123dok Pra Rancangan Pabrik Magnesium Sulfat Heptahydrat Mgso4 7h2o Dari Bahan Baku Magnesium Karbonat Mgco3 Dan Asam s

PRA RANCANGAN PABRIK MAGNESIUM SULFAT HEPTAHYDRAT (MgSO 4 .7H2 O) DARI BAHAN BAKU MAGNESIUM KARBONAT (MgCO 3 ) DAN ASAM SULFAT (H 2 SO4 ) DENGAN KAPASITAS 46.500 TON/TAHUN

TUGAS AKHIR Diajukan untuk Memenuhi Persyaratan Ujian Sarjana Sains Terapan

OLEH : KHAIRI SAPUTRA NIM : 035201026

PROGRAM STUDI TEKNOLOGI KIMIA INDUSTRI DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA 2007

Universitas Sumatera Utara

LEMBAR PENGESAHAN PRA RANCANGAN PABRIK MAGNESIUM SULFAT HEPTAHYDRAT (MgSO 4 .7H2 O) DARI BAHAN BAKU MAGNESIUM KARBONAT (MgCO 3 ) DAN ASAM SULFAT (H 2 SO4 ) DENGAN KAPASITAS 46.500 TON/TAHUN TUGAS AKHIR Diajukan untuk Memenuhi Persyaratan Ujian Sarjana Sains Terapan OLEH : KHAIRI SAPUTRA NIM : 035201026

Telah Diperiksa/Disetujui Dosen Pembimbing I

Dosen Pembimbing II

(Dr.Ir.Iriany, M.Si)

(Dr.Ir.Irvan, M.Si)

NIP. 131882286

NIP. 132126842

Dosen Penguji I

(Dr.Ir.Iriany, M.Si) NIP. 131882286

Dosen Penguji II

Dosen Penguji III

(Rondang Tambun, ST.MT ) (Ir.Syahrul Fauzi Srg.MT) NIP. 132282133

NIP.131459560

Mengetahui, Koordinator Tugas Akhir

(Dr.Ir.Irvan, M.Si) NIP. 132126842

PROGRAM STUDI TEKNOLOGI KIMIA INDUSTRI DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA 2007


KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Allah SWT yang telah memberikan kemampuan dan kesabaran kepada penulis sehingga dapat menyelesaikan Tugas Akhir dengan judul “Pra Rancangan Pabrik Magnesium Sulfat Heptahydrat (Garam Epsom) dari Magnesium Karbonat dan Asam Sulfat dengan Kapasitas 15.000 ton/tahun”.

Tugas Akhir ini ditulis untuk melengkapi salah satu syarat mengikuti ujian sarjana di Departemen Teknik Kimia, Program Studi Teknologi Kimia Industri, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. Dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini penulis banyak menerima bantuan, bimbingan dan fasilitas dari berbagai pihak. Penulis berterima kasih kepada : 1. Kedua Orang Tua Penulis atas doa, bimbingan dan motivasi yang diberikan hingga saat ini. 2. Ibu Dr.Ir.Iriany, M.Si, selaku Dosen Pembimbing I yang telah banyak memberikan masukan, arahan dan bimbingan selama menyelesaikan Tugas Akhir ini. 3. Bapak Dr.Ir.Irvan, M.T, selaku Koordinator Tugas Akhir dan juga Dosen Pembimbing II yang telah memberikan bimbingan dan masukan kepada penulis dalam penyelesaian Tugas Akhir ini. 4. Bapak Ir.Indra Surya, M.Sc, selaku Ketua Departemen Teknik Kimia 5. Ibu Maya Sarah ST. M.T, selaku Sekretaris Departemen Teknik Kimia 6. Staf Pengajar Departemen Teknik Kimia atas ilmu yang diberikan kepada penulis sehingga penulis dapat mengerjakan Tugas Akhir ini. 7. Para Pegawai Departemen Teknik Kimia atas bantuan dan kemudahan administratif yang diberikan 8. Rekan penulis dalam penyelesaian Tugas Akhir ini Rispa Hidayat Lubis 9. Teman – teman Penulis Rico, Royan, Ozan, Wahyu, Zulham, Izal, Jumri yang selama ini memberikan semangat dan dukungannya dukungannya kepada penulis. 10. Teman-teman Stambuk 2003 yang tidak dapat disebutkan satu persatu yang juga telah memberikan memberikan semangat semangat kepada penulis. penulis.


Penulis menyadari Tugas Akhir ini masih banyak kekurangan dikarenakan keterbatasan pengetahuan dan pengalaman penulis, untuk itu penulis mengharapkan saran dan kritik yang membangun. Semoga Tugas Akhir ini bisa bermanfaat bagi para pembaca.

Medan, Desember 2007 Penulis,

(Khairi Saputra)


INTI SARI

Salah satu jenis garam Magnesium Sulfat adalah garam Epsom atau Magnesium Sulfat heptahydrat (MgSO 4 .7H 2 O) yang mengandung mineral-mineral magnesium. Garam ini dikenal sebagai jenis garam yang sangat penting dan dapat digunakan dalam industri-industri, seperti: industri tekstil dan dalam bidang pertanian, yaitu pupuk. Selama ini pemerintah Indonesia masih mengandalkan impor terhadap garam Epsom sedangkan penggunaannya sangat besar, sehingga perlu dilakukan penekanan impor garam Epsom. Direncanakan Pabrik Garam Epsom memproduksi sekitar 46.500 ton/tahun dengan 320 hari kerja setahun dan didirikan di kabupaten Gresik, Jawa Timur dengan 2

luas areal 10.000 m . Karyawan operasi yang dibutuhkan berjumlah 150 orang dengan bentuk badan usaha Perseroan Terbatas (PT) yang dipimpin oleh seorang Manager dengan struktur organisasi sistem garis dan staf. Hasil Analisa Ekonomi Pabrik Garam Epsom adalah sebagai berikut :

•

Modal Investasi

= Rp. 496.361.156.006,742,-

•

Biaya Produksi

= Rp. 536.399.269.613,66,-

•

Laba Bersih

= Rp. 112.025.681.031,34,-

•

Profit Margin

= 22,97 %

•

Break Even Point (BEP)

= 46,23 %

•

Return on Investment (ROI)

= 22,57 %

•

Pay Out Time (POT)

= 4,43 Tahun

•

Return on Network (RON)

= 37,62 %

•

Internal Rate on Return (IRR)

= 34,51 %


DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR…………………………………………………………….

i

INTISARI…………………………………………………………………………

iii

DAFTAR ISI……………………………………………………………………...

iv

DAFTAR TABEL…………………………………………………………………

ix

DAFTAR GAMBAR……………………………………………………………..

xi

BAB I

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

I-1

1.1

Latar Belakang..................................................................................

I-1

1.2

Perumusan Masalah...........................................................................

I-2

1.3

Tujuan Perancangan Pabrik...............................................................

I-2

1.4

Dasar Rancangan Pabrik....................................................................

I-2

1.4.1

Kapasitas Pabrik..................................................................

I-2

1.4.2

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

I-2

TINJAUAN PUSTAKA...................................................................

II-1

2.1

Landasan Teori..................................................................................

II-1

2.2

Sifat-sifat Reaktan dan Produk..........................................................

II-2

2.2.1

Sifat-sifat Reaktan...............................................................

II-2

2.2.2

Sifat-sifat Produk...............................................................

II-3

2.3

Deskripsi Proses................................................................................

II-4

2.4

Diagram Pembuatan Garam Epsom.................................................

II-5

BAB III

NERACA MASSA..........................................................................

III-1

3.1

Neraca Massa di Tangki Pencampur (T-03)....................................

III-1

3.2

Neraca Massa di Reaktor (R)...........................................................

III-1

3.3

Neraca Massa di Filter Press (FP)....................................................

III-2

3.4

Neraca Massa di Tangki Penetral (T-05).........................................

III-2

3.5

Neraca Massa di Evaporator (EV)...................................................

III-3

3.6

Neraca Massa di Crystalizerr (CR)..................................................

III-3

3.7

Neraca Massa di Sentrifuse (S)......................................................

III-4

BAB II


BAB IV

NERACA PANAS...........................................................................

IV-1

4.1

Neraca Panas di Reaktor (R)...........................................................

IV-1

4.2

Neraca Panas di Filter Press (FP)....................................................

IV-1

4.3

Neraca Panas di Tangki Penetral (T-05).........................................

IV-1

4.4

Neraca Panas di Evaporator (EV)...................................................

IV-2

4.5

Neraca Panas di Crystalizerr (CR)..................................................

IV-2

BAB V

SPESIFIKASI ALAT........................................................................

V-1

5.1

Gudang Bahan Baku (GB)................................................................

V-1

5.2

Gudang Produk (GP)........................................................................

V-1

5.3

Bucket Elevator (BE)........................................................................

V-2

5.4

Belt Conveyor (BC)...........................................................................

V-2

5.5

Tangki Asam Sulfat 98% (T-01)......................................................

V-3

5.6

Tangki H 2 O (T-02).................................................................

V-3

5.7

Tangki Pencampur (T-03)................................................................

V-4

5.8

Tangki Penetral (T-05).....................................................................

V-4

5.9

Reaktor (R).......................................................................................

V-5

5.10

Filter Press (FP)................................................................................

V-6

5.11

Bak Pengendap (BP).........................................................................

V-6

5.12

Bin (T-04)..........................................................................................

V-7

5.13

Evaporator (EV)................................................................................

V-7

5.14

Crystalizerr (CR)...............................................................................

V-8

5.15

Sentrifuse (S).....................................................................................

V-8

5.16

Pompa Tangki Asam Sulfat 98% (P-01)...........................................

V-9

5.17

Pompa Tangki H 2 O (P-02)................................................................

V-9

5.18

Pompa Tangki Pencampur (P-03).....................................................

V-10

5.19

Pompa Reaktor (P-04).......................................................................

V-10

5.20

Pompa Filter Press (P-05).................................................................

V-11

5.21

Pompa Evaporator (P-06)..................................................................

V-12

5.22

Pompa Tangki Penetral (P-07)................................................................V-12


BAB VI

INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA..................

VI-1

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

VI-1

6.1.1

Tujuan Pengendalian..........................................................

VI-3

6.1.2

Jenis-jenis Pengendalian dan Alat Pengendali....................

VI-3

6.1.3

Variabel-variabel Proses dalam Sistem Pengendalian........

VI-10

6.1.4

Syarat Perancangan Pengendalian......................................

VI-11

6.2

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

VI-14

BAB VII

UTILITAS........................................................................................

VII-1

7.1

Kebutuhan Steam.............................................................................

VII-1

7.2

Kebutuhan Air..................................................................................

VII-2

7.2.1 Pengendapan...........................................................................

VII-5

7.2.2 Klarifikasi................................................................................

VII-5

7.2.3 Filtrasi.....................................................................................

VII-6

7.2.4 Demineralisasi.........................................................................

VII-7

7.2.5 Deaerator.................................................................................

VII-11

7.3

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

VII-11

7.4

Kebutuhan Listrik............................................................................. VII-12

7.5

Kebutuhan Bahan Bakar................................................................... VII-12

7.6

Unit Pengolahan Limbah.................................................................. VII-13

6.1

BAB VIII 8.1

BAB

LOKASI DAN TATA LETAK PABRIK.......................................

VIII-1

Lokasi Pabrik.................................................................................... VIII-1 8.1.1

Faktor Utama......................................................................

VIII-1

8.1.2

Faktor Khusus..................................................................... VIII-2

8.2

Tata Letak Pabrik.............................................................................. VIII-3

8.3

Perincian Luas Tanah........................................................................ VIII-5

IX

ORGANISASI DAN MANAJEMEN PERUSAHAAN…………

IX-1

9.1

Organisasi Perusahaan……………………………………………..

IX-1

9.1.1

Bentuk Organisasi Garis………………………………….

IX-2

9.1.2

Bentuk Organisasi Fungsional……………………………

IX-2

9.1.3

Bentuk Organisasi Garis dan Staf………………………..

IX-3


9.1.4

Bentuk Organisasi Fungsional dan Staf………………….

IX-3

9.2

Manajemen Perusahaan…………………………………………….

IX-3

9.3

Bentuk Hukum Badan Usaha……………………………………....

IX-4

9.4

Uraian Tugas, Wewenang dan Tanggungjawab…………………...

IX-5

9.4.1

Rapat Umum Pemegang Saham (RUPS)………………....

IX-5

9.4.2

Dewan Komisaris………………………………………....

IX-6

9.4.3

Manager…………………………………………..............

IX-6

9.4.4

Kepala Bagian Finansial………………………………….

IX-6

9.4.5

Kepala Bagian SDM / Umum……………………………

IX-6

9.4.6

Manager Produksi………………………………………...

IX-7

9.4.7

Kepala Bagian Teknik……………………………………

IX-7

9.4.8

Kepala Seksi Pembelian .....................................................

IX-7

9.4.9

Kepala Seksi Marketing......................................................

IX-7

9.4.10

Kepala Seksi Personalia......................................................

IX-7

9.4.11

Kepala Seksi General Affair..............................................

IX-8

9.4.12

Kepala Seksi Keamanan......................................................

IX-8

9.4.13

Kepala Seksi Instrumentasi.................................................

IX-8

9.4.14

Kepala Seksi Maintenance dan Listrik...............................

IX-8

9.4.15

Kepala Seksi Proses............................................................

IX-8

9.4.16

Kepala Seksi Utilitas...........................................................

IX-8

9.4.17

Kepala Seksi Laboratorium.................................................

IX-9

Tenaga Kerja dan Jam Kerja ............................................................

IX-9

9.5.1

Jumlah dan Tingkat Pendidikan Tenaga Kerja...................

IX-9

9.5.2

Pengaturan Jam Kerja.........................................................

IX-10

Kesejahteraan Tenaga Kerja.............................................................

IX-12

ANALISA EKONOMI…………………………………………….

X-1

Modal Investasi…………………………………………………….

X-1

10.1.1

Modal Investasi Tetap (FCI)………………………………

X-1

10.1.2

Modal Kerja (WC)………………………………………..

X-2

Biaya Produksi Total (BPT)………………………………………..

X-3

10.2.1

Biaya Tetap (FC)………………………………………….

X-3

10.2.2

Biaya Variabel (VC)……………………………………...

X-4

9.5

9.6 BAB X 10.1

10.2


10.3

Total Penjualan……………………………………….…………….

X-4

10.4

Perkiraan Rugi/Laba Usaha…………………………………….......

X-4

10.5

Analisa Aspek Ekonomi…………………………………………....

X-5

10.5.1

Profit Margin (PM)……………………………………….

X-5

10.5.2 Break Even Point (BEP)………………………………….

X-5

10.5.3 Return On Investment (ROI)…………………………….

X-6

10.5.4

Pay Out Time (POT)……………………………………...

X-6

10.5.5 Return On Network (RON)………………………………

X-7

10.5.6 Internal Rate Of Return (IRR)……………………………

X-7

KESIMPULAN……………………………………………………

XI-1

BAB XI

DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN A

PERHITUNGAN NERACA MASSA……………………….

LA-1

LAMPIRAN B

PERHITUNGAN NERACA PANAS……………………….

LB-1

LAMPIRAN C

SPESIFIKASI ALAT…………………………………………

LC-1

LAMPIRAN D

SPESIFIKASI PERALATAN UTILITAS…………………..

LD-1

LAMPIRAN E

PERHITUNGAN ANALISA EKONOMI…………………..

LE-1


DAFTAR TABEL

Tabel 2.1

Jenis-jenis Magnesium Sulfat berdasarkan kandungan Hydrat …….

II-1

Tabel 3.1

Neraca Massa di Tangki Pencampur (T-03)………………………...

III-1

Tabel 3.2

Neraca Massa di Reaktor (R)……………………..............................

III-1

Tabel 3.3

Neraca Massa di Filter Press (FP)…………………………..............

III-2

Tabel 3.4

Neraca Massa di Tangki Penetral (T-05)……………………............

III-2

Tabel 3.5

Neraca Massa di Evaporator (EV)…………………….…….............

III-3

Tabel 3.6

Neraca Massa di Crystalizerr (CR)…………….………....................

III-3

Tabel 3.7

Neraca Massa di Sentrifuse (S)……………………..........................

III-4

Tabel 4.1

Neraca Panas di Reaktor (R)……………………..............................

IV-1

Tabel 4.2

Neraca Panas di Filter Press (FP)…………………………..............

IV-1

Tabel 4.3

Neraca Panas di Tangki Penetral (T-05)……………………............

IV-1

Tabel 4.4

Neraca Panas di Evaporator (EV)…………………….…….............

IV-2

Tabel 4.5

Neraca Panas di Crystalizerr (CR)…………….………....................

IV-2

Tabel 6.1

Jenis Variabel dan pengukuran dan controller yang digunakan........

VI-9

Tabel 6.2

Jenis Variabel dan pengukuran dan controller yang digunakan lanjutan ...................................................................

Tabel 6.3

VI-10

Daftar Penggunaan Instrumentasi pada Pra – Rancangan Pabrik Pembuatan Magnesium Sulfat ...............................................

VI-11

Tabel 7.1

Kebutuhan Steam….……………….…….........................................

VII-1

Tabel 7.2

Kebutuhan Air Proses……….……...................................................

VII-2

Tabel 7.3

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

VII-2

Tabel 7.4

Pemakaian air untuk berbagai kebutuhan...........................................

VII-3

Tabel 7.5

Karakteristik Air sungai Gresik ........................................................

VII-4

Tabel 7.6

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

VII-11

Tabel 7.7

Perincian Kebutuhan Listrik..............................................................

VII-12

Tabel 7.8

Spesifikasi Komposisi Limbah cair Proses.......................................

VII-14

Tabel 8.1

Perincian Luas Tanah...……………….……...................................

VIII-5

Tabel 9.1

Jumlah Tenaga Kerja Beserta Tingkat Pendidikannya..……..……..

IX-9

Tabel 9.2

Jadwal Kerja Shift………………………………………………….

IX-11

Tabel LA.1 Neraca Massa Pada Tangki Pancampur (T-03)............................

LA-3


Tabel LA.2 Neraca Massa di Reaktor (R).........................................................

LA-8

Tabel LA.3 Neraca Massa Pada Filter Press (FP)..........................................

LA-10

Tabel LA.4 Neraca Massa pada Tanki Penetral (T-05)...................................

LA-12

Tabel LA.5 Neraca Massa di Evaporator (EV)................................................

LA-14

Tabel LA.2 Neraca Massa di Crystallizer (CR)................................................

LA-15

Tabel LA.1 Neraca Massa Pada Sentrifusi (S).................................................

LA-16

O

Tabel LB.1

Panas Bahan Masuk Pada Reaktor (R) Pada 30 C......................

LB-3

Tabel LB.2

Perhitungan ∆H r2 Reaksi 1............................................................

LB-3

Tabel LB.3


LB-4

Tabel LB.4


LB-5

Tabel LB.6

Panas Bahan Keluar Pada Reaktor (R) Pada T = 90 C...............

Tabel LB.7

Panas Bahan Keluar Pada Evaporator (EV) Pada T = 100,71 C

Tabel LB.8

Panas Bahan Recycle Pada T = 20 C.........................................

Tabel LB.9

Panas Bahan Keluar Pada Crystallizer (CR) Pada T = 20 C....

LB-9

Tabel LC.1 Komposisi Umpan Masuk Reaktor .............................................

LC-17

Tabel LC.2

Komposisi Umpan Masuk Filter Press .........................................

LC-23

Tabel LE.1

Harga Indeks Marshall dan Swift..……..….……………….……..

LE-2

Tabel LE.2

Estimasi Harga Peralatan Proses...……..….……………….……..

LE-5

Tabel LE.3

Estimasi Harga Peralatan Utilitas..……..….……………….……..

LE-6

Tabel LE.4

Perincian Harga Bangunan dan Sarana lainnya…………….……..

LE-8

Tabel LE.5

Rincian Biaya Sarana Transportasi……..….……………….……..

LE-9

Tabel LE.6

Perincian Gaji Pegawai Pabrik Garam Epsom..…………….……..

LE-13

Tabel LE.7

Perincian Biaya Kas……………...……..….……………….……..

LE-14

Tabel LE.8

Perincian Modal Kerja…………...……..….……………….……..

LE-15

Tabel LE.9

Aturan Depresiasi UU RI No.17 Tahun 2000..…………….……..

LE-16

Tabel LE.10 Perhitungan Biaya Depresiasi UU RI No.17 Tahun 2000….……..

LE-17

Tabel LE.11 Data Hasil Perhitungan Internal Rate Of Return (IRR)…….……..

LE-26

O

O

O

O

LB-5 LB-7 LB-8


DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1

Diagram Blok Pembuatan Garam Epsom …………………….....

II-5

Gambar 6.1

Diagraam Balok Sistem Pengendalian Feedback.........................

VI-4

Gambar 6.2

Sebuah Loop Pengendalian ...........................................................

VI-5

Gambar 6.3

Suatu Proses Terkendali ...............................................................

VI-5

Gambar 6.4

Instrumentasi pada Tanki...............................................................

VI-12

Gambar 6.5

Instrumentasi pada Pompa............................................................... VI-12

Gambar 6.6

Instrumentasi pada Reaktor ..........................................................

VI-13

Gambar 6.7

Instrumentasi pada Filter Press.....................................................

VI-13

Gambar 6.8

Instrumentasi pada Crystallisator..................................................

VI-14

Gambar 6.9

Tingkat Kerusakan Pada Suatu Pabrik........................................

VI-15

Gambar 9.1

Struktur Organisasi Pabrik Magnesium Sulfat............................

IX-13

Gambar LD.1 Grafik Kompressi Uap Refrigerasi Pada Diagram P vs H……..

LD-47

Gambar LE.1 Break Even Chart Pabrik Garam Epsom………………………..

LE-24


INTI SARI

Salah satu jenis garam Magnesium Sulfat adalah garam Epsom atau Magnesium Sulfat heptahydrat (MgSO 4 .7H 2 O) yang mengandung mineral-mineral magnesium. Garam ini dikenal sebagai jenis garam yang sangat penting dan dapat digunakan dalam industri-industri, seperti: industri tekstil dan dalam bidang pertanian, yaitu pupuk. Selama ini pemerintah Indonesia masih mengandalkan impor terhadap garam Epsom sedangkan penggunaannya sangat besar, sehingga perlu dilakukan penekanan impor garam Epsom. Direncanakan Pabrik Garam Epsom memproduksi sekitar 46.500 ton/tahun dengan 320 hari kerja setahun dan didirikan di kabupaten Gresik, Jawa Timur dengan 2

luas areal 10.000 m . Karyawan operasi yang dibutuhkan berjumlah 150 orang dengan bentuk badan usaha Perseroan Terbatas (PT) yang dipimpin oleh seorang Manager dengan struktur organisasi sistem garis dan staf. Hasil Analisa Ekonomi Pabrik Garam Epsom adalah sebagai berikut :

•

Modal Investasi

= Rp. 496.361.156.006,742,-

•

Biaya Produksi

= Rp. 536.399.269.613,66,-

•

Laba Bersih

= Rp. 112.025.681.031,34,-

•

Profit Margin

= 22,97 %

•

Break Even Point (BEP)

= 46,23 %

•

Return on Investment (ROI)

= 22,57 %

•

Pay Out Time (POT)

= 4,43 Tahun

•

Return on Network (RON)

= 37,62 %

•

Internal Rate on Return (IRR)

= 34,51 %


BAB I PENDAHULUAN

1.1

Latar Belakang

Magnesium Sulfat merupakan garam yang paling penting diantara garam yang lainnya. Salah satu jenis garam Magnesium Sulfat adalah garam Epsom atau Magnesium Sulfat heptahydrat (MgSO4 .7H 2 O) yang mengandung mineral-mineral magnesium. Bertambahnya kemajuan suatu negara maka akan bertambah pula tingkat kebutuhan akan Magnesium Sulfat. Kebutuhan akan Magnesium Sulfat terutama terutama Garam Epsom sebagai pupuk dalam pertanian sangat tinggi, terbukti pada tahun 1997 pupuk epsomit di negara kita masih mengandalkan produk impor dari Jerman. Hal ini secara ekonomis sangat tidak menguntungkan bagi kita, karena selain memerlukan devisa yang cukup besar juga menutup kemungkinan pengembangan teknologi khususnya pengolahan bahan dasar dalam negeri seperti dolomit yang mengandung banyak Magnesium Karbonat yang ditransformasikan menjadi kieserit dan epsomit. Secara umum pemakaian atau kegunaan dari Magnesium Sulfat heptahydrat (MgSO 4 .7H 2 O) dapat dijelaskan sebagai berikut : 1. Dalam skala besar digunakan dalam industri tekstil yaitu sebagai bahan celupan dengan warna anilin, pada pakaian dari bahan katun. 2. Digunakan sebagai koagulan dan bahan pengendap pada proses pengolahan air, baik air minum maupun air buangan. 3. Digunakan

sebagai

bahan

analgesik

yaitu

suatu

obat

yang

dapat

menghilangkan rasa nyeri. 4. Dalam pertanian garam Epsom dapat digunakan sebagai pupuk. (Nurhaida, 1997). 5. Sebagai bahan purgatif yaitu dapat digunakan sebagai obat pencahar atau obat pencuci perut.


1.2

Perumusan Masalah

Melihat

perkembangan

produksi

Magnesium

(MgSO 4 .7H 2 O), permintaan akan garam Inggris ini

Sulfat

hepatahydrat

untuk keperluan-keperluan

seperti industri tekstil, pengolahan limbah dan cat serta pupuk dalam pertanian belum dapat dipenuhi, karena kebutuhan Magnesium Sulfat heptahydrat terus meningkat untuk kebutuhan hidup manusia, sehingga perlu didirikan pabrik Magnesium Sulfat Heptahydrat (MgSO4 .7H 2 O).

1.3

Tujuan Pra Rancangan Pabrik

Mengingat pentingnya Magnesium Sulfat Heptahydrat (MgSO4 .7H 2 O) sebagai

bahan

MgSO 4 .7H 2 O

baku terus

untuk meningkat

industri-industri tiap

tahun,

lainnya, maka

sehingga

tujuan

kebutuhan

didirikan

MgSO 4 .7H 2 O ini adalah untuk mengekspor Magnesium Sulfat heptahydrat

pabrik dan

mencukupi kebutuhan akan Epsom di negara kita serta menekan laju impor akan Magnesium Sulfat heptahydrat tersebut.

1.4

Dasar Rancangan Pabrik

1.4.1

Kapasitas Pabrik

Berdasarkan

peningkatan akan kebutuhan impor MgSO4 .7H 2 O setiap

tahunnya, dimana kebutuhan MgSO4 .7H 2 O mengalami kenaikan per tahun. Pra rancangan pabrik ini direncanakan memiliki kapasitas produksi 46.500 ton/tahun, dan produksinya diharapkan mampu dijadikan sebagai komoditi ekspor dan menekan laju impor MgSO4 .7H 2 O yang dilakukan setiap tahunnya.

1.4.2

Lokasi Pabrik

Pabrik ini direncanakan didirikan di Kabupaten Gresik, tepatnya disekitar daerah Kali tengah, Jawa Timur. Dasar pertimbangan yang dilakukan dalam pemilihan lokasi tersebut adalah sebagai berikut : 

Bahan Baku Bahan Asam Sulfat diperoleh dari kawasan industri Gresik.




Transportasi Lokasi yang dipilih dalam pra rancangan pabrik MgSO4 .7H 2 O

ini

merupakan daerah yang dilalui jalur jalan raya, kereta api dan pelabuhan dan telah tersedia alat transportasi yang cukup baik.



Utilitas Utilitas khususnya air dapat diperoleh di sungai Gresik yang tidak jauh dari lokasi pabrik tepatnya didaerah Kali Tengah. Debit air sungai yang cukup besar menjamin kesinambungan persediaan air. Untuk keperluan generator yaitu solar dapat diperoleh dari Pertamina unit pembekalan dan pemasaran dalam negeri serta tenaga listrik yang berasal dari PLN wilayah Jawa Timur.



Tenaga Kerja Tersedianya tenaga kerja yang banyak dan murah. Untuk tenaga kerja berpendidikan SMA dan SMK banyak tersedia, hal ini dapat dilihat dari banyaknya berdiri sekolah – sekolah umum dan kejuruan dan juga beberapa Universitas yang ada di Jawa Timur.



Kondisi Iklim dan Cuaca Untuk daerah ini iklimnya relatif stabil sehingga memungkinkan pabrik berjalan dengan lancar. Temperatur udara tidak pernah mengalami penurunan maupun kenaikan yang cukup tajam dimana temperatur udara diantara 25-30 0

C dan tekanan udara pada tekanan 1 atm.



Biaya untuk Tanah Tanah yang tersedia untuk lokasi pabrik ini masih cukup luas dengan harga yang terjangkau, sehingga membuka peluang untuk perluasan pabrik nantinya, sebagaimana yang telah dilakukan oleh pabrik lainnya.


BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1

Landasan Teori

Magnesium Sulfat merupakan salah satu jenis garam. Magnesium Sulfat memiliki banyak jenis. Dimana masing - masing jenis ini memiliki fungsi tertentu. Hal ini tergantung pada hydrat yang dimiliki. Beberapa macam Magnesium Sulfat berdasarkan kandungan hidratnya dapat dilihat pada tabel 2.1 berikut. Tabel 2.1 Jenis – jenis Magnesium Sulfat berdasarkan kandungan Hydrat Nama

Rumus

Mineral

Bangun

Monohydrate

Kieserit

MgSO 4 .H 2 O

2

Tetrahydrate

Starkeyite

MgSO 4 .4H 2 O

3

Pentahydrate

Pentahydrite

MgSO 4 .5H 2 O

4

Hexahydrate

Hexahydrite

MgSO 4 .6H 2 O

5

Heptahydrate

Epsomite

MgSO 4 .7H 2 O

No

Hydrat

1

( Sumber : freepatentsonline, 2007)

Garam Epsom adalah Salah satu jenis Magnesium Sulfat yang dianggap potensial . Garam ini dikenal sebagai salah satu jenis garam yang sangat penting dan dapat digunakan dalam industri-industri, seperti: dalam pewarnaan anilin, untuk produksi pakaian dari bahan katun. Seiring dengan perkembangan industri terutama dalam bidang farmakologi, aplikasi lain yang ditemukan dalam kegunaan garam Epsom ini adalah sebagai obat pencahar (pengobatan konstipasi fungsional dan tidak dapat mengatasi konstipasi yang disebabkan keadaan patologis usus sebelum pemeriksaan

radiologi,

pemeriksaan

rektum

dan

opersai

usus

dan

untuk

menghilangkan racun pada penderita keracunan). Dalam proses pembuatannya, Magnesium Sulfat dibuat dari bahan baku Magnesium Karbonat dan Asam Sulfat. (Asril dkk, 1986). Reaksinya sebagai berikut : MgCO 3 + H 2 SO 4 → MgSO 4 + CO 2 + H 2 O


Secara umum pemakaian atau kegunaan dari Magnesium Sulfat Heptahydrate yang dikenal dengan garan Epsom (MgSO4 .7H 2 O) dapat dijelaskan sebagai berikut : 1. Dalam skala besar digunakan dalam industri tekstil yaitu sebagai bahan celupan dengan warna anilin, pada pakaian dari bahan katun. 2. Digunakan sebagai koagulan dan bahan pengendap pada proses pengolahan air, baik air minum maupun air buangan. 3. Digunakan

sebagai

bahan

analgesik

yaitu

suatu

obat

yang

dapat

menghilangkan rasa nyeri. 4. Dalam pertanian garam Epsom dapat digunakan sebagai pupuk. (Nurhaida, 1997). 5. Sebagai bahan purgatif yaitu dapat digunakan sebagai obat pencahar atau obat pencuci perut.

2.2

Sifat-sifat Reaktan dan Produk

Sifat-sifat reaktan yang digunakan dan produk yang dihasilkan adalah sebagai berikut: 2.2.1 Sifat-sifat Reaktan : 1.

Asam Sulfat (H 2 SO 4 ) (Perry, 1999)

Sifat – sifatnya: 

Specific gravity

: 1,834



Titik lebur

: 10,49 OC



Refraktive Indeks

: 1,8357



Berat molekul

: 98,07 gr/mol



Titik didih

: 340 OC



Densitas

: 1,84 gr/ml



Merupakan Asam Kuat



Bersifat korosif terhadap logam



Merupakan senyawa polar



Pelarut yang baik untuk senyawa organik



Konstanta ionisasi kecil


2.

Magnesium

Karbonat

(MgCO 3 )

(www.tekmira.esdm.go.id,2006)

Sifat-sifatnya : 

Berat molekul

: 84,32 gr/mol



Spesific gravity

: 3.037



Merupakan garam dari asam lemah dan basa kuat



Digunakan dalam pembentukan Magnesium Oksida atau MgO Reaksinya : MgCO 3

Mg + CO 3



Digunakan sebagai batu kapur



Ion Mg2+ dalam air laut digunakan oleh kerang-kerangan untuk membuat cangkang (MgCO3 )



Bereaksi dengan ion Ca2+ mambentuk dolomit (CaCO 3 . MgCO 3 )

2.2.2 Sifat-sifat Produk : 1.

Magnesium Sulfat heptahydrate (MgSO4 .7H 2 O)

(Kick & Othmer,1969)

Sifat-sifatnya : 

Berat molekul

: 246,38 gr/mol



Spesifik grafity

: 1,68



Densitas

: 1,68 g/cm3



Titik leleh

: 70d



Kelarutan pada air dingin per 100 bagian : 72,40°



Kelarutan pada air panas per 100 bagian : 17840



Indeks Refractive



Kristalnya berbentuk rhombohedral



Tidak berwarna

: 1,433


2.3

Deskripsi Proses

Magnesium Karbonat dari Gudang Bahan Baku (GB) diangkut dengan Bucket Elevator (BE) yang diumpankan ke dalam Reaktor (R). Sementara itu asam sulfat yang telah diencerkan 12% yang berasal dari Tangki Pencampur (T-03) juga dialirkan dengan pompa (P-03) ke dalam Reaktor (R), dimana asam sulfat 12% diperoleh dari pencampuran antara asam sulfat 98% dari Tangki H2 SO 4 98% (T-01) yang dialirkan Pompa (P-01) dengan H2 O yang berasal dari Tangki H2 O (T-02) yang dialirkan Pompa (P-02). Magnesium Karbonat yang berasal dari (GB) dan asam sulfat yang telah diencerkan dari Tangki Pencampur (T-03) direaksikan ke dalam Reaktor (R) pada temperatur 90 0C. Reaksi sebagai berikut : MgCO 3 + H 2 SO 4 → MgSO 4 + CO 2 + H 2 O Produk yang keluar dari Reaktor (R) dipompakan dengan (P-04) ke dalam Filter Press (FP) yang berfungsi untuk memisahkan larutan Magnesium Sulfat yang dalam fasa cair dan cake yang dalam bentuk padatan yang ditampung pada Bak Pengendap (BP). Larutan yang berasal dari Filter Press (FP) dialirkan dengan Pompa (P-05) ke dalam Tangki Penetral (T-05). Pada Tangki Penetral (T-05) direaksikan dengan MgO yang berasal dari Bin (T-04) yang bertujuan untuk menghilangkan asam sulfat sisa yang keluar dari Filter Press (FP). Larutan yang berasal dari Tangki Penetral (T-05) dipompakan oleh Pompa (P-06) ke dalam Evaporator (EV). Setelah dari Evaporator, larutan dipompakan dengan Pompa (P-07) ke dalam Crystallizer (CR). Hasil dari Crystallizer (CR) yang berbentuk Kristal MgSO4 .7H 2 O dimasukkan kedalam Sentrifusi (S) untuk dilakukan pemisahan. Kemudian Kristal MgSO4 .7H 2 O diangkut dengan Belt Conveyor (BC) ke dalam gudang produk (GP) dan yang berbentuk larutan induk yang masih mengandung kristal - kristal terlarut seperti Magnesium Sulfat (MgSO 4 ) dan H 2 O direcycle kembali ke dalam Crystallizer (CR).


2.4

Blok Diagram Proses Pembuatan Magnesium Sulfat Heptahydrate (MgSO 4 .7H 2 O)

H2SO4 98%

H2O Tanki Pencampur H2SO4 12 %

Cake

MgCO3

Reaktor (90 OC)

Filter Press

Filtrat

Tanki Penetral

MgO

CO2 H2O Evaporator (100,71 OC)

Crystallizer (20 OC) MgSO4 H2O Sentrifusi

Kristal MgSO4. 7H2O

Gudang produk

Gambar 2.1 Blok Diagram Proses Pembuatan Magnesium Sulfat Heptahydrate (MgSO 4 .7H 2 O)


BAB XI KESIMPULAN

Hasil analisa perhitungan pada Pra Rancangan Pabrik Garam Epsom dengan kapasitas 46.500 ton/tahun diperoleh beberapa kesimpulan sebagai berikut : 1. Pabrik didirikan di kawasan Gresik, Jawa Timur dengan luas areal 10.000 m2 2. Jumlah karyawan operasi yang dibutuhkan adalah sebanyak 150 orang 3. Analisa Ekonomi yang didapat pada Pra Rancangan Pabrik Garam Epsom adalah sebagai berikut : a. Modal Investasi

= Rp. 496.361.156.006,742,-

b. Biaya Produksi

= Rp. 536.399.269.613,66,-

c. Laba Bersih

= Rp. 112.025.681.031,34,-

d. Profit Margin

= 22,97 %

e. Break Even Point (BEP)

= 46,23 %

f. Return of Investment (ROI)

= 22,57 %

g. Pay Out Time (POT)

= 4,43 Tahun

h. Return of Network (RON)

= 37,62 %

i. Internal Rate of Return (IRR)

= 34,51 %

4. Dari hasil analisa ekonomi dapat disimpulkan bahwa Pabrik Garam Epsom layak untuk didirikan.


DAFTAR PUSTAKA

Asosiasi Asuransi Jiwa Indonesia, AAJI. 2006. Brownell, L.E and Young E.H. 1959. “Process Equipment Design”. Wiley Eastern Ltd : New Delhi. Considine, Douglas M. 1974. “Instruments and Controls Handbook”. 2nd Edition. McGraw Hill Book Company : New York, USA. Crities,

Ron & George Tchobanoglous. 2004. “Small and Decentralized Wastemanagement System”. McGraw Hill Book Company : Singapore.

Esposito, Anthony. 1994. “Fluid Power With Application”. Prentice Hall International Inc : Ohio. Foust, A.S., L.A. Wenzel, C.W. Clump, L. Mais & L.B. Anderson. 1980. “Principles of Unit Operations”. 2nd Edition. Wiley : New York, USA. Geankoplis, C.J. 1997. “Transport Processes and Unit Operations”. 2nd Edition. Allyn and Bacon Inc : New York, USA. Gordon, M. Fair. 1968. “Water and Waste Water Engineering”. Vol 2. John Wiley and Sons Inc. New York. Jacob, K.D. 1953. “Fertilizer Technology and Recources”. Academic Press Inc : New York. Kern, D.Q. 1965. “Process Heat Transfer”. International Edition. McGraw Hill Book Company : New York, USA. McCabe, Warren L & Smith, J.C. 1999. “Operasi Teknik Kimia”. Alih Bahasa Jasiji, E.Ir. Edisi ke-4. Penerbit Erlangga : Jakarta. Metcalf & Eddy. 1991. “Waste Water Engineering Treatment, Dispsosal, Reuse”. McGraw Hill Book Company : New Delhi. Nalco. 1988. “The Nalco Water Handbook”. 2nd Edition. McGraw Hill Book Company : New York, USA. Perry, Robert H., Don W. Green & James O. Maloney. 1999. “Perry’s Chemical Engineers’ Handbook”. 7th Edition. McGraw Hill Book Company : New York, USA.


Peters, M.S., Klaus D Timmerhaus & Ronald E West. 2004. “Plant Design and Economics for Chemical Engineer”. 5th Edition. International Edition. McGraw Hill Book Company : Singapore. PT. Bratachem, 2007. Price Product List . Jakarta. PT. Juma Purba, 2007. Price Product List. Medan PT. Pertamina, 2007. Price Product List . Jakarta. PT. Prudential Life Assurance. 2006. Price Product List . Jakarta PT. SOCI, Februari 2006 Reklaitis, G.V. 1983. “Introduction to Material and Energy Balance”. McGraw Hill Book Company : New York, USA Rusjdi, M. 2004. “PPh Pajak Penghasilan”. Penerbit PT Indeks Gramedia : Jakarta. Rusdji, M. 2004. “PPN dan PPnBM : Pajak Pertambahan Nilai dan Pajak Atas Barang Mewah”. Penerbit PT Indeks Gramedia : Jakarta. Siagian, Sondang P. 1992. “Fungsi – fungsi Manajerial”. Penerbit Offset Radar Jaya: Jakarta. Smith, J.M. 2004. “Introduction to Chemical Engineering Thermodynamics”. 6th Edition. McGraw Hill Book Company : New York, USA. Sinnott, R.K. 1983. “Kejuruteraan Kimia”. Jilid 6. Penerbit Heading Hill Hall, Oxford, England. Sutarto. 2002. “Dasar – dasar Organisasi”. Penerbit Gajah Mada University Press : Yogyakarta, Indonesia. Teuku Beuna. 2007. “Belajar Merancang Pabrik Kimia dalam www.chem-isttry.org”. Walas, Stanley M. 1988. “Chemical Process Equipment”. Penerbit Butterworth : New York, USA. Waluyo. 2004. “Perubahan Perundang – undangan Perpajakan Era Reformasi”. Penerbit Salemba Empat : Jakarta. www.css.Cornell,educ.Fetrilizeranalisis.pdf www.alibaba.com www.the-innovationgroup.com/chemprofile


www.freepatentsonline.com www.phenoles.com www.deptan.go.id www.kmit.faperta.ugm.ac.id/artikel.html www.mining.lib.itb.ac.id www.nasih.staff.ugm.ac.id www.sinarindonesiabaru.co.id/iptek/index.html www.tumoutou.net/702_05123_/m_fatah.htm www.wikipedia.com


FLOWSHEET PRARANCANGAN PABRIK PEMBUATAN MAGNESIUMSULFAT HEPTAHIDRAT (MgSO4.7H2O) DARI MAGNESIUMKARBONAT (MgCO3) DAN ASAMSULFAT (H2SO4) CR

NOMOR

KODE

KETERANGAN

1

BE

Bucket Elevator

2

BC

Belt Conveyor

3

CR

Crystallizer

10

11

T-04

1

2

1

FLOWSHEET PRA RANCANGAN PABRIK PEMBUATAN MAGNESIUM SULFAT (MgSO4) DARI MAGNESIUM KARBONAT (MgCO3) DAN ASAM SULFAT (H2SO4)

4

FE 9

8

13 S P-07

GP 15

7

4

P-06

T-05 BC

5

FP 6

EV

Evaporator

5

FP

Filter Press

6

GB

Gudang Bahan baku

7

GP

Gudang Produk

P-05

4 GB

BP

3

8

2

T-03

T-02 P-02

Alur Komponen MgCO3 CaCO3 FeO H2SO4 H2O MgSO4 CaSO4 FeSO4 CO2 MgO MgSO4.7H2O Sub Total

NAMA / NIM

KHAIRI SAPUTRA / 035201026

DIPERIKSA OLEH:

DOSEN PEMBIMBING I

Dr. Ir Iriany, MSi

DOSEN PEMBIMBING II

Dr. Ir Irvan, MT

BakPengendap

9

BP S

10

P-01

Sentrifusi Pompa asam sulfat

11 12 13 14 15

P-02 P-03 P-04 P-05 P-06

Pompa H2O Pompa Tanki pencampur Pompa Reaktor Pompa Filter Press Pompa Evaporator

16 17 18 19 20 21 22

P-07 R T-01 T-02 T-03 T-04 T-05

Pompa Tanki Penetral Reaktor Tanki Asam Sulfat Tanki H2O Tanki Pencampur BIN Tanki Penetral

P-03

1

T-01

DIGAMBAR OLEH:

P-04

R BE

P-01

1 (kg/jam)

2 (kg/jam)

3 (kg/jam)

4 (kg/jam)

5 (kg/jam)

6 (kg/jam)

7 (kg/jam)

8 (kg/jam)

9 (kg/jam)

10 (kg/jam)

11 (kg/jam)

12 (kg/jam)

14 (kg/jam)

15 (kg/jam)

1.891.602 16.992 0,391 2.601,892 18.646,891

2.549,854 18.698,929

44.140

332.590 19.150,234 2.700.604 23.145 0,759 994.576

16.630 957.512 135.030 23.145 0,038

315.960 18.192,722 2.565.574

18.250,809 2.953.318

0,721 994.576

15.159,614

0,721 994.576

994.576

22.199,424

16.154,190

3.091.195 2.953.318

3.976.915 1.071.287

0,721

3.976.915 1.071.287 0,721

0,721

6.044.513 11.093,436

6.044.513 6.045.234

129.871 2.601,892

18.646,891

21.248,783

1.953.125

23.201,908

1.132.355

22.069,553

129.871

6.045.234

5.048.202


FLOWSHEET UTILITAS PRA RANCANGAN PABRIK PEMBUATAN MAGNESIUM SULFAT HEPTAHIDRAT (MgSO

4.7H2O)

DARI MAGNESIUM KARBONAT (MgCO 3) DAN ASAM SULFAT (H 2SO4) NOMOR

KODE

KETERANGAN

1

PU-01

Pompa Utilitas -01

Air Pendingin Bekas

Air Pendingin RF

PU-10

Steam

KU

MA

TU-04 PU-08

PU-09 TU-03

DE

PU-05

Air Domestik TU-05

TU-01

Air Proses

TU-02 CL

PU-04

PU-03 BP

Bak Penampung

PU-02

Pompa Utilitas -02

4

TU-01

Tanki Pelarut Alum

5

TU-02

Tanki Pelarut Natrium Karbonat

6 7

CL PU-03

Claryfier Pompa Utilitas -03

8

SF PU-04

9

PU-06

SF

BP

3

PU-07

AE

KE

2

PU-02

PU-01 Air Sungai

Sand Filter

10

MA

Pompa Utilitas -04 Menara Air

11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21

TU-03 KE PU-05 TU-45 AE PU-06 DE PU-07 KU PU-08 TU-09

Tanki Pelarut Asam Sulfat Kation Exchager Pompa Utilitas -05 Tanki Pelarut NaOH Anion Exchanger Pompa Utilitas -06 Deaerator Pompa Utilitas -07 Ketel Uap Pompa Utilitas -08 Tanki Pelarut

22

PU-09

Pompa Utilitas-09

23

RF

Refrigerasi

24

PU-09

Pompa Utilitas -09

FLOWSHEET UTILITAS PRA RANCANGAN PABRIK PEMBUATAN MAGNESIUM SULFAT HEPTAHIDRAT (MgSO4.7H2O) DARI MAGNESIUM KARBONAT (MgCO3) DAN ASAM SULFAT (H2SO4) DIGAMBAR OLEH:

NAMA / NIM


DIPERIKSA OLEH:

DOSEN PEMBIMBING I

Dr. Ir Iriany, MSi

DOSEN PEMBIMBING II

Dr. Ir Irvan, MT




FLOWSHEET PRA RANCANGAN PABRIK PEMBUATAN MAGNESIUM SULFAT (MgSO4.7H MAGNESIUM KARBONAT (MgCO 3) DAN ASAM SULFAT (H 2SO4)

8

3

7 EV

10 CR

FP 4

6

CR

GB

P-04 BE-01

P-05

R

P-06 9 3 BE-02

BP

P-03

GP

TP

2

P-02 T-02

1

P-01

T-01

Alur Komponen MgCO3 CaCO3

1 (kg/jam)

2 (kg/jam)

3 (kg/jam)

4 (kg/jam) 1.261,0676

5 (kg/jam)

113.281


FeO H2SO4

0,2604 1.478,1618 2.215,653

H2O

1.699,7271 12.494,6622

2 12.795,5674 1.800,3671 153.985 0,5496 6.630.272

MgSO4 CaSO4

294.270

FeSO4 CO2 MgSO4.7H2O Sub Total Total

1.478,1618

2.215,653 1.699,7271

1.302,0831

14.194,3893 15.496,4724

15.496,4724 15.496,4724


O) DARI

FLOWSHEET PRA RANCANGAN PABRIK PEMBUATAN MAG SULFAT (MgSO4) DARI MAGNESIUM KARBONAT (MgCO 3) D SULFAT (H2SO4)

6 (kg/jam)

DIGAMBAR OLEH:

NAMA / NIM


DIPERIKSA OLEH:

DOSEN PEMBIMBING I

Dr.Ir Iriany MSi

DOSEN PEMBIMBING II

Dr. Ir Irvan MT

7 (kg/jam)

8 (kg/jam)

9 (kg/jam)

10 (kg/jam)

NOMOR 1 2 3 4

KODE C-01 C-02 K FE

5

P

6

GB

7

GP


110.782 6.397.783 903.671 153.985 0,0273 0,042 1.132,199 23.198,53

315.912 18.190,126 1.800,3671 153.985 0,5496 994,40 22.066,331

315.912

315.912

15.502,701

0,779

0,779

994,40 5.252.539 5.252.539 16.497,101 5.569,25 5.569,25 23.198,53 5.569,25

8

J-01

9

J-02

10

J-03

11

J-04

12

J-05

13

J-06

14

R

15

TT-01

16

TT-02

17

TT-03


ESIUM N ASAM

KETERANGAN Bucket Elevator Bucket Elevator Crystalizer Evaporator Filter Press Gudang Bahan Baku Gudang Produk


Pompa-01 Pompa-02 Pompa-03 Pompa-04 Pompa-05 Pompa-06 Reaktor Tanki-01 Tanki-02 Tanki-03


Kapasitas Produks Biaya Tetap Biaya Variabel Total Biaya Produksi Penjualan 46500 137779562603 398619707010 536399269613 696410956800 0 137779562603 0 137779562603 0 4650 137779562603 39861970701 177641533304 69641095680 9300 137779562603 79723941402 217503504005 139282191360 13950 137779562603 119585912103 257365474706 208923287040 18600 137779562603 159447882804 297227445407 278564382720 23250 137779562603 199309853505 337089416108 348205478400 27900 137779562603 239171824206 376951386809 417846574080 32550 137779562603 279033794907 416813357510 487487669760 37200 137779562603 318895765608 456675328211 557128765440 41850 137779562603 358757736309 496537298912 626769861120 46500 137779562603 398619707010 536399269613 696410956800 800.000.000.000

Biaya Tetap Biaya Variabel Total Biaya Produksi Penjualan

700.000.000.000 ) 600.000.000.000 h a i p 500.000.000.000 u R ( 400.000.000.000 a g 300.000.000.000 r a H200.000.000.000

BEP

100.000.000.000 0 0

4500 9000 13500 18000 22500 27000 31500 36000 40500 45000 49500

Kapasitas Produksi (Ton/Thn)


TAMAN

GUDANG PRODUK

TAMAN

PARKIR

2

KANTOR

KANTIN BAGGING

1

3

LAB

4

WC

AREAL PROSES

BENGKEL

5

6

PARKIR GENERATOR LISTRIK

WC

7

PENGOLAHAN AIR


TAMAN

TAMAN

1

KETERANGAN : 1. POS SATPAM 2. TEMPAT IBADAH 3. POLIKLINIK 4. GUDANG BAHAN BAKU

GUDANG PRODUK

5. BAK PENAMPUNG

PARKIR

2

6. RUANG KONTROL 7. RUANG BAHAN BAKAR

KANTOR

KANTIN 3

BAGGING

LAB

8. BAK PENGENDAP

4

WC

9. GUDANG PERALATAN

5

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK

AREAL PROSES

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN DIAGRAM TATA LETAK PABRIK MAGNESIUM SULFAT HEPTAHIDRAT

PRA-RANCANGAN PABRIK MAGNESIUM SULFAT HEPTAHIDRAT

BENGKEL

6

7

8

8 Skala = 1 : 555,56 mm

Tanggal Tanda Tangan

Nama : Khairi Saputra Digambar NIM : 035201026

PARKIR

GENERATOR LISTRIK

Diperiksa/ 1. Nama : Dr.Ir.Iriany, M.Si NIP : 131 882 286 Disetujui 2. Nama : Dr.Ir.Irvan, M.T NIP : 132 126 842

WC

9

PENGOLAHAN AIR


Tabel LE.11 Data Hasil Perhitungan Internal Rate Of Return (IRR) Ta hun 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Laba Sebelum P aj ak

P aj ak

160011687186 176012855905 193614141495 212975555645 234273111209 257700422330 283470464563 311817511019 342999262121 377299188333

Nilai Internal Rate Of Return (IRR) I= I=

47986006156 52786356771 58066742449 63875166693 70264433363 77292626699 85023639369 93527753306 102882278636 113172256500

La ba Sesuda h P aj ak 112025681030 123226499133 135547399047 149100388951 164008677846 180407795631 198446825194 218289757713 240116983485 264126931833

Depresia si 36024640411 36024640411 36024640411 36024640411 36024640411 36024640411 36024640411 36024640411 36024640411 36024640411

Net Cash Flow -496361156006,0 148050321441 159251139544 171572039458 185125029362 200033318257 216432436042 234471465605 254314398124 276141623896 300151572244

P/F pada I =34% 1 0,7463 0,5569 0,4156 0,3102 0,2315 0,1727 0,1289 0,0962 0,0718 0,0536

PV pada I = 34 % -496361156006,0 110485314508 88689652230 71306992323 57417720509 46299718175 37384670520 30224311010 24464286930 19823881326 16080244169 5815635695,0

P/F pada I =34,51 % 1 0,743 0,553 0,411 0,305 0,227 0,169 0,126 0,093 0,069 0,052

PV pada I = 34,51 % -496361156006,0 110064462055 88015278996 70495240360 56547861157 45424603227 36538348313 29427564658 23728650181 19154539713 15478120702 0,0

0,34 0,3451237454556


FLOWSHEET PRARANCANGAN PABRIK PEMBUATAN MAGNESIUMSULFAT HEPTAHIDRAT (MgSO4.7H2O) DARI MAGNESIUMKARBONAT (MgCO3) DAN ASAMSULFAT (H2SO4) CR

NOMOR

KODE

KETERANGAN

1

BE

Bucket Elevator

2

BC

Belt Conveyor

3

CR

Crystallizer

10

11

T-04

1

2

1

FLOWSHEET PRA RANCANGAN PABRIK PEMBUATAN MAGNESIUM SULFAT (MgSO4) DARI MAGNESIUM KARBONAT (MgCO3) DAN ASAM SULFAT (H2SO4)

4

FE 9

8

13 S P-07

GP 15

7

4

P-06

T-05 BC

5

FP 6

EV

Evaporator

5

FP

Filter Press

6

GB

Gudang Bahan baku

7

GP

Gudang Produk

P-05

4 GB

BP

3

8

2

T-03

T-02 P-02

Alur Komponen MgCO3 CaCO3 FeO H2SO4 H2O MgSO4 CaSO4 FeSO4 CO2 MgO MgSO4.7H2O Sub Total

NAMA / NIM


DIPERIKSA OLEH:

DOSEN PEMBIMBING I

Dr. Ir Iriany, MSi

DOSEN PEMBIMBING II

Dr. Ir Irvan, MT

BakPengendap

9

BP S

10

P-01

Sentrifusi Pompa asam sulfat

11 12 13 14 15

P-02 P-03 P-04 P-05 P-06

Pompa H2O Pompa Tanki pencampur Pompa Reaktor Pompa Filter Press Pompa Evaporator

16 17 18 19 20 21 22

P-07 R T-01 T-02 T-03 T-04 T-05

Pompa Tanki Penetral Reaktor Tanki Asam Sulfat Tanki H2O Tanki Pencampur BIN Tanki Penetral

P-03

1

T-01

DIGAMBAR OLEH:

P-04

R BE

P-01

1 (kg/jam)

2 (kg/jam)

3 (kg/jam)

4 (kg/jam)

5 (kg/jam)

6 (kg/jam)

7 (kg/jam)

8 (kg/jam)

9 (kg/jam)

10 (kg/jam)

11 (kg/jam)

12 (kg/jam)

14 (kg/jam)

15 (kg/jam)

1.891.602 16.992 0,391 2.601,892 18.646,891

2.549,854 18.698,929

44.140

332.590 19.150,234 2.700.604 23.145 0,759 994.576

16.630 957.512 135.030 23.145 0,038

315.960 18.192,722 2.565.574

18.250,809 2.953.318

0,721 994.576

15.159,614

0,721 994.576

994.576

22.199,424

16.154,190

3.091.195 2.953.318

3.976.915 1.071.287

0,721

3.976.915 1.071.287 0,721

0,721

6.044.513 11.093,436

6.044.513 6.045.234

129.871 2.601,892

18.646,891

21.248,783

1.953.125

23.201,908

1.132.355

22.069,553

129.871

6.045.234

5.048.202


FLOWSHEET UTILITAS PRA RANCANGAN PABRIK PEMBUATAN MAGNESIUM SULFAT HEPTAHIDRAT (MgSO

4.7H2O)

DARI MAGNESIUM KARBONAT (MgCO 3) DAN ASAM SULFAT (H 2SO4) NOMOR

KODE

KETERANGAN

1

PU-01

Pompa Utilitas -01

Air Pendingin Bekas

Air Pendingin RF

PU-10

Steam

KU

MA

TU-04 PU-08

PU-09 TU-03

DE

PU-05

Air Domestik TU-05

TU-01

Air Proses

TU-02 CL

PU-04

PU-03 BP

Bak Penampung

PU-02

Pompa Utilitas -02

4

TU-01

Tanki Pelarut Alum

5

TU-02

Tanki Pelarut Natrium Karbonat

6 7

CL PU-03

Claryfier Pompa Utilitas -03

8

SF PU-04

9

PU-06

SF

BP

3

PU-07

AE

KE

2

PU-02

PU-01 Air Sungai

Sand Filter

10

MA

Pompa Utilitas -04 Menara Air

11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21

TU-03 KE PU-05 TU-45 AE PU-06 DE PU-07 KU PU-08 TU-09

Tanki Pelarut Asam Sulfat Kation Exchager Pompa Utilitas -05 Tanki Pelarut NaOH Anion Exchanger Pompa Utilitas -06 Deaerator Pompa Utilitas -07 Ketel Uap Pompa Utilitas -08 Tanki Pelarut

22

PU-09

Pompa Utilitas-09

23

RF

Refrigerasi

24

PU-09

Pompa Utilitas -09

FLOWSHEET UTILITAS PRA RANCANGAN PABRIK PEMBUATAN MAGNESIUM SULFAT HEPTAHIDRAT (MgSO4.7H2O) DARI MAGNESIUM KARBONAT (MgCO3) DAN ASAM SULFAT (H2SO4) DIGAMBAR OLEH:

NAMA / NIM


DIPERIKSA OLEH:

DOSEN PEMBIMBING I

Dr. Ir Iriany, MSi

DOSEN PEMBIMBING II

Dr. Ir Irvan, MT




LAMPIRAN A PERHITUNGAN NERACA MASSA

Neraca massa dalam perhitungan pada setiap unit peralatan proses, dasar perhitungan diambil sebagai berikut :

• Pabrik beroperasi 320 hari/tahun • Satuan Kmol/Jam dan Kg/Jam • Waktu operasi 24 jam/hari • Kapasitas bahan baku MgCO3 15000 ton/tahun = 1953,125 kg/jam 15000

ton tahun

×

1000 kg 1 ton

×

1 tahun 320 hari

×

1 hari 24 jam

= 1953,125 kg/jam

Kandungan bahan baku :

(www.alibaba.com)

• MgCO 3

: 96,85% x 1953,125 kg/jam

= 1891,602 kg/jam

• CaCO 3

: 0,87% x 1953,125 kg/jam

= 16,992 kg/jam

• FeO

: 0,02% x 1953,125 kg/jam

= 0,391 kg/jam

• H2O

: 2,26% x 1953,125 kg/jam

= 44,140 kg/jam

Data Berat Molekul (kg/kmol) : MgCO 3

= 84,32

CaCO 3

= 100,09

FeO

= 71,85

H2O

= 18

H 2 SO 4

= 98,07

MgSO 4

= 120,38

CaSO 4

= 136,15

FeSO 4

= 151,92

CO 2

= 44

MgO

= 40,32

MgSO 4 .7H 2 O

= 246,38

(Perry, 1999)


LA.1 Neraca Massa pada Tangki Pencampur (T-03)

H2O 2

1

3 H2SO4 12%

H2SO4 98%

Keterangan : 1. Bahan baku asam sulfat yang berasal dari tangki asam sulfat 2. Air yang berasal dari tangki penyimpanan air 3. Produk larutan asam sulfat 12% yang dihasilkan dari tangki pencampur Tangki pencampur berfungsi mengencerkan asam sulfat dengan penambahan air hingga menjadi larutan asam sulfat 12%. H 2 SO 4 98% yang masuk

= (total yang dibutuhkan ) / 98% = (total yang bereaksi + total yang berlebih) / 0,98 = (2217,264 kg/jam + 332,590 kg/jam)/ 0,98 = 2549,854 kg/jam / 0,98 = 2601,892 kg/jam

Maka air yang terkandung di dalam asam sulfat 98% sebesar : = 2601,892 kg/jam - 2549,854 kg/jam = 52,038 kg/jam

Produk asam sulfat 12%

= 2549,854 kg/jam / 0,12 = 21.248,783 kg/jam

Maka air yang digunakan dalam pengenceran asam sulfat 12 % sebesar : = (produk asam sulfat 12% ) – (total asam sulfat 98%) = 21.248,783 kg/jam - 2601,892 kg/jam = 18.646,891 kg/jam


Tabel LA.1 Neraca Massa di Tangki Pencampur (T-03) Aliran Masuk

Aliran Keluar

(kg/jam)

(kg/jam)

Komponen 1

H 2 SO 4 98%

2

3

2601,892

H2O

18.646,891

H 2 SO 4 12%

21.248,783

Sub Total

2601,892

Total

18.646,891

21.248,783

21.248,783 21.248,783

Maka : F(1) = 2601,892 kg/jam F(2) = 18.646,891 kg/jam F(3) = 21.248,783 kg/jam

LA.2 Neraca Massa pada Reaktor (R)

H2SO4 12% H2O 3

MgCO3 CaCO3 FeO H2O

4 Bahan Baku

5 Produk

MgSO4 CaSO4 FeSO4 H2O H2SO4 CO2

Keterangan : 3. Umpan asam sulfat 12% yang berasal dari tangki pencampur 4. Bahan baku yang berasal dari gudang bahan baku 5. Produk yang dihasilkan dari reaktor Reaktor berfungsi mereaksikan bahan baku dengan asam sulfat dengan konversi 100 %.


Reaksi yang terjadi pada reaktor : 1. MgCO 3 +

H 2 SO 4

MgSO 4 + CO 2 + H 2 O

2. CaCO 3 +

H 2 SO 4

CaSO 4 + CO 2 + H 2 O

3. FeO

H 2 SO 4

FeSO 4 + H 2 O

+

Pada reaksi pertama :

Mol MgCO 3 =

=

Berat MgCO3 BM MgCO3

1891,602 kg/jam 84,32 kg / kmol

= 22,434 kmol/jam

Konversi 100 % MgCO 3 = 1,00 x 22,434 kmol/jam = 22,434 kmol/jam



Untuk H 2 SO 4 H 2 SO 4 yang terpakai dalam reaksi : = 1 x 22,434 kmol/jam x 98,07 kg/kmol = 2200,102 kg/jam



Untuk MgSO 4 MgSO 4 yang terbentuk dari reaksi : = 1 x 22,434 kmol/jam x 120,38 kg/kmol = 2700,604 kg/jam



Untuk H 2 O H 2 O yang terbentuk dari reaksi : = 1 x 22,434 kmol/jam x 18 kg/kmol = 404,015 kg/jam




Untuk CO 2 CO 2 yang terbentuk dari reaksi : = 1 x 22,434 kmol/jam x 44 kg/kmol = 987,096 kg/jam



Asam sulfat yang digunakan berlebih 15% H 2 SO 4 Sisa (berlebih) = 15% x 22,434 kmol/jam x 98,07 kg/kmol = 330,015 kg/jam



Asam sulfat yang digunakan memiliki konsentrasi 12% Total H 2 SO 4

=

2200,102 + 330,015 0,12

= 21.084,308 kg / jam H 2 O = 21.084,308 – (2200,102 + 330,015) = 18.554,191 kg/jam

Pada reaksi kedua :

Mol CaCO 3 =

=

Berat CaCO3 BM CaCO3

16,992 kg/jam 100,09 kmol / kg

= 0,170 kmol/jam

Konversi 100% CaCO 3 = 1,00 x 0,170 kmol/jam = 0,170 kmol/jam



Untuk H 2 SO 4 H 2 SO 4 yang terpakai dalam reaksi : = 1 x 0,170 kmol /jam x 98,07 kg/kmol = 16,672 kg/jam




Untuk CaSO 4 CaSO 4 yang terbentuk dari reaksi : = 1 x 0,170 kmol/jam x 136,15 kg/kmol = 23,145 kg/jam



Untuk H 2 O H 2 O yang terbentuk dari reaksi : = 1 x 0,170 kmol/jam x 18 kg/kmol = 3,060 kg /jam



Untuk CO 2 CO 2 yang terbentuk dari reaksi : = 1 x 0,170 kmol/jam x 44 kg/jam = 7,480 kg/jam







=

16,672 + 2,501 0,12

= 159,775 kg / jam H 2 O = 159,775 – (16,672 + 2,501) = 140,602 kg/jam


Pada reaksi ketiga : mol FeO =

=

berat FeO BM FeO

0,391 kg / jam 71,85 kg / kmol

= 0,005 kmol/jam

Konversi 100 % FeO = 1,00 x 0,005 kmol/jam = 0,005 kmol/jam



Untuk H 2 SO 4 H 2 SO 4 yang terpakai dalam reaksi : = 1 x 0,005 kmol/jam x 98,07 kg/kmol = 0,490 kg/jam



Untuk FeSO 4 FeSO 4 yang terbentuk dari reaksi : = 1 x 0,005 kmol/jam x 151,92 kg/kmol = 0,759 kg/jam



Untuk H 2 O H 2 O yang terbentuk dari reaksi : = 1 x 0,005 kg/jam x 18 kg/kmol = 0,090 kg /jam








=

0,490 + 0,074 0,12

= 4,700 kg / jam H 2 O = 4,700 – (0,490 + 0,074) = 4,136 kg/jam

Total H 2 SO 4 yang dibutuhkan

= total yang bereaksi + total yang berlebih

= 2217,264 kg/jam + 332,590 kg/jam = 2549,854 kg/jam Total H 2 O yang dibutuhkan = total H2 O dengan konsentrasi 88% = 18.698,929 kg/jam

Tabel LA.2 Neraca Massa di Reaktor (R)

Komponen

Aliran Masuk

Aliran Keluar

(kg/jam)

(kg/jam)

3

4

5

MgCO 3

1891,602

CaCO 3

16,992

FeO

0,391

H 2 SO 4

2549,854

H2O

18.698,929

332,590 44,140

19.150,234

MgSO 4

2700,604

CaSO 4

23,145

FeSO 4

0,759

CO 2

994,576 Sub Total

21.248,783

Total

23.201,908

1953,125

23.201,908 23.201,908

Maka : F(3) = 21.248,783 kg/jam F(4) = 1953,125 kg/jam F(5) = 23.201,908 kg/jam


LA.3 Neraca Massa pada Filter Press (FP)

MgSO4 CaSO4 FeSO4 H2O H2SO4 CO2

5

7

Produk dari (R)

6

Produk dari (FP)

Cake

MgSO4 FeSO4 H2O H2SO4 CO2

CaSO4100% MgSO4 FeSO4 H2O H2SO4

Keterangan : 5. Umpan yang keluar dari Reaktor (R) 6. Cake hasil dari (FP) 7. Produk yang dihasilkan dari Filter Press (FP) Filter Press (FP) berfungsi memisahkan padatan dan larutan yang akan dipompakan ke tangki Evaporator dimana tidak ada reaksi yang terjadi pada Filter Press (FP). Asumsi 5 % filtrat terikat ke endapan. Neraca massa pada filter Press: Massa bahan yang masuk = massa endapan + massa filtrat 

Massa Bahan yang masuk 

H2O

= 19.150,234 kg/jam



H 2 SO 4

= 332,590 kg/jam



MgSO 4

= 2700,604 kg/jam



CaSO 4

= 23,145 kg/jam



FeSO 4

= 0,759 kg/jam



CO 2

= 994,576 kg/jam






Endapan 

CaSO 4

= 23,145 kg/jam (100%)



FeSO 4

= 0,05 x 0,759 kg/jam = 0,038 kg/jam



MgSO 4

= 0,05 x 2700,604 kg/jam = 135,030 kg/jam



H 2 SO 4

= 0,05 x 332,590 kg/jam = 16,630 kg/jam



H2O

= 0,05 x 19.150,234 kg/jam = 957,512 kg/jam

Filtrat 

FeSO 4

= 0,95 x 0,759 kg/jam = 0,721 kg/jam



MgSO 4

= 0,95 x 2700,604 kg/jam = 2565,574 kg/jam



H 2 SO 4

= 0,95 x 332,590 kg/jam = 315,960 kg/jam



H2O

= 0,95 x 19.150,234 kg/jam = 18.192,722 kg/jam



CO 2

= 994,576 kg/jam

Tabel LA.3 Neraca Massa di Filter Press (FP) Aliran Masuk Komponen

(kg/jam) 5

Aliran Keluar (kg/jam) 6

7

MgSO 4

2700,604

135,030

CaSO 4

23,145

23,145

FeSO 4

0,759

0,038

0,721

19.150,234

957,512

18.192,722

H 2 SO 4

332,590

16,630

315,960

CO 2

994,576

H2O

Sub Total

23.201,908

Total

23.201,908

2565,574

994,576 1132,355

22.069,553

23.201,908



LA.4 Neraca Massa pada Tangki Penetral (T-05)

MgO

8


7

9


Keterangan : 7. Umpan yang keluar dari Filter Press (FP) 8. Bahan penetral berupa MgO yang berfungsi untuk mengikat asam sulfat sisa. 9. Produk yang dihasilkan dari Tangki Penetral (T-05). Fungsi Tangki Penetral adalah : untuk mengikat asam sulfat sisa yang keluar dari Filter Press (FP). Komponen yang masuk Tangki Penetral sama dengan komponen yang keluar dari filter press (FP) yaitu sebesar : H2O

= 18.192,722 kg/jam

MgSO 4

= 2565,574 kg/jam

FeSO 4

= 0,721 kg/jam

H 2 SO 4

= 315,960 kg/jam

CO 2

= 994,576 kg/jam

Reaksi : MgO +

H 2 SO 4

MgSO 4 + H 2 O

Basis perhitungan : Mol Asam sulfat =

315,960 kg / jam 98,07 kg / kmol

= 3,221 kmol/jam


Maka banyaknya MgO yang dibutuhkan : = 1 x 3,221 kmol/jam = 3,221 kmol/jam x 40,32 kg/kmol = 129,871 kg/jam

Untuk MgSO 4 yang terbentuk: = 1 x 3,221 kmol/jam = 3,221 kmol/jam x 120,38 kg/kmol = 387,744 kg/jam

Untuk H 2 O yang dihasilkan: = 1 x 3,221 kmol/jam = 3,221 kmol/jam x 18 kg/kmol = 58,087 kg/jam

Tabel LA.4 Neraca Massa di Tangki Penetral (T-05)

Komponen

Aliran Masuk

Aliran Keluar

(kg/jam)

(kg/jam)

7

MgSO 4

8

2565,574

2953,318

0,721

0,721

18.192,722

18.250,809

FeSO 4 H2O

9

H 2 SO 4

315,960

MgO

129,871

CO 2

994,576

Sub Total

22.069,553

Total

22.199,424

994,576 129,871

22.199,424 22.199,424



LA.5 Neraca Massa pada Evaporator (EV)

H2O

CO2 10

MgSO4 FeSO4 H2O CO2

9

11

Produk dari (TP-02)

MgSO4 FeSO4 H2O

Produk dari (EV)

Keterangan : 9. Umpan yang keluar dari Tangki Penetral (T-05) 10. Uap air dan CO 2 yang menguap dari Evaporator (EV) 11. Produk yang dihasilkan dari Evaporator (EV) berupa larutan pekat MgSO4 , dan sebagian kecil FeSO4. Evaporator (EV) berfungsi menguapkan air dan CO2 yang akan membentuk larutan pekat MgSO4 . Komponen yang masuk evaporator sama dengan komponen yang keluar dari filter press (FP) yaitu sebesar: H2O

= 18.250,809 kg/jam

CO 2

= 994,576 kg/jam

MgSO 4

= 2953,318 kg/jam

FeSO 4

= 0,721 kg/jam

Asumsi pada Evaporator Air yang menguap sebesar 83,06 %, Maka: Banyak H 2 O yang menguap = 18.250,809 kg/jam x 0,8306 = 15.159,614 kg/jam

Jadi H 2 O Sisa

= 18.250,809 kg/jam – 15.159,614 kg/jam = 3091,195 kg/jam


Tabel LA.5 Neraca Massa di Evaporator (EV) Aliran Masuk Komponen

Aliran Keluar (kg/jam)

(kg/jam) 9

MgSO 4 FeSO 4

10

11

2953,318

2953,318

0,721

0,721

H2O

18.250,809

15.159,614

CO 2

994,576

994,576

Sub Total

22.199,424

16.154,190

Total

22.199,424

3091,195

6045,234

22.199,424

Maka : F(9) = 22.199,424 kg/jam F(10) = 16.154,190 kg/jam F(11) = 6045,234 kg/jam

LA.6 Neraca Massa pada Crystalizer (CR)

MgSO4 FeSO4 H2O

11

13

14

12

MgSO4 H2O MgSO4.7H2O FeSO4

MgSO4 H2O Produk dari (EV)

Produk (CR)

Keterangan : 11. Umpan yang keluar dari Evaporator (EV) 12. Produk dari Sentrifuse yang akan direcycle 13. Total dari umpan dan produk recycle 14. Produk yang dihasilkan dari crystalizer (CR) berupa MgSO4 .7H 2 O dan masih mengandung larutan induk MgSO4 dan H 2 O. Cristalizer (CR) berfungsi untuk menghasilkan kristal MgSO4 .7H 2 O. Asumsi tidak ada air yang diuapkan dan kelarutan MgSO4 = 24,5 kg/kg air.


Komponen yang masuk crystalizer sama dengan komponen yang keluar dari evaporator (EV) ditambah dengan produk recycle yaitu sebesar : H2O

= 7068,110 kg/jam

MgSO 4

= 4024,605 kg/jam

FeSO 4

= 0,721 kg/jam

Neraca H 2 O : 7068,110 =

100 100 + 24,5

S +

126 246,38

C + 0

Neraca MgSO 4 : 4024,605 =

24,5 100 + 24,5

S +

120,38 246,38

C + 0

S = 5048,202 kg/jam larutan C = 6044,513 kg/jam kristal MgSO 4 .7H 2 O MgSO 4 dalam kristal =

120,38 x 6044,513 246,38

= 2953,318 kg / jam

MgSO 4 yang direcycle = 4024,605 – 2953,318 = 1071,287 kg/jam H 2 O yang direcycle = 5048,202 – 1071,287 = 3976,915 kg/jam

Tabel LA.6 Neraca Massa di Crystalizer (CR)

Komponen

Aliran Masuk

Aliran Keluar

(kg/jam)

(kg/jam)

11

MgSO 4

12

2953,318

14

1071,287

MgSO 4 . 7H 2 O

6044,513

FeSO 4

0,721

H2O Sub Total

1071,287

0,721

3091,195

3976,915

3976,915

6045,234

5048,202

11.093,436

Total

11.093,436

11.093,436

Maka : F(11) = 6045,234 kg/jam F(12) = 5048,202 kg/jam F(14) = 11.093,436 kg/jam


LA.7 Neraca Massa pada Sentrifusi (S)

MgSO4 H2O MgSO4.7H2O FeSO4

14

15

MgSO4.7H2O FeSO4

12 MgSO4 H2O

Keterangan :

12. Larutan dari Sentrifusi (S) berupa larutan garam yang masih mengandung kristal yang terlarut 14. Produk yang keluar dari Crystalizer (CR) 15. Produk akhir dari Sentrifusi (S) berupa MgSO4 . 7H 2 O dan FeSO 4 Sentrifusi (S) Berfungsi untuk memisahkan antara larutan berupa MgSO4 dan H 2 O dan padatan berupa MgSO4 .7H 2 O dan FeSO 4 sebagai produk akhir. Massa Yang masuk = Massa Padatan + Massa Larutan

Tabel LA.7 Neraca Massa pada Sentrifusi (S) Aliran Masuk Komponen

(kg/jam) 14

Aliran Keluar (kg/jam) 12

15

MgSO 4

1071,287

MgSO 4 . 7H 2 O

6044,513

6044,513

0,721

0,721

FeSO 4 H2O

1071,287

3976,915

3976,915

Sub Total

11.093,436

5048,202

Total

11.093,436

6045,234

13.863,147

Maka : F(12) = 5048,202 kg/jam F(14) = 11.093,436 kg/jam F(15) = 6045,234 kg/jam


LAMPIRAN B PERHITUNGAN NERACA PANAS

Basis perhitungan

: 1 jam operasi

Satuan operasi

: kkal/jam atau kJ/jam

Temperatur referensi : 25 oC

Perhitungan neraca panas ini menggunakan rumus-rumus perhitungan dan data-data sebagai berikut : Perhitungan Panas Bahan Masuk (Q in ) dan keluar (Q out ) Q=

∫ m . Cp . dT …………………………………………………..(1) i

i

T  BP  Q = N i  ∫ Cpl i dT + ∆ H vl + ∫ Cp g i dT  ……………………….…(2) BP 298 

Keterangan : Persamaan (2) di atas merupakan perhitungan panas bahan yang disertaiperubahan fasa ( phase transition) (Reklaitis,1983). Dimana : Q

: Jumlah panas (kJ/jam)

m i = N i

: Jumlah bahan yang masuk (kg/jam)

Cp i

: Kapasitas panas masuk (kJ/kg oK)

Cp li

: Kapasitas panas cairan masuk (kJ/kg oK)

Cp gi

: Kapasitas panas gas masuk (kJ/kg oK)

dT

: Perubahan suhu (oK)

∆ H VL

: Panas Laten (kJ/kg)

Perhitungan Panas Reaksi

Q = ∆H = ∆H P + ∆H0 298 – ∆H R .....................(3)

(Smith, 2001)

0

Data Panas Reaksi Pembentukan (∆H f ) : 0

(Perry, 1999)

0

(Perry, 1999)

∆H f MgCO 3 = -261,7 kkal/g mol ∆H f CaCO 3 = -289,5 kkal/g mol 0

∆H f FeO

= -64,62 kkal/g mol

(Perry, 1999)


0

∆H f H 2 SO 4

= -193,91 kkal/g mol

(Geankoplis, 1983)

0

∆H f MgSO 4 = -304,94 kkal/g mol

(Perry, 1999)

0

= -338,73 kkal/g mol

(Perry, 1999)

0

= -221,3 kkal/g mol

(Perry, 1999)

0

= -57,7979 kkal/g mol

(Geankoplis, 1983)

0

= -94,0518 kkal/g mol

(Geankoplis, 1983)

∆H f CaSO 4 ∆H f FeSO 4 ∆H f H 2 O ∆H f CO 2

Data Kapasitas Panas (Cp) :

Cp MgCO 3

= 16,9 kkal/ kmol K

(Perry, 1999)

Cp CaCO 3

= 19,76 kkal/ kmol K

(Perry, 1999)

Cp FeO


(Perry, 1999)

Cp H 2 SO 4


(Perry, 1999)

Cp MgSO 4

= 26,7 kkal/ kmol K

(Perry, 1999)

Cp CaSO 4


(Perry, 1999)

Cp FeSO 4

= 22 kkal/ kmol K

(Perry, 1999)

Cp H 2 O


(Perry, 1999)

Cp CO 2

= 8,96 kkal/ kmol K

(Perry, 1999)

Cp MgSO 4 .7H 2 O

= 89 kkal/ kmol K

(Perry, 1999)

Perhitungan Kebutuhan Steam

Q s = Q out – Q in

ms =

Qs

λ s

..........................................(4)

Data Steam yang digunakan :

(Geankoplis, 1983)

Media pemanas

: Saturated steam

H s (kJ/kg)

: 2706,3 kJ/kg

Tekanan (atm)

: 198,54 kPa

hsat.liq

: 503,71 kJ/kg

Suhu (0C)

: 120

λ s

: 2202,59 kJ/kg


LB.1 Neraca Panas pada Reaktor (R)

Menghitung panas bahan masuk : Perhitungan panas bahan masuk dapat dilihat pada tabel berikut : 0

Tabel LB.1 Panas Bahan Masuk Reaktor (R) pada T = 30 C

Laju alir

Laju alir

masuk

masuk

(kg/jam)

(kmol/jam)

Komponen

Cp (kkal/

∆T

H

kmol K)

(K)

(kkal/jam)

MgCO 3

1891,602

22,434

16,9

5

1895,673

CaCO 3

16,992

0,170

19,76

5

16,796

FeO

0,391

0,005

12,21

5

0,305

H2O

18.743,069

1041,282

18,02

5

93.819,508

H 2 SO 4

2549,854

26,000

88,42

5

11.494,600

∑

107.226,882

Menghitung panas reaksi : Reaksi : 1. MgCO 3 +

H 2 SO 4

MgSO 4 + CO 2 + H 2 O

2. CaCO 3 +

H 2 SO 4

CaSO 4 + CO 2 + H 2 O

3. FeO

H 2 SO 4

FeSO 4 + H 2 O

+

(Reaksi berlangsung pada 90 0C)

Perhitungan panas reaksi dapat dilihat pada tabel di bawah ini : Tabel LB.2 Perhitungan ∆Hr 1 Reaksi 1

Komponen

∆Hfp

∆Hfr

(kkal/mol) (kkal/mol)

MgCO 3

-261,7

H 2 SO 4

-193,91

MgSO 4

-304,94

CO 2

-94,0518

H2O

-57,7979

∑

-456,7897

-455,61

∆Hr 1 = ∑(∆Hfp – ∆Hfr)

-1,1797 kkal/mol -26.465,390 kkal/jam


Tabel LB.3 Perhitungan ∆Hr 2 Reaksi 2

Komponen

∆Hfp

∆Hfr


CaCO 3

-289,5

H 2 SO 4

-193,91

CaSO 4

-338,73

CO 2

-94,0518

H2O

-57,7979

∑

-490,5797

-483,41

∆Hr 2 = ∑(∆Hfp – ∆Hfr)

-7,1697 kkal/mol -1218,849 kkal/jam

Tabel LB.4 Perhitungan ∆Hr 3 Reaksi 3

Komponen

∆Hfp

∆Hfr


FeO

-64,62

H 2 SO 4

-193,91

FeSO 4

-221,3

H2O

-57,7979

∑

-279,0979

-258,53

∆Hr 3 = ∑(∆Hfp – ∆Hfr)

-20,5679 kkal/mol -102,840 kkal/jam

∆H r 1,2,3 =

∆Hr 1

+

∆Hr 2

+

∆Hr 3

= (-26.465,390) + (-1218,849) + (-102,840) = -27.787,079 kkal/jam


Menghitung panas bahan keluar : Perhitungan panas bahan keluar dapat dilihat pada tabel berikut : 0

Tabel LB.6 Panas Bahan Keluar Reaktor (R) pada T = 90 C

Komponen

Laju alir

Laju alir

keluar

keluar

(kg/jam)

(kmol/jam)

Cp (kkal/

∆T

kmol K)

(K)

H (kkal/jam)

MgSO 4

2700,604

22,434

26,7

65

38.934,207

CaSO 4

23,145

0,170

23,30

65

257,465

FeSO 4

0,759

0,005

22

65

7,150

H2O

19.150,234

1063,902

18,02

65

1.246.148,413

H 2 SO 4

332,590

3,391

88,42

65

19.489,094

CO 2

994,576

22,604

8,96

65

13.164,570

∑

1.318.000,899

Q = H keluar + ∆H r 1,2,3 – H masuk = 1.318.000,899 kkal/jam + (-27.787,079 kkal/jam) - 107.226,882 kkal/jam

= 1.182.986,938 kkal/jam = 4.949.617,349 kJ/jam m s . λ s = Q ms

=

Q / λ s

 4.949.617, 349 kJ/jam   =  2.202,59 kJ/kg   = 2.247,181 kg / jam

LB.2 Neraca Panas pada Filter Press (FP)

Pada filter press tidak ada perubahan panas, sehingga panas yang masuk sama dengan panas yang keluar. H out reaktor = H in filter press = H out filter press = 1.318.000,899 kkal/jam


LB.3 Neraca Panas pada Tangki Penetral (T-05)

Pada tangki penetral tidak ada perubahan panas, karena hanya ada penambahan MgO sebanyak asam sulfat yang sisa yang digunakan untuk mengikat asam sulfat sisa, sehingga panas yang masuk sama dengan panas yang keluar. H out filter press = H in tangki penetral = H out tangki penetral = 1.318.000,899 kkal/jam

LB.4 Neraca Panas pada Evaporator (EV)

Menentukan Titik Didih dalam Evaporator : F MgSO 4

= 2953,318 kg/jam

F H2O

= 18.192,722 kg/jam T b larutan = T b pelarut + ΔT b

(Syukri. S, 1999)

 G  1000 × k b .  BM  P

Dimana, ΔT b = 

Keterangan : G = massa zat terlarut P = massa pelarut k b = konstanta air = 0,52

 2953,318  1000 = × 0,52 . ΔT b  120,38  18192,722 = 0,71 0C T b larutan = 100 + 0,71 = 100,71 0C Panas bahan yang masuk = 1.318.000,899 kkal/jam

Menghitung Panas Uap H2 O : F H2O

= 15.159,614 kg/jam = 842,201 kmol/jam

Cp L


(Perry, 1999)

λ

= 40656,2 J/mol = 9757,488 kkal/kmol

(Reklaitis, 1983)

Cp V

= 1,888 kJ/kg K = 8,156 kkal/kmol K

(Geankoplis, 1983


H H2O = = n . Cp L . ∆T + n . λ = 842,201 x 18,02 (373,71-298) + 842,201 x 9757,488 = 1.149.009,940

+ 8.217.766,151

= 9.366.776,091 kkal/jam

Menghitung Panas CO 2 : F CO 2

= 994,576 kg/jam = 22,604 kmol/jam

Cp

= 8,96 kkal/ kmol K

Q CO2

= n. .Cp . ∆T = 22,604 x 8,96 x (373,71-298) = 15.333,686 kkal/jam

Total panas keluar sebagai uap (Huap )

= H H 2 O + Q CO2 = 9.382.109,777 kkal/jam

Menghitung Panas Bahan Keluar : Perhitungan panas dapat dilihat pada tabel berikut : 0

Tabel LB.7 Panas Bahan Keluar Evaporator (EV) pada T = 100,71 C (H 1 )

Komponen

F (kg/jam)

F

Cp (kkal/kmol

(kmol/jam

K)

∆T (K)

H 1 (kkal/jam)

MgSO 4

2953,318

24,533

26,7

75,71

49.592,405

FeSO 4

0,721

0,005

22

75,71

8,328

H2O

3091,195

171,733

18,02

75,71

234.294,336

Σ

283.895,069

Menghitung Kebutuhan Steam : λ s

= 2202,59 kJ/kg

H keluar = H 1 + H uap = 283.895,069 + 9.382.109,777 = 9.666.004,846 kkal/jam


Q

= H keluar – H masuk = 9.666.004,846 – 1.318.000,899 = 8.348.003,947 kkal/jam =34.928.048,510 kJ/jam

Q

= m s x λ s

ms

=

Q / λ s

 34.928.048,510 kJ/jam   =  2.202,59 kJ/kg   = 15.857,717 kg / jam

LB.5 Neraca Panas Cristalizer (CR)

Panas bahan yang masuk (H1 ) : 283.895,069 kkal/jam

Panas bahan recycle Tabel LB.8 Panas Bahan Recycle pada T = 20 0C

Komponen

F (kg/jam)

F

Cp (kkal/kmol

(kmol/jam

K)

∆T (K)

H rec (kkal/jam)

MgSO 4

1071,287

8,899

26,7

-5

-1188,017

H2O

3976,915

220,939

18,02

-5

-19.906,604

Σ

-21.094,621

H masuk = H 1 + H rec = 283.895,069 + (-21.094,621) = 262.800,448 kkal/jam


Menghitung panas bahan keluar : Perhitungan panas dapat dilihat pada tabel berikut : 0

Tabel LB.9 Panas Bahan Keluar Crystalizerr (CR) pada T = 20 C

Komponen

F (kg/jam)

F

Cp (kkal/kmol

(kmol/jam

K)

∆T (K)

H (kkal/jam)

MgSO 4 .7H 2 O 6044,513

24,533

89

-5

-10.917,185

FeSO 4

0,721

0,005

22

-5

-0.550

MgSO 4

1071,287

8,899

26,7

-5

-1188,017

H2O

3976,915

220,939

18,02

-5

-19.906,604

Σ

Q

-32.012,356

= H keluar – H masuk = (-32.012,356) – 262.800,448 = -294.812,804 kkal/jam

Kondisi masuk air pendingin pada T = 50C = 2780K Kondisi keluar air pendingin bekas pada T = 100C = 2830K Maka jumlah air pendingin yang dibutuhkan : Q

= n . Cp L . ∆T

294.812,804 = n x 18,02 (283-278) 294.812,804 = 90,1 n n

= 3272,062 kmol/jam

m

= 58.897,116 kg/jam

Air pendingin yang digunakan ke dalam crystalizer sebanyak 58.897,116 kg/jam.


LAMPIRAN C PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN

LC.1 Gudang Bahan Baku MgCO 3 (GB)

Fungsi : sebagai tempat penyimpanan bahan baku MgCO3 yang akan digunakan untuk proses.

• Laju bahan masuk, m

= 1953,125 kg/jam

•

= 30 hari

Lama persediaan, θ

• Faktor kelonggaran, f k k

= 20 %

(Perry,

1999) Jumlah gudang yang direncanakan 1 unit dengan design sebagai berikut : Direncanakan kapasitas penyediaan selama 1 bulan (30 hari kerja) = 1953,125 kg/jam x 24 jam/hari x 30 hari/bulan = 1.406.250 kg/bulan Densitas MgCO 3

= 3037 kg/m3

(Perry, 1999)

a) Volume MgCO 3 (V) V = kapasitas/densitas

=

1.406.250 3037

= 463,04 m3 V = (1 + 0,2) x 463,04 = 555,648 m 3

Panjang = 3/2 Lebar Maka, Luas gudang = P x L = (3/2 L) x L = 1,5 L 2 1,5 L2 = 555,648 m2 L = 19,25 m atau = 20 m P = 3/2 x 20 = 30 m Dan tinggi pabrik standard adalah

T = 12 m


Spesifikasi : a. Panjang gudang

= 30 m

b. Lebar gudang

= 20 m

c. Tinggi gudang

= 12 m

d. Tipe gudang

= tertutup

e. Bahan konstruksi

= dinding dan lantai beton, dan atap seng

LC.2 Bucket Elevator (BE)

Fungsi

: mengangkut bahan baku MgCO3 untuk diproses / dimasukkan ke dalam tangki Reaktor

Jenis

: Spaced – Bucket Centrifugal – Discharge Elevator

Bahan

: Malleable – iron

Kondisi Operasi : Temperatur (T)

: 30 oC

Tekanan (P)

: 1 atm (14,696 psi)

Laju bahan yang diangkut

: 1953,125 kg/jam

Faktor kelonggaran, f k

: 12 %

(Tabel 28-8, Perry,1999)

Kapasitas : 1,12 x 1953,125 kg/jam = 2187,5 kg/jam = 2,1875 ton/jam Untuk bucket elevator kapasitas < 14 ton / jam, spesifikasinya adalah sebagai berikut:

(Tabel 21-8, Perry,1999)

1.

Tinggi Elevator

= 25 ft = 7,62 m

2.

Ukuran Bucket

= (6 x 4 x 41 / 4 ) in

3.

Jarak antar Bucket = 12 in = 0,305 m

4.

Kecepatan Bucket = 225 ft/menit = 68,6 m/menit = 1,143 m/s

5.

Kecepatan Putaran = 43 rpm

6.

Lebar Belt

= 7 in = 0,1778 m = 17,78 cm

Perhitungan daya yang dibutuhkan (P) P = 0,07 m 0,63 ∆z Dimana : P m

= daya (kW) = laju alir massa (kg/s)


∆z

= tinggi elevator (m)

m = 2187,5 kg /jam = 0,608 kg/s

∆z = 25 ft = 7,62 m Maka : P = 0,07 x (0,608)0,63 x 7,62 = 0,4891 kW = 0,52 hp Maka daya standar yang digunakan adalah 1,0 hp.

LC.3 Tangki Asam Sulfat 98% (T-01)

Fungsi

: menyimpan asam sulfat 98% guna kebutuhan proses

Bahan konstruksi

: glass lined steel

Bentuk

: silinder vertikal dengan tutup elipsoidal dan alas datar

Jenis sambungan

: double welded butt joints

Jumlah

: 1 unit

Kondisi Operasi : Tekanan

: 1 atm

Suhu

: 30 0C

Laju alir massa

: 2601,892 kg/jam

ρ bahan

: 1,8261 kg/liter

(Perry, 1999)

113,99 lbm/ft3 Kebutuhan rancangan : 30 hari Faktor kelonggaran

: 20%

Perhitungan : a. Volume Tangki

Volume larutan, V l =

2601,892 kg / jam × 30 hari × 24 jam 1826,1kg / m

3

= 1025,88 m3

Volume tangki, V t = (1 + 0,2) x 1025,88 m 3 = 1231,06 m3 b. Spesifikasi Tangki Silinder (Shell )

Vs =

π D 2

4

H , diambil D = H

(Brownell, 1959)


maka, V s =

π D 3

4

Tutup Elipsoidal (elipsoidal head )

a

b Minor ratio axis = a : b = 2 : 1 Vh = Hh =

π D 3

(Brownell, 1959)

24 D

(Brownell, 1959)

16

Tangki

V t = V s + V h Vt =

π D 3 4

+

π D 3 24

V t = 0,91583 D3 1231,06 = 0,91583 D3 D3 = 1344,20 D = 11,04 m = 434,64 in H = 11,04 m H h = 0,69 m

Tebal Silinder dan Tutup Tangki

Tinggi cairan dalam tangki, Hs =

Hs =

4 .1025,88 π 11,042

Tebal shell, t =

4V l π D 2

= 10,72 m = 35,17 ft

PD

2 SE − 1,2 P

+ Cc

(Peters, 2004)

P = P operasi + P h


Ph = P h =

( Hs − 1 ρ ) 144

, psi

(35,17 − 1) × 113,99 144

= 27,05 psi

P = (14,694 + 27,05) x 1,2 = 50,09 psi (faktor kelonggaran 20%) Joint efficiency (E)

= 0,85

(Peters, 2004)

Allowable stress (S)

= 18.750 psi

(Brownell, 1959)

Allowable corrosion (Cc)

= 0,002 in/tahun

(Perry, 1999)

= 0,02 in (untuk 10 tahun) Maka, tebal shell : t

=

(50,09 psi )(434,64 in ) + 0,02 2(18.750 psi )(0,85) − 1,2(50,09 )

= 0,70 in Tebal shell standar yang digunakan = 1 in

Tebal elips head , t =

t

=

PD

2 SE − 0,2 P

(Brownell, 1959)

+ Cc

(Walas, 1988)

(50,09 psi )(434,64 in ) + 0,02 2(18.750 psi )(0,85) − 0,2(50,09 )

= 0,70 in Tebal elips head standar yang digunakan = 1 in

(Brownell, 1959)

LC. 4 Pompa Tangki Asam Sulfat 98% (P-01)

Fungsi

: memompakan asam sulfat 98 % ke tangki pencampur

Jenis

: Centrifugal pump

Bahan Kontruksi

: Stainless Steel

Jumlah

: 1 unit

Kondisi operasi : Temperatur

: 30 0C

Densitas larutan (ρ)

: 1,8261 kg/L

= 113,99 lbm /ft3

Viskositas larutan (μ)

: 20,000 cp

= 0,01344 lbm /ft.s (Timmerhause, 2003)

(Perry, 1999)


Laju alir massa (F)

: 2601,892 kg/jam = 1,59 lbm /s

Laju alir volumetric, Q

=

F

=

ρ

1,59 113,99

= 0,014 ft 3 / s = 0,0004 m3 /s

Desain Pompa : Dari grafik 12.3 untuk mencari diameter optimum, didapat harga diameter optimum: D

i,opt

= 0,028 m = 1,102 in

(Peters, 2004)

Ukuran Spesifikasi Pipa :

(Brownell,1959)

Ukuran pipa nominal

= 11 / 4 in

Schedule pipa

= 80

Diameter dalam (ID)

= 1,278 in

= 0,106 ft

Diameter luar (OD)

= 1,66 in

= 0,138 ft

Luas penampang dalam (At ) = 0,009 ft2 Kecepatan linier, v =

Q At

=

0,014 0,009

= 1,56 ft / s

Bilangan Reynold , N RE =

ρν D µ

=

113,99 × 1,56 × 0,106 0,01344

= 1402,48

Karena N Re < 2100, maka aliran laminar Untuk pipa commercial steel dan pipa 11 / 4 in Sc.80, diperoleh : ε

D

Karena aliran laminar, maka f =

16 N Re

=

16 1402,48

= 0,011

= 0,00142 (Esposito,1994)

Instalasi Pipa : Pipa lurus 55 ft ; F

2 (0,011) (1,56 ft / s ) 2 (55 ft ) 2

(32,174 lbm . ft / lb f .s ) (0,106) (1,56 ft / s ) 2

o

2 elbow 90 , F = (2)(0,75)

1 check valve, h f = n.Kf.

= 0,863 ft .lb f / lbm

2 (32,174 lbm . ft / lb f .s 2 ) v2

2.g c

= (1)(2,0)

= 0,057 ft .lb f / lbm

(1,56 ft / s ) 2 2 (32,174 lbm . ft / lb f .s 2 )

= 0,076 ft.lb f /lb m


1 kontraksi, F = (0,55)

1 ekspansi, F = (1)

(1,56 ft / s ) 2 2 (0,5) (32,174 lbm . ft / lb f .s 2 ) (1,56 ft / s ) 2

2 (0,5) (32,174 lbm . ft / lb f .s 2 )

= 0,042 ft .lbf / lbm

= 0,076 ft .lbf / lbm

Total Friksi : Σ F = 1,114 ft.lb f /lb m

Kerja Pompa :

 V 2  ∆P  + W = ∆Z + ∆ + ΣF 2 α ρ gc g  c  g

(Peters, 2004)

Tinggi pemompaan, ∆Z = 10 ft Static head , ∆Z

g gc

= 90 ft.lb f /lb m

∆V 2

Velocity Head ,

=0

2α g c

Pressure Head ,

∆P ρ

=0

Maka, W = 91,114 ft. lb f /lb m

Daya Pompa : P = W Q ρ = (91,114 ft.lb f /lb m )(0,014 ft3 /s)( 113,99 lb m /ft3) = 145,41 ft.lbf/s Efisiensi pompa 80% : P =

145,41 550 x 0,8

= 0,33 hp

Digunakan pompa dengan daya standar 0,5 hp Daya motor =

0,5 Hp 0,85

= 0,59 Hp digunakan motor 0,75 hp

LC.5 Tangki H 2 O (T-02)

Fungsi

: mengencerkan H2 SO 4 98% menjadi H 2 SO 4 12%

Bahan konstruksi

: carbon steels SA-285 Grade C

Bentuk

: silinder vertikal dengan tutup dan alas datar.

Jenis sambungan


Jumlah

: 1 unit



: 1 atm

Suhu

: 30 0C

Laju alir massa

: 18.646,891 kg/jam

ρ bahan

: 0,9954 kg/liter

(Geankoplis, 1983)


: 20%



18.646,891kg / jam × 30 hari × 24 jam 995,4 kg / m

3

= 13.487,805 m3

Volume tangki, V t = (1 + 0,2) x 13.487,805 m 3 = 16.185,366 m3

b. Spesifikasi Tangki Silinder (Shell )

Vs =

π D 2

4

H , diambil D = H

maka, V s =

(Brownell, 1959)

π D 3

4

Tangki

Vt Vt

= Vs =

16.185,366 =

π D 3 4 π D 3

4

D

= 27,33 m = 1075,98 in

H

= 27,33 m


Tebal Silinder

4V l


Hs =

4 .13487,805 π 27,332

Tebal shell, t =

π D 2

= 23,01 m = 75,49 ft

PD

2 SE − 1,2 P

+ Cc

(Peters, 2004)

P = P operasi + P h Ph = P h =

( Hs − 1 ρ ) 144

, psi

(75,49 − 1) × 62,14 144

= 32,14 psi


= 0,85

(Peters, 2004)


= 18.750 psi

(Brownell, 1959)


= 0,002 in/tahun

(Perry, 1999)


=

(56,21 psi )(1075,98 in ) + 0,02 2(18.750 psi )(0,85) − 1,2(56,21)

= 1,92 in Tebal shell standar yang digunakan = 2 in

(Brownell, 1959)

LC. 6 Pompa Tangki H 2 O (P-02)

Fungsi

: memompakan H2 O ke dalam tangki pencampur

Jenis

: Centrifugal pump

Bahan Kontruksi

: Stainless Steel

Jumlah

: 1 unit


: 30 0C


: 0,9954 kg/L

= 62,14 lbm/ft3

(Perry, 1999)


Viskositas larutan (μ) : 0,85 cp Laju alir massa (F)

= 0,00057 lb m /ft.s (Timmerhause, 2003)

: 18.646,891 kg/jam = 11,42 lbm /s

Laju alir volumetric, Q =

F

ρ

=

11,42 62,14

= 0,18 ft 3 / s = 0,005 m3 /s


i,opt

= 0,07 m = 2,756 in

(Peters, 2004)


(Brownell,1959)

Ukuran pipa nominal

= 3 in

Schedule pipa

= 80

Diameter dalam (ID)

= 2,90 in

= 0,242 ft

Diameter luar (OD)

= 3,50 in

= 0,292 ft


Q At

=

0,18 0,046

= 3,91 ft / s


ρν D µ

=

62,14 × 3,91 × 0,242 0,00057

= 103.154,58

Karena Nre .> 4000, maka aliran turbulen. Untuk pipa commercial steel dan pipa 3 in Sc.80, diperoleh : ε

D

= 0,00062

Harga f dapat dicari dari grafik f vs N RE Karena aliran turbulen, maka f =0,0045

(Geankoplis, 1983)


o

2 (0,0045) (3,91 ft / s ) 2 (55 ft ) (32,174 lbm . ft / lb f .s 2 ) (0,242)

2 elbow 90 , F = (2)(0,75)

= 0,97 ft .lb f / lbm

(3,91 ft / s ) 2 2 (32,174 lbm . ft / lb f .s 2 )

= 0,36 ft .lb f / lbm



v2

2.g c

= (1)(2,0)

(3,91 ft / s ) 2 2 (32,174 lbm . ft / lb f .s 2 )

= 0,475 ft.lb f /lb m 1 kontraksi, F = (0,55)

1 ekspansi, F = (1)

(3,91 ft / s ) 2 2 (1,0) (32,174 lbm . ft / lb f .s 2 )

(3,91 ft / s) 2 2 (1,0) (32,174 lbm . ft / lb f .s 2 )

= 0,13 ft .lbf / lbm

= 0,24 ft .lbf / lbm


Kerja Pompa :

 V 2  ∆P  + W = ∆Z + ∆ + ΣF gc g α ρ 2 c   g

(Peters, 2004)


g gc

= 90 ft.lb f /lb m

∆V 2

Velocity Head ,

=0

2α g c

Pressure Head ,

∆P ρ

=0



1030,99 550 x 0,8

= 2,34 hp


2,5 Hp 0,85



LC.7 Tangki Pencampur (T-03)

Fungsi

: menyimpan asam sulfat 12 % guna kebutuhan proses

Bahan konstruksi

: glass lined steel

Bentuk


Jenis sambungan


Jumlah

: 1 unit


: 1 atm

Suhu

: 30 0C

Laju alir massa

: 21.248,783 kg/jam

ρ bahan

: 1,0756 kg/liter

(Perry, 1999)


: 20%



21.248,783 kg / jam × 30 hari × 24 jam 1075,6 kg / m

3

= 14.223,81 m3

Volume tangki, V t = (1 + 0,2) x 14.223,81 m3 = 17.068,572 m3


Vs =

π D 2

4

H , diambil D = H

maka, V s =

(Brownell, 1959)

π D 3

4



Minor ratio axis = a : b = 2 : 1

a

b

Vh = Hh =

π D 3

(Brownell, 1959)

24 D

(Brownell, 1959)

16

Tangki


π D 3 4

+

π D 3 24

V t = 0,91583 D3 17.068,572 = 0,91583 D3 D3 = 18.637,27 D = 26,51 m = 1043,699 in H = 26,51 m H h = 1,657 m



Hs =

4 .14223,81 π 26,512

Tebal shell, t =

4V l π D 2

= 25,78 m = 84,58 ft

PD

2 SE − 1,2 P

+ Cc

(Peters, 2004)

P = P operasi + P h


Ph = P h =

( Hs − 1 ρ ) 144

, psi

(84,58 − 1) × 67,15 144

= 38,97 psi

P = (14,694 + 38,97) x 1,2 = 64,39 psi (faktor kelonggaran 20%)

Joint efficiency (E)

= 0,85

(Peters, 2004)


= 18.750 psi

(Brownell, 1959)


= 0,002 in/tahun

(Perry, 1999)


=

(64,39 psi )(1043,699 in ) + 0,02 2(18.750 psi )(0,85) − 1,2(64,39 )

= 2,13 in Tebal shell standar yang digunakan = 21 / 4 in


t

=

PD

2 SE − 0,2 P

(Brownell, 1959)

+ Cc

(Walas, 1988)

(64,39 psi )(1043,699 in ) + 0,02 2(18.750 psi )(0,85) − 0,2(64,39 )

= 2,13 in Tebal elips head standar yang digunakan = 21 / 4 in

(Brownell, 1959)

LC.8 Pompa Tangki Pencampur (P-03)

Fungsi

: memompakan asam sulfat 12 % ke reaktor

Jenis

: Centrifugal pump

Bahan Kontruksi

: Stainless Steel

Jumlah

: 1 unit


: 30 0C


: 1,0756 kg/L

= 67,15 lbm/ft3

(Perry, 1999)



: 5,000 cp

Laju alir massa (F)

: 21.248,783 kg/jam = 13,01 lbm /s


F

ρ

=

13,01 67,15


= 0,194 ft 3 / s = 0,005 m3 /s


i,opt

= 0,08 m = 3,149 in

(Peters, 2004)


(Brownell,1959)

Ukuran pipa nominal

= 4 in

Schedule pipa

= 80

Diameter dalam (ID)

= 3,826 in

= 0,319 ft

Diameter luar (OD)

= 4,5 in

= 0,375 ft


Q At

=

0,194 0,079

= 2,456 ft / s


ρν D µ

=

67,15 × 2,456 × 0,319 0,00336

= 15.657,621


D

= 0,00047


(Geankoplis, 1983)


o

2 (0,005) (2,456 ft / s ) 2 (55 ft ) (32,174 lbm . ft / lb f .s 2 ) (0,319)

2 elbow 90 , F = (2)(0,75)

= 0,323 ft .lb f / lbm

( 2,456 ft / s ) 2 2 (32,174 lbm . ft / lb f .s 2 )

= 0,141 ft .lb f / lbm



v2

= (1)(2,0)

2.g c

( 2,456 ft / s ) 2 2 (32,174 lbm . ft / lb f .s 2 )


1 ekspansi, F = (1)

( 2,456 ft / s ) 2 2 (1,0) (32,174 lbm . ft / lb f .s 2 )

(2,456 ft / s ) 2 2 (1,0) (32,174 lbm . ft / lb f .s 2 )

= 0,052 ft .lbf / lbm

= 0,094 ft .lbf / lbm


Kerja Pompa :

 V 2  ∆P  + W = ∆Z + ∆ + ΣF gc g α ρ 2 c   g

(Peters, 2004)


g gc

= 10 ft.lb f /lb m

∆V 2

Velocity Head ,

=0

2α g c

Pressure Head ,

∆P ρ

=0



140,65 550 x 0,8

= 0,32 hp


0,50 Hp 0,85



LC.9 Reaktor (R)

Fungsi

: tempat terjadinya reaksi antara magnesium karbonat dan asam sulfat membentuk magnesium sulfat.

Jenis


Bentuk

: silinder vertical dengan tutup dan alas ellipsoidal dan dilengkapi pengaduk.

Bahan konstruksi

: stainless steel type 316 (SA-204)

Jumlah

: 1 unit

Tabel LC.1 Komposisi Umpan Masuk Reaktor

Komponen

Fi (kg)

ρ i (kg/lit)

vi

%v i

ρ camp (kg/lit)

MgCO 3

1891,602

3,037

622,852

0,028

0,085

CaCO 3

16,992

2,93

5,799

0,00026

0,00076

FeO

0,391

5,7

0,069

0,000003

0,000017

H 2 SO 4

2549,854

1,0622

2400,540

0,109

0,116

H2O

18.743,069 0,985

19.028,496 0,863

0,85

∑

23.201,908

22.057,756

1,052

Ket :

Cara menghitung densitas campuran ρ camp = ∑ (%v i x ρ i )


: 1 atm

Suhu masuk

: 30 0C

Suhu operasi

: 90 0C

Laju alir massa

: 23.201,908 kg/jam

ρ campuran

: 1,052 kg/liter = 65,674 lbm/ft3

Faktor kelonggaran

: 20%

Waktu tinggal

: 1 jam

(www.freepatentsonline.com)




23201,908 kg / jam ×1 jam 1052 kg / m

3

= 22,055 m3

Volume tangki, V t = (1 + 0,2) x 22,055 m3 = 26,466 m3

b. Spesifikasi Tangki Reaktor

Silinder (Shell) Vs =

π D 2

4

H , diambil D = 3/2 H

(Brownell, 1959) maka, V s =

π D 3

6

Tutup dan alas Elipsoidal

Minor ratio axis = a : b = 2 : 1 a

b Vh = Hh =

π D 3

(Brownell, 1959)

24 D

(Brownell, 1959)

16

Tangki

V t = V s + 2 V h Vt =

π D 3 6

+

π D 3 12

V t = 0,785 D3 26,466 = 0,785 D3 D3 = 33,71 D = 3,23 m = 126,93 in = 10,59 ft


H = 2,15 m H h = 0,20 m



Hs =

4 . 22,055 π 3,232

Tebal shell, t =

4V l π D 2

= 2,69 m = 8,83 ft

PD

2 SE − 1,2 P

+ Cc

(Peters, 2004)


( Hs − 1 ρ ) 144

, psi

(8,83 − 1) × 65,674 144

= 3,57 psi


= 0,85

(Peters, 2004)


= 18.750 psi

(Brownell, 1959)


= 0,125 in/10 tahun

(Perry, 1999)

Maka, tebal shell : t

=

(21,92 psi )(126,93 in ) + 0,125 2(18.750 psi )(0,85) − 1,2(21,92)

= 0,20 in Tebal shell standar yang digunakan = 1/5 in


t

=

PD

2 SE − 0,2 P

+ Cc

(Brownell, 1959)

(Walas, 1988)

(21,92 psi )(126,93in ) + 0,125 2(18.750 psi )(0,85) − 0,2(21,92)

= 0,20 in Tebal elips head standar yang digunakan = 1/5 in

(Brownell, 1959)


c. Perhitungan pengaduk

Jenis Pengaduk : turbin vertical blade daun 6 (non baffles) Spesifikasi : Da Dt C Da W

= 0,3 ; Da = 0,3 x10,59 ft = 3,177 ft =

1

; C = 1 x 3,177 = 1,059 ft 3 3

1

; W = 1 x 3,177 = 0,397 ft 8 Da 8 L 1 = ; L = 1 x 3,177 = 0,794 ft 4 Da 4

=

(Fig.18-17, Perry, 1999) Data Perhitungan : n = 100 rpm = 1,67 rps

µ = 2,460 cp = 0,001653 lb/ft sec Bilangan Reynold (NRe ) : N Re =

N Re =

n . Da 2 . ρ

(Geankoplis,1997)

µ 1,67 . 3,177 2 . 65,674 0,001653

= 66,97 x104

Bilangan Daya (N P ) : Np =

P .g c

(Geankoplis,1997)

ρ . n 3 . Da 5

Untuk N Re = 66,97 x 104 , N P = 2,6 P=

N P . ρ . n3 . Da 5 gc

=

2,6 . 65,674 .1,67 3 . 3,177 5 32,174

(Fig 10.6, Walas,1988)

= 8000,13 lb / ft sec

Efisiensi 80 % P=

8000,13 0,8

= 10.000,16 lb / ft sec = 18,18 hp

Digunakan motor penggerak dengan daya 20 hp


LC.10 Pompa Reaktor (P-04)

Fungsi

: memompakan larutan ke dalam filter press

Jenis

: Centrifugal pump

Bahan Kontruksi

: Stainless Steel

Jumlah

: 1 unit


: 90 0C


: 1,052 kg/L

= 65,674 lbm/ft3


: 0,30 cp


Laju alir massa (F)

: 23.201,908 kg/jam = 14,21 lbm /s


F

ρ

=

14,21 65,674

(Perry, 1999)

= 0,22 ft 3 / s = 0,006 m3 /s


i,opt

= 0,08 m = 3,149 in

(Peters, 2004)


(Brownell,1959)

Ukuran pipa nominal

= 4 in

Schedule pipa

= 80

Diameter dalam (ID)

= 3,826 in

= 0,319 ft

Diameter luar (OD)

= 4,5 in

= 0,375 ft


Q At

=

0,22 0,079

= 2,78 ft / s


ρν D µ

=

65,674 × 2,78 × 0,319 0,0002016

= 288.893,93


D

= 0,00047

Harga f dapat dicari dari grafik f vs N RE


Karena aliran turbulen, maka f =0,0045

(Geankoplis, 1983)


2 (0,0045) (2,78 ft / s ) 2 (55 ft ) (32,174 lbm . ft / lb f .s 2 ) (0,319) ( 2,78 ft / s ) 2

o

2 elbow 90 , F = (2)(0,75)


= 0,373 ft .lb f / lbm

2 (32,174 lbm . ft / lb f .s 2 ) v2

2.g c

= (1)(2,0)

= 0,180 ft .lb f / lbm

( 2,78 ft / s ) 2 2 (32,174 lbm . ft / lb f .s 2 )


1 ekspansi, F = (1)

( 2,78 ft / s ) 2 2 (1,0) (32,174 lbm . ft / lb f .s 2 ) ( 2,78 ft / s ) 2

2 (1,0) (32,174 lbm . ft / lb f .s 2 )

= 0,066 ft .lbf / lbm

= 0,120 ft .lbf / lbm


Kerja Pompa :

 V 2  ∆P  + W = ∆Z + ∆ + ΣF gc g 2 α ρ c   g

(Peters, 2004)


Velocity Head ,

Pressure Head ,

g gc

= 10 ft.lb f /lb m

∆V 2 2α g c

∆P ρ

=0

=0




158,63 550 x 0,8

= 0,36 hp


0,50 hp

= 0,588 hp digunakan motor 1,0 hp

0,85

LC.11 Filter Press (FP)

Fungsi

: menyaring larutan MgSO4

Jenis

: plate and frame

Bahan konstruksi

: kayu

Jumlah

: 1 unit

Data : Dari perhitungan neraca massa, didapat : Berat cairan

= 1109,21 kg

Berat padatan = 23,145 kg = 51,025 lb

Tabel LC.2 Komposisi Umpan Masuk Filter Press

Komponen

F i (kg)

ρ i (kg/lit)

vi

%vi

ρ camp (kg/lit)

MgSO 4

2700,604

2,66

1015,265

0,048

0,128

CaSO 4

23,145

2,96

7,819

0,00036

0,0011

FeSO 4

0,759

2,2

0,345

0,000017

0,000037

H 2 SO 4

332,590

1,0622

313,174

0,015

0,016

H2O

19.150,234 0,985

19.441,862 0,911

0,892

CO 2

994,576

568,329

0,047

∑

23.201,908

Ket :

1,750

21.346,734

0,027

1,087

Cara menghitung densitas campuran ρ camp = ∑ ( %v i x ρ i )


Kondisi Operasi :

Tekanan

: 1 atm

Suhu

: 90 0C

ρ cairan

: 1,087 kg/liter

= 67,859 lb/ft3

µ cairan

: 0,30 cp

= 0,0002016 lbm /ft.s

Faktor kelonggaran

: 20%

Tekanan filtrasi

: 50 psi = 7.200 lb/ft3

Jumlah cycle

: 1 cycle

Waktu filtrasi

: 26 menit

Perhitungan : a. Volume cairan Volume cairan tiap jam :

1109,21 1,087

= 1020,432 liter = 36,04 ft3

Volume per cycle = 36,04 ft3 b. Kandungan padatan per volume cairan (Cs )

=

51,025 36,04

= 1,42 lb / ft 3 filtrat

c. Menghitung luas filtrasi (A) Filtrasi pada tekanan tetap : dt dV t v

= =

µ .α . cs A2 (− ∆P ).g c

V +

µ .α . cs 2 A2 (− ∆P ).g c

dimana :

µ . Rm A(− ∆P ).g c

V +

(Geankoplis, 1997)

µ . Rm A(− ∆P ).g c

t = waktu filtrasi (s) V = volume filtrat (ft3) P = tekanan filtrasi (lbf/ft2) α = tahanan spesifik (ft/lb)

R m = tahanan filter mula-mula (ft-1) A = luas filtrasi C s = kandungan padatan/vol filtrat t = 26 menit = 1560 sekon untuk P = 50 psi, α = 3,70 x 1011 ft/lb

(Fig 13. Banchero, 1959)


R m = 0,1 α = 3,70 x 1010 ft-1 1560 36,04

11

=

0,00158 .3,70 x10 .1,42 2 2 A . 7200 .32,174

=

43,28 A

64.574,996 A2

+

10

36,04 +

0,00158. 3,70 x10 A. 7200 .32,174

252,36 A

= 42,54 ft 2 = 3,95 m2

Dipilih plate and frame dengan ukuran 1450 mm Untuk plate and frame dari kayu dengan ukuran, 1450 mm Luas filtering area = 2,46 m2 Jumlah plate =

3,95 2,46

(Tabel 11.11. Walas, 1988)

= 2 buah

LC.12 Pompa Filter Press (P-05)

Fungsi

: memompakan larutan dari filter press ke tangki penetral

Jenis

: Centrifugal pump

Bahan Kontruksi

: Stainless Steel

Jumlah

: 1 unit


: 90 0C


: 1,087 kg/L

Viskositas larutan (µ)

: 0,30 cp

Laju alir massa (F)

: 22.069,553 kg/jam = 13,51 lbm /s


F

ρ

=

= 67,859 lb/ft3

(Perry, 1999)

= 0,0002016 lbm /ft.s

13,51 67,859

(Timmerhause, 2003)

= 0,199 ft 3 / s = 0,006 m3 /s


i,opt

= 0,085 m = 3,346 in

(Peters, 2004)


(Brownell,1959)

Ukuran pipa nominal

= 4 in

Schedule pipa

= 80


Diameter dalam (ID)

= 3,826 in

= 0,319 ft

Diameter luar (OD)

= 4,5 in

= 0,375 ft


Q At

=

0,199 0,079

= 2,52 ft / s


ρν D µ

=

67,859 × 2,52 × 0,319 0,0002016

= 270.587,763


D

= 0,00047


(Geankoplis, 1983)


2 (0,0045) ( 2,52 ft / s ) 2 (55 ft )

= 0,306 ft .lb f / lbm

(32,174 lbm . ft / lb f .s 2 ) (0,319) ( 2,52 ft / s ) 2

o

2 elbow 90 , F = (2)(0,75)


2

2 (32,174 lbm . ft / lb f .s ) v2

2.g c

= (1)(2,0)

= 0,148 ft .lb f / lbm

( 2,52 ft / s ) 2 2 (32,174 lbm . ft / lb f .s 2 )


1 ekspansi, F = (1)


2 (1,0) (32,174 lbm . ft / lb f .s 2 )

= 0,054 ft .lbf / lbm

= 0,099 ft .lbf / lbm


Kerja Pompa :

 V 2  ∆P  + W = ∆Z + ∆ + ΣF gc g 2 α ρ c   g

(Peters, 2004)

Tinggi pemompaan, ∆Z = 10 ft


g

Static head , ∆Z

gc

= 10 ft.lb f /lb m

∆V 2

Velocity Head ,

=0

2α g c

Pressure Head ,

∆P ρ

=0



145,89 550 x 0,8

= 0,33 Hp

Digunakan pompa dengan daya standar 0,50 Hp Daya motor =

0,5 Hp 0,85

= 0,588 Hp digunakan motor 1,0 Hp

LC.13 Bak Pengendap (BP)

Fungsi

: menampung cake dari unit filter press

Bentuk

: persegi panjang

Bahan konstruksi

: beton

Jumlah

: 1 unit


: 1 atm

Suhu

: 90 0C

Laju alir massa

: 1132,355 kg/jam

ρ bahan

: 1,087 kg/L

Faktor kelonggaran

: 20%

Perhitungan : a. Volume Bak Volume cake, V l =

1132,355 kg / jam × 1 jam 1087 kg / m

3

= 1,042 m3


Volume cake 1 hari proses = 24 x 1,042

= 25 m3

Volume bak, V b = (1 + 0,2) x 25

= 30 m3

b. Ukuran Bak Penampung Direncanakan, p : l : t = 1 : 1 : 2 / 3 Vb

=p . l . t

maka :

30

= 2 / 3 X3

panjang = 3,5 m

X

=

X

= 3,5 m

3

3 2

× 30

lebar

= 3,5 m

tinggi = 2,3 m

LC.14 Tangki Penetral (T-05)

Fungsi

: mengikat asam sulfat sisa yang keluar dari filter press

Bahan konstruksi

: glass lined steel

Bentuk


Jenis sambungan


Jumlah

: 1 unit


: 1 atm

Suhu

: 90 0C

Laju alir massa

: 22.199,424 kg/jam

ρ bahan

: 1,087 kg/liter

(Perry, 1999)

67,859 lbm/ft3 Waktu tinggal

: 0,5 jam

Faktor kelonggaran

: 20%



22.199,424 kg / jam × 0,5 jam 1087 kg / m

3

= 10,21 m3




Vs =

π D 2

4

H , diambil D = H

maka, V s =

(Brownell, 1959)

π D 3

4


Minor ratio axis = a : b = 2 : 1

a

b Vh = Hh =

π D 3

(Brownell, 1959)

24 D

(Brownell, 1959)

16

Tangki


π D 3 4

+

π D 3 24

V t = 0,91583 D3 12,252 = 0,91583 D3 D3 = 13,38 D = 2,37 m = 93,31 in H = 2,37 m H h = 0,15 m



4V l π D 2


Hs =

4 .10,21 π 2,37 2

Tebal shell, t =

= 2,32 m = 7,61 ft PD

2 SE − 1,2 P

+ Cc

(Peters, 2004)


( Hs − 1 ρ ) 144

, psi

(7,61 − 1) × 67,859 144

= 3,11 psi

P = (14,694 + 3,11) x 1,2 = 21,36 psi (faktor kelonggaran 20%)

Joint efficiency (E)

= 0,85

(Peters, 2004)


= 18.750 psi

(Brownell, 1959)


= 0,002 in/tahun

(Perry, 1999)


=

(21,36 psi )(93,31in ) + 0,02 ( )( ) ( ) psi − 2 18.750 0,85 1,2 21,36



t

=

PD

2 SE − 0,2 P

+ Cc

(Brownell, 1959)

(Walas, 1988)

(21,36 psi )(93,31in ) + 0,02 2(18.750 psi )(0,85) − 0,2(21,36 )

= 0,08

in

Tebal elips head standar yang digunakan = 1/5 in

(Brownell, 1959)


LC.15 Bin (T-04)

Fungsi : sebagai tempat masuknya MgO ke dalam tangki penetral Jenis

: Horizontal Storage Tanks with Underwriter Label (API Standard)

Bahan

: Commercial Steel


: 30 oC

Tekanan (P)

: 1 atm (14,696 psi)

Laju bahan yang masuk

: 129,871 kg/jam


: 30 % (Class – D27 – Phosphate Rock ) (Tabel 21-5, Perry,1999)

Kapasitas : 1,30 x 129,871 kg/jam = 168,8323 kg/jam = 0,169 ton/jam Lamanya waktu tinggal di dalam bin adalah 7 jam/hari Banyaknya MgO = 168,8323 kg/jam x 7 jam/hari = 1181,83 kg/hari Densitas MgO = 3650 kg/m3 Volume MgO

=

1181,83 kg / hari 3 3650 kg / m

3

= 0,32 m hari

Volume MgO = 0,32 m3 /hari = 84,53 Gallon/hari Untuk BIN kapasitas < 10.000 gallon / hari, spesifikasinya adalah sebagai berikut: (Tabel 18-2 (B), Walas ,1988) 1.

Kapasitas nominal

= 10.000 gallon

2.

Diameter

= 8’ – 0”

3.

Approx Lenght

= 26’ – 7”

4.

Thickness

= 1/4 “

5.

Berat (Weight )

= 8.860

6.

No of Supports

=3

LC.16 Pompa Tangki Penetral (P-06)

Fungsi

: memompakan larutan ke dalam evaporator

Jenis

: Centrifugal pump

Bahan Kontruksi

: Stainless Steel

Jumlah

: 1 unit



: 90 0C


: 1,087 kg/L


: 0,30 cp

Laju alir massa (F)

: 22.199,424 kg/jam = 13,59 lbm /s


F

ρ

=

= 67,859 lbm/ft3

(Perry, 1999)


13,59 67,859

= 0,20 ft 3 / s = 0,005 m3 /s


i,opt

= 0,08 m = 3,149 in

(Peters, 2004)


(Brownell,1959)

Ukuran pipa nominal

= 4 in

Schedule pipa

= 80

Diameter dalam (ID)

= 3,826 in

= 0,319 ft

Diameter luar (OD)

= 4,5 in

= 0,375 ft


Q At

=

0,20 0,079

= 2,53 ft / s


ρν D µ

=

67,859 × 2,53 × 0,319 0,0002016

= 271.661,52


D

= 0,00047


(Geankoplis, 1983)


o

2 (0,005) ( 2,53 ft / s ) 2 (55 ft ) (32,174 lbm . ft / lb f .s 2 ) (0,319)

2 elbow 90 , F = (2)(0,75)

= 0,343 ft .lb f / lbm

(2,53 ft / s ) 2 2 (32,174 lbm . ft / lb f .s 2 )

= 0,149 ft .lb f / lbm



v2

2.g c

= (1)(2,0)

(2,53 ft / s ) 2 2 (32,174 lbm . ft / lb f .s 2 )


1 ekspansi, F = (1)

( 2,53 ft / s ) 2 2 (1,0) (32,174 lbm . ft / lb f .s 2 )

( 2,53 ft / s) 2 2 (1,0) (32,174 lbm . ft / lb f .s 2 )

= 0,055 ft .lbf / lbm

= 0,099 ft .lbf / lbm


Kerja Pompa :

 V 2  ∆P  + W = ∆Z + ∆ + ΣF gc g α ρ 2 c   g

(Peters, 2004)


g gc

= 15 ft.lb f /lb m

∆V 2

Velocity Head ,

=0

2α g c

Pressure Head ,

∆P ρ

=0



215,05 550 x 0,8

= 0,49 Hp

Digunakan pompa dengan daya standar 0,5 Hp Daya motor =

0,5 Hp 0,85



LC.17 Evaporator (EV)

Fungsi

: menguapkan H2 O dan CO 2

Jenis

: single evaporator, vertical tube

Bahan konstruksi

: stainless steel type 316

Jumlah

: 1 unit

Kondisi Operasi : Media pemanas

: saturated steam

Tekanan

: 1 atm

Suhu umpan masuk

: 90 0C

Suhu operasi

: 100,71 0C = 213,278 0F

Suhu steam

: 120 0C = 248 0F

Data : Dari perhitungan neraca panas, didapat : Massa steam (m s )

: 15.857,717 kg/jam = 34.959,923 lb/jam

Entalpi steam (Hs )

: 1113,5 Btu/lb

(Smith, 2001)

Entalpi uap kondensat (h c )

: 88,00 Btu/lb

(Smith, 2001)

Overall heat transfer coefficient

: 250 Btu/ft2 h 0F

(Kern, 1965)

Perhitungan luas permukaan pemanasan (A) : Q = A . U . ∆t

− hc ) U .∆t U .∆t 34.959,923(1113,5 − 88,00) = 4162,327 ft 2 A = 250(248 − 213,278) A =

Q

=

ms ( H s

Diambil panjang pipa 12 ft dengan OD 11 / 4 in, BWG 14 Untuk OD 11 / 4 in, BWG 14, surface per linear (a’’t) = 0,3271 ft2 Jumlah tube =

4162,327 0,3271 × 12

(Kern, 1965)

= 1061buah


LC.18 Pompa Evaporator (P-07)

Fungsi

: memompakan larutan ke tangki crystalizerr

Jenis

: Centrifugal pump

Bahan Kontruksi

: Stainless Steel

Jumlah

: 1 unit


: 100,71 0C


: 1,087 kg/L

= 67,859 lbm/ft3


: 0,25 cp


Laju alir massa (F)

: 6045,234 kg/jam = 3,70 lbm /s

Laju alir volumetric, Q

=

F

ρ

=

3,70 67,859

(Perry, 1999)

= 0,055 ft 3 / s = 0,002 m3 /s


i,opt

= 0,05 m = 1,97 in

(Peters, 2004)


(Brownell,1959)

Ukuran pipa nominal

= 2 in

Schedule pipa

= 40

Diameter dalam (ID)

= 2,067 in

= 0,172 ft

Diameter luar (OD)

= 2,375 in

= 0,198 ft


Q At

=

0,055 0,023

= 2,39 ft / s


ρν D µ

=

67,859 × 2,39 × 0,172 0,000168

= 166.044,51


D

= 0,00087

Harga f dapat dicari dari grafik f vs N RE


Karena aliran turbulen, maka f =0,005

(Geankoplis, 1983)


2 (0,005) ( 2,39 ft / s ) 2 (55 ft ) (32,174 lbm . ft / lb f .s 2 ) (0,172) ( 2,39 ft / s ) 2

o

2 elbow 90 , F = (2)(0,75)


= 0,567 ft .lb f / lbm

2 (32,174 lbm . ft / lb f .s 2 ) v2

2.g c

= (1)(2,0)

= 0,133 ft .lb f / lbm

( 2,39 ft / s ) 2 2 (32,174 lbm . ft / lb f .s 2 )


1 ekspansi, F = (1)


2 (1,0) (32,174 lbm . ft / lb f .s 2 )

= 0,049 ft .lbf / lbm

= 0,089 ft .lbf / lbm


Kerja Pompa :

 V 2  ∆P  + W = ∆Z + ∆ + ΣF gc g 2 α ρ c   g

(Peters, 2004)


Velocity Head ,

Pressure Head ,

g gc

= 10 ft.lb f /lb m

∆V 2 2α g c

∆P ρ

=0

=0


Daya Pompa : P = W Q ρ = (11,015 ft.lb f /lb m )(0,055 ft3 /s)( 67,859 lb m /ft3) = 41,11 ft.lbf/s


Efisiensi pompa 80% : P =

411,11 550 x 0,8

= 0,09 hp


0,25 hp 0,85

= 0,29 hp digunakan motor 1,0 hp

LC.19 Crystalizerr (CR)

Fungsi

: untuk membuat produk dengan bentuk padatan kristal MgSO 4 .7H 2 O.

Jenis


Bentuk

: silinder vertical dengan tutup dan alas ellipsoidal

Bahan konstruksi

: stainless steel type 316 (SA-204)

Jumlah

: 1 unit


: 1 atm

Suhu masuk

: 100,71 0C

Suhu keluar

: 20 0C

Laju alir massa

: 11.093,436 kg/jam

ρ bahan

: 1,29 kg/liter = 80,53 lbm/ft3

Faktor kelonggaran

: 20%


Volume larutan, V l

=

11.093,436 kg / jam ×1 jam 1290 kg / m

3

= 8,59 m3

Volume tangki, V t = (1 + 0,2) x 8,59 m 3 = 10,308 m3 b. Spesifikasi Tangki

Silinder (Shell) Vs =

π D 2

4

H , diambil D = 3/2 H

(Brownell, 1959)


maka, V s =

π D 3

6

Tutup dan alas Elipsoidal

Minor ratio axis = a : b = 2 : 1 a

b Vh = Hh =

π D 3

(Brownell, 1959)

24 D

(Brownell, 1959)

16

Tangki

V t = V s + 2 V h Vt =

π D 3 6

+

π D 3 12

V t = 0,785 D3 10,308 = 0,785 D3 D3 = 13,13 D = 2,36 m = 92,91 in = 7,74 ft H = 2,36 m H h = 0,15 m



Hs =

4 .8,59 π 2,362

Tebal shell, t =

4V l π D 2

= 1,96 m = 6,43 ft PD

2 SE − 1,2 P

+ Cc

(Peters, 2004)

P = P operasi + P h


Ph = P h =

( Hs − 1 ρ ) 144

, psi

(6,43 − 1) × 80,53 144

= 3,04 psi


= 0,85

(Peters, 2004)


= 18.750 psi

(Brownell, 1959)


= 0,125 in/10 tahun

(Perry, 1999)

Maka, tebal shell : t

=

(21,28 psi )(92,91in ) + 0,125 2(18.750 psi )(0,85) − 1,2(21,28 )

= 0,19 in Tebal shell standar yang digunakan = 1/5 in Tebal elips head , t =

t

=

PD

2 SE − 0,2 P

(Brownell, 1959)

+ Cc

(Walas, 1988)

(21,28 psi )(92,91in ) + 0,125 2(18.750 psi )(0,85) − 0,2(21,28)


(Brownell, 1959)

c. Perhitungan pengaduk

Jenis Pengaduk : turbin vertical blade daun 6 (non baffles) Spesifikasi : Da Dt C Da W Da L Da

= 0,3 ; Da = 0,3 x 7,74 ft = 2,32 ft =

= =

1

; C = 1 x 2,32 = 0,77 ft 3 3 1 ; W = 1 x 2,32 = 0,29 ft 8 8 1 4

; L

= 1 4 x 2,32 = 0,58 ft (Fig.18-17, Perry, 1999)


Data Perhitungan : n = 100 rpm = 1,67 rps

µ = 2,460 cp = 0,001653 lb/ft sec Bilangan Reynold (NRe ) : N Re =

n . Da 2 . ρ

N Re =

(Geankoplis,1997)

µ 1,67 . 2,32 2 .80,53 0,001653

= 43,79 x104

Bilangan Daya (N P ) : Np =

P .g c

(Geankoplis,1997)

ρ . n 3 . Da 5

Untuk N Re = 43,79 x 104 , N P = 3 3

P=

N P . ρ . n . Da gc

5

=

3 . 80,53 .1,673 . 2,325 32,174

(Fig 10.6, Walas,1988)

= 2350,52 lb / ft sec

Efisiensi 80 % P=

2350,52 0,8

= 2938,15 lb / ft sec = 5,34 hp

Digunakan motor penggerak dengan daya 5,5 hp

LC.20 Sentrifusi (S)

Fungsi

: Untuk memisahkan larutan induk magnesium sulfat dengan kristal magnesium sulfat tetrahydrat

Jenis

: Disk-bwl centrifuge


: 30 oC

Tekanan (P)

: 1 atm (14,696 psi)

Laju alir masuk

: 11.093,436 kg/jam

Laju alir larutan keluar

: 1071,287 kg/jam

Laju alir air

: 3976,915 kg/jam

Fraksi berat larutan keluar, Xa

=

=

1071,287 kg / jam 5048,202 kg / jam

= 0,212


Fraksi berat air, Xb

= 1 – 0,212 = 0,788

Viskositas MgSO 4 pada 30 OC

= 2,5 cp = 0,00168 lb/ s.ft

Densitas rata – rata : H 2 O pada 20 0C MgSO 4

=

= 0,985 gr/cm3 = 2,66 gr/cm3 = (3976,915 kg / jam x 985 kg / liter ) + (1071,287 kg / jam x 2660 kg / liter ) 11.093,436 kg / jam

= 609,989 kg / m3 = Laju volumetric

1071,287 kg / jam 609,989 kg / m3

= 1,756 m3 / jam = 62,01 ft 3 / jam = 1,04 gal /mnt Dari table 12.1 Alan Foust dipilih disk centrifuge no.05 (50, disk, 45O half angel) r 1 = 1,875 in r 2 = 5,75 in Kecepatan anguler ω = 6000 rpm Nilai Sigma ΣZ = 98000 ft2 Q = 2 Vt Z

= Vt

(Alan Foust,1980)

Q

2. Z 3

=

62,01 ft / jam 2 2 x 98000 ft

= 0,00032 ft/jam Perhitungan diameter partikel kritis Vt

Dp

=

=

( ρ s

. 2 − ρ ).g Dp 18,4

(Alan Foust,1980)

(Vt .18µ )1 / 2 (( ρ − ρ s ).g )1 / 2

(Alan Foust,1980)


Perbedaan densitas 3

3

3

3

(ρ s - ρ) = 2.660 – 609,989 = 2.050,011 kg /m x 0,002831 m / ft x 2,2046 lbm / ft

= 12,795 lbm / ft3 Maka : (0,00032 x18 x 2,5)1 / 2

=

(12,795 x32,174 x3600)1 / 2

Dp = 0,000098 ft

= 0,029 mm Perhitungan volume sentrifuge Z .g

V=

 r 1    r 2 

ω 2 − 2 ln

98000 ft 2 x 32,174 ft / s 2

 1,8751 in   in 5 , 75  

(6000 x 2π x1 / 60rps ) 2 − 2 ln

= 0,00437 ft3

Perhitungan waktu tinggal

= Ф =

V Q

0,00437 ft 3 43,331 ft 3 / jam

= 0,0001 jam = 0,006 menit = 0,36 s Perhitungan tinggi sentrifusi ( direncanakan untuk 1 unit sentrifusi) H=

=

V

π

x ( r 2 − r 1 ) 2

2

= 0,0065 ft = 0,002 m Perhitungan daya yang dibutuhkan P = 5,984 (10-10). Sg. Q. ( ω.Rp)2 Dimana : P = Daya (Hp) Sg = spesifik Gravity umpan Q = Laju alir volumetrik umpan (gal / mnt)


ω= Kecepatan anguler (rpm)

Rp = Radius (m) Sg =

=

609,732

2660 = 0,229

Radius (Rp) =

=

5,75 39,37

= 0,15

Maka P : P = 5,984 (10-10). 0,229.0,69 . (6000 x .0,15)2 = 0,000076 Hp = 0,00008 Hp Faktor kelongggaran 20% Daya yang dibutuhkan = 0,00008/0,20 = 0,0004 Hp = 0,1 Hp

LC.21 Belt Conveyor (BC)

Fungsi : mengangkut garam epsom dari sentrifuse (SF) untuk dimasukkan ke dalam gudang produk Jenis

: Horizontal Belt Conveyor

Bahan

: Commercial Steel


: 30 oC

Tekanan (P)

: 1 atm (14,696 psi)

Laju bahan yang diangkut

: 6045,234 kg/jam


: 30 % (Class – D27 – Phosphate Rock ) (Tabel 21-5, Perry,1999)

Kapasitas : 1,30 x 6045,234 kg/jam = 7858,8042 kg/jam = 7,8588042 ton/jam Untuk Belt Conveyor kapasitas < 32 ton / jam, spesifikasinya adalah sebagai berikut: (Tabel 21-7, Perry,1999) 1.

Lebar Belt

= 14 in = 35 cm

2.

Luas Area

= 0,11 ft2 = 0,010 m2

3.

Kecepatan Belt normal

= 200 ft/menit = 61 m/menit

4.

Kecepatan Belt maksimum

= 300 ft/menit = 91 m/menit

5.

Belt Plies minimum

=3


6.

Belt Plies maksimum

=5

7.

Kecepatan Belt

= 100 ft/menit = 30,5 m/menit

8.

Daya motor yang digunakan

= 0,44 Hp

LC.22 Gudang Produk Garam Epsom (GP)

Fungsi

: Sebagai tempat untuk menyimpan garam Epsom yang akan dipasarkan

Bentuk

: Persegi empat

Bahan konstruksi

: dinding dari beton dan atap dari seng

Jumlah

: 1 bangunan

Keterangan : Semua produk dalam sak – sak dengan berat @ 50 kg Ukuran umum sak kosong untuk 50 kg adalah 70 x 40 x 30 cm dan disusun ke atas maksimal 10 tumpukan Faktor kelonggaran

= 20 %

Areal bebas (jalan)

= 20 %

Lamanya penyimpanan = 30 hari Bahan produk garam Epsom : Jumlah bahan

= 6045,234 kg/jam x 7 jam/hari = 42.316,64 kg/hari

Jumlah produk @ 50 kg = 42.316,64 / 50 = 846,33 karung / hari = 847 karung/hari

Perencanaan gudang : Panjang sak isi

= 40 cm = 0,4 m

Panjang sak total = 0,4 x 7 (jumlah baris) = 2,8 m Panjang gudang = (1+0,2+0,2) x 2,8 x 7 (hari) = 27,44 m = 30 meter Lebar sak isi

= 20 cm = 0,2 m

Lebar sak total

= 0,2 x 10 (jumlah baris) = 2 m

Lebar gudang

= (1+0,2+0,2) x 2 x 7 (hari) = 19,6 m = 20 meter

Ukuran tinggi standar adalah : Tinggi gudang

= 12 meter


LAMPIRAN D SPESIFIKASI PERALATAN UTILITAS

LD.1 Pompa Utilitas (PU-01)

Fungsi

: Memompa air dari sungai ke Bak Pengendapan (BP)

Jenis

: centrifugal pump

Bahan Konstruksi

: Commercial steel

Jumlah

: 1 unit

Kondisi Operasi Temperatur

= 30 oC

Tekanan

= 1 atm

Densitas air (ρ)

= 995,4 kg/m3

= 62,141 lb m /ft3

Viskositas air (µ)

= 0,8034 cP

= 0,0005399 lbm /ft.s

Laju alir massa (F)

= 26.224,764 kg/jam

= 16,06 lbm /s


F

ρ

=

16,06 lbm / s 3

62,141 lbm / ft

= 0,26 ft 3 / s = 0,007 m3 /s

Desain Pompa Dari grafik 12.3 untuk mencari diameter optimum, didapat harga diameter optimum: D

i,opt

= 0,09 m = 3,54 in

(Peters, 2004)

Ukuran Spesifikasi Pipa Dari Appendiks A.5 Geankoplis, 1997, dipilih pipa commercial steel dengan ukuran sebagai berikut : Ukuran pipa nominal

= 3,5 in

Schedule number

= 40

Diameter dalam (ID)

= 3,548 in

= 0,296 ft

Diameter Luar (OD)

= 4,000 in

= 0,333 ft = 0,0687 ft2

Luas Penampang dalam (A t ) Kecepatan linier, v =

Q At

=

0,26 0,0687

= 3,78 ft / s


Bilangan Reynold, N Re

=

ρ V D µ

=

62,141 × 3,78 × 0,296

= 128.780

0,0005399

Karena N Re > 4000, maka aliran turbulen Untuk pipa commercial steel diperoleh harga ε = 0,000046 m (Fig.12-1, Peters, 2004) Pada N Re = 128.780 diperoleh harga ε

= D

0,000046 m 0,090 m

= 0,0005

Maka harga f = 0,0045

(Fig.12-1, Peters, 2004)

Instalasi pipa

 A2  v 2  1 Sharp edge entrance = h c = 0,55 1 − A 1  2.α .g c  = 0,55 (1-0) v2

o

2 elbow 90 , h f = n.Kf.

3,782 2 (1) (32,174)

= (2)(0,75)

2. g c

= 0,122 ft.lb f /lb m

(3,78 ft / s ) 2 2 (32,174 lbm . ft / lb f .s 2 )

= 0,333 ft.lb f /lb m 1 check valve, h f = n.Kf.

v2

2.g c

= (1)(2,0)

(3,78 ft / s ) 2 2 (32,174 lbm . ft / lb f .s 2 )

= 0,444 ft.lb f /lb m Pipa Lurus 55 ft, F f

= 4f.

∆ L. v 2 D.2.g c

= (4)(0,0045)

55 (3,78 ft / s ) 2 (0,296) .2. (32,174 lbm . ft / lb f .s 2 )

= 0,743 ft.lb f /lb m 1 Sharp edge exit

 A2  v 2  = h ex = 1 − A 1  2.α .g c  = (1-0)

3,782 2 (1) (32,174)

= 0,222 ft.lb f /lb m



Kerja Pompa Dari persamaan Bernoulli :

 V 2   + ∆(Pv ) + ΣF W = ∆Z + ∆ gc ag 2 c   g

(Peters, 2004)

Tinggi pemompaan, ∆Z = 30 ft Velocity Head ,

∆V 2

Pressure Head ,

Static head , ∆Z

=0

2g c

∆P ρ g gc

=0 = 30 ft

32,174 ft / s 2 32,174 ft .lbm / lb f .s 2

= 30 ft.lb f /lb m

Maka, W = 30 + 0 + 0 + 1,864 = 31,864 ft.lb f /lb m

Daya Pompa P = W Q ρ = (31,864 ft.lb f /lb m )(0,26 ft3 /s)(62,141 lb m /ft3) = 514,82 Efisiensi pompa 80% : P =

514,82 550 x 0,8

= 1,17 Hp

Digunakan pompa dengan daya standar 1,25 Hp Daya motor (efisiensi 85 %) =

1,25 Hp 0,85

=1,47 Hp digunakan motor 1,5 Hp

LD.2 Bak Penampung (BPU)

Fungsi

: tempat menampung air sementara dari pompa air sungai untuk diproses.

Bahan Konstruksi : Beton Bentuk

: Persegi Panjang dengan alas datar

Jumlah

: 1 unit

Kondisi Operasi

:

Temperatur

= 30 oC

Tekanan

= 1 atm

Densitas air (ρ)

= 995,4 kg/m3

= 62,141 lb m /ft3

Viskositas air (µ)

= 0,8034 cP

= 0,0005399 lbm /ft.s


Laju alir massa (F)

= 26.224,764 kg/jam

Laju alir volumetric, Q = Kebutuhan

F

ρ

=

= 16,06 lbm /s

16,06 lbm / s 3

62,141 lbm / ft

= 0,26 ft 3 / s

: 3 hari

Faktor Kelonggaran : 20 % Perhitungan : a. Volume Bak Volume larutan, V l =

26.224,764 kg / jam x 3 hari x 24 jam 995,4 kg / m

3

=1896,91 m3

Volume bak, V t = (1 + 0,2) x 1896,91 m3 = 2276,29 m3 b. Spesifikasi Bak Asumsi apabila : Panjang Bak (P) = Lebar Bak (L) = 2 x Dalam Bak (T) Maka : Volume Bak = P x L x T 2276,29 m3 P3 Maka : P

= P x (P) x (0,5 P) = 4552,58 m3 = 16,57 m ≈ 17 m

L

= P = 17 m

T

= 0,5 P = 0,5 (17) = 8,5 m


Fungsi : Memompa air dari Bak Pengendapan (BP) ke clarifier (CL) Jenis : centrifugal pump Bahan Konstruksi

: Commercial steel

Jumlah : 1 unit Kondisi Operasi Temperatur

= 30 oC

Tekanan

= 1 atm

Densitas air (ρ)

= 995,4 kg/m3

= 62,141 lb m /ft3

Viskositas air (µ)

= 0,8034 cP

= 0,0005399 lbm /ft.s

Laju alir massa (F)

= 26.224,764 kg/jam

= 16,06 lbm /s



F

ρ

=

16,06 lbm / s 3

62,141 lbm / ft

= 0,26 ft 3 / s = 0,007 m3 /s


i,opt

= 0,09 m = 3,54 in

(Peters, 2004)


= 3,5 in

Schedule number

= 40

Diameter dalam (ID)

= 3,548 in

= 0,296 ft

Diameter Luar (OD)

= 4,000 in

= 0,333 ft = 0,0687 ft2

Luas Penampang dalam (A t ) Kecepatan linier, v =

Q At

=

0,26 0,0687

= 3,78 ft / s


=

ρ V D µ

=

62,141 × 3,78 × 0,296

= 128.780

0,0005399

Karena N Re > 4000, maka aliran turbulen Untuk pipa commercial steel diperoleh harga ε = 0,000046 m (Fig.12-1, Peters, 2004) Pada N Re = 128.780 diperoleh harga ε D

=

0,000046 m 0,090 m


= 0,0005 (Fig.12-1, Peters, 2004)

Instalasi pipa 1 Sharp edge entrance

 A2  v 2  = h c = 0,55 1 − A  1  2.α .g c = 0,55 (1-0)

3,782 2 (1) (32,174)

= 0,122 ft.lb f /lb m


v2

o


= (2)(0,75)

2. g c

(3,78 ft / s) 2 2 (32,174 lbm . ft / lb f .s 2 )

= 0,333 ft.lb f /lb m v2


= (1)(2,0)

2.g c

(3,78 ft / s ) 2 2 (32,174 lbm . ft / lb f .s 2 )


= 4f.

∆ L. v 2 D.2.g c

= (4)(0,0045)

55 (3,78 ft / s ) 2 (0,296) .2. (32,174 lbm . ft / lb f .s 2 )

= 0,743 ft.lb f /lb m

 A2  v 2  = h ex = 1 − A 1  2.α .g c 

1 Sharp edge exit

= (1-0)

3,782 2 (1) (32,174)

= 0,222 ft.lb f /lb m



 V 2   + ∆(Pv ) + ΣF W = ∆Z + ∆ gc ag 2 c   g

(Peters, 2004)


Pressure Head ,

Static head , ∆Z

∆V 2 2g c

∆P ρ g gc

=0

=0 = 15 ft

32,174 ft / s 2 32,174 ft .lbm / lb f .s 2

= 15 ft.lb f /lb m

Maka, W = 15 + 0 + 0 + 1,864 = 16,864 ft.lb f /lb m


Daya Pompa P = W Q ρ = (16,864 ft.lb f /lb m )(0,26 ft3 /s)(62,141 lb m /ft3) = 272,47 ft.lbf/s Efisiensi pompa 80% : P =

272,47

= 0,62 Hp

550 x 0,8


0,75 Hp 0,85

= 0,88 Hp digunakan motor 1 Hp

LD.4 Tangki Pelarutan Alum, Al 2 (SO 4 ) 3 (TU-01)

Fungsi

: Membuat larutan alum [Al2 (SO 4 ) 3 ]

Bentuk

: Silinder tegak dengan alas dan tutup datar

Bahan konstruksi : Carbon Steel SA–283 grade C Data : Kondisi pelarutan: Temperatur = 30 °C Tekanan Al 2 (SO 4 ) 3 yang digunakan

= 1 atm = 50 ppm

Al 2 (SO 4 ) 3 yang digunakan berupa larutan 30 % (% berat) Al 2 (SO 4 ) 3 yang dibutuhkan

= 1,31 kg/jam

Laju massa larutan Al2 (SO 4 ) 3 = 1,31 / 30% = 4,37 kg/jam Densitas Al 2 (SO 4 ) 3 30 %

= 1363 kg/m3 = 85,089 lb m /ft3

Kebutuhan perancangan

= 30 hari

Faktor keamanan

= 20 %

(Perry, 1999)

Perhitungan: Ukuran Tangki Volume larutan, Vl =

4,37 kg/jam × 24 jam/hari × 30 hari 1363 kg/m

3

= 2,31 m3 Volume tangki, V t = 1,2 × 2,31 m

3

= 2,772 m3 Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder tangki, D : H = 2 : 3


V= 3 2,772 m =

3 2,772 m =

Maka:

1 4 1

πD

2

πD

2

4 3

πD

H

 3   D  2 

3

8

D = 1,33 m H = 1,99 m

Tinggi cairan dalam tangki

=

=

volume cairan x tinggi silinder volume silinder (2,31)(1,99) (2,772)

= 1,66 m

LD.5 Tangki Pelarutan Na 2 CO 3 (TU-02)

Fungsi

: Membuat larutan Na2 CO 3 30% berat

Bentuk


Bahan konstruksi : Carbon Steel SA–283 grade C Data : Kondisi pelarutan: Temperatur = 30 °C Tekanan Na 2 CO 3 yang digunakan

= 1 atm = 27 ppm

Na 2 CO 3 yang digunakan berupa larutan 30 % (% berat) Na 2 CO 3 yang dibutuhkan

= 0,71 kg/jam

Laju massa larutan Na 2 CO 3

= 0,71 / 30 % = 2,37 kg/jam

Densitas Na2 CO 3 30 %

= 1327 kg/m3 = 85,089 lb m /ft3


= 30 hari

Faktor keamanan

= 20 %

(Perry, 1999)

Perhitungan: Ukuran Tangki Volume larutan, Vl =

2,37 kg/jam × 24 jam/hari × 30 hari 1327 kg/m3

= 1,28 m3


Volume tangki, V t = 1,2 × 1,28 m3 = 1,536 m3 Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder tangki, D : H = 2 : 3 V= 3 1,536 m =

3 1,536 m =

Maka:

1 4 1

πD

2

πD

2

4 3

πD

H

 3   D  2 

3

8

D = 1,09 m H = 1,64 m

Tinggi cairan dalam tangki

=

=

volume cairan x tinggi silinder volume silinder (1,28)(1,64) (1,536)

= 1,37 m

LD.6 Clarifier (CL)

Fungsi

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

Bahan konstruksi : Carbon steel SA-283, Grade C Data : Laju massa air (F 1 )

= 26.224,764 kg/jam

Laju larutan Al 2 (SO4) 3 (F 2 )

= 4,37 kg/jam

Laju larutan Na 2 CO 3 (F 3 )

= 2,37 kg/jam

Laju massa total, m

= 26.231,504 kg/jam = 7,29 kg/detik

Densitas Al 2 (SO 4 ) 3

= 1,363 gr/ml

(Perry, 1999)

Densitas Na2 CO 3

= 1,327 gr/ml

(Perry, 1999)

Densitas air

= 0,9954 gr/ml

(Perry, 1999)

Reaksi koagulasi:

Al 2 (SO 4 ) 3 + 3 Na 2 CO 3 + 3 H 2 O

→ 2 Al(OH) 3 + 3 Na 2 SO 4 + 3CO 2

Perhitungan: Terminal settling velocity dan Hukum Stokes


U t =

D 2 ( ρ s − ρ )g

18µ

(Ulrich,1984)

dimana :

µ t = kecepatan terminal pengendapan (cm/s) D = diameter partikel = 0,002 cm

(Perry, 1999)

ρ s = densitas partikel campuran ρ = densitas air = 0,9954 gr/ml µ = viskositas campuran = 0,00836 (gr/cm.s) g

= percepatan gravitasi = 980 cm/s2

Kecepatan terminal pengendapan Densitas larutan, ρ =

(26.224,764 + 4,37 + 2,37 ) 26.224,764 0,9954

+

4,37 1,363

+

2,37 1,327

ρ = 0,9954 gr/ml = 995,4 kg/m3 = 62,141 lbm/ft Densitas partikel, ρ =

(4,37 + 2,37 ) 4,37 1,363

+

2,37 1,327

ρ = 1,3503 gr/ml = 1350,3 kg/m3 = 84,296 lbm/ft

Sehingga, U t =

0,0022 × (1,3503 − 0,9954 ) × 980 18 × 0,00836

= 0,0092 cm / s


Ukuran Clarifier Laju alir volumetrik, Q =

7,29 kg / det ik 995,4 kg / m

3

= 0,007 m3 /detik = 70.10-4 m3 /detik

Q = 4.10-4 x D2

(Ulrich, 1984)

Dimana : Q = laju alir volumetrik umpan, m3 /detik D = diameter clarifier, m Sehingga : 1

 Q  2 = −4   4.10 

D= 

−4

1

 70.10  2   −4  4 . 10  

= 4,18 m = 13,71 ft = 164,57 in Ditetapkan tinggi clarifier, H = 15 ft = 4,57 m

Waktu Pengendapan t=

Ht Ut

=

4,57 m x100 cm / m 0,0092 cm / det ik

= 49.673,91 detik = 13,798 jam = 14 jam

Tebal Dinding Clarifier Direncanakan digunakan bahan konstruksi Carbon Steel SA-283 Grade C. Dari tabel 13.1 hal 251 Brownell & Young, diperoleh data : - Allowable working stress (S) : 12.650 lb/in2 - Efisiensi sambungan (E)

: 0,85

- Umur alat (A) direncanakan : 10 tahun - Faktor korosi

: 0,042 in

- Tekanan operasi, Po

: 1 atm = 14,7 psi

- Tekanan hidrostatik

:

P=

( Hs −1) ρ 144

=

(15 −1) . 62,141 lbm / ft 3

- Faktor kelonggaran

144

= 6,04 psi

=5%


- Tekanan desain

= 1,05 x (14,7 + 6,04) = 21,777 psi

Tebal Dinding Clarifier Tebal shell tangki: t

= =

PD 2SE − 0,6P

+ Cc

(21,777 psi) (164,57 in) 2(12.650psi)(0,85) − 0,6(21,777 psi)

+ 0,42

= 0,59 in Tebal shell standar yang digunakan = 3 / 4 in

(Brownell,1959)

Daya Clarifier P = 0,006 D2

(Ulrich , 1984)

dimana: P = daya yang dibutuhkan, hp Sehingga, P = 0,006 × (4,18)2 = 0,105 kW = 0,14 hp Maka digunakan pompa standar dengan daya 0,25 hp

L.D.7 Pompa Utilitas (PU-03)

Fungsi

: untuk memompakan air dari clarifier ke sand filter

Jenis

: pompa sentrifugal

Laju alir massa (F)

= 26.231,504 kg/jam

= 16,06 lbm/s

Densitas campuran (ρ)= 0,99624 kg/liter

= 62,1931 lbm/ft3

Viskositas bahan

= 0,0005618 lbm/ft.s

= 0,8360 cP


F

Laju alir volume (Q) =

ρ

=

16,06 62,1931

= 0,26 ft3 /s = 0,007 m3 /s

Perencanaan pompa : Diameter pipa optimum : Dari grafik 12.3 untuk mencari diameter optimum, didapat harga diameter optimum: D

i,opt

= 0,09 m = 3,54 in

(Peters, 2004)


= 3,5 in

Schedule number

= 40

Diameter dalam (ID)

= 3,548 in

= 0,296 ft

Diameter Luar (OD)

= 4,000 in

= 0,333 ft = 0,0687 ft2

Luas Penampang dalam (A t )

Kecepatan rata-rata fluida dalam pipa : V =

Q A

=

0,26 0,0687

= 3,78 ft/s

Sehingga : N Re

=

ρ × V × D µ

=

62,1931 × 3,78 × 0,296 0,0005618

= 123.863,68

Karena N Re > 4000, maka aliran turbulen Untuk pipa commercial steel diperoleh harga ε = 0,000046 m (Fig.12-1, Peters, 2004) Pada N Re = 123.863,68 diperoleh harga ε D Maka harga f = 0,0045

=

0,000046 m 0,090 m

= 0,0005 (Fig.12-1, Peters, 2004)


Instalasi pipa


o


3,782 2 (1) (32,174)

= (2)(0,75)

2. g c

= 0,122 ft.lb f /lb m

(3,78 ft / s ) 2 2 (32,174 lbm . ft / lb f .s 2 )

= 0,333 ft.lb f /lb m v2


= (1)(2,0)

2.g c

(3,78 ft / s ) 2 2 (32,174 lbm . ft / lb f .s 2 )


= 4f.

∆ L. v 2 D.2.g c

= (4)(0,0045)

55 (3,78 ft / s ) 2 (0,296) .2. (32,174 lbm . ft / lb f .s 2 )


 A2  v 2  = h ex = 1 − A 1  2.α .g c  = (1-0)

3,782 2 (1) (32,174)

= 0,222 ft.lb f /lb m

Total Friksi : Σ F = 1,864 ft.lb f /lb m Kerja Pompa Dari persamaan Bernoulli :

 V 2   + ∆(Pv ) + ΣF W = ∆Z + ∆ gc ag 2 c   g

(Peters, 2004)


Pressure Head ,

∆V 2 2g c

∆P ρ

=0

=0


Static head , ∆Z

g gc

32,174 ft / s 2

= 15 ft

32,174 ft .lbm / lb f .s 2

= 15 ft.lb f /lb m

Maka, W = 15 + 0 + 0 + 1,864 = 16,864 ft.lb f /lb m

Daya Pompa P = W Q ρ = (16,864 ft.lb f /lb m )(0,26 ft3 /s)(62,1931 lb m /ft3) = 272,69 ft.lbf/s Efisiensi pompa 80% : P =

272,69 550 x 0,8

= 0,62 Hp


LD.8

0,75 Hp 0,85

= 0,88 Hp digunakan motor 1 Hp

Sand Filter (SF)

Fungsi

: untuk menyaring kotoran-kotoran keluaran dari clarifier

Tipe

: silinder tegak dengan tutup ellipsoidal

Data desain : -

Laju alir

= 26.224,764 kg/jam

-

Densitas

= 995,4 kg/m3

-

Tekanan

= 1 atm

-

Suhu

= 30 0C

-

Lama penyaringan= 1 jam operasi

= 62,141 lb m /ft3

Perhitungan : 

Kapasitas sand filter Volume sand filter =

=

laju alir

densitas 26.224,764 kg / jam

995,4 kg / m

3

= 26,35 m3 / jam



Faktor keamanan = 20 %



Volume sand filter = 1,2 × 26,35 m /jam = 31,62 m /jam = 139,22 gpm

3

3




Spesifikasi sand filter Dari Tabel V (Nalco, 1958) untuk debit air < 185 gpm, maka spesifikasinya adalah sebagai berikut :



-

Diameter penyaring

= 144 in

-

Luas permukaan penyaringan = 113 ft2

-

Kecepatan aliran penyaringan = 10 gpm/ft2

Menghitung tinggi sand filter H = 1,25 × D = 1,25 × 144 in = 180 in = 4,572 m = 14,994 ft



Tekanan hidrostatik

:

( Hs −1) ρ (14,994 −1) . 62,141 lbm / ft 3 P= = = 6,04 psi 144 144 P total = P (1 atm) + P = 14,694 + 6,04 = 20,734 psi 

Tebal tangki Untuk cylindrical shells : t =

P.r S . Ej − 0,6 P

+ Cc

(Timmerhaus, 2004)

dimana : P = maximum allowable internal pressure r = jari-jari tangki S = maximum allowable working stress Ej = joint efficiency Cc= allowance for corrosion


Untuk bahan konstruksi Carbon steel, SA–285, Gr.C S = 13.700 Psi Ej = 0,85 Cc= 0,125 in Sehingga ; t =

20,734 Psi × 90 in 13.700 Psi × 0,85 − 0,6 × 20,734 Psi

+ 0,125 in

= 0,28 in Maka dipilih tebal silinder standar 1/2 in


Fungsi

: untuk memompakan air dari sand filter ke menara air

Jenis

: pompa sentrifugal

Laju alir massa (F)

= 26.224,764 kg/jam

= 16,06 lbm/s

Densitas campuran (ρ)= 0,9954 kg/liter

= 62,141 lbm/ft3

Viskositas bahan

= 0,0005399 lbm/ft.s

= 0,8034 cP


F

ρ

=

16,06 62,141

= 0,26 ft3 /s = 0,007 m3 /s


i,opt

= 0,09 m = 3,54 in

(Peters, 2004)

Ukuran Spesifikasi Pipa Dari Appendiks A.5 Geankoplis, 1997, dipilih pipa commercial steel dengan ukuran sebagai berikut :


Ukuran pipa nominal

= 3,5 in

Schedule number

= 40

Diameter dalam (ID)

= 3,548 in

= 0,296 ft

Diameter Luar (OD)

= 4,000 in

= 0,333 ft = 0,0687 ft2

Luas Penampang dalam (A t ) Q

Kecepatan linier, v =

At

=

0,26 0,0687

= 3,78 ft / s


=

ρ V D µ

=

62,141 × 3,78 × 0,296

= 128.780

0,0005399

Karena N Re > 4000, maka aliran turbulen Untuk pipa commercial steel diperoleh harga ε = 0,000046 m (Fig.12-1, Peters, 2004) Pada N Re = 128.780 diperoleh harga ε D

=

0,000046 m 0,090 m

= 0,0005


(Fig.12-1, Peters, 2004)


 A2  v 2  = h c = 0,55 1 − A  1  2.α .g c = 0,55 (1-0)

o


v2

2. g c

3,782 2 (1) (32,174)

= (2)(0,75)

= 0,122 ft.lb f /lb m

(3,78 ft / s ) 2 2 (32,174 lbm . ft / lb f .s 2 )


v2

2.g c

= (1)(2,0)

(3,78 ft / s ) 2 2 (32,174 lbm . ft / lb f .s 2 )


= 4f.

∆ L. v 2 D.2.g c


= (4)(0,0045)

55 (3,78 ft / s) 2 (0,296) .2. (32,174 lbm . ft / lb f .s 2 )

= 0,743 ft.lb f /lb m

 A2  v 2  = h ex = 1 − A  1  2.α .g c

1 Sharp edge exit

= (1-0)

3,782 2 (1) (32,174)

= 0,222 ft.lb f /lb m



 V 2   + ∆(Pv ) + ΣF W = ∆Z + ∆ gc ag  2 c  g

(Peters, 2004)


Pressure Head ,

Static head , ∆Z

∆V 2 2g c

∆P ρ g gc

=0

=0 = 20 ft

32,174 ft / s 2 32,174 ft .lbm / lb f .s

2

= 20 ft.lb f /lb m

Maka, W = 20 + 0 + 0 + 0,894 = 20,894 ft.lb f /lb m


337,58 550 x 0,8

= 0,77 Hp

Digunakan pompa dengan daya standar 1 Hp Daya motor (efisiensi 85 %) =

1 Hp 0,85



LD.10 Menara Air (MA)

Fungsi : Menampung air sementara untuk didistribusikan ke unit lain, dan sebagian dipakai sebagai air domestik. Jenis

: Selinder tegak dengan alas dan tutup datar

Bahan Konstruksi

: Carbon steel SA – 283 grade C

Jumlah : 1 unit

Kondisi Operasi Temperatur

= 30 oC

Tekanan

= 1 atm

Densitas air (ρ)

= 995,4 kg/m3

= 62,141 lb m /ft3

Viskositas air (µ)

= 0,8034 cP

= 0,0005399 lbm /ft.s

Laju alir massa (F)

= 26.224,764 kg/jam

= 16,06 lbm/s

Laju alir volume (Q) = Faktor keamanan

F

ρ

=

16,06 62,141

= 0,26 ft3 /s = 0,007 m3 /s

= 20 %

Kebutuhan Perancangan = 3 jam

Perhitungan : a. Volume Tangki Volume air, V l =

26.224,764 kg / jam x 3 jam 995,4 kg / m

3

= 79,04 m3


b. Spesifikasi Tangki Silinder (Shell) Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi, D : H = 3 : 4 Vs =

π D 2

4

H

(Brownell, 1959)

π D 2  4  Maka, V s =  D  4  3 


V s =

π D 3

3 π D 3

3

94,848 m =

3

Maka, D = 4,49 m ≈ 4,5 m Dan

H=6m≈6m

Tinggi air dalam tangki (Hs ) =

vl vtotal

x H =

79,04 94,848

x 6 m = 5 m

Tebal Tangki Tekanan hidrostatik P

= ρ x g x H s

air

= 995,4 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 5 m = 48,7746 kPa Tekanan operasi = 1 atm = 101,325 kPa P

= 48,7746 kPa + 101,325 kPa = 150,0996 kPa

Faktor kelonggaran 5 % Maka, P

desain

= (1,05) x 150,0996 kPa = 157,605 kPa

Joint Efficiency (E) = 0,85

(Peters,2004)

Allowable stress (S) = 12.650 psi = 87.218,714 kPa (Brownell,1959)

Tebal Shell, t =

PD

2 SE − 1,2 P

(Peters,2004)

Maka, tebal shell : t=

(157,605 kPa) (4,5 m) 2 (87.218,714 kPa)(0,85) − 1,2(157,605)

= 0,0048 m = 0,189 in

Faktor korosi = 1/2 in Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,189 in + 1/2 in = 0,689 in Tebal Shell standard yang digunakan = 3/4 in

(Brownell,1959)

Tutup terbuat dari bahan yang sama dengan dinding tangki dan ditetapkan tebal tutup 3/4 in


LD.11 Tangki Pelarutan Asam Sulfat H 2 SO 4 (TU-03)

Fungsi

: Membuat larutan asam sulfat

Bentuk


Bahan konstruksi : Low Alloy Steel SA–203 grade A Kondisi pelarutan : Temperatur = 30 °C ; Tekanan = 1 atm H 2 SO 4 yang digunakan mempunyai konsentrasi 5 % (% berat) Laju massa H 2 SO 4

= 0,11 kg/jam = 2,6 kg/hari

Densitas H 2 SO 4

= 1061,7 kg/m3 = 66,2796 lbm /ft3


= 30 hari

Faktor keamanan

= 20 %

(Perry, 1999)

Ukuran Tangki Volume larutan, Vl =

2,6 kg/hari × 30 hari 0,05 × 1061,7 kg/m

3

= 1,47 m3

Volume tangki, V t = 1,2 × 1,47 m3 = 1,764 m3 Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder tangki, D : H = 3 : 4 V= 1,764 m 3 = 1,764 m 3 =

1 4 1

πD

2

πD

2

4 1

πD

H

 4   D  3 

3

3

Maka: D = 1,19 m = 46,85 in = 3,9 ft H = 1,59 m Tinggi larutan H 2 SO 4 dalam tangki =

1,59 m x 1,47 m3 1,764 m3

= 1,325 m

LD.12 Penukar Kation / Cation Exchanger (KE)

Fungsi

: untuk mengurangi kesadahan air dan mengalir ke anion

Tipe

: silinder tegak dengan tutup dan alas ellipsoidal

Bahan konstruksi

: Carbon steel SA-283 grade C

Kondisi penyimpanan : Temperatur = 30 °C


Tekanan

= 1 atm

Data : Laju alir massa (F)

= 4707,273 kg/jam

= 2,88 lbm/s

Densitas campuran (ρ) = 0,9954 kg/liter

= 62,141 lbm/ft3

Viskositas bahan

= 0,0005399 lbm/ft.s

= 0,8034 cP


F

ρ

2,88

=

62,141

= 0,046 ft3 /s = 0,001 m3 /s

Kebutuhan perancangan = 1 jam = 20 %

Faktor keamanan

Ukuran Cation Exchanger Dari Tabel 12.4, The Nalco Water Handbook , diperoleh: - Diameter penukar kation

= 2 ft = 0,6096 m

- Luas penampang penukar kation

= 3,14 ft2

Tinggi resin dalam cation exchanger = 2,5 ft Tinggi silinder = 1,2 × 2,5 ft = 3 ft = 0,9144 m Diameter tutup = diameter tangki = 0,6096 m Rasio axis = 2 : 1 Tinggi tutup =

1  0,6096 



2 

2

 = 0,1524 m 

(Brownell,1959)

Sehingga, tinggi cation exchanger = 0,9144 m + 0,1524 m = 1,0668 m Tebal Dinding Tangki Tekanan operasi = 1 atm = 101,325 kPa = 14,696 psi Faktor kelonggaran = 15 % Maka, P design = (1,15) (101,325 kPa) = 116,5328 kPa = 16,9004 psia


Joint efficiency = 0,85

(Brownell, 1959)

Allowable stress = 12.650 psia = 87.218,714 kPa

(Brownell, 1959)

Tebal shell tangki: t=

=

PD 2SE − 1,2P (116,5328 kPa) (0,6069 m) 2(87.218,7 14 kPa)(0,85) − 1,2(116,53 28 kPa)

= 0,00047 m = 0,0189 in Faktor korosi

= 0,42 in

Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,0189 in + 0,42 in = 0,4389 in Tebal shell standar yang digunakan = ½ in

(Brownell, 1959)


Fungsi

: untuk memompakan air dari cation exchanger ke anion exchanger

Jenis

: pompa sentrifugal

Laju alir massa (F)

= 4707,273 kg/jam = 2,88 lbm/s


= 62,141 lbm/ft3

Viskositas bahan

= 0,0005399 lbm/ft.s


= 0,8034 cP F

ρ

=

2,88 62,141

= 0,046 ft3 /s = 0,001 m3 /s


i,opt

= 0,035 m = 1,38 in

(Peters, 2004)


Dipilih

material

pipa commercial steel

11 / 4

in

schedule 40,dengan

(Foust,1979): Diameter dalam (ID)

= 1,380 in = 0,115 ft

Diameter luar (OD)

= 1,660 in = 0,138 ft

Luas penampang pipa (A) = 0,0104 ft2 (inside sectional area) Kecepatan rata-rata fluida dalam pipa : V =

Q

=

A

0,046

= 4,42 ft/s

0,0104

Sehingga : N Re

=

ρ × V × D µ

=

62,141 × 4,42 × 0,115 0,0005399

= 58.503,93

Karena N Re > 4000, maka aliran turbulen Untuk pipa commercial steel diperoleh harga ε = 0,000046 m Pada N Re = 58.503,93 diperoleh harga ε

= D

0,000046 m 0,035 m


= 0,0013

(Fig.12-1, Peters, 2004)

Instalasi pipa

 A2  v 2  1 Sharp edge entrance = h c = 0,55 1 − A 1  2.α .g c  = 0,55 (1-0)

o


v2

2. g c

4,422 2 (1) (32,174)

= (2)(0,75)

= 0,167 ft.lb f /lb m

( 4,42 ft / s ) 2 2 (32,174 lbm . ft / lb f .s 2 )

= 0,455 ft.lb f /lb m


v2


2.g c

= (1)(2,0)

(4,42 ft / s) 2 2 (32,174 lbm . ft / lb f .s 2 )


= 4f.

∆ L. v 2 D.2.g c

= (4)(0,006)

55 (4,42 ft / s ) 2 (0,115) .2. (32,174 lbm . ft / lb f .s 2 )

= 3,485 ft.lb f /lb m

 A2  v 2  = h ex = 1 −  A1  2.α .g c

1 Sharp edge exit

= (1-0)

4,42 2 2 (1) (32,174)

= 0,304 ft.lb f /lb m



 V 2   + ∆(Pv ) + ΣF W = ∆Z + ∆ gc  2ag c  g

(Peters, 2004)


Pressure Head ,

Static head , ∆Z

∆V 2 2g c

∆P ρ g gc

=0

=0 = 5 ft

32,174 ft / s 2 32,174 ft .lbm / lb f .s 2

= 5 ft.lb f /lb m

Maka, W = 5 + 0 + 0 + 5,018 = 10,018 ft.lb f /lb m


28,64 550 x 0,8

= 0,07 Hp



0,25 Hp 0,85


LD.14 Tangki Pelarutan NaOH (TU-04)

Fungsi

: Tempat membuat larutan NaOH

Bentuk


Bahan konstruksi : Carbon Steel, SA-283, grade C Jumlah

:1

Data : NaOH yang dipakai berupa larutan 4% (% berat) Laju massa NaOH

= 0,1 kg/jam = 2,46 kg/hari 3

3

Densitas NaOH = 1518 kg/m

= 94,7654 lbm/ft (Perry, 1999)


= 30 hari

Faktor keamanan

= 20%,

Ukuran Tangki Volume larutan, Vl =

2,46 kg/hari × 30 hari 0,04 × 1518 kg/m3

= 1,22 m3

Volume tangki, V t = 1,2 × 1,22 m3 = 1,464 m3 Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder tangki, D : H = 3 : 4 V= 1,464 m3 = 1,464 m3 =

1 4 1

πD

2

πD

2

4 1

πD

H

 4   D  3 

3

3

Maka: D = 1,12 m = 44,03 in = 3,67 ft H = 1,49 m Tinggi larutan NaOH dalam tangki =

1,49 m x 1,22 m3 1,464 m3

= 1,24 m


LD.15 Penukar Anion / Anion Exchanger (AE)

Fungsi

: untuk mengurangi kesadahan air

Tipe

: silinder tegak dengan tutup dan alas ellipsoidal

Bahan konstruksi

: Carbon steel SA-283 grade C

Kondisi penyimpanan : Temperatur = 30 °C Tekanan

= 1 atm

Data : Laju massa air

= 4707,273 kg/jam

=

2,88 lbm/s

Densitas air

= 995,4 kg/m = 62,141 lbm/ft

3

3

(Geankoplis,1997)

Kebutuhan perancangan = 1 jam = 20 %

Faktor keamanan

Ukuran Anion Exchanger Dari Tabel 12.4, The Nalco Water Handbook , diperoleh: - Diameter penukar anion

= 2 ft = 0,6096 m

- Luas penampang penukar kation

= 3,14 ft2

Tinggi resin dalam anion exchanger = 2,5 ft Tinggi silinder = 1,2 × 2,5 ft = 3 ft = 0,9144 m Diameter tutup = diameter tangki = 0,6096 m Rasio axis = 2 : 1 Tinggi tutup =

1  0,6096 



2 

2

 = 0,1524 m 

(Brownell,1959)

Sehingga, tinggi anion exchanger = 0,9144 m + 0,1524 m = 1,0668 m Tebal Dinding Tangki Tekanan operasi = 1 atm = 101,325 kPa = 14.696 psi Faktor kelonggaran = 15 %


Maka, P design = (1,1 5) (101,325 kPa) = 116,5238 kPa = 16,9004 psia Joint efficiency = 0,85

(Brownell, 1959)


(Brownell, 1959)

Tebal shell tangki: t=

=

PD 2SE − 1,2P (116,5328 kPa) (0,6069 m) 2(87.218,7 14 kPa)(0,85) − 1,2(116,53 28 kPa)


= 0,42 in

Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,0189 in + 0,42 in = 0,4389 in Tebal shell standar yang digunakan = ½ in

(Brownell, 1959)


Fungsi

: untuk memompakan air dari anion exchanger ke deaerator

Jenis

: pompa sentrifugal

Laju alir massa (F)

= 4707,273 kg/jam = 2,88 lbm/s


= 62,141 lbm/ft3

Viskositas bahan

= 0,0005399 lbm/ft.s


= 0,8034 cP F

ρ

=

2,88 62,141

= 0,046 ft3 /s = 0,001 m3 /s



i,opt

= 0,035 m = 1,38 in Dipilih

material

(Peters, 2004)


11 / 4

in

schedule 40,dengan


= 1,380 in = 0,115 ft

Diameter luar (OD)

= 1,660 in = 0,138 ft


Q

=

A

0,046

= 4,42 ft/s

0,0104

Sehingga : N Re

=

ρ × V × D µ

=

62,141 × 4,42 × 0,115 0,0005399

= 58.503,93

Karena N Re > 4000, maka aliran turbulen Untuk pipa commercial steel diperoleh harga ε = 0,000046 m Pada N Re = 58.503,93 diperoleh harga ε D

=

0,000046 m 0,035 m


= 0,0013 (Fig.12-1, Peters, 2004)


 A2  v 2  = h c = 0,55 1 − A 1  2.α .g c  = 0,55 (1-0)

4,422 2 (1) (32,174)

= 0,167 ft.lb f /lb m


v2

o


= (2)(0,75)

2. g c

( 4,42 ft / s ) 2 2 (32,174 lbm . ft / lb f .s 2 )

= 0,455 ft.lb f /lb m v2


= (1)(2,0)

2.g c

(4,42 ft / s ) 2 2 (32,174 lbm . ft / lb f .s 2 )


= 4f.

∆ L. v 2 D.2.g c

= (4)(0,006)

55 (4,42 ft / s ) 2 (0,115) .2. (32,174 lbm . ft / lb f .s 2 )

= 3,485 ft.lb f /lb m

 A2  v 2  = h ex = 1 − A 1  2.α .g c 

1 Sharp edge exit

= (1-0)

4,42 2 2 (1) (32,174)

= 0,304 ft.lb f /lb m



 V 2   + ∆(Pv ) + ΣF W = ∆Z + ∆ gc ag 2 c   g

(Peters, 2004)


Pressure Head ,

Static head , ∆Z

∆V 2 2g c

∆P ρ g gc

=0

=0 = 25 ft

32,174 ft / s 2 32,174 ft .lbm / lb f .s 2

= 25 ft.lb f /lb m

Maka, W = 25 + 0 + 0 + 5,018 = 30,018 ft.lb f /lb m



85,81

= 0,19 Hp

550 x 0,8


0,25 Hp 0,85


LD.17 Deaerator (DE)

Fungsi

: Menghilangkan gas-gas yang terlarut dalam air umpan ketel dan air proses

Bentuk

: Silinder horizontal dengan tutup atas dan bawah elipsoidal

Bahan konstruksi : Carbon steel SA-283, Grade C Jumlah

:1

Kondisi operasi

: Temperatur = 90 0C Tekanan

Kebutuhan Perancangan :

= 1 atm 24 jam

Laju alir massa air = 4707,273 kg/jam Densitas air (ρ)

= 995,4 kg/m3

Faktor keamanan

= 20 %

= 62,141 lbm/ft3

(Perry, 1999)

Perhitungan Ukuran Tangki Volume larutan, Vl =

4707,273 kg/jam × 24 jam/hari x 1 hari 995,4 kg/m

3

= 113,49 m3 Volume tangki, V t = 1,2 × 113,49 m3 = 136,188 m3 a. Diameter dan panjang dinding -

Volume dinding tangki (Vs) Vs =

π 4

Di2 L; dengan L : Di direncanakan 3 : 1


Vs = -

3π 4

Di3

Volume tutup tangki (Ve) π Ve = Di3 24 (Brownell,1959)

-

Volume tangki (V) V = Vs + 2Ve

136,188=

5π 6

Di3

Di = 3,73 m

; L = 11,19 m

b. Diameter dan tinggi tutup Diameter tutup = diameter tangki = 3,73 m Rasio axis

= 2:1

Tinggi tutup

=

1  3,73 



2  2

 = 0,93 m 

Tinggi cairan dalam tangki =

=

(Hal 80;Brownell,1959)

volume cairan x tinggi volumesilinder

(113,49)(3,73) (136,188)

= 3,11 m = 10,2 ft

Tebal dinding tangki Tekanan hidrostatik P =

ρ x g x l

= 995,4 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 10,2 m = 99,5 kPa Tekanan udara luar, Po = 1 atm = 101,325 kPa P operasi = 99,5 kPa + 101,325 kPa = 200,825 kPa = 29,13 psi


Faktor kelonggaran = 15 % Maka, P design

= (1,15) (200,825 kPa) = 230,95 kPa = 33,49 psi

Joint efficiency = 0,85

(Brownell, 1959)


(Brownell, 1959)

t=

=

PR SE − 0,6P (200,825 kPa) (1,865 m) (87.218,71 4 kPa)(0,85) − 0,6(200,825 kPa)


= 0,42 in

(Chuse & Eber, 1954)

Maka tebal dinding yang dibutuhkan = 0,19 in + 0,42 in = 0,61 in Tebal dinding standar yang digunakan = 1 in

(Brownell, 1959)

Tebal tutup tangki Tutup atas tangki terbuat dari bahan yang sama dengan dinding. Tebal tutup atas = 1 in


Fungsi

: untuk memompakan air untuk steam dari deaerator ke ketel uap

Jenis

: pompa sentrifugal

Laju alir massa (F)

= 4707,273 kg/jam

= 2,88 lbm/s

Densitas campuran (ρ) = 995,4 kg/m3

= 62,141 lb m /ft3

Viskositas campuran

= 0,0005399 lbm /ft.s


=

0,8034 cP F

ρ

=

2,88 62,141

= 0,046 ft3 /s = 0,001 m3 /s



i,opt

= 0,035 m = 1,38 in Dipilih

material

(Peters, 2004)


11 / 4

in

schedule 40,dengan


= 1,380 in = 0,115 ft

Diameter luar (OD)

= 1,660 in = 0,138 ft


Q

=

A

0,046

= 4,42 ft/s

0,0104

Sehingga : N Re

=

ρ × V × D µ

=

62,141 × 4,42 × 0,115 0,0005399

= 58.503,93

Karena N Re > 4000, maka aliran turbulen Untuk pipa commercial steel diperoleh harga ε = 0,000046 m Pada N Re = 58.503,93 diperoleh harga ε D

=

0,000046 m 0,035 m


= 0,0013 (Fig.12-1, Peters, 2004)


 A2  v 2  = h c = 0,55 1 − A 1  2.α .g c  = 0,55 (1-0)

4,422 2 (1) (32,174)

= 0,167 ft.lb f /lb m


v2

o


= (2)(0,75)

2. g c

( 4,42 ft / s ) 2 2 (32,174 lbm . ft / lb f .s 2 )

= 0,455 ft.lb f /lb m v2


= (1)(2,0)

2.g c

(4,42 ft / s ) 2 2 (32,174 lbm . ft / lb f .s 2 )


= 4f.

∆ L. v 2 D.2.g c

= (4)(0,006)

55 (4,42 ft / s ) 2 (0,115) .2. (32,174 lbm . ft / lb f .s 2 )

= 3,485 ft.lb f /lb m

 A2  v 2  = h ex = 1 − A 1  2.α .g c 

1 Sharp edge exit

= (1-0)

4,42 2 2 (1) (32,174)

= 0,304 ft.lb f /lb m



 V 2   + ∆(Pv ) + ΣF W = ∆Z + ∆ gc ag 2 c   g

(Peters, 2004)


Pressure Head ,

Static head , ∆Z

∆V 2 2g c

∆P ρ g gc

=0

=0 = 15 ft

32,174 ft / s 2 32,174 ft .lbm / lb f .s 2

= 15 ft.lb f /lb m

Maka, W = 15 + 0 + 0 + 5,018 = 20,018 ft.lb f /lb m



57,22 550 x 0,8

= 0,13 Hp


0,25 Hp 0,85


L.D.19 Ketel Uap (Boiler) (KU)

Fungsi

: Memanaskan air hingga menjadi steam untuk keperluan proses

Jenis

: Ketel pipa api

Jumlah

: 1 unit

Bahan konstruksi : Carbon steel Data : Total kebutuhan uap (W) = 4707,273 kg/jam = 2,88 lbm/s Uap panas digunakan bersuhu 120 0C pada tekanan 198,54 kPa. HV pada 120 0C

= 2706,3 kJ/kg

(Rekalitis, 1983)

HL pada 90 0C

= 376,92 kJ/kg

(Rekalitis, 1983)

Kalor laten steam (H)

= HV – HL = 2706,3 – 376,92 = 2329,38 kJ/kg = 1001,46 Btu/lbm

W =

P =

34,5 x P x 970,3

(Elwalkil, 1984)

H

( 2,88)(1001,46) (34,5)(970,3)

= 0,086 Hp


Menghitung jumlah tube 2 Dari ASTM Boiler Code Code, permukaan bidang pemanas = 10 ft /hp.

Luas permukaan perpindahan panas, A = P x 10 ft2 /hp A = 0,086 hp x 10 ft2 /hp A = 0,86 ft2 Direncanakan menggunakan tube dengan spesifikasi : - Panjang tube

= 12 ft

- Diameter tube

= 1 ½ in

- Luas permukaan pipa, a’ = 0,00896 ft 2 / ft Sehingga jumlah tube =

Nt =

A Lxa

'

=

(0,86 ft 2 ) 12 ft x 0,00896 ft 2 / ft

N t = 7,99 N t = 8 buah


Fungsi : Memompa air dari ketel uap untuk air steam Jenis : centrifugal pump Bahan Konstruksi

: Commercial Steel

Jumlah : 1 unit Laju alir massa (F)

= 4707,273 kg/jam

= 2,88 lbm/s

Densitas campuran (ρ) = 995,4 kg/m3

= 62,141 lb m /ft3

Viskositas campuran

= 0,0005399 lbm /ft.s

=

0,8034 cP



F

ρ

2,88

=

= 0,046 ft3 /s = 0,001 m3 /s

62,141


i,opt

= 0,035 m = 1,38 in Dipilih

material

(Peters, 2004)


11 / 4

in

schedule 40,dengan


= 1,380 in = 0,115 ft

Diameter luar (OD)

= 1,660 in = 0,138 ft

Luas penampang pipa (A) = 0,0104 ft2 (inside sectional area ) Kecepatan rata-rata fluida dalam pipa : V =

Q

=

A

0,046

= 4,42 ft/s

0,0104

Sehingga : N Re

=

× D ρ × V × µ

=

62,141 × 4,42 × 0,115 0,0005399

= 58.503,93


= D


0,000046 m 0,035 m

= 0,0013

(Fig.12-1, Peters, 2004)

Instalasi pipa


1 Sharp edge entrance

 A2  v 2  = h c = 0,55 1 − A 1  2.α .g c  = 0,55 (1-0) v2

o


4,422 2 (1) (32,174)

= (2)(0,75)

2. g c

= 0,167 ft.lb f /lb m

( 4,42 ft / s ) 2 2 (32,174 lbm . ft / lb f .s 2 )

= 0,455 ft.lb f /lb m v2


= (1)(2,0)

2.g c

(4,42 ft / s ) 2 2 (32,174 lbm . ft / lb f .s 2 )


= 4f.

∆ L. v 2 D.2.g c

= (4)(0,006)

55 (4,42 ft / s ) 2 (0,115) .2. (32,174 lbm . ft / lb f .s 2 )


 A2  v 2  = h ex = 1 − A 1  2.α .g c  = (1-0)

4,42 2 2 (1) (32,174)

= 0,304 ft.lb f /lb m



 V 2   + ∆(Pv ) + ΣF W = ∆Z + ∆ gc ag 2 c   g

(Peters, 2004)


Pressure Head ,

∆V 2 2g c

∆P ρ

=0

=0


g

Static head , ∆Z

gc

= 10 ft

32,174 ft / s 2 32,174 ft .lbm / lb f .s 2

= 10 ft.lb f /lb m

Maka, W = 10 + 0 + 0 + 5,018 = 15,018 ft.lb f /lb m Daya Pompa P = W Q ρ = (15,018 ft.lb f /lb m )(0,046 ft3 /s)(62,141 lb m /ft3) = 42,93 Efisiensi pompa 80% : P =

42,93

= 0,09 Hp

550 x 0,8


0,25 Hp


0,85

LD.21 Tangki Pelarut Kaporit (TU-05)

Fungsi : Tempat penambahan kaporit sekaligus sebagai tempat penampungan air sementara untuk kebutuhan air domestik Jenis

: Selinder tegak dengan alas dan tutup datar

Bahan Konstruksi

: Carbon steel SA – 283 grade C

Jumlah : 1 unit Kondisi Operasi Temperatur

= 30 oC

Tekanan

= 1 atm

Densitas air (ρ)

= 995,4 kg/m3

= 62,141 lb m /ft3

Viskositas air (µ)

= 0,8034 cP

= 0,0005399 lbm /ft.s

Laju alir massa (F)

= 500 kg/jam (air) + 0,00143 kg/jam (kaporit) = 500,00143 kg/jam = 0,31 lbm /s

Laju alir volumetric, Q = Faktor keamanan

F

ρ

=

0,31 lbm / s 3

62,141 lbm / ft

= 0,005 ft 3 / s

= 20 %

Kebutuhan Perancangan = 24 jam



Volume air, V l =

500,00143 kg / jam x 24 jam 995,4 kg / m

3

=12,05 m3


b. Spesifikasi Tangki Silinder (Shell) Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi, D : H = 3 : 4 Vs =

π D 2

4

(Brownell, 1959)

H

π D 2  4  Maka, V s =  D  4  3 

V s =

π D 3

3 3

14,46 m =

π D 3

3

Maka, D = 2,39 m ≈ 3 m = 9,84 ft Dan

H = 3,19 m ≈ 3,2 m = 10,49 ft

Tinggi air dalam tangki (Hs ) =

vl vtotal

x H =

12,05 14,46

x 3,2 m = 2,67 m

Tebal Tangki Tekanan hidrostatik P

= ρ x g x H s

air

= 995,4 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 2,67 m = 26,05 kPa Tekanan operasi = 1 atm = 101,325 kPa P

= 26,05 kPa + 101,325 kPa = 127,375 kPa

Faktor kelonggaran 5 % Maka, P

desain

= (1,05) x 127,375 kPa = 133,74 kPa

Joint Efficiency (E)

= 0,85

(Peters,2004)


= 12.650 psi = 87.218,714 (Brownell,1959)


Tebal Shell, t =

PD

2 SE − 1,2 P

(Peters,2004)

Maka, tebal shell : t=

(133,74 kPa) (3 m) 2 (87.218,714 kPa)(0,85) − 1,2(133,74)

= 0,0027 m = 0,106 in

Faktor korosi = 1/5 in Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,106 in + 1/5 in = 0,306 in Tebal Shell standard yang digunakan = 1/2 in

(Brownell,1959)

Tutup terbuat dari bahan yang sama dengan dinding tangki dan ditetapkan tebal tutup 1/2 in.

C. Pengaduk (agitator) Jenis Pengaduk : turbin vertical blade daun 6 (non baffles) Spesifikasi : Da Dt C

= 0,3 ; Da = 0,3 x 9,84 ft = 2,952 ft 1

; C = 1 x 2,952 = 0,984 ft 3 Da 3 W 1 = ; W = 1 x 2,952 = 0,369 ft 8 Da 8 L 1 = ; L = 1 x 2,952 = 0,738 ft 4 Da 4

=

(Fig.18-17, Perry, 1999) Data Perhitungan : n = 190 rpm = 3,17 rps Densitas air (ρ)

= 995,4 kg/m3

Viskositas air (µ) = 0,8034 cP

= 62,141 lb m /ft3 = 0,0005399 lbm /ft.s

Bilangan Reynold (NRe ) : 2

N Re =

N Re =

n . Da . ρ

(Geankoplis,1997)

µ 3,17 . 2,952 2 . 62,141 0,0005399

= 3.179.485,721

Bilangan Daya (NP ) :


Np =

P .g c

(Geankoplis,1997)

ρ . n 3 . Da 5

Untuk N Re = 3.179.485,721 , N P = 1,4 (Fig 10.6, Walas,1988) P=

N P . ρ . n 3 . Da 5

=

gc

1,4 . 62,141 .3,173 . 2,9525 32,174

= 19.309,04

Efisiensi 80 % P=

19.309,04 0,8

= 2413.63 lb / ft sec = 4,38 Hp

Digunakan motor penggerak dengan daya 5 Hp


Fungsi : Memompa air dari menara air ke unit refrigerant Jenis : centrifugal pump Bahan Konstruksi

: Commercial Steel

Jumlah : 1 unit Kondisi Operasi Densitas air (ρ)

= 995,4 kg/m3

= 62,141 lb m /ft3

Viskositas air (µ)

= 0,8034 cP

= 0,0005399 lbm /ft.s

Laju alir massa (F)

= 2370,6 kg/jam

= 1,45 lbm/s


F

ρ

=

1,45 lbm / s 3

62,141 lbm / ft

= 0,023 ft 3 / s = 0,0007 m3 /s

Diameter pipa optimum : Dari grafik 12.3 untuk mencari diameter optimum, didapat harga diameter optimum: D

i,opt

= 0,03 m = 1,18 in Dipilih

material

(Peters, 2004) pipa commercial steel

11 / 4

in

schedule 80,dengan


= 1,278 in = 0,106 ft

Diameter luar (OD)

= 1,660 in = 0,138 ft



Q A

=

0,023 0,00891

= 2,58 ft/s

Sehingga : N Re

=

ρ × V × D µ

=

62,141 × 2,58 × 0,106 0,0005399

= 31.476,79


= D

0,000046 m 0,032 m


= 0,0014

(Fig.12-1, Peters, 2004)

Instalasi pipa

 A2  v 2  1 Sharp edge entrance = h c = 0,55 1 − A 1  2.α .g c  = 0,55 (1-0)

o


v2

2. g c

2,582 2 (1) (32,174)

= (2)(0,75)

= 0,057 ft.lb f /lb m

(2,58 ft / s ) 2 2 (32,174 lbm . ft / lb f .s 2 )


v2

2.g c

= (1)(2,0)

( 2,58 ft / s) 2 2 (32,174 lbm . ft / lb f .s 2 )


= 4f.

∆ L. v 2 D.2.g c

= (4)(0,0065)

55 ( 2,58 ft / s ) 2 (0,106) .2. (32,174 lbm . ft / lb f .s 2 )

= 0,074 ft.lb f /lb m


 A2  v 2  = h ex = 1 − A 1  2.α .g c 

1 Sharp edge exit

= (1-0)

2,582

= 0,103 ft.lb f /lb m

2 (1) (32,174)

Total Friksi : Σ F = 0,596 ft.lb f /lb m Kerja Pompa Dari persamaan Bernoulli :

 V 2   + ∆(Pv ) + ΣF W = ∆Z + ∆ gc ag 2 c   g

(Peters, 2004)


Pressure Head ,

Static head , ∆Z

∆V 2 2g c

∆P ρ g gc

=0

=0 = 10 ft

32,174 ft / s 2 32,174 ft .lbm / lb f .s 2

= 10 ft.lb f /lb m

Maka, W = 10 + 0 + 0 + 0,596 = 10,596 ft.lb f /lb m


15,14 550 x 0,8

= 0,034 Hp


0,25 Hp 0,85


LD.23 Unit Pendingin/Refrigerasi (RF)

Fungsi

: untuk mendinginkan air pendingin dari menara air pada suhu 10 0C menjadi 5 0C.

Tipe

: single stage refrigeration cycle


Data desain : -

Suhu air masuk unit pendingin

= 10 0C = 50 0F

-

Suhu air keluar unit pendingin

= 5 0C = 41 0F

-

Jumlah air yang akan didinginkan = 61.267,716 kg/jam = 3403,762 kmol/jam

-

Perbedaan temperatur minimum

- Refrigerant

= 10 0F = tetrafluoroethane (HFC-134a)

Perhitungan : 

Kapasitas refrigerasi Kapasitas refrigerasi = panas yang diserap T H

∫

Qc = n. Cp.dT T C

= 3403,762 kmol / jam × 18,02 kkal / kmol K × (15 − 5)0 K = 613.357,91kkal / jam = 2.432,363, 56 btu / jam


Gambar LD-1. Kompresi Uap Refrigerasi pada diagram P vs H



Menentukan Coefficient of Performance Pada titik (2), T = (41 – 10)0F = 31 0F Dari tabel 9.1 (Smith, 1996), diperoleh : P 2 = 40,768 psia H 2 = 107,320 btu/lb S 2 = 0,22244 btu/lb.0R Pada titik (4), T = (50 + 10)0F = 60 0F Dari tabel 9.1 (Smith, 1996), diperoleh : P 4 = 72,087 psia H 4 = 31,239 btu/lb S 4 = 0,06633 btu/lb.0R S 3 = S 2 = 0,22244 btu/lb.0R. Dari gambar 9.3 pada S = 0,22244 btu/lb.0R dan P = 72,087 psia, diperoleh : H 3 = 112 btu/lb Coefficient of performance,ω :

ω =

=



( H 2 − H 4 ) ( H 3 − H 2 )

107,320 − 31,239

(112 − 107,320)

(Smith, 1996)

= 16,26

Menentukan laju sirkulasi regfrigerant


 = m

=

Qc

(Smith, 1996)

H 2 − H 4

2.432.363,56 btu / jam (107,320 − 31,239)btu / lb

= 31.970,71 lb / jam = 14.501,82 kg / jam


Fungsi : Memompa air dari unit refrigerant untuk proses pendingin crystalizerr Jenis : centrifugal pump Bahan Konstruksi

: Commercial Steel

Jumlah : 1 unit Kondisi Operasi Densitas air (ρ)

= 995,4 kg/m3

= 62,141 lb m /ft3

Viskositas air (µ)

= 0,8034 cP

= 0,0005399 lbm /ft.s

Laju alir massa (F)

= 61.267,716 kg/jam

= 37,52 lbm/s


F

ρ

=

37,52 lbm / s 3

62,141 lbm / ft

= 0,604 ft 3 / s = 0,017 m3 /s

Diameter pipa optimum : Dari grafik 12.3 untuk mencari diameter optimum, didapat harga diameter optimum: D

i,opt

= 0,14 m = 5,51 in

(Peters, 2004)

Dipilih material pipa commercial steel 6 in schedule 80,dengan (Foust,1979): Diameter dalam (ID)

= 5,761 in = 0,479 ft

Diameter luar (OD)

= 6,625 in = 0,552 ft


Q A

=

0,604 0,1810

= 3,34 ft/s


Sehingga : N Re

=

ρ × V × D µ

=

62,141 × 3,34 × 0,479 0,0005399

= 184.139,47

Karena N Re > 4000, maka aliran turbulen Untuk pipa commercial steel diperoleh harga ε = 0,000046 m ε Pada N Re = 184.139,47 diperoleh harga

= D

0,000046 m 0,146 m

= 0,0003


(Fig.12-1, Peters, 2004)

Instalasi pipa


o


3,342 2 (1) (32,174)

= (2)(0,75)

2. g c

= 0,095 ft.lb f /lb m

(3,34 ft / s ) 2 2 (32,174 lbm . ft / lb f .s 2 )


v2

2.g c

= (1)(2,0)

(3,34 ft / s ) 2 2 (32,174 lbm . ft / lb f .s 2 )


= 4f.

∆ L. v 2 D.2.g c

= (4)(0,0035)

55 (3,34 ft / s ) 2 (0,479) .2. (32,174 lbm . ft / lb f .s 2 )


 A2  v 2  = h ex = 1 − A 1  2.α .g c  = (1-0)

3,342 2 (1) (32,174)

= 0,173 ft.lb f /lb m




 V 2   + ∆(Pv ) + ΣF W = ∆Z + ∆ gc ag 2 c   g

(Peters, 2004)


Pressure Head ,

Static head , ∆Z

∆V 2 2g c

∆P ρ g gc

=0

=0 = 10 ft

32,174 ft / s 2 32,174 ft .lbm / lb f .s 2

= 10 ft.lb f /lb m

Maka, W = 10 + 0 + 0 + 1,154 = 11,154 ft.lb f /lb m


418,64 550 x 0,8

= 0,95 Hp

Digunakan pompa dengan daya standar 1 Hp Daya motor (efisiensi 85 %) =

1 Hp 0,85



LAMPIRAN E PERHITUNGAN ANALISA EKONOMI

Dalam rencana Pra Rancangan Pabrik Magnesium Sulfat (Garam Epsom) digunakan asumsi sebagai berikut : 1. Pabrik beroperasi selama 320 hari dalam setahun 2. Kapasitas maksimum adalah 15.000 ton/tahun 3. Perhitungan didasarkan pada harga peralatan tiba di pabrik atau Purchased Equipment Delivered (Peters, dkk. 2004)

4. Harga alat disesuaikan dengan nilai tukar dolar terhadap rupiah adalah : US$ 1 = Rp. 9.120,- (Harian Seputar Indonesia, 6 November 2007)

E.1 Modal Investasi Tetap ( Fixed Capital Investment) E.1.1 Modal Investasi Tetap Langsung (MITL) E.1.1.1 Perincian Harga Peralatan

Harga peralatan yang diimpor dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan berikut (Peters, dkk. 2004) : Cx = Cy

 X 2   X   1

m

 I x    …………………………………………………..(LE  I y 

1) Dimana : Cx

= Harga alat pada tahun 2007

Cy

= Harga alat pada tahun dan kapasitas yang tersedia

X1

= Kapasitas alat yang tersedia

X2

= Kapasitas alat yang diinginkan

Ix

= Indeks harga pada tahun 2007

Iy

= Indeks harga pada tahun yang tersedia

m

= Faktor eksponensial untuk kapasitas (tergantung jenis alat)


Untuk menentukan indeks harga pada tahun 2007 digunakan metode regresi koefisien korelasi sebagai berikut (Montgomery, 1992) : r =

∑ X .Y − ∑ X . Y − (∑ X ) ) x (n . ∑ Y − (∑ Y ) ) n.

(n. ∑ X

2

i

i

i

i

i

2

2

2

i

i

……………….(LE - 2)

i

Harga indeks Marshall dan Swift dapat dilihat pada tabel LE.1 dibawah ini. Tabel LE.1 Harga Indeks Marshall dan Swift Tahun

Indeks

(Xi)

(Yi)

1

1989

2

Xi.Yi

Xi2

Yi2

895

1780155

3956121

801025

1990

915

1820850

3960100

837225

3

1991

931

1853621

3964081

866761

4

1992

943

1878456

3968064

889249

5

1993

964

1927231

3972049

935089

6

1994

993

1980042

3976036

986049

7

1995

1028

2050860

3980025

1056784

8

1996

1039

2073844

3984016

1079521

9

1997

1057

2110829

3988009

1117249

10

1998

1062

2121876

3992004

1127844

11

1999

1068

2134932

3996001

1140624

12

2000

1089

2178000

4000000

1185921

13

2001

1094

2189094

4004001

1196836

14

2002

1103

2208206

4008004

1216609

Total

27937

14184

28307996

55748511

14436786

No

(Sumber : Tabel 6-2, Peters, dkk. 2004) Data : n

= 14

ΣXi

= 27937

ΣYi

= 14184

ΣXi.Yi = 28307996 ΣXi2

= 55748511

ΣYi2

= 14436786


Dengan memasukkan harga – harga pada tabel LE – 1 ke persamaan LE - 2, maka diperoleh harga koefiseien korelasi sebagai berikut : r =

[(14) . (28307996 )] − [(27937). (14184)] [ [(14). (55748511) − (27937)2 ] x [(14). (14436786 ) − (14184)2 ] ]0,5

r = 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 adalah sebagai berikut : Y = a + b.X ……………………………………………………(LE-3) Dimana : Y

= Indeks harga pada tahun yang dicari (2007)

X

= Variabel tahun ke n-1

a, b = Tetapan persamaan regresi Tetapan regresi dapat ditentukan dengan persamaan sebagai berikut (Montgomery, 1992) : b=

(n . ∑ X .Y ) − (∑ X . ∑ Y ) …………………………….(LE - 4) (n.∑ X ) − (∑ X ) i

i

i

i

2

2

i

i

∑ Y . ∑ X − ∑ X . ∑ X . Y ………………………(LE - 5) a= n . ∑ X − (∑ X ) 2

i

i

i

i

i

i

2

2

i

Maka : b=

a=

14 . (28307996 ) − (27937 ) (14184) 14 . (55748511) − (27937)

2

=

53536 = 16,8088 3185

(14184) (55748511) − (27937 ) (28307996 ) 103604228 = − 2 3185 14 . (55748511) − (27937)

= - 32528,8 Sehingga diperoleh persamaan regresi liniernya adalah sebagai berikut : Y = a + b.X Y = - 32528,8 + 16,8088 (X)…………………………………………(LE – 6)


Dengan demikian harga indeks pada tahun 2007 adalah sebagai berikut : Y = -32528,8 + 16,8088 (2007) Y = 1206,863 Perhitungan harga peralatan yang digunakan adalah menggunakan harga faktor eksponensial (m) Marshall & Swift. Harga faktor eksponen ini dapat dilihat pada (tabel 6–4, Peters, dkk. 2004). Untuk alat yang tidak tersedia, faktor eksponensialnya dianggap 0,6 (Peters, dkk. 2004). Contoh Perhitungan Harga Peralatan

Tangki Penyimpanan Asam Sulfat 98% (T-01) Kapasitas tangki, X2 = 1025,88 m3. Dari fig. 12 – 52, Peters, dkk. 2004, diperoleh untuk harga kapasitas tangki (X1 ) 1 m3 adalah (C y ) US$ 8000. Dari tabel 6-4, Peters , dkk. 2004, faktor eksponen tangki adalah (m) 0,49. Indeks harga pada tahun 2002 (Iy ) 1103. Indeks harga tahun 2007 (Ix ) adalah 1206,863. Maka estimasi harga tangki untuk (X2 ) adalah sebagai berikut : C x = US$ 8000 x

1025,88

0 ,49

1

x

1206,863 1103

C x = US$ 261.583,15 C x = Rp. 2.385.638.317 / unit Dengan cara yang sama diperoleh perkiraan harga alat lainnya yang dapat dilihat pada tabel LE.2 untuk perkiraan peralatan proses dan tabel LE.3 untuk perkiraan peralatan utilitas. Untuk harga alat impor sampai di lokasi pabrik ditambahkan biaya sebagai berikut : 1. Biaya transportasi

=5%

2. Biaya asuransi

=1%

3. Bea masuk

= 15 %

(Rusjdi, 2004)

4. PPn

= 10 %

(Rusjdi, 2004)

5. PPh

= 10 %

(Rusjdi, 2004)

6. Biaya gudang di pelabuhan

= 0,5 %

7. Biaya administrasi pelabuhan

= 0,5 %

8. Transportasi lokal

= 0,5 %

9. Biaya tidak terduga

= 0,5 %

Total

= 43 %


Untuk harga alat non impor sampai di lokasi pabrik ditambahkan biaya sebagai berikut : 1. PPn

= 10 %

(Rusjdi, 2004)

2. PPh

= 10 %

(Rusjdi, 2004)

3. Transportasi lokal

= 0,5 %

4. Biaya tidak terduga

= 0,5 %

Total

= 21 %

Tabel LE.2 Estimasi Harga Peralatan Proses No

Kode

Unit

Ket *

Harga (Rp) / Unit

Harga Total (Rp)

1

T-01

1

I

2.385.638.317

2.385.638.317

2

T-02

1

I

8.430.212.310

8.430.212.310

3

T-03

1

I

8.652.569.523

8.652.569.523

4

T-04

1

I

45.676.285

45.676.285

5

T-05

1

I

249.224.021

249.224.021

6

R

1

I

687.346.042

687.346.042

7

FP

1

I

28.576.271

28.576.271

8

EV

1

I

2.989.364.247

2.989.364.247

9

CR

1

I

243.246.978

243.246.978

10

S

1

I

10.667.123

10.667.123

11

BE

1

I

130.305.443

130.305.443

12

BC

1

I

77.926.305

77.926.305

13

P-01

1

I

8.301.370

8.301.370

14

P-02

1

I

19.104.254

19.104.254

15

P-03

1

I

19.104.254

19.104.254

16

P-04

1

I

20.288.965

20.288.965

17

P-05

1

I

20.288.965

20.288.965

18

P-06

1

I

19.104.254

19.104.254

19

P-07

1

I

14.119.193

14.119.193

Total

24.051.064.126

Total Import

24.051.064.126

Total Non-Import

0


Keterangan *) : I untuk peralatan impor, sedangkan NI untuk peralatan Non Impor Tabel LE.3 Estimasi Harga Peralatan Utilitas No

Kode

Unit

Ket *

Harga (Rp) / Unit

Harga Total (Rp)

1

TU-01

2

NI

475.000

950.000

2

TU-02

2

NI

475.000

950.000

3

TU-03

1

I

105.426.937

105.426.937

4

TU-04

2

NI

475.000

950.000

5

TU-05

1

I

295.562.784

295.562.784

6

MA

1

I

742.867.045

742.867.045

7

CL

1

I

7.018.839

7.018.839

8

SF

1

1

7.018.839

7.018.839

9

KE

1

I

2.705.000

2.705.000

10

AE

1

I

2.705.000

2.705.000

11

DE

1

I

586.691.884

586.691.884

12

KU

1

I

586.691.884

586.691.884

13

RF

1

I

520.623.859

520.623.859

14

PU-01

1

I

21.347.761

21.347.761

15

PU-02

1

I

21.347.761

21.347.761

16

PU-03

1

I

21.347.761

21.347.761

17

PU-04

1

I

21.347.761

21.347.761

18

PU-05

1

I

11.232.333

11.232.333

19

PU-06

1

I

11.232.333

11.232.333

20

PU-07

1

I

11.232.333

11.232.333

21

PU-08

1

I

11.232.333

11.232.333

22

PU-09

1

I

9.985.098

9.985.098

23

PU-10

1

I

28.610.017

28.610.017

24

Generator

1

I

75.000.000

75.000.000

25

Instalasi Limbah

1

I

38.000.000

38.000.000

Total

3.142.077.568

Total Impor

3.139.227.568

Total Non Impor

2.850.000

Keterangan *) : I untuk peralatan impor, sedangkan NI untuk peralatan Non Impor


Total harga peralatan tiba di lokasi pabrik (Purchased Equipment Delivered ) adalah : (A)

= (1,43 x (Rp. 24.051.064.126 + Rp. 3.139.227.568)) + (1,21 x (Rp. 0 + Rp. 2.850.000))

(A)

= Rp. 38.882.117.122,42 + Rp. 3.448.500 = Rp. 38.885.565.622,42

E.1.1.2 Biaya Instalasi

Biaya pemasangan (termasuk insulasi dan pengecetan) diperkirakan 55% dari total harga peralatan (Peters, dkk. 2004) Biaya pemasangan (B) = 0,55 x Rp. 38.885.565.622,42 = Rp. 21.387.061.092,331 E.1.1.3 Instrumentasi dan Alat Kontrol

Diperkirakan biaya instrumentasi dan alat kontrol 50 % dari total harga peralatan (Peters, dkk. 2004). Biaya instrumentasi dan alat kontrol (C) = 0,5 x Rp. 38.885.565.622,42 = Rp. 19.442.782.811,21 E.1.1.4 Biaya Perpipaan

Diperkirakan biaya perpipaan 10 % dari total harga peralatan (Peters, dkk. 2004). Biaya perpipaan (D)

= 0,1 x Rp. 38.885.565.622,42 = Rp. 3.888.556.562,242

E.1.1.5 Biaya Instalasi Listrik

Diperkirakan biaya instalasi listrik 30 % dari total harga peralatan (Peters, dkk. 2004). Biaya instalasi listrik (E) = 0,3 x Rp. 38.885.565.622,42 = Rp. 11.665.669.686,726 E.1.1.6 Biaya Inventaris Kantor

Diperkirakan biaya inventaris kantor 10 % dari total harga peralatan (Peters, dkk. 2004). Biaya inventaris kantor (F) = 0,1 x Rp. 38.885.565.622,42 = Rp. 3.888.556.562,242


E.1.1.7 Biaya Fasilitas Servis

Diperkirakan biaya fasilitas servis 55 % dari total harga peralatan (Peters, dkk. 2004). Biaya fasilitas servis (G) = 0,55 x Rp. 38.885.565.622,42 = Rp. 21.387.061.092,331 E.1.1.8 Harga Bangunan dan Sarana

Harga bangunan dan sarananya dapat dilihat pada tabel LE.4 di bawah ini. Tabel LE.4 Perincian Harga Bangunan dan Sarana Lainnya No

Nama Bangunan

Luas (m2)

Harga (Rp./m2)

Jumlah (Rp)

1

Gudang Bahan Baku (GB)

400

750.000

300.000.000

2

Gudang Produk (GP)

600

750.000

450.000.000

3

Areal Proses

2100

2.000.000

4.200.000.000

4

Laboratorium

50

1.000.000

50.000.000

5

Perkantoran

200

1.500.000

300.000.000

6

Parkir

200

150.000

30.000.000

7

Kantin

150

500.000

75.000.000

8

Poliklinik

70

500.000

35.000.000

9

Tempat Ibadah

100

500.000

50.000.000

10

Bengkel

100

500.000

50.000.000

11

Ruang Kontrol

80

700.000

56.000.000

12

Ruang Bahan Bakar

80

700.000

56.000.000

13

Generator Listrik

200

750.000

150.000.000

14

Pengolahan Air

700

1.000.000

700.000.000

15

Pos Keamanan

15

150.000

2.250.000

16

Jalan

4305

200.000

861.000.000

17

Kamar Mandi

100

150.000

15.000.000

18

Gudang Peralatan

300

400.000

120.000.000

19

Taman

250

150.000

37.500.000

Total

7.537.750.000

Total biaya bangunan dan sarana (H) = Rp. 7.537.750.000,-


E.1.1.9 Biaya Tanah Lokasi Pabrik

Luas tanah seluruhnya = 10.000 m2 Biaya tanah pada lokasi pabrik berkisar Rp. 100.000 – Rp. 300.000 / m2 Diperkirakan harga tanah sekitar Rp. 200.000 /m2 Harga tanah seluruhnya = 10.000 m2 x Rp. 200.000 /m2 = 2.000.000.000,Biaya perataan tanah diperkirakan 5 % (Peters, dkk. 2004) Biaya perataan tanah = 0,05 x Rp. 2.000.000.000 = Rp. 100.000.000,Maka total biaya tanah (I) adalah Rp 2.100.000.000,-

E.1.1.10 Sarana Transportasi

Sarana transportasi untuk mempermudah pekerjaan dapat dilihat pada tabel LE.5 di bawah ini. Tabel LE.5 Rincian Biaya Sarana Transportasi Peruntukan

Unit

Tipe

Harga/unit (Rp)

Harga Total (Rp)

Manager

1

Sedan

350.000.000

350.000.000

Kepala Bagian

4

Inova

180.000.000

720.000.000

Kepala Seksi

11

Kijang

139.000.000

1.529.000.000

Bus karyawan

2

Bus

300.000.000

600.000.000

Bus karyawan

2

L-300

150.000.000

300.000.000

Truk

5

Truk

200.000.000

1.000.000.000

Mobil pemasaran

2

MPV

120.000.000

240.000.000

Fork Lift

3

-

150.000.000

450.000.000

Total

5.189.000.000

Total biaya sarana transportasi (J) adalah sebesar Rp. 5.189.000.000,-


Total Modal Investasi Tetap Langsung (MITL) MITL = A + B+ C + D + E + F + G + H + I + J

= (Rp. 38.885.565.622,42 + Rp. 21.387.061.092,331 + Rp. 19.442.782.811,21 + Rp. 3.888.556.562,242 + Rp. 11.665.669.686,726+ Rp. 3.888.556.562,242 + Rp. 21.387.061.092,331 + Rp. 7.537.750.000 + Rp. 2.100.000.000 + Rp.. 5.189.000.000) = Rp. 135.372.003.429,502,-

E.1.2 Modal Investasi Tetap Tidak Langsung (MITTL) E.1.2.1 Pra Investasi

Diperkirakan 7 % dari total harga peralatan (Peters, dkk. 2004). Pra Investasi (K)

= 0,07 x Rp. 38.885.565.622,42 = Rp. 2.721.989.593,5694

E.1.2.2 Biaya Engineering dan Supervisi

Diperkirakan 30 % dari modal investasi tetap langsung (MITL) (Peters, dkk. 2004). Biaya Engineering dan Supervisi (L) = 0,30 x Rp. 135.372.003.429,502 = Rp. 40.611.601.028,85

E.1.2.3 Biaya Legalitas

Diperkirakan 4 % dari total harga peralatan (Peters, dkk. 2004) Biaya Legalitas (M) = 0,04 x Rp. 38.885.565.622,42 = Rp. 1.555.422.624,8968

E.1.2.4 Biaya Kontraktor

Diperkirakan 30 % dari total harga peralatan (Peters, dkk. 2004) Biaya Kontraktor (N) = 0,30 x Rp. 38.885.565.622,42 = Rp. 11.665.669.686,726


E.1.2.5 Biaya Tidak Terduga

Diperkirakan 15 % dari total harga peralatan (Peters, dkk. 2004) Biaya Tidak Terduga (O)

= 0,15 x Rp. 38.885.565.622,42 = Rp. 5.832.834.843,363

= K + L + M + N + O = Rp. 62.387.517.777,41,-

Total MITTL

Total MIT

= MITL +MITTL

= Rp. 135.372.003.429,502 + Rp. 62.387.517.777,41 = Rp. 197.759.521.206,912,-

E.2 Modal Kerja

Modal kerja dihitung untuk pengoperasian pabrik selama 3 bulan ( 90 hari). E.2.1 Persediaan Bahan Baku E.2.1.1 Bahan Baku Proses

1. MgCO 3 Kebutuhan

= 1953,125 kg/jam

Harga

= Rp. 12.000,- /kg

Harga total

= 90 hari x 24 jam/hari x 1953,125 kg/jam x Rp. 12.000,-/kg

(P.T. Bratachem, 2007)

= Rp. 50.625.000.000

2. Asam Sulfat (H 2 SO 4 ) Kebutuhan

= 2602,432 Kg/jam

Harga

= Rp. 8000,- /kg

Harga total

= 90 hari x 24 jam/hari x 2602,432 Kg/jam x Rp. 8000,-/kg


= Rp. 44.970.024.960

3. MgO Kebutuhan

= 129,871 Kg/jam

Harga

= Rp. 10.000,- /kg

Harga total

= 90 hari x 24 jam/hari x 129,871 Kg/jam x Rp. 10.000,-/kg


= Rp. 2.805.213.600


E.2.1.2 Bahan Baku Utilitas

1. Solar Kebutuhan

= 26,266 Liter/jam

Harga solar

= Rp. 4.450,- /Liter

Harga total

= 90 hari x 24 jam/hari x 26,266 Liter/jam x Rp. 4.450,-/Liter

(PT. Pertamina, 2007)

= Rp. 252.468.792 2. Al 2 (SO 4 ) 3 Kebutuhan

= 1,31 kg/jam

Harga

= Rp 5000,-/kg

Harga total

= 90 hari x 24 jam/hari x 1,31 kg/jam x Rp.5000,- /kg

(P.T.Bratachem, 2007)

= Rp 14.148.000

3. Na 2 CO 3 Kebutuhan

= 0,71 kg/jam

Harga

= Rp 10.000,-/kg

Harga total

= 90 hari x 24 jam/hari x 0,71 kg/jam x Rp.10.000,- /kg


= Rp 15.336.000

4. Kaporit Kebutuhan

= 0,00143 kg/jam

Harga

= Rp 22.000,-/kg

Harga total



= Rp 67.953 5. NaOH teknis Kebutuhan

= 0,48 kg/jam

Harga

= Rp 10.000,-/kg

Harga total


(P.T.Bratachem, 2007)

= Rp 10.368.000 Total biaya bahan baku dan utilitas selama 3 bulan = Rp. 98.692.627.305,-


Total biaya bahan baku dan utilitas selama 1 tahun :

 12  =  x Rp. 98.692.627 .305,-   3  = Rp. 394.770.50 9.220,-

E.2.2 Kas E.2.2.1 Gaji Pegawai

Tabel LE.6 Perincian Gaji Pegawai Pabrik Garam Epsom Jabatan

Jlh

Gaji/bulan (Rp)

Total Gaji/Bln (Rp)

Manager

1

20.000.000

20.000.000

Sekretaris

1

4.500.000

4.500.000

Kepala Bagian Produksi

1

12.000.000

12.000.000

Kepala Bagian Teknik

1

12.000.000

12.000.000

Kepala Bagian SDM/General Affairs

1

12.000.000

12.000.000

Kepala Bagian Finansial/Marketing

1

12.000.000

12.000.000

Kepala Seksi Marketing

1

8.000.000

8.000.000

Kepala Seksi Pembelian

1

8.000.000

8.000.000

Kepala Seksi Keuangan

1

8.000.000

8.000.000

Kepala Seksi Personalia

1

8.000.000

8.000.000

Kepala Seksi General Affair

1

8.000.000

8.000.000

Kepala Seksi Keamanan

1

8.000.000

8.000.000

Kepala Seksi Maintenance dan Listrik

1

8.000.000

8.000.000

Kepala Seksi Instrumentasi

1

8.000.000

8.000.000

Kepala Seksi Laboratorium

1

8.000.000

8.000.000

Kepala Seksi Proses

1

8.000.000

8.000.000

Kepala Seksi Utilitas

1

8.000.000

8.000.000

Karyawan Produksi

52

4.500.000

234.000.000

Karyawan Teknik

24

4.500.000

108.000.000

Karyawan SDM/General Affairs

10

4.500.000

45.000.000

Karyawan Finansial/Marketing

15

4.500.000

67.500.000

Dokter

1

5.000.000

5.000.000


Perawat

3

2.500.000

7.500.000

Petugas Kebersihan

8

1.500.000

12.000.000

Petugas Keamanan

7

2.000.000

14.000.000

Supir

4

2.000.000

8.000.000

Buruh Angkat

9

1.500.000

13.500.000

Total

150

-

675.000.000

Total gaji pegawai selama 1 bulan = Rp. 675.000.000,Total gaji pegawai selama 3 bulan = Rp. 2.025.000.000,-

E.2.2.2 Biaya Administrasi Umum

Diperkirakan 1 % dari gaji pegawai (Peters, dkk. 2004). Biaya Administrasi Umum

= 0,01 x Rp. 2.025.000.000,= Rp. 20.250.000,-

E.2.2.3 Biaya Pemasaran

Diperkirakan 1 % dari gaji pegawai Biaya Pemasaran

(Peters, dkk. 2004).

= 0,01 x Rp. 2.025.000.000,= Rp. 20.250.000,-

E.2.2.4 PBB

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 0,5 % (Pasal 6 UU PBBNo.21/97).



Nilai Perolehan Objek Pajak Tidak Kena Pajak ditetapkan sebesar Rp. 8.000.000,- (Pasal 3 ayat 3 UU No.12/94).




Besarnya pajak yang terutang dihitung dengan cara mengalihkan 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 Garam Epsom

Nilai Perolehan Objek Pajak

• Tanah

= Rp. 2.100.000.000,-

• Bangunan

= Rp. 7.537.750.000,-

(+)

Total NJOP

Rp. 9.637.750.000,-

Nilai Perolehan Objek Pajak Tidak kena Pajak

Rp.

Nilai Perolehan Objek Pajak Kena Pajak

Rp. 9.625.750.000,-

Pajak yang Terhutang (20 % x NPOPKP)

Rp. 1.925.150.000,-

12.000.000,-

(-)

Tarif Pajak Bumi dan Bangunan (PBB) = 0,5 % x Pajak yang Terhutang = 0,5 % x 1.925.150.000,= Rp 9.625.750,Berikut perincian Biaya kas pada tabel LE.7. Tabel LE.7 Perincian Biaya Kas No

Jenis Biaya

Jumlah (Rp)

1

Gaji Pegawai

2

Administrasi Umum

20.250.000

3

Pemasaran

20.250.000

4

Pajak Bumi dan Bangunan Total

2.025.000.000

9.625.750 2.075.125.750

E.2.3 Biaya Start –Up

Diperkirakan 12 % dari Modal Investasi Tetap (MIT) (Peters, dkk. 2004). Biaya Start-Up

= 0,12 x Rp. 197.759.521.206,912 = Rp 23.731.142.544,83,-


E.2.4 Piutang Dagang

PD =

IP

12

x HPT ……………………………………………..(LE – 7)

Dimana : PD

: Piutang Dagang

IP

: Jangka waktu kredit yang diberikan (3 bulan)

HPT

: Hasil Penjualan Tahunan

Penjualan : Dari harga garam epsom di pasaran seperti berikut ini : 

MgSO 4 .7H 2 O : Rp. 15.000/-kg……………………(P.T. Bratachem, 2007)

Maka diharapkan garam epsom dapat dijual dengan harga Rp. 15.000/-kg Harga jual garam epsom = Rp. 15.000/-kg Produksi garam epsom = 6.045,234 kg/jam Hasil penjualan garam epsom tahunan = 6.045,234 kg/jam x 24 jam/hari x 320 hari/tahun x Rp. 15.000/-kg = Rp. 696.410.956.800,Piutang Dagang =

3 12

x Rp. 696.410.956.800

= Rp. 174.102.739.200,-

Perincian modal kerja dapat dilihat pada tabel LE.8 di bawah ini. Tabel LE.8 Perincian Modal Kerja No

Perincian

1

Bahan Baku

2

Kas

3

Start – Up

4

Piutang Dagang

Jumlah (Rp) 98.692.627.305,00 2.075.125.750,00

Total

23.731.142.544,83 174.102.739.200,00 298.601.634.799,83

Total Modal Investasi = Modal Investasi Tetap + Modal Kerja

= Rp. 197.759.521.206,912 + Rp. 298.601.634.799,83 = Rp. 496.361.156.006,742,-


Modal ini berasal dari : 1. Modal Sendiri Besarnya modal sendiri adalah 60 % dari total modal investasi Modal sendiri adalah sebesar = 0,60 x Rp. 496.361.156.006,742,= Rp. 297.816.693.604,-

2. Pinjaman dari Bank Besarnya modal sendiri adalah 40 % dari total modal investasi Pinjaman dari bank adalah sebesar = 0,40 x Rp. 496.361.156.006,742,= Rp. 198.544.462.402,69,-

E.3 Biaya Produksi Total E.3.1 Biaya Tetap ( Fixed Cost = FC) E.3.1.1 Gaji Tetap Karyawan

Gaji tetap karyawan terdiri dari gaji tetap tiap bulan ditambah 3 bulan gaji yang diberikan sebagai tunjangan, sehingga besarnya gaji total (P) adalah sebagai berikut : Gaji total (P)

= (12+3) x Rp. 675.000.000,= Rp. 10.125.000.000

E.3.1.2 Bunga Pinjaman Bank

Bunga pinjaman bank adalah sebesar 12 % dari total pinjaman dari bank Bunga pinjaman bank (Q)

= 0,12 x Rp. 198.544.462.402,69,= Rp. 23.825.335.488,32

E.3.1.3 Depresiasi dan Amortisasi

Pengeluaran untuk memperoleh harta berwujud yang mempunyai masa manfaat lebih dari satu (1) tahun harus dibebankan sebagai biaya untuk mendapatkan, menagih dan memelihara penghasilan melalui penyusutan (Rusdji, 2004). Pada perancangan pabrik ini, dipakai metode garis lurus atau straiht 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 LE.9 di bawah ini.


Tabel LE. 9 Aturan Depresiasi sesuai UU Republik Indonesia No. 17 Tahun 2000 Kelompok Harta

Masa

Tarif

Berwujud

(Tahun)

(%)

Kelompok 1

4

25

Kelompok 2

8

12,5

Mobil, truk kerja

Kelompok 3

16

6,25

Mesin industri kimia, mesin industri mesin

20

5

Beberapa Jenis Harta

I. Bukan Bangunan Mesin kantor, alat perangkat industri

II. Bangunan Permanen

Bangunan sarana dan penunjang

(Sumber : Waluyo, 2000 dan Rusdji, 2004)

Depresiasi dihitung dengan metode garis lurus dengan harga akhir nol. D=

P − L n

……………………………………………………..(LE – 8)

Dimana : D

= Depresiasi per tahun

P

= Harga awal peralatan

L

= Harga akhir peralatan

n

= Umur peralatan (tahun)

Perincian biaya depresiasi sesuai UU Republik Indonesia dapat dilihat pada tabel LE.10 di bawah ini. Tabel LE.10 Perhitungan Biaya Depresiasi sesuai UU RI No. 17 Tahun 2000 Komponen Bangunan

Biaya (Rp)

Umur (Tahun)

Depresiasi (Rp)

7.537.750.000

20

376.887.500,00

Peralatan proses dan utilitas

38.885.565.622,42

16

2.430.347.851,40

Instrumentasi dan Alat kontrol

19.442.782.811,21

4

4.860.695.702,80

Perpipaan

3.888.556.562,242

4

972.139.140,56

11.665.669.686,726

4

2.916.417.421,68

7.614.975.749,13

4

1.903.743.937,28

3.888.556.562,242

4

972.139.140,56

Instalasi listrik Insulasi

)

Inventaris kantor


Fasilitas servis Sarana transportasi

21.387.061.092,331

4

5.346.765.273,08

5.189.000.000

8

648.625.000,00

Total

20.427.760.967,36

*) Insulasi dihitung 2 % dari FCI (Total Modal Investasi) (Peters, dkk. 2004)

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 untu memperoleh harta tidak 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 (UURI Pasal 11 Ayat 1 No. 17 Tahun 2000). Para Wajib Pajak menggunakan tarif amortisasi untuk harta tidak berwujud dengan menggunakan masa manfaat kelompok 4 (empat) tahun sesuai pendekatan perkiraan harta tidak berwujud yang dimaksud (Rusdji, 2004). Untuk masa 4 tahun,

maka biaya amortisasi adalah 25 % dari MITTL,

sehingga biaya amortisasi adalah sebagai berikut : Biaya Amortisasi

= 0,25 x Rp. 62.387.517.777,41,= Rp. 15.596.879.444,35,-

Total biaya depresiasi dan amortisasi (R) = Rp. 36.024.640.411,71,-

E.3.1.4 Biaya Tetap Perawatan

1. Perawatan mesin dan alat – alat proses Perawatan mesin dan peralatan dalam industri proses berkisar 2 sampai 20 %. Diambil 10 % dari harga peralatan terpasang di pabrik (Peters, dkk. 2004) Biaya perawatan mesin

= 0,1 x Rp. 38.885.565.622,42 = Rp. 3.888.556.562,-

2. Perawatan bangunan Diperkirakan 10 % dari harga bangunan (Peters, dkk. 2004). Perawatan bangunan

= 0,1 x Rp. 7.537.750.000 = Rp. 753.775.000,-


3. Perawatan kendaraan Diperkirakan 10 % dari harga kendaraan (Peters, dkk. 2004). Perawatan kendaraan

= 0,1 x Rp. 5.189.000.000 = Rp. 518.900.000,-

4. Perawatan instrumentasi dan alat kontrol Diperkirakan 10 % dari harga instrumentasi dan alat kontrol (Peters, dkk. 2004). Perawatan instrumen

= 0,1 x Rp. 19.442.782.811,21 = Rp. 1.944.278.281,-

5. Perawatan perpipaan Diperkirakan 10 % dari harga perpipaan (Peters, dkk. 2004). Perawatan perpipaan

= 0,1 x Rp. 3.888.556.562,242 = Rp. 388.855.656,-

6. Perawatan instalasi listrik Diperkirakan 10 % dari harga instalasi listrik (Peters, dkk. 2004). Perawatan listrik

= 0,1 x Rp. 11.665.669.686,726 = Rp. 1.166.566.968,-

7. Perawatan insulasi Diperkirakan 10 % dari harga insulasi (Peters, dkk. 2004). Perawatan insulasi

= 0,1 x Rp. 7.614.975.749,13 = Rp. 761.497.574,-

8. Perawatan inventaris kantor Diperkirakan 10 % dari harga inventaris kantor (Peters, dkk. 2004). Perawatan inventaris

= 0,1 x Rp. 3.888.556.562,242 = Rp. 388.855.656,-

9. Perawatan fasilitas servis Diperkirakan 10 % dari harga fasilitas servis (Peters, dkk. 2004). Perawatan perlengkapan kebakaran = 0,1 x Rp. 21.387.061.092,331 = Rp. 2.138.706.109,Total biaya perawatan (S)

= Rp. 11.949.991.806,-


E.3.1.5 Biaya Tambahan Industri (Plant Overhead Cost)

Biaya tambahan industri (T) ini diperkirakan 20 % dari modal investasi tetap (Peters et.al., 2004). Plant Overhead Cost = 0,2 x Rp 197.759.521.206,912,-

= Rp. 39.551.904.241,E.3.1.6 Biaya Administrasi Umum (U)

Diperkirakan 10% dari biaya tambahan = 0,1 x Rp. 39.551.904.241,= Rp. 3.955.190.424 E.3.1.7 Biaya Pemasaran dan Distribusi (V)

Diperkirakan 20 % dari biaya tambahan = 0,2 x Rp. 39.551.904.241,= Rp. 7.910.380.848,E.3.1.8 Biaya Laboratorium, Penelitian dan Pengembangan (W)

Diperkirakan 10 % dari biaya tambahan = 0,1 x Rp. 39.551.904.241,= Rp. 3.955.190.424 E.3.1.9 Asuransi

Biaya asuransi pabrik adalah 3,1 permil dari modal investasi tetap langsung (Asosiasi Asuransi Jiwa Indonesia , AAJI, 2006). = 0,0031 x Rp. 135.372.003.429,502,= Rp. 419.653.210,63,Biaya asuransi karyawan adalah (Premi asuransi) = Rp.351.000,- /tenaga kerja (PT. Prudential Life Assurance, 2006). Maka biaya asuransi karyawan

= 150 orang x Rp. 351.000,-/orang = Rp. 52.650.000


Total biaya asuransi (X)

= Rp. 472.303.210,63,-

E.3.1.10 Pajak Bumi dan Bangunan (Y)

PBB = Rp. 9.625.750,-

Total Biaya Tetap = P + Q + R + S + T + U + V + W + X + Y = Rp. 137.779.562.603,66,-

E.3.2 Variabel E.3.2.1 Biaya Variabel Bahan Baku Proses dan Utilitas per tahun

A. Biaya Variabel Bahan Baku Proses dan Utilitas per Tahun = Rp 394.770.509.220,B. Biaya Variabel Pemasaran (Komisi Penjualan) Diperkirakan 1 % dari biaya tetap pemasaran = 0,01 x Rp 7.910.380.848,- = Rp 79.103.808,C. Biaya Variabel Perawatan Diperkirakan 15 % dari biaya perawatan tetap = 0,15 x Rp 11.949.991.806,- = Rp 1.792.498.770,D. Biaya Variabel lainnya Diperkirakan 5 % dari biaya tambahan. = 0,05 x Rp 39.551.904.241,- = Rp 1.977.595.212,Total biaya variabel (Variable Cost ) = A + B + C + D = Rp 398.619.707.010,Total biaya produksi = Biaya tetap + Biaya Biaya variabel = Rp. 137.779.562.603,66,- + Rp 398.619.707.010,= Rp 536.399.269.613,66,-


E.4 Perkiraan Laba / Rugi Perusahaan

Laba sebelum pajak= total penjualan – total biaya produksi = Rp. 696.410.956.800,- – Rp 536.399.269.613,66,= Rp. 160.011.687.186,34,-

E.4.1 Pajak Penghasilan

Berdasarkan UURI Nomor 17 Ayat 1 Tahun 2000, tentang Perubahan ketiga atas Undang – Undang Nomor 7 Tahun 1983 tentang Pajak Penghasilan adalah sebagai berikut (Rusdji, 2004) : 1. Penghasilan sampai dengan Rp. 50.000.000,- dikenakan pajak sebesar 10 %. 2. Penghasilan antara Rp. 50.000.000,- sampai dengan Rp. 100.000.000,dikenakan pajak sebesar 15 %. 3. Penghasilan diatas Rp. 100.000.000,- dikenakan pajak sebesar 30 %. Maka pajak penghasilan yang harus dibayar adalah sebagai berikut : 

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. 160.011.687.186,34,-–Rp.10 160.011.687.186,34,-–Rp.100.000.000) 0.000.000) = Rp. 47.973.506.155,Total PPh

Rp 47.986.006.155

E.4.2 Laba setelah Pajak

Laba setelah pajak

= laba sebelum pajak – PPh = Rp. 160.011.687.186,34 – Rp 47.986.006.155 = Rp. 112.025.681.031,34,-

E.5 Analisa Aspek Ekonomi E.5.1 Profit Margin (PM)

PM =

=

Laba sebelum pajak Total Penjualan

x100 %

Rp. 160.011.687.186,34 Rp. 696.410.956.800

x100 %

= 22,97 %


(+)

E.5.2 Break Even Point (BEP)

BEP =

BEP =

Biaya Tetap Total Penjualan − Biaya Variabel

x 100 %

Rp. 137.779.562.603,66, Rp. 696.410.95 6.800 − Rp. 398.619.70 7.010,-

x 100 %

= 46,23 % Kapasitas produksi pada titik BEP

= 46,23 % x 46.500 ton/tahun = 21.496,95 ton/tahun

Nilai penjualan pada titik BEP

= 46,23 % x Rp. 696.410.956.800,= Rp 321.950.785.328,-

BEP

Gambar LE.1 Break Even Chart Pabrik Garam Epsom

E.5.3 Return On Investment (ROI)

ROI

=

ROI

=

Laba setelah pajak Total mod al Investasi

x100 %

Rp. 112.025.681.031,34 Rp. 496.361.156.006,742

x100 %

= 22,57 %


123dok Pra Rancangan Pabrik Magnesium Sulfat Heptahydrat Mgso4 7h2o Dari Bahan Baku Magnesium Karbonat Mgco3 Dan Asam s

Recommend Documents