklaitis, G.V., Introduction to Material and Energy Balances, John Wiley and Sons Inc., United States of America, 1983. Richard, M. Felder and Ronald W. Rousseau, Elementary Principles of Chemical Process, 15th Printed, John Wiley and Sons, Courier Companies Inc.,

Canada, 1986. Sarwoto, Dasar-dasar Organisasi dan Manajemen , Cetakan VIII, Ghalia Indonesia, Jakarta, 1991.


LAMPIRAN A PERHITUNGAN NERACA MASSA

Pra rancangan pabrik pembuatan Bio-oil dengan proses fast pyrolisis (pirolisis cepat) menggunakan bahan baku batang jagung dengan ketentuan sebagai berikut. Kapasitas produksi

: 2.250 ton/tahun.

Basis perhitungan

: 1 jam operasi.

Waktu kerja per tahun

: 330 hari.

Satu hari operasi

: 24 jam.

Satuan perhitungan

: kg/jam dan kmol/jam.

Kapasitas Produksi Perjam

=  2250

 

ton   1 tahun   1 hari   1.000 kg  x x  x tahun   330 hari   24 jam   1 ton 

= 284,0909 Kemurnian Produk

kg jam

: 96 %

Bio-oil sebagai produk ; = 96% x 284,0909 kg/jam = 272,7272 kg/ja Dari perhitungan alur mundur, untuk meghasilkan 272,7272 kg/jam Bio oil dibutuhkan bahan baku batang jagung halus sebanyak 637,3188 kg/jam. Jumlah batang jagung daur ulang 159,3297 kg/jam, massa molekul realatif (kg/kmol): Bio-oil (C3H8O)

=

60,0333

kg/kmol

Lignoselulosa (C10H12O4)10

=

1960

kg/kmol

C

=

12,0111

kg/kmol

CO

=

28,0105

kg/kmol

CO2

=

44,0147

kg/kmol

CH4

=

16,0427

kg/kmol

H2

=

2,0016

kg/kmol

O2

=

32

kg/kmol

N2

=

28,02

kg/kmol

H2O

=

18,0016

kg/kmol (Perry,1999)


272,7272 Mol Bio-oil = 60,0333

kg jam = 4,5429 kmol kg

kmol

Komposisi Batang Jagung dalam % massa (Basis:100) - Lignoselulosa

= 84%

- Impuritis

= 16 %

(Hambali, dkk.,2007)

LA.1 Knife cutter (KC-103)

Fungsi: mengecilkan ukuran batang jagung menjadi ukuran dengan diameter 1 mm. sebelum masuk kedalam vibrating screen (vs).

Gambar LA.1 Diagram Alir Unit Persiapan Bahan Baku Efisiensi pengecilan ukuran batang jagung oleh Knife Cutter = 80%. (Walas, 1988) . Dalam knife cutter ini hanya 80% batang jagung yang berhasil dikecilkan menjadi ukuran diameter 0,1 mm. Alur masuk Batang jagung yang harus disuplay setiap jam adalah 796,6485 kg/jam Didalam knife cutter hanya berhasil dihaluskan 80 % sehingga 20 % lagi akan di recycle kembali dari VS ke Knife cutter. Batang jagung yang harus disuplai dari penyimpanan: 80  = 100  796,6485 = 637,3188 /   = 637,3188 kg/jam

Batang jagung yang direcycle

 =

20 100

 796,6485 = 159,3297 / 


F4 = 159,3297 kg/jam Alur keluar dari knife cutter (alur 3)

 =  +   F2 = 637,3188 + 159,3297

 = 796,6485 kg/jam Tabel LA.1 Neraca Massa pada Unit Persiapan Bahan Baku Komponen

Batang jagung

Masuk (kg/jam) alur 1 alur 4 637,3188 159,3297

keluar (kg/jam) alur 2 796,6485

796,6485

Total

796,6485

LA.2 Vibrating Screen (VS-104)

Fungsi: Menyaring batang jagung yang telah dihaluskan oleh Knife Cutter (KC) yang berukuran 1 mm

Gambar LA.2 Diagram Alir Vibrating Screen (VS-103) Asumsi Efisiensi penyaringan batang jagung pada Vibrating Screen adalah 80%. Dalam vibrating screen akan dipisahkan semua batang jagung yang ukurannya 1 mm dari batang jagung yang ukurannya lebih besar dari 1 mm. Persamaan Neraca Massa pada Vibrating Screen (VS-103) F2 = F3 + F 4 F2 = 796,6485 F4 = 159,3297 F3 = F2 – F4 = 796,6485 - 159,3297 = 637,3188 kg/jam


Tabel LA.2 Neraca Massa pada Vibrating Screen (VS-104) keluar (kg/jam)

masuk (kg/jam) alur 2 796,6485

Komponen

Batang jagung

alur 3 637,3188 796,6485

796,6485

Total

alur 4 159,3297

LA.3 Reaktor Pyrolysis (R-201)

Fungsi: mengurai remah batang jagung ( corn stover ) dalam proses pemanasan pada suhu 480 oC sehingga terbentuk bio-oil, gas, dan karbon aktif. 15 REAKTOR 7

3

batang jagung

N2

5

7

Bio-oil Arang (C) syngas

6

Gambar LA.3 Diagram Alir Reaktor Pyrolysis (R-201) Persamaan Neraca Massa pada Reaktor Pyrolysis (R-201) F3 + F5 = F7 Reaksi pada Reaktor Pyrolysis (RP) (C10H12O4)10

480 0C

6,203C3H8O + 66,976C + 6,404CO 2 + 3,852CO + 4,159CH 4+

9,734H2 + 17,136 H2O (Simulation of Olive Pits Pyrolysis in a Rotary Kiln Plant thermal science, 2011 ).

konversi Lignoselulosa

= 100 %

(Hambali,2007)

Massa remah jagung masuk ke raktor sama dengan jumlah remah jagung yang keluar di alur 4 Vibrating Screen sehingga F 3 = 637,3188 kg/jam Alur 3 Massa (C10H12O4)10 = 637,3188 kg/jam Mol (C10H12O4)10 =

637,3188



= 0,3323 kmol

Hasil reaksi : Alur 7 Mol Bio oil = 4,5429 3 kmol


Mol C Mol CO2 Mol CO Mol CH4 Mol H2 Mol H2O F7 Bio-oil

, x 0,3323 = 22,2561 kmol  , x 0,3323 = 2,128 kmol =  , x 0,3323 = 1,28 kmol =  =

=

4.159 1

x 0,3323 = 1,382 kmol

, x 0,3323 = 3,2346 kmol  , x 0,3323 = 5,6942 kmol =  =

= 4,5429 x 60,0333 = 272,7272 kg/jam

F7 Arang (C )= 22,2561 x 12,0111 = 267,3202 kg/jam Komposisi Produk Gas Sintesis (Syngas) serta Berat Molekulnya Komponen Gas H2 N2 CH4 H2O CO CO2

Komposisi (% mol) 56,4 33,1 7,1 1,7 1,3 0,4

Berat Molekul (kg/kmol) 2,016 28,020 16,040 18,016 28,010 44,010

(Sumber : Subekti, 2005 dan Perry and Green, 1999)

F7 CO2 = 2,128 x 44,0147 x 0,4% = 0,3746 kg/jam F7 CO = 1,28 x 28,0105 x 1,3% = 0,4660 kg/jam F7 CH4 = 1,382 x 16,0427 x 7,1% = 1,5741 kg/jam F7 H2 = 3,2346 x 2,0016 x 56,4% = 3,6515 kg/jam F7 H2O = 5,6942 x 18,0016 x 1,7% = 3,6515 kg/jam Alur 5 Kebutuhan gas N 2 sebagai pendorong partikel – partikel yang terdapat pada reaktor pyrolisis (RP) 10% dari jagung yang masuk. F5 = 10% dari jagung yang masuk = 10% x 637,3188 kg/jam = 63,7319 kg/jam F5 = 63,7319 kg/jam x 33,1% = 21,5586 kg/jam


Alur 6 N CO2

=

Qreaktor x 1 kmol CO 2 QCO2

=

711.034,5701 kkal/jam x1 kmol CH 2 5.732,5174 kkal/jam

= 2,701 kmol F CO2

= N CO2 x BM CO2 = 1,2405 kmol x 16,0427 kg/kmol = 43,3957 kg/jam

N H 2O =

=

Qreaktor Q H 2 O

x 1 kmol H 2 O

711.034,5701 kkal/jam 10.549,5481 kkal/jam

x1 kmol H 2 O

= 1,3479 kmol F H 2O

= N H 2 O x BM H 2O = 1,3479 kmol x 16,0427 kg/kmol = 24,2210 kg/jam

Alur 15 N CO2

=

Qreaktor x 1 kmol CO 2 QCO2

=


= 2,701 kmol F CO2

= N CO2 x BM CO2 = 1,2405 kmol x 16,0427 kg/kmol = 43,3957 kg/jam

N H 2O =

=

Qreaktor Q H 2 O

x 1 kmol H 2 O

711.034,5701 kkal/jam 10.549,5481 kkal/jam

x1 kmol H 2 O


= 1,3479 kmol F H 2O

= N H 2 O x BM H 2O = 1,3479 kmol x 16,0427 kg/kmol = 24,2210 kg/jam

Tabel LA.3 Neraca Massa Pada Reaktor Pyrolysis (R-201) Komponen

Lignoselulosa Impuritis Bio-oil Arang (C) CO2 CO CH4 H2 H2O N2 Sub total Total

Massa Masuk (kg/jam) Alur 3 Alur 5 Alur 6 553,1067 --104,2121 --------------43,3957 ----------------24,2210 --21,5586

657,3188

21,5586 746,4941

67,6167

Massa Keluar (kg/jam) Alur7 Alur 15 --104,2121 272,7272 267,3202 0,3746 43,3957 0,4660 3,6515 6,4743 3,6515 24,2210 ---

678,8774 67,6167 746,4941

LA.4 Cyclone (CY-205)

Fungsi : Memisahkan Arang (C) yang masih ada

gas yang berasal dari Reaktor

Pirolisis Asumsi efisiensi peyisihan Arang (C) 100% (hasil maksimum).

Gambar LA.4 Diagram Alir Cyclone (CY-205) Persamaan Neraca Massa pada Cyclone (CY-205) F8 = F9 + F10


Alur 9 F9 Arang (C) = F10 Arang (C) = 267,3202 kg/jam Alur 10 F8 Bio-oil = F10Bio-o = 272,7238 kg/jam F8 CO2

= F10 CO2 = 0,3746 kg/jam

F8 CO

= F10CO

F8 CH4

= F10 CH4 = 3,6515kg/jam

F8 H2

= F10 H2

F8 H2O

= 0,4660 kg/jam

= 6,4743 kg/jam

= F10 H2O = 3,6515 kg/jam

Tabel LA.4 Neraca Massa pada Cyclone (CY-205) Komponen



Alur 8

Alur 9

Alur 10

Bio-oil

272,7238

---

272,7238

Arang (C)

267,3202

267,3202

---

CO2

0,3746

---

0,3746

CO

0,4660

---

0,4660

CH4

3,6515

---

3,6515

H2

6,4743

--

6,4743

H2O

3,6515

Sub Total Total

3,6515 267,3202

547,8527

287,3451

547,8527

LA.5 . Knock Out Drum (KO-208)

Fungsi : memisahkan gas dari cairan b io-oil. Dalam Knock Out Drum ini terjadi pemisahan Gas dan cair secara langsung (Paul, 2000). Asumsi efisiensi alat terpisah 100%


Gambar LA.5 Diagram Alir Knock Out Drum (KO) Persamaan Neraca Massa Pada Knock Out Drum (KO) F11 = F12+ F16 Alur 11 F14 Bio-oil = F12 Bio-oil = 272,7238 kg/jam

Alur 13 F13 CO2

= F11 CO2

= 0,3746 kg/jam

F13 CO

= F11CO

= 0,4660 kg/jam

F13CH4

= F11 CH4

= 3,6515 kg/jam

F13 H2

= F11 H2

F13 H2 O

= F11 H2O = 3,6515 kg/jam

= 6,4743 kg/jam

Tabel LA.5 Neraca Massa pada Knock Out Drum (KOD) Komponen



Alur 11

Alur 12

Alur 13

272,7272

272,7272

---

CO2

0,3746

---

0,3746

CO

0,4660

---

0,4660

CH4

3,6515

---

3,6515

H2

6,4743

---

6,4743

H2O

3,6515

Bio-oil

Sub Total Total

3,6515 276,3753

287,3451

---10,9664

287,3451


LAMPIRAN B PERHITUNGAN NERACA PANAS

Basis perhitungan

: 1 jam operasi.

Temperatur referensi : 25 oC (298,15 K). Satuan perhitungan

: kJ/jam

Tabel LB.1 Kapasitas Panas Gas Cp (J/mol.K) Komponen

a

b x 10-2 T

C x 10-5 T2

d x 10-9 T3

e x 10-12 T5

(J/mol.K) H2

N2

CH4

H2O

CO

CO2 O2 C

g : 17,6386

6,7006

-13,1485

105,8830

l : 58,8663

-23,0694

-8.042,1300

1.377,7600

g : 29,4119

-0,3007

0,5451

5,1319

l : 14,7141

220,2570

-3.521,4600

179,9600

g : 38,3870

-7,3664

29,0981

-263,8490

l : -7,7071

102,5620

-166,5660

19.750,7000

g : 34,0471

-0,9651

3,2998

-20,4467

l : 18,2964

47,2118

-133,8780

1.314,2400

g : 29,0063

0,2492

-1,8644

47,9892

l : 14,9673

214,3970

-3.247,0300

158,0420

g : 19,0223

7,9629

-7,3707

37,4572

115,9550

-723,1300

15.501,9000

g : 5,9865

0,0558

0,1400

-1,0938

0,2300

c : 11,1800

1,0950

-0,4891

0

0

l : 11,0417

o

-29,1803 0 -42,5308

0 80,0679 0 4,3023 0 -28,7266 0 -8,1330 0

o

Perry and Green, 1997 (kal/g. C), untuk S satuan (kal/mol. C); Stanley, 1989

(J/mol.K); Richard and Rousseau, 1986 (J/mol.K) ; Reklaitis, 1983 (J/mol.K)


Tabel LB.2 Panas Pembentukan Hf 0

Komponen

(kkal/mol)

Panas Laten

Temperatur

Hvl ()

Hm

Beku

Didih

(kal/mol)

(kal/mol)

(oC)

(oC)

H2

0

1.334,6000

29

-259,04

-252,61

N2

0

5.577,5000

172

-209,86

-195,80

8.179,5000

225

-182,60

-161,40

9.729,0000

1.436

0

100,00

CH4

-17,8900 g : -57,7960

H2O

l : -68,3150

CO

-26,4200

6.065,3000

200

-207,00

-192,00

CO2

-94,0500

16.560,9000

1.991

-56,60

-78,50

-183,00

-218,40

>3.500,00

4.200

O2

0 c:

C

0

10.994

g : 171,2910

Holtz, 1988 (kkal/mol); Richard and Rousseau, 1986 (kkal/mol), Perry and Green, 1997 (kkal/mol)

Tabel LB.3 Kapasitas Panas Estimasi Tabel LB.3 Kontribusi elemen atom untuk metode Hurst dan Herrison (kkal/kmol.0K) Gugus

Harga (J/mol.0K)

Harga (kkal/mol.0K)

C

10,86

2,6009

H

7,56

1,8056

O

13,42

3,2052

N

18,74

4,4758

S

12,36

2,972

Na

31,4

7,5

K

68,78

6,8737

Perry and Green, 1997 Data estimasi kapasitas panas (Cp) dalam kkal/kmol.K (Metode Hurst dan Herrison) Cp Lignoselulosa

= 189,9126 kkal/kmol. 0K

Cp impuritis

= 63,3042 kkal/kmol.0K

Cp Bio-oil

= 49,5874 kkal/kmol. 0K

Data estimasi H0f(298) dalam kkal/mol (Tabel 3.335, Perry)


H f 0 ( 298 K ) Bio  oil

= -196,8300 kkal/mol

H f 0 ( 298 K ) Lignoselulosa

= -778,3875 kkal/mol

H f 0 ( 298 K ) Impuritis

= -280,1946 kkal/mol

1 kkal

= 4,184 kj (Geankoplis,1993)

2. Reaktor Pyrolisis (RP) dan Combuster (CR)

Gambar LB.1 Reaktor Pyrolisis (RP) & Combuster (CR) Neraca Panas Total H 7  r . H R ( 298 K )  H 3  H 6  Q

Kapasitas panas alur 3 (298 K sampai 303 K) 303

 Cp

( lignoselulosa )

.dT

= Cp lignoselulosa x 303  298 K

298

= 189,9126 kkal/kmol.0K x (303 – 298) K = 496,8740 kkal/kmol 303

 Cp

(Im puriti s)

.dT

= Cp impuritis x 303  298K

298

= 63,3042 kkal/kmol. 0K x (303 – 298) K = 316,5210 kkal/kmol


Kapasitas panas alur 6 (298 K sampai 303 K)

 3032  298 2  298Cp(CO ) .dT = 19,0223 J / mol.K 303  298  7,9629 J / mol.K x10  2  303

2

2

 3033  298 3    37,4572 J / mol.K x 10 9  7,3707 J / mol.K x 10  3   5

5 5  3034  298 4  12  303  298     8,1330 J / mol.K x10   4 5    

= 186,2253 J/mol = 186,2253 kj/kmol x

1 kkal 4,184 kj

= 44,5089 kkal/kmol Kapasitas panas alur 7 (298 K sampai 753 K) 753

 Cp

( Bio oil )

.dT

= Cp Bio oil x 753  298K

298

= 49,5874 kkal/kmol. 0K x (753 – 298) K = 22.607,7670 kkal/kmol 753

 Cp

298

( C )

.dT

 7532  2982   K = 11,18 J / mol .K 753  298K  1,095 J / mol.K x 10  2   2

 7533  2983   K  0  0  0,4891 J / mol.K x 10  3   5

= 7.052,1334 j/mol = 7.052,1334 kj/kmol x

1 kkal 4,184 kj

= 1.685,5003 kkal/kmol

 753 2  298 2  298Cp(C 0) .dT = 29,0063 J / mol.K 753  298  0,2492 J / mol.K x10  2  753

2

 7533  298 3    47,9892 J / mol.K x 10 9  1,8644 J / mol.K x 10  3   5


5 5  7534  298 4  12  753  298     28,7266 J / mol.K x 10   4 5    

= 13.689,9057 j/mol = 13.689,9057 kj/kmol x

1 kkal 4,184 kj

= 3.271,9660 kkal/kmol

 7532  2982  298Cp(C 0 ) .dT = 19,0223 J / mol.K 753  298  7,9629 J / mol.K x10  2  753

2

2

 7533  2983    37,4572 J / mol.K x 10 9  7,3707 J / mol.K x 10  3   5

5 5  7534  298 4  12  753  298     8,1330 J / mol.K x 10   4 5    

= 20.401,7054 j/mol = 20.401,7054 kj/kmol x

1 kkal 4,184 kj

= 4.876,1246 kkal/kmol

 7532  2982  298Cp(CH ) .dT = 38,387 J / mol.K 753  298  7,3664 J / mol.K x10  2  753

2

4

 7533  2983    263,849 J / mol.K x10 9  29,0981 J / mol.K x10  3   5

 7534  298 4   7535  2985     80,0679 J / mol.K x 10 12   4 5     = 21.850,6921 j/mol = 21.850,6921 kj/kmol x

1 kkal 4,184 kj

= 5.222,4407 kkal/kmol

 7532  2982  298Cp( H ) .dT = 17,6386 J / mol.K 753  298  6,7006 J / mol.K x10  2  753

2

2


 7533  2983    105,8830 J / mol.K x 10 9  13,1485 J / mol.K x 10  3   5

5 5  7534  298 4  12  753  298     29,1803 J / mol.K x10   4 5    

= 13.396,3151 j/mol = 13.396,3151 kj/kmol x

1 kkal 4,184 kj

= 3.201,7961 kkal/kmol Neraca panas komponen

 Lignoselulosa 303 3 lignoselulosa

H

 N

3 lignoselulosa



x Cp ( lignoselulosa ) .dT 298

=

=

3 F lignin

303

BM lignin



x Cp( lignin) .dT 298

553,1067 kg / jam x 496,8740 kkal/kmol 1960 kg/kmol

= 140,2165 kkal/jam

 Impuritis 303 6 impuritis

H

 N

6 impuritis



x Cp (impuritis ) .dT 298

=

=

6 F impuritis

BM impuritis

303



x Cp (impuritis) .dT 298

104,2121kg / jam 133,5613 kg/kmol

x 316,5210 kkal/kmol

= 246,9676 kkal/jam

 Bio-oil 753 7 Bio oil

H

 N

7 Bio oil



x Cp Bio oil .dT 298


=

753

7 F Bio oil



x Cp ( Bio oil ) .dT

BM Biooil

298

272,7238 kg/jam

=

60,0333 kg/kmol

x 22.607,7670 kkal/kmol

= 38.026,2566 kkal/jam

 Arang (C) 753

7 C

H

 N x  CpC .dT 7 C

298

=

F C 7 BM C

753



x Cp( C ) .dT 298

50,5066 kg/jam

=

x 1.685,5003 kkal/kmol 12,0111 kg/kmol

= 7.087,5181 kkal/jam

 CO 753 7 CO

H

 N

7 CO



x CpCO .dT 298

=

=

7 F CO

BM CO

753



x Cp ( CO ) .dT 298

70,6704 kg/jam x 3.271,9660 kkal/kmol 28,0105 kg/kmol

= 8.255,1595 kkal/jam

 H2O 753 7 H2O

H

 N

7 H2O



x Cp"H2O .dT 298

=

=

7 F H2O

BM H2O

753



x Cp ( H2O .dT 298

3,6515 kg/jam 18,015 kg/kmol

x 44,5089 kkal/kmol

= 65,8633 kkal/jam


753 7 CO2

H

 N

7 CO2



x CpCO2 .dT 298

=

=

7 F CO 2

753

BM CO2



x Cp (CO2 ) .dT 298

112,1539 kg/jam 44,0147 kg/kmol

x 4.876,1246 kkal/kmol

= 12.424,8578 kkal/jam

 CH4 753 7 CH 4

H

 N

7 CH 4



x CpCH 4 .dT 298

=

=

7 F CH 4

753

BM CH 4



x Cp( CH 4 ) .dT 298

40,4757 kg/jam

x 5.222,4407 kkal/kmol 16,0427 kg/kmol

= 13.176,2074 kkal/jam

 H2 753 7 H 2

H

 N

7 H 2



x Cp H 2 .dT 298

=

=

F H 102 BM H 2

753



x Cp ( H 2 ) .dT 298

1,6833 kg/jam 2,0016 kg/kmol


= 2.692,6375 kkal/jam Panas pembentukan pada temperatur 298 K (referensi) Reaksi Umum: 480 0C

(C10H12O4)10

6,203 C3H8O (l)+ 66,976C(s)+ (6,404CO 2 + 3,852CO +4,159CH 4+

9,734H2) (g) + 17,136 H2O


. f 0 (bio oil )   H . f 0 ( C )   H . f 0 (CO )   H . f 0 (CO )   . H f 0 ( CH )   H . f 0 ( H )   H . f 0 ( Lignoselulosa )  Hr ( 298)   H  Hr ( 298) = 2 x (-196,8300 kkal/mol) + 5 x 0 + 3 x (-26,4200 kkal/mol) + 3x(-94,0500 2

4

2

kkal/mol) + 3 x (-17,8900 kkal/mol) + 0 + (-1) x (-553,9200 kkal/mol + -224,4675 kkal/mol + -280,1946 kkal/mol) = 249,8421 kkal/mol x

1000 mol 1 kmol

= 249.842,1 kkal/kmol r .  Hr ( 298) = Q reaksi =

N ( Lignoselulosa )

 

x  Hr ( 298)

7 7 7  F selulosa  F lignin F hemiselulo sa      BM selulosa BM hemiselulosa BM lignin    x  Hr = ( 298)  

 272,7238 kg / jam 111,1089 kg / jam 163,2753 kg / jam      324,2852 kg/kmol 132,1163 kg/kmol 194,1443 kg/kmol   =  (1) x 249.842,1 kkal/kmol

= 630.351,6183 kkal/jam Qproduk = ΔH

= 81.728,5002 kkal/jam Qout = Qreaksi + Qproduk = 630.351,6183 + 81.728,5002 = 712.080,1185 kkal/jam Panas reaksi yang terjadi secara keseluruhan ( Qreaktor ) : ΔQ

 Qout  Qin

Δ Qreaktor = 630.351,6183+ 38.026,2566 + 7.087,5181+ 8.255,1595 + 65,8633

+ 12.424,8578+ 13.176,2074 + 2.692,6375 = 711.034,5701 kkal/jam


Kapasitas panas CH4 (298 K sampai 303 K)

 3032  2982   Cp(CH ) .dT = 38,387 J / mol.K 303  298  7,3664 J / mol.K x10  2  298 303

2

4

 3033  2983    263,849 J / mol.K x 10 9  29,0981 J / mol.K x10  3   5

 3034  298 4   3035  2985     80,0679 J / mol.K x 10 12   4 5     = 180,1005 j/mol = 180,1005 kj/kmol x

1 kkal 4,184 kj

= 43,0451 kkal/kmol Kapasitas panas udara (O2 & N2) (298 K sampai 303 K)

 3032  2982   2  

303



Cp(O2 ) .dT = 5,9865 J / mol.K 303  298  0,0558 J / mol.K x 10  2 

298

 3033  2983    1,0938 J / mol.K x 10 9  0,14 J / mol.K x 10 5  3    3034  298 4   3035  2985     0,23 J / mol.K x 10 12   4 5     = 31,2640 j/mol = 31,2640 kj/kmol x

1 kkal 4,184 kj

= 7,4723 kkal/kmol 303

 Cp

( N 2 )

.dT =

298

 303 2  298 2   2  

29,4119 J / mol.K 303  298  0,3007 J / mol.K x 10  2 

 3033  2983    5,1319 J / mol.K x 10 9  0,5451 J / mol.K x10  3   5


5 5  3034  2984  12  303  298     425308 J / mol.K x 10   4 5    

= 143,9647 j/mol 1 kkal

= 143,9647 kj/kmol x

4,184 kj

= 34,4084 kkal/kmol Kapasitas panas hasil pembakaran (298 K sampai 823 K)

 8232  2982  298Cp(O ) .dT = 5,9865 J / mol.K 823  298  0,0558 J / mol.K x10  2  823

2

2

 8233  2983    1,0938 J / mol.K x10 9  0,14 J / mol.K x 10  3   5

5 5  8234  2984  12  823  298     0,23 J / mol.K x 10   4 5    

= 3.448,8655 j/mol = 3.448,8655 kj/kmol x

1 kkal 4,184 kj

= 824,2986 kkal/kmol 823

 Cp

( N 2 )

.dT =

298

 823 2  298 2   29,4119 J / mol.K 823  298  0,3007 J / mol.K x 10  2   2

 8233  2983    5,1319 J / mol.K x 10 9  0,5451 J / mol.K x10  3   5

 823 4  298 4   8235  298 5     425308 J / mol.K x 10 12   4 5     = 12.907,9728 j/mol = 12.907,9728 kj/kmol x

1 kkal 4,184 kj

= 3.085,0795 kkal/kmol



2

2

 8233  2983    37,4572 J / mol.K x 10 9  7,3707 J / mol.K x 10  3   5

 8234  2984   8235  2985     8,1330 J / mol.K x10 12   4 5     = 23.984,8527 j/mol = 23.984,8527 kj/kmol x

1 kkal 4,184 kj

= 5.732,5174 kkal/kmol 823

 Cp

298

 H 2O

373 ( H 2O )

.dT 

 Cp

823 ( H 2 O )

.dT   ( H 2O )

298



 Cp

( H 2O )

= 9,729 kkal/kmol

373



.dT

373

 373 2  298 2    2  

Cp( H 2O ) .dT = 18,2964 J / mol .K 373  298   47,2118 J / mol .K x 10  2 

298

 3733  298 3    1.314,24 J / mol.K x 10 9  133,8780 J / mol.K x10  3   5

 3734  298 4     0 4   = 5.671,6493 j/mol = 5.671,6493 kj/kmol x

1 kkal 4,184 kj

= 1.355,5567 kkal/kmol 823



 823 2  373 2   2  

Cp ( H 2O ) .dT = 34,0471 J / mol.K 823  373  0,9651 J / mol .K x 10  2  

373

 8233  298 3    20,4467 J / mol.K x 10 9 3  

 3,2998 J / mol.K x 10 5 


5 5  8234  2984  12  823  298     4,3023 J / mol.K x10   4 5    

= 16.357,2991 j/mol = 16.357,2991 kj/kmol x

1 kkal 4,184 kj

= 3.909,4883 kkal/kmol 823

 Cp

( H 2O )

.dT = 1.355,5567 kkal/kmol + 9,729 kkal/kmol + 3.909,4883 kkal/kmol

298

= 5,274,7740 kkal/kmol Reaksi pembakaran CH 4 : CH 4

 2O2  CO2  2 H 2O

Udara yang dibutuhkan untuk membakar 1 kmol CH 4 (udara 20 % berlebih) mol O2

= (kmol CH4 + (20% kmol CH 4)) x τ O 2 = (1 + 0,2) x 2 = 2,4 kmol

Mol N2

=

 79  x 2,4 kmol    21 

= 9,0286 kmol =  H . f 0 ( CO2 )   H . f 0 ( H 2O )    . H f 0 ( CH 4 )   H . f 0 ( O2 ) 

 Hr ( 298)

= (-94,0500 + 2 x (-68,3150) – (-17,8900) – 2 x 0) kkal/mol = -212,7900 kkal/mol x

1000 mol 1 kmol

= -212.790 kkal/kmol r .  Hr ( 298) =

=

N (CH 4 )

 

x  Hr ( 298)

1 x (-212.790 kkal/kmol)  (1)

= -212.790 kkal/kmol ΔH reaktan 18 CH 4

H

 N

18 CH 4

 303  x  CP( CH ) .dT   298  4


= 1 kmol/jam x 43,0451 kkal/kmol = 43,0451 kkal/jam H O2

 303   N O x  Cp (O ) .dT   298  2

2

= 2,4 kmol/jam x 7,4723 kkal/kmol = 17,9334 kkal/jam H N 2

 303   N N x  Cp ( N ) .dT   298  2

2

= 9,0286 kmol/jam x 34,4084 kkal/kmol = 310,6587 kkal/jam ΔH produk (kmol O2 : 0,4; kmol :CO 2 : 1; kmol N2 : 9,0286; kmol H 2O : 2) H O2

 823   N O x  Cp (O ) .dT   298  2

2

= 0,4 kmol/jam x 824,2986 kkal/kmol = 329,7195 kkal/jam H N 2

 823   N N x  Cp ( N ) .dT   298  2

2

= 9,0286 kmol/jam x 3.085,0795 kkal/kmol = 27.853,8610 kkal/jam H CO2

 823   N CO x  CP(CO ) .dT   298  2

2

= 1 kmol/jam x 5.732,5174 kkal/kmol = 5.732,5174 kkal/jam H H 2O

 823   N H O x  Cp ( H O) .dT   298  2

2

= 2 kmol/jam x 5,274,7740 kkal/kmol = 10.549,5481 kkal/jam Panas yang dihasilkan dari pembakaran 1 kmol CH4 QCH 4

= r .  Hr ( 298) + ΔH produk - ΔH reaktan = (-212.790 + 329,7195 + 27.853,8610 + 5.732,5174 + 10.549,5481


- 43,0451 - 17,9334 - 310,6587) kkal/jam = 168.695,9913 kkal/jam =


= 4,2148 kmol F CH 4

= N CH 4 x BM CH 4 = 4,2148 kmol x 16,0427 kg/kmol = 67,6167 kg/jam Tabel LB.4 Neraca panas pada Reaktor Pyrolisis

Komponen

Umpan(C10 H12O4)10 Bio-oil (C3H8O)

3.

Alur masuk

Alur keluar

(kkal/jam)

(kkal/jam)

1.045,5484 -

38.026,2566

Arang (C)

7.087,5181

CO2

8.255,1595

CO

65,8633

CH4

12.424,8578

H2

13.176,2074

H20

2.692,6375

Panas yang dibutuhkan

711.034,5701

-

Total

712.080,1185

712.080,1185

Cooler (CO)


Gambar LB.2 Cooler Neraca Panas Total 8

H

 H 7  Q


 Cp

( Bio oil )

.dT

= Cp Bio oil x 468  298K

298

= 49,5874 kkal/kmol. 0K x (468 – 298) K = 8.446,8580 kkal/kmol 468

 Cp

298

( C )

.dT

 468 2  298 2  K = 11,18 J / mol .K 468  298K  1,095 J / mol.K x 10  2   2

 4683  298 3  K  0  0  0,4891 J / mol.K x 10  3   5

= 2.489,5845 j/mol = 2.489,5845 kj/kmol x

1 kkal 4,184 kj

= 595,0250 kkal/kmol

 468 2  298 2  298Cp(C 0) .dT = 29,0063 J / mol.K 468  298  0,2492 J / mol.K x 10  2  468

2

 468 3  298 3    47,9892 J / mol.K x10 9  1,8644 J / mol.K x 10  3   5


5 5  4684  2984  12  468  298     28,7266 J / mol.K x 10   4 5    

= 4.986,1959 j/mol = 4.986,1959 kj/kmol x

1 kkal 4,184 kj

= 1.191,7294 kkal/kmol

 468 2  2982  298Cp(C 0 ) .dT = 19,0223 J / mol.K 468  298  7,9629 J / mol.K x10  2  468

2

2

 4683  2983    37,4572 J / mol.K x10 9  7,3707 J / mol.K x 10  3   5

5 5  4684  2984  12  468  298     8,1330 J / mol.K x 10   4 5    

= 6.892,8930 j/mol = 6.892,8930 kj/kmol x

1 kkal 4,184 kj

= 1.647,4410 kkal/kmol

 4682  2982  298Cp(CH ) .dT = 38,387 J / mol.K 468  298  7,3664 J / mol.K x10  2  468

2

4

 4683  2983    263,849 J / mol.K x 10 9  29,0981 J / mol.K x10  3   5

 4684  2984   4685  2985     80,0679 J / mol.K x 10 12   4 5     = 6.782,6523 j/mol = 6.782,6523 kj/kmol x

1 kkal 4,184 kj

= 1.621,0928 kkal/kmol


2

2


 4683  2983    105,8830 J / mol.K x 10 9  13,1485 J / mol.K x 10  3   5

5 5  4684  2984  12  468  298     29,1803 J / mol.K x 10   4 5    

= 4.972,4133 j/mol = 4.972,4133 kj/kmol x

1 kkal 4,184 kj

= 1.188,4353 kkal/kmol

 4682  2982  298Cp( H O) .dT = 18,2964 J / mol.K 373 298  47,2118 J / mol.K x10  2 K 468

2

2

 468 2  298 2    1.314,24 J / mol.K x 10 9  133,8780 J / mol.K x10  2   5

 3734  298 4     0 4   = 5.671,6493 j/mol = 5.671,6493 kj/kmol x

1 kkal 4,184 kj

= 1.355,5567 kkal/kmol

Neraca panas komponen

 Bio-oil 468 8 H Bio oil

8  N Bio oil x

 Cp

Bio oil

.dT

298

=

=

8 F Bio oil

BM Biooil

468

x

 Cp

( Bio oil )

.dT

298


= 14.207,6123 kkal/jam

 Arang (C)


468 8 C

H

 N x 8 C

 Cp

.dT

C

298

=

468

F C 8 BM C

 Cp

x

( C )

.dT

298

267,3202 kg/jam x 595,0250 kkal/kmol 12,0111 kg/kmol

=

= 13.242,9338 kkal/jam

 CO 468 8 CO

H

 N

8 CO

x

 Cp

CO

.dT

298

=

=

8 F CO

BM CO

458

 Cp

x

(CO )

.dT

298


= 3.006,7293 kkal/jam

 CO2 468 8 CO2

H

 N

8 CO2

x

 Cp

CO2

.dT

298

=

=

8 F CO 2

BM CO2

468

x

 Cp

( CO2 )

.dT

298

0,3746 kg/jam 44,0147 kg/kmol


= 4.197,8460 kkal/jam

 CH4 468 8 CH 4

H

 N

8 CH 4

x

 Cp

CH 4

.dT

298

=

8 F CH 4

BM CH 4

468

x

 Cp

( CH 4 )

.dT

298



=

= 4.090,0138 kkal/jam

 H2 468 8 H 2

H

 N

8 H 2

x

 Cp

H 2

.dT

298

F H 8 2

=

468

BM H 2

x

 Cp

( H 2 )

298

6,4743 kg/jam

=

.dT

2,0016 kg/kmol


= 999,4470 kkal/jam



 823   N H O x  Cp ( H O ) .dT   298 

H H 2O

2

2

=

3,6515 kg/jam 18,015 kg/kmol


= 274,7607 kkal/jam Panas yang harus diserap oleh air pendingin : Q

 H 8  H 7

Q

= (14.207,6123+ 13.242,9338 + 3.006,7293+ 4.197,8460 + 4.090,0138 + 999,4470+274,7607- 38.026,2566 - 7.087,5181 - 8.255,1595- 65,8633 12.424,8578 - 13.176,2074 - 2.692,6375 ) kkal/jam = -50.450,0148 kkal/jam ( “–“ artinya pengeluaran panas ke air p endingin)

Jumlah air pendingin yang dibutuhkan :

 333 K  Q  N H O   Cp (H O) . dT   303 K    2

2

  F H O   333 K  x   Cp (H O) . dT  Q   BM H O   303 K      2

2

2

 3332  3032  303Cp( H O) .dT =18,2964 J / mol.K 333  303  47,2118 J / mol.K x10  2  333

2

2


 3333  3033    1.314,24 J / mol.K x 10 9  133,878 J / mol.K x 10  3   5

 3334  3034     0 4   = 2.256,1003 j/mol = 2.256,1003 kj/kmol x

1 kkal 4,184 kj

= 539,9379 kkal/kmol 50.450,0148 kkal/jam =

  F H O   x 539,9379 kkal/kmol  18,015 kg / kmol    2

= 1.542,3218 kg/jam

F H 2O

Tabel LB.2 Panas Pada Cooler

Umpan

Panas Masuk (Kkal/jam) Alur 7 712.080,1185

Produk Air Pendingin

- 50.450,0148

661.630,1037 -

Total

661.630,1037

661.630,1037

Senyawa

Panas Keluar (Kkal/jam) Alur 8

4. Condenser(CD)

Gambar LB.4 Condenser


Neraca Panas Total H 11

 H 10  Q


 Cp

( Biooil )

.dT

= Cp Bio oil x 303  298K

298

= 49,5874 kkal/kmol. 0K x (303 – 298) K = 248,4370 kkal/kmol

 3032  2982   Cp(C 0) .dT = 29,0063 J / mol.K 303  298  0,2492 J / mol.K x 10  2  298 303

2

 3033  2983    47,9892 J / mol.K x 10 9  1,8644 J / mol.K x 10  3   5

 3034  2984   3035  2985     28,7266 J / mol.K x10 12   4 5     = 145,6978 j/mol = 145,6978 kj/kmol x

1 kkal 4,184 kj

= 34,8226 kkal/kmol


2

2

 3033  2983    37,4572 J / mol.K x 10 9  7,3707 J / mol.K x 10 5  3    3034  298 4   3035  2985     8,1330 J / mol.K x10 12   4 5     = 186,2253 j/mol = 186,2253 kj/kmol x

1 kkal 4,184 kj

= 44,5089 kkal/kmol 303



 3032  2982   2  

Cp( CH 4 ) .dT = 38,387 J / mol.K 303  298  7,3664 J / mol.K x10 2 

298


 3033  2983    263,849 J / mol.K x 10 9  29,0981 J / mol.K x10  3   5

5 5  3034  298 4  12  303  298     80,0679 J / mol.K x 10   4 5    

= 180,1005 j/mol = 180,1005 kj/kmol x

1 kkal 4,184 kj

= 43,0451 kkal/kmol


2

2

 3033  2983    105,8830 J / mol.K x 10 9  13,1485 J / mol.K x 10  3   5

 3034  298 4   3035  2985     29,1803 J / mol.K x 10 12   4 5     = 142,6794 j/mol = 142,6794 kj/kmol x

1 kkal 4,184 kj

= 34,1012 kkal/kmol

 3032  298 2  298Cp( H O) .dT =18,2964 J / mol.K 373  298  47,2118 J / mol.K x10  2 

303

2

2

 303 2  298 2    1.314,24 J / mol.K x10 9  133,878 J / mol.K x 10  2   5

 3032  298 2     0 2  

= 92,5347 j/mol = 92,5347 kj/kmol x

1 kkal 4,184 kj

= 22,1163 kkal/kmol


Neraca panas komponen

 Bio-oil 303 11 Bio oil

H

 N

11 Bio oil

 Cp

x

Bio oil

.dT

298

=

=

303

11 F Bio oil

BM Biooil

 Cp

x

( Bio oil )

.dT

298


= 417,8709 kkal/jam

 CO 303 11 CO

H

 N

11 CO



x CpCO .dT 298

=

=

10 F CO

BM CO

303



x Cp ( CO ) .dT 298

0,4660 kg/jam 28,0105 kg/kmol

x 34,8226 kkal/kmol

= 87,8573 kkal/jam

 CO2 303 11 CO2

H

 N

11 CO2

x

 Cp

CO2

.dT

298

=

=

11 F CO 2

BM CO2

303

x

 Cp

( CO2 )

.dT

298


= 113,4137 kkal/jam

 CH4 303 11 CH 4

H

 N

11 CH 4

x

 Cp

CH 4

.dT

298


=

=

11 F CH 4

303

BM CH 4

 Cp

x

( CH 4 )

.dT

298

3,6515 kg/jam 16,0427 kg/kmol

x 43,0451 kkal/kmol

= 108,6027 kkal/jam

 H2 303

 N

11 H 2

11 H 2

H

 Cp

x

H 2

.dT

298

=

=

F H 112

303

BM H 2

x

 Cp

( H 2 )

.dT

298

6,4743 kg/jam 2,0016 kg/kmol

x 34,1012 kkal/kmol

= 28,6783 kkal/jam

 H2O 303 11 H2O

H

 N

11 H2O

x

 Cp

H 2

.dT

298

=

=

303

11 F H2O

BM H2O

x

 Cp

( H 2 )

.dT

298

3,6515 kg/jam 18,015 kg/kmol

x 22,1163 kkal/kmol

= 4,4828 kkal/jam Panas yang harus diserap oleh air pendingin : Q  H

11

Q

 H 10

= (417,8709 + 87,8573 + 113,41372 + 108,6027 + 28,6783 + 4,4828

-

14.207,6123 - 3.006,7293 - 4.197,8460 - 4.090,0138 - 999,4470 -274,7607 ) kkal/jam = -26.061,3523 kkal/jam ( “–“ artinya pengeluaran panas ke air p endingin) Jumlah air pendingin yang dibutuhkan :

 333 K  Q  N H O   Cp (H O) . dT   303 K    2

2


  F H O   333 K  x   Cp (H O) . dT  Q   BM H O   303 K      2

2

2

 3332  3032  303Cp( H O) .dT =18,2964 J / mol.K 333  303  47,2118 J / mol.K x10  2  333

2

2

 3333  3033    1.314,24 J / mol.K x 10 9  133,878 J / mol.K x 10  3   5

 3334  3034     0 4   = 2.256,1003 j/mol = 2.256,1003 kj/kmol x

1 kkal 4,184 kj

= 539,9379 kkal/kmol 26.061,3523 kkal/jam =

  F H O   x 539,9379 kkal/kmol  18,015 kg / kmol    2

= 869,5356 kg/jam

F H 2O

Tabel LB.4 Panas Pada Condenser (CD) Senyawa Umpan Produk Air Pendingin Total

Panas Masuk (Kkal/jam) Alur 10 647.422,4914 - 26.061,3523 621.361,1391

Panas Keluar (Kkal/jam) Alur 11 621.361,1391 621.361,1391


LAMPIRAN C PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN

LC. 1 Gudang (G)

Fungsi

: Tempat penyimpanan batang jagung,

Jenis

: Bak persegi panjang dengan tutup,

Bahan konstruksi

: Beton bata dengan lantai semen,

Jumlah

: 1 unit,

Menghitung Ukuran Gudang (G) Laju alir massa, F

= 637,3188 kg/jam

Densitas batang jagung, ( 

= 700 kg/m3

Lama penampungan

= 1 bulan

Kebutuhan batang jagung (m) = 637,3188

( Anonim , 2007 )

kg

x

30 hari

jam 1bulan

x

24 jam 1 hari

= 468,950,472 kg Volume batang jagung (V Bj) = =

m

 468.950,472 kg 700 kg / m 3


= 669,9292 m3 Faktor kelonggaran, f k

= 20 %

Volume ruang (V)

= (1 + f k ) x VBj

(Perry, 1999)

= (1 + 0,2) x 669,9292 m 3 = 893,9150 m3 Direncanakan gudang dibuat 1 unit, maka V G : VG

=

893,9150 m 3 = 893,9150 m 3 1

Dimensi ruang z = Panjang

= 2,5 h

l = Lebar

=2h

sehingga, VG

= z x l x h = 2,5 h x2 h xh = 5 h3

h

=

3

=

3

V G

5 893,9150 m 3 5

= 5, 5177 m maka, z

= 2,5 h = 2,5 x 5,5177 m = 13,7943 m

l

=2h = 2 x 5, 5177 m = 11, 0354 m

Sehingga, ukuran gudang sebagai berikut : z = Panjang

= 13,7943 m

l = Lebar

= 11, 7152 m


h = Tinggi

= 5,8576 m

LC.2 Bak Batang Jagung (BK - 101)

Fungsi

: Tempat batang jagung sebelum masuk ke Knife Cutter (KC) ,

Jenis

: Bak dengan desain persegi panjang

Konstruksi

: Beton bata dengan lantai semen

Jumlah

: 1 Unit

Menghitung Ukuran Bak

Laju alir massa (F )

= 637,3188 kg/jam

Densitas batang jagung (  

 700 kg/m 3

Lama Penampungan

= 24 Jam

Faktor keamanan ( f k )

= 20 %

( Anonoim, 2007 )

(Perry, 1999)

Sehingga Jumlah bahan masuk ( W )

= 24 jam x 637,3188 kg/jam = 15,631,6824 kg

Volume bak (V b)

 

(1  f k ) . W 

(1  0,2) (15.631,6824 kg) 700 kg/m 3

= 26,7972 m 3 Dimensi bak Diambil : Panjang bak ( P)

 5 x tinggi bak (t )

Lebar bak ( L)

 4 x tinggi bak (t )

Maka: V



V

 (5 t ) (4 t ) (t )

V

 20t 3

t

3

P . L . t

V

20




3

26,7972 m 3 20

 1,1024 m Sehingga, dari ukuran tinggi bak ( t ) di dapat dimensi lainnya sebagai berikut: P = 5 t

= 5 (1,1024 m) = 5,512 m L

= 4 t = 4 (1,1024 m) = 4,4096 m

LC-3 Bucket Elevator (BE – 102)

Fungsi

:Sebagai alat untuk memindahkan batang jagung dari bak batang jagung ke Knife Cutter (KC)

Jenis

: Flat Belt on Continous Flow

Bahan konstruksi

: Carbon Steel

Kondisi Operasi

: 30 oC ; 1 atm


: 1 (satu) buah

Faktor kelonggaran

: 20 %

Kapasitas alat

= 1  0,2 x 637,3188 kg / jam = 781,5841 kg/jam = 0,7815 ton/jam

Dari Tabel 21 – 7 Perry, 1999, untuk kapasitas 0,7815 ton/jam diperoleh : Kecepatan Belt

= 200 ft/menit

Lebar Belt

= 14 ft = 4,2 m

Panjang Belt

= 20 ft = 6 m

Tinggi Belt

= L, Sin, ά = 20 Sin 20 = 6,84 ft

Power Belt Conveyer = V (L,0,0025 + H, 0,001) C


Power Belt Conveyer = 14,3772 ( 20 x 0,0025 + 6,84 x 0,001) 2,5 = 2,04 Hp Efisiensi Motor

= 80 %

Hp motor

= 2,04/0,8 = 2,5 Hp

Dimana : V = Kapasitas belt L = Panjang belt H = Tinggi belt C = Material faktor ( 2,5)

LC.4 Knife Cutter (KC - 103)

Fungsi

: Mengecilkan ukuran batang jagung sebelum masuk kedalam Vibrating screen,

Jenis

: Rotary knife

Kondisi operasi

: 30 oC ; 1 atm

Laju alir bahan baku

: 637,3188 kg/jam

Faktor kelonggaran

: 20 %

Asumsi diameter awal umpan (batang jagung) = 100 mm = 100,000

m

Diameter akhir setelah proses = 0,1 mm = 100 m Kapasitas alat

= 1  0,2 x 637,3188 kg / jam = 14377,2 kg/jam

Dari halaman 829 Perry, 1997, dipilih tipe rotary knife cutter dengan spesifikasi : Panjang pisau

= 21 cm

Bahan konstruksi

= Stainless steel

Kecepatan putaran

= 920 rpm

Power

= 5 Hp

Jumlah cutter

= 5 buah

LC.5 Vibrating Screen (VS - 104)


Fungsi

: Menyaring batang jagung yang telah dihaluskan oleh Knife Cutter (KC) sampai 1 mm,

Jenis

: Heavy duty vibrating screen,

Bahan screen

: High alloy steel SA 240 (304),

Bahan konstruksi

: Carbon steel SA 285 (C)

Jumlah

: 1 unit,

Screen (VS)Menentukan Ukuran Vibrating

Laju alir massa batang jagung ( F Bj3) = 0, 8141 ton/jam Faktor kelonggaran ( f k )

= 20 %

Ukuran partikel

= 0,1 mm

Kapasitas (K )

= F Bj3 (1 + f k)

(Perry and Green, 1997)

= 0, 8141 ton/jam (1 + 0,2) = 0,9769 ton/jam

Diamater lubang ayakan ( z) untuk partikel 0,1 mm, z

= 0,0040 in


= 0,0040 in x 0,0833 ft/in = 0,0003 ft Kapasitas standart Vibrating Screen (VS), s = 6 ton/ft 3 Luas ayakan ( A)

=

=


K z x s

0,9769 ton/jam (0,0003 ft) (6 ton/ft 3 )

= 542,7222 ft 2 x 0,0929 m2/ft2 = 50,4188 m 2 Didisain, perbandingan dari panjang ayakan ( P) : lebar ayakan ( L) = 2 : 1 Lebar ayakan ( L)

 A  =    2 

1 / 2

 50,4188 m 2   =  2  

1/ 2

= 5,0209 m Panjang ayakan ( P) = 2 L


= 2 x 3,6149 m = 10,0418 m

LC.6 Belt Conveyor (BC - 105)

Fungsi

: transportasi batang jagung ke dalam reactor pyrolysis (RP),

Jenis

: Rotary Vane Feeder

Bahan konstruksi

: Carbon Steel

Kondisi operasi

: 30 oC ; 1 atm


: 1 (satu) buah

Faktor kelonggaran : 20 %

= 1  0,2  x 637,3188 kg / jam = 781,5841 kg/jam

Kapasitas alat

Dari Tabel 21 – 6 Perry, 1997, untuk kapasitas 781,584 kg/jam diperoleh : - Diameter pipa

= 2,5 inchi

- Diameter shaft

= 2 inchi

- Diameter pengumpan = 9 inchi - Panjang maksimum

= 75 ft

- Pusat gantungan

= 10 ft

- Kecepatan motor

= 55 rpm

- Daya motor

= 3,75 hp

LB,7 Tangki Fluidizing Gas (TK - 303)

Fungsi

: Menyimpan fluidizing gas sebelum diumpankan ke Reaktor Pyrolysis (RP),

Desain

: Berupa bejana (tangki) horizontal dengan tutup dan alas berbentuk segmen elips (ellipsoidal dished head ),

Bahan konstruksi

: Carbon steel SA 285 (A),

Jumlah

: 1 unit,

Menentukan Volume Tangki Fluidizing Gas (T-01)


= 21,5586 kg/jam


Lama penampungan

= 1 jam


= 21,5586

kg jam

x1 jam

= 21,5586 kg V

n R T

=

P

dimana: V

= volume gas (m 3)

n

= molar gas (kmol)

R

= tetapan gas ideal = 0,0821 m 3,atm/kgmol,K

T

= temperatur (K)

P

= tekanan (atm)

n

=

W BM 21,5586 kg 33,5897 kg/kmol

=

= 0,6418 kmol T

= 32 oC

= 305 K

P

= 1 atm

= 14,6960 psi

V

=

(0,6418 kmol) (0,0821 m 3 .atm/kgmol.K) (305 K) 1 atm

= 48,6949 m

3

Menentukan Dimensi Tangki Fluidizing Gas (T-01)

Volume tutup dan alas =

2 π D 3i 24

(Brownell and Young, 1959)

Diambil: L/Di

= 5/4

h/Di

= 1/4

Volume tangki

48,6949 m 3

= volume tutup dan alas + volume silinder

 π D 3i   π D i2      L 24 4    

=

2 

=

 2 x 3,14    3,14 x (5/4)  D3     i 4  24   


48,6949 m 3

= 1,2429 Di

Di

= 3,3963 m

3

Diameter tangki (Di) = 3,0410 m x 39,37 in/m = 133,7153 in h

D i 4

=

3,3963 m

=

4

= 0,8491 m Panjang tangki (H)

= L+2h = (1,25 x 3,0410 m) + 2 (0,7603 m) = 5,4995 m

Material Tangki Fluidizing Gas (T-01) : Carbon Steel SA 285 (A), dengan: Stress yang diizinkan (S) =

11200 psi (32 oC)

Efisiensi sambungan (E) = 0,9 Faktor korosi (C)

= 0,006 in/tahun

Umur alat (A)

= 18 tahun


Tebal Silinder (ts)

Tebal silinder (t s) =

P R SE

 0,6 P

 CA


Tekanan operasi maksimum dinaikkan sebesar 10 %, maka: P

= 14,6960 psi + 1,4696 psi = 16,1656 psi

ts

=

(16,1656 psi) (119,7242 in/2) (11200 psi) (0,9) - 0,6 (16,1656 psi)

 (0,006 in/tahun) (18 tahun)

= 0,2041 in Tebal Head (th)

Bentuk head = ellipsoidal dished head th

=

=

PD 2S E

 0,2 P

 CA

(16,1656 psi) (119,7242 in) 2 (11200 psi) (0,9) - 0,2 (16,1656 psi)



= 0,2040 in


LC,8 Gas Compressor (C - 202)

Fungsi

: Menyuplai fluidizing gas dari tangki fluidizing gas ke dalam Reaktor Pyrolysis (RP),

Jenis

: Centrifugal compressor ,

Bahan konstruksi

: Carbon steel SA 515 (70),

Jumlah

: 1 unit,

Menentukan Daya Gas Compressor (GC)

Temperatur masuk ( T 1)

= 30 oC

Temperatur keluar ( T 2)

= 30 oC

Tekanan masuk ( P1)

=

1 atm

Tekanan keluar ( P2)

=

4 atm


= 21,5586 kg/jam

Densitas FG (  FG)

= 1,5070 kg/m3

Laju alir volume fluidizing gas masuk ( V 1) : V 1

=



5 F FG

 FG

21,5586 kg/jam 1,5070 kg/m 3

= 43,2196 m 3/jam Laju alir volume udara keluar ( V 2) : Proses yang terjadi adalah isothermal (temperatur konstan), sehingga persamaan Boyle Gay Lussac dalam persamaan gas ideal, adalah P1,V 1 = P2,V 2 (Walas,1988 ), V 2

=

 P1    V 1  P2 

=

 1 atm    x 4 3,2196 m 3 /jam  4 atm 

= 8,6439 m 3/jam Kerja kompresor sentrifugal ( W s): W s

=

 P2     P1  P1

ln 



1 atm

=

1,5070 kg/m

3

 4 atm    1 atm 

ln 

= 1,0680 atm,m 3/kg x

1,0133 x 10 5 N/m 2 1 atm

= 108,212,5391 N,m/kg = 108,212,5391 J/kg Daya kompresor ( P): Efisiensi kompresor ( ) = 80 %


5

W s . F Gas

=

P



108.212,5391 J/kg x 21,5586 kg/jam

=

0,8

= 8,8101 x 10 6 J/jam = 2,447,2566 J/detik = 2,447,2566 W x

1 kW

1 HP x 1000W 0,7457 kW

= 3,2818 HP

LC.9

Combuster (E - 203)

: Untuk memanaskan reaktor sampai suhu 480 0C (753 K),

Fungsi

Kondisi Operasi: Suhu Umpan

: 303 K

Suhu Ref

: 298 K

Tekanan

: 1 atm

Panas yang dibutuhkan : Q

= 711,034,5701 kkal/jam x

1btu 252,16 kal

x

1000 kal 1 kkal

= 2,819,775,421 Btu/jam Metode Perhitungan Metode Lobo Evans (Kern, 1950)

Ketentuan: 1. Suhu rata-rata tube = suhu reaktor + aproach (dipakai aproach 50 K) Maka suhu rata-rata tube, Ts = 753 + 50


= 803 K = 986 oF 2. Efisiensi panas overall diperkirakan 60% 3. Flux panas rata-rata pada seksi radiasi 1200 Btu/Jam,ft 2

(Kern, 1950)

Total panas yang dibutuhkan, Qt = Q/60% =

2.819.775,421 Btu/jam 60 %

= 4,699,625,701 Btu/jam = 46,996,2570 MBtu/jam Fuel gas pada 25 % excess udara, fig 1,6 evans dicatat 1010 lb/MBtu Jadi kebutuhan gas

= Qt x 1010 lb/Mbtu = 4,699,625,701MBtu/jam x 1010 lb/Mbtu = 47,466,2196 lb/jam =

47.466,2196 lb/jam 3600 s/jam

= 13,1851 lb/s Spesifikasi pipa yang dipakai:

Diameter luar, (OD)

=

3,5 in

Diameter dalam, (OD) =

2,9 in

Nominal size

=

3 in

Schedule number

=

80

Panjang pipa, (L)

=

20 ft

Area permukaan, transfer panas setiap pipa, (At): At

 OD . L   12 

=  .

 3,5 .20   12 

= 3,14.

= 18,3167 ft 2 Perkiraan jumlah tube yang dibutuhkan, (Nt) Nt

=

=

Qt flux. At

4.699.625,701 Btu/jam 1200  18,3167 ft 2


= 213,8133 tube Dipakai jumlah tube, (Nt) 214 tube dengan Single Row Arrangement Arrangement Sehingga Furnace dapat digambark d igambarkan: an:

Pitch (jarak antar pipa), (PT) dipakai d ipakai 1,5 x OD PT

= 1,5 x 3,5 = 5,25 in

Ukuran Combuster :

1. Tinggi Combuster, (H) H = OD x 67 + (67-1) x (PT – OD) = 3,5 x 67 + 66 x (5,25 – 3,5) =

350,0000 in 12 in / ft

(1 ft = 12 in)

= 29,1667 ft Dipakai over design 10%, maka tinggi furnace: H = 1,1 x 29,1667 ft = 32,0834 ft Maka dipakai tinggi furnace 32 ft 2. Panjang Combuster, (L) L

= OD x 80 + (80-1) x (PT – OD) = 3,5 x 80 + 79 x (5,25 – 3,5) =

418,2500 in 12 in / ft

= 34,8542 ft Dipakai over design 10%, maka panjang furnace: L = 1,1 x 34,8542 ft = 38,3396 ft Maka dipakai panjang furnace 39 ft 3. Lebar Combuster, (l) = Panjang pipa = 20 ft Permukaan Dingin Ekivalen, (A cp) Acp =

PT

12 in / ft

x Panjang pipa


=

5,2500in x 20 ft 12 in / ft

= 8,7500 ft 2 PT/OD

= 1,5 in

Dari fig 19,11 (Kern, 1950), untuk Single Row Arrangement diperoleh: α

= 0,975

α, Acp setiap tube

= 0,975 x 8,7500 ft 2 = 8,5313 ft 2 = Nt x α, Acp setiap tube

α, Acp

= 214 x 8,5313 ft 2 = 1825,6982 ft 2 Area Refractory:

1. Dinding samping =2xHxl = 2 x 32 x 20 = 1,280 ft 2 2. Lantai dan Atas =2x Lx l = 2 x 39 x 20 = 1,560 ft 2 3. End Wall =2xHxL = 2 x 32 x 39 = 2,496 ft 2 Total Area Reafractory, Reafractory, (Ar)

= 5,336 ft 2

Corrected Refractory Surface, (A R ) AR = Ar - α, Acp = 5,336 – 1825,6982 1825,6982 = 3510,3018 ft 2 A R

 . Acp

 1,923

Mean Beam Length:


Dimensi furnace = l x L x H = 20 ft x 39 x 32 ft = 24,960 ft 3 Ratio dimensi

= 5 : 9,8 : 8

Dari tabel 19,1 (Kern,1950) untuk rectangular furnace L  2 / 3

Mean length, Volume

3

volumefurn ace

= 20 ft x 39 ft x 32 ft = 24,960 ft 3

Diperoleh Mean length, =

2 3

3

24.960

= 19,4830 ft Dipakai Flame Emissivity  G Overall, Exchange Factor,

 0,4999

(Kern, 1950)

  fungsi

 G  0,4999 dan

A R

 . Acp

 1,923

dari fig, 19,15 (Kern, 1950) diperoleh   0,7

Check suhu gas diperlukan:

Suhu Cold Surface (pipa), Ts = 986 oF Q

 . Acp . 

=

2.819.775,421 Btu/jam 1825,6972 f t 2  0,7

= 2206,4178 2206,4178 Btu/jam,ft 2 Dari fig 19,14 (Kern,1950) diperoleh suhu flue gas dibutuhkan, Tg

= 1470 F (pada radian section)

Penentuan tebal dinding Combuster:

Dinding furnace berupa Refractory Brick Konduktivitas, (k) pada 1470 F: k = 0,7 Btu/Jam,ft 2,F

(Brown, 1950)

Dipakai suhu permukaan dinding luar = 200 oC atau 392 oF Untuk menghemat panas, suhu masih cukup tinggi sehingga disekitar combuster diberi pengaman


Panas Hilang, (Q loss) Qloss

=

(1470  392)  k

 X = =

(1470  392)  0,7

 X 754,6000 Btu/Jam.ft 2  X

Panas hilang secara konveksi alamiah ke lingkungan Qloss =

(hc+hr) (392-86)

hr

Koefisien transfer panas radiasi ke lingkungan,

=

dibaca dari fig 10,7

(Perry,1984)

sehingga diperoleh hr pada 392 F = 2,7 Btu/J,ft 2,oF hc = 0,28 (392(392- 86) 0,25 L-0,25 persamaan 10,34 (Perry,1984) untuk vertical surface L = mean beam length = 14,48 ft hc = 0,28 (392(392- 86) 0,25 14,48 -0,25 = 0,6003 Btu/Jam,ft 2,oF hc = koefisien koefisien transfer panas panas konveksi ke lingkungan Qloss = (0,6003 + 2,7) (392-86) = 1010,0535 Btu/Jam,ft 2

651,3201 Tebal dinding, ( ∆X) ∆X =

754,6000 1010,0535

= 0,7471 ft = 0,7471 ft x

= 0,7471 ft x

12 in 1 ft

= 8,9651 in

1m 3,2808 ft

= 0,2277 m = 22,77 cm

Dipakai tebal dinding Combuster 1/4 m,

LC. 10 Reaktor Pyrolysis (R - 201)

Fungsi

: memanaskan batang jagung ( corn stover ) pada suhu 480 oC sehingga terbentuk bio-oil, gas, dan arang,


Jenis

: fluidized bed Reaktor

Desain

: Silinder tegak dengan alas datar dan tutup tutup ellipsoidal

Bahan konstruksi

: High alloy steel SA 285 grade A

Jumlah

: 1 unit,

Temperatur masuk

= 30 oC = 303 K

Temperatur keluar

= 480 oC = 753 K

Tekanan operasi

= 405,3 kPa = 4 atm = 58,784 psia

Reaksi yang terjadi: 0 (C10H12O4)10 480 C

6,203C3H8O(l)+ 66,976C+ 6,404CO 2 + 3,852CO +4,159CH 4+

9,734H2 + 17,136 H2O

Ta

Laju alir massa = 547,8527 kg/jam Densitas Campuran (P campuran)

=

% 

= 2,0539 kg/m3 Waktu tinggal ( ) reactor = 2 s Faktor keamanan

(Hambali,2007) (Hambali,2007)

= 20 %

Perhitungan

a. Volume bahan, Volume bahan (V l)

= υ0 x 

Laju alir volumetrik (υ 0 ) =

, / 3 , / = 266,7378 m /jam

= 0,0741 m 3/s Volume bahan (V l)

= 0,0741 m 3/s x 2 s = 0,1481 m 3

Faktor kelonggaran kelonggaran

= 20%

Volume tangki, Vt

= V1  1,2 = 0,1481 1,2 = 0,1778 m 3

b. Tinggi tangki dengan diameter tangki

 Volume shell tangki (Vs) : Vs = /4  Ds2Hs

Asumsi: Ds : Hs = 2 : 3

Vs = 3 /8  Ds3

 Volume tutup tangki (Ve)


Ve = /6  Ds2He

Asumsi: Ds : He = 4 : 1

Ve = /24  Ds3

 Volume tangki (V) Vt = Vs + Ve Vt = 10/24  Ds3 0,1778 m3 = 10/24  Ds3 Ds = 0,514 m = 20,2362 in Hs = 0,514 m c. Diameter dan tinggi tutup Diameter tutup = diameter tangki = 0,514 m Tinggi head, He = ¼ x Ds = 0,1285 m Jadi total tinggi tangki, Ht = Hs + He = 0,8995 m d. Tebal dinding reaktor t =

 (,, ) + 

dimana : t = tebal shell (in) P = tekanan desain (psi) R= jari-jari dalam tangki (in) = D/2 S = Allowable working stress = 13700 psia

(Peters et,,al,,2004)

C = Corrosion allowance = 0,0125 in/tahun


E = efisiensi sambungan = 0,85


n = umur tangki = 10 tahun Volume bahan (Vl )

= 0,1481 m3

Volume tangki, Vt

= 0,1778 m 3

Tinggi larutan dalam tangki =

,  ,   0,8995 m = 0,7492 m

Tekanan Hidrosatatik : P Hidrosatatik = ρ x g x h = 2,0539 x 9,8 x 0,7492 = 15,081 kpa = 2,2163 psia P0

= Tekanan operasi = 1 atm = 101,3205 kPa

Faktor keamanan = 20%


Maka Pdesain = (1 + 0,2) x (P

hidrosatatik +

P 0)

= (1 + 0,2) x (15,081 kPa + 101,3205 kPa) = 139,6818 kPa = 5,4360 atm = 0,7878 psi Tebal dinding head :

 + (,, )  ,   ,  = (    ,  ,  , ) +

t =

   , 

= 0,21 in Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,21 in Maka tebal shell standar yang digunakan = 1¼ in

(Brownell & Young,1959)

e. Jeket

Dari neraca panas, jumlah panas yang dihasilkan = 67,6167 kg/jam Fp = 67,6167 kg/jam Densitas metana = 0,717 kg/m3 Vp =

, / , /

= 94,305 m3/jam Ditetapkan jarak jeket(γ) = 5 in = 0,127 m sehingga :

Tebal dinding tangki 1¼ in, maka : Panas reaktor = 711.034,5701 kkal/jam Asumsi UD = 70 Kkal/jam.ft 2.0F Luas yang dilalui panas (A) =



   ., / =    .. (  ) = 12,063 ft 2 = 3,6768 m 2



Diameter dalam (D1) = D + tebal tangki = 20,2362 + 1,25 = 21,4862 in = 1,5458 m



Diameter luar (D 2)

= 2γ + D1 = (2 x 0,127) + 1,5458

= 1,7 m


Tebal dinding jeket (d J) Direncanakan menggunakan bahan konstruksi High Alloy Steel 316 ( peter, et. Al. 2004), diperoleh data :

 S = Allowable working stress stress = 18700 psia  C = Corrosion allowance = 0,1 in/tahun  E = efisiensi sambungan = 0,85  n = umur tangki = 10 tahun Tebal silinder (d) = t =

 + (,, ) 

dimana : d = tebal dinding tangki bagian silinder (in) P = tekanan desain (psi) R = jari – jari dalam tangki (in) = D/2 S = Allowable working stress CA = Corrosion allowance n = umur alat yang direncanakan E = efisiensi sambungan t =

,   ,  + (    ,  ,  , )

   , 

= 0,1901 in Dipilih tebal selinder standar = 2 in (Browneel & Young ,1959) LC.11

Cooler (E - 204)

Fungsi

: Mendinginkan gas yang berasal dari Reaktor Pyrolysis (RP) sebelum masuk ke Cyclon (Cy) menggunakan mengguna kan air pendingin,

Jenis

Double pipe heat exchanger heat exchanger , : Double pipe

Desain

: 1(1/4) x 2 in IPS (Sch, 40), 3 hairpain, panjang total ( L) 90 ft,

Bahan konstruksi

: Low alloy steel SA 202 (A),

Jumlah

: 1 unit,

Referensi perhitungan dari Kern, 1965, (1). Neraca Panas

Panas masuk ( H 10)

+ Air Pendingin

=

Panas keluar ( H 11)


81,662,6369 kkal/jam + (-52,658,9122 kkal/jam) = 29,003,7247 kkal/jam Maka, Fluida panas (gas): Qfluida panas

 H 10

Qfluida panas

 81.662,6369 kkal/jam

 81.662,6369

kkal

x

jam

1 Btu 0,25216 kkal

 323.852,4623 Btu/jam Kecepatan massa masuk (F 10)

 716,4521 kg/jam

 716,4521

kg

x

jam

1 lb 0,45359 kg

 1.579,5148 lb/jam Temperatur awal ( T 1) = 480 oC = 896 oF Temperatur akhir ( T 2) = 195 oC = 383 oF Fluida dingin (air pendingin): Qfluida dingin

 52.658,9122 kkal/jam

 52.658,9122

kkal jam

x

1 Btu 0,25216 kkal

 209.296,1534 Btu/jam Temperatur awal ( t 1) = 30 oC = 86 oF Temperatur akhir ( t 2) = 140 oC = 284 oF Tabel LC,1 Temperatur Fluida Panas dan Dingin Cooler (CO) Fluida panas ( oF)

Temperatur fluida

Fluida dingin ( oF)

Selisih (oF)

896

Temperatur tinggi

284

612

383

Temperatur rendah

86

297

513

Selisih

198

315

(2). Perhitungan LMTD Aliran Counter Current LMTD



(T 1  t 2 )  (T 2  t 1 ) ln [(T 1  t 2 ) /(T 2  t 1 )]

(Kern, 1965)

dimana : T 1 = temperatur fluida panas masuk ( oF) o

T 2 = temperatur fluida panas keluar ( F)


o

t 1 = temperatur t emperatur fluida dingin masuk ( F) o

t emperatur fluida dingin keluar ( F) t 2 = temperatur LMTD

 (896 - 284) - (383 - 86)  o   F  ln (896 - 284)/(383 - 86) 

 435,6846 o F (3). Perhitungan Temperatur Kalorik

Asumsi : t c = t av av dan T c = T av av, T c





T 1  T 2

2

(896  383) o F 2

 639,5 o F t c





t 1  t 2

2

(86  284) o F 2

 185 o F Penempatan Fluida

Aliran massa gas lebih besar dibandingkan dengan air pendingin, sehingga: Fluida dingin (air pendingin) dalam pipa ( pipe side) Fluida panas (gas) dalam anulus ( annulus side) Pipa : fluida panas (gas) (4). Luas Aliran ( a ap) D

 1,3800 in

 1,3800 in x

(Tabel 11)

1 ft 12 in

 0,1150 ft a p

 

 D 2

4 3,14 (0,1150 ft) 2 4


 0,0104 ft 2 (5). Kecepatan Massa ( Gp)



G p

w a p

dimana : w = F 35



G p

994,8930 lb/jam 0,0104 ft 2

 151.876,4192 lb/jam.ft2

o

(6). Pada t = 185 F

 0,3300 cp



(Figure 14)

 0,3300 cp x

2,42 lb/jam.ft 1 cp

 0,7986 lb/jam.ft Re p

 

D G p



0,1150 ft x 95832,1038 lb/jam.ft 2 0,7986 lb/jam.ft

 21.870,5087 (7). L / D jH

 15 ft/0,1150 ft = 130,4348  131  120

(Figure 24) o

(8). Pada t = 185 F c

 0,1200 Btu/lb,oF

(Figure 3)

k

 0,0132 Btu/jam,ft,oF

(Tabel 5)

1/ 3

 c x      k 

 0,1200 Btu/lb. o F x 0,7986 lb/jam.ft     0,0132 Btu/jam.ft .o F  

1/3

 1,9363


(9).

hi

 p

 jH x

k D

 (120) x

1/ 3

 c x   x   k 

0,0132 Btu/jam.ft.o F 0,1150 ft

x (1,9363)

 26,6708 Btu/jam.ft2 .o F Anulus : fluida panas (gas) (4'). Luas Aliran ( aa) D2

 ID / 12

 2,0670 / 12  0,1723 ft

(Tabel 11)

D1

 OD / 12

 1,6600 / 12  0,1383 ft

(Tabel 11)

aa





 ( D2

2

 D12 )

4

3,14 (0,17232

 0,13832 )

4

 0,0083 ft 2 De

2

 D12 )



( D2



(0,17232  0,13832 ) 0,1383

D1

 0,0761 ft (5'). Kecepatan Massa ( Ga) Ga



W aa

dimana : W = = F 34 Ga



1.136,9814 lb/jam 0,0083 ft 2

 137.496,7393 lb/jam.ft2 o

(6'). Pada T = = 639,5 F



 0,0549 cp

 0,0549 cp x

(Figure 15)

2,42 lb/jam.ft 1 cp


 0,1329 lb/jam.ft Re e 



De . Ga



0,0761 ft x 137.496,7393 lb/jam.ft 2 0,1329 lb/jam.ft

 78.807,7914 (7'). L / D jH

 15 ft/0,0761ft = 196,9821  197  210

(Figure 24) o

(8'). Pada T = 639,5 F c

 1,2853 Btu/lb, oF

(Figure 3)

k

 0,0676 Btu/jam,ft,oF

(Tabel 5)

1/ 3

 c x      k 

1/3

 1,2853 Btu/lb. o F x 0,1329 lb/jam.ft     0,0676 Btu/jam.ft .o F    1,3619

(9').

ho

 a

 jH x

1/ 3

 c x   x   k 

k De

 (210) x

0,0676 Btu/jam.ft.o F 0,0761 ft

x (1,3619)

 253,8926Btu/jam.ft2 .o F t w

 t c 

ho / a hio / p

 185 

 ho / a

(T c  t c )

253,8926 ( 26,6708  253,8926 )

( 639,5  185 )

 602,9969 o F  w

 0,0151 cp

 0,0151 cp x

(Figure 15)

2,42 lb/jam.ft 1 cp

 0,0365 lb/ft.jam     a      w 

0 ,14


 0,1329 lb/ft.jam     0,0365 lb/ft.jam   ho

0,14

= 1,1981

 1

 h    o  . a   a   253,8926Btu/jam.ft2 .o F x 1

 253,8926Btu/jam.ft2 .o F (10).Koreksi hio terhadap Permukaan

hio

 p



hi

 p

x

ID OD

 26,6708 Btu/jam.ft 2 .o F x

0,1150 ft 0,1383 ft

 22,1721Btu/jam.ft2 .o F t w

 602,9969 o F

 w

 0,0210 cp

 0,0210 cp x

(Figure 15)

2,42 lb/jam.ft 1 cp

 0,0508 lb/ft.jam  p

        w 

0 ,14

 0,7986 lb/ft.jam      0,0508 lb/ft.jam   1,4706  1 hio

0,14

 h    io   p   p 

 22,1721 Btu/jam.ft2 .o F x 1

 22,1721 Btu/jam.ft2 .o F (11). Koefisien Keseluruhan Bersih ( U C) U C



( hio x ho ) ( hio  ho )




(22,1721 x 253,8926) (22,1721  253,8926)

 20,3914 Btu/jam,ft2,oF (12). Koefisien Keseluruhan Desain ( U D)

1 U D Rd

1 U D



1 U C

 Rd

 0,0030 + 0,0020 = 0,0050



1 20,3914 Btu/jam.ft 2 .o F

(Tabel 12)

 0,0050

 0,0540 jam,ft2,oF/Btu U D

 1/ 0,0540 jam.ft2 .o F/Btu  18,5047Btu/jam.ft2 .o F

(13). Luas Permukaan yang Dibutuhkan ( A) Q

 U D . A.Δt

A

 

Q U D .Δt

307.358,3495 Btu/jam (18,5047 Btu/jam.ft 2 . o F) (435,6846 o F)

 38,1234ft 2 Dari Tabel 11 untuk 1(1/4) in IPS, luas permukaan luar per ft panjang = 0,4350 ft2/ft Panjang yang dibutuhkan 

Hairpain



87,6399 ft (2 x 15 ft)

38,1234 ft 2 0,4350 ft 2 /ft

= 87,6399 ft

= 2,9213

Berarti dapat digunakan 3 x 15 ft hairpain dengan panjang total adalah

 3 x 2 x 15 ft = 90 ft (14). Luas Permukaan Baru ( A) A

 0,4350ft 2 /ft x 90 ft  39,1500 ft 2

Koefisien desain aktual ( U D):


U D



307.358,3495 Btu/jam (39,1500 ft 2 ) (435,6846 o F)

 18,0194 Btu/jam,ft2,oF Rd

 

(U C  U D ) (U C .U D ) (20,3914  18,0194) (20,3914 x 18,0194)

 0,0056 jam,ft2,oF/Btu Rd

 0,0050

Pressure Drop ( P) Pipa : fluida dingin (air pendingin) (1). Untuk Rep = 13.800,0150 (aliran laminer) f

 0,0035   0,0035 

0,264 (Re p

0 , 42

)

0,264 (13.800,0150 0,42 )

 0,0083 s

1



 62,5 x 1  62,5 lb/ft3

(Tabel 6)

2

(2).

Fp

 

(4 f .GP L . ) (2.g  . 2 D . ) (4 ) (0,0083) (95.832,1038 2 ) (90) (2) (4,18 x 10 8 ) (62,52 ) (0,1150)

 27,3962 ft

PP  

F P .  144 ( 27,3962 ) (62,5 ) 144

 1,1891 psi

PP yang diizinkan = 0,5 - 10 psi


Anulus : fluida dingin (air p andingin) (1'). De’ untuk Pressure Drop Berbeda dengan Heat Transfer De’  D2  D1

 0,1723 ft  0,1383 ft  0,0339 ft

'

Rea



De . Ga





0,0339 ft x 137.496,7393 lb/jam.ft 2 0,1329 lb/ft.jam

 35.100,8677 (aliran turbulen)

 0,0035 

f

 0,0035 

0,264 (Re p

0 , 42

)

0,264 (35.100,8677 0,42 )

 0,0068  0,9570

s

(http://www,engineeringtoolbox,com/specific-gravities-gases-d334,html,2005)



 62,5 x 0,9570  59,8125 lb/ft3 2

(2'). Fa

 

(4 f .Ga L . ) '

(2.g  . 2 . De ) (4) (0,0068) (137.496,73932 ) ( 60) (2) (4,18 x 10 8 ) (59,8125 2 ) (0,0339)

 0,0306 ft (3'). V

 

Ga

3.600  137.496,7393 3.600 x 59,8125

 0,6386 fps (4'). F1

 3 x

V 2

2 g'

 0,6386 2    3 x  2 x 32,2  


 19,6944 ft

Pa  

(F a  F 1 )  144 (0,0306  19,6944) 59,8125 144

 8,1931 psi

Pa yang diizinkan = 10 psi ( Pa hitung < Pa yang diizinkan)

LC.12

Cyclone (CY - 205)

Fungsi

: Memisahkan arang ( char ) yang masih ada pada gas yang berasal dari Reaktor Pyrolysis (R), Memisahkan arang ( char ) yang masih ada pada gas yang berasal dari Reaktor Pyrolysis (RP),

Jenis

: Duclone collector A-A,

Bahan konstruksi

: Carbon steel SA 515 (70),

Jumlah

: 1 unit,

Menentukan Dimensi Cyclone (C) D pc =

9  Bc 2 π N e vc (  s   )


dimana: D pc : ukuran diameter partikel yang bisa lolos dari ayakan (ft) D p

: ukuran diameter partikel yang tidak diizinkan lolos (ft)

Bc

: lebar inlet dust (ft)

N e

: efektivitas dari Cyclone

vc

: kecepatan gas masuk Cyclone (ft/s)



: viskositas gas (lb/ft,s)


 s

: densitas material abu (lb/ft 3)



: densitas gas (lb/ft 3)

c

: diameter Cyclone (ft)

Dari Perry and Green (1997) data yang dibutuhkan: N e

= 2

D p

= 0,0003 ft

vc

= 50 ft/s

cyclone =

0,99

D p/ D pc =

5

D pc

= D p/5 0,0003 ft

=

5

= 0,00006 ft

Material Cyclone yang masuk: Gas

= 7,8087 kg/jam

Karbon aktif (C) = 267,3202 kg/jam Data densitas:  Gas

3

= 0,0015 gr/cm x

62,43 lb / ft 3 1 gr / cm 3

= 0,0941 lb/ft3  Abu

3

= 2,2670 g/cm x

62,43 lb / ft 3 1 gr / cm 3

= 141,5288 lb/ft3 (http://www,springerlink,com/index/ T7G47714-description,html, 2002) o

 Gas pada 195 C =

= D pc

=

0,00006 =

0,0149 cp x 0,0007 (lb/ft,s)/cp 0,00001 lb/ft,s

(Kern, 1965)

9  Bc 2 π N e vc (  s   ) 9 (0,00001) Bc 2 (3,14) (2) (50) (141,5288  0,0941)


Bc

=

1,8837 ft = 0,5742 m

Dc

=

4 Bc

=

4 x 1,8837 ft

=

7,5349 ft = 2,2967 m

Sehingga dari perhitungan di atas, maka dapat diketahui data de sain Cyclone lainnya, yaitu: De

=

0,500 Dc =

0,500 x 7,5349 ft =

3,7675 ft = 1,1483 m

H c

=

0,500 Dc =

0,500 x 7,5349 ft =

3,7675 ft = 1,1483 m

Lc

=

2,000 Dc =

2,000 x 7,5349 ft =

15,0699 ft = 4,5934 m

S c

=

0,125 Dc =

0,125 x 7,5349 ft =

0,9419 ft = 0,2871 m

Z c

=

2,000 Dc =

2,000 x 7,5349 ft =

15,0699 ft = 4,5934 m

J c

=

0,250 Dc =

0,250 x 7,5349 ft =

1,8837 ft = 0,5742 m

Menghitung Pressure Drop pada Cyclone

Pi = 0,013 ,  , vc2


dimana:

Pi =

pressure drop (in H2O)



= densitas gas (lb/ft3)

vc

= kecepatan gas (ft/s)

Kecepatan gas masuk Cyclone = 20 s/d 70 ft/s


Desain umumnya menggunakan kecepatan ( vc) = 50 ft/s

Pi = 0,013 x 0,0941 lb/ft 3 x (50 ft/s)2 = 3,0577 lb/ft,s2 = 3,0577 in H2O x 0,0361 psi/in H2O = 0,1104 psi

LC.13 Tangki Penampung Arang (TK - 206)

Fungsi

: Tempat menampung arang hasil pemisahan dari cyclon

Jenis

: Berbentuk segi empat tegak dengan alas datar dan tertutup,

Bahan konstruksi

: Carbon Steel SA-333

Jumlah

: 1 unit,

Laju alir massa, F

= 267,3202 kg/jam

Densitas arang, 

= 2,2670 gr/cm3 = 2,267 kg/m3

(Roberts, 1992)


Lama penampungan

= 7 hari

Kebutuhan arang (m)

= 267,3202

kg jam

x7 harix

24 jam 1 hari

= 8452,8192 kg Volume arang (V A)

= =

m



8452,8192 kg 2.267 kg / m 3

= 3,7286 m3 Faktor kelonggaran, f k

= 20 %, maka

Volume Tangki (V)

= (1 + f k ) x VA = (1 + 0,2) x 3,7286 m 3 = 4,4744 m3

Tangki dirancang berbentuk silinder tegak, perbandingan tinggi silinder dengan diameter silinder 3 : 4 Volume silinder, V1

=

4  xD 2 xhi ; hi = D 4 3

=

 2 4 D x D 4 3

( Hesse,1959)

= 1,0467 D3 Volume konis, V2

=

 x ( D + D x m + m ) * h  2

2

2

( Hesse,1959) = tg  x (D-m)

Tinggi konis, h2

( Hesse,1959) m

h2

 D, maka :    () =  , () = 

=

= 0,2175 D


Sehingga : V2

=

 x D + D 1 D +  1 D  0,2175 D 4 4  2

2

= 0,1255 D3 Volume tangki

= V1 + V2

4,4744,m3

= 1,0467 D3 + 0,1255 D3

4,4744 m3

= 1,1722 D3 4,4744 m 3 1,1722

D

=

D

= 1,5628 m

D

= 1,5628 m x

3

1 in 0,0254 m

= 61,5285 in r



1 2

D

1

 x61,5285 in  29,2583 in 2

h1

 xD   = x 61,5285 in 

=

0,0254 m

= 82,038 in x

1 in

= 2,0838 m h2

= 0,22 x D = 0,22 x 61,5285 in = 13,5363 in x

0,0254 m 1 in

= 0,3438 m Tinggi tutup dished head Asumsi dished head adalah Stainless Steel, E=1 Crown radius, Rc

= D – 6 in = 61,5285 in – 6 in = 55,5285 in

Tinggi tutup, h3

 D 2   = Rc   Rc   4   2


 61,5285 in 2   = 55,5285 in  55,5285 in     4   2

= 7,9526 in x

0,0254 m 1 in

= 0,2019 m Tinggi penyangga, h 4 = 1 m = 39,3701 in

( Gambar LB,2)

Tinggi tangki total, H = h 1 + h2 + h3 + h4 = 82,038 in + 13,5363 in + 7,9526 in + 39,3701 in = 142,897 in x

0,0254 m 1in

= 3,6296 m Tekanan disain, PD

=  x ( H-1 )

( Brownell,1969)

= 2,267 kg/m 3 x (3,6296 – 1 ) m = 5,961,3032 kg/m 2 x

0,0014223 psi 1 kg/m 2

= 8,4788 psi Tekanan total disain, PT

= PD + 14,7 psi = 8,4788 psi + 14,7 psi = 23,1788 psi

Tebal plat minimum, t t



Pt x 0,2 D 2 FE  0,6 Pt

 Cn

( Brownell,1969)

Dimana : Pt

= Tekanan total disain

= 23,1788 psi

D

= Diameter tangki

= 61,5285 in

E

= Efisiensi sambungan

= 85 %

( Hesse,1969)

F

= allowable stress

= 11,700 psi

( Brownell,1969)

C

= faktor korosi

= 0,06 in

( Brownell,1969)

N

= umur alat

= 20 tahun

Jadi, tt =

22,8736 psix 0, 2 x58,5165 in

2 x11.700 psix 0,85  0,6 x 22,8736 psi 

 0,06 inx 20 tahun


= 1,2135 in x

0,0254 m 1 in

= 0,0308 m Spesifikasi tangki : - Diameter tangki

= 1,4863 m

- Tinggi tangki

= 1,9818 m

- Tebal tangki

= 0,0308 m

- Tinggi tutup

= 0,2262m

- Tinggi konis

= 0,3269 m

- Bahan konstruksi

= Carbon steel SA-333

- Faktor korosi

= 0,06 in/tahun

LC.14 Partial Kondensor (E - 207)

Fungsi

: menurunkan temperatur serta merubah fasa uap sebagian produk reaktor menjadi fasa cair

Fluida Panas

: Shell and tube heat exchanger ,

W1

= 561,7342 Kg/jam

= 1,238,6 642 lb/jam

T1

= 195 °C

= 383 °F

T2

= 30 °C

= 86 °F

Fluida Dingin

: Air (Tube)

W1

= 859,0357 Kg/jam

= 1,893,8594 lb/jam

t1

= 29,9 °C

= 85,82 °F

t2

= 90 °C

= 194 °F

Perhitungan design sesuai dengan literatur pada Kern 1. Beban Panas Condenser

Q = 25,745,2254 Kkal/jam = 102,098,7682 Btu/jam 2. LTMD

Fluida Panas

Fluida Dingin

383 °F

Suhu tinggi

194 °F

86 °F

Suhu rendah

85,82 °F

Selisih Δt2

: Δt1

189 °F 0,18 °F


: 297 °F

ΔT Selisih Δt

LMTD (Δt)=

=

108,18 °F

188,82 °F

t 2 - t 1 ln (t 2 / t 1  189 F - 0,18 F ln (189 F / 0,18F

= 27,1428 °F 3,

Tv

= T avg

= 0,5 (T 2 + T1) = 0,5 (383 °F + 86 °F) = 234,5 °F

ta

= t avg

= 0,5 (t 2 + t1) = 0,5 (194 °F + 85,82 °F) = 139,91 °F

a, Trial UD (5 s/d 75)

(Tabel 8, Kern)

- Asumsi UD = 15,0000 Btu/jam,ft²,°F A =

=

Q U D . t

(Kern,1965)

102.098,7682 Btu/jam 15,0000 Btu/jam.ft ². F x. 27,1428 F

= 250,7694 ft² Karena A > 200 ft 2, maka digunakan 1-2 Shell & Tube

(Brownell,1989)

Heat Exchanger dengan ukuran : Tube side Panjang ( L )

= 14,0000 ft

OD

= 0,0625 ft

= 0,7500 in

BWG

= 18,0000 ID

= 0,6520 in

= 0,0543 ft

a't

= 0,3340 in

= 0,0023 ft²

a"

= 0,1963 ft

Pass, n

= 2

(Tabel 10,Kern)


Jumlah tube (Nt)

A L x a"

=

(Kern,1965)

dimana, 250,7694 ft² 14,0000 ft x 0,1963 ft²

Nt =

= 91,2486 tube Dari tabel 9 Kern, didapat Nt yang mendekati adalah Nt = 91 tube -

Koreksi UD A

= Nt x L x a''

(Kern,1965)

= 91x 14,0000 ft x 0,1963 ft = 250,7694 ft² UD

=

Q A . t

=

102.098,7682 Btu/jam 250,7694 ft² x 27,1428 F

(Kern,1965)

= 15 Btu/jam,ft²,°F (koreksi memenuhi) karena nilai Ud perhitungan mendekati dengan nilai U d asumsi, maka data untuk shell : Shell side ID

= 13,25 in (Tabel 9, Kern)

Pitch

= 1 in

De

= 0,5500 in = 0,0458 ft

Baffle Space (B) = 28,0000 in Pass, n

= 1

Aliran Fluida Dingin : Air Pendingin (Tube side)

Luas area laluan (a't)

= 0,3340 in²

Total luas area laluan, at

=

Nt x a' t 144 x n

(Kern,1965)

dimana, Nt = 91 tube a't = 0,3340 in² n = 2


at =

91 x 0,3340 in² 144 x 2

= 0,0088ft² Laju alir, Gt

=

W

(Kern,1965)

at

dimana, W = 1,238,6 642 lb/jam at = 0,0088 ft² Gt =

1.238,6 642 lb/jam 0,0088 ft²

= 140,729,3631 lb/ft²,jam Densitas, ρ = 62,5000 lb/ft³ Velocity, V =

=

Gt 3600 x 

(Kern,1965)

140.729,3631 lb/ft².jam 3600det/jam x 62,5000 lb/ft³

= 0,6255 ft/det Bilangan Reynold, Ret Pada ta

= 139,91 °F

μ

= 0,7200000 cp x 2,42 = 1,7424000 lb/ft,jam

NRet

=

=

IDtube x Gt 

(Kern,1965)

0,0543 ft x 1.239.887,1821lb/ft².jam 1,7424000 lb/ft.jam

= 38,663,0619 Koreksi viskositas diabaikan karena tidak significant, maka didap at hi dari gambar 25, kern hi = 1,600 Btu/jam,ft²,° hio

= hi

(gambar 25, kern)

ID OD

= 1.600 Btu/jam.ft².F

(Kern,1965)

0,0543 ft 0,0625 ft


= 1,390,9333 Btu/jam,ft²,°F Aliran Fluida Dingin : (Shell sid e)

ID shell

= 13,25 in

Suhu rata-rata

= 234,5 °F

Baffle spacing (B)

= 28,0000 in

Pitch, Pt

= 0,9375 in triangular

OD Tube

= 0,7500 in

Clerance (C')

= pitch – OD

= 0,0625 ft

= 0,1875 in Luas area laluan (as) =

= 0,0156 ft

IDshell x C' x B

(Kern,1965)

144 x Pt

=

13,25 in x 0,1875 in x 28,0000 in 144 x 0,9375 in

= 0,5153 ft² Laju alir, G s

=

W aS

(Kern,1965)

dimana, W

= 1,893,8594 lb/jam

as

= 0,5153 ft²

Gs

=

1.893,8594 lb/jam 0,5153 ft²

= 3,675,2559 lb/ft²,jam Gs"

W

=

L . N t =

2

(Kern,1965) 3

1.893,8594 lb/jam 14 ft x (90)

2

3

= 6,6356 lb/ft²,jam Asumsi h

= ho = 200 Btu/jam,ft²,°F

tw

= t a 

ho (T v  t a ) hio  ho

(Kern,1965)


= 139,91 F 

200 (234,5  139,91) 1.391,9333  200

= 151,8011 °F tf

= =

t v

 t w

(Kern,1965)

2 234,5  F  151,8011 F 2

= 193,1506 °F kf

= 0,1140 Btu/jam,ft² (ºF/ft)

(Tabel 4, kern)

sf

= 1,29

(Tabel 6, kern)

μf

= 0,28

(gambar 14, kern)

dari gambar 12,9 maka didapat h = ho = 800 Btu/jam,ft²,°F Clean overall coefficient

UC

=

(hio x ho) (hio  ho)

(Eq, 6,38 Kern)

dimana, hio

= 1,390,9333 Btu/jam,ft²,°F

ho

= 800 Btu/jam,ft²,°F

UC

=

(1.390,9333 Btu/jam.ft².F x 800 Btu/jam.ft².F) (1.390,9333 Btu/jam.ft².F  800 Btu/jam.ft².F)

= 507,8870 Btu/jam,ft²,°F Dirt Factor, Rd

R d d

=

(U C - U D )

(Kern,1965)

(U C x U D )

dimana, UC

= 507,8870 Btu/jam,ft²,°F

UD

= 14,4861 Btu/jam,ft²,°F

R d d

=

(507,8870 Btu/jam.ft².F - 14,4861 Btu/jam.ft².F) (507,8870 Btu/jam.ft².F x 14,4861 Btu/jam.ft².F)

= 0,0571 Rd

 0,0050

PRESSURE DROP


Tube side

Untuk NRet

= 38663,0619

Faktor gesekan, gesekan, f = 0,00018 ft²/in² (gambar,26 Kern) S

=1

IDtube

= 0,6520 in = 0,0543 ft 2

Δ Pt

=

f.G t .L.n 5.22 x 1010 x D e .S. s

(Kern,1965)

dimana, f = 0,00018 ft²/in² Gt = 1,239,887,1821 lb/ft²,jam L = 14,0000 ft n = 2 De = 0,0458 ft S=1 Ф = 1

ΔPt

=

0,00018 ft²/in² x (1.239.887,1821lb/ft².jam) 2 x 14,0000 ft x 2 5.22 x 1010 x 0,0458 ft x 1 x 1

= 3,2385 psi V2/ 2g = 0,2 Δ Pr

= (

= (

(gambar,27 Kern)

4n V 2 )( ) s 2g 4 x 2 1

) x 0,2

= 1,6 psi Δ PT

= Δ Pt + Δ Pr

(Kern,1965)

= 3,2385 psi + 1,6 psi = 4,8385 psi Δ P Allowable = 2 - 10 psi Shell side

Pada Tv

= 234,5 °F

μVapor

= 0,7000000 cp x 2,42 = 1,6940 lb/jam,ft


Des

= 0,5500 in

Untuk NRe

=

= 0,0458 ft

De x Gs

(Kern,1965)



=

0,0458 ft x 3.675,2559 lb/ft².jam 1,6940 lb/ft.jam

= 546,8909 Faktor friksi, f = 0,0035 (gambar,29 Kern) Densitas gas = 1,5070 lb/ft 3 s=

1,5070 lb/ft³ 62,5000 lb/ft³

= 0,0241 Number of cross, (N+1) (N+1) N + 1 =

12 x L

(Kern,1965)

B

dimana, L

= 14,0000 ft

B

= 28,0000 in

N + 1 =

12 x14,0000 ft 28,0000 in

= 6,0000 in/pases ID shell

= 6,0000 bundel

= 13,25 in = 1,1042 ft 2

Δ Ps

=

f.G t .D i . (N  1) 5.22 x 1010 x D e .S. s

(Brownell,1989)

dimana, f

= 0,0035 ft²/in²

Gs

= 3,675,2559 lb/ft²,jam

Di

= 1,1042 ft

N + 1

= 6,0

De

= 0,0458 ft

S

= 0,0245

Ф

=1 =

0,0035 ft²/in² x (3.675,25591 lb/ft².jam) 2 x 1,1042 ft x 6 5.22 x 1010 x 0,0458 ft x 0,0245 x 1


= 0,508 psi Δ P Allowable

= 0,5 - 2 psi

LC.15 Storage Tank (TK - 302)

Fungsi Bentuk

: Tangki penampung produk bio-oil, : Tangki silinder vertikal dengan alas datar dan Tutup tangki berbentuk ellipsoidal

Bahan

: Carbon steel , SA – 285 Grade, A

Jumlah

: 2 unit

Lama Penyimpanan : 15 hari Kondisi Operasi

:

-

Temperatur (T) = 30 0C

-

Tekanan ( P)

= 1 atm

Laju alir massa, F

= 272,7238 kg/jam

Densitas Bio oil, ρ

= 1,2 kg/L = 1,2

kg L

x

(Anonim,2012) 1 L

0,001 m 3

= 1,200 kg/m 3 Lama penampungan = 15 hari Massa bio-oil (m)

= 272,7238

kg jam

x15 harix

24 jam 1 hari

= 98,180,5680 kg Direncanakan Storage Tank dibuat 2 unit maka volume bio-oil adalah, Volume bio-oil (V1) =

=

m

 x 2

98.180,5680 kg 1.200 kg / m 3 x 2

= 40,90857 m 3 Faktor kelonggaran ( f k )

= 20 %

Volume tangki ( V t )

= (1 + f k ) V l


= (1 + 0,2) 40,90857 m 3 = 49,0903 m 3


Diameter Tangki ( Dt) dan Tinggi Tangki ( H t)

Tutup tangki berbentuk ellipsoidal dengan rasio axis major terhadap minor 2:1, sehingga : Tinggi head (H h)

= 1/6  D

Volume tutup (Vh) ellipsoidal

= /4  D2Hh

(Brownell dan Young, 1959)

= /4  D2(1/6  D) = /24  D3 Vt = Vs + Vh

(Brownell dan Young, 1959)

Vt = (3/8  D3) + (/24  D3) Vt = 10 /24

 D3

Diameter tangki (D)  3

24 Vt 10

3

24  49,0903 10

 41,778 dm

= 4,178 m = 164,480 in Tinggi silinder (Hs) = 3/2  D = 3/2  4,178 m = 6,267 m Tinggi tutup ellipsoidal (Hh) = 1/6  D = 1/6 x 4,178 m = 0,696 m Tinggi Tangki (HT) = H s + Hh = 6,963 m Tinggi cairan dalam silinder ( H ls)

 

4 .V l  Dt2

4 (40,90857 m 3 ) (3,14) (3,2935 m) 2

 4,8043 m  189,1453 in Tinggi cairan dalam tangki ( H l )

 H ls - KR - SF  (4,8043 - 0,0003 - 0,0001) m  4,8039 m  189,1295 in

Tebal Silinder ( ts)

Tekanan awal ( Po)

= 1atm

Phidrostatis

= ρ g H l

= 14,696 psi

= 1,200 kg/m3 x 9,8 m/s2 x 4,8039 m = 56493,8640 N/m2 = 27,6401 psi


Poperasi

=

Po + Phidrostatis

=

14,696 psi + 27,6401 psi

=

42,3361 psi

Tekanan operasi maksimum dinaikkan sebesar 10%, maka: Poperasi

=

42,3361 psi + 4,2336 psi

=

46,5697 psi

Material Storage Tank

:

Carbon steel, SA-285, Gr,C, dengan :

Stress yang diizinkan ( S )

= 13,750 psi (60 oC)

Efisiensi sambungan ( E )

= 0,85

Faktor korosi ( C )

= 0,003 in/tahun

Umur alat ( A)

= 18 tahun

maka: t s

=

=

P R S E  0 ,6 P

 C A


(46,5697 psi) (64,8325 in) (13.750 psi) (0,85)  0,6(46,5697 psi)


= 0,3129 in Tebal Head ( th)

Bentuk head = flat flanged dished head t h

= D

=

0 ,3 P

 C A

S

(129,6651 in)


0,3 (46,5697 psi) 13.750 psi


= 4,1872 in LC.16 Blower (BL)

Fungsi

: Mengalirkan campuran gas recycle dari condenser menuju combuster dan reaktor yang melewati stripper

Jenis

: Blower sentrifugal,

Bahan konstruksi


Jumlah

: 1 unit,

Laju alir massa masuk Blower ( G)

=

15

F


= 224,9833 kg/jam x 2,2046 lb/kg = 495,982 lb/jam Tabel LC.2 Komponen

Laju massa

% berat

ρ (kg/m 3)

(kg/jam) CO

70,6704

31,5664 %

1,250

CO2

112,1539

49,6024 %

1,980

CH4

40,4757

18,0793 %

0,717

H2

1,6833

0,7519 %

0,08988

Densitas gas, (  m)

= (31,5664% x 1,250) + (49,6024% x 1,980) + (18,0793% x 0,717) + (0,7519% x 0,08988) 3

= 1,5070 kg/m x

1 gr / cm 3

x

1000 kg / m 3

62,43 lb / ft 3 1 gr / cm 3

= 0,0941 lb/ft 3 Laju alir volumetrik gas ( V )

=

=

=

G ρ m

495,982 lb/jam 0,0941 lb/ft 3 5.270,7970 ft 3 /jam 60 menit/jam

= 87,8466 ft 3/menit

Daya Blower-02 (P) dapat dihitung dengan persamaan: P

=

144 x  x V 33.000

Efisiensi Blower () berkisar antara 48 % s/d 80 %

(Perry and Green, 1997) (Perry and Green, 1997)

Diambil,  = 70% P

=

144 x 0,7 x 87,8466 33.000

= 0,26833 HP


= 0,3 HP Maka dipilih pompa dengan daya motor = 0,5 hp

LC.17 Tangki Bahan Bakar (T-301)

Fungsi

: Menyimpan gas recycle sebelum dibakar di Combuster (CBR),

Desain

: Berupa bejana (tangki) horizontal dengan tutup dan alas berbentuk segmen elips (ellipsoidal dished head ),

Bahan konstruksi


Jumlah

: 1 unit,

Menentukan Volume Storage Tank (ST)

Laju alir massa

= 7,8087 kg/jam

Lama penampungan

= 1 jam


= 7,8087

kg jam

x1 jam

= 7,8087 kg V

=

n R T P

dimana: V

= volume gas (m 3)

n

= molar gas (kmol)

R

= tetapan gas ideal = 0,0821 m 3,atm/kgmol,K

T

= temperatur (K)

P

= tekanan (atm)

n

= =

W BM 7,8087 kg 33,5897 kg/kmol

= 0,2325 kmol T

= 32 oC

= 305 K

P

= 1 atm

= 14,6960 psi

V

=

(0,2325 kmol) (0,0821 m 3 .atm/kgmol.K) (305 K) 1 atm


= 131,3397 m

3

Menentukan Dimensi Tangki Bahan Bakar (T-02)

2 π D 3i

Volume tutup dan alas =

24


Diambil: L/Di

= 5/4

h/Di

= 1/4

Volume tangki

= volume tutup dan alas + volume silinder

 π D 3i   π D i2      L = 2  24 4      2 x 3,14    3,14 x (5/4)  D3     i 4  24   

131,3397 m3

=

131,3397 m3

= 1,2429 Di3

Di

= 4,8639 m

Diameter tangki (Di) = 4,8639 m x 39,37 in/m = 191,4917 in h

=

=

D i 4

4,8639 m 4

= 1,2160 m Panjang tangki (H)

= L+2h = (1,25 x 4,8639 m) + 2 (1,2160 m) = 8,5119 m

Material Tangki Bahan Bakar (T-02) : Carbon Steel SA 285 (A), dengan: Stress yang diizinkan (S) =

11200 psi (32 oC)

Efisiensi sambungan (E) = 0,9 Faktor korosi (C)

= 0,006 in/tahun

Umur alat (A)

= 18 tahun


Tebal Silinder (ts)

Tebal silinder (t s) =

P R SE

 0,6 P

 CA



Tekanan operasi maksimum dinaikkan sebesar 10 %, maka: P

= 14,6960 psi + 1,4696 psi = 16,1656 psi

ts

=

(16,1656 psi) (191,4917 in/2) (11200 psi) (0,9) - 0,6 (16,1656 psi)


= 0,2617 in Tebal Head (th)

Bentuk head = ellipsoidal dished head th

=

=

PD 2S E

 CA

 0,2 P


(16,1656 psi) (191,4917 in) 2 (11200 psi) (0,9) - 0,2 (16,1656 psi)


= 0,2616 in LC.18 Knock-out Drum (KO-208)

Fungsi

: memisahkan gas dari cairan bio-oil

Bentuk

: Silinder horizontal dengan tutup ellipsoidal

Bahan konstruksi: Carbon steel SA-285 grade B Jenis sambungan: Double welded butt joints Jumlah

: 1 unit

Kondisi operasi

:

Temperatur

= 30°C

Tekanan

= 1 atm

Laju alir gas, F gas

= 7,8087 kg/jam

Laju alir cairan, F cairan = 272,7238 kg/jam Laju alir gas, N gas

= 9,8858 kmol/jam

Laju alir cairan, N cairan = 44181,1256 kmol/jam Tabel LC,1 Komposisi Gas pada Knock-out Drum (KO-208) Komponen CO2 CO CH4 H2 Total

BM 44,04 28,04 16,04 2

Laju Alir (kmol/jam)

% mol

BM x % mol

4,0004 2,5203 2,5234 0,8417 9,8858

0,09 0,1 0,68 0,13 1

3,9636 2,804 10,9072 0,26 17,9348


P BM av

ρgas =

RT

(2 atm) (9.8858 kg/kmol)



(0,082 m 3 atm/kmol K)(358,15 K)

= 2,1227 kg/m3 = 0,1325 lbm/ft3 Tabel LC,2 Komposisi cairan pada Knock-out Drum (KO-208) Komponen Bio-oil Total

BM 60,033

Laju Alir (kmol/jam)

% mol

44181,1256 44181,1256

BM x % mol

0,96 1

57,63 57,63

= 988,8610 kg/m 3 = 61,7324 lbm/ft 3

 cairan

Volume gas, Vgas

=

BMav N ρ



70,75704 kg/kmol)(16,2383 kmol/jam) 2,1227 kg/m3

= 235,2686 m 3/jam = 2,3079 ft3/detik Volume cairan, Vcairan =

F ρ



4252,0520 kg/jam 988,8610 kg/m 3

= 4,2999 m 3/jam = 0,04218 ft 3/detik Kecepatan linear yang diinjinkan : u

 0.14

  gas

1

(Walas,1988) = 0.14

61,7324 0,1325

 1  3,0185 ft/detik

Disain pipa horizontal u yang diijinkan 25% dari aliran

= 1,25 x 3,0185 = 3,7731

Diameter tangki : D=

V gas

( / 4)u



2,3079 ( / 4)(3,7731)

Waktu tinggal (hold up)= 3 menit Tinggi cairan, Lcairan =

V cairaan

( / 4) D 2



(Walas,1988)

= 180 s 0,0422 ft 3 / s  180s ( / 4)( D) 2

(Walas,1988)

Dengan trial untuk harga maka diperoleh: Φ

H

D

L

L/D


0,2

0,75

1,9738

3,1032

1,5722

0,3

0,66

1,6116

5,3198

3,3009

0,4

0,58

1,3957

8,2752

5,9291

L D

 3,3009

Karena L/D> 3 maka spesifikasi tangki horizontal dapat diterima sehingga tidak dipilih tangki dengan panjang L= 4,5784 ft = 1 ,3955 m(Walas, 1988) h = 0,66D = 0,66 x 1,6116 = 1,0637 ft = 0,3242 m Perhitungan tebal shell tangki : PHidrostatik =  x g x l = 785 kg/m 3 x 9,8 m/det 2 x 0,3242 m P0

= Tekanan operasi

Faktor kelonggaran

= 3,1419 kPa

= 202,650 kPa = 2 atm

= 20%

Pdesign = (1,2) (101,325+3,1419)

= 246,9502 kPa

= 0,8

Joint efficiency (E)

(Brownel & Young,1959)

Allowable stress (S) = 11200 psia = 165648,358 KPa (Brownel & Young,1959)

a. Tebal shell tangki: t

 

PD 2SE  1,2P (246,9502 kPa) (4,4097 m) 2(11200 )(0,8)  1,2(246,9502 kPa)

 0,0069 m  0,2710 in Faktor korosi

= 0,125 in

Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,2710 in + 0,125 in = 0,3960 in Tebal shell standar yang digunakan =

½

in

(Brownel & Young,1959)

b. Tutup tangki Diameter tutup

= diameter tangki

= 0,4912 m

Ratio axis

= Lh:D

= 1: 4

Lh

=

 Lh   1     D     0,4912 = 0,1228 m  D   4 

L (panjang tangki) = L s + 2Lh


Ls (panjang shell)

= 1,6215 m – 2(0,1228 m) = 1,3759 m

Tutup atas tangki terbuat dari bahan yang sama dengan shell sehingga tebal tutup ½ in,

LC,19 Pompa Knock-out Drum

Fungsi

=

Memompakan produk (Bio-oil) menuju Storage Tank (ST),

Kapasitas (M) =

272,7238 kg/jam = 16,79 lb/detik

ρcampuran

= 979,134 kg/m 3 = 61,127 lb/ft 3

Laju alir (Q f )

=

M



=

16,79 lb/detik 61,127 lb/ft 3

= 0,2 ft 3/detik Diameter pipa optimum (Diopt) : = 3,9 , Qf 0,45 , ρ0,13…………,…, (Timmerhaus, 2004)

Diopt

Dimana : ρ camp

= 979,134

kg m3

= 61,127 lb/ ft

3

= 3,9 x (0,2)0,45 x (61,127) 0,13 = 1,07 in

Diopt

Dari App, 5, Perry, 1997 dipilih : Nominal size pipa

= 1,5 in

Schedule

= 40 in

Inside diameter (D) = 4,026 in

= 0,3355 ft

Outside diameter

= 0,375 ft

= 4,50 in

Luas permukaan (A) = 12,7 m 2

= 0,0882 ft

1, Kecepatan aliran dalam pipa (V) V=

Q f A

3



0,2 ft dtk 0,0882 ft

= 3,11

ft dtk

2, Perhitungan bilangan reynold (NRe) : NRe =

=

.  .V D 

; dimana  camp = 8,72,10 -4 1b/ft dtk

61,127 x 3,11 x 0,3355 8,72.10  4

= 73246,94 (turbulen)


Direncanakan

- panjang pipa lurus (L)

= 10 meter

- tinggi pemompaan

= 32,0 ft

- 3 elbow 90 0 -

Le D

 ……………,, (Peter Tabel 1 hal 484 )

Le = 32 x 3 x 0,3355 = 32,2 ft - 1 Gate value open : Le D

 7.......... ... ……(Peter Tabel 1, hal 484)

Le = 7 x 1 x 0,3355 = 2,34 ft L = 32,2 ft + 2,34 ft = 34,54 ft - Dipilih pipa komersial steel   0,00015 …………,…, (Peter, 2003 )   0,00015 0,3355  4, 47.10 4

Maka dari Fig 14-1 Peter, halaman 482 diperoleh : F = 0,0055 3, Friksi yang terjadi : (F) 1. Friksi sepanjang pipa lurus : 2.F .V 2 L .

FL =



gc. D

2 x 0,0055 x 3,112 x 34,54 32,2 x 0,3355

= 0,34 lbf ft/1bm 2. Friksi karena sambungan FLe =

2.F .V 2 Le . gc. D



2 x 0,0055 x 3,112 x 32,2 32,2 x 0,3355

= 0,31 1bfft 1bm 3. Friksi karena kontraksi dengan K=0,5 Fc =



K .V 2

2.gc



0,5 x 3,112 2 x 32,2

= 0,075

lbfft lbm

F = FL + FLe + FC = 0,34 + 0,31 + 0,075 = 0,72

1bfft 1bm


4, Penentuan kerja pompa (W) Berdasarkan Persamaan Bernaully : W 

  

 .

g gc



V 2

2 .gc

 F ……………(Geankoplis, 1997)

Dimana :

  maka

 

0

ΔV = 3,11 ft/detik ΔZ diperkirakan 16,4 ft

Maka : Ws

3,112 =16,4 +  0,72 2 x 32,2 = 17,27 ft .1br 1bm Efisiensi pompa, = 70 %

W p

= =

W

(Geankoplis, 2003)

η

17,27 0,7

= 24,6 ft,lbf/lbm, 5, Penentuan daya pompa (p) P

=

=

Ws x  x Qf (550ft.lbf /s.hp)

17,27 ft.lbf/lbm x 61,127 lb/ft 3 x 0,2 ft 3 /dtk (550ft.lbf /s.hp)

= 0,3 Hp (Digunakan daya 0,5 Hp)


LAMPIRAN D PERHITUNGAN SPESIFIKASI ALAT UTILITAS

1. Screening (SC)

Fungsi

: Menyaring partikel-partikel padat yang besar

Jenis

: bar screen

Jumlah

: 1 unit

Bahan konstruksi : stainless steel Kondisi operasi: - Temperatur

= 30°C

- Densitas air ( )

= 996,24 kg/m3

(Geankoplis, 1997)

- Laju alir massa (F) = 1,295.0123kg/jam Laju alir volume (Q) =

815,0661 kg / jam  1 jam / 3600s 996,24 kg / m

3

= 0,0002 m 3/s

Dari tabel 5.1 Physical Chemical Treatment of Water and Wastewater Ukuran bar:


Lebar bar = 5 mm; Tebal bar = 20 mm; Bar clear spacing = 20 mm; Slope = 30°

Direncanakan ukuran screening: Panjang screen

= 2m

Lebar screen

= 2m

Misalkan, jumlah bar = x Maka,

20x + 20 (x + 1) = 2000 40x = 1980 x = 49,5

 50 buah

Luas bukaan (A 2) = 20(50 + 1) (2000) = 2.040.000 mm 2 = 2,04 m 2 Untuk pemurnian air sungai menggunakan bar screen , diperkirakan Cd = 0,6 dan 30% screen tersumbat. Head loss (h) =

Q2 2

2 g C d A 2

2



(0,0035) 2 2 (9,8) (0,6) 2 (2,04) 2

= 2,8269.10-8 m dari air

s

= 0,00002830 mm dari air

2. Bak Sedimentasi (BS)

Fungsi : Mengendapkan lumpur yang terikut dengan air. Jumlah : 1 Jenis

: Grift Chamber Sedimentation Bahan Kontruksi

: beton kedap air

Data : : temperatur = 30 oC

Kondisi penyimpanan tekanan Laju massa air

: F = 815,0661 kg/jam

Densitas air

: 996,24 kg/m3

Laju volumetrik air, Q



F ρ



= 1 atm

815,0661 kg/jam x 1 jam/3600 detik 996,24 kg/m3

3

= 0,0036 m3/s = 8,95 ft3/min Desain Perancangan : Bak dibuat dua persegi panjang untuk desain efektif (Kawamura, 1991). Perhitungan ukuran tiap bak : Kecepatan pengendapan 0,1 mm pasir adalah (Kawamura, 1991) :  0 = 1,57 ft/min atau 8 mm/s


Desain diperkirakan menggunakan spesifikasi : Kedalaman tangki 10 ft Lebar tangki 2 ft Kecepatan aliran v 

Q At

8,95 ft 3 /min  10 ft x 2 ft

Desain panjang ideal bak : L = K

 0,4475 ft/min

 h    v   0 

(Kawamura, 1991)

dengan : K = faktor keamanan = 1,5 h = kedalaman air efektif ( 10 – 16 ft); diambil 10 ft. Maka :

L = 1,5 (10/1,57) . 8,95 = 4,2755 ft

Diambil panjang bak = 4 ft

Uji desain : Waktu retensi (t) : t 

Va Q

= panjang x lebar x tinggi laju alir volumetrik



(4 x 2 x 10) ft 3

= 8,9385 menit 8,95 ft 3 / min Desain diterima ,dimana t diizinkan 6 – 15 menit (Kawamura, 1991). Surface loading :

Q A



laju alir volumetrik luas permukaan masukan air

3 3 = 8,95 ft /min (7,481 gal/ft ) 4 ft x 2 ft

= 8,3694 gpm/ft2 Desain diterima, dimana surface loading diizinkan diantara 4 – 10 gpm/ft 2 (Kawamura, 1991). Headloss (h); bak menggunakan g ate valve, full open (16 in) :

 h = K v2 2g


= 0,12 [0,4475 ft/min. (1min/60s) . (1m/3,2808ft) ] 2 2 (9,8 m/s 2) = 0.000006 m dari air. 3. Tangki Pelarutan Alum [Al 2(SO4)3] (TP-01)

Fungsi

: Membuat larutan alum [Al2(SO4)3]

Bentuk


Bahan konstruksi : Carbon Steel SA–283 grade C Jumlah

: 1

Data: Kondisi pelarutan: Temperatur = 30 C Tekanan Al2(SO4)3 yang digunakan

= 1 atm = 50 ppm

Al2(SO4)3 yang digunakan berupa larutan 30 Laju massa Al2(SO4)3 Densitas Al2(SO4)3 30

 ( berat)

= 0,1716 kg/jam

 = 1363 kg/m3 = 85,0889 lb m/ft3

Kebutuhan perancangan

= 30 hari

Faktor keamanan

= 20 

(Perry, 1999)

Perhitungan: Ukuran Tangki Volume larutan, Vl



0,1716 kg/jam  24 ja /hari  30 hari 0,3 1363 kg/m 3

= 0,3021 m 3 Volume tangki, Vt = 1,2  0,3021 m 3 = 0,3625 m 3 Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi sili nder tangki, D : H = 2 : 3 V

1 4 1

πD 2 H

0,3625 m 3

3   πD 2   D 4  2 

0,3625 m 3

 πD 3

Maka:

3 8

D = 0,6725 m ; H = 1,0128 m


Tinggi cairan dalam tangki =

=

volume cairan x tinggi silinder volume silinder

(0,3021)(1,0128) (0,3625)

= 0,8440 m = 2,7691 ft

Tebal Dinding Tangki Tekanan hidrostatik Phid =

x g x l

= 1363 kg/m 3 x 9,8 m/det2 x 0,8440 m = 11.274,0742 Pa = 11,2741 kPa Tekanan udara luar, P o = 1 atm = 101,325 kPa Poperasi = 11,2741 kPa + 101,325 kPa = 112,5991 kPa Faktor kelonggaran = 5 % Maka, Pdesign = (1,05) (112,5991 kPa) = 118,2290 kPa Joint efficiency = 0,8

(Brownell,1959)

Allowable stress = 12650 psia = 87.218,714 kPa

(Brownell,1959)

Tebal shell tangki: t

 

PD 2SE  1,2P (118,2290 kPa)( 0,6752 m) 2(87.218,714 kPa)(0,8)  1,2(118,2290 kPa)


= 1/8 in

Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,0225 in + 1/8 in = 0,1475 in Daya Pengaduk Jenis pengaduk

: flat 6 blade turbin impeller

Jumlah baffle

: 4 buah

Untuk turbin standar (McCabe, 1999), diperoleh: Da/Dt = 1/3

; Da = 1/3 x 0,6752 m = 0,2251 m

E/Da = 1

; E = 0,2251 m

L/Da = ¼

; L = ¼ x 0,2251 m = 0,0563 m

W/Da = 1/5

; W = 1/5 x 0,2251 m = 0,0450 m

J/Dt

; J = 1/12 x 0,6752 m = 0,0563 m

= 1/12


dengan : Dt = diameter tangki Da = diameter impeller E = tinggi turbin dari dasar tangki L = panjang blade pada turbin W = lebar blade pada turbin J

= lebar baffle

Kecepatan pengadukan, N = 1 putaran/det Viskositas Al2(SO4)3 30  = 6,7210-4 lbm/ftdetik

( Othmer, 1967)

Bilangan Reynold, 2

N Re

N Re

 

ρ N D a 

(Geankoplis, 1997)

μ

85,088910,2251 x3,28082 6,72  10  4

 69.042,8211

NRe > 10.000, maka perhitungan dengan pengadukan menggunakan rumus: 5

P 

K T .n 3 .D a ρ gc

(McCabe,1999)

K T = 6,3 P

(McCabe,1999)

6,3 (1 put/det) 3 .(0,2251  3,2808 ft) 5 (85,0889 lbm/ft 3 ) 32,174 lbm.ft/lbf .det 2

 3,6580 ft.lbf/det x

1Hp 550 ft.lbf/det

 0,0067 Hp Efisiensi motor penggerak = 80 Daya motor penggerak =



0,0067 0,8

= 0,0083 hp

Maka, digunakan motor dengan daya 0,1 hp

4. Tangki Pelarutan Soda Abu (Na 2CO3) (TP-02)

Fungsi

: Membuat larutan soda abu (Na 2CO3)

Bentuk


Bahan konstruksi : Carbon Steel SA–283 grade C


Jumlah

: 1

Data : Kondisi pelarutan : Temperatur = 30°C Tekanan

= 1 atm

Na2CO3 yang digunakan

= 27 ppm

Na2CO3 yang digunakan berupa larutan 30 Laju massa Na2CO3

 ( berat)

= 0,0926 kg/jam

Densitas Na2CO3 30



= 1327 kg/m3 = 82,845 lbm/ft3


= 30 hari

Faktor keamanan

= 20

(Perry, 1999)



Perhitungan Ukuran Tangki



Volume larutan, Vl

0,0926 kg/jam  24 jam/hari  30 hari 0,3  1327 kg/m 3

= 0,1676 m 3 Volume tangki, Vt = 1,2  0,1676 m 3 = 0,2011 m3 Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder tangki, D : H = 2 : 3 V

1 4 1

πD 2 H

0,2011 m 3

3   πD 2   D 4  2 

0,2011 m 3

 πD 3

Maka:

3

8

D = 0,5548 m ; H =0,8322 m

Tinggi cairan dalam tangki =

=


(0,1676)(0,8322) = 0,6935 m = 2,2752 ft (0,2011)


x g x l

= 1327 kg/m 3 x 9,8 m/det 2 x 0,6935 m


= 9.018,3867 Pa = 9,0184 kPa Tekanan udara luar, P o = 1 atm = 101,325 kPa Poperasi = 9,0184 kPa + 101,325 kPa = 110,3434 kPa Faktor kelonggaran = 5 % Maka, Pdesign = (1,05) (110,3434 kPa) = 115,8606 kPa Joint efficiency = 0,8

(Brownell,1959)


(Brownell,1959)


 

PD 2SE  1,2P (115,8606 kPa) (0,5548 m) 2(87.218,714 kPa)(0,8)  1,2(115,8606 kPa)


= 1/8 in

Maka tebal shell yang dibutuhkan

= 0,0178 in + 1/8 in = 0,1428 in

Daya Pengaduk Jenis pengaduk


Jumlah baffle

: 4 buah

Untuk turbin standar (McCabe, 1999), diperoleh: Da/Dt = 1/3

; Da = 1/3 x 0,5548 m = 0,1849 m

E/Da = 1

; E = 0,1849 m

L/Da = ¼

; L = ¼ x 0,1849 m = 0,0462 m

W/Da = 1/5

; W = 1/5 x 0,1849 m = 0,0370 m

J/Dt

; J

= 1/12

= 1/12 x 0,5548 m = 0,0462 m

dengan : Dt = diameter tangki Da = diameter impeller E = tinggi turbin dari dasar tangki L = panjang blade pada turbin W = lebar blade pada turbin J

= lebar baffle


Kecepatan pengadukan, N = 1 putaran/det Viskositas Na2CO3 30

 = 3,69 10-4 lbm/ftdetik

(Othmer, 1967)

Bilangan Reynold, 2

N Re

N Re

 

ρ N D a 

(Geankoplis, 1997)

μ

82,84510,1849 x3,28082 3,69  10  4

 82.641,9628

NRe > 10.000, maka perhitungan dengan pengadukan menggunakan rumus: 5

P 

K T .n 3 .D a ρ

( McCabe,1999)

gc

K T = 6,3 P

(McCabe,1999)

6,3.(1 put/det) 3 .(3,2808  0,1849 ft) 5 (82,845 lbm/ft 3 ) 32,174 lbm.ft/lbf .det 2

 1,3335 ft.lbf/det x

1hp 550 ft.lbf/det

 0,0024 hp Efisiensi motor penggerak = 80 Daya motor penggerak =



0,0024 0,8

= 0,003 hp

Maka, digunakan motor dengan daya 0,05 hp

5. Clarifier (CL)

Fungsi

: Memisahkan endapan (flok-flok) yang terbentuk karena penambahan alum dan soda abu

Tipe

: External Solid Recirculation Clarifier

Bentuk

: Circular desain

Jumlah

: 1 unit

Bahan konstruksi : Carbon steel SA-283, Grade C Data: Laju massa air (F1)

= 815,0661kg/jam

Laju massa Al2(SO4)3 (F2)

= 0,1716 kg/jam

Laju massa Na2CO3 (F3)

= 0,0926 kg/jam


Laju massa total, m

= 815,1289 kg/jam

Densitas Al2(SO4)3

= 2.710 kg/m3

(Perry, 1999)

Densitas Na2CO3

= 2.533 kg/m3

(Perry, 1999)

Densitas air

= 996,2 kg/m3

(Perry, 1999)

Reaksi koagulasi: Al2(SO4)3 + 3 Na 2CO3 + 3 H2O

 2 Al(OH)3 + 3 Na 2SO4 + 3CO2

Perhitungan: Dari Metcalf & Eddy, 1984, diperoleh : Untuk clarifier tipe upflow (radial): Kedalaman air = 3-10 m Settling time = 1-3 jam

Dipilih : kedalaman air (H) = 3 m, waktu pengendapan = 1 jam Diameter dan Tinggi clarifier Densitas larutan,  

815,0661  815,1289 995,68



0,1716 2.710



0,0926 2.533

 = 995,7278 kg/m3 Volume cairan, V =

815,0661 kg / jam  1 jam 995,7278

 3,45

m3

V = 1/4  D2H 4V 1 / 2 D= ( )  H

1/ 2

 4  3,45     3,14  3 

 1,21 m

Maka, diameter clarifier = 1,21 m Tinggi clarifier

= 1,5 D = 1,81 m

Tebal Dinding Tangki Tekanan hidrostatik Phid =  x g x l = 995,7278 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 3 m = 29,2744 kPa Tekanan udara luar, P o = 1 atm = 101,325 kPa Poperasi = 29,2744 kPa + 101,325 kPa = 130,5994 kPa


Faktor kelonggaran = 5 % Maka, Pdesign = (1,05) (130,5994 kPa) = 137,1294 kPa Joint efficiency = 0,8

(Brownell,1959)

Allowable stress = 12.650 psia = 87.218,714 kPa

(Brownell,1959)


 



= 1/8 in

Maka tebal shell yang dibutuhkan

= 0,0457 in + 1/8 in = 0,1707 in

Desain torka yang diperlukan untuk operasi kontinu yang diperlukan untuk pemutaran (turnable drive) :

(Azad, 1976)

T, ft-lb = 0,25 D2 LF Faktor beban ( Load Factor ) : 30 lb/ft arm (untuk reaksi koagulasi sedimentasi ) T = 0,25 [(1,21 m).(3,2808 ft/m) ] 2.30

Sehingga :

T = 112,4423 ft-lb Daya Clarifier P = 0,006 D 2 dimana:

(Ulrich, 1984)

P = daya yang dibutuhkan, kW

Sehingga, P = 0,006  (1,21)2 = 0,0088 kW = 0,0118 Hp Maka daya yang dipilih 1/8 hp

6. Tangki Filtrasi (TF)

Fungsi

: Menyaring partikel – partikel yang masih terbawa dalam air yang keluar dari clarifier

Bentuk

: Silinder tegak dengan alas dan tutup ellipsoidal

Bahan konstruksi : Carbon steel SA-283 grade C Jumlah

: 1

Data : Kondisi penyaringan : Temperatur = 30°C


Tekanan

= 1 atm

Laju massa air

= 815,0661kg/jam

Densitas air

= 995,68 kg/m3 = 62,1585 lbm/ft 3

(Geankoplis, 1997)

Tangki filter dirancang untuk penampungan ¼ jam operasi. Direncanakan volume bahan penyaring ¼ volume tangki

Ukuran Tangki Filter



Volume air, Va

815,0661 kg/jam

 0,25 jam

995,68 kg/m

3

= 0,2047 m3

Volume total = 5/4 x 0,8615 m3 = 0,2581 m3 Faktor keamanan 20 %, volume tangki = 1,2 x 0,2581 = 0,3069 m3 - Volume silinder tangki (Vs) =

.Di 2 Hs 4

Direncanakan perbandingan tinggi tangki dengan diameter tangki Hs : Di = 1 : 2 V= 3

.Di 2 Hs

1,2923 m =

4  . Di 2

2

2 ( D ) 1

Di = 0,24421 m;

H = 0,5843 m

Tinggi tutup = ¼ x (0,24421) = 0,146 m Perbandingan tinggi tutup tangki dengan diameter dalam adalah 1 : 4 Tinggi tutup tangki = ¼ (0,5843 ) = 0,146 m Tekanan hidrostatis, Phidro

=

x g x l

= 995,68 kg/m 3 x 9,8 m/det2 x 2,1456 m = 20.935,8496 Pa = 20,9358 kPa P penyaring

=

x g x l

= 2089,5 kg/m 3 x 9,8 m/det2 x 0,8046 m = 16.475,7218 Pa = 16,4757 kPa Faktor kelonggaran = 5 %


Tekanan udara luar, P o = 1 atm = 101,325 kPa Poperasi = 20,9358 kPa + 16,4757 kPa + 101,325 kPa = 138,7366 kPa Maka, Pdesign = (1,05) (138,7366 kPa) = 145,6734 kPa Joint efficiency = 0,8

(Brownell,1959)

Allowable stress = 12,650 psia = 87218,714 kP

(Brownell,1959)

Tebal shell tangki : t

 

PD 2SE  1,2P (145,6734 kPa) (1,0728 m) (87.218,714 kPa)(0,8)  0,6.(145,6734 kPa)

 0,0011 m  0,0419 in Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,0419 in 7. Tangki Utilitas-01 (TU-01)

Fungsi

: Menampung air untuk didistribusikan

Bentuk


Bahan konstruksi

: Carbon steel SA-283 grade C

Kondisi penyimpanan

: Temperatur 30°C dan tekanan 1 atm

Jumlah

: 1 unit

Kondisi operasi : Temperatur

= 30 oC

Laju massa air

= 815,0661 kg/jam

Densitas air

= 995,68 kg/m3 = 62,1586 lbm/ft 3

(Geankoplis, 1997)

Kebutuhan perancangan = 6 jam Perhitungan Ukuran Tangki : Volume air, Va



815,0661 kg/jam  6 jam 995,68 kg/m

3

= 4,91 m3

Volume tangki, Vt = 1,2  20,6763 m 3 = 5,89 m 3 Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi sili nder, D : H = 2 : 3


V

1 4 1

πD 2 H

5,89 m 3

3   πD 2   D 4  2 

5,89 m 3

 πD 3

3

8

D = 1,71 m ; Tinggi cairan dalam tangki

H = 2,57 m =

=


(4,91 )(2,57) = 2,14 m (5,89)


= 995,68 kg/m 3 x 9,8 m/det 2 x 2,14 m

x g x l

= 20,86 kPa

Tekanan operasi, P o = 1 atm = 101,325 kPa Poperasi = 20,86 + 101,325 kPa = 122,1893 kPa Faktor kelonggaran = 5 %. Maka, Pdesign = (1,05)( 122,1893) = 128,2988 kPa Faktor korosi = 1/8 in. Umur tangki = 10 tahun Joint efficiency = 0,8

(Brownell,1959)


(Brownell,1959)

Tebal shell tangki:

t t

PD xnc 2SE  1,2P (128,2988 kPa) (1,71 m) 2(87.218,714 kPa)(0,8)  1,2(128,2988 kPa)

x10 x0.8

 0,0126 m  0,4958 in Tebal shell yang dibutuhkan = 0,4958 in

8. Tangki Utilitas -02 (TU-02)


Fungsi

: menampung air untuk didistribusikan ke domestik

Bentuk


Bahan konstruksi : Carbon steel SA-283 grade C Kondisi operasi : Temperatur

= 30 C

Tekanan

= 1 atm

Laju massa air

= 784 kg/jam

Densitas air

= 995,68 kg/m3

(Perry, 1997)

Kebutuhan perancangan = 24 jam Faktor keamanan

= 20



Perhitungan: a. Volume tangki Volume air, Va



784 kg/jam  24 jam 995,68 kg/m

3

= 18,8976 m3

Volume tangki, Vt = 1,2  18,8976 m 3 = 22,6772 m 3 b. Diameter tangki Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder, D : H =2 : 3 V 22,6772 m 3



22,6772 m 3



1 4 1

πD 2 H

 3  πD 2  D  4  2  3 8

πD 3

Maka, D = 2,68 m H = 4,02 m Tinggi air dalam tangki =

18,8976 m 3 22,6772 m 3

x 4,02 m = 3,35 m

c. Tebal tangki Tekanan hidrostatik P =

 x g x h

= 995,68 kg/m 3 x 9,8 m/det 2 x 3,35 m = 32,6938 kPa Tekanan operasi = 1 atm = 101,325 kPa


Ptotal = 32,6938 kPa + 101,325 kPa = 134,0188 kPa Faktor kelonggaran = 5 % Maka, P design = (1,05) (134,0188 kPa) = 140,7197 kPa Joint efficiency = 0,8

(Brownell,1959)

Allowable stress = 12,650 psia = 87.218,714 kP

(Brownell,1959)


 


 0,00271 m  0,10654 in Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,10654 in Tebal shell standar yang digunakan = 1/4 in

(Brownell,1959)

9. Tangki Pelarutan Kaporit [Ca(ClO) 2] (TP-05)

Fungsi

: Membuat larutan kaporit [Ca(ClO)2]

Bentuk


Bahan konstruksi : Carbon Steel SA–283 grade C Kondisi operasi: Temperatur

= 30 C

Tekanan

= 1 atm

Ca(ClO)2 yang digunakan

= 2 ppm

Ca(ClO)2 yang digunakan berupa larutan 70

 ( berat)

Laju massa Ca(ClO)2

= 0,0022 kg/jam

(Perhitungan BAB VII)

Densitas Ca(ClO)2 70 

= 1272 kg/m3 = 79,4088 lb m/ft3


= 90 hari

Faktor keamanan

= 20

(Perry, 1997)



Perhitungan a. Ukuran Tangki Volume larutan, V l



0,0022 kg / jam  24 jam / hari  90 hari 0,7  1272 kg / m

3

= 0,0054 m3


Volume tangki, Vt = 1,2  0,0054 m 3 = 0,0065 m3 Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi tangki, D : H = 2 : 3 V 

1 4 1

D 2 H 

0,0065 m 3

3    D 2   D  4  2 

0,0065 m 3

  D 3

3 8

Maka: D = 0,18 m ; H = 0,27 m Tinggi cairan dalam tangki

=

(0,0054)(0,27) = 0,22 m (0,0065)

b. Tebal tangki Tekanan hidrostatik P hidrostatik =

 x g x h

= 1272 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 0,22 m = 2,7568 kPa Tekanan operasi = 1 atm = 101,325 kPa Tekanan total P total = 2,7568 kPa + 101,325 kPa = 104,0818 kPa Faktor kelonggaran = 5 % Maka, Pdesign = (1,05) (104,0818 kPa) = 109,2859 kPa Joint efficiency = 0,8 Allowable stress = 12,650 psia = 87.218,714 kP


 


 0,00014 m  0,00546 in Faktor korosi = 1/8 in Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,00546 in + 1/8 in = 0,1305 in Tebal shell standar yang digunakan = 1/4 in c. Daya Pengaduk Jenis pengaduk



Jumlah baffle

: 4 buah

Untuk turbin standar (McCabe, 1993), diperoleh: Da/Dt = 1/3 ; Da = 1/3 x 0,18 m = 0,06 m = 0,19 ft E/Da = 1

; E = 0,06 m

L/Da = ¼

; L = 1/4 x 0,06 m = 0,015 m

W/Da = 1/5 ; W = 1/5 x 0,06 m = 0,012 m J/Dt

= 1/12 ; J = 1/12 x 0,18 m = 0,015 m

dengan : Dt

= diameter tangki

Da

= diameter impeller

E

= tinggi turbin dari dasar tangki

L

= panjang blade pada turbin

W

= lebar blade pada turbin

J

= lebar baffle

Kecepatan pengadukan, N = 2 putaran/det Viskositas kalporit

= 6,719710-4 lbm/ftdetik

(Othmer, 1967)

Bilangan Reynold, 2

N Re

N Re

 

 N  D a 

(Pers. 3.4-1, Geankoplis, 1983)



79,408810,192 6,7194  10  4

 8850

NRe < 10.000, maka perhitungan dengan pengadukan menggunakan rumus: 5

P  K T P

K T .n 3 .D a ρ N Re g c = 6,3 6,3.(1 put/det) 3 .(0,19 ft) 5 (79,4088 lbm/ft 3 ) (8,85.10 3 )(32,17 lbm.ft/lbf .det 2 )

x

1hp 550 ft.lbf/det

 1,73.10 9 hp Efisiensi motor penggerak = 80 Daya motor penggerak =



1,73.10 9 0,8

= 2,1659.10 -9 hp

Maka daya motor yang dipilih 1/20 hp


10. Water Cooling Tower (WCT)

: Mendinginkan air pendingin bekas dari temperatur 60 C

Fungsi

menjadi 30 C Jenis

: Mechanical Draft Cooling Tower

Bahan konstruksi : Carbon Steel SA–53 Grade B Jumlah unit

: 6 unit

Kondisi operasi : Suhu air masuk menara (T L2)

= 60 C = 140 F

Suhu air keluar menara (T L1)

= 30 C = 86 F

Suhu udara (T G1)

= 30 C = 86 F

Dari Gambar 12-14, Perry, 1999, diperoleh suhu bola basah, T w = 78F. Dari kurva kelembaban, diperoleh H = 0,022 kg uap air/kg udara kering Dari Gambar 12-14, Perry, 1999, diperoleh konsentrasi air = 1,25 gal/ft 2menit Densitas air (60C)

= 983,24 kg/m 3

Laju massa air pendingin

= 815,0661 kg/jam

(Perry, 1999)

Laju volumetrik air pendingin = 815,0661/ 983,24 = 0,8289 m 3/jam Kapasitas air, Q = 0,8289 m3/jam  264,17 gal/m 3 / 60 menit/jam = 3,6497gal/menit Faktor keamanan = 20% Luas menara, A = 1,2 x (kapasitas air/konsentrasi air) = 1,2 x (3,6497 gal/menit) /(1,25 gal/ft 2. menit)= 3,503 ft 2 Laju alir air tiap satuan luas (L) =

(815,0661

kg/jam).(1 jam).(3,2808 ft) 2

(3,503 ft 2 ).(3600 s).(1m 2 )

= 0,6955 kg/s.m 2 Perbandingan L : G direncanakan = 5 : 6 Sehingga laju alir gas tiap satuan luas (G) = 0,5796 kg/s.m 2 Perhitungan tinggi menara : Dari Pers. 9.3-8, Geankoplis, 1997 : Hy1 = (1,005 + 1,88 x 0,022).10 3 (30 – 0) + 2,501.10 6 (0,022) = 84,320 .10 3 J/kg


Dari Pers. 10.5-2, Geankoplis, 1997 : 0,5796 (Hy2 – 86,412. 10 3) = 0,6955 (4,187.10 3).(60-30) Hy2 = 245,1008.10 3 J/kg 600 500

3 ^ 0 1 . i p a t n e

400 garis kesetimbangan

300

garis operasi

200 100 0 10

20

30

40

50

60

70

suhu

Gambar LD.2 Grafik Entalpi dan Temperatur Cairan pada Cooling Tower (CT) Ketinggian menara, z =

G

Hy 2

.

M.k G.a.P

dHy

(Geankoplis, 1997)

 Hy *  Hy

Hy1

Tabel LD.1 Perhitungan Entalpi dalam Penentuan Tinggi Menara Pendingin Hy

hy*

1/(hy*-hy)

150

180

0.03333

170

220

0.02000

210

330

0.00833

245.10088

462

0.00461


0.035 0.03 0.025 ) y h * y h ( / 1

0.02 0.015 0.01 0.005 0 100

150

200

250

300

hy

Gambar LD.3 Kurva Hy terhadap 1/(Hy*– Hy) Hy 2

dHy

 Hy *  Hy =

Luasan daerah di bawah kurva dari pada Gambar LD.3:

1,4575

Hy1

Estimasi k G.a = 1,207.10 -7 kg.mol /s.m 3 (Geankoplis, 1997). Maka ketinggian menara , z =

0,5796

(1,4575)

29 (1,207.10-7)(1,013.10 5) = 2,38 m = 2,4 m Diambil performance menara 90%, maka dari Gambar 12-15, Perry, 1999, diperoleh tenaga kipas 0,03 Hp/ft 2. Daya yang diperlukan = 0,03 Hp/ft 2  196,0287 ft 2 = 5,2833 hp Digunakan daya standar 6 hp 11. Pompa Screening (PU-01)

Fungsi

: memompa air dari sungai ke bak penampungan ( water reservoar )

Jenis

: pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 unit

Kondisi operasi : P = 1 atm T = 30 oC Laju alir massa (F)

= 815,0661 kg/jam

= 0,4991 lbm/s

Densitas air ( )

= 995,68 kg/m3

= 62,1586 lbm/ft 3


Viskositas air ( )

= 0,8007cP

= 0,0005 lbm/ft.s

0,4991 lbm / s

Laju alir volumetrik (Q) =

= 0,008 ft 3/s

3

62,1586 lbm / ft

Desain pompa : Di,opt

= 3,9 (Q)0,45()0,13

(Timmerhaus,1991)

= 3,9 (0,008 ft3/s )0,45 ( 62,1586 lbm/ft 3)0,13 = 0,76 in Dari Appendiks A.5 Geankoplis,1997, dipilih pipa commercial steel : Ukuran nominal

: 1,5 in

Schedule number

: 40

Diameter Dalam (ID)

: 1,61 in = 0,1342 ft

Diameter Luar (OD)

: 1,9 in = 0,16 ft

Inside sectional area

: 0,03322 ft2

Kecepatan linear, v = Q/A =

Bilangan Reynold : N Re =

0,008 ft 3 / s 0,03322 ft 2

= 0,2417 ft/s

  v  D

=



(62,1586 lbm / ft 3 )(1,0176 ft / s )(0,1342 ft ) 0,0005 lbm/ft.s

= 4.931,8268

Karena NRe > 4000, maka aliran turbulen Untuk pipa commercial steel diperoleh harga  = 0,00015 Pada NRe = 16.972,6689 dan

/D =

0,00015 ft 0,1342 ft

= 0,001125

maka harga f = 0,0065

(Geankoplis,1997)

Friction loss :

 A2  v 2  1 Sharp edge entrance = hc = 0,5 1  A 1  2  = 0,5 1  0

1,01762 2132,174

1,0176 2 = 2(0,75) 2 elbow 90° = hf = n.Kf. 2(32,174) 2. g c v2

= 0,008 ft.lbf/lbm

= 0,024 ft.lbf/lbm


1 check valve = hf = n.Kf.

1,0176 2 = 1(2,0) 2(32,174) 2. g c v2

= 0,03218 ft.lbf/lbm

 L.v 2

Pipa lurus 50 ft = F f = 4f D.2.g c

50. 1,01762 = 4(0,0065) 0,1342.2.32,174

= 0,16 ft.lbf/lbm

2

 A  v 2 = 1  1   A2  2. .g c

1 Sharp edge exit = hex

= 1  0

1,01762 2132,174

Total friction loss :  F

= 0,02 ft.lbf/lbm = 0,24 ft.lbf/lbm

Dari persamaan Bernoulli :



2 1 v2 2



 v1 2  g  z 2  z1  

P2

 P1 

  F  W s  0

(Geankoplis,1997)

dimana : v1 = v2 P1 = P2

Z = 50 ft maka : Ws = 0,24 ft.lbf/lbm + 1 lbf/lbm (50 ft) + 0 = 50,236 ft.lbf/lbm Effisiensi pompa , = 80 % Ws 50,236 Wp

=

 x Wp

= 0,8 x Wp = 62,796 ft.lbf/lbm

Daya pompa : P

= m x Wp =

3.431,1611

0,453593600

lbm / s  62,796 ft .lbf / lbm x

1 hp 550 ft .lbf / s

= 0,2399 hp Maka dipilih pompa dengan daya motor 0,5 hp Dari perhitungan pompa di atas maka diperoleh hasil perhitungan untuk pompa yang lain seprti bawah ini :


Tabel LD.1 Spesifikasi untuk pompa – pompa utilitas Laju Volum

Diameter

Kecepatan

Daya

(ft3/sec)

Pipa (inch)

(ft/sec)

Motor (hp)

P.Screening (PU-01)

0,0338

112

1,0176

1

P.Sedimentasi (PU-02)

0,0338

112

1,0176

1

P.Alum (PU-03)

1,235.10 -6

1/8

0,0031

1/8

P.Soda (PU-04)

6,85. 10 -7

1/8

0,0017

1/8

P. Sand Filter (PU-05)

0,0338

112

1,0176

1

0,0338

112

1,0176

1

P. Utilitas (PU-07)

0,0077

¾

2,082

1/8

P.Kaporit (PU-08)

1,727. 10 -8

1/8

4,319. 10 -5

1/8

P.Domestik (PU-09)

0,005

1

1,5394

1/4

P.Air Pendinggin (PU-10)

0,0256

112

1,8169

1/4

Nama Pompa

P.air ke Cooling tower (PU-06)

2 2

2 2

LAMPIRAN E PERHITUNGAN ASPEK EKONOMI

Dalam rencana Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Bio-oil dari Batang jagung melalui Proses Pyrolysis kapasitas 2.250 ton/tahun digunakan ketentuan sebagai berikut: 1. Pabrik beroperasi selama 330 hari dalam setahun. 2. Kapasitas maksimum adalah 2.250 ton/tahun. 3. Perhitungan didasarkan pada harga peralatan tiba di pabrik atau purchasedequipment delivered (Peters and Timmerhaus. 2004 ).

4. Harga alat disesuaikan dengan nilai tukar Dollar terhadap Rupiah adalah:


US$ 1 = Rp 9.168.- (Anonim,2012).

LE.1

Modal Investasi Tetap ( Fixed Capital Investment)

LE.1.1 Modal Investasi Tetap Langsung (MITL) LE.1.1.1 Biaya Tanah Lokasi Pabrik

Menurut keterangan masyarakat setempat. biaya tanah pada lokasi pabrik Rp 150.000/m2. Luas tanah keseluruhan

= 14.900 m 2

Harga tanah seluruhnya

= 14.900 m 2 x Rp 150.000/m 2 = Rp 2.235.000.000 .-

Biaya perataan tanah diperkirakan 5% dari harga tanah seluruhnya ( Peters and Timmerhaus. 2004).

Biaya perataan tanah

= 0,05 x Rp 2.235.000.000.= Rp 144.750.000 .-

Maka total biaya tanah

= Rp 2.235.000.000 + Rp 144.750.000 = Rp 2.379.750.000 .-

LE.1.1.2 Harga Bangunan

Rincian harga bangunan dan sarana pabrik seperti dalam Tabel LE.1 dibawah ini. Tabel LE.1 Perincian Harga Bangunan dan Sarana Lainnya No. 1 2 3 4 5 6 7 8

Nama Bangunan/Sarana

Luas (m2)

Harga (Rp/m2)

Jumlah (Rp)

Pos Keamanan Rumah timbangan Tempat Parkir (*) Taman(*) Area Bahan Baku Ruang Kontrol Area Proses Area Produk

20 20 250 100 2000 100 5000 1000

1.000.000 1.000.000 1.000.000 1.250.000 1.500.000 1.800.000 2.000.000 1.500.000

20.000.000 20.000.000 250.000.000 125.000.000 3.000.000.000 180.000.000 10.000.000.000 1.500.000.000


9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22

Perkantoran Laboratorium Poliklinik Kantin Tempat Ibadah Perpustakaan Gudang Peralatan Bengkel Unit Pemadam Kebakaran Pengolahan Air Unit Pembangkit Listrik Perumahan Karyawan Daerah Perluasan Jalan(*)

Jumlah

100 100 60 50 50 50 100 100 100 800 500 2000 1500 800 14.900

1.250.000 1.250.000 1.000.000 1.000.000 1.250.000 1.000.000 1.250.000 1.250.000 1.000.000 1.250.000 2.000.000 1.500.000 500.000 800.000 -

125.000.000 125.000.000 60.000.000 50.000.000 62.500.000 50.000.000 125.000.000 125.000.000 100.000.000 1.000.000.000 1.000.000.000 3.000.000.000 750.000.000 640.000.000 22.407.500.000

Harga bangunan saja = Rp 21.392.500.000.(*) Harga sarana

= Rp 1.015.000.000 .- (parkir. taman. dan areal perluasan)

Total biaya bangunan dan sarana (B) = Rp 22.407.500.000.LE.1.1.3 Perincian Harga Peralatan

Harga peralatan yang diimpor dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan berikut (Peters and Timmerhaus. 2004 ): C x

 X   C y  2   X 1 

m

 I x     I y   

dimana: C x = harga alat pada tahun 2010 C y = harga alat pada tahun dan kapasitas yang tersedia X 1 = kapasitas alat yang tersedia X 2 = kapasitas alat yang diinginkan I x

= indeks harga pada tahun 2010

I y

= indeks harga pada tahun yang tersedia

m

= faktor eksponensial untuk kapasitas (tergantung jenis alat)

Untuk menentukan indeks harga pada tahun 2011 digunakan metode regresi koefisien korelasi:


n . Σ X i .Y i  Σ X i . ΣY i 



r

(n . Σ X i

2

2

( Montgomery. 1985 )

 (Σ X i ) ) (n . ΣY i  (ΣY i ) ) 2

2

Tabel LE.2 Harga Indeks Marshall dan Swift

No

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

Tahun 1987

all industri 814

Xi 1987

Yi 814

Xi . Yi 1617418

1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002

852 895 915.1 930.6 943.1 964.2 993.4 1027.5 1039.1 1056.8 1061.9 1068.3 1089 1093.9 1102.5

1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002

852 895 915.1 930.6 943.1 964.2 993.4 1027.5 1039.1 1056.8 1061.9 1068.3 1089 1093.9 1102.5

31912

15846.4

Sumber: Tabel 6-2. Timmerhaus et al. 2004 n = 16 ∑ X i = 31912 ∑ X iY i

= 110.204

∑ X i² = 1.015

Yi 2

Xi 2

1693776 1780155 1821049 1852824.6 1878655.2 1921650.6 1980839.6 2049862.5 2074043.6 2110429.6 2121676.2 2135531.7 2178000 2188893.9 2207205

3948169 3952144 3956121 3960100 3964081 3968064 3972049 3976036 3980025 3984016 3988009 3992004 3996001 4000000 4004001 4008004

662596 725904 801025 837408.01 866016.36 889437.61 929681.64 986843.56 1055756.25 1079728.81 1116826.24 1127631.61 1141264.89 1185921 1196617.21 1215506.25

31612010.5

63648824

15818164.4

∑Y i

= 15846.4

∑Y i²

= 14.436.786

Dengan memasukkan harga-harga pada Tabel LD.2. maka diperoleh harga koefisien korelasi: r =

(16) . (31612010.5) –

(31912)(15846.4)

[(16). (63648824) – (31912)²] x [(16)(15818164.4) – (15846.4)² ] ½

 0,98  1 Harga koefisien yang mendekati +1 menyatakan bahwa terdapat hubungan linier antar variabel X dan Y. sehingga persamaan regresi yang mendekati adalah persamaan regresi linier. Persamaan umum regresi linier. Y = a + b  X dengan:

Y

= indeks harga pada tahun yang dicari (2011)


X

= variabel tahun ke n – 1

a. b = tetapan persamaan regresi Tetapan regresi ditentukan oleh : b 

(Montgomery. 1992)

n  ΣX i Yi   ΣX i  ΣYi  n  ΣX i 2  ΣX i 2

Yi. Xi 2  Xi. Xi.Yi a  n.Xi 2  (Xi) 2 Maka : b = 16 .( 31612010.5) – (31912)(15846.4) 16. (63648824) – (31912)²

= 53536 3185

= 16.8088 a = (15846.4)( 63648824) – (31912)(31612010.5) = - 103604228 14. (63648824) – (31912)² 3185 = -36351.92 Sehingga persamaan regresi liniernya adalah: Y = a + b  X Y = 18.723X – 36351.92 Dengan demikian. harga indeks pada tahun 2011 adalah: Y = 18.723(2011) – 36351.92 Y = 1299.3237 Perhitungan harga peralatan menggunakan adalah harga faktor eksponsial (m) Marshall & Swift . Harga faktor eksponen ini beracuan pada Tabel 6-4. Timmerhaus

et al. 2004. Untuk alat yang tidak tersedia. faktor eksponensialnya dianggap 0.6 (Timmerhaus et al. 2004) Contoh perhitungan harga peralatan: Pompa Produk (PU)

Diameter pipa

: 3/8 in

Material

: Stainless steel 304

Harga

: US$ 300

Faktor eksponen ( m):

0.33

(Peters and Timmerhaus. 2004 )


Indeks harga tahun 2012 ( I x) adalah 1.256.8703. Maka estimasi harga pompa untuk ( X 2) dengan diameter pipa 3/8 in (0.375 in) adalah: C x = US$ 300 x

0,375

0,33

0,375

1.256,8703 1.206,4440

x

C x = US$ 313 C x = Rp 2.840.982.- /unit

Estimasi hasil perhitungan harga setiap alat yang digunakan dalam pabrik pembuatan Bio-oil dapat dilihat pada tabel LE.3 dibawah ini. Tabel LE.3 Estimasi Harga Peralatan Proses No .

Kode

U ni t

Kategor i

1

BK -101

1

NI

2

BE -102

1

I

3

KC -103

1

4

VS -104

5

Harga/Unit (Rp)

Harga Total (Rp)

6.223.029

6.223.029

41.238.451

41.238.451

I

38.918.712

38.918.712

1

I

22.556.884

22.556.884

BC -105

1

I

35.988.687

35.988.687

6

R-201

1

I

87.102.455

87.102.455

7

C-202

1

I

35.681.964

35.681.964

8

E-204

1

I

33.523.586

33.523.586

9

CY-205

1

I

42.121.523

42.121.523

10

TK-206

1

I

8.522.946

8.522.946

11

E-207

1

I

17.992.885

17.992.885

12

KO-208

1

I

27.102.455

27.102.455

13

TK-301

1

NI

11.098.897

11.098.897

14

TK-302

1

NI

15.098.897

15.098.897

15

TK-303

1

NI

10.098.897

10.098.897

16

PU-401

1

NI

6.840.982

6.840.982

17

BL-402

1

NI

9.367.485

9.367.485

18

BL-403

1

NI

7.004.198

7.004.198

Jumlah ( )

Rp 456.482.933

Keterangan: I untuk peralatan impor. sedangkan NI untuk peralatan non impor.


Tabel LE.4 Estimasi Harga Peralatan Utilitas No.

Kode

Unit 1

Kategori NI

1

BS

2

PU-01

1

NI

3

CL

1

I

4

PU-02

1

NI

5

TU-01

1

NI

6

PU-03

1

NI

7

TU-02

1

NI

8

PU-04

1

NI

9

SF

1

I

10

PU-05

1

NI

11

MA

1

I

12

PU-06

1

NI

13

WCT

1

I

14

PU-07

1

NI

15

PU-09

1

NI

16

TU-03

1

NI

17

PU-08

1

NI

18

TAD

1

NI

19

PU-10

1

NI

Harga/Unit (Rp)

Harga Total (Rp)

13.612.526

13.612.526

3.889.293

3.889.293

65.694.828

65.694.828

51.889.293

51.889.293

1.944.647

1.944.647

1.972.323

1.972.323

1.944.647

1.944.647

1.972.323

1.972.323

23.111.434

23.111.434

3.889.293

3.889.293

80.597.596

80.597.596

3.889.293

3.889.293

10.408.667

10.408.667

4.403.131

4.403.131

3.403.131

3.403.131

3.944.647

3.944.647

1.872.323

1.872.323

5.139.111

5.139.111

2.358.485

2.358.485

285.936.991 Jumlah () Keterangan: I untuk peralatan impor. sedangkan NI untuk peralatan non impor.

Harga peralatan proses impor

= Rp 390.750.548 .-

Harga peralatan utilitas impor

= Rp 156.701.091 .-

Harga peralatan impor

= Rp.390.750.548 + Rp 156.701.091 = Rp 547.451.639 .-

Harga peralatan proses non-impor

= Rp 65.732.382 .-

Harga peralatan utilitas non-impor

= Rp 129.235.900 .-

Harga peralatan non-impor

= Rp 65.732.382 + Rp 129.235.900 = Rp 194.968.285 .-

Untuk harga alat impor sampai di lokasi pabrik ditambahkan biaya sebagai berikut: 

Biaya transportasi

= 12.0 


1.0 



Biaya asuransi

=



Bea masuk

= 15.0 



PPn

= 10.0 



Biaya gudang di pelabuhan

=

0.5





Biaya administrasi pelabuhan =

0.5





Biaya instalasi listrik

=

3.0 



Biaya tak terduga

=

0.5



Total

= 43



+

Untuk harga alat non impor sampai di lokasi pabrik ditambahkan biaya sebagai berikut: 

PPn

= 10.0 



PPh

= 10.0 



Transportasi lokal

=

0.5 



Biaya tak terduga

=

0.5



Total

= 21 %



+ (Peters and Timmerhaus. 2004)

Total harga peralatan tiba di lokasi pabrik ( purchased-equipment delivered ) adalah = (1,43 x Rp 547.451.639) + (1,21 x Rp 194.968.285) =

Rp 1.016.030.210 .-

Biaya pemasangan diperkirakan 10  dari total harga peralatan ( Peters and Timmerhaus. 2004 ).

Biaya pemasangan

= 0,10 x Rp 1.016.030.210

= Rp 101.603.021.Harga peralatan + biaya pemasangan (C) : = Rp 1.016.030.210 + Rp 101.603.021 = Rp 1.117.633.231.1.1.4

Instrumentasi dan Alat Kontrol

Diperkirakan biaya instrumentasi dan alat kontrol 30  dari total harga peralatan (Timmerhaus et al. 2004). Biaya instrumentasi dan alat kontrol (D) = 0,3 x Rp 1.016.030.210 = Rp 304.809.063 .-


1.1.5

Biaya Perpipaan

Diperkirakan biaya perpipaan 80  dari total harga peralatan (Timmerhaus et al. 2004). Biaya perpipaan (E)

= 0,8 x Rp 1.016.030.210 = Rp 812.824.168 .-

1.1.6

Biaya Instalasi Listrik

Diperkirakan biaya instalasi listrik 20  dari total harga peralatan (Timmerhaus et al. 2004). Biaya instalasi listrik (F) = 0,2 x Rp 1.016.030.210 = Rp 203.206.042 .1.1.7

Biaya Insulasi

Diperkirakan biaya insulasi 25  dari total harga peralatan (Timmerhaus et al. 2004). Biaya insulasi (G) = 0,25 x Rp 1.016.030.210 = Rp 254.007.553 .1.1.8

Biaya Inventaris Kantor

Diperkirakan biaya inventaris kantor 5  dari total harga peralatan (Timmerhaus et al. 2004). Biaya inventaris kantor = 0,05 x Rp 1.016.030.210 = Rp 50.801.511 .1.1.9

Biaya Perlengkapan Kebakaran dan Keamanan

Diperkirakan biaya perlengkapan kebakaran dan keamanan 2  dari total harga peralatan (Timmerhaus et al. 2004). Biaya perlengkapan kebakaran dan keamanan ( I ) = 0,02 x Rp 1.016.030.210

= Rp 20.320.604 .1.1.10 Biaya Sarana Transportasi

Untuk mempermudah pekerjaan. perusahaan memberi fasilitas sarana transportasi ( J ) seperti pada tabel berikut. Tabel LE.5 Biaya Sarana Transportasi No.

Kendaraan

Unit

Jenis

Harga/unit (Rp)

Harga Total (Rp)


1

Mobil Komisaris

1

Fortuner G New

398.650.000

398.650.000

2

Mobil Direktur

1

Fortuner G New

398.650.000

398.650.000

3

Mobil Manager

3

Grand New Innova J

211.250.000

633.750.000

4 5 6 7

Bus Karyawan Truk Mobil Pemasaran Mobil Pemadam Kebakaran

2 3 3 2

Bus Truk

227.500.000 300.000.000 156.900.000 350.000.000

455.000.000 900.000.000 470.700.000 700.000.000

New Avanza E Truk Tangki

Jumlah ( )

3.558.100.000

Total MITL = A + B + C + D + E + F + G + H + I + J = Rp 31.108.952.172 .1.2

Modal Investasi Tetap Tak Langsung (MITTL)

1.2.1

Pra Investasi (biaya survey. perizinan. studi kelayakan. dan lain-lain)

Diperkirakan 10

 dari total harga peralatan (Peters et.al.. 2004).

Pra investasi (a)

= 0,10 x Rp 1.016.030.210 = Rp 101.603.021 .-

1.2.2 Biaya Engineering dan Supervisi

Diperkirakan 5  dari total harga peralatan (Peters et.al.. 2004). Biaya E. dan S. (b)

= 0,05 x Rp 1.016.030.210

= Rp 50.801.511 .1.2.3 Biaya Legalitas Diperkirakan 1  dari total harga peralatan (Peters et.al.. 2004). Biaya legalitas (c)

= 0,01 x Rp 1.016.030.210 = Rp 10.160.302 .-

1.2.4 Biaya Kontraktor

Diperkirakan 5  dari total harga peralatan (Peters et.al.. 2004). Biaya kontraktor (d) = 0,05 x Rp 1.016.030.210 = Rp 50.801.511 .1.2.5 Biaya Tak Terduga

Diperkirakan 15  dari total harga peralatan (Peters et.al.. 2004). Biaya tak terduga (e) = 0,15 x Rp 1.016.030.210 = Rp 152.404.532 .-


= (a) + (b) + (c) + (d) + (e)

Total MITTL

= Rp 365.770.876 .Maka. total modal investasi tetap (MIT) adalah: = MITL + MITTL

Total MIT

= Rp 31.108.952.172 + Rp 365.770.876 = Rp 31.474.723.048 .2

MODAL KERJA

Modal kerja dihitung untuk pengoperasian pabrik selama 3 bulan (90 hari). 2.1

Persediaan Bahan Baku Proses

2.1.1 Bahan baku proses 1. Batang jagung

Kebutuhan

= 637.3188 Kg

Harga

= Rp 300.000.-/ton = Rp 300.-/kg (karena batang jagung tidak ada

nilainya. maka harga hanya dibebankan pada biaya transportasi) Harga total

= 90 hari x 24 jam/hari x 651. 3199 kg/jam x Rp 300.-/kg = Rp 412.982.582 .-

2.1.2 Persediaan Bahan Baku Utilitas a.

Alumunium Sulfat [Al2(SO4)3]

Kebutuhan = 1.555 kg/jam Harga

= Rp 1.100.-/kg

( Anonim. 2011)

Harga total = 90 hari x 24 jam/hari x 1.555 kg/jam x Rp 1.100.-/kg = Rp 3.694.680 .b. Natrium Karbonat [Na 2CO3]

Kebutuhan = 0,093 kg/jam Harga

= Rp 2.500.-/kg

(Anonim. 2012)

Harga total = 90 hari x 24 jam/hari x 0.1336 kg/jam x Rp 2.500.-/kg = Rp 502.200 .c.

Kalsium Hipoklorit [Ca(ClO) 2]

Kebutuhan = 0,3019 kg/jam


Harga

= Rp 9.500.-/kg

(Anonim. 2012)

Harga total = 90 hari x 24 jam/hari x 0.3019 kg/jam x Rp 9.500.-/kg = Rp 6.194.988 .Total biaya persediaan bahan baku utilitas selama 3 bulan (90 hari): = Rp 3.694.680 + Rp 502.200 + Rp 6.194.988 = Rp 10.391.868 .Total biaya persediaan bahan baku proses dan utilitas selama 3 bulan (90 hari) = Rp 412.982.582 + Rp 10.391.868 = Rp 423.374.450 .Total biaya persediaan bahan baku proses dan utilitas selama 330 hari(1tahun) = 330 90

x Rp 423.374.450 = Rp 1.552.372.985.-

2.2 Kas 2.2.1 Gaji Pegawai

Daftar rincian gaji karyawan pabrik pembuatan asetat anhidrat seperti dalam Tabel LE.6 dibawah ini. Tabel LE.6 Perincian Gaji Pegawai Jabatan

Jumlah

Gaji/Bulan (Rp)

Gaji Total (Rp)

Dewan Komisaris

1

11.000.000

11.000.000

Direktur

1

12.000.000

12.000.000

Staf Ahli

1

7.000.000

7.000.000

Sekretaris Direktur

1

3.000.000

3.000.000

Manajer Produksi

1

6.000.000

6.000.000


Manajer Teknik

1

6.000.000

6.000.000

1

6.000.000

6.000.000

Sekretaris Manajer

3

2.500.000

7.500.000

Ka. Bag. Produksi

1

5.000.000

5.000.000

Ka. Bag. Teknik

1

5.000.000

5.000.000


1

5.000.000

5.000.000


1

5.000.000

5.000.000

1

5.000.000

5.000.000

Ka. Bag. Utilitas

1

5.000.000

5.000.000

Ka. Seksi Proses

1

4.000.000

4.000.000

Ka. Seksi Utilitas

1

4.000.000

4.000.000

Ka. Seksi Mesin

1

4.000.000

4.000.000

1

4.000.000

4.000.000

Ka. Seksi QA dan QC

1

4.000.000

4.000.000


1

4.000.000

4.000.000


1

4.000.000

4.000.000

Ka. Seksi Keamanan

1

4.000.000

4.000.000

Ka. Seksi Humas

1

4.000.000

4.000.000


1

4.000.000

4.000.000

Ka. Seksi Pembelian

1

4.000.000

4.000.000

Ka. Seksi Penjualan

1

4.000.000

4.000.000

Karyawan Produksi

30

2.500.000

75.000.000

Karyawan Teknik

9

2.500.000

22.500.000

Karyawan Utilitas

6

2.500.000

15.000.000

Manajer Umum. Adm. dan Keuangan

Ka. Bag. Pembelian dan Pemasaran



Karyawan QA dan QC

9

2.500.000

22.500.000

5

2.500.000

12.500.000


6

2.500.000

15.000.000

Karyawan Personalia

6

2.500.000

15.000.000

2

2.500.000

5.000.000

Dokter

1

3.500.000

3.500.000

Perawat

2

2.000.000

4.000.000


9

2.000.000

18.000.000

Petugas Kebersihan

3

1.300.000

3.900.000

Supir

5

1.800.000

9.000.000



Total

121

357.400.000

Total gaji pegawai selama 1 bulan

= Rp 357.400.000.-

Total gaji pegawai selama 3 bulan

= Rp 1.072.200.000.-

2.1 Biaya Administrasi Umum

Diperkirakan 5  dari gaji pegawai

= 0,05 x Rp 1.072.200.000 = Rp 53.610.000 .-

2.2 Biaya Pemasaran

Diperkirakan 5  dari gaji pegawai

= 0,05 x Rp 1.072.200.000 = Rp 53.610.000.-

2.3 Pajak Bumi dan Bangunan

Dasar perhitungan Pajak Bumi dan Bangunan (PBB) mengacu kepada Undang-undang RI No. 20 Tahun 2000 Jo UU No. 21 Tahun 1997 tentang Bea Perolehan Hak atas Tanah dan Bangunan sebagai berikut: 

Yang menjadi objek pajak adalah perolehan hak atas tanah dan atas bangunan (Pasal 2 ayat 1 UU No.20/00).




Dasar pengenaan pajak adalah Nilai Perolehan Objek Pajak (Pasal 6 ayat 1 UU No.20/00).

 

Tarif pajak ditetapkan sebesar 5% (Pasal 5 UU No.21/97). Nilai Perolehan Objek Pajak Tidak Kena Pajak ditetapkan sebesar Rp. 30.000.000.- (Pasal 7 ayat 1 UU No.21/97).



Besarnya pajak yang terutang dihitung dengan cara mengalikan tarif pajak dengan Nilai Perolehan Objek Kena Pajak (Pasal 8 ayat 2 UU No.21/97).

Maka berdasarkan penjelasan di atas. perhitungan PBB ditetapkan sebagai berikut:

 Wajib Pajak Pabrik Bio-oil dari Batang jagung Nilai Perolehan Objek Pajak



Tanah

Rp

2.235.000.000



Bangunan Rp

4.020.000.000

Total NJOP

Rp

6.255.000.000

Nilai Perolehan Objek Pajak Tidak Kena Pajak

Rp.

30.000.000. -

Nilai Perolehan Objek Pajak Kena Pajak

Rp

6.225.000.000

Pajak yang Terutang (20% x NPOPKP)

Rp

1.245.000.000 .

Tarif Pajak Bumi dan Bangunan (PBB) 0,5 % x 1.245.000.000 = Rp 6.225.000 Pajak Bumi dan Bangunan per 3 bulan = 3/12 x Rp 6.225.000 = Rp 1.556.250 Tabel LE.7 Perincian Biaya Kas per 3 bulan No.

2.3

Jenis Biaya

Jumlah (Rp)

1. 2.

Gaji Pegawai Administrasi Umum

1.072.200.000 53.610.000

3. 4.

Pemasaran Pajak Bumi dan Bangunan

53.610.000 1.556.250

Total

1.180.976.250

Biaya Start-Up

Diperkirakan 12  dari Modal Investasi Tetap ( Peters and Timmerhaus. 2004 )


Biaya start-up

= 0,12 x Rp 31.474.723.048 = Rp 3.776.966.766

2.4

Piutang Dagang

PD =

IP

(Peters and Timmerhaus. 2004)

x HPT

12

Dimana: PD

= Piutang Dagang

IP

= Jangka waktu kredit yang diberikan (3 bulan)

HPT = Hasil Penjualan Tahunan Penjualan : 1. Harga Jual Bio-oil=Rp 6.500.-/liter Densitas Bio-oil = 1.2 kg/liter Harga Jual = Rp 6.500.-/liter x 1.2 kg/liter = Rp 7.800 kg Produksi

= 272.7272 kg/jam

Hasil penjualan Bio-oil tahunan = 272,7272 kg/jam x 24 jam/hari x 330 hari/tahun x Rp 7.800 kg = Rp 16.847.995.507,-

2. Harga Jual Arang (C) = Rp 5.000.-/kg Produksi

(Anonim,2012)

= 267.3202 kg/jam

Hasil penjualan Arang (C) tahunan; = 267.3202kg/jam x 24 jam/hari x 330 hari/tahun x Rp 5.000.-/kg = Rp 10.585.879.920,Hasil penjualan total tahunan; HPT total = Rp 16.847.995.507 + 10.585.879.920 = Rp 27.433.875.427 .Maka. Piutang Dagang =

3 12

x Rp 27.433.875.427

= Rp 6.858.468.857


Perincian modal kerja dapat dilihat pada tabel di bawah ini. Tabel LE.8 Perincian Modal Kerja No.

Jenis Biaya

Jumlah (Rp) 423.374.450

1 2

Bahan baku proses dan utilitas Kas

1.180.976.250

3

Start-Up

3.776.966.766

4

Piutang Dagang

6.858.468.857 12.239.786.323

Total Modal kerja total dalam 1 tahun adalah

= Rp.12.239.786.323 .-

Total Modal Investasi = Modal Investasi Tetap + Modal Kerja

= Rp 31.474.723.048 + Rp 12.239.786.323 = Rp 43.714.509.371 .Modal ini berasal dari: 

Modal sendiri

= 60  dari total modal investasi = 0,6 x Rp Rp 43.714.509.371 = Rp 26.228.705.623 .-



Pinjaman dari Bank = 40  dari total modal investasi = 0,4 x Rp Rp 43.714.509.371

3

= Rp 17.485.803.748 .BIAYA PRODUKSI TOTAL

3.1

Biaya Tetap ( Fixed Cost = FC)

3.1.1 Gaji Tetap Karyawan

Gaji tetap karyawan terdiri dari gaji tetap tiap bulan ditambah 1 bulan gaji yang diberikan sebagai tunjangan. sehingga; Gaji total (P) = (12 + 1) x Rp 357.400.000 = Rp 4.646.200.000 .3.2 Bunga Pinjaman Bank

Bunga Bunga pinjaman bank adalah 13,5 % dari total pinjaman (Bank Mandiri. 2011). Bunga bank (Q = 0,135 x Rp 17.485.803.748 = Rp 2.360.583.506 .-


3.3 Depresiasi dan Amortisasi

Pengeluaran untuk memperoleh harta berwujud yang mempunyai masa manfaat lebih dari 1 (satu) tahun harus dibebankan sebagai biaya untuk mendapatkan. menagih. dan memelihara penghasilan melalui penyusutan ( Riyanto. 1978 ). Pada perancangan pabrik ini. dipakai metode garis lurus atau straight line method . Dasar penyusutan menggunakan masa manfaat dan tarif penyusutan sesuai

dengan Undang-undang Republik Indonesia No.17 Tahun 2000 Pasal 11 ayat 6 dapat dilihat pada Tabel LD.9. Tabel LE.9 Biaya Depresiasi sesuai UU Republik Indonesia No.17 Tahun 2000 Kelompok Harta

Masa

Tarif

Berwujud

(Tahun)

(%)

4

25

Beberapa Jenis Harta

I. Bukan bangunan 

kelompok 1

Mesin kantor. perlengkapan. alat perangkat/ tools industri.



kelompok 2

8

12.5

Mobil. truk kerja



kelompok 3

16

6.25

Mesin

industi

kimia.

Mesin

industri mesin II.Bangunan permanen

20

5

Bangunan. sarana dan penunjang

(Sumber : UU Republik Indonesia No.17 Tahun 2000. 2000)

Depresiasi dihitung dengan metode garis lurus dengan harga akhir nol. D =

P  L n

( Riyanto. 1978 )

dimana: D = depresiasi per tahun P = harga awal peralatan L = harga akhir peralatan n = umur peralatan (tahun)

Tabel LE.10 Perhitungan Biaya Depresiasi sesuai UURI No. 17 Tahun 2000


Komponen

Biaya (Rp)

Umur (tahun)

Depresiasi (Rp)

Bangunan dan Sarana

22.407.500.000

20

1.120.375.000

Peralatan proses

1.117.633.231

20

55.881.662

304.809.063

10

30.480.906

Perpipaan

812.824.168

10

81.282.417

Instalasi listrik

203.206.042

15

13.547.069

insulasi

254.007.553

10

25.400.755

Inventaris kantor

50.801.511

5

10.160.302

20.320.604

5

4.064.121

3.558.100.000

5

711.620.000

-

-

Instrumentrasi dan pengendalian proses

Perlengkapan keamanan dan kebakaran Sarana transportasi TOTAL

2.052.812.232

Semua modal investasi tetap langsung (MITL) kecuali tanah mengalami penyusutan yang disebut depresiasi. sedangkan modal investasi tetap tidak langsung (MITTL) juga mengalami penyusutan yang disebut amortisasi. Pengeluaran untuk memperoleh harta tak berwujud dan pengeluaran lainnya yang mempunyai masa manfaat lebih dari 1 (satu) tahun untuk mendapatkan. menagih. dan memelihara penghasilan dapat dihitung dengan amortisasi dengan menerapkan taat azas (UU RI Pasal 11 ayat 1 No.17 Tahun 2000). Para Wajib Pajak menggunakan tarif amortisasi untuk harta tidak berwujud dengan menggunakan masa manfaat kelompok masa 4 (empat) tahun sesuai pendekatan prakiraan harta tak berwujud yang dimaksud ( Riyanto. 1978 ). Untuk masa 4 tahun. maka biaya amortisasi adalah 3  dari MITTL. sehingga: Biaya amortisasi

= 0,03 x Rp 365.770.876 = Rp 10.973.126 .-

Total biaya depresiasi dan amortisasi (R) = Rp 2.052.812.232 + Rp 10.973.126 = Rp 2.063.785.359


3.1.4 Biaya Tetap Perawatan

Tabel LE.11 Biaya Tetap Perawatan No.

Komponen

Biaya Awal (Rp)

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Bangunan dan Sarana Peralatan Proses dan Utilitas Instrumentasi dan Alat Kontrol Perpipaan Instalasi Listrik Insulasi Inventaris Kantor Perlengkapan Kebakaran dan Keamanan Sarana Transportasi

22.407.500.000 1.117.633.231 304.809.063 812.824.168 203.206.042 254.007.553 50.801.511 20.320.604 3.558.100.000 -

Jumlah ( )

Tarif (%) 5

Biaya Perawatan (Rp)

5 5 5 5 5 5 5 5

1.120.375.000 55.881.662 15.240.453 40.641.208 10.160.302 12.700.378 2.540.076 1.016.030 177.905.000

-

1.436.460.109

Total biaya perawatan (S) = Rp 1.436.460.109.3.1.5 Biaya Tambahan Industri (Plant Overhead Cost )

Biaya tambahan industri ini diperkirakan 5  dari modal investasi tetap (Peters and Timmerhaus. 2004) . Plant Overhead Cost (T) = 0,05 x 31.474.723.048

= Rp 1.573.736.152 .3.1.6 Biaya Administrasi Umum

Biaya administrasi umum selama 3 bulan

= Rp 53.610.000.-

Biaya administrasi umum selama 1 tahun (U) = 4 x Rp 53.610.000 = Rp 214.440.000.3.1.7 Biaya Pemasaran dan Distribusi

Biaya pemasaran selama 3 bulan

= Rp 53.610.000.-

Biaya pemasaran selama 1 tahun

= 4 x Rp 53.610.000 = Rp 214.440.000.-

Biaya distribusi diperkirakan 12% dari biaya pemasaran. sehingga: Biaya distribusi

= 0,12 x Rp 214.440.000 = Rp 25.732.800.-

maka.


Biaya pemasaran dan distribusi (V)

= Rp214.440.000+ Rp 25.732.800 = Rp 240.172.800.-

3.1.8 Biaya Laboratorium. Penelitan dan Pengembangan

Diperkirakan 35

 dari biaya tambahan industri (Timmerhaus et al. 2004)

Biaya laboratorium (W) = 0,35 x Rp 1.573.736.152 = Rp 55.080.765 3.1.9 Hak Paten dan Royalti Diperkirakan 1% dari modal investasi tetap ( Peters and Timmerhaus. 2004 ). Biaya hak paten dan royalti (X)

= 0,01 x Rp 31.474.723.048 = Rp 314.747.230 .-

3.1.10 Biaya Asuransi

1. Biaya asuransi pabrik Biaya asuransi pabrik adalah 0,3% dari modal investasi tetap ( Asosiasi Asuransi Jiwa Indonesia-AAJI. 2007 ).

Biaya asuransi pabrik

= 0,003 x Rp 31.474.723.048 = Rp 94.424.169 .-

2. Biaya asuransi karyawan biaya asuransi karyawan 0,3 % dari modal investasi tetap = 0,003 × 31.474.723.048 = Rp 94.424.169 .-

Biaya asuransi karyawan. diperkirakan 1,54 % dari gaji karyawan = 0,0154 x 357.400.000 = Rp 66.047.520 Total biaya asuransi (Y)

= Rp 94.424.169 + Rp 66.047.520 = Rp 160.471.689 .-

3.1.11 Pajak Bumi dan Bangunan

Pajak Bumi dan Bangunan (Z) adalah Rp 6.225.000 .Total Biaya Tetap ( Fixed Cost ) = P + Q + R + S + T + U +V + W +

X+ Y

+Z = Rp 13.071.902.611 .3.2

Biaya Variabel


3.2.1 Biaya Variabel Bahan Baku Proses dan Utilitas per Tahun

Biaya persediaan bahan baku proses dan utilitas selama 90 hari; adalah = Rp 423.374.450 .Total biaya persediaan bahan baku proses dan utilitas selama 1 tahun adalah = Rp 1.552.372.985 .3.2.2 Biaya Variabel Tambahan

Biaya perawatan dan penganan lingkungan Diperkirakan 0.5

 dari biaya variabel bahan baku; = 0.005 x Rp 1.552.372.985 = Rp 7.761.865 .-

Biaya variabel pemasaran dan distribusi Diperkirakan 1

 dari biaya variabel bahan baku; = 0.01 x Rp 1.552.372.985 = Rp 15.523.730 .-

Total biaya variabel tambahan = Rp 7.761.865 + Rp 15.523.730 = Rp 23.285.595 .-

3.2.3 Biaya Variabel Lainnya Diperkirakan 2.5

 dari biaya variabel tambahan = 0.025 x Rp 23.285.595 = Rp 582.140 .-

Total biaya variabel

= Rp 1.576.240.719 .-

Total biaya produksi = Biaya tetap + Biaya variabel = Rp 13.071.902.611 + Rp Rp 1.576.240.719 = Rp 14.648.143.330 .4

PERKIRAAN LABA / RUGI PERUSAHAAN

4.1

Laba Sebelum Pajak (Bruto)

Laba atas penjualan

= Total penjualan – Total biaya produksi


= Rp 27.433.875.427 – Rp 14.648.143.330 = Rp 12.785.732.097 .Bonus perusahaan untuk karyawan 0.5% dari keuntungan perusahaan; Maka.

= 0.005 x Rp 12.785.732.097 = Rp 63.928.660 .-

Pengurangan bonus atas penghasilan bruto sesuai dengan UU RI No.17 Tahun 2000 Pasal 6 ayat 1 sehingga: Laba sebelum pajak

= Rp 12.785.732.097 – Rp 63.928.660 = Rp 12.721.803.437 .-

4.2 Pajak Penghasilan (PPh)

Berdasarkan UU RI Nomor 17 ayat 1 Tahun 2000. Tentang Perubahan Ketiga atas Undang-undang Nomor 7 Tahun 1983 Tentang Pajak Penghasilan yang meliputi:



Penghasilan sampai dengan Rp 50.000.000.- dikenakan pajak sebesar 10%.



Penghasilan Rp 50.000.000.- sampai dengan Rp 100.000.000.- dikenakan pajak sebesar 15%.



Penghasilan di atas Rp 100.000.000.- dikenakan pajak sebesar 30%.

Maka pajak penghasilan yang harus dibayar adalah: 10 x Rp 50.000.000

= Rp

5.000.000.-

15 x (Rp 100.000.000 – Rp 50.000.000)

= Rp

7.500.000.-

30 x (Rp 12.721.803.437 – Rp 100.000.000)

= Rp

3.786.541.031 .+

= Rp

3.799.041.031.-

Total PPh 4.3 Laba Setelah Pajak

Laba setelah pajak

= Laba sebelum pajak – PPh = Rp 12.721.803.437– Rp Rp 3.799.041.031 = Rp 8.922.762.406 .-

5

ANALISA EKONOMI

5.1 Profit Margin (PM)


Laba sebelum pajak



PM

Total penjualan

x 100 %

Rp 12.721.803.437



x 100 %

Rp 27.433.875.427

 46.3726 % 5.2 Break Event Point (BEP) Biaya Tetap



BEP

Total Penjualan

 Biaya Variabel

x 100 %

Rp12.467.240.926



Rp 24.841.876.118 - Rp 1.610.019.290

x 100 %

= 50,5534% Kapasitas produksi pada titik BEP = 0,5055 x 2.250 ton/tahun = 1137.4506 ton/tahun Nilai penjualan pada titik BEP

= 0,5055 x Rp 27.433.875.427 = Rp 13.868.745.222 .-

5.3 Return on Investment (ROI)

Laba setelah pajak



ROI


x 100 %

Rp 8.922.762.406

=

x 100 % = 20,4114 %

Rp 43.714.509.371

5.4 Pay Out Time (POT)

1



POT



ROI

x 1 tahun

1 x 1 tahun 0,2041

 4,8992 tahun = 5 tahun 5.5 Return on Network (RON)

RON

 

Laba setelah pajak Modal sendiri

x 100 %

Rp 7.515.054.976 Rp 26.228.705.623

x 100 %


[123doc.vn] Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Bio Oil Dengan Proses Pyrolysis Dari Batang Jagung Dengan Kapasitas 2 250 Ton Tahun

Recommend Documents