PRA RENCANA PABRIK ETANOL DARI UBI KAYU DENGAN PROSES FERMENTASI KAPASITAS 20000 TON/TAHUN
SKRIPSI
Disusun Oleh: SUMANTI MAKMUR : 0305010016
PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS TRIBHUWANA TUNGGADEWI MALANG 2008
LEMBARAN PESETUJUAN
PRA RENCANA PABRIK ETANOL DARI UBI KAYU DENGAN PROSES FERMENTASI KAPASITAS 20000 TON/TAHUN
SKRIPSI Disusun Oleh: Nama
: Sumanti Makmur
Progaram studi : Teknik Kimia Fakultas
: Teknik
Menyetujui: Dosen Pembimbing I
Dosen Pembimbing II
Ir. Bambang Poerwadi, MS. NIP: ............................
Susy Yuniningsih, ST. MT. NIP: ............................. Mengetahui:
Dekan Fakultas Teknik
Ketua Program Studi Teknik Kimia
Nawir Rasidi, ST. MT. NIP: ..............................
S. P. Abrina Anggraini, ST. MT. NIP: ................................
ii
LEMBARAN PENGESAHAN
Nama
: Sumanti Makmur
Nim
: 0305010016
Program Studi
: Teknik Kimia
Fakultas
: Teknik
Judul Skripsi
: Pra Rencana Pabrik Etanol Dari Ubi Kayu Dengan Proses Fermentasi Kapasitas 20.000 Ton/Tahun
Mengesahkan Dosen Penguji I
Dosen Penguji II
Ir. Bambang Poerwadi, MS. NIP: ............................
Susy Yuniningsih, ST. MT. NIP: .............................
Dosen Penguji III
Ir.Taufik Iskandar. NIP: .............................. Ketua Program Studi Teknik Kimia
S.P.Abrina Anggraini ST.MT. NIP:........................................... Tanggal Lulus Ujian : 23 September 2008
iii
LEMBARAN PERNYATAAN
Yang bertanda tangan di bawah ini: Nama
: Sumanti Makmur
NIM
: 0305010016
Program studi : Teknik Kimia Judul Skripsi
:Pra Rencana Pabrik Etanol Dari Ubi Kayu Dengan Proses Fermentasi Kapasitas 20000 Ton/Tahun
Menyatakan bahwa, Skripsi dengan judul diatas merupakan karya asli penulis tersebut diatas. Apabila di kemudian hari terbukti pernyataan ini tidak benar saya bersedia menerima sanksi apapun. Malang, .....November 2008 Yang menyatakan:
Sumanti Makmur Mengetahui: Dosen Pembimbing I
Dosen Pembimbing II
Ir. Bambang Poerwadi, MS. NIP: ............................
Susy Yuniningsih, ST. MT. NIP: ..................................
iv
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan pada tanggal 03 November 1984 di Riung, anak kedua dari tiga bersaudara, anak dari Bapak Hasanudin T dan Ibu Aisyah Nena. Penulis mulai masuk sekolah dasar (SD) pada tahun 1991 di SDN Nangamese sampai kelas III SD tahun 1993, dan pada tahun 1993 kelas III penulis pindah sekolah ke SDN Damu mulai dari tahun 1993 sampai selesai pada tahun 1996. Penulis melanjutkan sekolah di SMPN I Riung pada tahun 1996 sampai tahun 1999, kemudian lanjut sekolah ke SMU Katholik Kejora Riung pada tahun
2003. Pada tahun 2003
penulis melanjutkan sekolah ke UNIVERSITAS TRIBHUWANA TUNGGADEWI MALANG sampai selesai pada tahun 2008. Selama kuliah penulis pernah menjadi Asisten Praktikum Kimia Organik dan Kimia Fisika, Jurusan Teknik Kimia.
v
lEMBARANN PERSEMBAHAN Alhamdulillah............terima kasih Ya Allah Karya kecil ini manty persembahkan boeat: Bapak,Mama mkc atas kesempatan buat manty untuk melanjutkan study ampe kulaih.Makasih banyak atas kepercayaan,pengorbanan,motifasi,suport,pokoknya cmuanya yang Bapak dan Mama berikan buat manty sampe saat ini. K’Yanti n’ Ade Lukman...mkc atas dukungan buat manty hingga manty selesai...manty harap Qt bertiga selalu akur dalam segala hal................. My family-Q.........mkc banyak atas cmuanya yang kalian berikan buat Manty. My Deddy-Q...mkc atas cmua yang honey berikan buat manty. Mkc buat K’ aty n’teman2 q3@ ’03 atas kerjasamanya. Mkc buat mante2 kost special lantai 1 (Mila,Delaroz,3-c vaya,Oa Merlyn,Cetyn Doy,Arina Perdana). BERMIMPILAH TENTANG APA YANG INGIN KAMU IMPIKAN, PERGILAH KE TEMPAT- TEMPAT KAMU INGIN PERGI! JADILAH SEPERTI YANG KAMU INGINKAN, KARENA KAMU HANYA MEMILIKI SATU KEHIDUPAN DAN SATU KESEMPATAN UNTUK MELAKUKAN HAL-HAL YANG INGIN KAMU LAKUKAN
vi
ABSTRAKSI
PRA RENCANA PABRIK ETANOL DARI UBI KAYU DENGAN PROSES FERMENTASI KAPASITAS 20000 TON/TAHUN
Etanol merupakan salah satu produk yang dapat dibuat dari bahan yang mengandung karbohidrat (gula, pati dan selulossa), dengan rumus molekul C2H 5OH dan berat molekul 46. Etanol berupa cairan yang tidak berwarna dan mempunyai bau yang khas. Senyawa ini banyak digunakan sebagai pelarut dan sebagai intermediate dalam memproduksi senyawa kimia lain, serta sebagai bahan baku dalam pembuatan obat, plastik, parfum, kosmetik, minuman beralkohol dan kini digunakan sebagai bahan bakar. Proses yang digunakan pada pembuatan etanol adalah proses fermentasi dengan memfermentasikan ubi kayu dengan bantuan bakteri Saccharomyces cereviceae dan menghasilkan prodak dengan kemurnian 99,5%. Pabrik etanol menggunakan air sungai yang berada di dekat lokasi pabrik untuk memenuhi kebutuhan unit utilitas. Pabrik etanol ini direncanakan didirikan di daerah Mbay, Kabupaten Nagekeo, Flores, NTT pada tahun 2010 dengan kapasitas 20000 ton/tahun. Bentuk perusahaan Perseroan Terbatas (PT) dengan struktur organisasi berbentuk garis dan staff. Dari hasil perhitungan analisa ekonomi didapatkan TCI Rp. 120.586.055.138 ; ROI sebelum pajak 71,96 %; ROI setelah pajak 46,77%; POT 1 tahun 8 bulan; BEP 38,53%; IRR 26.34%. Ditinjau dari segi teknik dan ekonomi maka Pra Rencana Pabrik Etanol dari Ubi Kayu dengan Proses Fermentasi cukup memadai untuk dilanjutkan ke tahap perencanaan.
vii
KATA PENGANTAR
Puji syukur penyusun panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa yang telah melimpahkan rahmat-Nya sehingga penyusun dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul “Pra Rencana Pabrik Etanol dari Ubi Kayu dengan Proses Fermentasi kapasitas 20000 ton/tahun” sebagai persyaratan untuk memperoleh gelar Serjana Sastra – 1 Jurusan Teknik Kimia Di Universitas Tribhuwana Tungga Dewi Malang. Penyusun menyadari bahwa terselesainya skripsi ini karena adanya dorongan dan bimbingan dari banyak pihak. Oleh karena itu dengan tulus hati penyusun menyampaikan rasa tirma kasih kepada: 1. Ir. Bambang Poerwadi, MS, selaku Dosen Pembimbing I yang telah meluangkan waktu untuk membimbing penyusun dalam menyelesaikan skripsi 2. Susy Yuniningsih, ST. MT, selaku Dosen Pembimbing II yang telah meluangkan waktu untuk membimbing penyusun dalam menyelesaikan skripsi 3. Ir. Taufik Iskandar, selaku penguji yang telah bersedia luangkan waktu untuk memberikan uijian skripsi 4. SP.Abrina Anggraini,ST.,MT. selaku Ketua Jurusan Teknik Kimia Universitas Tribhuwana Tunggadewi. 5. Orangtua yang telah memberikan doa dan dukungan selama ini hingga terselesainya skripsi ini 6. Semua pihak khususnya rekan-rekan Teknik Kimia yang telah banyak membantu dalam penyelesaian skripsi ini
viii
Penyusun menyadari bahwa masih terdapat banyak kekurangan dalam menyusun skripsi ini, oleh karena itu penyusun sangat mengharapkan keritik dan saran yang bersifat positif dan membangun dari para pembaca. Akhir kata, penyusun berharap skripsi ini dapat bermanfaat bagi rekan-rekan mahasiswa, khususnya mahasiswa Jurusan Teknik Kimia Universitas Tribhuwana Tunggadewi Malang.
Malang, November 2008
Penyusun
ix
DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL .......................................................................................i LEMBARAN PERSETUJUAN...................................................................... ii LEMBARAN PENGESAHAN ..................................................................... iii LEMBARAN PERNYATAAN ......................................................................iv RIWAYAT HIDUP......................................................................................... v LEMBARAN PERSEMBAHAN ..................................................................vi ABSRTAKSI ................................................................................................ vii KATA PENGANTAR ................................................................................. viii DAFTAR ISI ..................................................................................................ix DAFTAR TABEL .......................................................................................... x DAFTAR GAMBAR .....................................................................................xi BAB I
PENDAHULUAN ......................................................................1-7
BAB II
SELEKSI DAN URAIAN PROSES...........................................1-7
BAB III
NERACA MASSA......................................................................1-7
BAB IV
NERACA PANAS ......................................................................1-3
BAB V
SPESIFIKASI PERALATAN.....................................................1-8
BAB VI
PERANCANGAN ALAT UTAMA ..........................................1-59
BAB VII
ISTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA.................1-12
BAB VIII UTILITAS ..................................................................................1-11 BAB IX
LOKASI DAN TATA LETAK PABRIK ..................................1-14
BAB X
STRUKTUR DAN ORGANISASI PERUSAHAAN................1-25
x
BAB XI
ANALISA EKONOMI...............................................................1-16
BAB XII
KESIMPULAN ............................................................................ 1
APPENDIKS A. PERHITUNGAN NERACA MASSA..............................1-29 APPENDIKS B. PERHITUNGAN NERACA PANAS...............................1-30 APPENDIKS C. SPESIFIKASI PERALATAN...........................................1-40 APPENDIKS D. PERHITUNGAN UTILITAS ...........................................1-68 APPENDIKS E. PERHITUNGAN ANALISA EKONOMI........................1-22
xi
DAFTAR GAMBAR
GAMBAR 2.1 BLOK DIAGRAM PROSES ESTARIFIKASI DAN HIDROLISA DARI ETILEN ................................................. 9 GAMBAR 2.2 BLOK DIAGRAM PROSES FERMENTASI DARI UBI KAYU ............................................................................1-1 GAMBAR 9.1 TATA LETAK BANGUNAN PABRIK ETANOL............ IX-9 GAMBAR 9.2 TATA LETAK PERALATAN PROSES........................... IX-13 GAMBAR 10.1 STRUKTUR ORGANISASI PABRIK ETANOL ............ X-12 GAMBAR 11.1 BREAK EVENT POINT (BEP) PRA RENCANA PABRIK ETANOL .......................................................... XI-11 GAMBAR APP-E HUBUNGAN TAHUN DENGAN INDEKS HARGA ........................................................................ APP-E-3
xii
BAB I PENDAHULUAN
1.1. Perkembangan Industri Etanol Etanol telah lama digunakan manusia sejak zaman prasejarah sebagai bahan pemabuk dalam minuman beralkohol. Residu yang ditinggalkan pada peninggalan keramik yang berumur 9000 tahun dari China bagian utara menunjukan bahwa minuman beralkohol telah digunakan oleh manusia prasejarah dari masa neolitik. Etanol merupakan bahan kimia yang diproduksi dari bahan baku tanaman yang mengandung pati seperti ubi kayu, ubi jalar, jagung, dan sagu biasanya disebut dengan bio-ethanol. Ubi kayu, ubi jalar, dan jagung merupakan tanaman pangan yang biasa ditanam rakyat hampir di seluruh wilayah Flores, sehingga jenis tanaman tersebut merupakan tanaman yang potensial untuk dipertimbangkan sebagai sumber bahan baku pembuatan bio-ethanol atau gasohol. Namun dari semua jenis tanaman tersebut, ubi kayu merupakan tanaman yang setiap hektarnya paling tinggi dapat memproduksi etanol. Selain itu pertimbangan pemakaian ubi kayu sebagai bahan baku proses produksi bio-ethanol juga didasarkan pada pertimbangan ekonomi. Etanol dapat dihasilkan dari peragian/fermentasi karbohidrat (gula dan pati). Prinsip pembentukkan etanol adalah pelepasan energi yang tersimpan pada bahan-bahan organik, yang memiliki kandungan karbohidrat tinggi, dengan bantuan mikroba sebagai fermentor. Terdapat sejenis mikroba yang memiliki
I-1
kemampuan untuk pembentukan etanol, diantaranya khamir dan bakteri. Proses pembentukkan etanol dengan perantara mikroba tersebut berlangsung secara anaerobik. Secara sederhana proses fermentasi merupakan penguraian karbohidrat menjadi etanol dan gas karbondioksida (CO2) dengan bantuan enzim. Pada penelitian Nursiyah, 2000 mengemukakan bahwa jika tahapan proses aerobik ini dihentikan pada tahapan fermentasi saja, yakni tahapan sebelum pembentukan gas metana, maka dapat dihasilkan etanol yang memiliki nilai kelori tinggi. Etanol pada umumnya mengandung 95% etanol dan 5% air dengan berat molekul 46 dan rumus molekul C2H5 OH. Etanol dalam kehidupan sehari-hari dikenal sebagai bahan yang dapat digunakan
untuk bahan pelarut, bahan
antiseptik, bahan baku pembutan eter, serta minuman. Etanol
juga dapat
digunakan sebagai bahan bakar alternatif pengganti premium. Seiring dengan kebutuhan akan etanol yang mendesak, dimana etanol relatif telah cukup dikenal di masyarakat Flores dalam pemanfaatannya sebagai alternatif pengganti premium yang terus meningkat seperti yang ditunjukkan pada tabel berikut: Tabel 1.1 Penggunaan premium di Flores Tahun
Kebutuhan (ton)
Kenaikkan
2002
13630
-
2003
14647
7.46
2004
16418
12,09
2005
17459
6,34
2006
17069
-2,23
Sumber: Dirjen Migas, 2007
I-2
Berdasarkan data diatas maka untuk mengurangi ketergantungan terhadap kebutuhan etanol dan juga untuk memenuhi kebutuhan premium dalam negeri dari tahun ke tahun yang terus meningkat maka perlu didirikan pabrik baru di Flores.
1.2. Kegunaan Etanol Etanol merupakan hidrokarbon berikatan tunggal. Salah satu atom hydrogennya merupakan gugus OH yang bersifat tidak berwarna. Berdasarkan senyawa organik yang berikatan dengan gugus hidroksil senyawa etanol terdiri atas R-H primer (R-CH2-OH), sekunder ((R)2 CH-OH), dan tersier ((R)3C-OH). Beberapa kegunaan dari etanol diantaranya sebagai berikut: 1. Digunakan sebagai bahan pelarut 2. Digunakan sebagai antiseptik 3. Digunakan sebagai bahan baku pembuatan eter 4. Digunakan sebagai alternatif bahan bakar premium 5. Digunakan sebagai minuman
1.3. Spesifikasi Bahan Baku Dan Produk 1.3.1. Bahan Baku 1. Ubi Kayu Ubi kayu mempunyai komposisi pada 100 g seperti yang ditunjukkan pada tabel berikut:
I-3
Tabel 1.2 Komposisi ubi kayu No
Kandungan Gizi
Jumlah Dalam Singkong
Kalori (Kal)
146,00
Air (g)
62,50
Fosfor (mg)
40,00
Lemak (g)
0,30
Karbohidrat (g)
34,70
Protein (g)
1,20
Amylosa (g)
27
Amylopektin (g)
73
Kalsium (mg)
33,00
Zat Besi (mg)
0,70
Vitamin A (SI)
0,00
Vitamin B1 (mg)
0,06
Vitamin C (mg)
30,00
Sumber: Direktorat gizi, 1979 2. Enzim -Amylase Enzim ini mempunyai sifat dapat memecah pati rantai lurus pada amylosa maupun pada amylopektin, secara acak dari dalam rantai. Karena sifat pemecahannya dimulai dari rantai tengah maka enzim ini dapat digolongkan dalam endo enzim. Pemecahan -amylase pada amylosa terdiri atas dua tahap, yaitu tahap degradasi secara sempurna dan cepat, sehingga dihasilkan glukosa dan maltosa. Pemecahan tahap pertama
I-4
ditandai dengan penurunan viskositas yang cepat dan hilangnya kemampuan pewarnaan iod terhadap amylosa. Pemecahan
oleh
-amylase
terhadap
amylopektin
dapat
menghasilkan limit dextrin, kadang-kadang dapat berupa oligosakarida dan maltosa. Hasil pemecahan amylopektin juga dapat ditandai oleh penurunan viskositas larutan pati. 3. Enzim Glukoamylase Glukoamylase yang sudah dibuat secara industri diisolasi dari beberapa jenis jamur yaitu; aspergillus, rhizopus dan beberapa strain yeast endomycopsis. Pemecahan molekul pati oleh enzim glukoamylase menghasilkan inversi konfigurasi, sehingga dihasilkan glukosa. Kecepatan pemecahan pati oleh enzim ini tergantung pada struktur dan besarnya molekul substrat. Enzim ini tidak dapat aktif pada substrat pati yang masih mentah. Glukoamylase dari aspergillus niger dapat menghidrolisis maltosa, maltotetraosa dan maltopentosa. Aktivitas optimal pada pH 4-5 dengan suhu 50-60 ºC. 4. Air Sifat fisik:
Berat molekul: 18 Titik didih: 100 ºC Titik beku: 0 ºC Bentuk: Cairan tak berwarna, tak berbau Spesifik grafity: 1 g/m
Sifat kimia:
Rumus kimia: H2O
I-5
5. Urea Sifat fisik:
Berat molekul: 60 Titik didih: 132.7 ºC Titik beku: d ºC Bentuk: Padatan Spesifik grafity: 1.335204 g/m
Sifat kimia:
Rumus kimia: H 2N.CN.NH2
1.3.2. Produk -
Produk utama: Etanol Sifat fisik
: Titik didih: 78,32 ºC Titik beku: -114,1 ºC Bentuk: Cairan tak berwarna Densitas: 0,7893 g/ml pada suhu 25 ºC Viscisitas: T 20 ºC = 1.17 cp Spesifik grafity: 0,789 g/m Spesifik heat: T 20 ºC = 2,42 J/g ºC
Sifat kimia:
Rumus molekul: C2H5OH Berat molekul: 46,07 Mudah menguap Mudah terbakar Tidak berasap, nyala apinya kebiru-biruan Berat jenisnya lebih kecil dari air
I-6
1.4. Kapasitas Produksi Penggunaan premium di Indonesia berdasarkan tabel 1.1 mengalami kenaikan rata-rata sebesar 5,91%, sehingga perkiraan kebutuhan premium pada tahun 2010 sebesar 19169 ton. Jadi perkiraan kapasitas pabrik baru etanol pada tahun 2010 dapat dihitung dengan rumus: M1+ M4 + M5 = M2 +M3 Dimana: M1 = Nilai import (ton/tahun) M2 = Nilai eksport (ton/tahun) M3 = Kebutuhan premium (ton/tahun) M4 = Kapasitas produksi (ton/tahun) M5 = Nilai produksi (ton/tahun) Dengan rumus diatas, maka kapasitas pabrik alkohol yang direncanakan pada tahun 2010 adalah: M1+ M4 + M5 = M2 +M 3 0 + 0,06 M4 = 0 + 19169 M4 = 19169 – 0,06 = 19168,94 ton/tahun Dengan perhitungan diatas, kemudian dirancang pabrik etanol dengan kapasitas 20.000 ton/tahun. Diharapkan pendirian pabrik etanol dapat mengurangi ketergantungan terhadap kebutuhan premium disamping peluang untuk pemasaran ke luar negeri.
I-7
BAB II SELEKSI DAN URAIAN PROSES
2.1. Macam Proses Proses pembuatan etanol terdiri dari dua macam proses yang berbeda bahan bakunya. Proses tersebut telah dikembangkan oleh beberapa perusahaan di Indonesia, diantaranya:
2.1.1. Proses Esterifikasi Dan Hidrolisis Dari Etilen Proses ini terjadi dengan penyerapan etilen dalam H2SO4 untuk menghasilkan etil sulfat, kemudian dihidrolisa untuk menghasilkan etanol dengan persamaan reaksi: CU2 = CH2 + H 2SO4 C2H5 SO2OH Mono etil sulfat 2 CH2 = CH2 + H 2SO4 C2H5SO2OC2H5 Dietil sulfat C2H5OSO2OH + C2H5O SO2 O C2H5 + 3 H2O 3C2H5 OH + 2H2SO 4. Etil dilarutkan kedalam kolom absorbsi secara counter Qurrent dangan asam sulfat 90%. Gas yang tidak terabsorbsi keluar dari atas kolom dan digunakan sebagai bahan bakar. Cairan yang dihasilkan merupakan campuran monoetil dan dietil sulfat yang dikeluarkan dari menara absorber bagian bawah dengan penambahan sejumlah air. Pada kolom ini senyawa sulfat dihidrolisa menjadi etanol, asam sulfat, etil, eter dan bahan lain. Larutan etanol mentah dimasuk
II-1
dalam kolom stripping dengan pemberian steam yang mengangkat etanol, eter dan sebagian kecil asam sulfat yang dikeluarkan dari bawah kolom didinginkannya dan dipekatkan untuk recovery. Sedangkan uap etanol mentah yang dikeluarkan dari bagian kolom stripping, dialirkan menuju bagian bawah kolom scrubber dan ditambahkan NaOH untuk netralisasi asam. Sisa NaOH keluar dari bawah kolom, sedangkan uap etanol, eter dan air keluar dari bagian atas kolom kemudian dikondensasi dan dipompa menuju tangki penyimpanan etanol mentah (kolom eter), dimana eter akan keluar sebagai uap. Produk samping eter dapat diubah menjadi etanol dengan hidrasi katalik, kemudian etanol dilewatkan kolom fraksinasi dan diperoleh etanol dengan kemurnian 95%, seperti pada gambar 2.1 berikut:
Gambar 2.1 Blok diagram esterifikasi dan hidrolisa dari etylen
II-2
2.1.2. Proses Fermentasi Proses fermentasi adalah proses terjadinya perubahan kimia pada suatu senyawa kimia dengan adanya suatu mikroorganisme. Mikroorganisme yang digunakan pada proses fermentasi adalah sacharomyces cereviceae dengan bahan baku untuk industri adalah glukosa yang dihasilkan dari ubi kayu dengan proses sebagai berikut: -
Pati dihaluskan dan diencerkan sehingga terbentuk maltosa dengan proses liquifikasi dengan penambahan enzim α-amylase. Proses ini dilakukan pada suhu 90-1000C selama 2 jam dan pH dipertahankan 5-6.
-
Selanjutnya maltosa yang terbentuk dilakukan proses sakarifikasi dengan menggunakan enzim glukosidase sehingga terbentuk pada suhu 600 C.
-
Glukosa yang terbentuk kemudian dilakukan sterilisasi selanjutnya dilakukan fermentasi dengan menggunakan bakteri anaerob sacharomices cereviciae pada temperatur 31-380C dan pH berkisar antara 4,5-5.
-
Setelah proses fermentasi dilakukan, selanjutnya dilakukan proses pemurnian pada kolom destilasi. Hasil pemurnian yang diperoleh adalah 95%.
II-3
Gambar 2.2 Blok diagram proses fermentasi etanol
2.2. Seleksi Proses Dari kedua macam uraian proses diatas, dapat dibuat tabel perbandingan antara proses eksterifikasi dan fermentasi dibawah ini: Tabel 2.1 Tabel perbandingan antara proses eksterifikasi dan fermentasi Macam-macam proses Parameter Esterifikasi
Fermentasi
Segi teknis Proses - Yield
95%
95%
- Katalis
-
-
- Peralatan
Kompleks
Sederhana
II-4
Kondisi Operasi - Suhu Operasi
3500C
60-1100C
- Waktu Operasi
Cepat
Lama
Mahal
Murah
Segi Ekonomis Biaya Operasi
Berdasarkan tabel diatas maka proses yang akan digunakan dalam pembuatan etanol adalah proses fermentasi karena proses tersebut membutuhkan biaya investasi yang relatif kecil.
2.3. Uraian Proses Ubi kayu segar yang telah disiapkan dikupas kulitnya kemudian dicuci bersih. Ubi kayu digiling menggunakan mesin penggiling, slury ubi kayu tersebut dimasukkan pada tangki kosong kemudian tambahkan air sesuai ketentuan sambil melakukan pemanasan dan pengadukan. Slury ubi kayu selanjutnya diteruskan ke reaktor liquifikasi. Pada reaktor liquifikasi sejumlah enzim α-amylase untuk mencair gel pati sambil melakukan pemanasan pada suhu 90-950C selama 2 jam dan hasil hidrolisanya adalah dextrin. Didalam reaktor liquifikasi ini terjadi reaksi hidrolisa sebagai berikut:
II-5
Kemudian slury tersebut diteruskan pada tangki sakarifikasi awal dan didinginkan hingga suhu mencapai 55-600C. Pada reaktor sakarifikasi awal terjadi proses hidrolisis dextrin menjadi glukosa dengan bantuan sejumlah enzim glukoamylase sesuai dengan ketentuan dan temperatur dijaga pada kisaran 60-660C selama 3 jam lalu didinginkan hingga suhu dibawah 320C. Dalam tangki sakarifikasi ini terjadi reaksi hidrolisa sebagai berikut:
Dari reaktor sakarifikasi awal slury tersebut diteruskan pada tangki sakarifikasi lanjut dan fermentasi, slury tersebut kemudian ditambahkan ragi roti, urea, NPK sesuai kebutuhan. Dibiarkan selama 36 jam pada reaktor dalam keadaan reaktor tertutup tetapi tidak rapat agar gas karbondioksida yang terbentuk biasa keluar. Fermentasi yang berhasil ditandai dari aroma seperti tape dan suara gelembung gas yang naik ke atas pada reaktor dan keasaman (pH) diatas 4. Dalam tangki sakarifikasi lanjutan terjadi reaksi sebagai berikut:
Cairan yang mengandung etanol 7-9% diteruskan pada reaktor pemisahan serat dan distilasi dan diuapkan menggunakan evaporator. Temperatur bagian atas kolom distilasi ditahan pada suhu 790C hingga cairan etanol keluar. Kontrol temperatur dapat dilakukan dengan mengatur aliran air refluks dalam alat distilasi.
II-6
Fraksi etanol 90-95% akan berhenti mangalir secara pelan-pelan, kemudian limbahnya dapat dikeluarkan pada kran bawah tangki melewati saluran yang akan menahan limbah padat dan meloloskan limbah cair. Tangki tersebut dibersihkan untuk persiapan proses berikutnya.
II-7
BAB III NERACA MASSA
Kapasitas produksi
= 20.000 ton/thn
Operasi
= 300 hari/thn
Basis perhitungan
= 1 jam operasi
Produksi
=
20.000 1000 24 300
= 2777,7777 kg/jam
1. Pencucuian Ubi Kayu Tabel 3.1 Neraca massa pencucian ubi kayu Masuk
Kg/jam
Keluar
Kg/jam
Ubi Kayu Kotor
680003,9419
Ubi Kayu Bersih
612003,5477
H2O
680003,9419
Kotoran + H2O
748004,3465
Total
1360007,884
1360007,884
III-1
2. Mesin Giling Ubi Kayu Tabel 3.2 Neraca massa mesin giling ubi kayu Masuk
Kg/jam
Keluar
Ubi Kayu:
Kg/jam
Slurry:
-
Amylosa
57338,6140
-
Amylosa
-
Amylopektin
155026,6231
- Amylopektin
155026,6231
-
Protein
7344,0426
- Protein
7344,0426
-
Lemak
1836,0106
- Lemak
1836,0106
-
Air
382502,2173
- Air
424701,2822
-
Impiuritis
7956,0461
- Impiuritis
7956,0461
Air Yang Ditambahkan
42199,0649
Total
654202,6186
Total
57338,6140
654202,6186
3. Reaktor Liquifikasi Tabel 3.3 Neraca massa reaktor liquifikasi Masuk
Kg/jam
Slurry:
Keluar
Kg/jam
Slurry:
-
Amylosa
57338,6140
-
Amylosa Sisa
47591,0496
-
Amylopektin
155026,6231
-
Amylopektin Sisa
128672,0972
-
Protein
7344,0426
-
C12H22O11
10289,1042
-
Lemak
1836,0106
-
(C6H10O5 )3
27368,1666
-
Air
424701,2822
-
Protein
7344,0426
III-2
= 646246,5725
-
Lemak
1836,0106
-
Air
423146,1146
47,4771
-
E.α-Amylase
47,4771
646294,0496
Total
Enzim: -
E.α-Amylase
Total
646294,0496
4. Reaktor Sakarifikasi Awal Tabel 3.4 Neraca massa reaktor sakarifikasi awal Masuk
Kg/jam
Slurry:
Keluar
Kg/jam
Slurry:
C12H22O11
10289,1042
- (C6H10O5 )3 Sisa
- (C6H10O5)3
27368,1666
-
- Protein
7344,0426
- C6H12O6
40631,508
- Lemak
1836,0106
- Protein
7344,0426
- Air
423146,1146
- Lemak
1836,0106
- E.α-Amylase
47,4771
- Air
419624,381
= 470030,9157
- E.α-Amylase
47,4771
- E.Glukoamylase
5,7012
Total
470036,6169
-
Enzim: - E.Glukoamylase
5,7012
Total
470036,6169
III-3
C12H22O11
541,5318 411,5628
5. Reaktor Sakarifikasi Lanjut Tabel 3.5 Neraca massa sakarifikasi lanjutan Masuk
Kg/jam
Slurry:
Keluar
Kg/jam
Slurry:
-
C12H22O11
411,5628
-
C12H22O11
411,5628
-
C6H12O6
40631,508
-
C2H5OH
3738,098
-
Protein
7344,0426
-
C6H12O6
33317,8366
-
Lemak
1836,0106
-
Protein
7344,0426
-
Air
419624,381
-
Lemak
1836,0106
-
E.α-Amylase
47,4771
-
Air
419624,381
-
E.Glukoamylase 5,7012
-
E.α-Amylase
47,4771
-
E.Glukoamylase 5,7012
-
H2N.CN.NH 2
468,3286
= 469900,7979 Nutrient: -
H2N.CN.NH2
468,3286
-
NPK
100,8242
-
NPK
100,8242
-
Ragi
7,0577
-
Ragi
7,0577 = 576,2105
Total
470477,0084
= 466901,435 Gas: CO2
3575,572
Total
470477,0084
III-4
6. Pemisahan Serat (RVF) Tabel 3.6 Neraca massa pemisahan serat Masuk
Kg/jam
Slurry:
Kg/jam
Cake: 411,5628
-
E.α-Amylase
- C2H5OH
3738,098
-
E.Glukoamylas 5,7012
- C6H12O6
33317,8366
- Protein
7344,0426
- Lemak
-
C12H22O11
Keluar
47,4771
H2N.CN.NH2
468,3286
-
Protein
7344,0426
1836,0106
-
Lemak
1836,0106
- Air
419624,381
-
C12H22O11
246,9377
- E.α-Amylase
47,4771
-
C6H12O6
19990,7019
- E.Glukoamylase
5,7012
-
Air
251774,6286
- H2N.CN.NH2
468,3286
-
NPK
100,8242
- NPK
100,8242
-
Ragi
7,0577
- Ragi
7,0577
= 281839,7108 Bahan Terpisah: -
C2H5OH
3738,098
-
Air
167849,7524
-
C12H22O11
164,6251
-
C6H12O6
13327,1347 = 185079,6102
Total
466901,3204
Total
III-5
466901,3204
7. Decanter Tabel 3.7 Neraca massa decanter Masuk
Kg/jam
Keluar
Kg/jam
C2H5OH
3738,098
Ke Distilasi:
Air
167849,7524
-
C2H5OH
3738,098
C12H22O11
164,6251
-
Air
20141,9703
C6H12O6
13327,1347
-
C12H22O11
32,925
-
C6H12O6
2665,4269 = 26578,4202
Cake: -
Air
147707,7821
-
C12H22O11
131,7001
-
C6H12O6
10661,7078 = 158501,19
Total
185079,6102
Total
185079,6102
8. Distilasi Tabel 3.8 Neraca massa destilasi Masuk
Kg/jam
Keluar
Kg/jam
C2H5OH
3738,098
Distilat:
Air
20141,9703
- C2H5OH
2715,6153
C12H22O11
32,925
- Air
142,6104
III-6
C6H12O6
2665,4269
= 2858,2257 Bottom: - C2H5OH
1022,4827
- H2 O
19999,3599
- C12H22O11
32,6341
- C6H12O6
2663,7689 = 23718,2456
Total
26578,4202
Total
26578,4202
9. Dehidrasi Tabel 3.9 Neraca massa dehidrasi Masuk
Kg/jam
Keluar
Kg/jam
C2H5OH
2715,6153
Produk:
Air
142,6104
C2H5 OH
2715,6153
CaO
443,6768
Air
62,1624 = 2777,7777
Air
80,748
Ca(OH)2
16,5097
CaO ekses
427,1671 = 524,4248
Total
3301,9025
Total
III-7
3301,9025
BAB IV NERACA PANAS
Kapasitas produksi
= 20.000 ton/thn
Produksi etanol
=
20.000 1000 24 300
= 2777,7777 kg/jam Satuan
= Kcal
Suhu refrensi
= 25 0C – 298,15 K.
1.
Reaktor Liquifikasi Tabel 4.1 Neraca panas liquifikasi Entalpi Masuk (kcal)
Entalpi Keluar (kcal)
1
= 2503980,377
2 = 54627523,9
R
= 27286805,01
Qloss = 1307196,764
Qs
= 26143935,28
Total
= 55934720,67
Total
IV-1
= 55934720,67
2.
Reaktor Sakarifikasi Awal Tabel 4.2 Neraca panas tangki sakarifikasi awal Entalpi Masuk (kcal) 1
Entalpi Keluar (kcal) 3 = 15254686,8
= 28647915,66
2 = 9508389,303
4 = 38033557,22
R = 15131939,05
Total
3.
= 53288244,02
Total
= 53288244,02
Reaktor Sakarifikasi Lanjut Tabel 4.3 Neraca panas sakarifikasi lanjut Entalpi Masuk (kcal)
4.
1
= 15254686,8
R
= 15479956,3
Total
= 3071364,514
Entalpi Keluar (kcal) 2 = 3071364,514
Total
= 3071364,514
Pemisahan Serat (RVF) Tabel 4.4 Neraca panas total Entalpi Masuk (kcal) 1
= 3071364,514
Entalpi Keluar (kcal) 2 = 874625,3026 3 = 2196739,211
Total
= 3071364,514
Total = 3071364,514
IV-2
5.
Distilasi Tabel 4.5 Neraca panas total Entalpi Masuk (kcal) f
= 874625,3026
D = 567993,1793
Qs
= 101747469,2
B = 5165965,734
Total
6.
Entalpi Keluar (kcal)
= 102622094,5
Qc
= 91757030,87
Qloss
= 5131104,725
Total
= 102622094,5
Dehidrasi Tabel 4.6 Neraca panas total
1
Entalpi Masuk
Entalpi Keluar
= 113054,7272
2 = 25031,4997
R = - 88023,2275
Total
= 25031,4997
Total
IV-3
= 25031,4997
BAB V SPESIFIKASI PERALATAN
1. Storage Fungsi
: Menyimpan bahan baku (ubi kayu)
Jumlah
: 1 buah
Bahan konstruksi
: Semen dan batu bara
Kapasitas bahan baku
: 680003,9419 kg/jam = 1499136,69 lb/jam
Spesifikasi peralatan: Volume storage
= 147432 m3
Tinggi storage
= 12 m
Panjang storage
= 11,3409 m
Lebar storage
= 11,3409 m
2. Belt Conveyor Fungsi
: Mengangkut ubi kayu
Jumlah
: 1 buah
Bahan
: Rubber
Type
: Flat belt on flat belt idlers (Perry edisi 6 gbr.7 hal 7-10)
Kapasitas maks
: 1 m3/dt
Waktu angkut
: 3 menit = 0,05 jam
(Perry edisi 6 hal 7-8)
(Ulrich,table 4-4 hal 71)
V-1
Lebar
: 14 in = 1,1667 ft = 0,36 m
Luas penampang melintang : 0,11 ft2
Spesifikasi Peralatan: Nama alat
: Belt conveyor
Type
: Flat belt on flat belt idlers
Panjang
: 10732,88919 ft
Lebar
: 1,1667 ft
Power
: 1 Hp
Jumlah
: 1 buah
3. Peeler Fungsi
: Mengupas kulit ubi kayu
Bahan konstruksi
: Stainless steel
Kapasitas
: 680003,9419 kg/jam = 11333,39002 kg/menit
Direncanakan
: Tiap mesin terdiri dari 4 peeler
Tiap run = 2 menit
Spesifikasi Peralatan: Kapasitas
= 11333,39002 kg/menit
Bahan
= Stainless steel
Jumlah mesin
= 38 buah
V-2
4. Pencucian Fungsi
= Mencuci ubi kayu yang telah dikupas
Massa bahan masuk = 680003,9419 kg/jam = 1499136,69 lb/jam Densitas
= 63,4895 lb/ft3
Densitas air
= 999,87 kg/m3 = 62,4261 lb/ft3
Waktu tinggal
= 10 menit = 0,17 jam
Spesifikasi Peralatan: = 10330,4713 ft 3
Volume bak
Jumlah bak pencuci = 6 buah Bahan konstruksi
= Beton
Panjang
= 15,429 ft = 185,148 in
Lebar
= 7,7145 ft = 92,574 in
Tinggi
= 11,5718 ft = 138,8616 in
5. Mesin Penggilingan Fungsi
= Mengubah ubi kayu menjadi pati dengan penambahan air
Jumlah
= 1 buah
Type
= Rotary Knife Cutter
Bahan
= Stainless steel
Bahan masuk
= 612003,5477 kg/jam = 134923,021 lb/jam
V-3
6. Reaktor Liquifikasi Fungsi
: Mengubah larutan pati menjadi dekstrin
Massa bahan masuk : 646246,0496 kg/jam = 1424714,041 lb/jam Densitas lar. Pati
: 1,122 g/cm3 = 1122 kg/m 3 = 70,0442 lb/ft3 (Geankoplis, App A4-2)
Suhu operasi
: 30 0C
Tekanan operasi
: 1 atm
Spesifikasi Peralatan: Nama alat
: Reaktor Liquifikasi
Type
: Tangki berpengaduk berbentuk silinder tegak dengan tutup dengan tutup atas berbentuk standartdishead dan tutup bawah berbentuk conical denga α= 120 0C.
Bahan
: Carbon steel SA283 grade D type 316
7. Reaktor Sakarifikasi Awal (dikerjakan oleh Sebastiana Fano) 8. Reaktor Sakarifikasi Lanjut Fungsi
= Tempat terjadinya fermentasi glukosa menjadi etanol. Waktu tinggal 48 jam.
Dirancang: - Bejana berbentuk silinder tegak dengan asumsi Ls = 1,5 di - Tutup atas dan tutup bawah berbentuk standart dishead - Tangki dirancang 33% lebih besar
V-4
- Bahan konstruksi carbon stell SA 53 Grade B - Faktor korosi: C 1/8’’ = 2/16’’ - Pengelasan: E = 0,8 - Allowable strees: f = 12750 (App. D Brownell & Young) - Bejana dilengkapi dengan coil pendingin dan pengaduk - ρ= 69,8839 lb/ft 3 - μ= 21,8055 cp = 1,2132 . 10-3 lbm/ft.dt
Kesimpulan: Vtotal
= 34536,73 ft3
Ts
= 3/8 in
do
= 10,43 ft
di
= 10,4375 ft
Ls
= 124,1989 ft
r
= 125,25 in
tha
= 6/16 in
icr
= 7,515 in
thb
= 6/16
Dimensi Pengaduk: Da
= 3,444 ft
L
= 0,861 ft
W
= 0,861 ft
N
= 0,25
putaran detik
V-5
Daya
= 0,5 Hp
Jumlah blade = 6 buah plate Dimensi Coil Pendingin: dc
= 7 ft
nc
= 1000 buah
Lc
= 1,5 in
Pipa coil = 1 ½ ’’IPS Sch 40 di
= 1,610 in
a’
= 2,04 in2
do
= 1,9 in
a’’ = 0,498 ft2/ft hc
= 283,2083 ft
9. Pemisahan Serat (RVF) Fungsi
: Untuk memisahkan larutan dan cakenya
Type
: Rotary Vacum Filter
Perencanaan: Bahan konstruksi : Carbon Steel SA-135 Grade B Tekanan filtrasi
: 20 bar = 41766,7328 ( )
Faktor tahanan
: 0,25 x10-8
Waktu filtrasi
: 1 jam
Kapasitas cake
= 158501,19 kg/jam = 349431,7235 lb/jam
V-6
Spesifikasi Alat: Nama
= Pemisahan serat (RVF)
Fungsi
= Untuk memisahkan larutan dari cakenya
Type
= Rotary vacum filter
Bahan konstruksi
= Carbon Steel SA-135 Grade B
10. Distilasi
(Dikerjakan oleh Sumanti Makmur)
11. Decanter Fungsi
= Untuk memisahkan air, gukosa dan maltosa dengan etanol.
Type
= Tangki horizontal dengan tutup kanan dan kiri standart dishead.
Tekanan
= 1 atm
Spesifikasi Alat: Nama alat
= Decanter
Fungsi
= Untuk memisahkan air, glukosa dan maltosa dengan etanol.
Type
= Tangki silinder horizontal dengan tutup kanan dan tutup kiri standart dishead
Bahan
= Carbon Steel SA-240 Grade M type 316
Tinggi light liquid
= 124,2281 ft
Tinggi heavy liquid
= 62,9573 ft
V-7
Dimensi tangki
= H = 1510,9748 in = 125,9146 ft = Lls = 0,0104 ft = 0,1248 in = ts
= 2/16 in
12. Dehidrasi Nama alat
= Tangki dehidrasi
Fungsi
= Tempat berlangsungnya reaksi dehidrasi etanol dengan bantuan CaO
Type
= Tangki berbentuk silinder tegak dengan tutup atas standart dishead tutup bawah conis (α= 1200).
Tekanan
= 1 atm
Waktu operasi
= 1 jam
Spesifikasi Alat: Nama
: Tangki dehidrasi
Type
: Silinder tegak dengan tutup atas dan bawah standart dishead
Bahan
: Carbon Steel SA-240 Grade M
Kapasitas
: 6301,2444 lb/jam
Dimensi tangki: -
H : 204,526 in = 17,038 ft
-
ts : 2/16
-
tha = thb = 2/16
V-8
BAB VI PERANCANGAN ALAT UTAMA
Nama alat
: Kolom distilasi
Fungsi
:Memisahkan etanol dari air
Type
: Sieve Tray
Kode alat
: D - 126
Bahan konstruksi
: High Alloy stell SA 240 Grade M type 316
Bentuk
: Slinder tegak, tutup atas dan bawah standart dished
Prinsip kerja : Kolom destilasi berupa bejana tegak, yang berdiri pada skrit dan pondasi, feed di umpankan ke dalam kolom destilasi yang memiliki plate yang tersusun seri. Dalam operasi normal, uap bergerak ke atas melalui lubang-lubang tray yang terdispersi oleh liquida yang mengalir diatasnya, akibat kontak tersebut, sejumlah liquida di uapkan, kemudian uap yang terjadi akan dikondensasikan dan di keluarkan sebagai produk utama dan hasil bawah merupakan produk samping.
VI-1
Data perancangan : Dari appendiks A dan B di peroleh data sebagai berikut: 1. Feed masuk pada suhu 30 oC Rate
: 26578,6102 kg
XF
: 0,0669
2. Destilat Produk masuk pada suhu 99,86 oC Rate
: 2858,2257 kg
XD
: 0,8834
3. Bottom produk pada suhu 100,16 oC Rate
: 23718,2458 kg
XB
: 0,2263
4. Perencanaan kolom distilasi Dari perhitungan neraca panas diperoleh : R = 1,0883 R = 0,5211 R 1
Dari Fig 11,7-3 Erbar Maddox Correlation, Geankoplis, Hal 687-688 Di peroleh : Nm = 0,63 Nmact
VI-2
Menentukan jum lah plate minimum (Nm) menggunakan Metode Fenske (Pers, 11.7-12, Geankoplis Hal 683)
Nm
XD 1 X W log X 1 X D W = log av
Relatif volatility () dari light key di hitung dari temperatur buble point dan buble point bottom dimana : av
= (l . W)1/2 = 0,8834 x 0,2263 = 0,4471
Nm
0,8834 0,7737 log 0,1166 0,2263 = log 0, 4471 = 3,9598 4 buah
Jumlah plate aktual di tentukan dengan Gilian Correlation antara plate aktual dengan refluks minimum dan plate teoritis sehingga : Nact
=
Nm 0,63
Nact
=
4 = 6,54 7 buah 0,63
Menentukan letak umpan masuk menggunakan Metode Kirk Bride’s (Persamaan 11.7-12, Geankpolis, Hal 687) Ne Ns
= 2,228
Ne + Ns
= 10 VI-3
2,228 Ns + Ns = 10 Ns = 3,097
4
Ne + 4
= 10
Ne
=6
Jadi feed masuk pada plate ke 4 dari atas dan ke 6 dari bawah Jumlah tray teoritis = 10 tray Direncanakan refluks rasio
= 1,5 Rm
Roperasi
= 1,5 x Rm
Refluks yang digunakan
= 1,6325
Aliran uap masuk kondesor (V) V
= (R + 1) D = ( 1,6325 + 1 ) 66,8272 = 175,9226 kgmol/J
Aliran liquid masuk kondensor (L) L
=Rx D = 1,6325 x 66,8272 = 109,0954 kgmol/J
Aliran liquid masuk reboiler (L’) L’
= L + ( q x F) = 109,0954 + ( 1 x 1215,1656) = 1324,261 kmol/J
Aliran uap keluar reboiler (V’) V’
= V = 175,9226 kgmol/J VI-4
Jumlah tray teoritis = 10 buah Dimana :
XF = 0.0669
YF = 0,937
XD = 0,8834
YD = 0,998
XB = 0,2263
YB = 0,942
1. Menentukan BM campuran Enriching a. Bagian atas BM liquid
= XD.BM 1 C2H5 O + (1-XD).BM H 2O = (0,8834 x 46) + (0,1166 x 18) = 42,7356 lb/lbmol
BM uap
= YD.BM 1 C2H5 O + (YD). BM H2O = (0,9785 x 46 ) + (0,0215 x 18) = 45,398 lb/lbmol
b. Bagian bawah BM liquid
= YF .BM C2H5OH + Y F. C12H22O11 + BM H2O XF, C6H12O6 + XF, BM H 2O = 25,0194 lb/lbmol
BM uap
= YF .BM C2H5OH + YF. C12H22O11 + BM H2O XF, C6H12O6 + XF, BM H 2O = 46,198 lb/lbmol
VI-5
Exchausting a. Bagian atas BM liquid
= 25,0194 lb/lbmol
BM uap
= 46,198 lb/lbmol
b. Bagian bawah BM liquid
= XB .BM1 C2H5OH + X B.BM H2 O = 24,3364 lb/lbmol
BM uap
= YB .BM1 C2 H5OH + Y B. BM H2 O = 44,376 lb/lbmol
2. Perhitungan Beban Kolom Destilasi Perhitungan beban destilasi dapat dilihat pada tabel 6.1 : Tabel 6. 1. Perhitungan Rate Uap Dan Rate Liquid Rate uap
Rate liquid
Komponen lbmol/j
BM
lb/j
lbmol/j
BM
lb/j
B. Atas
175,9226
45,398
7986,6342
109,0954
42,7356
4662,2574
B.bawah
175,9226
46,198
8127,2723
109,0954
25,0194
2729,5615
B. Atas
175,9226
46,198
8127,2723
1324,261
25,0194
33132,2157
B.bawah
175,9226
44,376
7806,7413
1324,261
24,3364
32227,7454
Enriching
Exchausthing
VI-6
Beban terbesar : V = 8127,2723 lb/j
; BM uap
= 46,198
L = 1324,261 lb/j
; BM liquid
= 25,0194
Perhitungan Densitas Campuran To
= 280,2388 K
T
= suhu masuk feed dalam kelvin
Vo
= 359 (volume udara dalam keadaan standart)
L
= 164106,7371 lb/J
P1 = Po
= 1 atm
Persamaan yang digunakan : v
=
=
BM .T0 .P1 V 0 .T1 .P0 46,198 x 273,15 x 1 359 x 373,01 x1
= 0,0942 lb/ft Densitas liquida pada T = 86 0C = 383,06 K
Komponen
M(kg/jam)
XI
C2H5OH
2715,6153
0,8817
890
767,079
H2O
142,6104
0,1183
995,68
117,7889
2858,2257
1,000
ρL
= 886, 80679 Kg/m3 = 55,2404 lb/ft3 = 0,128 mol/cm
VI-7
XI .
884,8679
3. Menentukan surface Tension bahan ( ) Surface tension () dengan menggunakan persamaan 3-158, perry hal 3288. 1/4
= i (L . Xi - v . Yi)
Dari tabel 3-343, perry, Hal 3-288 di peroleh : -C2H5OH
: P = 55,5 + 40 +29,8 = 125,3
- H2O
: P = 15,5 + 29,8
BM uap
: 46,198
L = 55,2204 lb/ft3
BM liquid
: 725,0194
V = 0,0942 lb/ft3
=45,3
Perhitunganjumlah Parachor P Komponen
M(kg/jam)
XI
C2H5OH
2715,6153
0,8817
125,3
110,4770
H2O
142,6104
0,1183
45,3
5,3589
2858,2257
1,000
¼
[P I]
XI.[P I]
115,8359
= Xi. [Pi].P L = 115,8359 x 0,128 g/cm3 = 19,6229 mol/cm3
4. Dasar Perancangan Kolom distilasi 1. Menentukan Diameter dan Tray spacing kolom Destilasi Data perancangan : QV
=
606,6038lb / j 1 jam 0,0942 lb / ft3 3600s
VI-8
= 1,8687 ft3/s QL
=
539,7766lb / j 7,48 gal. j 3 51,1365lb / ft 60 ft 3 .menit
= 1,3159 gpm v
= 0,0942lb/ft3
L
= 51,154 lb/ft3
V
= 8127,2723 lb/jam
Vmax
= 1,3 x 8127,2723 lb/jam = 10565,45399 lb/jam
Trial : T = 12 dan = 5,5031 dyne/cm, didapatkan C = 170(Ludwing,gbr 8,38) G
=Cx
v( L v)
= 170
0,0942(51,154 0,0942)
= 372,8326 lb/j ft3 d
= 1,13
Vm G
= 1,13
10565,45399 = 6,0154 372,8326
Harga : Shell
= $ 2,8/ ft2
Tray
= $ 0,79/ft2
Down Comer = $ 0,5 /ft2 Dimana : Misal : Lw/d = 55 %,didapat Ad = 4,9 %At (Ludwing,gbr,8,69 hal 88) Harga shell
= (.d.T / 12) x harga Shell
Harga tray
= (1 – 0,05) /4 x d 2 x harga tray VI-9
Harga down comer = 60% x d x T/12 x harga down comer Dengan persamaan diatas dapat dihitung diameter dan tray spacing yang kolom nominal perhitungan dapat dilihat pada tabel 6.2: Tabel 6.2. Perhitungan Diameter Dan Tray Spacing Kolom Yang Optimal T
G
Harga
D
Total (In) C
2
(Lb/h/ft )
(ft)
Shell
Tray
Down Comer
12 170 372,8326
6,0154
52,8875
22,4402
1,8046
77,1323
15 290 636,0086
4,6057
40,4930
13,1549
1,3817
55,0296
18 370 811,4593
4,0775
35,8495
10,3106
1,2233
47,3834
20 420 921,1159
3,8271
33,6474
9,0831
1,1481
43,8786
24 480 1052,7039
3,5799
31,4742
7,9476
1,0739
40,4957
30 540 1184,2919
3,3752
29,6742
7,0647
1,0127
37,7521
Dari tabel diatas dipilih harga yang paling kecil, yaitu : T = 30 in d = 3,3572 ft, karena memiliki harga yang paling murah.
5. Menentukan TypeAliran Dari perhitungan didapatkan : L
= 21,8921 Gpm
Lmax = 1,3 x 21,8921 = 28,4597 Gpm Dari gambar 8-63 Ludwig,hal 96 type aliran adalah “ reverse flow “
6. Pengecekan Terhadap Liquid Head Qmax = 1,3.L = 1,3 x 28,4597 =36,9977 gpm VI-10
Qmin = 0,7. = 0,7 x 28,4597 =19,9218 gpm howmax =
Q max
x
2/ 3
howmin =
Q min
x
2 /3
2,98.Lw
2,98.Lw
hw
= 1,5 – 2 (diambil = 2 )
hlmax
=hw + howmin
hlmin
= hw + howmin
d
= 3,3572 ft = 40,2864 in
Dari persamaan diatas dapat ditentukan optimasi Lw/d, perhitungannya dapat dilihat pada tabel 6-3.optimasi nilai Lw/d Lw/d
0,55
0,60
0,65
0,70
0,75
0,80
Lw
5,2859
5,7665
6,2470
6,7276
7,2081
7,6886
howmax
0,1627
0,1567
0,1492
0,1389
0,1286
0,1197
howmin
0,1076
0,0986
0,0895
0,0790
0,0675
0,0596
Hw
1,5
1,5-2
1,5-2
1,5-2
1,5-2
1,5-2
hlmax
1,6627
1,6567-
1,6492-
1,6389-
1,6286-
1,6197-
2,1567
2,1492
2,1389
2,1286
2,1197
1,5986-
1,5895-
1,579-
1,5675-
1,5596-
2,0986
2,0895
2,079
2,0675
2,0596
hlmin
1,6076
Diambil optimalisasi diameter kolom destilasi sesuai dengan : Harga Ad : Lw/d = 85% dari Fig 8.48, Ludwig, Hal 77 diperoleh : Ad = 18% At VI-11
= 0,18 x (/4)x d 2 = 0,18 x (/4) x 3,3572 2 = 1,5927 ft2 Harga Adc
=
Hc x hw 144
Dimana : hc = hw -1/4 in Harga hw = 1,5 -3,5 in Untuk hw = 1,5 in
hc = 1,5 – 0,25 = 1,25 in Adc =
Untuk hw = 3 in
7,6886 x1, 25 = 0,0667 ft2 144
hc = 2- 0,25 = 1,75 in A dc =
7,6886 x1,75 = 0,0934 ft2 144
Harga Ap Untuk hw =1,5 in didapat Adc = 0,0667 ft2 atau Ap = 0,0667 ft 2 2
hd
Q max = 0,03 L 100 Ap 2
36,9977 = 0,03 100 0,0667 = 0,9230 in Untuk hw = 2 in didapat adc = 0,0934 ft2 atau Ap = 0,0934 ft2 2
hd
Q max = 0,03 L 100 Ap 2
36,9977 = 0,03 100 0,0934 VI-12
= 0,4707 in 7. Pengecekan Harga Tray Spacing (T) hb 0,5 T hw
Untuk Lw/d = 70%, pada Fig 8.69 Ludwig didapatkan harga Wd = 14,5%d Wd
= 14,5% .d
r
=
= 1,3936 in
d Wd Ws 2 12
= 4,8054-0,3484 = 4,457 ft x
Wd Ws =r 12
= 4,457 -0,3484 =4,1086 ft Aa
x = 2x r 2 x 2 r 2 sin 1 r
4,1086 = 2 4,1086 4,457 2 4,10862 4,457 2 sin 1 4,457 = 9,2841 ft2 Untuk benda N Aa
2
Ao 0,9065 2 Aa n
2,5
3
3,5
4
4,5
1,3466
0,9351
0,6870
0,5260
0,4156
9,2841
Ao(ft2) 2,1040
VI-13
Untuk n = 2, Uo max : Uo max = Ac
V max 47,0119 = 22,3440 ft Ao 2,1040
= At – Ad =(3,14/4 x 3,35722 ) – 1,5927 = 7,2549 ft2
Hp
v 12 1 ,14
2 Uo 2 . gc
Ao Ao 0 , 4 1 , 25 1 Ac Ac
2
0,09017 22,34402 2,1040 2,1040 Hp = 12 1,14 0 , 4 1 , 25 1 7,2549 7,2549 51,154 2 32,174 = 0,2063 ft = 2,4756 in 31,2 31,2 = = 0,6099 in L 51,154
hl
=
hl
= how + hw = 0,1389 + 2 = 2,1389 in
ht
= hp + hr + hl = 2,4756 = 0,6099 = 2, 1389 = 5,2244 in
hb
= ht + hl + hd = 5,2244 + 2,1389 + 0,02078 = 7,3841 in
8. Stabilitas Tray Dan Weeping Ketentuan : hpm > hpw hpm : pressure drop dengan rate uap minimum pada plate kering hpw : pressure drop = 0,2 + 0,005 hl hpm
2 v = 12 Uo 1 , 14 2 . gc
Ao Ao 0 , 4 1, 25 1 Ac Ac
0 ,09017 22,3440 2 1,14 51,154 2 . x32 ,174
hpm 12
2
2 ,1040 2 ,1040 0 ,4 1,25 1 7 ,2549 7 ,2549
= 0,0645 ft – 0,774 in VI-14
hpw
= 0,2 + ( 0,05 x 2,1389) = 0,3069 in hpm > hpw, stabilitas tray sudah memadai
9.Pengecekan pada Entraiment Syarat tidak terjadi Entraiment : ( eo/e) 1 Dimana : eo
= 0,1
E
= 0,22 (73/σ) (Uc/Tc)3,2 = 230,737
Uc
=
Teff
= T – 2,5 hl = 18 – (2,5 x 2, 1389)
1,3 V 36,1629 4,9846 ft / s Ac 7,2549
= 12,6528 in Kesimpulan : Tidak terjadi entrainment
10. Pelepasan Uap Dalam Down Comer Syarat pelepasan uap di dalam downcomer di anggap sempurna apabila : Wl/Wd ≤0,6 Dimana : Wl
= 0,8 = 0,8 x
how(T hw hb 0,1389(18 2 7,3841)
= 1,0590 in Wd
= 14,5 % d( 8,5% dar Ludwig . Fig 8.48 Hal 77 dengan Lw/d = 70%)
Maka : VI-15
Wl/Wd
=
1,0590 = 0,1397< 0,6 (memenuhi) 7,5776
11. Menentukan Dimensi Kolom Destilasi Jumlah tray aktual
= 11 tray
Jumlah tray total
= tray aktual + 1 tray kondensor + 1 tray reboler = 13 tray
Jarak antara tray (T) = 18 in Tinggi shell
= 13 tray x 18 in = 234 in = 19,5 ft
Diameter kolom distilasi (di) = 3,3572 ft = 40,2864 in a. Menetukan volume kolom distilasi VLiquid =
F L
12055,802 235,6766 ft 3 51,154
=
Kolom distilasi 80% maka : 235,6766 0,8
Vkolom =
= 294,5957 ft3 b. Menentukan tinggi laruta Dalam kolom Vliq,dalam shell
= 0,0847 di3 + ¼ di 2 hl
294,5979
= 0,0847 x 37,8383 + 8,8476 hl
hl
= 12,0525 ft
VI-16
c. Menentukan tekanan Design Pdesign = Poperasi + Phidrostatik = 14,7 +
L x hl 144
= 21, 5624 psi – 14,7 = 6,8624 psig d. Menentukan tebal tangki (Ts) Berdasarkan Brownell &Young Hal. 254 dan 335, maka bahan yang di gunakan Carbon steel SA 240 grade M, F = 18750, C 1/16 Ts
=
pi xdi 1 2( FxE 0,6xpi ) 16
=
6,8624 x 40,2864 1 1,0225 2 = in 2(18750 x0,85 0,6 x 6,8624) 16 16 16
Standsarisasi : do = di + 2 ts = 40,5364 in Pendekatan ke do = 66 in Di
= do-2ts = 66-2(2/16) = 65,5 in = 5,4583 ft
e. Menentukan tebal Tutup atas dan bawah stndart dished (tha = thb) R = d = 65,5 in = 5,4583 ft Tha =
=
0,885 x pi x r 1 ( F x E 0,1 x 6,8624) 16 0,885 x 6,8624 x 5,4583 1 1,0250 2 in (18750 x 0,85 0,1 x 6,8624) 16 16 16
f. Menentukan tinggi tutup atas dan bawah Ha = hb
= 0,169 x di = 0,169 x 65,5 = 11,0695 in VI-17
g. Menentukan tinggi tangki H = 234 + 92 x 11,0695) = 256,139 in
12. Perancangan Nozzle a. Noszzle feed masuk Rate masuk
= 26578,4202 kg/j = 58594,785 lb/J = 16,2763 lb/s
Densitas liquid campuran (ρL) : = 51,154 lb/ft3 Viskositas liquid campuran (L) Rate volumetrik =
= 0,33 cp
16,2763 lb / s 3 3 = 0,3182 ft /dtk 51,154 lb / ft
Dari Petter & Timmerhaus 4Thn, Persm 15, Hal 496 di dapat : Di opt = 3,9 (q)0,45 ( L)0,13 = 3,9 ( 0,3182) 0,45 ( 51,154)0,13 = 3,8853 in = 4 in Digunakan pipa standart, dari App A tabel A, 5-1, Geankoplis, Hal 892 Dnom
= 4 in
OD
= 4,500 in = 0,375 ft
Sch
= 40 in
ID
= 4,026 in = 0,3355 ft
A
= 0,0884 ft2
Checing asumsi : V=
q 0,1382 = = 3,5594 ft/detik A 0,0884
VI-18
NRe
=
ID x V
NRe
=
(0,3355) x 3,5994 x 51,154 4 0,333 x 6,7197.10
= 27857,2591> 2100 (memenuhi). a. Noszzle Uap Keluar Top Kolom Rate masuk
= 2858,2257 kg/j = 6301,24444 lb/j = 1,7503 lb/s
Densitas liquid campuran (ρL) =51,154 lb/ft3 Viskositas liquid campuran (L) = 0,2204 cp Rate volumetrik (Q) = m/ ρL = 1,7503lb / s3 = 0,0342 ft3/dtk 51,154 lb / ft Dari Persamaan Peter & Timmerhaus Ed.4 Hal. 496 didapatkan hub : = 3,9 x (q)0,45 x (ρL )0,13
Di opt
= 3,9 x (0,0342)0,45 . (51,154) 0,13 = 1,4240 in Digunakan standar (APP. A 5-1 Geankoplis Hal. 892), diperoleh Dnom
= 1 in
OD
= 1,315 in = 0,1096 ft
Sch
= 40 in
ID
= 1,049 in = 0,0874 ft
A
= 0,006 in
Cheking asumsi : V=
q 0,0342 = = 5,7 ft/dt A 0,0004
VI-19
NRe
=
ID x V
NRe
=
(0,0874) x 5,7 x 51,154 0,2204 x 6,7197.10 4
= 172069,7045 > 2100 (memenuhi). b. Noszzle refluks Kondensor Rate masuk
= 23880,0683 kg/j = 52645,9986 lb/J = 14,6239 lb/
Densitas liquid campuran (ρL) = 51,154 lb/ft3 Viskositas liquid campuran (L) = 0,25 cp Rate volumetrik (Q) = m/ ρL
=
14,6239 lb / s 51,154 lb / ft 3
= 0,2858 ft3/dtk Dari Persamaan 15, Peter and Timmerhaus Ed.4 Hal. 496 didapatkan hub : = 3,9 x (q)0,45 x (ρL )0,13
Di opt
= 3,9 x (0,2858)0,45 . (51,154) 0,13 =3,4325 in Digunakan standar (APP. A 5-1 Geankoplis Hal. 892), diperoleh Dnom
= 3 in
OD
= 2,375 in = 0,1723 ft
Sch
= 40 in
ID
= 2,067 in = 0,0233
A
= 0,0233 ft2
Cheking asumsi :
VI-20
V=
q 0,2858 = = 12,2661 ft/detik A 0,0233
NRe
=
ID x V
NRe
=
(0,0233) x 12, 2661 x 51,154 4 0,25 x 6,7197.10
= 425672,3265> 2100 (memenuhi). c. Nozzle Liquida Keluar Bottom kolom Rate masuk
= 23718,2458 kg/j = 52289,2447 lb/J = 14,5248 lb/s
Densitas liquid campuran (ρL) = 51,154 lb/ft3 Viskositas liquid campuran (L) = 0,75 cp Rate volumetrik (Q) = m/ ρL x
14,5248lb / s 51,154 lb / ft3
= 0,2839 ft3/dtk Dari Persamaan Peter and Timmerhaus Ed.4 Hal.496 didapatkan hub : Di opt
= 3,9 x (q)0,45 x (ρL )0,13 = 3,9 x (0,2839)0,45 . (1,6678) 0,13 = 3,6909 in
Jika digunakan standar (APP. A 5-1 Geankoplis Hal. 892), diperoleh Dnom
= 4 in
OD
= 4,500 in = 0,375 ft
Sch
= 40 in
ID
= 4,026 in = 0,3355 ft
A
= 0,0884 ft2 VI-21
Cheking asumsi : V=
q 0,2839 = = 3,2115 ft/detik A 0,00371
NRe
=
ID x V
NRe
=
(8,0687) x 0, 2129 x 51,154 (0,3355) x 3,2115 x 51,154 = === 0,75 x 6,7197.10 4 0,75 x 6,7197.104
=
55,11629932 = 109362,619> 2100 (memenuhi). 5,0397
d. Noszzle Uap dari Reboiler Rate masuk
= 2858,2257 kg/j = 6301,2444 lb/j = 1,7503 lb/s
Densitas liquid campuran (ρL)
= 51,154 lb/ft3
Viskositas liquid campuran (L)
= 0,75 cp
Rate volumetrik (q L) = m/ ρL = 1,7503 lb / s3 51,154 lb / ft = 0,0342 ft3/dtk Dari Persamaan 15 Peter and Timmerhaus Ed.4 Hal.496 didapatkan hub : Di opt
= 3,9 x (q)0,45 x (ρL )0,13 = 3,9 x (0,0342)0,45 . (51,154) 0,13 = 1,5542 in
Digunakan standar (APP. A 5-1 Geankoplis Hal. 892), diperoleh Dnom
= 2 in
OD
= 1,375 in = 0,1979 ft
Sch
= 40 in
ID
= 2,067 in = 0,1723 ft VI-22
= 0,2006 ft2
A V=
q 0,0342 = = 0,1705 ft/detik A 0,2006
NRe
=
ID x V
NRe
=
(0,1723) x 0,1705 x 51,154 = 3768,8957> 2100 (memenuhi). 0,75 x 6,7197.10 4
=
(0,1723) x1,4678 x 51,154 = 25998,654 > 2100 (memenuhi) 0,011 x 6,7197.10 4
13. Sambung Tutup Dengan Shell Dan Antar Shell Untuk mempermudah pemeliharaan dan perbaikan kolom distilasi, maka tutup menara dihubungkan dengan shell, dan hubungan shell adalah dengan menggunakan sistem flange dan bolting. Data-data : 1. Flange Bahan : Carbon alloy steel SA-336 grade F8 Type 304 ( App.B & Y Hal. 251) Tensile strength minimum : 75000 psia Allowable Stress
: 16.000 psi
Type Flange
: Ring flange loose type
2. Bolting Bahan
: Carbon steel SA-193 grade B ( App.B & Y Hal. 251)
Tensile strength minimum : 75000 psia Allowable Stress
: 15.000 psi VI-23
Type Flange
: Optional type flange
3. Gasket Bahan
: Asbestos ( Gbr. 12.11 Brownell & Young, Hal.228)
Gasket faktor (m) : 2 ,75 in Minimum design seating Stress (Y) : 3700 psi 1. Penentuan Lebar Gasket Dari Persamaan 12.2, Brownell &Young, Hal 226, diperole : Dengan menggunakan Pers. 12-2 Brownell & Young yaitu : do Y pm di Y p m 1
Dimana : do = Diameter luar gasket di = Diameter dalam gasket p = Tekanan design = 2,94 psia m = Gasket factor = 2,00 y = Yield stress = 1600
do 3700 (21,5624 x 2,75) di 3700 21,5624(2,75 1) = 1,0059 Di gasket = OD shell = 66 in Do gasket = 1,0059 x 66 = 66,3894 in Lebar gasket minimum = (n) do di 2
=
66,3894 66 = 0,1947 in 2
VI-24
Diameter rata – rata gasket (G) = di + lebar gasket = 66,3894 + 0, 1947 in = 66,5841 in 2. Menentukan Jumlah Dan Ukuran Baut a. Perhitungan beban gasket Dari Pers. 12-88 Brownell &Young Hal 240 yaitu : Wm2 = Hy = b x x G x y Dimana : B
= lebar efektif gasket
Y
= yield
G
= diameter rata-rata gasket = 38, 125 in
Dari Fig 12.12, Brownell & Young , Hal 229 Lebar seating gasket (bo) Bo
=
N 2
=
0 ,5 = 0,25 in 2
Untuk bo 0,25, maka b = bo Sehingga : Wm2 = Hy = x b x G x y = 0,25 x 3,14 x 66,5841 x 3700 = 193393,5185 lb
VI-25
Beban karena tekanan dalam(H) = ¼ x G2 x p
H
(Pers, 12,89, Brownell & Young, Hal 240) = ¼ x ( 38, 125)2 x 2.94 = 33356,2701 lb Beban agar baut tidak bocor (Hp) = 2 x bo x x G x m x p
Hp
(Pers 12.90 Brownell &Young,Hal 240) = 2 x 0,25 x x 66,5841 x 2,75 x 21,3624 Hp
= 61411,9549 lb
Beban baut karena internal pressure (H) : H=
=
x G 2 x p 4 3,14 x 66, 58412 x 21,5624 = 75042,5914 lb 4
Total beban operasi (Wm1) Wm1
= H + Hp = 75042,5914 + 61411,9549 = 136454,5463 lb
Jadi Wm2 > Wm 1, sehingga yang mengontrol adalah Wm2 Perhitungan luas minimum Bolting Area Dari Pers.12-92 Brownell &Young Hal.240 yaitu : Am2
=
Wm 2 fb
VI-26
= 13454,5463 / 15000 = 9,0969 in2 Perhitungan luas Optimum Bolting (baut) area Dari Tabel 10.4 Brownell &Young, Hal.188 dicoba ukuran baut ¾ in, maka didapatkan root area = 0,302 in. Maka jumlah botling minimum : =
Am1 9,0969 root area 0,89
= 10,2213 buah 11 buah Dari Tabel 10.4 Brownell & Young, Hal 188 diperoleh : Ukuran nominal baut = ¾ in Root area (A)
= 0,89 in2
Minimal radial distance (R) = 1 3/4 in Bolt spacing
= 213/16 in
Jarak radial minimum z(R)
= 1 1/8 in =1,125 in
Edge distance (E)
= 11/4 in
Bolting Circle diameter (C) = Idshell + 2 ( 1,4159 x go + R) Dengan go = tebal shell = 3/16 in C = 66,5841 + 2 ( 1,459 x 9 3/16) + ( 1 ¾) = 69 in
n x Bs 14 x 23 /16 = 12,5398<< 14 (memenuhi) 3,14 3,14
VI-27
Diameter luar flange : OD
= bolt area diameter + 2 E = C + 2E =69= (2 x 911/4 )) = 71 13/32 in
Checking lebar gasket minimum : Ab actual x F 12, 46 x15000 = 2 x xY x G 2 x 3,14 x3700 x 66,5841
= 0,1342< 0,5 in (memenuhi) Jadi lebar gasket = 0,1342 = 2/16 in Perhitungan Moment Untuk keadaan bolting up (tanpa tekanan dalam), maka : Dari Pers. 12-94 Brownell &Young Hal.242 yaitu : W
=
( Ab Am) / fa 2
=
(12,46 10,2231x15000 2.
= 170123,25 lb Jarak radial dari beban gasket yang bereaksi terhadap bot circle (hG) Hg =
C G 69 66,5841 = =1,2079 in 2 2
Moment flange (Ma): Ma
= W x hG = 170123,25 x 1,2079 = 205500,3798 in-lb VI-28
Beban dalam keadaan operasi (HD) : HD
= 0,785 x B2 x P (Pers 12.98, Brownell & Young , Hal 242)
Dimana : B
= do shell = 38 in
P
= Tekanan operasi = 2,94 psia
Maka : HD
= 0,78 x 662 x 21,5624 = 73731,7643 lb
Radia Bolt circle pada aksi hD =
69 66 = 1.5 in 2
Moment HD : MD
= HD x hD = 1,5 x 73731,7643 = 110597,6465 lb-in
Hg
= W-H = 136454,5463 – 75042,5914 = 61411,9549 lb
MG
= HG x hG = 61411,9549 x 1,2079 = 74179,5003 lb-in
hT
= H – HD = 75042,5914 – 73731,7643 = 1310,8271 lb
HT
=
hD hG 1,5 1,2079 = = 1,3539 lb-in 2 2
Moment Komponen (MT ) MT
= HT x hT = 1310,8271 x 1,3539 = 1774,7944 in-lb
VI-29
Total Moment pada keadaan operasi (Mo) : Mo
= MD + M G + M T = 1310,8271 + 74179,5003 + 1774,7944 = 77265,1218 in-lb
Karena M a > M o, jadi Mmax yang dipakai adalh M a = 205500,3798 in-lb Perhitungan Tebal Flange. Dari pers. 12-85 B&Y hal.239 yaitu : 0 ,5
Y M max t fb Dimana : f
= Stress yang diijinkan untuk bahan flange = 15000 psia
B
= Diameter luar reactor = 38 in
A
= Diameter luar flange = 42,031 in
Dengan harga : k
A 7113 / 32 = 1,0819 in B 66
Dengan menggunakan Gbr.12-22 B &Y Hal.238, untuk y =18 sehingga : t
Y x M max f xB
t
28 x 205500,3798 = 5,812 in 15000 x 66
Jadi digunakan tebal flange = 2 in
VI-30
14. Perhitungan Dimensi Penyangga Penyangga dirancang untuk menahan beban kolom distilasi dan perlengkapannya. Bahan- bahan yang ditahan oleh penyangga terdiri dari : a. Berat Bagian Shell Berat Shell Berat tutup b. Berat kelengkapan bagian dalam Berat down comer Berat tray c. Berat kelengkapan bagian luar Berat pipa Berat isolasi Berat tangga Berat kelengkapan nozzle, valve dan alat kontrol A. Berat bagian shell 1. Berat shell Tebal shell = 3/16 in DO shell
= 66 in
DI shell
= 66,5841 in
Tinggi shell = 234 in = 19,5 ft ρshell
= 487 lb/ft3 ( Perry, Tabel 3-16 Edisi 6)
Keliling Shell = (x OD) = 3,14 x 66 = 207,24 in = 17,27 ft Luas keliling shell = Keliling x tebal shell = 17,17 x 9 3/16)/12) VI-31
= 0,02698 ft 2 Volume shell = luas shell x tinggi = 0,2698 x 19,5 = 5,2620 ft3 Berat shell= luas shell x tinggi = ρshell = 5,2620 x 487 = 2562,5712 lb 2. Berat tutup Mencari diameter dengan Pers.5-12, B &Y, Hal.88 yaitu : Diameter
= DO +
DO 2 2 sf icr 42 3
Dari Tabel 5.6 Brownell & Young, Hal 88, untuk tebal t = 3/16 in diperoleh : Sf = 2 in Icr = 4 in Diameter
= 66 +
66 2 2(2) (4) 42 3
= 74 ¼ in = 6,1875 ft Volume
= (/4) x d2 x tha = (/4 ) x ( 6,1875)2 x ( (3/16)/12) = 0,4694 ft3
Berat tutup = volume tutup x shell x 2 = 0,4694 ft3 x 487 lb/ft3 x 2 = 457,2353 lb B. Berat Perlengkapan Bagian Dalam 1. Berat Down comer Dipakai dasar perhitungan dengan down comer tanpa lubang aliran uap : VI-32
= (/4) .di2
Luas
= (/4) x (66,8154/12)2 = 24,1985 ft2 Volume
= luas x tebal down comer = 24,1985 x ( 0,1875 / 12) = 0,3781 ft3 = volume x carbon steel
Berat
= 0,3781 ft3 x 487 = 84,1326 lb Jadi berat downcomer
= 13 x 184,1326 lb = 2393,7233 lb
2. Berat tray Ditetapkan berat tiap tray = 25 lb/ft2 Luas tray
= (Ac – Ao ) = 20,3948 – 3,31146 = 17,0833 ft2
Berat tray
= n x luas tray x berat tray = 13 x 17,0833 ft2 x 25 lb/ft2 = 5552,071 lb
Penyangga tary yang digunakan equal qngles (Brownell & Young 358) Ukuran
: 2 ½ “ x 2 ½ “x 3/8”
Berat
: 2,34 lb/ft
Wpt
= 2,34 x 13x 15/12 = 3,8025 lb Berat larutan: VI-33
Rumus : Wl = m x t Dimana : Wl = Berat larutan dalam kolom distilasi = 5280,1612 kg/jam T = Waktu tinggal dalam kolom distilasi = 60 mnit C.
Berat Perlengkapan Bagian Luar 1. Pipa (feed, uap, refluks, kondensor,bottom,destilat) Di tetapkan : 2 x tinggi kolom destilasi dari (App. K B &Y Hal. 387) Diambil rata-rata pipa 3 in sch 40 berat = 7,58 lb/ft Berat pipa (Wp) = 39 x 7,58 = 3537,4400 lb 2. Berat Isolasi Ditetapkan : bahan = 51,154 lb/ft2 Tebal isolasi = 3-6 in diambil 4 in = 0,3333 ft Berat isolasi =
x OD shell x ts x t isolasi isolasi 4
= (3,14/4 ) x (66/12) x (0,1875/12) x 0,3333 x 51,154 = 6,4598 lb 3. Berat attachment Kelengkapan nozzle, valve dan alat control Rumus : Wa
= 18% Ws = 18% x 2562,5712 lb = 461,2628 lb
Jadi berat total yang harus ditopang adalah : W total = Ws + Wtu + Wd + Wpt + Wl + Wp + Wi + wa VI-34
= 26625,0847 lb Perencanaan skirt support -
Sistem penyangga
yang digunakan adalah skirt
support -
Kolom secara keseluruhan terbuat dari High Alloy Steel SA – 240 Grade M type 316
-
Tinggi support = 5 ft = 60 in
15. Menentukan Tebal Skirt Stress karena Angin 1,89 x Fwb
=
Do Di xH2 2 Do 2 x t
= H = Tinggi skirt ke top kolom = 60 + 256,1813 = 316,1813 in 1,89 x Fwb
=
66 66,8154 x 3161,18132 2 662 x t
Stress dead weight Fdb
=
w x do x t
=
26625,0478 128, 4745 3,14 x 66 xt t
Stress kompresi maksimum Fcmax
= 0,125E (t/do) cos VI-35
Dimana : E concrete = 2,10 6psi Fcmax = fwb + fdh 3787,8788t =
24182,6367 128,4745 t t
T = 2,5334 Jadi tebal skirt yang digunakan = 3 in Perhitungan bearing plate Dari Brownell & young, tabel 10.1 Hal 184 diperoleh: Fc’
= 3000 psi
Fcmax
= 1200 psi
n
= 10
Trail fsallowable untuk struktural stell skirt = 20,00 psi Diameter kolom = 66,8154 in Ditetapkan : ID bearing plate = 66 in = 55 ft OD bearing plate = 1,25 x66 = 82,5 in = 6,785 ft Jumlah chair = 4 Jumlah bolt = 8 Ukuran baut = 3 in Luas bolt = 5,621 in2 Dari pers 9,11 Brownell &Young Hal 158 Pw
= 0,0025 x Vw2
Dimana : Pw
= Tekanan angin permukaan alat (lb/ft2) VI-36
Vw
= Kecepatan angin = 100 mph
Maka : Pw
= 0,0025 x 1002 = 25 lb/f2
Nw
= ½ x Pw h2 x
ID x OD 2
Dimana : Mw
= Bending moment pada puncak kolom, lb-ft
deff
= Diameter efektif vessel = (di + do)/2
H
= Tinggi dari skirt ko top kolom = 316,1813 = 26,3484 ft
Maka : Mw = ½ x 25 x 26,3484 2 x5,5260 41462,5814 lbft = 57460,0065 lb-in t3 =
(OD ID) BP 82,5 33 8, 25in 2 2
Diperkirakan fc = 1200 psi
k
1 = 1 20.000 0,375 10 x 1200
fc(bolt circle) = fcmax x
2 xk xd 2 xk x t 3
Kompresive stress sesungguhnya pada bolt circle (fc) Fc = (t2 + n,t1) x r x fc x Cc T 2 = t3 –t1 = 8,25 – 0,1736 = 8,0764 in FC fc (t 2 nt1 ) x r x Cc
VI-37
=
119134,066 172,8838 psi (8,0764 (10 x 0,1736)) x (82,5 / 2) x 1,7025
Pengecekan harga 1 1 k = = 0,0312 fs 5670,1051 1 1 n x fc 10 x172,8838 Dari Brownell & Young, tabel 10,2 hal 186 Untuk harga k = 0,0312 maka: Cc = 0,600
z = 0,490
Ct = 3,008
j = 0,760
Tensile load (Ft) dapat dihitung berdasarkan Eq 10-24, Brownell hal 188 Mw (wdw x z x d Ft = 9,2969,7372 lb jxd t1
8 x 5,621 0,1736 in 3,14 x 82,5
Realtion ship pada tension side Ft = fs x t1 x r x C1 Fs =
Ft 92968,7372 4316,3817 psi t1 x r x C1 0,173 x (82,5 / 2) x 3,008
Ft = W dw – Fc = 0 Fc = Ft + Wdw = 92968,7372 + 26625,0478 = 119594 , 785 lb Kompresive stress sesungguhnya pada bolt cicrle (fc) T 2 = t3 – t1 = 8,25 – 0,1736 = 8,0764 in FC fc (t 2 nt1 ) x r x Cc
VI-38
=
119594,785 2343,1824 psi (8,0764 (10 x 0,1736)) x (82,5 / 2) x 0,600
Pengecekan harga 1 1 k = = 0,8444 fs 4316,3817 1 1 n x fc 10 x 2343,1824 fc
f s x 92 x k x t3 23431,824 x (2 x 0,8444 x 8,250) = 2 x fc x D 2 x 23431,1824 x 82,5
= 8,9444<1400 (memenuhi) Mengecek
kompresive
stress
baut
maksimum
(fccomp)
yang
sesungguhnya berdasarkan Brownell & Young, tabel 10.2 Hal 184: (2 x k x d ) t 3 fs comp = fcbolt circleinduced x 2 x fc x d
=
23431,824 x ( 2 x 0,8444 x 66) 8,25 2 x 234,1824 x 66
= 8,4445 < 1400 psi (memenuhi) Dari Brownell & Young, tabel 10.4 Hal 188 di dapatkan ukuran baut 3” dengan dimensi : Bolt spacing
= 6 ¼ in
Nut dimension
= 4 5/8 in
Bearing plate
= type eksternal bolting chair, pada plate di pasang
compressing ring agar lebih kuat. Ditetapkan tinggi gusset = 12 in
VI-39
Bearing plate diperkuatkan dengan 4 buah gusset yang mempunyai spasi yang sama (gusset spacing/b). Dari gambar 10.6 Brownel & Young, Hal 191, di dapat ; Lebar gusset
: A = 9 + 3 = 12
Jarak antara gusset : B = 8 + 3 = 11 Luas areal bolt (Ab) = 5,621 in 2 Maksimum bolt load (P) di tentukan : P = fs x Ab Dimana : Fs = Hasil perhitungan tekanan yang disebabkan oleh baut = 23431,824 lb/in2 1 = (ODBP – Odsehell)/2 = (85,5-66)/2 = 8,25 in b 11 1,333 in l 8,25 Dari Brownell & Young, Tabel 10.4 Hal 188, didapat: 4,625 2,3125 2
= poison ratio = 0,3 1= 0,2573 My =
P 21 x (1 0,3)x ln (1 0565) 4
= 18977,581 lb-in t5
=
6 x My = fmax
6x 81977,581 = 2,386 in 20.000 VI-40
Maka tebal compression plate adalah 2,3861 in t4
=
6 x My = (t3 bhd ) x f allow
6 x 18977,581 = 1,0414 in (8,25 3) x 20.000
Maka tebal bearing plate = 1,0414 in t6 =
3 3 ts x 2,38610,8948 in 8 8
Maka tinggi gusset = 0,8948 in Dimensi anchor bolt - Panjang
= 12 in
- Diameter
= 4 in
- Jumlah
= 8 buah
Dimensi pondasi Pondasi terdiri dari beban dengan kandungan air 6 US gal per 94 lb sack semen (Brownell & young , Tabel 10.1 , Hal 184) Beban total yang harus ditahan pondasi : -
Berat bejana beban total
-
Berat kolom penyangga
-
Berat base plate
-
Masing-masing kolom penyangga diberi pondasi
-
Spesifikasi pondasi berdasarkan
Ditentukan :
atas berat beban
setiap kolom penyangga pada sistem pondasi -
Spesifikasi semua penyangga sama
VI-41
Data : Beban yang ditanggung tia kolom penyangga =
26625,0487 6656,262 lb 4
Beban tiap penyangga = berat x tinggi = 35 lb/in x 32 = 1120 lb Jadi berat total = 6656,262 + 1120 = 7776,2619 lb Gaya yang bekerja pada pondasi dianggap sebagai gaya vertikal berat total kolom, sedangkan bidang kerja dianggap bujur sangkar dengan perencanaan ukuran : Luas tanah untuk pondasi
= luas pondasi atas = 15 x15 = 225 in2
Luas tanah untuk dasar pondasi = luas pondasi bawah = 20 x20 = 400 in2 Tinggi pondasi = 32 in Luas rata-rata (A) = ½ (15 2 + 202 ) = 312,5 in 2 Volume pondasi (Vp) = A x t = 312,5 x 32 = 10000 in2 Densitas untuk gravel
= 126 lb/ft2
Maka: Wpondasi = V x ρ= 10000 x 126 x 6,787.10-4 = 729,162 lb Berat total keseluruhan : Wtotal = 729,162 + 7776,2610 = 8505,4293 lb
VI-42
Tekanan Tanah Pondasi didirikan di atas semen sand dan Gravel dengan minimum safe bearing power = 5 ton/ft 3 dan maksimum safe bearing power = 10 ton/ft 3 (Hesses, tabel 12.2 Hal 224) Acuan harga safety didasarkan pada minimum bearing power yaitu 5 ton/ft3 Kemampuan tanah menahan tekanan sebesar : P = 5 ton/ ft3 x
2240 lb 1 ft x 77,7778 lb / in 2 2 1ton 144 in
Tekanan dari sistem pondasi terhadap tekanan luas tanah (P) P=
Wtotal 8505,4239 = = 27,2174<77,777 lb/in2 A 312,5
VI-43
BAB VII INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA
Untuk mendapatkan kualitas dan kuantitas produksi yang diinginkan, maka perlu adanya alat untuk mengontrol jalannya proses. Selain itu, paranan sumber daya manusia juga sangat penting dalam menentukan suatu produksi. Dengan pertimbangan tersebut, maka perlu adanya suatu bagian yang berfungsi untuk mengontrol peralatan dan keselamatan kerja.
7.1. Instrumentasi Instrumentasi merupakan bagian yang sangat penting dalam pengendalian suatu proses produksi. Dalam suatu pabrik atau perusahaan, kelancaran sistem kerja peralatan proses yang sesuai dengan rancangan adalah suatu hal yang sangat penting. Namun karena pada prakteknya keadaan tidak ideal, maka hal itu sulit dicapai. Operasi proses dikatakan normal jika kondisi yang telah dirancang bisa dipenuhi selama proses berlangsung. Untuk memperoleh kinerja peralatan yang baik, dalam jangka waktu tertentu dilakukan shut down maintenance yaitu menghentikan seluruh peralatan proses untuk pembersihan dan perbaikkan. Setelah pemeliharaan dan pembersihan ini selesai, maka proses ini bisa dijalankan (start up). Pada masa start up ini diharapkan proses berjalan dengan baik. Pengendalian proses meliputi keseluruhan unit pabrik maupun hanya pada unit pabrik yang benar-benar harus diperlukan secara cermat dan akurat.
VII-1
Vairabel-variabel yang dikendali adalah tekanan suhu, laju alir, dan tinggi permukaan cairan. Pengendalian proses dapat dilakukan secara manual maupun otomatis. Pengendalian secara manual dapat dilakukan apabila pengendalian proses sepenuhnya ditangani oleh tangan manusia, sedangkan pengendalian secara otomatis dilakukan jika tidak mungkin dilakukan secara manual yaitu dimana pengendalian dilakukan dengan menggunakan alat-alat control yang bisa bekerja dengan sendirinya tanpa adanya bantuan tangan manusia. Pengendalian secara otomatis ini mempunyai keuntungan-keuntungan antara lain: 1. Keselamatan kerja lebih terjamin 2. Hasilnya dapat dipertanggungjawabkan 3. Ketelitian cukup tinggi dan akurat 4. Mendorong manusia secara umum untuk lebih meningkatkan kemampuan dirinya Adapun tujuan pemasangan alat instrumentasi yaitu sebagai berikut: 1. Untuk menjaga keamanan operasi suatu proses dengan jalan: Menjaga variabel proses berada dalam batas operasi aman Mendeteksi situasi dengan membuat tanda-tanda bahaya dan memutuskan hubungan secara otomatis 2. Untuk mendapatkan rate produksi yang diinginkan 3. Untuk menjaga kualitas produk 4. Mempermudah pengoperasian alat 5. Keselamatan efisiensi kerja lebih terjamin
VII-2
Adapun instrumentasi yang diinginkan dalam Pra Rencana Pabrik Etanol adalah: 1. Temperatur Controller (TC) 2. Pressure Controller (PC) 3. Flow Controller (FC) 4. Level Indicator (LI) 5. pH Controller (pHC) 6. Ratio Flow Controller (RFC) Temperatur Controller (TC) Pada Pra Rencana Pabrik Etanol ini, peralatan proses yang menggunakan TC adalah reaktor liquifikasi, reaktor sakarifikasi awal, reaktor sakarifikasi lanjut (fermentor), destilasi. Alat ini dipasang pada alat proses untuk mengontrol suhu didalam alat agar tetap dalam keadaan konstan. Pressure Controller (PC) Pada Pra Rencana Pabrik Etanol ini, peralatan proses yang menggunakan PC adalah blower. Alat ini dipasang pada alat proses untuk mengontrol tekanan didalam alat agar tetap dalam keadaan konstan. Flow Controller (FC) Pada Pra Rencana Pabrik Etanol ini, semua peralatan yang menggunakan FC. Alat ini dipasang pada alat proses untuk menontrol laju alir liquid atau gas dalam peralatan proses yang berlangsung.
VII-3
Level Indikator (LI) Pada Pra Rencana Pabrik Etanol ini, peralatan proses yang menggunakan LI adalah reaktor liquifikasi untuk mengetahui tinggi liquid yang ada dalam peralatan. pH Controller (pHC) Pada Pra Rencana Pabrik Etanol ini, peralatan proses yang menggunakan pHC adalah tangki pencampuran. Alat ini dipasang pada alat proses untuk mempertahankan pH larutan dalam alat proses. Ratio Flow Controller (RFC) Pada Pra Rencana Pabrik Etanol ini, peralatan proses yang menggunakan RFC adalah reaktor liquifikasi, reaktor sakarifikasi awal, reaktor sakarifikasi lanjut (fermentor). Alat ini dipasang pada alat proses untuk mengendalikan perbandingan bahan masuk dalam alat proses agar sesuai dengan jumlah yang ditentukan. Pemasangan instrumentasi pada alat-alat proses yang terdapat pada pabrik etanol dapat dilihat pada tabel 7.1 berikut:
VII-4
Tabel 7.1 Pemasangan alat kontrol Pra Rencana Pabrik Etanol Kode Alat No
Nama Peralatan
Kode
Fungsi Kontrol
1
Blower
PC
Untuk mengatur tekanan yang ada dalam alat selama proses
berlangsung
sehingga
sesuai
dengan
tekanan yang diinginkan. 2
3
Destilasi
TC
Untuk
mengatur
suhu
Reaktor Liquifikasi
fluida atau gas yang ada
Reaktor Sakarifikasi Awal
dalam alat selama proses
Reaktor Sakarifikasi Lanjut
berlangsung.
Reaktor Liquifikasi
LI
Untuk mengetahui tinggi
Reaktor Sakarifikasi Awal
liquid yang ada didalam
Reaktor Sakarifikasi Lanjut
tangki,
sehingga
sesaui
dengan
tinggi
yang
diinginkan. 4
Reaktor Liquifikasi
RFC
Untuk
mengendalikan
Reaktor Sakarifikasi Awal
perbandingan bahan masuk
Reaktor Sakarifikasi Lanjut
dalam aliran proses agar sesuai jumlahnya.
VII-5
7.2. Keselamatan Kerja Keselamatan kerja dalam suatu pabrik harus mendapatkan perhatian yang cukup besar dan tidak boleh diabaikan karena menyangkut keselamatan manusia dan kelancaran kerja. Dengan memperhatikan keselamatan kerja dengan baik dan teratur, secara fisikologis akan membuat para pekerja merasa aman dan senang sehingga meningkatkan konsentrasi para pekerja terhadap pekerjaannya. Dengan demikian produktifitas dan efisiensi kerja akan meningkat. Usaha untuk mendapatkan keselamatan kerja bukan semata-mata ditujukan pada faktor manusianya saja, akan tetapi untuk menjaga peralatan yang ada didalam pabrik. Dengan terpeliharanya peralatan dalam pabrik dengan baik, maka alat tersebut dapat digunakan dalam jangka waktu yang cukup lama. Secara umum ada tiga macam bahaya yang sering terjadi dalam pabrik yang harus diperhatikan dalam perencanaannya, yaitu: 1. Bahaya kebakaran dan ledakan 2. Bahaya mekanik 3. Bahaya terhadap kesehatan Beberapa sifat yang dapat menyebabkan
terjadinya kecelakaan kerja
antara lain: a. Lingkungan Fisik Meliputi mesin, peralatan dan lingkungan kerja. Kecelakaan kerja dapat disebabkan oleh kesalahan perencanaan, aus, kerusakkan alat, kesalahan pembelian, kesalahan dalam penyusunan atau peletakkan dari peralatan dan lainlain.
VII-6
b. Latar Belakang Pekerja Yaitu sifat atau karakter yang tidak baik dari pekerja yang dapat berpengaruh dalam melakukan pekerjaan. Sifat-sifat tersebut meliputi: Tidak cocoknya manusia terhadap mesin atau terhadap lingkungan kerjanya Kurangnya pengetahuan dan keterampilan Ketidakmampuan fisik dan mental Kurangnya motifasi kerja dan kesadaran akan keselamatan kerja dan faktor-faktor lainnya c. Sistem Manajemen Pabrik Sistem manajemen ini merupakan unsur terpenting karena menjadi pengatur kedua unsur diatas. Kesalahan sistem manajemen dapat menyebabkan kecelakaan kerja, antara lain: Prosedur kerja yang tidak diterapkan dengan baik Kurangnya
pengawasan
terhadap
kegiatan
pemeliharaan
dan
modifikasi pabrik Tidak adanya inspeksi peralatan Tidak adanya penanggulangan terhadap bahaya kecelakaan Usaha-usaha untuk mencegah dan mengurangi terjadinya bahaya-bahaya yang timbul didalam pabrik, antara lain: Memberikan pelatihan-pelatihan dan pencegahan kecelakaan terhadap karyawam, khususnya karyawan yang bekerja pada bagian proses dengan alat berat.
VII-7
Memberikan pengamanan berupa pakaian serta perlengkapan sebagai pelindung. Menyediakan perlengkapan berupa unit pertolongan pertama pada kecelakaan. 7.2.1. Bangunan Pabrik Bangunan pabrik meliputi gedung maupun unit peralatan: Kontruksi gedung mendapat perhatian yang cukup besar Diperlukan perhatian terhadap kelengkapan peralatan penunjang untuk pengamanan terhadap bahaya alamia seperti petir, angin, gempa dan sebagainya. 7.2.2. Perpipaan Jalur yang terletak diatas harus lebih baik dibandingkan dengan yang terletak dibawah tanah, karena hal tersebut akan mempermudah pendeteksian adanya kebocoran pada system perpipaan. Pengatuaran valve sangat penting untuk pengamanan proses industri, bila terjadi kebocoran pada chek valve diatas dengan pemasangan block valve yang berada disamping chek valve tersebut. 7.2.3. Pengoperasian Boiler Dalam pengoperasian boiler, perlu diperhatikan beberapa hal seperti batasbatas tekanan system maksimal yang dapat dioperasikan bahan-bahan boiler berupa coat yang mudah terbakar, hendakanya diperlukan suatu pengamanan seperti safety dan valve serta tanda-tanda larangan.
VII-8
7.2.4. Ventilasi Pada ruang proses maupun pada ruang lainnya pertukaran udara diusahakan berjalan dengan baik sehingga dapat memberikan kesegaran para karyawan serta dapat menghindari adanya gangguan pernafasan. 7.2.5. Listrik Pada pengoperasian maupun perbaikan instalasi listrik hendakanya selalu menggunakan alat pengaman yang telah disediakan. Dengan demikian keselamatan kerja karyawan dapat terjamin. Ada beberapa hal yang perlu diperhatikan dalam pengoperasian instalasi listrik ini, antara lain: Peralatan yang sangat penting seperti switeher dan transformator diletakkan ditempat yang lebih aman. Peralatan listrik dibawah tanah diberi tanda-tanda tertentu yang lebih jelas. Penyediaan pembangkit tenaga cadangan. Semua bagian pabrik diberi penerangan yang cukup dan diutamakan pada bagian proses. 7.2.6. Pencegahan Dan Penanggulangan Bahaya Kebakaran Salah satu bahaya yang perlu diperhatikan adalah terjadinya bahaya kebakaran. Penyebab terjadinya kebakaran antara lain: a. Kemungkinan terjadi nyala terbuka yang datang dari system utilitas, laboratorium, inti proses dan lain-lain.
VII-9
Terjadinya loncatan bunga api pada saklar dan stop kontak serta pada instrumentasi yang lain. Gangguan pada peralatan utilitas seperti pada combustion chamber boiler (ruang pembakaran). Cara mengatasi bahaya pembakaran dapat dilakukan dengan jalan: b. Pencegahan Kebakaran Penempatan alat-alat utilitas, laboratorium dan kantor diletakkan secara profesional pada unit proses. Pemasangan isolasi pada alat transmisi yang ada. Pemisahan antara unit satu dengan yang lainnya menggunakan beton. Pemberian
tanda-tanda
larangan
suatu
tindakan
yang
dapat
mengakibatkan kebakaran seperti tanda larangan merokok. Pemasangan pipa air melingkar diseluruh lokasi pabrik Penyediaan alat pemadam kebakaran disetiap bangunan pabrik dan pemasangannya harus pada tempat yang mudah dijangkau. c. Pencegahan Bahaya Mekanik Bahaya mekanik biasanya disebabkan oleh pengerjaan kontruksi yang tidak memenuhi syarat
yang berlaku. Hal-hal yang perlu diperhatikan untuk
mencegah kecelakaan adalah: Konstruksi harus mendapat perhatian yang cukup tinggi. Perencanaan peralatan harus sesuai dengan aturan yang berlaku baik pemilihan bahan konstruksi maupun faktor lain. Pemasangan alat control yang baik dan sesuai serta alat pengamannya.
VII-10
c. Pencegahan Bahaya Kesehatan Selain itu bahaya terhadap kesehatan karyawan umumnya datang dari bahan baku, bahan yang diproses dan produk. Karena itu diusahakan agar ruangan proses maupun ruangan lainnya memiliki ventilasi atau pertukaran udara yang cukup sehingga dapat memberikan kesegaran kepada karyawan serta dapat menghindari gangguan terhadap pernafasan. 7.2.7. Karyawan Untuk menjaga
kesehatan dan kesejahteraan karyawan perlu adanya
kesadaran dari seluruh pekerja agar dapat bekerja dengan baik sehingga tidak membahayakan keselamatan jiwanya dan orang lain. Untuk itu pengetahuan akan bahaya masing-masing alat sangat penting diketahui oleh semua karyawan terutama operator control. Seluruh pekerja harus mengguankan pelindung seperti topi pengaman, sepatu karet, sarung tangan dan masker. Selain itu demi keselamatan karyawan dan kelancaran proses industri diperlukan: Alat-alat yang berputar dan bergerak misalnya motor, harus dilengkapi dengan penutup. Pakaian pekerja harus kuat dan bersih. Memakai sarung tangan, masker dan sepatu karet. Memakai topi atau helm pelindung.
VII-11
7.3. Kesehatan Dan Keselamatan Kerja Kesehatan dan keselamatan kerja merupakan hal yang penting agar semua karyawan dapat melaksanakan tugasnya dengan baik demi kelancaran proses produksi, maka perlu perlindungan terhadap kesehatan dan keselamatan karyawan. Untuk itu diberikan alat-alat pelindung seperti pada tabel 7.2 berikut: Tabel 7.2 Alat pelindung Pra Rencana Pabrik Etanol No
Alat Pelindung
Lokasi Penggunaan
1
Helm
Pekerja bagian alat-alat proses
2
Sepatu Karet
Pekerja pada bagian proses dan bahan baku
3
Sarung Tangan
Pekerja yang bagian produksi
4
Masker
Semua unit proses
5
PMK
Semua unit proses
6
Isolasi Panas
Heater
7
Segitiga Pengaman
Bengkel dan kendaraan angkut
8
Pemadam Kebakaran
Semua unit proses dan kantor
VII-12
BAB VIII UTILITAS
Unit utilitas merupakan salah satu bagian yang sangat diperlukan untuk menunjang jalannya proses dalam suatu industri kimia. Pada Pra Rencana Pabrik Etanol ini terdapat empat unit utilitas, yaitu: 1. Unit penyesiaan steam 2. Unit penyediaan air 3. Unit penyediaan listrik 4. Unit penyediaan bahan bakar
8.1. Unit Pengolahan Steam Bahan baku pembuatan steam adalah air umpan boiler. Steam yang dibutuhkan dalam proses ini mempunyai kondisi: 1. Tekanan: 2,994 atm 2. Temperatur: 1340C Zat-zat yang terkandung dalam air umpan boiler yang menyebabkan kerusakan pada boiler adalah: 1. Kadar zat terlarut (soluable matter) yang tinggi 2. Zat padat terlarut (suspnded solid) 3. Garam-garam kalsium dan magnesium 4. Zat organik (organic matter) 5. Silika, sulfat, asam bebas dan oksida
VIII-1
Syarat-syarat yang harus dipenuhi oleh air umpan boiler: 1. Tidak boleh membuih (berbusa) Busa disebabkan oleh adanya solid matter, suspended matter, dan kebasaan yang tinggi. Kesulitan yang dihadapi dengan adanya busa sebagai berikut: a. Kesulitan pembacaan tinggi liquida dalam boiler b. Buih dapat menyebabkan percikan yang kuat yang mengakibatkan adanya solid-solid yang menempel dan mengakibatkan terjadinya korosi dengan adanya pemanasan lebih lanjut. Untuk menghadapi hal ini adanya pengontrolan yang baik terhdap adanya kandungan lumpur, kerak dan alkalinitas air umpan boiler. 2. Tidak boleh membentuk kerak dalam boiler Kerak dalam boiler akan menyebabkan: a. Isolasi terhdap panas sehingga perpindahan panas terhambat b. Kerak yang terbentuk dapat pecah sewaktu-waktu, sehingga dapat menimbulkan kebocoran karena boiler mendapat tekanan yang kuat. 3. Tidak boleh menyebabkan korosi dalam pipa Korosi pada pipa boiler disebabkan oleh keasaman (pH rendah), minyak dan lemak, bikarbonat dan bahan organik, serta gas-gas H 2S, SO2, NH3, CO2, O2 yang terlarut dalam air. Reaksi elektrokimia atara besi dan air akan membentuk lapisan pelindung anti korosi pada permukaan baja, yaitu: Fe2+ + 2H 2O
Fe(OH)2 + H+
VIII-2
Tetapi jika terdapat oksigen dalam air, maka lapisan hidrogen yang terbentuk akan berreaksi dengan oksigen membentuk air. Akibat hilangnya lapisan pelindung tersebut terjadilah korosi menurut reaksi: 4H+ + O2
2H2O
4Fe(OH)2 + O 2 + H2O
4Fe(OH)3
Adanya bikarbonat dalam air akan menyebabkan terbentuknya CO2, karena adanya pemanasan dan adanya tekanan. CO2 yang terjadi bereaksi dengan air menjadi asam karbonat. Asam karbonat akan berreaksi dengan metal dan besi yang membentuk garam bikarbonat. Dengan adanya pemanasan (kalor), garam bikarbonat ini membentuk CO2 lagi. Reaksi yang terjadi: Fe2+ + 2H 2CO3
Fe(HCO)2 + H2
Fe(HCO)2 + H 2O + panas
Fe(OH) 2 + 2H2O + 2CO2
8.2. Unit Penyediaan Air 1. Air Umpan boiler Air umpan boiler merupakan bahan baku pembuatan steam yang berfungsi sebagai media panas. Kebutuhan steam sebesar: 196945,1931 kg/jam. Air umpan boiler disedikan dengan excess 20% ini digunakan sebagai pengganti steam yang hilang. Steam yang digunakan mempunyai tekanan 2,994 atm = 44 psi dan temperatur 1340C. Steam yang telah menjadi kondensat dikembalikan lagi ke tangki penampung steam. Pemakain steam pada peralatan proses sebagai berikut:
VIII-3
a. Total padatan (total dissolved solid) = 3.500 ppm b. Alkalinitas
= 700 ppm
c. Padatan terlarut (suspended solid)
= 300 ppm
d. Silika
= 60-100 pmm
e. Besi
= 0,1 mg/L
f. Tembaga
= 0,5 mg/L
g. Oksigen
= 0,007 mg/L
h. Kesadahan (hardness)
=0
i.
Kekeruhan (turbidity)
= 175 ppm
j.
Minyak
= 7 ppm
k. Residual fosfat
= 140 pm
(diambil dari Perry, 6th edition, hal 9-16) Selain harus memenuhi persyaratan tersebut, air umpan boiler harus bebas dari: -
Zat-zat yang dapat menyebabkan korosi, yaitu gas-gas terlarut seperti O2 , CO2, H2S dan NH3.
-
Zat-zat yang dapat menyebabkan busa, yaitu organik, anorganik dan zat-zat tak terlarut dalam jumlah besar.
Untuk memenuhi persyaratan tersebut dan mencegah kerusakan pada boiler, sebelum digunakan air umpan harus diolah dulu, melalui: -
Demineralizer untuk menghilangkan ion-ion pengganggu
-
Deaerator untuk menghilangkan gas-gas impuritis yang terlarut
VIII-4
2. Air Sanitasi Air sanitasi digunakan untuk keperluan laboratorium, kantor, air untuk mencuci, mandi, taman dan lain-lain. Air sanitasi dibutuhkan sebesar 32862,2 kg/jam. a. Syarat fisik: -
Tidak berwarna
-
Tidak berbau
-
Tidak berbusa
-
Mempunyai suhu dibawah suhu udara
a. Syarat kimia: -
Tidak beracun
-
Tidak mengandung bakteri non patogen yang dapat merubah sifat-sifat fisik air.
3. Air Pendingin Air pendingin digunakan untuk peralatan-peralatan yang memerlukan pendinginan seperti reaktor (R-120). Adapun kebutuhan air pendingin adalah sebesar 950838,9303 kg/jam. Dari jumlah total air pendingin yang diperlukan, untuk faktor keamanan maka direncanakan air pendingin yang disuplay adalah 20% excess dari jumlah kebutuhan air pendingin. Make up air pendingin direncanakan: 10% = 350737,717 kg/j.
VIII-5
4. Air Proses Air proses yang dibutuhkan pada tangki pencucian (J-113) dan mesin penggiling (C-115) sebesar 680003,9419 kg/jam. Adapun proses pengolahan air pada unit pengolahan air: Air sungai digunakan untuk memenuhi kebutuhan air proses, air sanitasi, air pendingin dan air umpan boiler. Dasar penggunaan air sungai karena Pabrik Etanol lokasinya terletak dekat dengan sungai Aesesa, kabupaten Nagekeo, Folres, NTT. Air
sungai
tersebut
siap
untuk
diolah
sesuai
dengan
fungsi
penggunaannya, sebagai berikut: a. Pengolahan air sanitasi Air dipompakan dari bak air bersih (F-219) menuju ke bak klorinasi (F-230) dengan pompa (L-231) untuk dilakukan proses klorinasi dengan menambahkan desinfektan klorin (Cl2) sebanyak 1 ppm. Kemudian dipompa ke bak air sanitasi (F-233) dengan pompa (F-232) dan siap digunakan untuk kebutuhan sehari-hari. b. Pelunakan air umpan boiler Pelunakan air dilakukan dengan proses pertukaran ion dalam demineralizer yang terdiri dari dua tangki, yaitu kation exchanger (D-220 A) dan tangki anion exchanger (D-220 B). Kation exchanger
yang
digunakan
adalah
resin
zeolit
(hidrogen
exchanger) dan anion exchanger yang digunakan adalah deacidite (DOH). Air dari bak air bersih (F-219) dialirkan dengan pompa (L-
VIII-6
221) ke kation exchanger (D-220 A). Didalam tangki kation exchanger terjadi reaksi sebagai berikut: Ca(HCO 3)2 + H2Z
CaZ + 2CO2 + H2O
Mg(HCO3)2 + H2Z
MgZ + 2CO2 + H2O
CaSO4 + H2Z
CaZ + H2SO 4
MgSO4 + H2Z
MgZ + H2SO4
CaCl2 + H2Z
CaZ +2HCL
MgCl2 + H2Z
MgZ + 2HCl
(Savern Hal. 164) Ion-ion bikarbonat, sulfat dan klor diikat dengan ion Z membentuk CO2 dan air, H2SO4 dan HCL. Selanjutnya air yang bersifat asam dialirkan ke tangki anion exchanger (D-220 B) untuk dihilangkan anion-anion yang mengganggu proses. Resin yang digunakan dalam anion exchanger adalah Deacidite (DOH). Dalam tangki anion exchanger terjadi reaksi sebagai berikut: 2DOH + H2SO 4
D2SO 4 + 2H2O
2DOH + 2HCl
D2Cl + 2H2O
2DOH + 2HNO3
D2NO 3 + 2H2O (Savern Hal. 164)
Pemakaian resin yang terus menerus menyebabkan resin tidak aktif lagi. Hal ini dapat diketahui dari pemeriksaan kesadahan air umpan boiler. Resin yang sudah tidak aktif menunjukan bahwa resin sudah jenuh dan perlu diregenerasi. Regenerasi hidrogen exchanger
VIII-7
dilakukan dengan menggunakan asam sulfat atau asam klorida. Dengan reaksi sebagai berikut: CaZ + H2SO4
H2Z + CaSO4
MgZ + H2SO 4
H2Z + MgSO4
CaZ + HCL
H2Z + CaCl
MgZ + HCl
H2Z + MgCl
Sedangkan regenerasi anion exchanger dengan menggunakan larutan Na2CO3 atau NaOH. D2SO4 + Na2CO3 + H 2O
2DOH + Na2SO 4 + CO2
2DCL + Na2CO3 + H2O
2DOH + 2NaCl + CO2
2DNO3 + Na2CO3 + H2O
2DOH + NaNO3 + CO2
D2SO4 + NaOH
2DOH + Na2SO4
2DCL + NaOH
2DOH + NaCl
2DNO3 + NaOH
2DOH + NaNO3 + CO2
Keluar dari tangki demineralizir, air lunak ditampung dalam bak air lunak (F-222). Air lunak ini digunakan sebagai air umpan boiler dan air proses. Untuk memenuhi umpan boiler, air lunak dipompa (L-223) ke tangki deaerator untuk menghilangkan ga-gas impuiritis pada air umpan bioler dengan system pamanasan steam. Keluar dari deaerator (D-224), air ditampung ada tangki air umpan boiler (F-225) lalu diumpankan ke boiler (Q224) dengan pompa (L-226). Steam yang dihasilkan boiler didistribusikan ke peralatan dan kondensat yang dihasilkan di recyele ke tangki umpan boiler (F-225). Sedangkan air proses dialirkan dari bak air sanitasi menuju ke peralatan.
VIII-8
8.3. Unit Penyediaan Listrik Listrik yang dibutuhkan pada Pra Rencana Pabrik Etanol dari Ubi Kayu ini adalah 170,773 kW yang meliputi: 1. Proses
: 142,503 KW
2. Penerangan : 28,27 KW Kebutuhan listrik untuk proses, penerangan, instrumentasi dan lain-lain dipenuhi sendiri dengan menggunakan satu generator AC bertenaga diesel berkekuatan 228 KW dengan satu buah generator tambahan.
8.4. Unit Penyediaan Bahan Bakar Bahan bakar yang diperlukan oleh pabrik, yaitu pada boiler dan generator. Bahan bakar yang digunakan adalah diesel oil. Pemilihan jenis bahan bakar yang digunakan berdasarkan pertimbangan-pertimbangan sebagai berikut: 1. Harganya relatif murah 2. Mudah didapat 3. Viskositasnya rendah sehingga mudah mengalami pengabutan 4. Heating volume relatif tinggi 5. Tidak menyebabkan kerusakan pada alat-alat
VIII-9
Dari tabel 9.9 dan figure 9.9 Perry 6th edition, didapat: a. Flash point
= 380C (1000F)
b. Pour point
= -60C (21,10F)
c. Densitas
= 0,8 Kg/liter
d. Heating value = 19200 BTU/lb
8.5. Pengolahan Limbah Limbah yang dihasilkan dalam Pra Rencana Pabrik Etanol dari Ubi Kayu adalah limbah cair yang berasal dari bahan bakar dan limbah padat yang berasal dari proses. Untuk limbah cair yang meliputi minyak pelumas dan sebagainya dimasukkan kedalam alat penangkap minyak (oil cather) untuk memisahkan air dan minyaknya. Airnya dibuang ke sungai sedangkan minyaknya ditimbun ke dalam tanah. Sedangkan untuk limbah padat yang masih mengandung bahan kimia yang berasal dari proses dapat diolah terlebih dahulu sebelum dibuang. Baku mutu air limbah yang dapat dibung ke sungai menurut lampiran Keputusan Gubernur Kepala Daerah Tingkat I NTT no. 414 tahun 1984 sebagai berikut: 1. Jumlah padatan terlarut = 200 mg/L 2. Padatan tersuspensi = 200 mg/L 3. pH = 6-9 4. Fe = 10 mg/L 5. Hg = 0,02 mg/L 6. Pb = 0,5 mg/L
VIII-10
7. CN = 0,1 mg/L 8. Cl2 = 0,03 mg/L 9. NO3 = 20 mg/L 10. NH3 = 1 mg/L 11. BOD = 50 mg/L 12. COD = mg/L 13. Fenol = 0,05 mg/L 14. Minyak + lemak = 5 mg/L Sebelum air limbah dibuang, air limbah diuji
terlebih dahulu. Bila
ternyata telah memenuhi syarat baku mutu air limbah yang ada maka air dapat langsung dibuang kesungai.
VIII-11
BAB IX LOKASI DAN TATA LETAK PABRIK
9.1. Lokasi Pabrik Salah satu yang penting dan jadi penentu bagi keberhasilan suatu perancangan pabrik yang akan didirikan adalah pemilihan lokasi bagi pabrik tersebut, karena hal ini dapat mempengaruhi kedudukkan perusahaan dalam persaingan serta untuk meningkatkan efisiensi perusahaan. Pemilihan lokasi harus mempertimbangkan faktor-faktor teknis dan ekonomis agar dapat memberikan keuntungan secara maksimal. Pemilihan lokasi pabrik berdasarkan parameter, sebagai berikut: Tabel 9.1 Paramter pemilihan lokasi pabrik Kota Parameter Maumere
Nagekeo
Ende
Bahan Baku
4
9
6
Pemasaran
8
8
8
Utilitas
5
9
5
Iklim
3
9
6
Transportasi
8
8
8
Total
28
43
33
Berdasarkan parameter diatas, maka dipilih lokasi Pabrik Etanol Dari Ubi Kayu di kota Nagekeo. Hal ini disebabkan oleh beberapa faktor.
IX-1
Faktor-faktor tersebut dapat dibagi menjadi dua bagian, yaitu: 1. Faktor-faktor utama 2. Faktor-faktor khusus
9.1.1. Faktor-Faktor Utama a. Bahan Baku Persediaan dan harga bahan baku sering menentukan lokasi suatu pabrik. Ditinjau dari faktor ini, hendaknya pabrik didirikan didekat lokasi bahan baku untuk mempermudah kelancaran produksi. Hal-hal yang perlu dipertimbangkan mengenai bahan baku adalah sebagai berikut: Letak sumber bahan baku Kapasitas sumber bahan baku tersebut dan berapa lama sumber bahan baku tersebut mencukupi kebutuhan pabrik Cara mendapatkan bahan baku b. Pemasaran Perkembangan suatu pabrik sangat ditentukan oleh pemasaran hasil produksi karena berhasil tidaknya pemasaran akan menentukan untung tidaknya pabrik tersebut. Kemudian pemasaran ditentukan oleh kelancaran transportasi dalam pemasaran dan banyaknya permintaan akan produk yang dihasilkan. Disamping itu terdapat hal-hal yang perlu diperhatikan antara lain: Dimana produk akan dipasarkan Kebutuhan akan produk pada saat sekarang dan pada saat yang akan datang
IX-2
Pengaruh persaingan yang akan datang Jarak pemasaran atau lokasi dan bagaiman sarana pengangkutan ke daerah pemasaran Pemasaran etanol adalah untuk tujuan eksport dan untuk dipasarkan di dalam negeri. Kabupaten Nagekeo sebagai daerah industri tempat pabrik ini memiliki kemudahan dalam memasarkan produknya karena adanya berbagai fasilitas transportasi yang cukup memadai. c. Utilitas Utilitas
merupakan
kebutuhan
yang
penting
dalam
menunjang
kelangsungan proses produksi. Utilitas meliputi air, listrik dan lain-lain. Air Air merupakan kebutuhan yang sangat penting dalam industri. Air digunakan untuk kebutuhan proses, media pelarut, sanitasi, air panas dan untuk steam. Untuk memenuhi kebutuhan air, air diambil dari air sungai. Yang diperhatikan untuk memilih lokasi pabrik dalam hal memenuhi kebutuhan akan air adalah: -
Seberapa jauh sumber air yang dapat dijangkau oleh pabrik
-
Kualitas sumber air yang tersedia
-
Pengaruh musim terhadap kemampuan penyadiaan air yang diperlukan oleh pabrik. Sedangkan kebutuahn air minum diambil dari PDAM.
IX-3
Listrik Listrik
berfungsi
untuk
menggerakkan
peralatan
proses,
sebagai
penarangan dan keperluan lain. Hal-hal lain yang perlu diperhatikan yaitu: -
Ada atau tidaknya serta jumlah listrik di daerah yang akan ditempati pabrik.
-
Harga tenaga listrik
-
Persediaan tenaga listrik di masa mendatang. Kebutuhan listrik untuk penerangan dapat dipenuhi dari PLN, sedangkan
cadangannya digunakan generator set. d. Keadaan Geografis Dan Iklim Iklim dan alam sekitarnya merupakan bagian yang tidak dapat diabaikan, oleh karena itu pabrik yang akan didirikan tidak membahayakan. Selain itu perubahan iklim juga berpengaruh terhadap konstruksi bangunan. Spesifikasi peralatan serta konstruksai peralatan, dalam hal ini yang harus diperhatikan adalah: Keadaan alamnya, alam yang menyulitkan konstruksi bangunan dan mempengaruhi spesifikasi peralatan serta konstruksi peralatan. Keadaan angin (kecepatan dan arah angin) pada situasi terburuk yang sering terjadi di tempat tersebut (lokasi pabrik) Bahaya alam (gempa bumi, banjir) yang terjadi di lokasi pabrik. Iklim atau curah hujan pada lokasi yang direncanakan
IX-4
9.1.2. Faktor-Faktor Khusus a. Transportasi Salah satu faktor khusus yang perlu diperhatikan dalam perencanaan pabrik adalah faktor transportasi, baik untuk bahan baku maupun untuk produksi yang dihasilkan karena itu perlu diperhatikan fasilitas-fasilitas yang ada seperti: Jalan raya yang dapat dilalui mobil atau truk Dekat dengan tempat pelabuhan Masalah transportasi ini tidak mengalami kesulitan karena tersedianya sarana perhubungan yang baik. Fasilitas darat dapat dipenuhi dengan adanya jalan raya yang bebas hambatan dan dapat dilalui oleh kendaraan yang bermuatan berat dan fasilitas laut dapat dilakukan melalui pelabuhan. b. Tenaga Kerja Umumnya tenaga kerja dapat dengan mudah dipenuhi dari daerah sekitar, sedangkan tenaga ahli didatangkan dari luar daerah. Hal yang perlu diperhatikan untuk mendapatkan tenaga kerja antar lain: Mudah tidaknya mendapat tenaga kerja yang membutuhkan keahlian dan pendidikan tenaga kerja. c. Keadaan Lingkungan Sekitar Pabrik Suatu pabrik didirikan tanpa ada pertentangan dari penduduk sekitar lokasi pabrik. Selain itu fasilitas perumahan, pendidikan, kesehatan dan tempat peribadatan tersedia di daerah tersebut. Kabupaten Nagekeo merupakan tempat cocok untuk didirikan Pabrik Etanol. Berdasarkan atas
IX-5
pertimbangan-
pertimbangan tersebut diatas maka pemilihan lokasi Pra Rencana Pabrik Etanol adalah di daerah Mbay , kabupaten Nagekeo, Flores, NTT. d. Pembuangan Limbah Hal ini berkaitan dengan usaha pencegahan terhadap pencemaran lingkungan yang disebabkan oleh buangan pabrik yang berupa gas, cair maupun padatan dengan memperhatikan peraturan pemerentah.
9.2. Tata Letak Pabrik (Plant Lay Out) Penentuan tata letak pabrik merupakan persyaratan makro untuk memperoleh hasil yang optimal. Demikian lingkungan pabrik yang memenuhi syarat baik maupun safety akan dapat menciptakan lingkungan kerja aman dan menyenangkan didalam pabrik terjamin. Hal-hal yang perlu diperhatikan dalam pengaturan tata letak pabrik (plant lay out): 1. Kemungkinan perluasan pabrik di kemudian hari 2. Pengaturan letak bangunan yang efek untuk memudahkan distribusi pekerja 3. Distribusi utilitas secara ekonomis 4. Adanya ruangan yang cukup nyaman untuk bekerja 5. Kemungkinan timbulnya bahaya seperti kebakaran, ledakan timbulnya gas atau asap dan lain-lain. 6. Pondasi bangunan yang kokoh 7. Bentuk kerangka bangunan, tembok dan atap
IX-6
8. Penerangan yang cukup 9. Ventilasi yang baik 10. Keindahan Beberapa hal yang perlu diperhatikan dalam pengaturan peralatan (Equipment Lay Out): 1. Letak ruangan yang cukup untuk peralatan yang satu dengan peralatan yang lainnya agar memudahkan pengoperasian, pemeriksaan, perawatan sarta dapat menjamin keselamatan kerja menurut fungsinya masingmasing. 2. Adanya kesinambungan antar alat yang satu dengan alat yang lain 3. Diusahakan dapat menimbulkan suasana kerja yang menyenangkan 4. Letak peralatan harus diatur sedemikian rupa dengan meperhatikan keselamatan kerja karyawan Tabel 9.2. Perincian luas daerah pabrik Luas (m2)
No.
Daerah
1.
Pos Keamanan
20
2.
Taman
40
3.
Kantor Administrasi
100
4.
Kantin
30
5.
Parkir Kendaraan Karyawan
60
6.
Toilet
50
7.
Ruang Proses
2000
8.
Ruang Kontrol
30
IX-7
9.
Perkantoran Produksi
80
10.
Ruang Timbang
100
11.
Bengkel
40
12.
Unit Pengolahan Air
100
13.
Pemadam Kebakaran
50
14.
Gudang Bahan Baku
300
15.
Laboratorium Dan QC
50
16.
Areal Perluasan Pabrik
1000
17.
Unit Listrik Dan Generator
40
18.
Ruang Boiler
500
19.
Gudang Bahan Bakar
30
20.
Parkir Kendaraan Tamu
60
21.
Aula
100
22.
Kapela + Mushola
40
23.
Poliklinik
20
24.
Gudang Produk
3000
25.
Unit Pengolahan Limbah
100
26.
Perpustakaan
100
27
Jalan Raya
-
Total
8040
IX-8
25 21 18 16
6
10 12 22
8
6
9
6 17
26 15
7
13 24
5
4
14 6 19
3 6
20
22
U B
23
T
2
11
S 1
1
27
Gambar 9.1 Tata letak bangunan Pabrik Etanol
IX-9
Keterangan: 1. Pos keamanan 2. Taman 3. Kantor administrasi 4. Kantin 5. Parkir kendaraan karyawan 6. Toilet 7. Ruang proses 8. Ruang kontrol 9. Perkantoran produksi 10. Ruang timbang 11. Bengkel 12. Unit pengolahan air 13. Pemadam kebakaran 14. Gudang bahan baku 15. Laboratoium dan Q.C. 16. Areal perluasan pabrik 17. Unit listrik dan generator 18. Ruang boiler 19. Ruang bahan bakar 20. Parkir kendaraan tamu 21. Aula 22. Kapela + Mushola
IX-10
23. Poliklinik 24. Gudang produk 25. Unit pengolahan limbah 26. Perpustakaan 27. Jalan raya
9.3. Tata Letak Peralatan Tata letak peralatan adalah cara menempatkan peralatan yang ada didalam pabrik sedemikian rupa sehinggga pabrik beroperasi secara efektif dan efisien. Perencanaan yang baik dalam tata letak pabrik harus mencakup arus proses, storage, dan material handling yang efisien dan diharapkan adanya kombinasi yang sempurna. Dalam menentukan tata letak peralatan harus memperhatikan beberapa faktor sebagai berikut: 1. Pengaturan jarak antara peralatan proses yang satu dengan yang lain sehingga dapat mempermuda pengontrolan peralatan. 2. Pengaturan system yang ada pada tempat yang tepat agar tidak menggangu aktifitas kerja serta pemberian warna yang jelas pada aliran proses. 3. Peletakan alat pemadam kebakaran yang mudah dijangkau. 4. Peletakan alat kontrol sehingga muda diawasi oleh operator. 5. Peralatan diusahakan disusun secara berurutan sehingga memudakan pemeriksaan dan pengawasan. 6. Ruang harus cukup untuk peralatan.
IX-11
7. Bila sekiranya harus ada alat yang diletakan diatas maka dapat disusun sesuai dengan prosesnya. Untuk tata letak peralatan proses dapat dilihat pada gambar berikut:
IX-12
Tahap Pesiapan Bahan Baku
F-111
Tahap Reaksi
R-120 R-118
R-123
F-134
Tahap Pemisahan dan Pemurnian
D-126
D-128
D-124
Tahap Pemisahan dan Pemurnian
F-136
F-137
Gambar 9.2 Tata letak peralatan proses Pra rencana Pabrik Etanol
IX-13
Keterangan: 1. F-111 : Storage ubi kayu 2. R-118 : Reaktor liquifikasi 3. R-120 : Reaktor sakarifikasi awal 4. R-123 : Reaktor sakarifikasi lanjut 5. D-124 : Pemisahan serat (RVF) 6. D-128 : Kolom destilasi I 7. D-126 : Dekanter 8. F-134 : Tangki dehidrasi 9. F-136 : Storage etanol 10. F-137 : Storage cake
IX-14
BAB X STRUKTUR DAN ORGANISASI PERUSAHAAN
Dalam suatu perusahaan biasanya memiliki suatu organisasi yang berfungsi sebagai suatu bentuk dan hubungan yang mempunyai sifat dinamis, dalam arti menyesuaikan diri kepada perubahan, pada hakekatnya merupakan suatu bentuk yang diciptakan manusia untuk mencapai tujuan tertentu. Pada umumnya organisasi dibuat dalam suatu struktur yang merupakan gambaran secara sistematis tentang hubungan-hubungannya, kerjasama departemen yang terdapat dalam kerangka usaha untuk mencapai suatu tujuan.
10.1. Dasar Perusahaan Bentuk Perusahaan
: Perseroan Terbatas
Status Perusahaan
: Swasta
Lokasi Pabrik
: Mbay, Nagekeo, Flores, NTT
Kapasitas Produksi
: 20000 ton/thn
10.2. Bentuk Perusahaan Pabrik Etanol merupakan perusahaan swasta berskala nasional yang berbentuk perseroan terbatas (PT). Bentuk perseroan terbatas (PT) ini dipilih karena: 1. Perseroan terbatas merupakan suatu badan hukum karena memiliki kekayaan sendiri yang terpisah dari kekayaan pribadi masing-masing
X-1
pemegang saham. Kepada pemegang saham hanya dibayarkan dividen apabila perseroan mendapat laba. Jika perusahaan menderita kerugian, tidak boleh dibayarkan dividen kepada persero. Oleh karena itu setiap tahun
diwajibkan
kepada
direksi/pengurus
untuk
melaporkan
keuntungan yang diperoleh. 2. Modal yang dibutuhkan dapat dikumpulkan secara mudah dengan membagi modal atas sejumlah saham-saham, sehingga PT dapat menarik modal dari banyak orang. Begitu juga untuk memperoleh tambahan modal untuk memperluas volume usaha, misalnya dengan mengeluarkan saham baru. 3. Pemilik saham dan pengurus adalah terpisah dangan yang lain. Pemilik PT adalah para pemegang saham sedangkan pengurus adalah direksi. Pelaksanaan sebuah PT diberikan kepada orang yang sanggup untuk melakukan tugas tersebut, dengan demikian kemampuan perusahaan untuk mendapat keuntungan semakin besar. 4. Kehidupan sebuah PT lebih konstan, ini berarti sebuah PT mempunyai potensi hidup yang kontinu dibandingkan dengan bentuk perusahaan lain karena tidak tergantung pada beberapa peserta (pemegang saham), pemilik dapat berganti-ganti. 5. Tanggung jawab terbatas dari pada pemegang saham terhadap utangutang perusahaan. 6. Adanya efisiensi perusahaan. Tiap bagian dalam PT dipegang oleh seorang yang ahli dalam bidangnya. Tiap orang atau tiap bagian
X-2
mempunyai tugas yang jelas sehingga ada dorongan untuk mengerjakan dengan sebaik-baiknya. Dan jika pengurus atau direksi perusahaan tidak cukup dapat diganti dengan yang lain.
10.3. Struktur Organisasi Srtuktur organisasi yang digunakan oleh system garis dan staff. Alasan pemilihan struktur garis dan staff adalah: 1. Terdapat kesatuan pemimpin dan perintah, sehingga disiplin kerja lebih baik. 2. Biasa digunakan untuk organisasi yang cukup besar 3. Sering digunakan dalam perusahaan yang berproduksi secara masal. 4. Pemimpin lebih leluasa memberikan saran terhadap tugas khusus diluar tanggung jawabnya. 5. Staff dapat membantu untuk mengatasi berbagai persoalan sehingga akan meningkatkan efisiensi kerja. 6. Masing-masing
kepala
bagian/manager
secara
langsung
bertanggungjawab atas aktifitas yang dilakukan untuk mencapai tujuan. 7. Pemimpin tertinggi pabrik dipegang oleh seorang direktur yang bertanggung jawab kepada dewan komisaris. Anggota dewan komisaris merupakan wakil-wakil dari pemegang saham dan dilengkapi dengan staff ahli yang bertugas memberikan saran kepada direktur.
X-3
Disamping alasan tersebut ada beberapa kebaikkan yang dapat mendukung pemakaian system organisasi staff dan garis yaitu: 1. Dapat digunakan oleh setiap organisasi besar, apapun tujuannya, betapapun luas tugasnya serta kompleks susunan organisasi. 2. Pengambilan keputusan yang sehat lebih mudah dapat diambil, karena adanya staff ahli. 3. Perwujudan “ The Right Man In The Reght Place “ lebih mudah dilaksanakan. 4. Dari kelebihan-kelebihan system organisasi garis dan staff diatas maka dapat dipakai sebagai bahan pertimbangan untuk menentukan system organisasi perusahaan pada Pabrik Etanol yaitu menggunakan system organisasi garis dan staff.
10.4. Pembagian Tugas Dan Tanggung Jawab (Job Description) Pembagian kerja dalam organisasi perusahaan merupakan pembagian tugas, jabatan dan tanggung jawab antara satu pengurus dengan pengurus yang lain sesuai dangan strukturnya. Penjelasan dari setiap jabatan dalam organisasi perusahaan ini diterangkan sebagai berikut: 10.4.1. Pemegang Saham Adalah beberapa orang yang mengumpulkan modal untuk pabrik dengan cara membeli saham perusahaan. Pemegang saham adalah pemilik perusahaan dimana jumlah yang dimiliki, tergantung/terbatas sesuai dengan besarnya modal saham yang dimiliki, sedangkan kekayaan pribadi dari pemegang saham tidak
X-4
dipertanggungjawabkan
sebagai
jaminan
atas
hutang-hutang
perusahaan.
Pemegang saham harus menanamkan saham paling sedikit 1 (satu) tahun. Kekuasaan tertinggi terletak pada pegang saham yang memilih direktur dan dewan komisaris dalam Rapat Umum
Pemegang Saham (RUPS) serta
menentukan gaji direktur tersebut. 10.4.2. Dewan Komisaris Merupakan badan kekuasaan tertinggi dalam perusahaan. Dewan komisaris bertindak sebagai wakil dan pemegang saham. Komisaris diangkat menurut ketentuan yang ada dalam perjanjian dan dapat diberhentikan setiap waktu oleh RUPS apabila melakukan tindakan yang bertentangan dengan anggaran dasar atau kepentingan perseroan tersebut. Umumnya dipilih dalam Rapat Umum Pemegang Saham dari kalangan pemegang saham yang mempunyai saham terbanyak dari perseroan tersebut. Tugas Dewan Komisaris: Menentukan kebijaksanaan perusahaan dan memberikan nasehat pada Direktur Utama. Mengadakan
evaluasi/pengawasan
tentang
hasil
yang
diperoleh
perusahaan. Mengawasi direktur dan berusaha agar tindakan direktur tidak merugikan perseroan. Memberikan nasehat kepada direktur bila direktur ingin mengadakan perubahan dalam perusahaan. Menyetujui dan menolak rencangan yang diajukan direktur.
X-5
Mempunyai wewenang untuk mengganti Direktur Utama, apabila tindakannya tidak sesuai dengan anggaran dasar yang sudah ditetapkan. 10.4.3. Direksi Merupakan pemegang saham kepengurusan perusahaan dan merupakan pemimpin tertinggi dan penanggung jawab utama dalam perusahaan secara keseluruhan. Direksi terdiri dari: a. Direktur Utama Direktur Utama merupakan pemimpin eksekusif tertinggi dalam perusahaan dan dalam tugasnya sehari-hari dibantu oleh Direktur Teknik dan Direktur Adaministrasi. Tugas wewenang Direktur Utama adalah: Merencanakan kegiatan perusahaan serta membentuk organisasi yang efektif dan efisien. Berhak mewakili urusan ekstern perusahan atau menunjuk wakil untuk menanganinya. Menentukan
kebijaksanaan
perusahaan
dalam
mengambil
keputusan-keputusan penting. Memberikan penanggungjawaban kepada Dewan Komisaris. b. Direktur Teknik Dan Produksi Direktur Teknik dan Produksi diangkat oleh Direktur Utama untuk menerima wewenang Direktur Utama yang berkaitan dangan bidang teknik dan produksi.
X-6
Tugas dan wewenang Direktur Teknik dan Produksi adalah: Berwenang membuat keputusan dalam bidang teknik tetapi tidak terlepas dari kebijaksanaan bagian produksi. Berwenang dalam produksi, misalnya memperkecil bidang produksi dan memperbesar produksi total, serta menjaga kualitas dan pengembangannya. Bertanggungjawab kepada Direktur Utama. c. Direktur Administrasi Dan Keuangan Direktur Administrasi dan Keuangan berkaitan erat dengan segala kegiatan diluar produksi, tetapi sangat erat hubungannya dengan kegiatan pabrik. Tugas dan wewenangnya: Menjaga kelancaran administrasi dan keuangan serta keamanan perusahaan. Mengadakan penelitian serta pengawasan terhadap pelaksanaan pengadaan pegawai, pembinaan pegawai, kesejahteraan sosial, serta dana sosial pegawai. Mengatur laporan keuangan serta neraca keuangan perusahaan. Bertanggungjawab
atas
pemasukkan
dan
pengeluaran
uang
perusahaan. 10.4.4. Kepala Bagian Teknik Kepala bagian teknik adalah kepala bagian yang bertanggungjawab atas semua kegiatan yang berhubungan erat dengan produksi. Dalam hal ini bukan produksi secara langsung, tetapi sebagai penunjang dalam proses produksinya.
X-7
Devisi-devisi yang dibawahinya adalah: 1. Devisi
Pemeliharaan
dan
Perbaikkan:
bertugas
untuk
merawat,
memelihara dan mempersiapkan peralatan dan fasilitas yang digunakan untuk proses produksi, serta memperbaiki peralatan yang rusak dan mempersiapkan suku cadangnya, agar peralatan tersebut dapat digunakan lagi dalam proses produksi. 2. Devisi Utilitas: bertugas dalam mempersiapkan listrik, baik berasal dari PLN maupun dari diesel guna menunjang kelangsungan proses produksi serta bertugas dalam mensuplai aliran air yang digunakan selama proses produksi berlangsung. Tugas utama dari devisi-devisi ini adalah membantu direksi dalam perancangan maupun dalam penelahan kebijaksanaan pokok dalam bidangnya masing-masing. Selain itu juga melaksanakan tugas-tugas yang diberikan direksi maupun Kepala Bagian Teknik. 10.4.5. Kepala Bagian Produksi Kepala Bagian Produksi adalah kepala bagian yang bertanggungjawab atas segala kegiatan produksi, mulai dari perancangan, pembuatan/produksi dan pengendalian mutu produk. Devisi-devisi yang dibawahinya adalah: Devisi Proses: bertugas dalam segala hal yang berkaitan dengan kegiatan produksi langsung. Dalam devisi ini masih terbagi atas devisi-devisi kecil yang menangani secara khusus mengenai spesialisasi prosesnya, misalnya: Devisi Reaktor, Devisi Destilasi dan lain sebagainya sesuai dengan proses produksinya.
X-8
Devisi Penyediaan: bertugas dalam merancang kebutuhan bahan baku dalam proses produksi dan bertanggungjawab atas penyediaan bahan baku tersebut. Devisi Gudang: bertugas dalam pengepakan atau pengemasan produk jadi dan menyimpan dalam gudang serta merencanakan pengiriman produk keluar pabrik. Devisi Pengendalian Mutu: bertugas dalam mengawasi dan mengontrol kualitas produk, agar produk yang diterjunkan ke konsumen mempunyai kualitas yang sesuai dengan standart yang ditetapkan. Sama seperti devisi-devisi yang lain, devisi yang tergabung dalam bagian produksi mempunyai tugas masing-masing yang bertanggungjawab langsung terhadap kepala bagian produksi. 10.4.6. Kepala Bagian Pemasaran Kepala bagian pemasaran mempunyai tugas menentukan daerah pemasaran dan melakukan penelitian pasar serta menangani masalah promosi. Kepala bagian pemasaran mambawahi devisi-devisi sebagai berikut: Devisi Penjualan: bertugas dalam menjual hasil produksi dengan harga yang telah ditetapkan, dan juga memiliki tugas mengatur pembelian bahan baku dan peralatan lainnya. Devisi Promosi: bertugas dalam mamperkenalkan produk kepada konsumen-konsumen yang membutuhkan atau pabrik-pabrik lain yang membutuhkan. Selain itu juga dapat menarik minat konsumen untuk membeli.
X-9
Devisi Pelayanan Konsumen: bertugas dalam melayani segala kebutuhan konsumen serta menerima keluhan-keluhan yang mungkin disampaikan oleh konsumen. 10.4.7. Kepala Umum Kepala umum mempunyai tugas untuk merencanakan, mengelolah dan mendayagunakan sumber daya manusia, baik sumber daya manusia yang sudah ada maupun sumber daya manusia yang masih baru. Kepala bagian ini bertanggungjawab langsung kepada direktur administrasi. Selain itu, kepala bagian umum juga mempunyai tugas untuk mengatur masalah upah karyawan, jenjang karir dan penempatan karyawan. Devisi-devisi yang dibawahi meliputi: Devisi Keamanan dan Keselamatan: bertugas untuk memperhatikan dan menjaga keamanan dan keselamatan karyawan selama berlangsungnya proses produksi. Devisi Transportasi: bertugas untuk mengatur transportasi karyawan, khususnya bagi karyawan wanita yang bekerja untuk shift malam. Devisi Kesejahteraan Karyawan: bertugas untuk mengatur semua kegiatan yang berhubungan dengan kesejahteraan karyawan. Mulai dari mengatur tunjangan, pemberian cuti dan JAMSOSTEK. Devisi Personalia: bertugas untuk memberi pekerja baru apabila perusahaan membutuhkan tenaga kerja. Tugasnya mulai penyebaran iklan lowongan, pengadaan test, pemilihan dan pelatihan pekerja baru.
X-10
Devisi Kebersihan: bertugas untuk menjaga kebersihan di dalam lingkungan pabrik, baik di lingkungan produksi maupun di lingkungan administrasi. 10.4.8. Kepala Bagian Keuangan Kepala bagian keuangan bertugas mengatur keuangan serta menangani penyediaan serta pembelian baik bahan baku maupun peralatan. Kepala bagian keuangan bertanggungjawab kepada direktur administrasi mengenai pengeluaran yang dilakukan. Devisi-devisi yang dibawahi meliputi: Devisi Pembukuan Devisi Keuangan
X-11
Pemegang Saham
Dwan Komisaris
Drektur Utama Divisi Litbang
Direktur Teknik Dan Produksi
Kabag produksi
Kabag Teknik
Direktur Administrasi Dan Keuangan
KabagQualiti Control
Kabag Sumber Daya Manusia
Kasie Proses
Kasie Utilitas
Kasie Jaminan Mutu
Kasie Penyediaan
Kasie Pemeliharaan Dan Pabrik
Kasie Penendalian Proses
Kasie Pengendalian Mutu
Kabag pemasaran
Kasie Gudang
Kasie Pembelaan
Kasie Keuangan
Kasie Humas
Kasie Ketenagakerjaan
Kasie Penjualan
Kasie Akutansi
Kasie Personalia
Kasie Reserch DanMarketing
Gambar 10.1. Struktur Organisasi Pabrik Etanol
X-12
Kabag Umum
Kasie Kesehatan
Kasie Promosi Dan Periklanan
Kasie Lingkungan
Kabag Keuangan Dan Akuntansi
Kasie Keamanan Dan Keselamatan Kasie Kebersihan
Kasie Transportasi
10.5. Kebutuhan Tenaga Kerja Dan Tingkat Pembagian Golongan Pabrik Etanol ini direncanakan akan beroperasi selama 300 hari dalam setahun dan 24 jam per hari, sisa harinya digunakan untuk perbaikkan dan perawatan serta shut down. Kebutuhan tenaga kerja diambil dari sekitar pabrik dan diklasifikasikan menurut urutan jabatan diatas serta tingkat pendidikan, keahlian dan kemampuan. Sedangkan untuk pekerja dibedakan atas pekerja borongan dan pekerja harian. 10.5.1. Waktu Kerja Sesuai dengan peraturan pemerintah bahwa jumlah jam kerja untuk karyawan adalah 40 jam dalam satu minggu, yang dibedakan dalam dua bagian yaitu: a. Pegawai Non Shift Merupakan karyawan yang tidak berhubungan langsung dengan proses produksi, misalnya Direktur, Kepala Bagian dan seksi-seksi dibawah tanggung jawab non teknis atau yang bekerja di pabrik dengan jenis kontinu. Ketentuan jam kerja adalah sebagai berikut: Senin – Kamis : 08.00 – 16.00 (Isterahat : 12.00 – 13.00) Jum’at
: 08.00 – 16.00 (Isterahat : 11.00 - 13.00)
Sabtu
: 08.00 – 13.00
b. Pegawai Shift Merupakan karyawan yang secara langsung menangani proses dan mengatur bagian-bagian tertentu di pabrik yang ada hubungannya dengan keamanan dan
X-13
keselamatan produksi. Karyawan shift sehari bekerja selama 24 jam yang terbagi dalam 3 shift, yaitu: Shift I : 07.00 – 15.00 Shift II : 15.00 – 23.00 Shift III : 23.00 -17.00 Untuk menjaga kelancaran pelaksanaan jam kerja selama bergilir, maka karyawan shift dibagi menjadi empat regu/grup sehingga para pekerja dapat bekerja dengan optimal karena dapat bekerja secara bergiliran, dimana jika tiga regu bekerja maka satu regu libur. Tabel 10.1. Jadwal kerja karyawan Regu
Hari 1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
I
P
P
P
_
M
M
M
_
S
S
S
_
P
P
II
S
S
_
P
P
P
_
M
M
M
_
S
S
S
III
M
_
S
S
S
_
P
P
P
_
M
M
M
_
IV
_
M
M
M
_
S
S
S
_
P
P
P
_
M
Keterangan: P : Pagi (Shift I) S : Siang (Shift II) M : Malam (Shift III) - : Libur
X-14
10.5.2. Perincian Jumlah Tenaga Kerja Penentuan jumlah karyawan proses: Kapasitas 20.000 ton/tahun = 66,6 ton/hari. Dari Vilbrant, figure 6-35, hal. 235, untuk peralatan dengan kondisi rata-rata didapat: M = 15,2 P0,25 = 15,2 (66,6)0,25 = 44 orang. Jam/hari tahapan proses Pra Rencana Pabrik Etanol terbagi menjadi lima tahapan proses, sehingga didapat: Jumlah karyawan proses = 44 5 = 220 orang.jam/hari Karena satu shift ada 8 jam, maka: Jumlah karyawan proses =
220orang. jam / hari 28orang / shift.hari 8 jam
Karyawan shift terdiri dari empat regu, yaitu tiga regu bekeja dan satu regu libur, maka: Jumlah karyawan proses = 28 orang/shift.hari 4 = 112 orang/hari Jadi jumlah karyawan proses adalah 112 orang.
X-15
10.5.3. Perincian jumlah karywan Jumlah karyawan yang dibutuhkan untuk terselenggaranya Pra Rencana Pabrik Etanol dapat diuraikan sebagai berikut: Tabel 10.2. Perincian jumlah karyawan dan latar belakang Pendidikan No
Jabatan
SMU
D3 S1
S2
Keterangan
1
Dewan Komisaris
2
Tek. Kimia/Tek.Industri
2
Direktur Utama
1
Tek. Kimia
3
Litbang
1
Tek. Kimia
4
Direktur Teknik & Produksi
1
Tek. Kimia
5
Direktur Atministrasi & Keuangan
1
Ilmu Atministrasi Niaga
6
Kabag. Produksi
1
Tek. Kimia
7
Kabag. Teknik
1
Tek. Mesin
8
Kabag. Quality Control
1
Tek. Kimia
9
Kabag. SDM
1
Psikologi Industri
10
Kabag. Pemasaran
1
Ekonomi Manajemen
11
Kabag. Keuangan & Administrasi
1
Ekonomi Akuntansi
12
Kabag. Umum
1
Ilmu Administrasi Negara
13
Kasie. Proses
1
Tek. Kimia
14
Karyawan Proses
15
Kasie. Penyediaan
16
Karyawan Penyediaan
17
Kasie. Pengendalian Mutu
112
1
Tek. Kimia
4
1
X-16
Tek. Industri
18
Karyawan Pengendalian Mutu
2
Tek. Industri
19
Kasie. Gudang
1
Tek. Kimia
20
Karyawan Gudang
21
Kasie. Utilitas
22
Karyawan Utilitas
23
Kasie. Pemeliharaan & Perbaikkan
24 25
Karyawan Pemeliharaan & Perbaikan Kasie. Lingkungan
26
Karyawan Lingkungan
27
Kasie. Jaminan Mutu
28
Karyawan Jaminan Mutu
29
Kasie. Pengendalian Proses
30
Karyawan Pengendalian Proses
31
Kasie. Kesehatan
32
Karyawan Kesehatan
33
Kasie. Ketenagakerjaan
34
Karyawan Ketenagakerjaan
35
Kasie. Pembelian
36
Karyawan Pembelian
37
Kasie. Penjualan
38
Karyawan Penjualan
39
Kasie. Promosi & Periklanan
8
1
Tak. Industri
8
1
8
STM Mesin 1 4 1 8
Tek.Lingkungan / Tek. Kimia Tek.Lingkungan / Tek. Kimia Tek. Industri Tek. Industri
1 4
Tak. Kimia Tak. Kimia
1 2
Kedokteran Keperawatan
1 2
Psikologi Industri -
1 3
Ekonomi Manajemen Ekonomi Manajemen
1 2
Ekonomi Manajemen -
1
X-17
Tak. Mesin
Desing Grafis
40
Karyawan Promosi dan Periklanan
41
Kasie. Riset & Marketing
42
Karyawan Riset & Marketing
43
Kasie. Keuangan
44
Karyawan Keuangan
45
Kasie. Akuntansi
46
Karyawan Akuntansi
47
Kasie. Humas
48
Karyawan Humas
49
Kasie. Pesonalia
50
Karyawan Personalia
51
Kasie. Keamanan
52
Karyawan Keamanan
53
Kasie. Kebersihan
54
Karyawan Kebersihan
55
Kasie. Transportasi
56
Karyawan Transportasi
2
1
Ekonomi Manajemen
3
1 2
Ekonomi Manajemen Ekonomi Manajemen
1 2
Ekonomi Akuntansi Ekonomi Akuntansi
1 2
Hukum/Psikologi Industri Hukum/Psikologi Industri
1 1
Psikologi Industri Psikologi Industri
1
Purnawirawan ABRI
4
1
Tek. Lingkungan
8
1 8
Total
Tek. Transportasi Tek. Transportasi 235
X-18
10.5.4. Status Karyawan Menurut statusnya karyawan Pabrik Etanol ini dibedakan menjadi tiga golongan, yaitu: a. Karyawan tetap Merupakan karyawan yang diangkat dan diberhentikan dengan Surat Keputusan (SK) Direksi dan mendapatkan gaji bulanan berdasarakan kedudukan, keahlian, dan masa kerja dalam perusahaan. b. Karyawan harian Merupakan karyawan yang diangkat dan diberhentikan oleh Direksi tanpa Surat Keputusan (SK) Direksi dan mendapatkan gaji harian yang dibayar setiap akhir pekan. c. Pekerja borongan Merupakan pekerja yang dipekerjakan oleh pabrik apabila diperlukan saja, misalnya bongkar muat bahan baku dan produk, shut down, dan lain-lain. Pekerja borongan menerima gajih untuk satu pekerjaan tersebut. 10.5.5. System Pengupahan Karyawan Pada Pra Rencana Pabrik Etanol, besar kecilnya upah yang diberikan berdasarkan pada: Tingkat pendidikan Pengalaman kerja Tanggung jawab dan kedudukan Keahlian yang dimiliki
X-19
Didasarkan atas kedudukan dan perbedaan status ini, maka system pengupahan pada Pra Pencana Pabrik Etanol dibedakan menjadi: -
Upah bulanan Upah bulanan diberikan pada karyawan tetap yang bersarnya berbeda-beda untuk setiap karyawan dan diberikan setiap akhir bulan.
-
Upah harian Upah harian diberikan kepada karyawan harian tetap yang besarnya berbeda-beda untuk setiap karyawan dan diberikan setiap akhir pekan.
-
Upah borongan Upah borongan diberikan kepada karyawan harian lepas atau karyawan borongan yang gajihnya tidak tetap, tergantung pada macam pekerjaan yang dilakukan dan upah tersebut diberikan setelah pekerjaan itu selesai. Daftar upah yang diberikan kepada seluruh tingkatan karyawan dapat
dilihat pada tabel 10.3 berukut ini: Tabel 10.3 Daftar gaji atau upah karyawan No Jabatan
Jumlah
Gaji/Bln (Rp)
Total (RP)
1
Dewan Komisaris
2
9.000.000
18.000.000
2
Direktur Utama
1
8.000.000
8.000.000
3
Litbang
1
5.000.000
5.000.000
4
Direktur Teknik & Produksi
1
7.000.000
7.000.000
5
Direktur Administrasi & Keuangan
1
7.000.000
7.000.000
6
Kabag. Produksi
1
5.000.000
5.000.000
7
Kabag. Produksi
1
5.000.000
5.000.000
X-20
8
Kabag. Quality Control
1
5.000.000
5.000.000
9
Kabag. SDM
1
5.000.000
5.000.000
10
Kabag. Pemasaran
1
5.000.000
5.000.000
11
Kabag. Keuangan & Adminisrtasi
1
5.000.000
5.000.000
12
Kabag.Umum
1
5.000.000
5.000.000
13
Kasie. Proses
1
2.000.000
2.000.000
14
Karyawan Proses
112
600.000
67.200.000
15
Kasie. Penyadiaan
1
2.000.000
2.000.000
16
Karyawan Penyadiaan
4
600.000
2.400.000
17
Kasie. Pengendalian Mutu
1
2.500.000
2.500.000
18
Karyawan Pengendalian Mutu
4
600.000
2.400.000
19
Kasie. Gudang
1
2.000.000
2.000.000
20
Karyawan Gudang
8
600.000
4.800.000
21
Kasie. Utilitas
1
2.000.000
2.000.000
22
Karyawan Utilitas
8
600.000
4.800.000
23
Kasie. Pemeliharaan & Perbaikkan
1
2.000.000
2.000.000
24
Karyawan Pemeliharan & Perbaikan
8
600.000
4.800.000
25
Kasie. Lingkungan
1
1.500.000
1.500.000
26
Karyawan Lingkungan
4
600.000
2.400.000
27
Kasie. Jaminan Mutu
1
1.500.000
1500.000
28
Karyawan Jaminan Mutu
8
600.000
4.800.000
29
Kasie. Pengendalian Proses
1
2.500.000
2.500.000
X-21
30
Karyawan Pengendalian Proses
5
600.000
3.000.000
31
Kasie. Kesehatan
1
2.000.000
2.000.000
32
Karyawan Kesehatan
2
1.000.000
2.000.000
33
Kasie. Ketenagakerjaan
1
1.500.000
1.500.000
34
Karyawan Ketenagakerjaan
2
600.000
1.200.000
35
Kasie. Pembelian
1
2.500.000
2.500.000
36
Karyawan Pembelian
3
1.000.000
1.000.000
37
Kasie. Penjualan
1
2.000.000
2.000.000
38
Karyawan Penjualan
2
600.000
1.200.000
39
Kasie. Promosi & Periklanan
1
2.000.000
2.000.000
40
Karyawan Promosi & Periklanan
3
600.000
1.800.000
41
Kasie. Riset & Marketing
1
2.500.000
2.500.000
42
Karyawan Riset & Marketing
3
600.000
1.800.000
43
Kasie. Keuangan
1
2.500.000
2.500.000
44
Karyawan Keuangan
2
600.000
1.200.000
45
Kasie. Akuntansi
1
2.500.000
2.500.000
46
Karyawan Akuntansi
2
600.000
1.200.000
47
Kasie. Humas
1
2.500.000
2.500.000
48
Karyawan Humas
2
600.000
1.200.000
49
Kasie. Personalia
1
2.500.000
2.500.000
50
Karyawan Personalia
1
600.000
600.000
51
Kasie. Keamanan
1
2.000.000
2.000.000
X-22
52
Karyawan Keamanan
10
600.000
6.000.000
53
Kasie. Kebersihan
1
1.000.000
1.000.000
54
Karyawan kebersihan
10
400.000
4.000.000
55
Kasie. Transportasi
1
2.000.000
2.000.000
56
Karyawan Transportasi
8
600.000
4.800.000
Total
266.900.000
10.6. Jamina Sosial Jaminan sosial adalah jaminan yang diterima oleh pihak karyawan jika terjadi sesuatu hal yang bukan karena kesalahannya sehingga dia tidak dapat melakukan pekerjaanya. Jaminan sosial yang diberikan oleh perusahaan kepada karyawan berupa: 1. Tunjangan Berbagai tunjangan yang diberikan perusahaan kepada karyawan adalah: a. Tunjangan lembur yang diberikan kepada tenaga kerja yang bekerja diluar jam kerja yang telah ditetapkan (khusus untuk tenaga kerja shift). b. Tunjangan diluar gaji pokok yang diberikan kepada tenaga kerja tetap berdasarkan prestasi yang telah dilakukannya dan lama pengabdiannya kepada perusahaan tersebut. c. Jatah makan satu kali untuk setiap tenaga kerja yang bekerja lembur.
X-23
2. Cuti a. Cuti tahunan selama 12 hari kerja dan diatur dengan mengajukan permohonan satu minggu sebelmnya untuk dipertimbangkan izinnya. b. Cuti sakit bagi tenega kerja yang memerlukan istirahat total berdasarkan surat keterangan dokter. c. Cuti hamil selama tiga bulan bagi tenaga kerja wanita. d. Cuti untuk keperluan dinas atas perintah atasan berdasarkan kondisi tetentu perusahaan. 3. Fasilitas Fasilitas yang diberikan berupa seragam kerja untuk karyawan dan perlengapan keselamatan kerja seperti helm, sarung tangan, sepatu boot, kaca mata pelindung dan lain-lain. 4. Pengobatan a. Untuk pengobatan dan perawatan pertama dapat dilakukan pada ploliklinik perusahaan dan diberikan secara cuma-cuma kepada karyawan yang membutuhkan. b. Untuk pengobatan dan perawatan yang intensif yang harus dilakukan di rumah sakit akan dibeerikan penggantian ongkos sebesar 50%. c. Karyawan kesehatannya
yang
mengalami
dalam
kecelakaan
melakukan
tugas
mendapatkan penggantian ongkos sepenuhnya.
X-24
atau
terganggu
perusahaan,
akan
5. Insentif atau bonus Insentif diberikan dengan tujuan untuk meningkatkan produktifitas dan merangsang gairah kerja karyawan. Besarnya insentif ini dibagi menurut golongan dan jabatan. Pemberian insentif untuk golongan operatif (golongan kepala seksi kebawah) diberikan setiap bulan, sedangkan untuk golongan diatasnya diberikan pada akhir tahun produksi dengan melihat besarnya keuntungan
dan target yang
dicapai. 6. Perumahan Perumahan diberikan terutama bagi karyawan yang menduduki jabatan penting, mulai direksi sampai kasie.
X-25
BAB XI ANALISA EKONOMI
Analisa ekonomi merupakan suatu cara untuk mengetahui apakah pabrik yang akan didirikan menguntungkan atau tidak. Oleh karena itu didalam Pra Rencana Pabrik Etanol dibuat evaluasi untuk mengetahui beberapa investasi yang diperlukan untuk mendirikan pabrik Etanol tersebut. Cara untuk mengetahui jumlah investasi yang dibutuhkan oleh pabrik Etanol dapat menggunakan antara lain: 1. Internal rate of return (IRR) 2. Pay out Time(POT) 3. Break Evevt Point(BEP) 4. Return of Invesment (ROI) Untuk meninjaui metode-metode diatas perlu diadakan penafsiran terhadap beberapa hal yang menyangkut administrasi perusahaan dan jalannya proses.
11.1. Faktor-faktor Penentu 11.1.1. Total Capital Investment (TCI) Yaitu modal atau biaya yang dibutuhkan untuk mendirikan suatu pabrik mulai dari awal sampai pabrik selesai dibangun dan siap beroperasi. TCI terdiri dari:
XI-1
1. Fixed capital investment (modal tetap), yaitu modal yang dibutuhkan untuk mendirikan pabrik dan fasilitas FCI dibagi menjadi: a. Direct cost Yaitu modal yang langsung digunakan dalam proses, meliputi: - Pembelian peralatan - Instalasi dan pemasangan peralatan - Instrumentasi dan kontrol - Perpipaan - Peralatan listrik - Bangunan - Tanah - Fasilitas pelayanan - Pengembangan lahan b. Indirect cost Yaitu biaya atau modal yang dikeluarkan secara tidak langsung dikeluarkan untuk keperluan proses, meluputi: - Engineering dan supervisi - Kontruksi - Biaya kontraktor - Biaya tak terduga (contigency)
XI-2
2. Work capital investment Yaitu semua biaya yang dikeluarkan untuk mengoperasikan pabrik, dimana biaya yang dikeluarkan dipengaruhi oleh besarnya kapasitas pabrik, meliputi: - Penyedian bahan baku dalam waktu tertentu - Pengemasan produk - Biaya yang harus ada setiap bulannya (uang tunai) untuk membiayai pengeluaran rutin seperti gaji, pembelian bahan baku dan lain-lain. - Pajak yang harus dibayar - Perhitungan penerimaan dan pengeluaran - Utilitas - Sehingga: TCI = FCI + WCI
11.1.2. Biaya produksi Adalah biaya yang dikeluarkan tiap satu-satuan produksi. Biaya produksi terdiri dari: a. Biaya pembuatan Yaitu semua biaya proses meliputi: - Biaya produksi langsung (DPC) - Biaya produksi tetap (FPC) - Biaya overhead pabrik (POC)
XI-3
b. Biaya umum Yaitu biaya yang tidak berhubungan dengan proses, meliputi: - Biaya administrasi - Biaya distribusi dan pemasaran - Litbang Berdasarkan sifatnya, biaya produksi dibagi menjadi: a. Biaya tetap Yaitu biaya yang dikeluarkan secara tetap dan tidak tergantung dari kapasitas pabrik, yang termasuk biaya tetap antara lain: - Bunga bank - Asuransi - Depresiasi - Pajak - Dan lain-lain b. Biaya semi variabel (SVC) Yaitu biaya yang bervariasi tetapi tidak berbanding lurus dengan kapasitas pabrik, antara lain: - Biaya utilitas - Biaya bahan baku - Gaji karyawan - Supervisor - Pemelihraan dan perbaikan
XI-4
11.1.3. Penaksiran Harga Alat Harga suatu alat setiap saat dapat berubah sesuai dengan perubahan ekonomi. Karena perubahan kondisi ini maka terdapat beberapa cara untuk mengkonversi harga suatu alat yang sama beberapa tahun yang lalau, sehingga diperoleh harga yang ekivalen dengan harga sekarang. Harga alat pada pabrik Etanol ini didasarkan pada data harga alat yang terdapat pada literatur Peter and Timmerhaus serta G.D. Ulrich. Untuk menaksir harga alat pada tahun 2010, maka digunakan persamaan dari Peter and Timmerhaus berikut: Harga alat sekarang =
Nilai indeks tahun terhitung Harga alat original Nilai indeks original
11.1.4. Pentuan Total Capital Investment (TCI) 1. Modal langsung a. Harga peralatan (E)
= Rp. 64.363.593.000
b. Instalasi alat (57% E)
= Rp. 36.687.248.010
c. Instrumentasi dan kontrol (18% E)
= Rp. 11.585.446.740
d. Perpipaan terpasang (66% E)
= Rp. 42.479.971.380
e. Listrik terpasang (15% E)
= Rp. 9.654.538.950
f.
= Rp. 19.309.077.900
Bangunan + tanah (30% E)
g. Fasilitas pelayanan (75% E)
= Rp. 48.272.694.750
h. Pengembangan lahan (10% E)
= Rp. 6.436.359.300
Total modal langsung (DC)
= Rp. 227.203.483.290
XI-5
2. Modal tak langsung (IC) a. Engineer dan supervisi (35% E)
= Rp. 22.527.257.550
b. Biaya kontruksi (45%E)
= Rp. 28.963.616.850
Total modal tak langsung (IC)
= Rp. 51.490.874.400
3. Total plant cost (TPC) TPC = DC + IC
= Rp. 214.330.764.690
4. Modal tetap (FCI) a. Kontraktor 20% (DC + IC)
= Rp. 42.886.152.938
b. Biaya tak terduga 25% (DC + IC)
= Rp. 53.582.691.172
Total modal tetap (FCI)
= Rp. 96.468.844.110
5. Modal kerja (WCI) 20% TCI
= Rp. 24.117.211.028
6. Total kapital investment (TCI) TCI
= FCI + WCI
TCI
= 20% TCI + Rp. 96.468.844.110
80% TCI = Rp. 96.468.844.110 TCI
= Rp. 120.586.055.138
11.1.5. Biaya Pembuatan 1. Biaya produksi langsung a. Gaji karyawan 1 tahun (TK)
= Rp. 3.202.800.000
b. Bahan baku 1 tahun
= Rp. 1.642.243.332
c. Utilitas 1 tahun
= Rp. 5.283.497.700
d. Pemeliharaan dan perawatan (10% FCI) = Rp. 9.646.884.411
XI-6
e. Laboratorium (15% TK)
= Rp. 40.035.000
f.
= Rp. 1.492.310.269
Paten dan royalties (3% TPC)
g. Supervisi (15% TK)
= Rp. 40.035.000
Total biaya produksi langsung (DPC)
= Rp. 21.347.805.712
2. Biaya produksi tetap a. Pajak kekayaan (5% FCI)
= Rp. 4.823.442.206
b. Asuransi (5% FCI)
= Rp. 4.823.442.206
c. Depresiasi alat (15% E)
= Rp. 9.654.538.950
d. Depresiasi bangunan (3% bangunan)
= Rp. 55.800.000
e. Bunga bank (15% modal pinjaman)
= Rp. 7.235.163.308
Total biaya produksi tetap (FPC)
= Rp. 26.592.386.670
3. Biaya overhead pabrik
= Rp. 4.967.909.706
4. Biaya pengeluaran umum (GE) a. Administrasi (15% TPC)
= Rp. 4.974.367.564
b. Distribusi dan pemasaran (2,5% TPC)
= Rp. 994.873.513
c. Litbang (5%TPC)
= Rp. 2.487.183.782
Total biaya umum (GE)
= Rp. 8.456.424.860
5. Biaya produksi tetap (TPC) TPC = DPC +FPC + Overhead + GE
XI-7
= Rp. 49.743.675.647
11.1.6. Analisa Profitabilitas Asumsi yang diambil: 1. Modal yang digunakan terdiri dari: a. Modal sendiri (60%) b. Modal pinjaman (40%) 2. Bunga kredit = 15% per tahun 3. Masa kontruksi Tahun I = 60% modal sendiri + 40% modal pinjaman Tahun II = 60% modal sendiri + 40% modal pinjaman 4. Pengembalian pinjaman dalam waktu 10 tahun 5. Umur pabrik 5 tahun 6. Kapasitas produksi Tahun
= 80% dari produksi total
Tahun
= 100% dari produksi total
7. Pajak penghasilan = 30% per tahun
Menghitung total investasi: -
Masa kontruksi tahun I: Modal sendiri
= 60% TCI = Rp. 72.351.633.083
Modal pinjaman = 40% TCI = Rp. 48.234.422.055 -
Masa kontruksi tahun I: Modal sendiri
= 60% Tahun I = Rp. 43.410.979.850
Modal pinjaman = 40% Tahun II = Rp. 19.293.768.822
XI-8
Menghitung biaya variabel (VC): -
Bahan baku/tahun
= Rp. 1.642.243.332
-
Utilitas 1 tahun
= Rp. 5.283.497.700
-
Pengemasan 1 tahun
= Rp. 279.999.992
-
Gaji karyawan
= Rp. 266.900.000
Total biaya variabel (VC)
= Rp. 7.472.641.024
Menghitung biaya semi variabel (SVC): -
Biaya umum
= Rp. 8.456.424.860
-
Biaya overhead
= Rp. 4.967.909.706
-
Pemeliharaan
= Rp. 9.646.884.411
-
Biaya loboratorium
= Rp. 40.035.000
Total biaya semi variabel (SVC)
= Rp. 23.111.253.977
Laba untuk kapasitas pabrik 100% Pajak
= 35% per tahun
Laba Kotor = Total penjualan – Biaya produksi total = Rp. 189.999.994.700 – Rp. 120.586.055.138 = Rp. 69.413.939.562 Laba Bersih = Laba kotor (1-0,35) = Rp. 69.413.939.562 0,65 = Rp. 45.119.060.715
XI-9
Nilai penerimaan Cash Floe setalah pajak (CA) CA
= Laba bersih + Depresiasi = Rp. 45.119.060.715 + Rp. 9.654.538.950 = Rp. 54.773.599.665
Menghitung penilaian investasi: 1. POT FCI
= Rp. 96.468.844.110
TCI
= Rp. 120.586.055.138
CA
= Rp. 54.773.599.665
POT
=
FCI 1 tahun Cash Flow
=
Rp. 96.468.844.110 1 tahun Rp.54.773.599.665
= 1,76 tahun 2. ROI Pajak
= 35%
Laba kotor
= Rp. 69.413.939.562
Laba bersih = Rp. 45.119.060.715 FCI
= Rp. 96.468.844.110
ROIBT
=
Laba Kotor 100% FCI
=
Rp. 69.413.939.562 100% Rp. 96.468.844.110
= 71,96 %
XI-10
ROIAT
=
Laba bersih 100% FCI
=
Rp. 45.119.060.715 100% Rp. 96.468.844.110
= 46,77% 3. BEP FPC
= Rp. 26.592.386.670
SVC
= Rp. 23.111.253.977
VC
= Rp. 7.472.641.024
S
= Rp.189.999.994.700
BEP
=
FPC 0,3 SVC 100% S - 0,7 SVC - VC
=
26.592.386.670 (0,3 23.111.253.977) 100% 189.999.994.700 (0,7 23.111.253.977) 7.472.641.024
= 38,53%
Gambar 11.1 Break event point Pra Rencana Pabrik Etanol
XI-11
Titik BEP terjadi pada kapasitas produksi: = 38,53% 20.000 ton/tahun = 7766 ton/tahun Nilai BEP untuk pabrik Etanol berada diantara 30-80%, maka nilai BEP memadai. Untuk produksi Tahun I kapasitas pabrik 80% dari kapasitas sesungguhnya, sehingga keuntungannya adalah: PBi (100 BEP) - (100 - kapasitas ) PB 100 - BEP
Dimana: PBi
= Keuntungan pada % kapasitas yang tercapai (dibawah 100%)
PB
= Keuntungan pada kapasitas 100%
% Kap
= % kapasitas yang tercapai
PBi Rp.45.119. 060.715 PBi
=
(100 38,53 ) (100 80) (100 38,53)
= Rp. 30.439.034.417
Sehingga Chas Flow setelah pajak untuk Tahun I: CA
= Laba bersih Tahun I + Depresiasi = Rp. 30.439.034.417 + Rp. 9.710.338.950 = Rp. 40.149.373.367
4. Shut Down Point SDP adalah suatu titik yang merupakan kapasitas minimal pabrik yang masih boleh beroperasi. SDP =
0,3 SVC 100% S - SVC - VC
XI-12
=
0,3 23.111.253.977 100% 189.999.994.700 - 23.111.253.977 - 7.472.641.024
= 4,35% Titik Shut Down Point terjadi pada kapasitas: = 4,35% 20.000 ton/tahun = 870 ton/tahun 5. Net Present Value Metode ini digunakan untuk menghitung selisih dari nilai penerimaan kas bersih dengan nilai investasi sekarang. Langkah-langkah menghitung NPV: a. Menghitung C A0 (tahun Ke-0) untuk masa konstruksi 2 tahun CA-2 = 40% CA (1 + i)2 = 40% Rp. 54.773.599.665 (1 + 0,2)2 = Rp.31.549.593.407 CA-1 = 60% CA (1 + i)2 = 60% Rp. 54.773.599.665 (1 + 0,2)2 = Rp. 47.324.390.111 CA-O = (CA-2 - C A-1) = Rp. 31.549.593.407 - Rp. 47.324.390.111 = Rp. -157.747.96.704 b. Menghitung NPV tiap tahun NPV = CA Fd Fd
=
1 (1 i ) 2
XI-13
Dimana: NPV
= Net Preaent Value
CA
= Cash Flow setalah pajak
Fd
= Faktor diskon
i
= Tingkat bunga bank
n
= Tahun ke-n
Tabel 11.1 Cash flow untuk NPV selama 10 tahun Tahun
Cash Flow/C A (Rp)
Fd (i = 0,15)
NPV
0
-157.747.96.704
1
1
47.324.390.111
0,8696
41.153.289.640,5256
2
31.549.593.407
0,7561
23.854.647.575,0327
3
31.549.593.407
0,6575
20.743.857.665,1025
4
31.549.593.407
0,5718
18.040.057.510,1226
5
31.549.593.407
0,4972
15.686.457.841,9604
6
31.549.593.407
0,4323
13.638.889.229,8461
7
31.549.593.407
0,3759
11.859.492.161,6913
8
31.549.593.407
0,3269
10.284.141.084,7483
9
31.549.593.407
0,2843
8.943.962.405,6101
10
31.549.593.407
0,2472
7.776.811.490,2104
0
0,2472
0
31.549.593.407
0,2472
7.776.811.490,2104
Nilai Sisa WCI Total
-15.774.796.704
165.763.018.459
Karena harga NPV positif, maka pabrik layak didirikan.
XI-14
6. Internal Rate Of Return (IRR) Metode yang digunakan untuk menghitung tingkat bunga pada investasi. Harga IRR harus lebih tinggi dari tingkat bunga bank sehingga harus dipenuhi persamaan dibawah ini dengan cara trial. IRR
= i2 +
NPV1 (i2 i1 ) NPV1 NPV2
Dimana: i1
= Besarnya bunga pinjam tahun ke-1 yang trial 15%
i2
= Besarnya bunga pinjam tahun ke-2 yang trial 24%
Tabel 11.2Cash flow untuk IRR selama 10 tahun Cash Flow/CA Tahun
Fd (i = 0,15)
PV1
FD (0,24)
PV 2
(Rp) 0
-157.747.96.704
1
1
47.324.390.111
0,8696
41.153.289.640,5256
0,650364
26.764.618.063,7708
2
31.549.593.407
0,7561
23.854.647.575,0327
0,422974
10.089.895.703,4019
3
31.549.593.407
0,6575
20.743.857.665,1025
0,275087
5.706.365.573,5201
4
31.549.593.407
0,5718
18.040.057.510,1226
0,178907
3.227.492.568,9635
5
31.549.593.407
0,4972
15.686.457.841,9604
0,116354
1.825.182.115,7435
6
31.549.593.407
0,4323
13.638.889.229,8461
0,075673
1.032.095.664,6901
7
31.549.593.407
0,3759
11.859.492.161,6913
0,049215
583.664.906,7376
8
31.549.593.407
0,3269
10.284.141.084,7483
0,032008
329.174.787,8406
9
31.549.593.407
0,2843
8.943.962.405,6101
0,020817
186.186.465,3976
10
31.549.593.407
0,2472
7.776.811.490,2104
0,013538
105.282.473,9545
0
0,2472
0
31.549.593.407
0,2472
7.776.811.490,2104
NPV 1=
165.763.018.459
Nilai sisa WCI Total
-15.774.796.704
XI-15
1
0,0135 0,013538 NPV2=
-15.774.796.704
0 105.282.473,9545 34.180.444.094
165.763.018.459 IRR = 15% (24% 15%) 165.763.018.459 - 34.180.444.094
= 26.34% Dengan besarnya IRR = 26.34% maka pabrik layak didirikan, karena IRR > bunga bank (15%).
XI-16
BAB XII KESIMPULAN
Pra Rencana Pabrik Etanol dari Ubi Kayu dengan Proses Fermentasi direncanakan akan didirikan di Mbay, Nagekeo, Flores, NTT dengan kapasitas 20000 ton/tahun. Dari segi rancang bangun peralatan, secara keseluruhan peralatan baik jenis maupun ukurannya sangat memungkinkan untuk diperoleh dan diadakan serta mudah dalam pemeliharaannya. Berdasarkan perhitungan dan analisa ekonomi maka Pra Rencana Pabrik Etanol dari Ubi Kayu dengan Proses Fermentasi ini layak untuk didirikan dengan pertimbangan sebagai berikut: -
ROI sebelum pajak
= 71,96 %
-
ROI sesudah pajak
= 46,77%
-
Pay Out Time (POT)
= 1 tahun 8 bulan
-
Break Event Point (BEP)
= 38,53%
-
Internal Rate of Return (IRR) = 26.34% Dari segi manajemen dengan jumlah karyawan yang ada serta bentuk
peusahaan Peseroan Terbatas (PT) dan struktur organisasi garis dan staff, maka pembagian tugas dan tanggung jawab dari karyawan akan lebih jelas. Dengan memperhatikan tinjauan dan pembahasan maka dapat disimpulkan bahwa “ Pra Rencana Pabrik Etanol dari Ubi Kayu dengan Proses Fermentasi “ dapat dilanjutkan pada tahap perancangan.
XII-1
DAFTAR PUSTAKA
st
Brownell, L.E. and Young, E.H., 1959, Process Equipment design, 1 Edition, John Wiley and Sons, Inc., New York. th
Geankoplis, C.J., 1993, Transport Processes and Unit Operations, 3 Edition, Prentice-Hall, Inc., New York. Hasse, H.C. and Rushton, J.H., 1959, Process Equipment Design, D Van Nostrand Company, Inc., New Jersey. Hougen, O.A., Waston, K.M., and Ragatz, R.A,. 1954, Chmical Process Principles, nd
2 Edition, John Wiley and Sons, Inc., New York. Kern, D.Q., 1965, Process Heat Transfer, International Edition, McGraw-Hill Book Co., Singapore. Kirk, E.R., and Othmer, D.F., 1965, Encyclopedia of Chemical Technology, Vol 5,3 rd Edition, John Wiley and Sons, Inc., New York. Kirk, E.R., and Othmer, D.F., 1965, Encyclopedia of Chemical Technology, Vol 9,3 rd Edition, John Wiley and Sons, Inc., New York. Kirk, E.R., and Othmer, D.F., 1965, Encyclopedia of Chemical Technology, Vol rd
22,3 Edition, John Wiley and Sons, Inc., New York. Kirk, E.R., and Othmer, D.F., 1965, Encyclopedia of Chemical Technology, Vol rd
23,3 Edition, John Wiley and Sons, Inc., New York. Kirk, E.R., and Othmer, D.F., 1965, Encyclopedia of Chemical Technology, Vol 24,3 rd Edition, John Wiley and Sons, Inc., New York.
Ludwing, E.E., 1964, Applied Process Design for Chemical and Petrochemical Plants, 2nd Edition, Guff Publishing Company, Houston. th
Perry, R.H., 1998, Perry’s Chemical Engineering Handbook, 6 Edition, McGrawHill Book Co., New York. th
Perry, R.H., 2000, Perry’s Chemical Engineering Handbook, 7 Edition, McGrawHill Book Co., New York. Peters, M.S., and Timmerhaus, K.D., 1981, Plant Design and Economies for Chemical Engineers, 3 rd Edition, McGraw-Hill Book Company., New York. Smith, J. M., and Van Ness, H. C., 1987, Introduction to Chemical Engineering th
Thermodynamics, 4 Edition, McGraw-Hill Book Co., Singapore. Ulrich, G. D., 1984, A Guide to Chemical Engineering Process Design and Economics, John Wiley and Sons, Inc., New York. Van Winkle, M., 1967, Distilation, McGraw-Hill Book Company, New York.
APPENDIKS A PERHITUNGAN NERACA MASSA
Kapasitas Produksi
= 20.000 ton/thn
Produksi Etanol
=
20.000 1000 24 300
= 2777,7777 kg/jam Operasi
= 300 hari/thn
Basis
= 680003,9419 kg/jam
Berat Molekul: C12H22O11
= 342
(C6H10O5)3
= 486
C12H20O10
= 324
C18H28O14
= 468
C6H12O6
= 180
H2O
= 18
H2N.CN.NH2
= 58
CaO
= 56
App A-1
1. Pencucian Ubi Kayu H2O
Ubi kayu kotor
Ubi kayu bersih
Kotoran + H 2O
Ubi kayu yang dibutuhkan: 680003,9419 kg Asumsi: Kotoran ubi kayu 10% Total ubi kayu bersih = Berat ubi kayu x 90% = 680003,9419 x 90% = 612003,5477 kg Kotoran ubi kayu
= Berat ubi kayu x 10% = 680003,9419 x 10% = 68000,399419 kg
Tabel App.A.1 Neraca massa pencucian ubi kayu Masuk
Kg/jam
Keluar
Kg/jam
Ubi kayu kotor
680003,9419
Ubi kayu bersih
612003,5477
H2O
680003,9419
Kotoran + H2O
748004,3465
Total
1360007,884
1360007,884
App A-2
2. Mesin Penggiling Ubi Kayu
H2O
Ubi kayu
Produk slurry
Asumsi: Penambahan air 16% ubi kayu (Trubus, 2007) Komposisi ubi kayu: Karbohidrat
= 34,70%
Protein
= 1,20%
Lemak
= 0,30%
Air
= 62,50%
Ubi kayu yang digunakan 612003,5477 kg Karbohidrat
= 34,70 % x 612003,5477 kg = 212365,2371 kg
Protein
= 1,20 % x 612003,5477 kg = 7344,0426 kg
Lemak
= 0,30 % x 612003,5477 kg = 1836,0106 kg
Air
= 62,50 % x 612003,5477 kg = 382502,2173 kg
Impiuritis
= 1,30 % x 612003,5477 kg
= 7956,0461 kg
Total Ubi Kayu = 612003,5477 kg Komposisi Karbohidrat: Amylosa (C12H20O10)
= 27%
Amylopektin (C18H28O14) = 73%
App A-3
Jadi komposisi karbohidrat: Amylosa (C12H20O10)
= 27 % x 212365,2371 kg = 57338,6140 kg
Amylopektin (C18H28O14) = 73 % x 212365,2371 kg = 155026,6231 kg Penambahan air agar kadar slurry mencapai 16% Berat kering = 221545,091 kg H2O sisa
=
16% 221545,091kg 84%
= 42199,0649 kg Tabel App A.2 Neraca massa mesin giling ubi kayu Masuk
Kg/jam
Ubi kayu:
Keluar
Kg/jam
Slurry:
-
Amylosa
57338,6140
-
-
Amylopektin
155026,6231
- Amylopektin
155026,6231
-
Protein
7344,0426
- Protein
7344,0426
-
Lemak
1836,0106
- Lemak
1836,0106
-
Air
382502,2173
- Air
424701,2822
-
Impiuritis
7956,0461
- Impiuritis
7956,0461
Air yang ditambahkan
42199,0649
Total
654202,6186
App A-4
Amylosa
Total
57338,6140
654202,6186
3. Reaktor Liquifikasi E. α-amylase
T = 900 C
Slurry
Slurry E. α-amylase
Asumsi: Enzim yang ditambahkan sebesar 0,2143 g setiap berat kering (Prihandana Rama, dkk. 2007) Amylase yang terhidrolisis menjadi 17% (Trubus, 2007) Amylopektin yang terhidrolisis menjadi 17% (Trubus, 2007) Komposisi Feed Masuk: Slurry: -
Amylosa
= 57338,6140 kg
-
Amylopektin
= 155026,6231 kg
-
Protein
= 7344,0426 kg
-
Lemak
= 1836,0106 kg
- Air
= 424701,2822 kg = 646246,0496 kg
Reaksi I : C 12H20O10 + H 2O
C12H22O11
Amylosa
Maltosa 57338,6140 kg 0,17 = 30,0851 K.mol 324
Amylosa yang bereaksi
=
Air yang bereaksi
= 30,0851 x 18
Maltosa yang terbentuk
= 30,0851 x 342 =10289,1042 kg
App A-5
= 541,5318 kg
Amylosa sisa
= 57338,6140 x 0,83 = 47591,0496 kg
Reaksi II: C 18H28O14 + H 2O
(C6H10O5)3
Amylopektin
Dextrin
Amylopektin yang bereaksi =
155026,6231 kg 0,17 = 56,3131 K.mol 468
Air yang bereaksi
= 56,3131 x 18 = 1013,6358 kg
Dextrin yang terbentuk
= 56,3131 x 486 = 27368,1666 kg
Amylopektin sisa
= 155026,6231 x 0,83 = 128672,0972 kg
Jumlah sisa H2O
= 424701,2822 kg – (H2O reaksi I + H2O reaksi II) = 424701,2822 kg – (541,5318 kg + 1013,6358 kg) = 424701,2822 kg – 1555,1676 kg = 423146,1146 kg
Enzim yang ditambahkan 0,2143 g setiap berat kering (Prihandana Rama, dkk. 2007) =
0,2143 berat ker ing 1000
=
0,2143 221545,091 kg 1000
= 47,4771 kg
App A-6
Tabel App A.3 Neraca massa reaktor liquifikasi Masuk
Kg/jam
Slurry:
Keluar
Kg/jam
Slurry:
-
Amylosa
57338,6140
-
Amylosa sisa
-
Amylopektin
155026,6231
-
Amylopektin sisa 128672,0972
-
Protein
7344,0426
-
C12H22O11
10289,1042
-
Lemak
1836,0106
-
(C6H10O5 )3
27368,1666
-
Air
424701,2822
-
Protein
7344,0426
= 646246,5725
-
Lemak
1836,0106
-
Air
423146,1146
47,4771
-
E.α-amylase
47,4771
646294,0496
Total
Enzim: -
E.α-amylase
Total
47591,0496
646294,0496
4. Reaktor Sakarifikasi Awal E. Glukoamylase
Slurry
Slurry
E.α-amylase
E. Glukoamylase
App A-7
Asumsi: Enzim yang ditambahkan 0,1286 g setiap berat kering (Prihandana Rama, dkk. 2007) Maltosa yang terhidrolisa menjadi 96% (Prihandana Rama, dkk. 2007) Dextrin yang terhidrolisis menjadi 98% (Prihandana Rama, dkk. 2007) Komposisi Feed Masuk: Slurry: - C12H22O11
= 10289,1042 kg
- (C6H10O5)3 = 27368,1666 kg - Protein
= 7344,0426 kg
- Lemak
= 1836,0106 kg
- Air
= 423146,1146 kg
- E.α-amylase = 47,4771kg = 470030,9157 kg Reaksi I : C12H22O11 + H2O
2 (C 6H12O6 ) 10289,1042 kg 1 342
Maltosa mula-mula
=
Maltosa yang bereaksi
= 30,0851 x 0,96
= 28,8817 kg
= 28,8817 x 342
= 9877,5414 kg
Maltosa sisa
= 30,0851 kmol
= Maltosa mula-mula – Maltosa yang bereaksi = 10289,1042 kg – 9877,5414 kg = 411,5628 kg
Air yang bereaksi
= Maltosa yang bereaksi x BM H2O = 30,0851 x 18
App A-8
= 541,5318 kg
Glukosa yang terbentuk
= Maltosa yang bereaksi x 2 = 30,0851 x 2
= 60,1702 K.mol
= 60,1702 x 180
= 10830,636 kg
Reaksi II: (C 6H10O5)3 + 3 H 2O
3 (C6H12O6)
Dextrin
Glukosa 27368,1666 kg 0,98 = 55,1868 K.mol 486
Dextrin yang bereaksi
=
Air yang bereaksi
= 55,1868 x 3
= 165,5604 K.mol
= 165,5604 x 18
= 2980,0872 kg
Dextrin sisa
= 27368,1666 kg x 0,02 = 547,3633 kg
Glukosa yang terbentuk
= 55,1868 x 3
= 165,5604 K.mol
= 165,5604 x 180
= 29800,872 kg
Jumlah sisa H2O
= H2O mula-mula – (H 2O reaksi I + H2O reaksi II) = 423146,1146 kg – (541,5318 kg + 2980,0872 kg) = 423146,1146 kg – 3521,619 kg = 419624,381 kg
Enzim yang ditambahkan 0,1216 g setiap berat kering (Prihandana Rama, dkk. 2007) =
0,1216 berat ker ing 1000
=
0,1216 46884,8011kg 1000
= 5,7012 kg
App A-9
Tabel App A.4 Neraca massa reaktor sakarifikasi awal Masuk
Kg/jam
Keluar
Slurry:
Kg/jam
Slurry:
C12H22O11
10289,1042
- (C6H10O5)3
27368,1666
-
- Protein
7344,0426
- C6H12O6
40631,508
- Lemak
1836,0106
- Protein
7344,0426
- Air
423146,1146
- Lemak
1836,0106
- E.α-amylase
47,4771
- Air
419624,381
= 470030,9157
- E.α-amylase
47,4771
- E.glukoamylase
5,7012
Total
470036,6169
-
- (C6H10O5)3 sisa
Enzim: - E.glukoamylase
5,7012
Total
470036,6169
5.
C12H22O11
541,5318 411,5628
Reaktor Sakarifikasi Lanjutan
NPK + Ragi
H2N.CN.NH 2 CO2
Slurry
Slurry + C2H5OH H2N.CN.NH2 NPK + Ragi
App A-10
Asumsi: Ragi yang dibutuhkan sebanyak 0,14 g/ltr (Prihandana Rama, dkk. 2007) NPK yang dibutuhkan sebanyak 2 g/ltr (Prihandana Rama, dkk. 2007) H2N.CN.NH2 yang dibutuhkan sebanyak 9,29 g/ltr (Prihandana Rama, dkk. 2007) Glukosa dikonversi 18% (Trubus, 2007) Untuk penambahan ragi, NPK dan urea, maka: Penambahan Ragi =
50412,1213kg 0,14 1000
= 7,0577 kg Penambahan NPK =
50412,1213kg 2 1000
= 100,8242 kg Penambahan Urea =
50412,1213kg 9,29 1000
= 468,3286 kg
App A-11
Komposisi Feed Masuk: Slurry: -
C12H22O11
= 411,5628 kg
-
C6H12O6
= 40631,508 kg
-
Protein
= 7344,0426 kg
-
Lemak
= 1836,0106 kg
-
Air
= 419624,381 kg
-
E.α-amylase
= 47,4771 kg
-
E.glukoamylase
= 5,7012 kg = 469900,7979 kg
Reaksi yang terjadi: Yeast saccharomyces cereviseae
C6H12 O6
2 C2H5OH + 2 CO2
Glukosa
Etanol 40631,508 kg 0,18 = 40,6315 K.mol 180
Glukosa mula-mula
=
Etanol yang terbentuk
= 40,6315 x 46
= 1869,049 K.mol
= 1869,049 x 2
= 3738,098 kg
= 40,6315 x 44
= 1787,786 kg
= 1787,786 x 2
= 3575,572 kg
= 40631,508 x 0,82
= 33317,8366 kg
CO2 yang terbentuk
Glukosa sisa
App A-12
Tabel App A.5 Neraca massa sakarifikasi lanjutan Masuk
Kg/jam
Keluar
Slurry:
Kg/jam
Slurry:
-
C12H22O11
411,5628
-
C 12H22O11
411,5628
-
C6H12O6
40631,508
-
C 2H5OH
3738,098
-
Protein
7344,0426
-
C 6H12O6
33317,8366
-
Lemak
1836,0106
-
Protein
7344,0426
-
Air
419624,381
-
Lemak
1836,0106
-
E.α-amylase
47,4771
-
Air
419624,381
-
E.glukoamylase 5,7012
-
E.α-amylase
47,4771
-
E.glukoamylase 5,7012
-
H2N.CN.NH 2
468,3286
= 469900,7979 Nutrient: -
H2N.CN.NH2
468,3286
-
NPK
100,8242
-
NPK
100,8242
-
Ragi
7,0577
-
Ragi
7,0577 = 576,2105
= 466901,435 Gas: CO2 3575,572
Total
470477,0084
Total
470477,0084
Kehilangan pada reaktor sakarifikasi lanjutan: CO2 = 3575,572 kg
App A-13
6. Pemisahan Serat
Feed
RVF
Cake Asumsi: Liquid terikut solid sebesar 60% Liquid: C12O22H11 = 411,5628 kg C6H12O6
= 33317,8366 kg
C2H5OH = 3738,098 kg Air
= 419624,381 kg = 457091,8784 kg
Solid: H2N.CN.NH2
= 468,3286 kg
E.α-amylase
= 47,4771kg
E.glukoamylase
= 5,7012 kg
NPK
= 100,8242 kg
Ragi
= 7,0577 kg
Protein
= 7344,0426 kg
Lemak
= 1836,0106 kg = 9809,442 kg
App A-14
Cairan
Liquid terikut solid 60%: C6H12O6
= 33317,8366 kg x 60 %
= 19990,7019 kg
C12O22H11 = 411,5628 kg x 60 %
= 246,9377 kg
Air
= 251774,6286 kg
= 419624,381 kg x 60 %
= 271012.2682 kg Liquid yang ikut terpisah: C6H12O6
= 33317,8366 kg - 19990,7019
= 13327,1347 kg
C12O22H11 = 411,5628 kg - 246,9377
= 164,6251 kg
Air
= 167849,7524 kg
= 419624,381 kg – 251774,6286
= 181341,5122 kg Tabel App A.6 Neraca massa pemisahan serat Masuk
Kg/jam
Slurry:
Kg/jam
Cake: 411,5628
-
E.α-amylase
47,4771
- C2H5OH
3738,098
-
E.glukoamylas
5,7012
- C6H12O6
33317,8366
H2N.CN.NH2
468,3286
- Protein
7344,0426
-
Protein
7344,0426
- Lemak
1836,0106
-
Lemak
1836,0106
- Air
419624,381
-
C12H22O11
246,9377
- E.α-amylase
47,4771
-
C6H12O6
19990,7019
- E.glukoamylase
5,7012
-
Air
251774,6286
- H2N.CN.NH2
468,3286
-
NPK
100,8242
- NPK
100,8242
-
Ragi
7,0577
-
C12H22O11
Keluar
App A-15
- Ragi
7,0577
= 281839,7108 Bahan terpisah: -
C2H5OH
3738,098
-
Air
167849,7524
-
C12H22O11
164,6251
-
C6H12O6
13327,1347 = 185079,6102
Total
466901,3204
Total
466901,3204
7. Decanter C6H12O6
C2H5OH
C2H5OH
Air
Air
C12H22O11
C12H22O11
Cake
Feed masuk: C2H5OH
= 3738,098 kg
Air
= 167849,7524 kg
C12H22O11
= 164,6251 kg
C6H12O6
=13327,1347 kg = 185079,6102 kg
App A-16
C6H12O6
Air yang dipisahkan
= 88% dari air yang masuk = 88% x 167849,7524 kg = 147707,7821 kg
C6H12O6 yang dipisahkan
= 80% dari glukosa yang masuk = 80% x 13327,1347 kg = 10661,7078 kg
C12H22O11 yang dipisahkan = 80% dari maltosa yang masuk = 80% x 164,6251 kg = 131,7001 kg Bahan yang masuk destilasi: Air
= 167849,7524 kg - 147707,7821 kg
= 20141,9703 kg
C12H22O11
= 164,6251 kg - 131,7001 kg
= 32,925 kg
C6H12O6
=13327,1347 kg -10661,7078 kg
= 2665,4269 kg
Tabel App A.7 Neraca massa decanter Masuk
Kg/jam
Keluar
Kg/jam
C2H5OH
3738,098
Ke distilasi:
Air
167849,7524
-
C2H5OH
3738,098
C12H22O11
164,6251
-
Air
20141,9703
C6H12O6
13327,1347
-
C12H22O11
32,925
-
C6H12O6
2665,4269 = 26578,4202
Cake:
App A-17
-
Air
147707,7821
-
C12H22O11
131,7001
-
C6H12O6
10661,7078 = 158501,19
Total
185079,6102
Total
185079,6102
8. Distilasi C2H5OH, Air C6H12O6 C2H5OH Air C12H22O11 C2H5OH, Air, C12H22O11,C6H12O6 Asumsi: Distilat: 95% etanol dan 5% air Tabel App A.8 Komposisi feed masuk Masuk
Kg
Mol
Fraski Mol
C2H5OH
3738,098
81,263
0,0669
Air
20141,9703
1118,9984
0,92861
C12H22O11
32,925
0,0963
0,00008
C6H12O6
2665,4269
14,8079
0,01219
Total
26578,4202
1215,1656
1
App A-18
XF = 0,0669 XD =
0,95 / 46 (0,95 / 46) (0,05 / 18)
XB =
0,35 / 46 (0,35 / 46) (0,45 / 18) (0,15 180) (0,05 342)
= 0,8834
= 0,2263
F=D+B 1215,1656 + B F x XF = D x XD + B x XB (1215,1656 x 0,0669) = (1215,1656 x B)( 0,8834) + (B x 0,2263) 81,2946
= 1073,4773 – 0,8834 B + 0,2263B
0,7765 B = 995,4674 B = 1281,9928 D =B–F = 1281,9928 - 1215,1656 = 66,8272 kgmol Komposisi distilat C2H5OH = XD x D = 0,8834 x 66,8272 = 2715,6153 kg Air
=
(0,05 / 18) 66,8272 (0,95 / 46) (0,05 / 18)
= 142,6104 kg C12H22O11
=
0,05 / 342 x 66,8272 (0,35 / 46) (0,45 / 18) (0,15 180) (0,05 342)
= 0,2909 kg
App A-19
C6H12O6
=
0,15 / 180 x 66,8272 (0,35 / 46) (0,45 / 18) (0,15 180) (0,05 342)
= 1,6580 kg Komposisi Bottom Sisa C2H5OH
= 3738,098 – 2715,6153 = 1022,4827 kg
Sisa Air
= 20141,9703 – 142,6104 = 19999,3599 kg
C12H22O11
= 32,925 - 0,2909
= 32,6341 kg
C6H12O6
= 2665,4269 - 1,6580
= 2663,7689 kg
Tabel App A.9 Neraca massa destilasi Masuk
Kg/jam
Keluar
Kg/jam
C2H5OH
3738,098
Distilat::
Air
20141,9703
- C2H5OH
2715,6153
C12H22O11
32,925
- Air
142,6104
C6H12O6
2665,4269
= 2858,2257 Bottom: - C2H5OH
1022,4827
- H2 O
19999,3599
- C12H22O11
32,6341
- C6H12O6
2663,7689 = 23718,2456
Total
26578,4202
Total
App A-20
26578,4202
Menghitung Bubble Point and Dew point Rumus Untuk Menghitung Bubble Point: Perhitungan buble point untuk feed dengan menggunakan sistem multi komponen yang diketahui feed terdiri dari dua komponen. Perhitungan dilakukan dengan cara mencari masing-masing komponen feed. Perhitungan dilakukan dengan mengasumsikan harga Pisat pertama 760 mmHg. Dengan tryal dan ereor dari nilai Tisat yang tepat untuk mencari Pisat baru dengan menggunakan persamaan antoine: B ln P = A ..............................................................(1) T C
Dimana: A,B,C = konstanta antoine untuk masing-masing komponen. Nilai Pisat yang didapat, digunakan untuk mencari harga P dengan persamaan (Matthew Van Winkle ): Pi sat baru P sat ........................................................... (2) Pi asumsi
Pi P1 P2 ................................................................ (3) Pt X 1 P1 X 2 P2 ........................................................ (4) Yi
XiPi ....................................................... (5) X 1 P1 X 2 P2 YiPt
yi Pi
1,0 …………………………………. (6)
App A-21
Rumus Untuk Menghitung Dew Point: Perhitungan dew point untuk feed dengan menggunakan sistem multi komponen yang diketahui feed yang terdiri dari dua komponen yang sama pada perhitungan buble point,hanya simbol untuk masing-masing fraksi komponen adalah Xi:
xi XiPi 1,0 .......................................................(7) Perhitungan Bubble Point: Asumsi P = 1520 mmHg Temperatur = 99,910C Tabel App A.10 Komposisi feed masuk Masuk
Kg
Mol
Fraski Mol
C2H5OH
3738,098
81,263
0,0669
Air
20141,9703
1118,9984
0,92861
C12H22O11
32,925
0,0963
0,00008
C6H12O6
2665,4269
14,8079
0,01219
Total
26578,4202
1215,1656
1
App A-22
Tabel App A.11 Asumsi P = 1520 mmHg , temperatur 99,860C P(Pi baru/ Komponen Xi
Pi sat Pi asumsi) 3421,508416 2,250992379
XiPi Yi X 1 P1 ... X 3 P3
Xi .Yi
Pi . Xi
0,076579607
0,002619
117,0155878
0,8970851305
0,788179
1370,7689
Etanol
0,0669
Air
0,92861 1560,174027 1,026430281
C12H22O11
0,00008 29,81086427 0,0196124107 3,343204432
0,1864043 0,0149054321
C6H12O6
0,01219 464,5039867 0,3055947281 0,0263255099
0,0227978 40,22604525
Total
1
1
1520,000
Asumsi P = 1520 mmHg Temperatur = 99,860C Tabel App A.12 Komposisi distilat Komponen
Kg
Mol
Fraksi Mol
Etanol
2715,6153
59,0351
0,8817
Air
142,6104
7,9228
0,1183
Total
2858,2257
66,9579
1
Tabel App A.13 Asumsi P = 1520 mmHg , temperatur 50 0C P(Pi baru/ Komponen
Xi
Pi sat Pi asumsi)
XiPi Yi X 1 P1 ... X 3 P3
Xi .Yi
Pi . Xi
1442,544201
Etanol
0,8817 1625,58508 1,06946386 0,9464150008
0,839849
Air
0,1183 725,357916 0,47720916 0,0535849996
0,0160151 81,67530132
Total
1
1
App A-23
1520,000
Asumsi P = 1520 mmHg Temperatur = 500C Tabel App A.14 Komposisi bottom Masuk
Kg
Mol
Fraksi Mol
Etanol
1022,4827
22,2279
0,0194
Air
19999,3599
1111,0756
0,9677
C12H22O11
32,6341
0,09542
0,00008
C6H12O6
2663,7689
14,7987
0,0129
Total
23718,2456
1148,19762
1
Tabel App A.15 Asumsi P = 1520 mmHg , temperatur 98,785 0C P(Pi baru/ Komponen
Xi
Pi sat
Yi
Pi asumsi)
XiPi X 1 P1 ... X 3 P3
Xi .Yi
Pi . Xi
Etanol
0,0194
3474,06779
2,285570914
0,024173362
0,00025
Air
0,9677
1585,61117
1,043165245
0,9520690071
0,99799854 1450,358454
C12H22O11
0,00008 471,255272
0,310036363
0,0001546747
0,00000007 0,235627636
C6H12O6
0,0129
0,318805542
0,0236029565
0,00175139 35,95616427
Total
1
484,584424
1
Perhitungan dew Point: Asumsi P = 1520 mmHg Temperatur = 98,7850C
App A-24
36,82511857
1520,000
Tabel App A.16 Komposisi feed masuk Masuk
Kg
Mol
Fraksi Mol
Etanol
3738,098
81,263
0,0669
Air
20141,9703
1118,9984
0,92861
C12H22O11
32,925
0,0963
0,00008
C6H12O6
2665,4269
14,8079
0,01219
Total
26578,4202
1215,1656
1
Tabel App A.17 Asumsi P = 1520 mmHg , temperatur 89,520C P(Pi baru/ Komponen
Xi
Pi sat Pi asumsi) 3411,074693 2,244128088
XiPi Yi X 1 P1 ... X 3 P3
Xi .Yi
Pi . Xi
Etanol
0,0669
0,007655674
0,0002618 116,6587545
Air
0,92861 1556,255991 1,023852626
0,8972537223
0,7883271 1367,326514
C12H22O11
0,00008 29,70241928 0,0195410653 3,264814978
0,2097494 0,0148512096
C6H12O6
0,01219 460,7580878 0,3031303209 0,0261168337
0,0022617 39,9016504
Total
1
1
Asumsi P = 1520 mmHg Temperatur = 89,520C Tabel App A.18 Komposisi distilat Komponen
Kg
Mol
Fraksi Mol
Etanol
2715,6153
59,0351
0,8817
Air
142,6104
7,9228
0,1183
Total
2858,2257
66,9579
1
App A-25
1520,000
Tabel App A.19 Asumsi P = 1520 mmHg , temperatur 99,1450C P(Pi baru/ Komponen
Xi
Pi sat Pi asumsi)
XiPi Yi X 1 P1 ... X 3 P3
Xi .Yi
Pi . Xi
Etanol
0,8817 1626,719908 1,070210466 0,9464139066
0,8398477 1443,551246
Air
0,1183 725,879926
0,1601523 81,73407969
Total
1
0,477552583 0,053586092
1
Asumsi P = 1520 mmHg Temperatur = 99,1450C Tabel App A.20 Komposisi bottom Komponen
Kg
Mol
Fraksi Mol
Etanol
1022,4827
22,2279
0,0194
Air
19999,3599
1111,0756
0,9677
C12H22O11
32,6341
0,09542
0,00008
C6H12O6
2663,7689
14,7987
0,0129
Total
23718,2456
1148,19762
1
App A-26
1520,000
Tabel App A.21 Asumsi P = 1520 mmHg , temperatur 99,1450C P(Pi baru/ Komponen
Xi
XiPi Yi X 1 P1 ... X 3 P3
Pi sat Pi asumsi)
Xi .Yi
Pi . Xi
Etanol
0,0194
3474,06779 2,285570914 0,024173362
0,00025
Air
0,9677
1585,61117 1,043165245 0,9520690071
0,99799854 1450,358454
C12H22O11
0,00008 471,255272 0,310036363 0,0001546747
0,00000007 0,235627636
C6H12O6
0,0129
0,00175139 35,95616427
Total
1
484,584424 0,318805542 0,0236029565
1
9. Dehidrasi CaO C C2H5OH A Air
B Produk
Asumsi: Diharapkan produk bawah 99,5% etanol Komposisi Feed Masuk: C2H5OH
= 2715,6153 kg
Air
= 142,6104 kg = 2858,2257 kg
App A-27
36,82511857
1520,000
Reaksi yang terjadi: CaO + H2O
Ca(OH) 2
H2O semua
=
142,6104kg 0,05 = 4,486 K.mol 18
= 4,486 x 18
= 80,748 kg
CaO yang bereaksi
= 7,9228 x 56
= 443,6768 kg
Ca(OH)2 yang terbentuk
= 7,9228 x 74
= 586,2872 kg
Jumlah sisa H2O
= H2O mula-mula – H2O reaksi = 142,6104 kg – 80,748 kg = 62,1624 kg
Neraca massa total: A=B+C A = C2H5OH + Ca(OH) 2 = 2715,6153 kg + 586,2872 kg = 3301,9025 kg Neraca massa C2H5OH: A . X. C2H5OH = B . X C2H5 OH + C . X C2H5OH 3301,9025 kg x 0,995 = B x 1+ C x 0 B = 3301,9025 x 0,995 = 3285,3928 kg A=B+C C=A–B = 3301,9025 kg – 3285,3928 kg = 16,5097 kg
App A-28
Tabel App A.22 Neraca massa dehidrasi Masuk
Kg/jam
Keluar
Kg/jam
C2H5OH
2715,6153
Produk:
Air
142,6104
C2H5 OH
2715,6153
CaO
443,6768
Air
62,1624 = 2777,7777
Air
80,748
Ca(OH)2
16,5097
CaO ekses
427,1671 = 524,4248
Total
3301,9025
Total
App A-29
3301,9025
APPENDIKS B PERHITUNGAN NERACA PANAS
Kapasitas Produksi
= 20.000 ton/thn
Produksi Etanol
=
20.000 1000 24 300
= 2777,7777 kg/jam Satuan
= Kcal
Suhu refrensi
= 25 0C – 298,15 K.
Data Cp air pada suhu 30 0C diambil pada Geankoplis fig.A.3-5 hlm 879. Data Cp komponen diambil dari Perry edisi VI tabel 3-181 dan Hougen 1954 C12H22O11
= 0,572 kal/kg 0C
(C6H10O5)3
= 0,417 kal/kg 0C
C12H20O10
= 0,317 kal/kg 0C
C18H28O14
= 0,348 kal/kg 0C
C6H12O6
= 0,277 kal/kg 0C
CaO
= 45,255 kal/kg 0C
H2O
= 1 kal/kg 0C
Protein
= 0,528 kal/kg 0C
Lemak
= 0,498 kal/kg 0C
App B-1
1. Tangki Liquifikasi α-Amylase (30 0C) T= 900C
1 = 300C
2 = 900C
T= 900C
Reaksi yang terjadi adalah:
f ( produk ), f (reaktan) dari buku Hougen 1954, hlm 307 Reaksi I : C12H20O10 + H 2O
C12H22O11
Amylosa R =
Maltosa
f ( produk ) f (reaktan)
= ( 1348,9 30,0851) (( 1350,1167,6568) (68,3174 30,085)) = 183716,3185 kal/mol Reaksi II : C18H28O14 + H 2O
(C6H10O5)3
Amylopektin R =
Dextrin
f ( produk ) f (reaktan)
= 4108 56,3131 ( 2697 331,2535) ( 68,3174 56,3131) = 658209,3101 kal/mol Total R v = R 1 + R 2 = 183716,3185 + 658209,3101 = 841925,6286 kal/mol
App B-2
Neraca Panas Total = 1 + R + Qs = 2 + Qloss Dimana: 1
= Panas yang terkandung dalam bahan masuk
2
= Panas yang terkandung dalam bahan keluar
R = Panas reaksi
Qloss = Panas yang hilang Suhu enzim α-Amylase masuk 30 0C Perhitungan entalpi tiap komponen masuk berdasarkan persamaan: = m x Cp x
Tabel App B.1 Panas bahan yang masuk 300C Komponen
Kg
Cp(Kcal/kg 0C)
(0C)
(Kcal)
0, 317
5
90881,7032
Slurry: -
Amylosa
-
Amylopektin 155026,6231
0,348
5
269746,3242
-
Protein
7344,0426
0,528
5
19388,2725
-
Lemak
1836,0106
0,498
5
4571,6664
-
Air
424701,2822
1
5
2123506,411
Total
57338,6140
646246,0496
2503980,377
Tabel App B.2 Panas bahan masuk 300C Komponen
Kg
E.α-amylase
47,4771
Total
47,4771
(0 C)
Cp(Kcal/kg 0C) 0,28
5
(Kcal)
66,4679 66,4679
App B-3
Tabel App B.3 Komposisi bahan yang keluar dari tangki liquifikasi Komponen
Cp(Kcal/kg 0C)
Kg
% Berat
Slurry: C12H22O11
10289,1042
0, 317
0,0219
- (C6H10O5)3
27368,1666
0,348
0,0582
- Protein
7344,0426
0,528
0,0156
- Lemak
1836,0106
0,498
0,0039
- Air
423146,1146
1
0,9003
- E.α-amylase
47,4771
0,28
0,0001
-
Total
470030,9157
1
Cp Campuran = (0,0219 x 0,317) + (0,0582 x 0,348) + (0,0156 x 0,528) + (0,0039 x 0,498) + (0,9003 x 1) + (0,0001 x 0,28) = 0,9377 (Kcal/kg 0C) Menghitung R Pada 900C R = R + (m .Cp . ) v
= 841925,6286 + (470030,9157 x 0,9377 x 65) = 27286805,01 kcal
App B-4
Tabel App B.4 Panas bahan yang keluar 900C Komponen
(0C)
Cp(Kcal/kg 0C)
Kg
(Kcal)
Slurry: - Amylosa
10289,1042
0, 317
65
212006,992
- Amylopektin 27368,1666
0,348
65
619067,9285
- Protein
7344,0426
0,528
65
252047,542
- Lemak
1836,0106
0,498
65
59431,6631
- Air
423146,1146
1
65
27504497,45
- E.α-amylase
47,4771
0,28
65
864,0832
Total
470030,9157
28647915,66
Menghitung Panas Yang Dibawah Oleh Steam Dipakai steam jenuh 120 0C
steam =
2706kj / kg = 646,749522 kcal/kg 4,1840kj / kcal
Qs = m . = 646,749522 kcal/kg x m Menghitung Kebutuhan Steam 1 + Qs = 2
2503980,377 + (646,749522 x m) 646,749522 m m
= 28647915,66 = 26143935,28 =
26143935,28 646,749522
= 40423,5866 kg/jam
App B-5
Maka: Qs = m . = 40423,5866 kg/jam x 646,749522 = 26143935,28 kcal Menghitung Panas Yang Hilang (Qloss) Qloss = 5 % x Qs = 0,05 x 26143935,28 = 1307196,764 kcal 2
= 1 + R + Qs - Qloss = 2503980,377 + 27286805,01 + 26143935,28 – 1307196,764 = 54627523,9 kcal
Tabel App B.5 Neraca panas liquifikasi Entalpi Masuk (kcal)
Entalpi Keluar (kcal)
1
= 2503980,377
2 = 54627523,9
R
= 27286805,01
Qloss = 1307196,764
Qs
= 26143935,28
Total
= 55934720,67
Total
= 55934720,67
2. Tangki Sakarifikasi Awal Glukoamylase
1 90 C 0
T= 60 0C
App B-6
2 60 C 0
Neraca Panas Total = 1 + 2 + R = 3 + 4 Dimana: 1
= Panas yang terkandung dalam bahan masuk (900C)
2
= Panas yang dibawah air pendingin (300C)
3
= Panas bahan yang keluar (600C)
4
= Panas yang diserap air pendingin (600C)
R
= Panas reaksi
Menghitung Panas Dalam Bahan Masuk ( 1 ) Tabel App B.6 Entalpi media masuk (900C) Komponen
Kg
( C)
Cp(Kcal/kg 0C)
0
(Kcal)
Slurry: C12H22O11
10289,1042
0, 317
65
212006,992
- (C6H10O5)3
27368,1666
0,348
65
619067,9285
- Protein
7344,0426
0,528
65
252047,542
- Lemak
1836,0106
0,498
65
59431,6631
- Air
423146,1146
1
65
27504497,45
- E.α-amylase
47,4771
0,28
65
864,0832
Total
470030,9157
-
28647915,66
Tabel App B.7 Entalpi panas bahan masuk (900C) Komponen
Kg
E.Glukoamylase 5,7012 Total
(0C)
Cp(Kcal/kg 0C 0,286
5,7012
65
(Kcal)
105,9851 105,9851
App B-7
Menghitung Panas Reaksi ( R ) Reaksi yang terjadi adalah: Reaksi I : C12H22O11 + H2O
2 (C 6H12O6 )
Maltosa
f ( produk ), f R =
Glukosa (reaktan) dari buku Hougen 1954, hlm 307
f ( produk ) f
(reaktan)
= 673 60,1702 (1348,9 28.8817) (68,3174 30,0851) = - 3591,3553 kal/mol Reaksi II : (C6H10O5)3 + 3 H 2O
3 (C6H12O6)
Dextrin R =
f ( produk ) f
Glukosa (reaktan)
= 673 165,5604 (4108 56,3131) (68,3174 165,5604) = - 118624,2421 kal/mol Total R v = R 1 + R 2 = (-3591,3553) + (-118624,2421) = - 122215,5974 kal/mol
App B-8
Tabel App B.8 Komponen bahan yang keluar dari tangki sakarifikasi awal Komponen
Cp(Kcal/kg 0C
Kg
% Berat
Slurry: 411,5628
0,572
0,0009
- C6H12O6
40631,508
0,277
0,0865
- Protein
7344,0426
0,518
0,0156
- Lemak
1836,0106
0,498
0,0039
- Air
419624,381
1
0,8930
- E.α-amylase
47,4771
0,28
0,0001
- E.glukoamylase
5,7012
0,286
0,00001
Total
469900,7979
-
C12H22O11
1
Cp Campuran = (0,0009 x 0,572) + (0,0865 x 0,277) + (0,0156 x 0,518) + (0,0039 x 0,498) + (0,8930 x 1) + (0,0001 x 0,28) + (0,00001x 0,286) = 0,9275 Kcal/kg 0C Menghitung R Pada 600C R = R + (m .Cp . ) v
= - 122215,5974 + (469900,7979 x 0,9275 x 35) = 15131939,05 kcal
App B-9
Tabel App B.9 Entalpi bahan keluar dari tangki sakarifikasi awal (600C) Komponen
Kg
Cp(Kcal/kg 0C
(0C)
(Kcal)
Slurry: 411,5628
0,572
35
8239,4873
- C6H12O6
40631,508
0,277
35
393922,4701
- Protein
7344,0426
0,518
35
133147,4923
- Lemak
1836,0106
0,498
35
32001,6648
- Air
419624,381
1
35
14686853,34
- E.α-amylase
47,4771
0,28
35
465,2756
0,286
35
57,0690
-
C12H22O11
- E.glukoamylase 5,7012 Total
469900,7979
15254686,8
Menghitung Panas Yang Dibawah Oleh Air Pendingin ( 2 ) 2
= m x Cp x = m x 1 Kcal/kg 0C x (30 - 25)0C =5m
Menghitung Panas Yang Diserap Oleh Air Pendingin ( 4 ) 4
= m x Cp x = m x 1 Kcal/kg 0C x (60 - 25)0C = 35 m
App B-10
Menghitung Kebutuhan Air Pendingin 1 + 2 + R = 3 + 4
28647915,66 + 5 m + 15131939,05 = 15254686,8 + 35 m 30 m
= 28525167,91 28525167,91 30
m
=
m
= 950838,9303 kg/jam
Maka 2 = 5 m = 5 x 950838,9303 = 4754194,652 kcal 4 = 35 m = 35 x 950838,9303 = 33279362,56 kcal
Tabel App B.10 Neraca panas tangki sakarifikasi awal Entalpi Masuk (kcal) 1
Entalpi Keluar (kcal) 3 = 15254686,8
= 28647915,66
2 = 4754194,652
4 = 33279362,56
R = 15131939,05
Total
= 48534049,36
Total
= 48534049,36
3. Tangki Sakarifikasi Lanjut
1 60 C 0
T = 320C
App B-11
2 32 C 0
Neraca Panas Total = 1 + R = 2 Dimana: 1
= Panas yang terkandung dalam bahan masuk (600C)
2
= Panas bahan yang keluar (32 0C)
R
= Panas reaksi
Tabel App B.11 Menghitung panas dalam bahan masuk pada suhu 600C ( 1) Komponen
Kg
(0C)
Cp(Kcal/kg 0C
(Kcal)
Slurry: 411,5628
0,572
35
8239,4873
- C6H12O6
40631,508
0,277
35
393922,4701
- Protein
7344,0426
0,518
35
133147,4923
- Lemak
1836,0106
0,498
35
32001,6648
- Air
419624,381
1
35
14686853,34
- E.α-amylase
47,4771
0,28
35
465,2756
0,286
35
57,0690
-
C12H22O11
- E.glukoamylase 5,7012 Total
469900,7979
15254686,8
Menghitung Cp dari:
(CH4N2O): Cp = (1 x 1,8) + (4 x 2,3) + (2 x 6,2) + (1 x 4,0) = 1,8 + 9,2 + 12,4 + 4,0 = 27,4
App B-12
NPK: N Urea
= 27,4
P (H3PO 4) = (3 x 2,3) + (1 x 5,4) + (4 x 4,0) = 6,9 + 5,4 + 16 = 28,3 K (KCI) = (1 x 6,2) + (1 x 6,2) = 12,4 Cp urea
= fraksi massa x Cp komponen =
17,1218 27,4 100
= 4,6914 Cp NPK
= Fraksi massa x Cp komponen =
3,6861 68,1 100
= 2,5102 Cp ragi
=
13,5318 6,2 100
= 0,8389
App B-13
Tabel App B.12 Entalpi panas bahan masuk pada suhu 60 0C Kg
Cp (Kcal/kg 0C)
T (0 C)
(Kcal)
- NPK
468,3286
2,5102
35
41145,9458
- Urea
100,8242
4,6914
35
2960,3497
- Ragi
7,0577
0,8389
35
1158,8673
Total
576,2105
Komponen Nutrient:
45265,1628
Reaksi yang terjadi: Yeast saccharomyces cereviseae
C6H12 O6
2 C2H5OH + 2 CO2
Glukosa
Etanol
f ( produk ), f R v =
(reaktan) dari buku Hougen 1954, hlm 307
f ( produk ) f
(reaktan)
= (326,70 81,263) (67,6361) 673 225,7306 = 125435,7078 kal/mol Tabel App B.13 Komponen bahan yang keluar dari tangki sakarifikasi lanjut Komponen
Kg
Cp (Kcal/kg 0C)
% Berat
Slurry: -
C12H22O11
411,5628
0,572
0,0009
-
C2H5OH
3738,098
0,88
0,008
-
C6H12O6
33317,8366
0,277
0,0714
-
Protein
7344,0426
0,518
0,0157
App B-14
-
Lemak
1836,0106
0,498
0,0039
-
Air
419624,381
1
0,8987
-
E.α-amylase
47,4771
0,28
0,0001
-
E.glukoamylase 5,7012
0,286
0,00001
-
H2N.CN.NH2
468,3286
2,5102
0,001
-
NPK
100,8242
4,6914
0,0002
-
Ragi
7,0577
0,8389
0,00001
Total
466901,435
Cp campuran =
1
(0,0009 x 0,572) + (0,008 x 0,88) + (0,277 x 0,0714) + (0,0157 x 0,518) + (0,0039 x 0,498) + (0,8987 x 1) + (0,0001 x 0,28) + (0,00001 x 0,286) + (0,001 x 2,5102) + (0,0002 x 4,6984) + (0,00001 x 0,8389)
= 0,9396 Kcal/kg 0C R = R + (m .Cp . ) v
= 125435,7078 + (466901,435 x 0,9396 x 35) = 15479956,3 kcal Tabel App B.14 Menghitung panas dalam bahan keluar pada suhu 320C ( 2 ) Komponen
Kg
( C)
Cp(Kcal/kg 0C
0
(Kcal)
Slurry: -
C12H22O11
411,5628
0,572
7
1647,8975
-
C2H5OH
3738,098
0,88
7
23026,6837
-
C6H12O6
33317,8366
0,277
7
64603,2852
App B-15
-
Protein
7344,0426
0,518
7
26629,4985
-
Lemak
1836,0106
0,498
7
6400,3329
-
Air
419624,381
1
7
2937370,667
-
E.α-amylase
47,4771
0,28
7
93,0551
-
E.glukoamylase 5,7012
0,286
7
11,4138
-
H2N.CN.NH2
468,3286
2,5102
7
8229,1892
-
NPK
100,8242
4,6914
7
3311,0466
-
Ragi
7,0577
0,8389
7
41,4449
Total
466901,435
3071364,514
Tabel App B.15 Neraca Panas Sakarifikasi Lanjut Entalpi Masuk (kcal) 1
= 15254686,8
R
= 15479956,3
Total
= 3071364,514
Entalpi Keluar (kcal) 2 = 3071364,514
Total
= 3071364,514
4. Pemisahan Serat (RVF) Air Pencucian
1 32 C 0
T = 300 C
Air
App B-16
2 30 C 0
Neraca Panas Total = 1 = 2 + 3 Dimana: 1
= Panas yang terkandung dalam bahan masuk (320C)
2
= Panas bahan yang keluar (30 0C)
3
= Panas yang diserap oleh air
Tabel App B.16 Komponen bahan yang masuk pada suhu 32 0C Komponen
Kg
Cp (Kcal/kg 0C)
T ( C) 0
(Kcal)
Slurry: -
C12H22 O11
411,5628
0,572
7
1647,8975
-
C2H5OH
3738,098
0,88
7
23026,6837
-
C6H12O6
33317,8366
0,277
7
64603,2852
-
Protein
7344,0426
0,518
7
26629,4985
-
Lemak
1836,0106
0,498
7
6400,3329
-
Air
419624,381
1
7
2937370,667
-
E.α-amylase
47,4771
0,28
7
93,0551
-
E.glukoamylase 5,7012
0,286
7
11,4138
-
H2N.CN.NH 2
468,3286
2,5102
7
8229,1892
-
NPK
100,8242
4,6914
7
3311,0466
-
Ragi
7,0577
0,8389
7
41,4449
Total
466901,435
3071364,514
App B-17
Tabel App B.17 Menghitung panas bahan yang keluar 300C ( 2 ) Komponen
Kg
Cp (Kcal/kg 0 C)
T (0C)
(Kcal)
C2H5OH
3738,098
0,88
5
16447,6312
Air
167849,7524
1
5
839248,762
C12H22O11
164,6251
0,572
5
470,8278
C6H12O6
13327,1347
0,277
5
18458,0816
Total
185079,6102
874625,3026
Menghitung Panas Yang Diserap Oleh Air ( 3 ) 3
= m x Cp x = m x 1 Kcal/kg 0C x (30-25)0C =5m
Menghitung Kebutuhan Air Pencuci 1 = 2 + 3
3071364,514
= 874625,3026 + 5 m 5 m = 2196739,211 m =
2196739,211 5
m = 439347,8423 kg/jam Maka 3 = 5 m = 5 x 439347,8423 = 2196739,211 kcal
App B-18
Tabel App B.18 Neraca panas total Entalpi Masuk (kcal) 1
= 3071364,514
Entalpi Keluar (kcal) 2 = 874625,3026 3 = 2196739,211
Total
= 3071364,514
Total
= 3071364,514
5. Distilasi
Dimana:
f = Panas yang dibawah feed masuk kolom distilat (98,7850C) v
= Panas yang dibawah uap masuk ke kondensor (89,52 0C)
L
= Panas yang terbawah refluks masuk ke distilat
D = Panas yang terbawah liquid ke akumulator (80,870C) s
= Panas yang terbawah liquid masuk ke reboiler
App B-19
R = Panas yang terbawah uap masuk distilasi dari reboiler B = Panas yang dibawah produk bottom keluar dari
reboiler (250C) Qc
= Panas yang diserap air pendingin
Qs
= Panas yang diberikan oleh steam (1200C)
Qloss = Panas yang hilang Tabel App B.19 Entalpi bahan yang masuk pada suhu 30 0C Komponen
Kg
Cp (Kcal/kg 0C)
T ( C) 0
(Kcal)
C2H5OH
3738,098
0,88
5
16447,6312
Air
167849,7524
1
5
839248,762
C12H22O11
164,6251
0,572
5
470,8278
C6H12O6
13327,1347
0,277
5
18458,0816
Total
185079,6102
874625,3026
Menghitung Refluks Minimum dengan Metode Underwood Dengan trial suhu yang diperoleh: -
Suhu dew point distilat: 98,7850C
-
Suhu bubble point bottom: 250C
Dengan menggunakan persamaan 11.7-19 dan 11.7-20 Geankoplis, maka harga refluks minimum adalah: 1- q =
i Xif
i
Untuk liquid jenuh q = 1 Dengan trial and error,maka didapatkan harga = 2,138
App B-20
i Xid
i
Rm + 1 =
Rm + 1 = 6,3848 Rm
= 5,3848
R = 1,5 Rm = 1,5 x 5,3848 = 8,0772 R 8,0772 0,89 R 1 8,0772 1 Rm 5,3848 0,84 Rm 1 5,3848 1 Menghitung Kecepatan Aliran Uap dan Liquid 1 . Aliran Liquid Untuk Refluks (Lo) Lo R D
Lo = R x D = 8,0772 x 66,8272 = 539,7767 kg 2 . Aliran Uap Masuk Kondensor (V) V
= (R + 1) x D = (8,0772 +1) x 66,8272 = 606,6039 kg
3 . Aliran Liquid Masuk Reboiler (L`) L` = Lo + (q x F) = 539,7767 + (1 x 1215,1656) = 1754,9423 kg 4 . Aliran Uap Keluar Reboiler (V`) V` = V + F (q - 1) = 606,6039 + 1215,1656 (1 - 1) = 606,6039 kg
App B-21
Perhitungan Neraca Panas
Menghitung Panas Feed Masuk ( f ) Pada T = 98,7850C f
= 874625,3026 kcal
Tabel App B.20 Komposisi feed masuk Masuk
Kg
Mol
Fraski Mol
C2H5OH
3738,098
81,263
0,0669
Air
20141,9703
1118,9984
0,92861
C12H22O11
32,925
0,0963
0,00008
C6H12O6
2665,4269
14,8079
0,01219
Total
26578,4202
1215,1656
1
Menghitung Panas Yang Dibawah Uap Masuk Kondensor ( v ) Mv = Xid x V v = Mv x Hv
Tabel App B.21 Menghitung panas yang dibawah uap masuk kondensor ( v ) Komponen
Xid
V(kgmol)
Mv(kgmol)
Hv(Kcal/kgmol)
v (Kcal)
C2H5OH
0,0669
33931,4632
2270,0149
43,2834
98253,9629
Air
0,92861
182832,6928
169780,2669
593,5229
100768476,4
C12H22 O11
0,00008
298,8668
0,0239
0,0511
0,00122
C6H12O6
0,01219
24194,6131
294,9323
7,7859
2296,3134
Total
1
172345,238
App B-22
100869026,7
Menghitung Panas Yang Dibawah Liquid Sebagai Refluks Masuk Distilasi ( L ) Suhu uap sebagai refluks = 80,87 0C MI = Xid x Lo L = MI x Cp x (80,87-25) 0C
Tabel App B.22
Menghitung panas yang dibawah liquid sebagai refluks masuk distilasi ( L )
Komponen
Cp(Kcal/kg0 C)
L
Lo (Kg)
C2 H5OH
0,0669
30193,3652
2019,9361
0,88
55,87
99311,3703
Air
0,92861
162690,7225
151076,2318
1
55,87
8440629,071
C12H22O11
0,00008
265,9418
0,02128
0,572
55,87
0,68006
C6 H12O6
0,01219
21529,1862
262,4408
0,277
55,87
4061,5312
Total
1
MI (Kg)
T (0 C)
Xid
153358,63
8544002,653
Menghitung Panas Yang Dibawah Liquid Keluar Kondensor Sebagai Distilat ( D ) Suhu liquid sebagai distilat: 500C Md = Xid x (V - Lo) D = Md x Cp x (50 - 25) C 0
App B-23
Tabel App B.23 Menghitung panas yang dibawah liquid keluar kondensor sebagai distilat ( D ) Komponen
Xid
V-Lo(Kg)
Cp(Kcal/kg0C)
Md (Kg)
T (0 C)
D
C2 H5OH
0,0669
3738,098
250,07876
0,88
25
5501,7327
Air
0,92861
20141,9703
18704,0350
1
25
467600,875
C12H22O11
0,00008
32,925
0,002634
0,572
25
0,03767
C6 H12O6
0,01219
2665,4269
32,49155
0,277
25
225,00398
Total
1
18986,60794
473327,8494
Menghitung Panas Yang Dibawah Liquid Masuk Reboiler ( s ) Suhu liquid masuk reboiler: 600 C ML’ = Xib x L’ s = ML x Cp x (60 - 25) C ’
0
Tabel App B.24 Menghitung panas yang dibawah liquid masuk reboiler ( s ) suhu liquid masuk reboiler: 600C Komponen
Xib
L’ (Kg)
ML’ (Kg)
Cp(Kcal/kg0C)
T (0 C)
s
C2 H5OH
0,0194
31408,5308
609,3255
0,88
35
18767,2254
Air
0,9677
163905,8881
158611,7279
1
35
5551410,477
C12H22O11
0,00008
1481,1074
0,11849
0,572
35
2,37217
C6 H12O6
0,0129
22744,3518
293,4021
0,277
35
2844,5334
Total
1
159514,574
App B-24
5573024,608
Menghitung Panas Yang Dibawah Uap Dari Reboiler Ke Distilasi ( R ) Mv’ = Xib x V ’ R = Mv x Hv ’
Tabel App B.25 Menghitung panas yang dibawah uap dari reboiler ke distilasi ( R ) Mv’ = Xib x V ’ Komponen
V’ (Kgmol)
Xib
Mv’ (Kgmol)
R
Hv(kcal/kgmol)
C2 H5OH
0,0194
606,6039
11,7681
14,5385
171,0905
Air
0,9677
9038,3739
8746,4344
625,4409
5470377,805
C12H22O11
0,00008
0,87413
0,0000699
0,00517
0,00000036
C6 H12O6
0,0129
134,4143
1,73394
8,3375
14,4567
Total
1
8759,9365
5470563,352
Menghitung Panas Yang Dibawah Liquid Sebagai Hasil Bottom Dari Reboiler ( B ) Suhu liquid masuk reboiler: 600 C Mb = Xib x (L’ – V’) B = Mb x Cp x (60 - 25) C 0
Tabel App B.26 Menghitung panas yang dibawah liquid sebagai hasil bottom dari reboiler ( B ) Komponen
Xib
L’ – V’ (Kg)
Mb (Kg)
Cp(Kcal/kg0C)
T (0 C)
B
C2 H5OH
0,0194
30801,9269
579,55738
0,88
35
17850,3673
Air
0,9677
154867,5142
149865,2935
1
35
5145285,273
C12H22O11
0,00008
1480,2333
0,118419
0,572
35
2,37075
C6 H12O6
0,0129
22609,9375
291,66819
0,277
35
2827,7231
Total
1
15736,63749
App B-25
5165965,734
Menghitung Panas Yang Diserap Air Pendingin (Qc) v = L + D + Qc
Qc = v - ( L + D ) Qc = 100869026,7 – (8544002,653 + 473327,8494) Qc = 91851696,2 Kcal Massa air pendingin yang dibutuhkan: Qc = m x Cp x Qc 91851696,2 m 3674067,848kg Cp 1 (50 25)
Menghitung Panas Yang Hilang (Qloss) Qloss = 5% x (Qs + f ) = 0,05 x (Qs + 874625,3026) = 0,05 Qs + 43731,26513
Menghitung Panas Yang Diberikan Steam (Qs) Neraca Panas Total: f + Qs = D + B + Qc + Qloss
874625,3026 + Qs = 473327,8494 + 5165965,734 + 91851696,2 + 0,05Qs + 43731,26513 0,95 Qs = 96663095,75 Qs = 101750627,1 kcal Maka, Qloss
= 0,05 Qs + 43731,26513 = (0,05 x 101750627,1) + 43731,26513 = 5131262,62 kcal
App B-26
Massa steam yang dibutuhkan: Qs = m x m=
Qs 101750627,1 156521,6065 kg 2719,9 / 4,1840
Tabel App B.27 Neraca panas distilasi total Entalpi Masuk (kcal)
Entalpi Keluar (kcal)
f
= 874625,3026
D = 473327,8494
Qs
= 101750627,1
B = 5165965,734
Qc
= 91851696,2
Qloss = 5131262,62 Total
= 102625252,4
Total
= 102625252,4
6. Dehidrasi CaO
1 25 C 0
T =300C
3 30 C 0
Neraca Panas Total = 1 + R = 2 Dimana: 1
= Panas yang terkandung dalam bahan masuk (250C)
2
= Panas bahan yang keluar (300C)
R = Panas reaksi
App B-27
Tabel App B.28 Entalpi bahan yang masuk pada suhu 250C Komponen
Kg
T ( C)
Cp(Kcal/kg 0 C)
(Kcal)
0
Etanol
2715,6153
0,88
5
11948,7073
Air
142,6104
1
5
713,052
Total
2858,2257
12661,7593
Tabel App B.29 Panas bahan yang masuk (1000C) Komponen
Kg
CaO
443,6768
Total
443,6768
T ( C)
Cp(Kcal/kg 0C) 45,255
0
5
(Kcal)
100392,9679 100392,9679
Reaksi yang terjadi: CaO + H2O
Ca(OH) 2
f ( produk ), f (reaktan) dari buku Hougen 1954, hlm 307 R v =
f ( produk ) f (reaktan)
= 235,800 7,9228 (151,9 7,9228) (68,3174 4, 486) = - 971,1948 kal/mol Menghitung Cp: Ca(OH)2 = (1 x Ca) + (2 x O) + (2 x H) = (1 x 6,2) + (2 x 4,0) + (2 x 2,3) = 18,8
App B-28
Cp
= Fraksi massa x Cp komponen =
16,5097 x 18,8 100
= 3,104 Tabel App B.30 Komponen bahan hasil reaksi Komponen Ca(OH)2
16,5097
Total
16,5097
R =
Cp(Kcal/kg 0C)
Kg
3,104
% Berat 1 1
R v + (m.Cp. ) - (m.Cp. ) - (m.Cp. )
= -971,1948 + ((16,5097 x 3,104 x 5) - (443,6768 x 45,255 x 5) (142,6104 x 1 x 5) = - 88023,2275 kcal Tabel App B.31 Entalpi bahan keluar pada suhu 35 0 C ( 2 ) Komponen
Kg
T (0C)
Cp(Kcal/kg 0C)
(Kcal)
Etanol
2715,6153
0,88
10
23897,4146
Air
62,1624
1
10
621,624
Ca(OH)2
16,5097
3,104
10
512,4611
Total
2794,2874
25031,4997
App B-29
Tabel App B.32 Neraca panas total Entalpi Masuk 1
= 113054,7272
Entalpi Keluar 2 = 25031,4997
R = - 88023,2275
Total
= 25031,4997
Total
App B-30
= 25031,4997
APPENDIKS C SPESIFIKASI PERALATAN
1. Storage Fungsi
: Menyimpan bahan baku (ubi kayu)
Jumlah
: 1 buah
Bahan konstruksi
: Semen dan batu bara
Kapasitas bahan baku
: 680003,9419 kg/jam = 1499136,69 lb/jam
Densitas bahan
= 1,017 kg/L = 1,017 kg/L x 2,2046 lb/kg x 28,317 L/ft3 = 63,4895 lb/ft3
Waktu tinggal
= 7 hari
Kecepatan volumetric =
=
(Ulrich,hal 248)
kapasitas bahan Densitas 1499136,69lb / jam 63,4895lb / ft 3
= 23612,35622 ft3/jam Volume bahan selama 7 hari (168 jam) = 23612,35622 ft3/jam x 168 jam = 3966875,845 ft3 Volume rongga diperkirakan 5 % dari volume bahan, sehingga: Volume rongga
= 5 % x volume bahan = 0,05 x 3966875,845 ft3 = 198343,7922 ft3
App C-1
Jadi volume bahan total = volume bahan selama 15 hari + volume rongga = 3966875,845 ft3 + 198343,7922 ft3 = 4165219,637 ft3 Volume bahan diperkirakan 80% volume storage, maka: Volume storage
=
volume bahan total 80 %
=
4165219,637 0,8
= 5206524,546 ft3 = 147432 m3 Direncanakan: Tinggi storage (T)
= 12 m
Panjang : lebar
= 1:1
Volume storage
=pxlxt
147432 m3
= 1 x 1 x 13 m l2
= 11340,92308 m3
l
= 11,3409 m
p = l = 11,3409 m Spesifikasi peralatan: Volume storage
= 147432 m3
Tinggi storage
= 12 m
Panjang storage
= 11,3409 m
Lebar storage
= 11,3409 m
App C-2
2. Belt Conveyor Fungsi
: Mengangkut ubi kayu
Jumlah
: 1 buah
Bahan
: Rubber
Type
: Flat belt on flat belt idlers (Perry edisi 6 gbr.7 hal 7-10)
Kapasitas maks
: 1 m3/dt
Waktu angkut
: 3 menit = 0,05 jam
Lebar
: 14 in = 1,1667 ft = 0,36 m
(Perry edisi 6 hal 7-8)
(Ulrich,table 4-4 hal 71)
Luas penampang melintang : 0,11 ft2 Panjang = kecepatan volumetric x
= 23612,35622 ft3/jam x
Waktu angkot Luas penampang melintang 0,05 jam 2
0,11 ft
= 10732,88919 ft = 303,9232 m Panjang belt antara 10-50 m Kecepatan belt =
=
(Ulrich, table 4-4 hal 71)
kecepatan volumetric Luas penampang melintang
23612,35622 ft 3 / jam 0,11
= 214657,7838 ft/jam = 3577,62973 ft/menit
App C-3
Daya untuk menggerakkan belt: = 0,0027 x kapasitas 0,82 x panjang
(Ulrich, table 4-4 hal 71)
= 0,0027 x 1499136,69 lb/jam 0,82 x 10732,88919 ft = 1553,5168 lb.ft/jam = 1 Hp Spesifikasi Peralatan: Nama alat
: Belt conveyor
Type
: Flat belt on flat belt idlers
Panjang
: 10732,88919 ft
Lebar
: 1,1667 ft
Power
: 1 Hp
Jumlah
: 1 buah
3. Peeler Fungsi
: Mengupas kulit ubi kayu
Bahan konstruksi
: Stainless steel
Kapasitas
: 680003,9419 kg/jam = 11333,39002 kg/menit
Direncanakan
: Tiap mesin terdiri dari 4 peeler
Tiap run = 2 menit Maka dalam 1 jam pada mesin 1 = (60 menit/ 2 menit) x 10 buah ubi kayu = 300 buah ubi kayu Banyaknya mesin yang diperlukan =
11333,39002 kg/menit 300
= 37,77 buah = 38 buah
App C-4
Spesifikasi Peralatan: Kapasitas
= 11333,39002 kg/menit
Bahan
= Stainless steel
Jumlah mesin
= 38 buah
4. Pencucian Fungsi
= Mencuci ubi kayu yang telah dikupas
Massa bahan masuk = 680003,9419 kg/jam = 1499136,69 lb/jam Densitas
= 63,4895 lb/ft3
Densitas air
= 999,87 kg/m3 = 62,4261 lb/ft3
Waktu tinggal
= 10 menit = 0,17 jam = 1499136,69 lb/jam x 0,17 jam = 254870,2373 lb/menit
Direncanakan 6 bak pencuci, maka massa ubi kayu tiap bak: =
254870,2373 lb/menit 6
= 42478,3729 lb/menit Massa air pencuci
= 680003,9419 kg/jam = 1499136,69 lb/jam
Massa total
= (42478,3729 + 254870,2373) lb/menit = 297348,6102 lb/menit
App C-5
Ρcampuran
=
=
massa total massa ubi kayu massa air ubi kayu air 297348,6102 254870,2373 254870,2373 63,4895 62,4261
= 36,7228 lb/ft3 Volume ubi kayu tiap bak =
42478,3729 lb/menit 63,4895 lb/ft 3
= 669,0614 ft3/menit Volume rongga diperkirakan 25% volume ubi kayu tiap bak, sehingga: Volume rongga
= 25% x volume ubi kayu = 0,25 x 669,0614 ft3/menit = 167,2654 ft3/menit
Volume total
=
297348,6102 lb/menit 36,7228 lb/ft 3
= 8097,1116 ft3/menit Volume liquid
= volume total + volume rongga = 8097,1116 ft3/menit + 167,2654 ft 3/menit = 8264,377 ft3/menit
Volume liquid
= 80% x volume bak
8264,377 ft3/menit
= 0,8 x volume bak
Volume bak
= 10330,4713 ft3/menit
App C-6
Direncanakan ukuran bak pencuci: Panjang
=2x
Lebar
=x
Tinggi
= 1,5 x
Volume bak
=pxlxt
10330,4713
= 2x x 1,5x
x
= 7,7145 ft
Jadi panjang
= 2 x 7,7145 ft = 15,429 ft
Lebar
= 7,7145 ft
Tinggi
=1,5 x 7,7145 ft = 11,5718 ft
Spesifikasi Peralatan: Volume bak
= 10330,4713 ft3
Jumlah bak pencuci
= 6 buah
Bahan konstruksi
= Beton
Panjang
= 15,429 ft = 185,148 in
Lebar
= 7,7145 ft = 92,574 in
Tinggi
= 11,5718 ft = 138,8616 in
App C-7
5. Mesin Penggilingan Fungsi
= Mengubah ubi kayu menjadi pati dengan penambahan air
Jumlah
= 1 buah
Type
= Rotary Knife Cutter
Bahan
= Stainless steel
Bahan masuk
= 612003,5477 kg/jam = 134923,021 lb/jam
Dari perry edisi 6 tabel 8-16 hal 8-29 didapatkan: Kecepatan putaran
= 920 rpm
Diameter rotor
= 25 cm
Panjang pisau
= 46 cm
Jumlah pisau
= 10 buah (5 pisau bergerak dan 5 pisau tetap)
Untuk feed masuk sebesar 134923,021 lb/jam Total tambahan air yang masuk ke rotary filter: = Air terserap singkong + air tambahan + total air tambahan = 382502,2173 kg + 382502,2173 kg + 424701,2822 kg = 1189705,717 kg Maka ditetapkan rotary knife cutter dengan: Feed rate
= 3000 lb/jam
Screen opening
= ¾ in
Power
= 6 Hp
Jumlah
= 1 buah
Kesimpulan; type
= rotary knife cutter
Feed rate
= 3000 lb/jam
App C-8
Kecepatan putaran = 920 rpm Bahan
= Stainless steel
Diameter rotor
= 25 cm
Jumlah
= 1 buah
Panjang pisau
= 46 cm
Jumlah pisau
= 10 buah
Screen opening
= ¾ in
Power
= 6 Hp
6. Reaktor Liquifikasi Fungsi
: Mengubah larutan pati menjadi dekstrin
Massa bahan masuk : 646246,0496 kg/jam = 1424714,041 lb/jam Densitas lar. Pati
: 1,122 g/cm3 = 1122 kg/m 3 = 70,0442 lb/ft3 (Geankoplis, App A4-2)
Suhu operasi
: 30 0C
Tekanan operasi
: 1 atm
Perhitungan: A. Menghitung volume tangki Volume larutan pati selama waktu tinggal 1 jam VL =
=
massa liquid liquid 1424714,041 lb/jam 1 jam = 20340,21434 ft3 3 70,0442 lb/ft
App C-9
Digunakan 3 buah tangki untuk kontinu proses, sehingga: VL =
20340,21434 ft3 = 6780,0714 ft3 3
Volume ruang kosong = 10 % x 20340,21434 ft3 = 2034,0214 ft3 Volume coil dan pengaduk = 5 % x 20340,21434 ft3 = 1017,0107 ft3 Volume total = Vliquid + Vruang kosong + Vcoil dan pengaduk = 20340,21434 ft3 + 2034,0214 ft3 + 1017,0107 ft3 = 23391,24644 ft3 B. Menentukan diemeter reaktor liquifikasi Asumsi: Ls = 1,5 di
.di 3 Volume reaktor liquifikasi = di 2 Ls 0,0847 d 3 24.tg1 / 2 4 6780,0714 ft
.di 3 = di 2 (1,5) 0,0847d 3 24.tg 60 4
6780,0714 ft3
= 0,0755 di3 + 1,1775 di3 + 0,0847 d3
6780,0714 ft3
= 1,3377 di3
di
= 17,5406 ft = 210,4872 in
3
C. Menentukan tinggi silinder reaktor liquifikasi Ls = 1,5 di = 1,5 x 17,5406 ft = 26,3109 ft
App C-10
D. Menentukan tekanan design (Pi) Volume lar. Pati dalam shell: = vol lar.pati - vol tutup bawah - vol tutup atas = 6780,0714 ft3 -
3,14(4,9827) 3 - 0,0847 (17,5406)3 24 tan 60
= 6780,0714 ft3 – 9,3444 – 457,1058 = 6313,6212 ft3 Tinggi lar. Pati dalam shell (H): =
volume lar. Pati dalam shell 2 1/ 4./ 4
6313,6212 ft 3 = = 20,5203 ft 1/4.(17,5406) 2 Tekanan hidrostatik
Tekana design (Pi)
=
(H 1) 144
=
70,0442lb / ft 3 (20,5203 ft - 1) = 9,495 psia 144
= 9,495 psia + 14,7 psia = 24,195 psia = 24,195 psia -14,7 = 9,495 psig
App C-11
E. Menentukan tebal silinder reaktor liquifikasi Tekanan design (Pi) = 9,495 psig ts =
pi.di C 2( f .E 0,6 pi )
ts =
(9,495)(210,4872) 1 2(12650)(0,8) - (0,6)(9,495 ) 8
ts = 0,0658 x
ts =
16 16
1,0528 1 in 16 16
Standarisasi do: do = di + 2 ts = 210,4872 + 2 (1/16) = 210,7997 in Dengan pendekatan kebawah maka didapatkan: do = 211 icr = 12 ½ r
= 170
(Brownell and Young, tab 5-7, hal 90)
Menentukan harga baru di: di = do – 2 ts di = 211 – 2 (1/16) di = 210,875 in = 17,5729 ft.
App C-12
Volume reaktor liquifikasi
=
.di 3 di 2 Ls 0,0847 d 3 24.tg1 / 2 4
17024,50007 +242,2699 Ls + 0,0847 (17,5729)3 24tg 60
6780,0174 ft3
=
6780,0174 ft3
= 409,5458208 + 242,2699Ls + 459,6357
5910,8359 ft3
= 242,2699 Ls
Ls
= 24,3996 ft = 292,7952 in.
Cek hubungan Ls dengan di: Ls 24,3996 = = 1,39 < 1,5 (memenuhi) di 17,5729
F. Menentukan tebal tutup atas tha
=
0,885 p.D +C F .E 0,1 pi
tha
=
0,885 (9,495)(170) 1 (12650)(0,8) 0,6(9, 495) 8
tha
=
1428,52275 1 10114,303 8
(Brownel and Young, hal 258)
16 = 0,1442 16
=
2,3072in 2 in 16 16
App C-13
G. Menentukan tebal tutup bawah thb =
pi.di +C 2( FE 0,6 pi ) cos 1/ 2
=
9, 495 210, 4872 1 2(12650 0,8) (0,6 9,495) cos 60 8
=
1998,575015 1 20240 (5,697 0,5) 8
=
1998,575015 1 20240 2,8485 8
= 0,099 +
=
16 16
1,0988 2 in = in 16 10
H. Menentukan tinggi reaktor liquifikasi Tinggi shell
= Ls = 26,319 ft = 315,828 in.
Tinggi tutup atas ha
= 0,169 x di = 0,169 x 210,8125 in = 35,6273 in.
Tinggi tutup bawah: hb
=
0,5 di 0,5 210,8125 = = 60,8546 in. tg1 / 2 1,7321
Tinggi reaktor Liquifikasi = T.Shell + T.tutup atas + T.tutup bawah = 315,828 in + 35,6273 + 60,8546 in = 412,3099 in = 34,3592 ft.
App C-14
Menentukan diameter impeller: Dt Di
=3
Di
=
Dt 210,8125 = in = 70,2708 in = 5,8559 ft = 1,7849 m. 3 3
Menentukan tinggi impeller dari dasar tangki: Zi Di
= 0,5
Zi
= 0,5 Di = 0,5 x 70,2708 in = 35,1354 in = 2,92795 ft = 0,8924 m
Menentukan panjang impeller: L 1 = Di 2
L =
=
1 Di 3 1 x 70,2708 in = 23,4236 in = 1,95196 ft. 3
Menentukan lebar impeller. W = 0,11 Di
W = 0,11 x 70,2708 in = 7,7298 in = 0,6441 ft.
App C-15
Menentukan daya pengaduk: NRe =
n Di 2
P
n 2 Di 2 gc
=
(GG Brown, hal 507)
Dimana: n
= Putaran pengaduk ditetapkan 100 rpm = 1,67 rps
di = Diameter impeller(ft) P = Daya motor (lbft/dtk)
= Densitas larutan pati = 1,122 g/cm3 = 1122 kg/m 3 = 70,0442 lb/ft3
= 3,96 cp = 0,0027 lbft/detik gc = 32,2 lb/detik2lbf = 115920 lbft/men2lbf NRe =
n Di 2
=
1,67(5,8559) 2 70,0442 0,0027
=
4011,2151 = 1485635,22 0,0027
Type aliran turbulen, maka didapatkan harga =0,75 (GG Brown, fig477, hal:507)
n 2 Di 5 P= gc 0,75 70,0442 (1,67 ) 2 (5,8559) 5 = 32,2
App C-16
=
1008868,69 32,2
= 31331,3258 lbft/dt = 0,1222 Hp. Ditetapkan motor = 80 %,pengaduk = 60 % Maka P =
0,1222 = 0,25 Hp. 0,8 0,6
I. Pipa sparger Data perencanaan: Diameter pengaduk = 67,9583 in Asumsi susunan lubang spray berbentuk segitiga Asumsi diameter lubang = 0,25 Rate steam
= 470030,9157 kg/jam = 1036230,15716 lb/jam.
Rate Volumetric =1036230,175 x 3,111 = 3223712,018 ft3/jam. Dipakai pipa IPS dengan ukuran: - Panjang = 5 ft - Nominal size = 1,5 in - Sch Number = 40 - OD = 1,9 in - ID = 1,61 in
(Geankoplis App A 5-1)
App C-17
Kecepatan liquifikasi: Kecepatan steam =
3223712,018 / 4 1,612
=
3223712,018 3,14 / 4 1,612
=
3223712,018 = 1584290,542 2,0347985
= 440,4326 ft/dtk Luas satu spager =
=
2 d 4 3,14 (1,61) 2 = 2,0348 in2 4
Luas lubang speger =
3223712,018 = 915,6192 ft 3600 0,978
Jumlah lubang
915,6192 915,6192 = 915,6192 / 144 6,3585
=
= 143,9992 144 buah. Jarak antara lubang PT = 1 Luas satu segitiga
= ½ (PT x sin 60) x PT = ½ (0,866) x 1 = 0,433 1n
Menentukan diameter spager: Luas spager = 3,14 /4 x d2 0,05
= 0,758 d2
d
= 1,5962 in
Dari perhitungan didapatkan d spager = 1,5962 in < 1,16 in, maka diameter spager sudah memenuhi.
App C-18
Spesifikasi Peralatan: Nama alat
: Reaktor Liquifikasi
Type
: Tangki berpengaduk berbentuk silinder tegak dengan tutup dengan tutup atas berbentuk standartdishead dan tutup bawah berbentuk conical denga α= 120 0C.
Bahan
: Carbon steel SA283 grade D type 316
Jumlah
: 2 buah
7. Reaktor Sakarifikasi Awal (dikerjakan oleh Sebastiana Fano) 8. Reaktor Sakarifikasi Lanjut Fungsi
= Tempat terjadinya fermentasi glukosa menjadi etanol. Waktu tinggal 48 jam.
Dirancang: - Bejana berbentuk silinder tegak dengan asumsi Ls = 1,5 di - Tutup atas dan tutup bawah berbentuk standart dishead - Tangki dirancang 33 % lebih besar - Bahan konstruksi carbon stell SA 53 Grade B - Faktor korosi: C 1/8’’ = 2/16’’ - Pengelasan: E = 0,8 - Allowable strees: f = 12750 (App. D Brownell & Young) - Bejana dilengkapi dengan coil pendingin dan pengaduk - ρ= 69,8839 lb/ft 3 - μ= 21,8055 cp = 1,2132 . 10-3 lbm/ft.dt
App C-19
Massa masuk = 469900,7979 kg/jam = 1035943,299 lb/jam a. Menentukan volume tangki 469900,7979 2,2046 = 14822,6309 ft 3 69,8893
Volume liquid
=
Volume tangki
= 1,33 x 14822,6309 = 19714,0991 ft 3
Volume total
= 34536,73 ft3
b. Menentukan dimensi tangki Vliq
=
1 . di2 . Li + 0,000049 . di3 . 123 4
19714,0991
=
1 . di2 . Li + 0,000049 . di3 . 123 4
= 0,79206 di3 di
= 13,8448 ft x 12 in/ft = 166,1376 in
Li
= 1,5 di = 1,5 x 13,8448 = 20,7672 ft x 12 in/ft = 249,2064 in
Menentukan tekanan design: P = P atm + P hidrostatik = 14,7 + (ρ. g/gc . h) 69,8839 = 14,7 + (12in / ft) 3 1249,2064 = 24,7784 psi
App C-20
Menentukan tebal tangki: ts =
=
pi.di C 2( f .E 0,6Pi) 24,7784 124,67 2 2(12750 0,8 0,6 24,7784) 16
= 0,2766 x
16 2 4,179 5 x = in = in 16 16 16 16
Standarisasi tabel 5.7 hal 90 Brownell & Young do = 126 in x
1 ft = 10,5 ft 12in
ts = 3/8 in di = do – 2 ts = 126 – (2 . 3/8) = 125,25 in x
1 ft = 10,43 ft 12in
Menentukan tinggi tangki: Vt
=
1 di2 Ls + 2 (0,000049 di3 . (12)3) 4
34536,73
=
1 x x 10,43752 x Ls + 2 (0,000049 x 10,43753 x 123 ) 4
Ls
= 124,1989 ft x 12 in/ft = 1490,3868 in
App C-21
c. Menentukan tebal tutup atas dan tutup bawah Bentuk standart dishead: r = di = 125,25 in tha
=
0,885 Pi r +C f .E 0,1.Pi
=
0,885 24,7784 125, 25 2 + 12750 0,8 0,1 24,7784 16
= 0,269 x icr
16 2 5,871 + = 6/16 in 16 16 16
= 6 % x r = 0,06 x125,25 = 7,515 in
d. Menentukan pengaduk Digunakan impeler jenis turbin dengan 6 buah plate blade tanpa buffle. Menurut gambar 9.13 Mc. Cabe ed. 3 hal 242 kurva D S1
= 0,33
S3
= 0,25
S4
= 0,25
Jika: Da
= Diameter plade
L
= Panjang blade
W
= Lebar blade
Dt
= Diameter tangki
App C-22
Maka: Da Dt
S1
=
Da
= S1 . Dt = 0,33 x 10,4375 = 3,444 ft
S3
=
L
= S3 . Da = 0,25 x 3,444 = 0,861 ft
S4
=
W
= S4 . Da = 0,25 x 3,444 = 0,861
L Da
W Da
Kecepatan putaran = 15
NRe
putar 1menit putaran = 0,25 menit 60 det ik det ik
Da 2 N 69,8839 3,444 2 0,25 = = = 17089,106 1,2132.10 3
Persamaan 9.19 Mc. Cabe m
=
a log 10 N Re b
Tabel 9.1 Mc. Cabe diperoleh: -
a=1
-
b = 40
Maka: Np koreksi = Np . Nfr m Np koreksi = 1 x (6,69 . 10-3)-0,106 = 1,70
App C-23
Menentukan power motor: P
=
N P .N 3 .Da5 . gc
=
1,70 0,253 3,4445 69,8839 1hp 27,955lbft / dt 32,174 550lbft / dt
………..
pers.9.20 Mc. Cabe
= 0,06 Hp Grand losses (kebocoran tenaga akibat poros dan bearin): = 10% .P = 0,1 x 0,06 = 0,006 Hp Power input = 0,06 + 0,006 = 0,066 Hp Transmition system losses (kebocoran tenaga akibat motor,seperti pada belt dan gear): = 20 % . Power input = 0,2 x 0,066 = 0,0132 Hp Total Hp yang diperlukan = 0,066 + 0,0132 = 0,0792 Hp Jadi dipake motor dengan power = 0,5 Hp
App C-24
e. Coil pendingin M : 469900,7979 kg/jam = 1035943,299 lb/jam Q : 15254686,8 kcal/jam Perhitungan: T1 = 320C = 89,6 0F
t1 = 600C = 1400F
t 2 = 320C = 89,60F
T2 = 320C = 89,60F Menentukan LMTD
t1 = T1 – t2 = 89,6 – 89,6 = 00F t 2 = T2 – t1 = 89,6 – 140 = -50,40F LMTD -
t1 t 2 0 (50,4) 50,4 0 F ln t1 / t 2 ln 0 / 50,4
Temperatur kalorik Tc
= ½ (T1 + T2)
tc = ½ (t1 + t2)
= ½ (89,6 + 89,6)
= ½ (140 + 89,6)
= 89,60F
= 114,80F
Dari Kern, tabel 11,hal. 844, untuk 1½ Sch 40 in diperoleh: do
= 1,9 in
di
= 1,610 in
a’
= 2,04 in2
a’’
= 0,498 ft2
App C-25
Tabel 5.1 Evaluasi perpindahan panas Shell (larutan)
Tube (air)
dp 2 3,444 2 69,8839 (15 60) NRe = 2,42 1,8055 2,42 = 999916,65
1 ft 2 ap = 2,04 in x 0,0142 ft 2 2 144in 2
Gt =
M ap
Gmbr. 20 hal 718 Kern 1035943,299 72953753, 45lb / Jft 2 0,0142
Jc = 2000 k ho = Jc x d vesel
cp k w 1/ 3
0 ,14
NRe =
k = 0,3048 Btu/jam (ft 2)(0F/ft)
di Gp 2, 42
1,61 72953753,45 = 12 1,20 2,42
Cp = 0,8536 Btu/lb0F 1/ 3
0,3048 0,8536 1,8055 2, 42 ho = 2000 x x1 14375 0,3048
= 337050,303 Gbr. 14 hal. 823 Kern = 1,2 cp
20
= 238,221 Btu/Jft F Gbr. 24 hal 834 Kern JH = 160 0, 14
k cp hi = JH x 1 di k w 1/ 3
k = 0,356 Btu/(hr)(ft 2)(0F/ft) tabel 4 hal. 800 Fig. 2 hal. 804 Cp = 1 Btu/lb0F 1/ 3
0,356 1 1,20 2,42 hi = 160 x 1 1,61 0,356 12
= 854,622
App C-26
hio = hi x
di do
= 854,622 x
Uc
=
hio ho 724,180 238, 221 hio ho 724,180 238,221
= 179,255 Btu/Jft2 0F Rd
=
U c U D U c U D
Tabel 12 hal 845 Kern didapat: Rd = 0,004 0,004 =
= 104,399 Btu/jam ft2 0F
UD
A
179,255 U D 179,255 U D
=
Q U D t LMTD
1 Btu 15254686,8 kcal 0,2552 kcal 104,399 50,4
= 11360,456 ft2 L
=
A a' '
=
11360,456 0,498
= 22812,1606 ft nc
=
L .dc
App C-27
1,61 724,180 1,90
Asumsi: dp < dc < di 3,444 < dc < 10,4375 dc = 7 ft nc =
22812,1606 1037,8599 3,14 7
nc 1000 buah hc
= (nc – 1)(lc + do) + do
Asumsi: lc
= 1,5 in
hc
1,5 1,9 1,9 = (1000-1) 12 12 12
= 283,2083 ft
Lls
mL () 0,000049 di 3 (12) 3 pL = 2 .d 4
Lls
5625,3904 2,2046 6 0,000049 10,4375 3 (12) 3 69 , 8839 = 4
Lls
= 11,3195 ft
Tinggi coil < tinggi larutan, maka coil tercelup oleh larutan rancangan sesuai.
App C-28
Kesimpulan:
Vtotal
= 34536,73 ft3
ts
= 3/8 in
do
= 10,43 ft
di
= 10,4375 ft
Ls
= 124,1989 ft
r
= 125,25 in
tha
= 6/16 in
icr
= 7,515 in
thb
= 6/16
Dimensi Pengaduk:
Da
= 3,444 ft
L
= 0,861 ft
W
= 0,861 ft
N
= 0,25
Daya
= 0,5 Hp
Jumlah blade = 6 buah plate
putaran detik
Dimensi Coil Pendingin:
dc
= 7 ft
nc
= 1000 buah
Lc
= 1,5 in
Pipa coil = 1 ½ ’’IPS Sch 40
di
= 1,610 in
App C-29
a’
= 2,04 in2
do
= 1,9 in
a’’
= 0,498 ft2/ft
hc
= 283,2083 ft
9.
Pemisahan Serat (RVF) Fungsi
: Untuk memisahkan larutan dan cakenya
Type
: Rotary Vacum Filter
Perencanaan: Bahan konstruksi : Carbon Steel SA-135 Grade B Tekanan filtrasi
: 20 bar = 41766,7328 ( )
Faktor tahanan
: 0,25 x10-8
Waktu filtrasi
: 1 jam
Kapasitas cake
= 158501,19 kg/jam = 349431,7235 lb/jam
Berat solid
= 1 jam x 349431,7235 lb/jam = 349431,7235 lb/jam
Densitas solid
= 53,2326 lb/ft3
Volume solid
=
Kapasitas filtrat
= 26578,4202 kg/jam = 58594,78517 lb/jam
Densitas filtrat
= 87,7767 lb/ft3
Berat solid 349431,7235 lb 6564,2430 ft3 3 solid 53,2326lb / ft
Kecepatan volumerik filtrat: =
58594,78517 lb/jam 667,5437 ft 3 / jam 3 87,7767 lb/ft
= 11,125728 ft3/menit
App C-30
W=
Berat solid 349431,7235 lb/jam = 523,4589 lb/ft3.jam 3 volume filtrat 667,5437 ft / jam
Viskositas filtrat = ( =0,0054) lb/ft.sekon
V
=
v w 2 A2 k
V
=
160menit = 5,3929 ft 3 3 11,125728 ft /menit
5,3929 ft3
=
11,125728 0,0054 5,3929 2 A 2 41766,7328 0,25.10 8
5,3929 ft3
=
0,3239997 0,000208834 A 2
0,00112622
= 0,3239997
A
= 3,47599 ft3
Dari Ulrich, tabel 4-23 hal 223 luas area terletak antara 1-1000 m2 sehingga perhitungan diatas memenuhi. Spesifikasi Alat: Nama
= Pemisahan Serat (RVF)
Fungsi
= Untuk memisahkan larutan dari cakenya
Type
= Rotary Vacum Filter
Bahan konstruksi
= Carbon Steel SA-135 Grade B
App C-31
10. Distilasi
(Dikerjakan oleh Sumanti Makmur)
11. Decanter Fungsi
= Untuk memisahkan air, gukosa dan maltosa dengan etanol.
Type
= Tangki horizontal dengan tutup kanan dan kiri standart dishead.
Tekanan
= 1 atm
Massa bahan = 185079,6102 kg/jam = 408026,5086 lb/jam 1. Etanol
= 3738,098 kg/jam = 8241,01085 lb/jam
2. H2O
= 167849,7524 kg/jam = 370041,5641 lb/jam
3. C6H12O6
= 13327,1347 kg/jam = 29381,0011 lb/jam
4. C12H22O11 = 164,6251 kg/jam = 362,9325 lb/jam Dasar Perancangan: a. Bahan konstruksi
= Carbon Steel SA-240 Grade M Type 316(f = 18750)
b. Pengelasan
= Double Welded But Joint (E = 0,8) dan C = 1/16
c. Ls
= 1,5 di
Perhitungan: 1. Menentukan kapasitas tangki Kapasitas tangki
= Waktu tinggal x laju alir massa = 1 jam x 408026,5086 lb/jam = 408026,5086 lb/jam
2. Menentukan dimensi kolom Densitas campuran
= 0,0660 kg/L = 4,1202 lb/ft3
Densitas light liquid = 0,8269 lb/ft3 = 13,2457 kg/m3
App C-32
Densitas heavy liquid = 3,2956 lb/ft3 = 52,7911 kg/m3 Volume liquid
=
Laju alir
=
408026,508 6 lb/jam 4,1202lb/ft 3
= 99030,75302 ft3 Direncanakan volume liquid 90% bahan masuk, maka: Volume total
=
Volume liquid 0,9
=
99030,75302 ft 3 0,9
= 110034,17 ft3 3. Menentukan dimensi tangki Volume total
= V1 + V 2 + V3
Volume total
= ((0,0847) .di3) + ( /4 x di2 x Ls) + (0,0847) . di3)
110034,17 ft3
=
110034,17 ft3
= 1,3469 di3 di
3,14 2 3 di Ls 2(0,0847.di ) 4
= 81,6944 ft = 980,3328 in
4. Menentukan tinggi silinder Ls = 1,5 x di = 1,5 x 980,3328 = 1470,4992 in = 122,5416 ft
App C-33
5. Menentukan tinggi liquid dalam shell(Lls) Volume liquid
= V1 + V 2
99030,75302 ft3
= ((0,0847) . di3) + (
99030,75302 ft3
= ((0,0847)( 81,69443) + (0,785 x 81,69442 x Lls)
99030,75302 ft3
= 44505,4914 + 5239,0704 . Lls
5239,0704. Lls
= 54525,26162 ft3
Lls
2 di Lls ) 4
= 0,0104 ft = 0,1248 in
6. Menentukan tebal tangki (ts) ts =
Pi di C 2( f .E 0,6Pi)
(Pers 4-1.5 Ulrich hal 252)
Dimana: Pi = Tekanan operasi r
= Jari-jari, in
f
= Allowable stress, psia
Maka: ts =
=
Pi di C 2( f .E 0,6Pi) 14,7 980,3328 1 2(18750 0,8) (0,6 14,7 ) 16
= 0,5431 in =
8 2 16 16
App C-34
Standarisasi do: do = di + 2 ts = 980,3328 in + 2 (2/16) = 980,5828 in Standarisasi do dari table 5.7 Brownell & Young hal 90 didapat: do = 120 in di = do – 2 ts = 120 – 2 (2/16) = 119,75 in = 9,9791 ft 7. Menentukan tebal tutup a. Tebal tutup atas (tha) tha
=
0,885 Pi r C ( f .E 0,1Pi)
=
0,885 14,7 119,75 1 (18750 0,8 0,1 14,7) 16
= 0,1039 in x 16/16 =
1,6624 2 in 16 16
b. Tebal tutup bawah (thb) thb = tha =
2 in 16
8. Menentukan tinggi tutup a. Tinggi tutup atas (ha) ha
= 0,169 x di = 0,169 x 119,75 = 20,2378 in = 1,6865 ft
App C-35
b. Tinggi tutup bawah (hb) hb = ha = 20,2378 in c. Tinggi total tangki (H) H = ha + Ls +hb = 20,2378 in + 1470,4992 in + 20,2378 in = 1510,9748 in = 125,9146 ft 9. Menentukan tinggi liquid overflow Tinggi heavy liquid overflow Z3 = ½ x Ls + tinggi tutup = (½ x 122,5416) + 1,6865 = 62,9573 ft Tinggi light liquid overflow Z1 = Ls + tinggi tutup = 122,5416 + 1,6865 = 124,2281 ft Spesifikasi Alat: Nama alat
= Decanter
Fungsi
= Untuk memisahkan air, gukosa dan maltosa dengan etanol.
Type
= Tangki silinder horizontal dengan tutup kanan dan tutup kiri standart dishead
Bahan
= Carbon Steel SA-240 Grade M type 316
Tinggi light liquid = 124,2281 ft Tinggi heavy liquid = 62,9573 ft
App C-36
Dimensi tangki
=H
= 1510,9748 in = 125,9146 ft
= Lls
= 0,0104 ft = 0,1248 in
= ts
= 2/16 in
12. Dehidrasi Nama alat
= Tangki dehidrasi
Fungsi
= Tempat berlangsungnya reaksi dehidrasi etanol dengan bantuan CaO
Type
= Tangki berbentuk silinder tegak dengan tutup atas standart dishead tutup bawah conis (α= 1200).
Tekanan
= 1 atm
Waktu operasi = 1 jam Kapasitas
= 2858,2257 kg/jam = 6301,2444 lb/jam
Perhitungan: 1. Menentukan dimensi tangki Densitas campuran
= 112,374 lb/ft3
Padatan pengisi bejana = 80% Waktu tinggal
= 1jam
Massa bahan
= 6301,2444 lb/jam x 1 jam = 6301,2444 lb
Volume CaO
=
massa 6301,2444 lb = 56,0739 ft 3 112,374 lb/ft 3
Karena volume larutan 80% volume tangki, maka: Standarisasi do: do = di + 2 ts
App C-37
= 89,6152 in + 2 (2/16) = 89,8652 in Standarisasi do dari table 5.7 Brownell & Young hal 89 didapat: do = 90 ts = 2/16 di = do – 2 ts = 90 – 2(2/16) = 89,75 in = 7,4792 ft icr = 6% (89,75) = 5,385 in r
= di = 89,75 in
2. Menentukan tabal tutup a. Tebal tutup atas (tha) tha
=
0,885 Pi r C ( f .E 0,1Pi)
=
0,885 14,7 89,75 1 (18750 0,8) (0,1 14,7) 16
= 0,1403 in = 2/16 in b. Tebal tutup bawah (thb) thb
=
=
Pi di C 2( f E 0,6 Pi) 14,7 89,75
1 2(18750 0,8 0,6 14,7) cos 60 C 16 0
= 0,1505 in = 2/16 in
App C-38
3. Menentukan tinggi tutup a. Tinggi tutup atas (ha) a
=
di 89,75 44,875 in 2 2
AB = a – icr
= 44,875 – 5,385 = 39,49 in
BC = r – (icr)
= 89,75 - 5,385 = 84,365 in
B
= r – AC
= 89,75 -
(84,365) 2 (39,49) 2
= 15,1981 in Maka: ha
= tha + B + sf
ha
= 2/16 in + 15,1981 in + 1,5 = 16,8231 in
b. Tinggi tutup bawah (conical) thb = ½ x
di 89,75 ½ 51,8157 in = 4,3179 ft tg ½ 1,7321
Lhb = ha = 51,8157 in + 1,5 = 53,3157 in c. Tinggi total tangki (H) H = ha + Ls + hb = 16,8231 in + 134,3872 + 53,3157 in = 204,526 in = 17,038 ft
App C-39
Spesifikasi Alat: Nama
: Tangki dehidrasi
Type
: Silinder tegak dengan tutup atas dan bawah standart dishead
Bahan
: Carbon Steel SA-240 Grade M
Kapasitas
: 6301,2444 lb/jam
Dimensi tangki: -
H : 204,526 in = 17,038 ft
-
ts : 2/16
-
tha = thb = 2/16
App C-40
APPENDIKS D UTILITAS
Unit utilitas merupakan sarana yang paling penting bagi kelangsungan proses produksi. Unit utilitas yang diperlukan pada Pra Rencana Pabrik Etanol ini meliputi: A. Unit penyediaan steam B. Unit penyediaan air C. Unit penyediaan listrik D. Unit penyediaan bahan bakar
A. Unit Penyediaan Steam 1. Untuk kebutuhan pemanas Tabel App D.1 Kebutuhan pemanas No
Nama Peralatan
Kebutuhan Steam (kg/jam)
1
Reaktor Liquifikasi
40423,5866
2
Distilasi
156521,6065
Total
196945,1931
Untuk design dan faktor keamanan direncanakan banyak steam yang disupply adalah 20% exess dari jumlah kebutuhan steam. Steam yang disediakan boiler
= 0,2 196945,1931 = 39389,0386 kg/jam = 86837,0745 lb/jam
App D-1
Direncanakan steam yang digunakan adalah saturated steam pada kondisi: Temperatur : 1340C Tekanan
= 273,20F
: 2,299 atm = 33,786 Psi
Dari persamaan 172 Savern W.H, hal 140: Boiler Horse Power
=
Ms h hf 970,3 34,5
Dimana: Ms = Massa steam yang dihasilkan oleh boiler, lb/jam h
= Entalphy1 lb feed steam pada perencanaan dan T tertentu 1171,4
hf
= Entalphy liquid 1 lb feed water pada kondisi 970,3 dan 34,5 adalah konstanta penyesuaian pada penguapan 1 lb air/jam dari 2120F dan tekanan 14,7 psia yang memerlikan entalphy 970,3 Btu/lb
Dari appendiks A.2-9 Geanklopis, hal 858 – 859 diperoleh: H2120F = 180,16 Btu/lbm Dari tabel C-3 hal 629 Van Ness diperoleh: H5180F = 1171,4 Btu/lbm Boiler Horse Power
=
196945,1931 1171, 4 180,16 970,3 35
= 5748.4417 Hp Dari persamaan 171 Severn W.H hal 140: Kapasitas boiler
=
Ms h hf 1000
=
196945,1931 1171, 4 180,16 1000
= 195219,9532 lb/jam
App D-2
Dari persamaan 171 Severn W.H hal 140: Faktor Epavorasi
=
h hf 1171,4 180,16 970,3
970,3
= 1,0216 Jadi air yang dibutuhkan = Faktor evaporasi Rate steam = 1,0216 86837,0745 = 88712,7554 lb/jam = 40239,8419 kg/jam 2. Kebutuhan bahan bakar boiler Sebagai bahan bakar boiler digunakan fuel oil dengan heating valve = 19000 Btu/lb. (Perry ed 3, hal 16-29). Sehingga kebutuhan bahan bakar boiler (Mf): Mf
=
Ms h hf boiler heating value
Karena effisiensi boiler sebesar 80% maka: Mf
=
196945,1931 1171, 4 180,16 0,8 19000
= 12843,41797 lb/jam = 5825,7362 kg/jam Maka jumlah perpindahan panas boiler dan jumlah tube: Heating value surface
= 10 ft2/Hp boiler
Direncanakan panjang tube standard
= 20 ft
Ukuran pipa yang digunakan (NPS)
= 1,5 in
Luas permukaan linier feed
= 0,498 ft3/ft
App D-3
Jumlah tube (Nt) =
A at L
Maka: A = Luas perpindahan panas boiler = 10 5748.4417 = 57484,417 ft 2 Sehingga: Nt =
A 57484,417 at L 0,489 20 = 5877,7522 buah 5878 buah
Speifikasi boiler: Type
: Fire tube boiler
Kapasitas boiler
: 195219,9532 lb/jam
Rate steam
: 86837,0745 lb/jam
Bahan bakar
: fusel oil
Effisiensi
: 80%
Heating surface
: 57484,417 ft 2
Jumlah tube
: 5878 buah
Ukuran tube
: 1,5 in
Panjang tube
: 20 ft
Jumlah boiler
: 1 buah
App D-4
B. Unit Penyediaan Air Kebutuhan air pada Pra Rencana Pabrik Etanol antara lain untuk keperluan sebagai berikutr: 1. Keperluan air proses: Pada tangki pencuci
= 680003,9419 kg/jam = 188,88998 kg/det
Pada mesin giling
= 1189705,717 kg/jam = 330,4738 kg/det
Pada reaktor sakarifikasi awal = 950838,9303 kg/jam = 264,1219 kg/det Pada pemisahan serat (RVF)
= 439347,8423 kg/jam = 122,0411 kg/det
2. Keperluan pembangkit steam: Pada Reaktor Liquifikasi
= 40423,5866 kg/jam
= 11,2288 kg/det
Distilsi
= 156521,6065 kg/jam = 43,4782 kg/det
3. Keperluan karyawan: Menurut standart WHO kebutuhan air untuk tiap orang Jumlah karyawan dalam pabrik
= 235 orang
Kebutuhan air untuk 235 karyawan = 120 L/hari 235 = 28200 L/hari = 896,4048 kg/m3
Jika densitas air
Pemakaian air sanitasi untuk 235 karyawan: V =
M
m = V 1 = 28200 896,4048 1000
= 25278,6154 kg/hari
App D-5
= 120 L/hari
4. Keperluan air untuk laboratorium: Kebutuhan air untuk laboratorium dan taman direncanakan sebesar 30% dari kebutuhan karyawan. Kebutuhan laboratorium dan taman
= 0,3 25278,6154 = 7583,5846 kg/hari
5. Keperluan air untuk kebutuhan lainnya: Air untuk kebutuhan lainnya = 10000 kg/hari Total air sanitasi = (25278,6154 + 7583,5846) kg/hari = 32862,2 kg/hari Jadi total kebutuhan air = 3507377,171 kg/hari Air yang disirkulasi adalah steam kondensat diperkirakan kehilangan selama sirkulasi sebesar 10%. Kehilangan air selama sirkulasi = 0,1 total = 0,1 3507377,171 = 350737,7171 kg/hari Air yang disirkulasi
= 3507377,171 - 350737,7171 = 3156639,454 kg/hari
Make up water yang disupplay = 3507377,171 - 3156639,454 = 350737,717 kg/hari
App D-6
Untuk cadangan dan persediaan unit pemadam kebakaran disediakan 35% maka: Total kebutuhan air yang dibutuhkan = 0,35 total = 0,35 3507377,171 = 1227582,01 kg/hari = 51149.2504 kg/jam
Peralatan Unit Penyediaan Air: 1. Pompa Air Sungai (L-211) Fungsi: memompakan air dari sungai ke bak skimer (F-212). Direncanakan pompa yang digunakan sebanyak 2 buah. Rate aliran tiap pompa
=
51149.2504 2
= 25574.6252 kg/jam Rate aliran
= 25574.6252 kg/jam = 56381.8187 lb/jam = 15.6616 lb/det
= 997,08 kg/m3 = 62,5 lb.m/ft3
= 0.85 Cp = 5.7118E-04 lb/ft.det
(Fig. 14 Kern hal 823)
Rate volumetrik: V =
rate 56381.8187 62,5
902.1091 ft3/jam
= 0,2506 ft3/det = 15.0352 ft3/menit
App D-7
Asumsi: aliran adalah turbulen Fig. 14-2 Timmerhaus hal 489 diperoleh di optimum = 24 in Dari tabel 11 Kern hal 844 didapat: Ukuran pipa normal (NPS)
= 24 in
Diameter luar
= 24 in
Diameter dalam
= 23,25 in = 1,9375 ft
Inside Cross-Sectional area
= 425 in2 = 35,4163 ft2
Pengecekan aliran: =
rate 15.0352 0, 4245 ft/det Ao 35,4163
NRe =
di v 1,9375 62,5 0,4245 5.7118E - 04
V
= 89996,6681 Untuk aliran turbulen, NRe > 2100, maka asumsi benar. Perpipaan: Pipa lurus: Lpipa
= 100 ft
Elbow 900 sebanyak 4 buah L/D
= 35
(Tabel 5.9 Geankoplis hal 93)
Lelbow = 35 ID = 4 35 1,9375 = 271,25 ft
App D-8
Gate valve sebanyak 2 buah L/D
=9
(Tabel 5.9 Geankoplis hal 93)
Lgate valve
= 9 ID = 2 9 1,9375 = 34,875 ft
L
= Lpipa + Lelbow + Lgate valve = 100 + 271,25 + 34,875 = 406.125 ft
Bahan pipa: cast iron Dari Geankoplis hal 88, diperoleh: = 0,00026 m, sehingga:
2,6.10 4 m 3,2808 ft / m = 0,0004 D 1,9375 f
= 0,007
Faktor turbulen
=1
Friksi pada pipa: Ff = 4f
L v 2 D 2 gc
= 4 0,007
(Pers. 2.10-6 Geankoplis hal 89)
406.125 0,4245 2 0,0164 ft.lbf/lbm 1,9375 2 132,174
Friksi pada elbow 900 sebanyak 3 buah Kf = 0,75 hf = Kf
v2 2
= 3 0,75
(Tabel 2.10-1 Geankoplis hal 93) (Pers. 2.10-17 Geankoplis hal 94) 0,4245 2 0, 2027 ft.lbf/lbm 2
App D-9
friksi loss
= Ff + hf = 0,0164 + 0,2027 = 0,2191 ft.lbf/lgm
Persamaan Bernuolli:
(Pers. 2.7-28 Geankoplis hal 97)
V 2 V g P F Ws 0 2 gc gc Direncanakan: Z = 20 ft P = 0 v = 0,4245 ft/det
Sehingga diperoleh harga: -Ws
=
0,4245 20 1 0,2191 2 1 32,174
= 20.2257 ft.lbf/lbm WHP =
Ws m 20.2257 15.6616 550 550
= 0,5759 1 Hp Effisiensi pompa = 20% BHP
=
(fig. 14-37 Peter Timmerhauss hal 520)
WHP 1 5 Hp pompa 0,20
Effisiensi motor = 80% Power pompa aktual =
(fig. 14-38 Peter Timmerhauss hal 521) BHP 5 motor 0,80
= 6,25 6 Hp
App D-10
Spesifikasi peralatan: Fungsi
: Memopakan air dari sungai ke bak skimer (F-212)
Type
: Centrifugal pump
Dimensi pompa
: di = 23,25 in A = 35,4163 ft2
Daya pompa
: 6 Hp
Bahan
: cast iron
Jumlah
: 2 buah
2. Bak Skimer (F-212) Fungsi: Menampung air dari sungai sekaligus sebagai tempat pengendap pendahuluan serta untuk membersihkan partikel berat yang terbawa dalam air sungai. Laju air = 51149,2504 kg/jam Densitas = 997,08 kg/m3 = 62,5 lb/ft3 Direncanakan bak skimer sebanyak 2 buah. Laju alr tiap bak =
=
51149,2504 25574,6252 kg/jam 2 25574,6252 2,2046 62.5
= 902,1091 ft3/jam = 25,5449 m3/jam Waktu tinggal = 8 jam Volume air
= 25,5449 8 = 204,3592 m 3
App D-11
Diperkirakan air mengisi 90% bak Volume bak
=
204,3592 0,9
227,0658 m3
Direncanakan bak penampung air berbentuk persegi panjang, dengan rasio panjang (P) : lebar (L) : tinggi (T) adalah 5 : 4 : 3, maka: Volume bak penampung air sungai
= P L T
227,0658 = 5 4 3 L2
= 3,7844 m2
L
= 1,9454 m
Maka didapat: -
Panjang = 5 x 1,9454 = 9,727 m
= 10 m
-
Lebar
= 4 x 1,9454 = 7,7816 m
=8m
-
Tinggi
= 3 x 1,9454 = 5.8362 m
=6m
Spesifikasi Peralatan: Bentuk
: Persegi panjang
Kapasitas
: 227,0658 m 3
Panjang
: 10 m
Lebar
:8m
Tinggi
:6m
Bahan
: Beton bertulang
Jumlah
: 2 buah
App D-12
3. Pompa Bak Skimer (L-213) Fungsi: Memompakan air dari bak skimer ke bak sedimentasi (F-214) Direncanakan sebanyak 2 buah. Sehingga rate aliran tiap pompa =
51149,2504 2
= 25574.6252 kg/jam Rate aliran = 25574.6252 kg/jam = 56381,8187 lb/jam = 15,6616 lb/det
= 997,08 kg/m3 = 62,5 lb/ft3
= 0.85 Cp = 5.7118E-04 lb/ft.det
(Fig. 14 Kern hal 823)
Rate volumetrik: V =
rate 56381,8187 902,1091 ft3/jam 62,5
= 0,2506 ft3/det = 15.0352 ft3/min Asumsi: aliran adalah turbulen Fig. 14-2 Timmerhaus hal 489 diperoleh di optimum = 24 in Dasri tabel 11 Kern hal 844 didapat: Ukuran pipa normal (NPS)
= 24 in
Diameter luar
= 24 in
Diameter dalam
= 23,25 in = 1,9375 ft
Inside Cross-Sectional area
= 425 in2 = 35,4163 ft2
App D-13
Pengecekan aliran: rate 15,6616 0, 4422 ft/det Ao 35,4163
V
=
NRe
= di v 1,9375 62,5 0,4422 5.7118E - 04 = 88910,55120
Untuk aliran turbulen, NRe > 2100, maka asumsi benar. Perpipaan: Pipa lurus: Lpipa
= 100 ft
Elbow 900 sebanyak 3 buah L/D
= 35
(Tabel 2.10-1 Geankoplis hal 93)
Lelbow = 35 ID = 3 35 1,9375 = 203,4354 ft Gate valve sebanyak 2 buah L/D
=9
Lgate valve
= 9 ID
(Tabel 2.10-1 Geankoplis hal 93)
= 2 9 1,9375 = 34,875 ft L
= Lpipa + Lelbow + Lgate valve = 100 + 203,4354 + 34,875 = 338,3104 ft
App D-14
Bahan pipa: cast iron Dari Geankoplis hal 88, diperoleh: = 0,00026 m, sehingga:
2,6.10 4 m 3,2808 ft / m = 0,0004 D 1,9375 f
= 0,007
Faktor turbulen
=1
Friksi pada pipa: Ff = 4f
L v 2 D 2 gc
= 4 0,007
(Pers. 2.10-6 Geankoplis hal 89)
338,3104 0,4422 2 0,0149 ft.lbf/lbm 1,9375 2 132,174
Friksi pada elbow 900 sebanyak 3 buah Kf = 0,75 hf = Kf
(Tabel 2.10-1 Geankoplis hal 93)
v2 2
= 3 0,75
friksi loss
(Pers. 2.10-17 Geankoplis hal 94) 0,4422 2 0,2199 ft.lbf/lbm 2 = Ff + hf = 0,0149 + 0,2199 = 0,2348 ft.lbf/lgm
Persamaan Bernuolli:
(Pers. 2.7-28 Geankoplis hal 97)
V 2 V g P F Ws 0 2 gc gc
App D-15
Direncanakan: Z = 20 ft P = 0 v = 0,4422 ft/det
Sehingga diperoleh harga: -Ws
=
0,4422 20 1 0,2348 2 1 32,174
= 20,2417 ft.lbf/lbm WHP =
Ws m 20,2417 15,6616 550 550
= 0,5764 1 Hp Effisiensi pompa = 70% BHP
=
(fig. 14-37 Peter Timmerhauss hal 520)
WHP 1 2 Hp pompa 0,70
Effisiensi motor = 86% Power pompa aktual =
(fig. 14-38 Peter Timmerhauss hal 521) BHP 2 motor 0,86
= 2,3256 3 Hp
Spesifikasi peralatan: Fungsi
: Memopakan air dari bak skimer ke bak sedimentasi (F-212)
Type
: Centrifugal pump
Dimensi pompa : di A Daya pompa
= 23,25 in = 35,4163 ft2
: 3 Hp
App D-16
Bahan
: cast iron
Jumlah
: 2 buah
4. Bak Sedimentasi (F-214) Fungsi: mengendapkan partikel-partikel yang tidak mengendap pada bak skimer Laju air = 51149,2504 kg/jam Direncanakan bak sedimentasi sebanyak 2 buah. Laju alir tiap bak =
=
51149,2504 2
25574,6252 kg/jam
25574,6252 2,2046 62,5
= 902,1091 ft3/jam = 25,5449 m3 /jam Waktu tinggal = 8 jam Volume air
= 25,5449 8 = 204.3592 m 3
Diperkirakan air mengisi 90% bak Volume bak
=
204.3592 0,9
227,0658 m3
Direncanakan bak penampung air berbentuk persegi panjang, dengan rasio panjang (P) : lebar (L) : tinggi (T) adalah 5 : 4 : 3, maka: Volume bak penampung air sungai
= P L T
227,0658 = 5 4 3 L2
= 3,7844 m2
L
= 1,9454 m
App D-17
Maka didapat: -
Panjang = 5 x 1,9454 = 9,727 m
= 10 m
-
Lebar
= 4 x 1,9454 = 7,7816 m
=8m
-
Tinggi
= 3 x 1,9454 = 5,8362 m
=6m
Spesifikasi Peralatan: Bentuk
: Persegi panjang
Bahan
: Beton bertulang
Panjang
: 10 m
Lebar
:8m
Tinggi
:6m
Jumlah
: 2 buah
5. Pompa Bak Sedimentasi (L-215) Fungsi: Memompakan air dari bak sedimentasi ke tangki clarifier (F-215) Direncanakan pompa yang digunakan sebanyak 2 buah Sehingga rate aliran tiap pompa =
51149,2504 2
= 25574,6252 kg/jam Rate aliran = 25574,6252 kg/jam = 56381,8187 lb/jam = 15,6616 lb/det
= 997,08 kg/m3 = 62,5 lb/ft3
= 0.85 Cp = 5.7118E-04 lb/ft.det
(Fig. 14 Kern hal 823)
App D-18
Rate volumetrik: V =
rate 56381,8187 902,1091 ft3/jam 62,5
= 0,2506 ft3/det = 15,0352 ft3/min Asumsi: aliran adalah turbulen Fig. 14-2 Timmerhaus hal 489 diperoleh di optimum = 24 in Dasri tabel 11 Kern hal 844 didapat: Ukuran pipa normal (NPS)
= 24 in
Diameter luar
= 24 in
Diameter dalam
= 23,25 in = 1,9375 ft
Inside Cross-Sectional area
= 425 in2 = 35,4163 ft2
Pengecekan aliran: rate 0,2506 0,007 ft/det Ao 35, 4163
V
=
NRe
= di v 1,9375 62,5 0,007 5.7118E - 04 = 15001,2212
Untuk aliran turbulen, NRe > 2100, maka asumsi benar. Perpipaan: Pipa lurus: Lpipa
= 100 ft
Elbow 900 sebanyak 3 buah
App D-19
L/D
= 35
(Tabel 2.10-1 Geankoplis hal 93)
Lelbow = 35 ID = 3 35 1,9375 = 203,4354 ft Gate valve sebanyak 2 buah L/D
=9
(Tabel 2.10-1 Geankoplis hal 93)
Lgate valve
= 9 ID = 2 9 1,9375 = 34,875 ft
L
= Lpipa + Lelbow + Lgate valve = 100 + 203,4354 + 34,875 = 338,3104 ft
Bahan pipa: cast iron Dari Geankoplis hal 88, diperoleh: = 0,00026 m, sehingga:
2,6.10 4 m 3,2808 ft / m = 0,0004 D 1,9375 f
= 0,007
Faktor turbulen
=1
Friksi pada pipa: Ff = 4f
L v 2 D 2 gc
= 4 0,007
(Pers. 2.10-6 Geankoplis hal 89)
338,3104 0,007 2 0,000003 ft.lbf/lbm 1,9375 2 132,174
Friksi pada elbow 900 sebanyak 3 buah Kf = 0,75
(Tabel 2.10-1 Geankoplis hal 93)
App D-20
hf = Kf
v2 2
= 3 0,75
friksi loss
(Pers. 2.10-17 Geankoplis hal 94) 0,007 2 0,00006 ft.lbf/lbm 2 = Ff + hf = 0,000003 + 0,00006 = 0,000063 ft.lbf/lgm
Persamaan Bernuolli:
(Pers. 2.7-28 Geankoplis hal 97)
V 2 V g P F Ws 0 2 gc gc Direncanakan: Z = 20 ft P = 0 v = 0,007 ft/det
Sehingga diperoleh harga: -Ws
=
0,007 20 1 0,000063 2 1 32,174
= 20,00018 ft.lbf/lbm WHP =
Ws m 20,00018 0,2506 550 550
= 0,37 1 Hp Effisiensi pompa = 70% BHP
=
(fig. 14-37 Peter Timmerhauss hal 520)
WHP 1 2 Hp pompa 0,70
App D-21
Effisiensi motor = 86% Power pompa aktual =
(fig. 14-38 Peter Timmerhauss hal 521) BHP 2 = 2,3256 3 Hp motor 0,86
Spesifikasi peralatan: Fungsi
: Memompakan air dari bak sedimentasi ke tangki clarifier (F212)
Type
: Centrifugal pump
Dimensi pompa
: di = 23,25 in A = 35,4163 ft2
Daya pompa
: 3 Hp
Bahan
: cast iron
Jumlah
: 2 buah
6. Tangki Clarifier (F-216) Fungsi
: Sebagai tempat terjadinya fokulasi dengan penambahan alum Al2(SO4)3.18H2O 30% sebanyak 80 ppm (0,08 kg/m3)
Laju alir = 51149,2504 kg/jam
= 997,08 kg/m3 = 62,5 lb/ft3
Direncanaka tangki clarrifier yang digunakan sebanyak 2 buah. Laju alir tiap tangki
=
51149,2504 2
25574,6252 kg/jam
App D-22
25574,6252 2,2046 62,5
=
= 902,1091 ft3/jam = 25,5449 m3 /jam Waktu tinggal = 4 jam Volume air
= 25,5449 4 = 102,1796 m 3
Diperkirakan air mengisi 90% bak 102,1796 0,9
113,5329 m3
Volume tangki
=
Kebutuhan alum
= 10% dari volume air total dengan konsentrasi 80 ppm atau 80 mg tiap 1 L air (0,08 kg/m3). = (0,1 113,5329) 0,08 4
Kebutuhan alum
= 3,6331 kg/jam Kebutuhan alum tiap hari = 24 3,6331 = 87,1933 kg/hari Tangki berbentuk silinder dengan tutup bawah berbentuk conical:
D 3 Volume tangki = D2 Ls 24 tan 1 / 2 4 Diasumsikan L = 1,5 D Tutup membentuk sudut () = 600 Sehingga didapatkan: 113,5329 =
D 3 D 2 1,5D 24 tan 1 / 2 4
113,5329 = 0,227 D3 + 1,1775 D 3 D
= 4,3238 m
App D-23
Menentukan tinggi clarrifier: Tinggi shell
= 1,5 D = 1,5 4,3238 = 6,4857 m
Tinggi tutup bawah berbentuk conis: h=
1 / 2 D 0,5 4,3238 4,2429 m tg1 / 2 tg 300
Tinggi total tangki = Tinggi shell + Tinggi tutup bawah = 6,4857 + 4,2429 = 10,7286 m Jadi ukuran tangki clarrifier: Diameter = 4,3238 m Tinggi
= 10,7286 m
Perencanaan pengaduk: Digunakan pengaduk jenis turbine with 6 blades at 450 angle. Data-data jenis pengaduk (G.G. Brownell, hal 507): Dt/Di
= 3,0
Zi/Di
= 0,75 – 1,3
Zl/Di
= 2,7 – 3,9
W/Di
= 0,2
Dimana: Dt = Diameter dalam tangki Di = Diameter impeller Zi = Tinggi impeller dari dasar tangki Zl = Tinggi zat cair dalam silinder
App D-24
W = Lebar baffle impeller a. Menentukan diameter impeller Dt/Di = 3 Di
=
Dt 4,3238 1,4413 m 3 3
b. Menentukan tinggi impeller dari dasr tangki Zi/Di = 0,75 – 1,3 (diambil 0,9) = Di 0,9 = 1,4413 0,9 = 1,2972 m
Zi
c. Menentukan panjang impeller L 1 Dt 4
L = 1/4 Dt = 1/4 4,3238 = 1,0809 m d. Menentukan lebar impeller W 0,17 Di
W = 0,17 Di = 0,17 1,4413 = 0,2450 m e. Menentukan daya pengaduk Motor penggerak = 200 – 250 (diambil V = 240) V
= Din
n Di 2 Nre = P
=
n 3 Di 5 gc
(Geankoplis 6th , per. 3.4-2,hal.145)
App D-25
Dimana: n
= Putaran pengaduk (rpm)
Di = Diameter impeller (m) P = Daya motor (Hp) V = Motor penggerak
= 997,08 kg/m3 = 62,5 lb.m/ft 3 = Viscositas (5.7118E-04 lb/ft.mnt) gc = 32,174 lb.ft/dt2.lbf = 115826,4 lb.ft/mnt2.lbf
=6
(G.G.Brownell, hal 507)
Sehingga: n
=
V 240 = Di 1,4413
= 53,0307 53 rpm 20 1,4413 2 62,5 Nre = 5.7118E - 04 = 4546171,281 (aliran turbulen) P
=
6 62,5 203 1,4413 5 115826,4
= 161,0963 lb.ft/det = 0,2929 Hp Ditetapkan:
motor
= 80%
pengaduk = 60%
App D-26
Maka: P =
0,2929 0,6102 Hp 1 Hp 0,8 0,6
Spesifikasi tangki clarrifier: Bentuk
= Tangki silinder, tutup bawah berbentuk conical
Diameter Tangki = 4,3238 m Tinggi
= 10,7286 m
Diameter impeller = 1,4413 m Lebar impeller
= 0,2450 m
Daya motor
= 1 Hp
Bahan
= Carbon Stell Sa-240 Grade M Type 316
Jumlah
= 2 buah
7. Sand Filter (F-217) Fungsi : Menyaring partikel-partikel yang masih ada dalam air dari tangki clarrifier. Ketentuan: -
Berbentuk silinder dengan tutup atas dan bawah berbentuk standart dished head.
-
Waktu penyaringan = ½ jam
-
Bahan bed pasir
-
Volume dalam silinder = 80%
App D-27
Penentuan volume bejana: Direncanakan sand filter yang digunakan sebanyak 4 buah. Rate tiap filter =
=
51149,2504 25574,6252 kg/jam 2
255754,6252 2,2046 62,5
= 902,1091 ft3/jam = 25,5449 m3/jam Volume air dalam bejana = 25,5449 ½ jam = 12,7725 m3 Porositas =
V ruang kosong Vruang kosong Vpadatan
Asumsi: Porositas = 0,4 Air terisi dalam bed = 60% air masuk Maka air dalam bed = 0,6 12,7725 = 7,6635 m 3 Sehingga Vb = V p + Vair Volume ruang kosong 20% volume air dalam bejana Maka volume ruang kosong = 0,2 12,7725 = 2,5545 m3 0,4
=
2,5545 2,5545 Vp
Vpadatan = 1,5327 m3
App D-28
Bila bejana terisi oleh 80% bahan, maka: Vbejana =
1,5327 1,9159 m3 0,8
Penentuan dimensi bejana: Mula-mula bejana diangap berbentuk selinder dengan perbandingan: L/D
= 1,5
Vb
= / 4 d 2 L
1,5327
= / 4 d 2 1,5 d
d
= 1,3715 m = 54,86 in
Standarisasi (tabel 5.7. Browell and Young hal 90-91) Diameter standart = 132 in = 11 ft = 3,3 m Tinggi silinder
= 1,5 132 = 198 in = 4,95 m
Spesifikasi peralatan: Tinggi
= 4,95 m
Diameter
= 3,3 m
Bahan kontruksi = carbon steel Jumlah
= 2 buah
App D-29
8. Bak Air Bersih (F-218) Fungsi: menampung air bersih dari send filter Laju air = 51149,2504 kg/jam Direncanakan bak air bersih yang digunakan sebanyak 2 buah. Rate alir tiap bak =
=
51149,2504 25574,6252 kg/jam 2
25574,6252 2,2046 62,5
= 902,1091 ft3/jam = 25,5449 m3/jam Waktu tinggal = 12 jam Volume air
= 25,5449 12 = 306,5388 m 3
Diperkirakan air mengisi 80% bak Volume bak
=
306,5388 0,8 2
191,5868 m3
Direncanakan bak penampung air berbentuk persegi panjang, dengan rasio panjang (P) : lebar (L) : tinggi (T) adalah 5 : 4 : 3, maka: Volume bak penampung air sungai
= P L T
191,5868 = 5 4 3 L2
= 3,1931 m2
L
= 1,7869 m
App D-30
Maka didapat: -
Panjang = 5 x 1,7869 = 8,9345 m
=9m
-
Lebar
= 4 x 1,7869 = 7,1476 m
=8m
-
Tinggi
= 3 x 1,7869 = 5,3607 m
=6m
Spesifikasi Peralatan: Bentuk
: Persegi panjang
Panjang
:9m
Lebar
:8m
Tinggi
:6m
Bahan
: Beton bertulang
Jumlah
: 2 buah
9. Pompa Demineralizer (L-219) Fungsi: Memompakan air dari bak air bersih ke kation exchanger Direncanakan pompa yang digunakan sebanyak 2 buah Sehingga rate aliran tiap pompa =
51149,2504 2
= 25574,6252 kg/jam Rate aliran = 25574,6252 kg/jam = 56381,8187 lb/jam = 15,6616 lb/det
= 997,08 kg/m3 = 62,5 lb/ft3
= 0,85 Cp
(Fig. 14 Kern hal 823)
= 5.7118E-04 lb/ft.det
App D-31
Rate volumetrik: V =
rate 56381,8187 902,1091 ft3/jam 62,5
= 0,2506 ft3/det = 16,0352 ft3/min = 112,4891 gpm Asumsi: aliran adalah turbulen Fig. 14-2 Timmerhaus hal 489 diperoleh di optimum = 24 in Dari tabel 11 Kern hal 844 didapat: Ukuran pipa normal (NPS)
= 24 in
Diameter luar
= 24 in
Diameter dalam
= 23,25 in = 1,9375 ft
Inside Cross-Sectional area
= 425 in2 = 35,4163 ft2
Pengecekan aliran: rate 0,2506 0,007 ft/det Ao 35, 4163
V
=
NRe
= di v 1,9375 62,5 0,007 5.7118E - 04 = 15001,2212
Untuk aliran turbulen, NRe > 2100, maka asumsi benar. Perpipaan: Pipa lurus: Lpipa
= 100 ft
App D-32
Elbow 900 sebanyak 3 buah L/D
= 35
(Tabel 2.10-1 Geankoplis hal 93)
Lelbow = 35 ID = 3 35 1,9375 = 203,4354 ft Gate valve sebanyak 2 buah L/D
=9
(Tabel 2.10-1 Geankoplis hal 93)
Lgate valve
= 9 ID = 2 9 1,9375 = 34,875 ft
L
= Lpipa + Lelbow + Lgate valve = 100 + 203,4354 + 34,875 = 338,3104 ft
Bahan pipa: cast iron Dari Geankoplis hal 88, diperoleh: = 0,00026 m, sehingga:
2,6.10 4 m 3,2808 ft / m = 0,0004 D 1,9375 f
= 0,007
Faktor turbulen
=1
Friksi pada piapa: Ff = 4f
L v 2 D 2 gc
= 4 0,007
(Pers. 2.10-6 Geankoplis hal 89)
338,3104 0,007 2 0,000003 ft.lbf/lbm 1,9375 2 132,174
App D-33
Friksi pada elbow 900 sebanyak 3 buah Kf = 0,75 hf = Kf
(Tabel 2.10-1 Geankoplis hal 93)
v2 2
= 3 0,75
friksi loss
(Pers. 2.10-17 Geankoplis hal 94) 0,007 2 0,00006 ft.lbf/lbm 2
= Ff + hf = 0,000003 + 0,00006 = 0,000063 ft.lbf/lgm
Persamaan Bernuolli:
(Pers. 2.7-28 Geankoplis hal 97)
V 2 V g P F Ws 0 2 gc gc Direncanakan: Z = 20 ft P = 0 v = 0,007 ft/det
Sehingga diperoleh harga: -Ws
=
0,007 20 1 0,000063 2 1 32,174
= 20,00018 ft.lbf/lbm WHP =
Ws m 20,00018 0,2506 550 550
= 0,37 1 Hp
App D-34
Effisiensi pompa = 70% BHP
=
(fig. 14-37 Peter Timmerhauss hal 520)
WHP 1 2 Hp pompa 0,70
Effisiensi motor = 86% Power pompa aktual =
(fig. 14-38 Peter Timmerhauss hal 521) BHP 2 = 2,3256 3 Hp motor 0,86
Spesifikasi peralatan: Fungsi
: Memopakan air dari bak sedimentasi ke tangki clarifier (F212)
Type
: Centrifugal pump
Dimensi pompa
: di = 23,25 in A = 35,4163 ft2
Daya pompa
: 3 Hp
Bahan
: cast iron
Jumlah
: 2 buah
10. Kation Exchanger (D-210A) Fungsi: Menghilangkan ion-ion positif penyebab kesadahan air. Resin yang digunakan adalah Hidrogen Exchnger (H2Z). Untuk tiap m3 H2Z dapat menghilangkan 6500 – 9000 gram hardnees. Direncanakan H2 Z dengan kapasitas 7500 g/m 3. Direncanakan kation exchanger yang digunakan sebanyak 1 buah. Rate volumetrik = 112,4891 gpm
App D-35
Rate volumetrik tiap kation exchanger =
112,4891 112,4891 1
= 6749,346 gal/jam Direncanakan berbentuk silinder dengan: Kecepatan air = 5 gpm/ft 2 Tinggi bed
= 3 m = 9,8424 ft
Luas penampang bed =
rate 112,4891 kecepatan air 5
= 22,4978 ft2 Volume bed
= Luas Tinggi = 22,4978 9,8424 = 221,4325 ft3 = 6,27027 m3
A
= ¼ D2
22,4978
= ¼ D2
D
= 5,3535 ft = 1,6318 m
Direncanakan: H = 3 D = 3 5,3535 = 16,0605 ft = 4,8952 m Volume tangki
= luas tinggi = 22,4978 16,0605 = 361,3259 ft3 = 10,2316 m3
Asumsi, tiap galon air mengandung 10 grain hardness, maka: Kandungan hardnees dalam air = 6749,346 10 = 67493,46 grain/jam
App D-36
Dalam 1,4362 m3 H2Z dapat dihilangkan hardness sebanyak: 10,2316 7500
= 76737 gram = 1184236,079 grain
Umur resin
=
1184236,079 17,5459 jam 67493,46
Setelah umur resin 103,4145 jam maka resin harus segera diregenerasi dengan asam sulfat atau asam klorida.
Spesifikasi peralatan: Fungsi
: Menghilangkan ion-ion positif penyebab kesadahan air
Bahan
: High Alloy Steel SA 240 Grade M type 316
Jumlah
: 1 buah
11. Anion Exchanger (D-210 B) Fungsi: Menghilangkan ion-ion negatif penyebab kesadahan air. Resin yang digunakan adalah De-acidite (DOH). Direncanakan DOH dengan kapasitas 7500 g/m 3. Direncanakan kation exchanger yang digunakan sebanyak 4 buah. Rate volumetrik = 112,4891 gpm Rate volumetrik tiap kation exchanger =
112,4891 112,4891 1
= 6749,346 gal/jam Direncanakan berbentuk silinder dengan: Kecepatan air = 5 gpm/ft 2
App D-37
Tinggi bed
= 3 m = 9,8424 ft
Luas penampang bed =
rate 112,4891 kecepatan air 5
= 22,4978 ft2 Volume bed
= Luas Tinggi = 22,4978 9,8424 = 221,4325 ft3 = 6,27027 m3
A
= ¼ D2
22,4978
= ¼ D2
D
= 5,3535 ft = 1,6318 m
Direncanakan: H = 3 D = 3 5,3535 = 16,0605 ft = 4,8952 m Volume tangki
= luas tinggi = 22,4978 16,0605 = 361,3259 ft3 = 10,2316 m3
Asumsi, tiap galon air mengandung 10 grain hardness, maka: Kandungan hardnees dalam air = 6749,346 10 = 67493,46 grain/jam Dalam 1,4362 m3 H2Z dapat dihilangkan hardness sebanyak: 10,2316 7500
= 76737 gram = 1184236,079 grain
Umur resin
=
1184236,079 17,5459 jam 67493,46
App D-38
Setelah umur resin 103,4145 jam maka resin harus segera diregenerasi dengan asam sulfat atau asam klorida.
Spesifikasi peralatan: Fungsi
: Menghilangkan ion-ion positif penyebab kesadahan air
Bahan
: High Alloy Steel SA 240 Grade M type 316
Jumlah
: 1 buah
12. Bak Air Lunak (F-221) Fungsi: menampung air yang sudah mengalami pelunakan Laju air = 51149,2504 kg/jam Direncanakan bak air bersih yang digunakan sebanyak 2 buah. Laju alir tiap bak =
=
51149,2504 2
25574,6252 kg/jam
25574,6252 2,2046 62,5
= 905,1091 ft3/jam = 25,6298 m3 /jam Waktu tinggal = 5 jam Volume air
= 25,6298 5 = 128,149 m 3
Diperkirakan air mengisi 90% bak Volume bak
=
128,149 0,9
142,3878 m3
Direncanakan bak penampung air berbentuk persegi panjang, dengan rasio panjang (P) : lebar (L) : tinggi (T) adalah 5 : 4 : 3, maka:
App D-39
Volume bak penampung air sungai
= P L T
142,3878
= 5 4 3
L2
= 2,37313 m2
L
= 1,5405 m
Maka didapat: -
Panjang = 5 x 1,5405 = 7,7025 m
=8m
-
Lebar
= 4 x 1,5405 = 6,162 m
=7m
-
Tinggi
= 3 x 1,5405 = 4,6215 m
=5m
Spesifikasi Peralatan: Bentuk
: Persegi panjang
Panjang
:8m
Lebar
:7m
Tinggi
:5m
Bahan
: Beton bertulang
Jumlah
: 2 buah
13. Pompa Deaerator (L-222) Fungsi: Memompakan air dari bak lunak ke Dearator Rate aliran = 40239,8419 kg/jam = 88712,7555 lb/jam = 24,6424 lb/det
= 997,08 kg/m3 = 62,5 lb.m/ft 3
App D-40
= 0,85 Cp
(Fig. 14 Kern hal 823)
= 5,7118E-04 lb/ft.det Rate volumetrik: V =
rate 88712,7555 1419,4041 ft3/jam 62,5
= 0,3942 ft3/det = 23,6567 ft3/min = 192,7161 gpm Asumsi: aliran adalah turbulen Fig. 14-2 Timmerhaus hal 489 diperoleh di optimum = 5 in Dasri App, A-5 Geankoplis hal 892didapat: Ukuran pipa normal (NPS)
= 5 in
Diameter luar
= 5,563 in
Diameter dalam
= 5,047 in = 0,4206 ft
Inside Cross-Sectional area
= 1,668 in2 = 0,1390 ft2
Pengecekan aliran: rate 0,3942 2,8359 ft/det Ao 0,1390
V
=
NRe
= di v 0, 4206 62,5 2,8359 5,7118E - 04 = 130520,315
Untuk aliran turbulen, NRe > 2100, maka asumsi benar. Perpipaan: Pipa lurus: Lpipa
= 60 ft
App D-41
Elbow 900 sebanyak 4 buah L/D
= 35
(Tabel 2.10-1 Geankoplis hal 93)
Lelbow = 35 ID = 4 35 0,4206 = 58,884 ft Gate valve sebanyak 2 buah L/D
=9
(Tabel 2.10-1 Geankoplis hal 93)
Lgate valve
= 9 ID = 2 9 0,4206 = 7,5708 ft
L
= Lpipa + Lelbow + Lgate valve = 60 + 58,884 + 7,5708 = 126,4548 ft
Bahan pipa: cast iron Dari Geankoplis hal 88, diperoleh: = 0,00026 m, sehingga:
2,6.10 4 m 3,2808 ft / m = 0,0020 D 0,4206 f
= 0,0084
Faktor turbulen
=1
Friksi pada piapa: Ff = 4f
L v 2 D 2 gc
= 4 0,0084
(Pers. 2.10-6 Geankoplis hal 89)
126,4548 2,8359 2 1,2832 ft.lbf/lbm 0, 4206 2 132,174
App D-42
Friksi pada elbow 900 sebanyak 3 buah Kf = 0,75 hf = Kf
(Tabel 2.10-1 Geankoplis hal 93)
v2 2
= 3 0,75
friksi loss
(Pers. 2.10-17 Geankoplis hal 94) 2,8359 2 12,0634 ft.lbf/lbm 2 = Ff + hf = 1,2832 + 12,0634 = 13,3466 ft.lbf/lgm
Persamaan Bernuolli:
(Pers. 2.7-28 Geankoplis hal 97)
V 2 V g P F Ws 0 2 gc gc Direncanakan: Z = 20 ft P = 0 v = 2,8359 ft/det
Sehingga diperoleh harga: -Ws
=
2,8359 20 1 13,3466 2 1 32,174
= 33,3907 ft.lbf/lbm WHP =
Ws m 33,3907 24,6424 550 550
= 1,496 2 Hp
App D-43
Effisiensi pompa = 70% BHP
=
(fig. 14-37 Peter Timmerhauss hal 520)
WHP 2 2,9 Hp pompa 0,70
Effisiensi motor = 83% Power pompa aktual =
(fig. 14-38 Peter Timmerhauss hal 521) BHP 2,9 = 3,494 3 Hp motor 0,83
Spesifikasi peralatan: Fungsi
: Memompakan air dari bak lunak ke Dearator
Type
: Centrifugal pump
Dimensi pompa
: di = 5,047 in A = 0,1390 ft2
Daya pompa
: 3 Hp
Bahan
: cast iron
Jumlah
: 1 buah
14. Tangki Deaerator (F- 223) Fungsi: Menghilangkan gas-gas impuritis dalam air umpan boiler dengan system pemanasan steam. Laju air = 40239,8419 kg/jam. Rate volumetrik
=
40239,8419 2,2046 1419,4041 ft3/jam 62,5
= 40,193 m3/jam Waktu tinggal = 1 jam
App D-44
= 40,193 1 = 40,193 m 3
Volume air
Diperkirakan air mengisi 90% bak Volume bak
=
40,193 0,9
44,6589 m3
Menentukan dimensi tangki: Volume tangki = ¼ . Di2 . Ls Diasumsikan Ls = 1,5 Di 44,6589
= ¼ . Di2 . 1,5D
44,6589
= 1,179 Di3
Di
= 3,3584 m
Jadi tinggi tangki (Ls) = 1,5 3,3584 = 5,0376 m Menentukan tinggi tutup atas dan bawah: h
= 0,196 Di
h
= 2 0,196 3,3584 = 1,3165 m
Jadi tinggi total tangki = Ls + h = 5,0376 + 1,3165 = 6,4541 m
Spesifikasi Peralatan: Type
: Silinder horisontal
Tinggi
: 6,4541 m
Diameter
: 3,3584 m
Tutup
: Standart dished head
Jumlah
: 1 buah
App D-45
15. Tangki Umpan Boiler (F-224) Fungsi: Menampung air umpan boiler Laju air = 40239,8419 kg/jam. Rate volumetrik
=
40239,8419 2,2046 1419,4041 ft3/jam 62,5
= 40,193 m3/jam Waktu tinggal = 1 jam Volume air
= 40,193 1 = 40,193 m3
Diperkirakan air mengisi 90% bak Volume bak
=
40,193 0,9
44,6589 m3
Menentukan dimensi tangki: Volume tangki = ¼ . Di2 . Ls Diasumsikan Ls = 1,5 Di 44,6589
= ¼ . Di2 . 1,5D
44,6589
= 1,179 Di3
Di
= 3,3584 m
Jadi tinggi tangki (Ls) = 1,5 3,3584 = 5,0376 m Menentukan tinggi tutup atas dan bawah: h
= 0,196 Di
h
= 2 0,196 3,3584 = 1,3165 m
Jadi tinggi total tangki = Ls + h = 5,0376 + 1,3165 = 6,4541 m
App D-46
Spesifikasi Peralatan: Type
: Silinder horisontal
Tinggi
: 6,4541 m
Diameter
: 3,3584 m
Tutup
: Standart dished head
Jumlah
: 1 buah
16. Pompa Air Boiler (L-225) Fungsi: Memompa air umpan boiler dari tangki air umpan boiler menuju boiler Rate aliran = 40239,8419 kg/jam = 88712,7555 lb/jam = 24,6424 lb/det
= 997,08 kg/m3 = 62,5 lb.m/ft 3
= 0,8 Cp
(Fig. 14 Kern hal 823)
= 5.7118E-04 lb/ft.det Rate volumetrik: V =
rate 88712,7555 1419,4041 ft3/jam 62,5
= 0,3943 ft3/det = 23,6567 ft3/min = 176,9855 gpm Asumsi: aliran adalah turbulen Fig. 14-2 Timmerhaus hal 489 diperoleh di optimum = 5 in Dari App, A-5 Geankoplis hal 835 didapat: Ukuran pipa normal (NPS)
= 5 in
Diameter luar
= 5,563 in
App D-47
Diameter dalam
= 5,047 in = 0,4206 ft
Inside Cross-Sectional area
= 1,668 in2 = 0,1390 ft2
Pengecekan aliran: rate 0,3943 2,8367 ft/det Ao 0,1390
V
=
NRe
= di v 0,4206 62,5 2,8367 5.7118E - 04 = 130553,8556
Untuk aliran turbulen, NRe > 2100, maka asumsi benar. Perpipaan: Pipa lurus: Lpipa
= 60 ft
Elbow 900 sebanyak 4 buah L/D
= 35
(Tabel 2.10-1 Geankoplis hal 93)
Lelbow = 35 ID = 4 35 0,4206 = 58,884 ft Gate valve sebanyak 2 buah L/D
=9
Lgate valve
= 9 ID
(Tabel 2.10-1 Geankoplis hal 93)
= 2 9 0,4206 = 29,442 ft L
= Lpipa + Lelbow + Lgate valve = 60 + 58,884 + 29,442 = 148,326 ft
App D-48
Bahan pipa: cast iron Dari Geankoplis hal 88, diperoleh: = 0,00026 m, sehingga:
2,6.10 4 m 3,2808 ft / m = 0,0020 D 0,4206 f
= 0,0084
Faktor turbulen
=1
Friksi pada piapa: Ff = 4f
L v 2 D 2 gc
= 4 0,0084
(Pers. 2.10-6 Geankoplis hal 89)
148,326 2,8367 2 1,4818 ft.lbf/lbm 0, 4206 2 132,174
Friksi pada elbow 900 sebanyak 3 buah Kf = 0,75 hf = Kf
(Tabel 2.10-1 Geankoplis hal 93)
v2 2
= 3 0,75
friksi loss
(Pers. 2.10-17 Geankoplis hal 94) 2,8367 2 9,0527 ft.lbf/lbm 2 = Ff + hf = 1,4818 + 9,0527 = 10,5345 ft.lbf/lgm
Persamaan Bernuolli:
(Pers. 2.7-28 Geankoplis hal 97)
V 2 V g P F Ws 0 2 gc gc
App D-49
Direncanakan: Z = 20 ft P = 0 v = 2,8367 ft/det
Sehingga diperoleh harga: -Ws
=
2,8367 20 1 10,5345 2 1 32,174
= 30,5786 ft.lbf/lbm WHP =
Ws m 30,5786 24,6424 550 550
= 1,3701 1,4 Hp Effisiensi pompa = 70% BHP
=
(fig. 14-37 Peter Timmerhauss hal 520)
WHP 1,4 2 Hp pompa 0,70
Effisiensi motor = 83% Power pompa aktual =
(fig. 14-38 Peter Timmerhauss hal 521) BHP 2 motor 0,83
= 2,4096 2,5 Hp
Spesifikasi peralatan: Fungsi : Memompa air umpan boiler dari tangki air umpan boiler menuju boiler Type
: Centrifugal pump
Dimensi pompa
: di = 5,047 in A = 0,139 ft2
App D-50
Daya pompa
: 2,5 Hp
Bahan
: cast iron
Jumlah
: 1 buah
17. Pompa Klorinasi (L-231) Fungsi: Untuk mengalirkan air dari bak air bersih ke bak klorinasi Rate aliran = 40535,5467 kg/jam = 89364,6663 lb/jam = 24,8235 lb/det
= 62,5 lgm/ft3
= 0,85 Cp
(Fig. 14 Kern hal 823)
= 5.7118E-04 lb/ft.det Rate volumetrik: V =
rate 89364,6663 62,5
1429,8347 ft3/jam
= 0,3972 ft3/det = 23,832 ft3/min = 178,2872 gpm Asumsi: aliran adalah turbulen Fig. 14-2 Timmerhaus hal 489 diperoleh di optimum = 3 in Dasri App, A-5 Geankoplis hal 892 didapat: Ukuran pipa normal (NPS)
= 3 in
Diameter luar
= 3,5 in
Diameter dalam
= 3,068 in = 0,2557 ft
Inside Cross-Sectional area
= 0,6156 in2 = 0,0513 ft2
App D-51
Pengecekan aliran: rate 0,3972 7,7427 ft/det Ao 0,0513
V
=
NRe
= di v 0,2557 62,5 7,7427 5.7118E - 04 = 216635,7792
Untuk aliran turbulen, NRe > 2100, maka asumsi benar. Perpipaan: Pipa lurus: Lpipa
= 60 ft
Elbow 900 sebanyak 4 buah L/D
= 35
(Tabel 2.10-1 Geankoplis hal 93)
Lelbow = 35 ID = 4 35 0,2557 = 35,798 ft Gate valve sebanyak 2 buah L/D
=9
Lgate valve
= 9 ID
(Tabel 2.10-1 Geankoplis hal 93)
= 2 9 0,2557 = 4,6026 ft L
= Lpipa + Lelbow + Lgate valve = 60 + 35,798 + 4,6026 = 100,4006 ft
App D-52
Bahan pipa: cast iron Dari Geankoplis hal 88, diperoleh: = 0,00026 m, sehingga:
2,6.10 4 m 3,2808 ft / m = 0,0033 D 0, 2557 f
= 0,009
Faktor turbulen
=1
Friksi pada piapa: Ff = 4f
L v 2 D 2 gc
= 4 0,009
(Pers. 2.10-6 Geankoplis hal 89)
100,4006 7,7427 2 13,1692 ft.lbf/lbm 0, 2557 2 1 32,174
Friksi pada elbow 900 sebanyak 3 buah Kf = 0,75 hf = Kf
(Tabel 2.10-1 Geankoplis hal 93)
v2 2
= 3 0,75
friksi loss
(Pers. 2.10-17 Geankoplis hal 94) 7,7427 2 67,4431 ft.lbf/lbm 2 = Ff + hf = 13,1692 + 67,4431 = 80,6123 ft.lbf/lgm
Persamaan Bernuolli:
(Pers. 2.7-28Geankoplis hal 97)
V 2 V g P F Ws 0 2 gc gc
App D-53
Direncanakan: Z = 20 ft P = 0 v = 7,7427 ft/det
Sehingga diperoleh harga: -Ws
=
7,7427 20 1 80,6123 2 1 32,174
= 100,7326 ft.lbf/lbm WHP =
Ws m 100,7326 24,8235 550 550
= 4,5464 4,5 Hp Effisiensi pompa = 70% BHP
=
(fig. 14-37 Peter Timmerhauss hal 520)
WHP 4,5 6 Hp pompa 0,70
Effisiensi motor = 80% Power pompa aktual =
(fig. 14-38 Peter Timmerhauss hal 521) BHP 6 motor 0,80
= 7,5 8 Hp
Spesifikasi peralatan: Fungsi : Untuk mengalirkan air dari bak air bersih ke bak klorinasi Type
: Centrifugal pump
Dimensi pompa
: di = 3,068 in A = 0,0513 ft2
App D-54
Daya pompa
: 8 Hp
Bahan
: cast iron
Jumlah
: 1 buah
18. Bak Klorinasi (F-230) Fungsi: Menampung air bersih dan penambahan desinfakten. Laju air = 40535,5467 kg/jam = 89364,6663 lb/jam Rate volumetrik
=
89364,6663 1429,8347 ft3/jam 62,5
= 40,4884 m3/jam Waktu tinggal = 5 jam Volume air
= 40,4884 5 = 202,442 m 3
Diperkirakan air mengisi 90% bak Volume bak
=
202,442 0,9
224,9356 m3
Direncanakan bak berbentuk silinder (tutup atas dan dasar rata) dan direncanakan tinggi bak, H = 1,5 . D Volume tangki = ¼ . Di2 . H Diasumsikan Ls = 1,5 Di 224,9356 = ¼ . Di2 . 1,5D 224,9356 = 1,179 Di3 Di
= 5,7565 m
Jadi tinggi tangki (H) = 1,5 5,7565 = 8,6348 m Klorin diperlukan tiap 100 ton air = 0,01 kg
App D-55
Kebutuhan klorin per tahun =
89364,6663 0,01 300 20000
= 13,4047 kg/tahun
Spesifikasi Peralatan: Type
: Silinder
Tinggi
: 8,6348 m
Diameter
: 5,7565 m
Tutup
: High Alloy Steel SA-240 Grade M Type 316
Jumlah
: 1 buah
19. Pompa Air Sanitasi (L-232) Fungsi: Untuk mengalirkan air dari bak klorinasi ke bak air sanitasi Rate aliran = 40535,5467 kg/jam = 89364,6663 lb/jam = 24,8235 lb/det
= 62,5 lgm/ft3
= 0,85 Cp
(Fig. 14 Kern hal 823)
= 5.7118E-04 lb/ft.det Rate volumetrik: V =
rate 89364,6663 62,5
1429,8347 ft3/jam
= 0,3972 ft3/det = 23,832 ft3/min = 178,2872 gpm Asumsi: aliran adalah turbulen Fig. 14-2 Timmerhaus hal 489 diperoleh di optimum = 3 in
App D-56
Dari App, A-5 Geankoplis hal 835 didapat: Ukuran pipa normal (NPS)
= 3 in
Diameter luar
= 3,5 in
Diameter dalam
= 3,068 in = 0,2557 ft
Inside Cross-Sectional area
= 0,6156 in2 = 0,0513 ft2
Pengecekan aliran: rate 0,3972 7,7427 ft/det Ao 0,0513
V
=
NRe
= di v 0,2557 62,5 7,7427 5.7118E - 04 = 216635,7792
Untuk aliran turbulen, NRe > 2100, maka asumsi benar. Perpipaan: Pipa lurus: Lpipa
= 60 ft
Elbow 900 sebanyak 4 buah L/D
= 35
(Tabel 2.10-1 Geankoplis hal 93)
Lelbow = 35 ID = 4 35 0,2557 = 35,798 ft Gate valve sebanyak 2 buah L/D
=9
Lgate valve
= 9 ID
(Tabel 2.10-1 Geankoplis hal 93)
= 2 9 0,2557 = 4,6026 ft
App D-57
L
= Lpipa + Lelbow + Lgate valve = 60 + 35,798 + 4,6026 = 100,4006 ft
Bahan pipa: cast iron Dari Geankoplis hal 88, diperoleh: = 0,00026 m, sehingga:
2,6.10 4 m 3,2808 ft / m = 0,0033 D 0, 2557 f
= 0,009
Faktor turbulen
=1
Friksi pada piapa:
L v 2 Ff = 4f D 2 gc = 4 0,009
(Pers. 2.10-6 Geankoplis hal 89)
100,4006 7,7427 2 13,1692 ft.lbf/lbm 0, 2557 2 1 32,174
Friksi pada elbow 900 sebanyak 3 buah Kf = 0,75 hf = Kf
(Tabel 2.10-1 Geankoplis hal 93)
v2 2
(Pers. 2.10-17 Geankoplis hal 94)
7,7427 2 = 3 0,75 67,4431 ft.lbf/lbm 2
friksi loss
= Ff + hf = 13,1692 + 67,4431 = 80,6123 ft.lbf/lgm
App D-58
Persamaan Bernuolli:
(Pers. 2.7-28 Geankoplis hal 97)
V 2 V g P F Ws 0 2 gc gc Direncanakan: Z = 20 ft P = 0 v = 7,7427 ft/det
Sehingga diperoleh harga: -Ws
=
7,7427 20 1 80,6123 2 1 32,174
= 100,7326 ft.lbf/lbm WHP =
Ws m 100,7326 24,8235 550 550
= 4,5464 4,5 Hp Effisiensi pompa = 70% BHP
=
(fig. 14-37 Peter Timmerhauss hal 520)
WHP 4,5 6 Hp pompa 0,70
Effisiensi motor = 80% Power pompa aktual =
(fig. 14-38 Peter Timmerhauss hal 521) BHP 6 motor 0,80
= 7,5 8 Hp
App D-59
Spesifikasi peralatan: Fungsi : Untuk mengalirkan air dari bak klorinasi ke bak air sanitasi Type
: Centrifugal pump
Dimensi pompa
: di = 3,068 in A = 0,0513 ft2
Daya pompa
: 8 Hp
Bahan
: cast iron
Jumlah
: 1 buah
20. Bak Air Sanitasi (F-233) Fungsi: Untuk menampung air sanitasi Laju air = 40535,5467 kg/jam = 89364,6663 lb/jam Rate volumetrik
=
89364,6663 1429,8347 ft3/jam 62,5
= 40,4884 m3/jam Waktu tinggal = 3 jam Volume air
= 40,4884 3 = 121,4652 m 3
Diperkirakan air mengisi 90% bak Volume bak
=
121,4652 0,9
134,9613 m3
Direncanakan bak berbentuk silinder (tutup atas dan dasar rata) dan direncanakan tinggi bak, H = 1,5 . D Volume tangki = ¼ . Di2 . H
App D-60
Diasumsikan Ls = 1,5 Di 134,9613 = ¼ . Di2 . 1,5D 134,9613 = 1,179 Di3 Di
= 4,8555 m
Jadi tinggi tangki (H) = 1,5 4,8555 = 7,2833 m Klorin diperlukan tiap 100 ton air = 0,01 kg Kebutuhan klorin per tahun =
89364,6663 0,01 300 20000
= 13,4047 kg/tahun
Spesifikasi Peralatan: Type
: Silinder
Tinggi
: 7,2833 m
Diameter
: 4,8555 m
Bahan
: High Alloy Steel SA-240 Grade M Type 316
Jumlah
: 1 buah
C. Unit penyediaan Listrik Untuk tenaga listrik digunakan untuk mengerakkan motor, penerangan, instrumentasi, dan lain-lain dipenuhi sendiri oleh generator. -
Perincian kebutuhan listrik untuk porses: Daerah proses produkasi
App D-61
Tabel App D.2 Pemakaian daya peralatan proses Kode Alat
Nama Alat
Jumlah
Daya
Hp
J-112
Belt Conveyor
1
1
1
C-113
Knife Cutter
1
6
6
L-123
Pompa I
1
1,6
1,6
L-141
Pompa II
1
8
8
L-151
Pompa III
1
8
8
L-154
Pompa IV
1
8
8
L-171
Pompa V
1
8
8
L-163
Pompa VI
1
8
8
L-181
Pompa VII
2
9,5
19
R-110
Reaktor Liquifikasi
3
12
36
L-188
Pompa VIII
4
1
4
R-140
Reaktor Sakarifikasi Lanjut
2
15
30
Total
137,6
Daerah pengolahan Tabel App D.3 Pemakaian daya peralatan pengolahan air Kode Alat
Nama Alat
Jumlah
Daya
Hp
L-211
Pompa Air Sungai
2
6
12
L-213
Pompa Bak Skimer
2
3
6
L-215
Pompa Bak Sedimentasi
2
3
6
F-216
Tangki Clarifier
2
1
2
App D-62
L-219
Pompa Demineralizer
2
3
6
L-222
Pompa Deaerator
1
3
3
L-225
Pompa Boiler
1
2,5
2,5
L-231
Pompa Klorinasi
1
8
8
L-232
Pompa Air Sanitasi
1
8
8
Total
53,5
Jadi total kebutuhan listrik untuk motor penggerak: = 137,6 + 53,5 = 191,1 Hp = 142,503 kW -
Kebutuhan listrik untuk kebutuhan penerangan: Untuk kebutuhan penerangan dapat diperoleh dengan mengetahui luas bangunan dan areal tanah dengan menggunakan rumuas: A F L U D
Dimana: L = Lumen outet A = Luas daerah F = Foot candle U = Koefisien utilitas = 0,8 D = Effisiensi rata-rata penerangan = 0,75
App D-63
Tabel App D.4 Kebutuhan daya untuk penerangan Luas No
Lokasi m2
Ft 2
Candle (ft)
Lumen
1
Taman
40
215,278
10
2152,78
2
Pos Keamanan
20
430,556
5
2152,78
3
Kantor Administrasi
100
1076,39
20
21520
4
Kantin
30
322,917
5
1614,585
5
Parkir
60
645,835
5
3229,175
6
Toilet
50
538,196
5
2690,98
7
Ruang Proses
2000
21527,8
30
645834
8
Ruang Kontrol
30
322,917
10
3229,17
9
Perkantoran Produksi
80
1861,113
10
18611,13
10
Ruang Timbang
100
1076,39
5
5381,95
11
Bengkel
40
430,556
10
4305,56
12
Unit Pengolahan Air
100
1076,39
5
5381,95
13
Pemadam Kebakaran
50
538,196
5
2690,98
14
Gudang Bahan Baku
300
3229,17
10
32291,7
15
Laboratorium Dan QC
50
538,196
10
5381,96
16
Area Perluasan Pabrik
1000
1063,9
5
5319,5
17
Unit Listrik Dan Geanerator
40
430,556
10
4305,56
18
Ruang Boiler
500
5381,96
5
26909,8
19
Gudang Bahan Bakar
30
322,917
5
1614,585
20
Parkir Kendaraan Tamu
60
645,835
5
3229,175
App D-64
21
Aula
100
1076,39
15
16145,85
22
Kapela + Mushola
40
430,556
5
2152,78
23
Polikinik
20
215,278
10
2152,78
24
Gudang Produk
3000
32291,7
10
322917
25
Unit Pengolahan Limbah
100
1076,39
10
10763,9
26
Perpustakaan
100
1076,39
10
10763,9
27
Jalan Raya
-
1076,39
5
5381,95
8040
20362,519
260
1161896,335
Total
Untuk taman, water treatment, jalan, area proses, dan area penyimpanan produk akan dipakai lampu mercury 250 watt dengan output lumen 10000. Dari perhitungan diatas didapatakan: Lumen untuk taman
=
2152,78
Lumen untuk jalan
=
5381,95
Lumen untuk water treatment = 10763,9 Lumen untuk areal proses
= 645834
Lumen untuk areal produk
= 322917
Total
= 987049,63
Jumlah lampu mercury yang dibutuhkan: =
987049,63 98,7 99 buah 10000
Untuk penerangan daerah lainnya digunakan lampu Tl 40 watt dengan output lumen 2000.
App D-65
Jumlah lampu TL yang dibutuhkan: =
1161896,335 987049,63 2000
= 87,423 88 buah Maka kebutuhan listrik untuk penerangan
= (99 250 ) + (88 40) = 28270 watt = 28,27 KW
Total kebutuhan listrik = listrik proses + listrik penerangan = 142,503 + 28,27 = 170,773 KW Untuk menjamin kelancaran proses produksi maka kebutuhan listrik sepenuhnya dipenuhi oleh generator. Power faktor untuk generator = 0,75 Power yang harus dibangkitkan oleh generator =
170,773 0,75
= 227,6973 KW Menggunakan generator berkekuatan = 228 KW
D. Unit Penyediaan Bahan Bakar -
Boiler Rate aliran
= 196945,1931 kg/jam = 434185,3727 lb/jam
Densitas
= 55 lb/ft3
Viskositas
= 0,0027 lbft.s
App D-66
Rate volumetrik
=
434185,3727 55
= 233,541 m3/jam Untuk kebutuhan bahan bakar boiler -
= 7894,2795 ft3/jam = 233541 L/jam = 5604984 L/hari
Generator Tenaga generator = 228 KW 1 KW = 81891.27 Btu/hari Tenaga generator = 228 81891,27 = 18671209,56 Btu/hari Bahan bakar yang dipakai adalah diesel oil. Hv
= 19000 Btu/lb
= 55 lb/ft3 (881 kg/m3)
Efisiensi generator = 80% Kebutuhan bahan bakar
=
18671209,56 19000 0,8
= 1228,3591 lb/hari = 557,174 kg/hari = 0,6324 m3/hari = 632,4 L/hari Kebutuhan bahan bakar total
= 5604984 + 632,4 = 5605616,4 L/hari
-
Tangki bahan bakar Berfungsi untuk menampung bahan bakar yang akan digunakan, Direncanakan menampung selama 10 hari.
App D-67
= 5605616,4 10 = 56056164 L = 56056,2 m3 Direncanakan tangki bahan bakar yang digunakan sebanyak 4 buah =
56056,2 4
= 14014,05 m 3
Jika volume bahan bakar mengisi 80% volume tangki, maka: Volume tangki =
14014,05 0,8
= 17517,5625 m 3
Direncanakan tangki berbentuk silinder dengan tutup atas dan bawah berbentuk datar. Ditetapkan H = D Volume tangki = ¼ . Di2 . H 17517,5625 = ¼ . Di2 . D 17517,5625 = 0,785 Di3 Di = 28,1536 m Jadi tinggi (H) = 28,1536 m Bahan konstruksi: High Alloy Steel SA-240 Grade M type 316
App D-68
APPENDIKS E PERHITUNGAN ANALISA EKONOMI
1. Metode Penafsiran Harga Penafsiran harga peralatan setiap tahun mengalami perubahan sesuai dengan kondisi perekonomian yang ada.
Untuk penafsiran harga peralatan,
diperlukan indeks yang dapat dipergunakan untuk mengkonversi harga peralatan masa lalu sehingga diperoleh harga saat ini maka digunkan persamaan:
I X Ck x Ik
(Peter and Timmerhaus hal 164)
Dimana: X = Tafsiran harga saat ini k
= Tafsiran harga pada tahun k
Ix = Indeks harga saat ini Ik = Indeks harga tahun k Sedangkan untuk menaksir harga alat yang sama dengan kapasitas yang berbeda digunakan persamaan sebagai berikut: n
C V A VB A CB
(Peter and Timmerhaus hal 169)
Dimana: VA = Harga A VB = Harga alat B CA = Kapasitas alat A
App E-1
CB = Kapasitas alat B n
= Eksponen harga alat Harga alat dalam Pra Rencana Pabrik Etanol didasarkan pada harga alat
yang terdapat pada peters and Timmerhaus dan Ulrich, G.D. Tabel App E.1 Indeks harga alat pada tahun sebulum evaluasi No
Yi
Xi
Xi 2
Xi.Yi
1
1985
325
105625
645125
2
1986
318
101124
631548
3
1987
324
104976
643788
4
1988
343
117649
681884
5
1989
355
126025
706095
6
1990
356
126736
708440
11925
2021
682135
4016880
Sumber: Peters and Timmerhaus hal 163
Yi Xi XiXi Yi = n Xi Xi 2
a
2
2
=
11925 6821352021 4016880 2 6 682135 2021
=
16345395 1953.0881 8369
App E-2
b
=
n Xi YiYi Xi n
Xi Xi 2
2
6 4016880 11925 2021 2 6 682135 2021
=
855 0,1022 8369
Harga Indeks
=
400 350 300 250 200 150 100 50 0 1984
Y= a + b.X
1986
1988
1990
1992
Tahun
Grafik App E.1 Hubungan antara tahun dengan indeks harga Kenaikkan harga tiap tahun merupakan fungsi linier, tahun dan indeks harga tahun yang merupakan persamaan garis lurus, sehingga: Y = a + bX Dimana: a
= Konstanta
b
= Gradien
X = Tahun Y = Indeks harga
App E-3
Dari grafik diatas didapatkan Indeks harga tahun 2007 adalah: 2007
= 1953.0881 + 0,1022 . X
Y
= 527,5136
Indeks harga tahun 2010 adalah: 2010
= 1953.0881 + 0,1022 . X
Y
= 556,8679
2. Harga Peralatan Dengan menggunakan rumus-rumus pada metode penafsiran harga didapatkan harga peralatan proses seperti tabel App D.2 dan peralatan utilitas pada tabel App D.3. Contoh perhitungan peralatan: Nama alat
: Pompa sentrifugal (L-211)
Type
: Pompa Reciprocation
Daya
: 3,5 Hp
Bahan kontruksi
: Carbon steel SA 283 Grade C
Dari fig. 4-49 hal 310 Ulrich diperoleh: FBM
:1
Cp
: $ 2,500
CBM
: FBM Cp = $ 2,500
Jadi harga pada tahun 2010 adalah: =
Indeks harg a tahun 2010 Harga tahun 2007 Indeks harg a tahun 2007
App E-4
=
556,8679 $ 2,500 527,5136
= $ 2639,1163 Tabel App E.2 Harga peralatan proses No
Nama Alat
Kode
Harga/Unit ($)
Jumlah
Harga Total
1
Gedung Penampung
14040,0988 1
14040,0988
2
Belt Conveyor
30613,7493 1
30613,7493
3
Piller
8972,9955 38
340973,8282
4
Pencucian
4478,0526 6
26868,3156
5
Mesin Penggiling
5847,2261 1
5847,2261
6
Pompa
2639,1163 1
2639,1163
7
Reaktor Liquifikasi
66400,1666 2
132800,3331
8
Pompa
2639,1163 1
2639,1163
9
Reaktor Sakarifikasi Awal
30191,4907 2
58271,6883
10
Bin Glukoamylase
1319,5582 1
1319,5582
11
Bin Amylase
1319,5582 1
1319,5582
12
Bin Inokolum
1319,5582 1
1319,5582
13
Reaktor Sakarifikasi Lanjut
30191,4907 1
30191,4907
14
Destilasi
24807, 6934 1
24807, 6934
15
Condensor
21640,7538 1
21640,7538
16
Acumulator
19001,6375 1
19001,6375
17
Pompa
2639,1163 1
2639,1163
18
Reboiler
2650517,3 1
2650517,3
App E-5
19
Pompa
2639,1163 1
2639,1163
20
Tangki Dehidrasi
29558,1028 1
29558,1028
21
Decanter
22168,5771 1
22168,5771
22
Pompa
2639,1163 1
2639,1163
23
Pemisahan Serat (RVF)
450,7611 1
450,7611
24
Storage Etanol
13723,4049 3
41170,2146
Total
3441268,333
3. Harga Peralatan Utilitas Tabel App E.3 Harga peralatan utilitas No
Nama Alat
Kode
Harga/Unit ($)
Jumlah
Harga total
1
Pompa Air Sungai
L-211
10656,7517
2
21313,5034
2
Bak Skimer
F-212
36947,6284
2
73895,2568
3
Pomba Bak Skimer
L-213
24239,7555
2
48479,511
4
Bak Sedimentasi
F-214
43769,2163
2
87538,4326
5
Pompa Bak Sedimentasi
L-215
2639,1163
2
5278,2326
6
Tangki Clarifer
F-216
79344,5043
2
158689,0086
7
Sand Filter
F-217
47991,8024
2
95983,6048
8
Bak Air Bersih
F-218
47989,6911
2
95983,6048
9
Pompa Demineralizer
L-219
2639,1163
2
5278,2326
10
Kation Exchanger
D-210A
38531,0982
1
38531,0982
11
Anion Exchanger
D-210B
38531,0982
1
38531,0982
12
Bak Air Lunak
F-221
47926,3523
2
95852,7046
13
Pompa Deaerator
L-222
10053,9775
1
10053,9775
App E-6
14
Tangki Deaerator
F-223
37876,5974
1
37876,5974
15
Tangki Umpan Boiler
F-224
37475,4517
1
37475,4517
16
Pompa Air Boiler
L-225
2639,1163
1
2639,1163
17
Pompa Klorinasi
L-231
2639,1163
1
2639,1163
18
Bak Klorinasi
F-230
84873,9808
1
84873,9808
19
Pompa Bak Air Sanitasi
L-232
2639,1163
1
2639,1163
20
Bak Air Sanitasi
F-233
84873,9808
1
84873,9808
Total
1028425,625
Harga Peralatan total = Harga peralatan proses + Harga peralatan utilitas = $ 3441268,333 + $ 1028425,625 = $ 4469693,958 Asumsi: $1 = Rp.12.000,00 Dengan faktor keamanan (safety factor) sebesar 20%, maka: Harga peralatan total = 1,2 4469693,958 = $ 5363632,75 = Rp. 64.363.593.000
4. Biaya Bahan Baku Tabel App E.4 Biaya bahan baku No
Bahan Baku
Harga/Kg (Rp)
1
Ubi Kayu
1000
16320094,61
1.632.009.461
2
Amylase
5.500
1139,4504
6266977,2
3
Glukoamylase
5.500
136,8288
752558,4
4
CaO
10648
3194400
300
App E-7
Kebutuhan /Hari
Biaya 1 Thn (Rp)
5
H2N.CN.NH 2
1200
2,589
3106,8
6
Nutrisi
6.500
2,589
16828,5
Total
1.642.243.332
5. Perhitungan Biaya Utilitas Tabel App E.5 Harga bahan utilitas No Bahan Baku
Hagra (Rp)
Kebutuhan/Hari
1
Bahan Bakar
6.000 1.259 kg/hari
2
Listrik
3
Resin
6.000 37,8255 kg/hari
4
Alum
6.000 1574,076 kg/hari
750 515 KW
Total
Biaya 1 Thn (Rp) 2.266.200.000 115.875.000 68.085.900 2.833.336.800 5.283.497.700
6. Harga Tanah Dan Bangunan Luas tanah
= 8.040 m2
Luas bangunan pabrik
= 7.040 m2
Harga tanah/m2
= Rp.100.000
Harga bangunan/m3
= Rp.150.000
Harga tanah dan bangunan = (8.040 100.000) + (7.040 150.000) = Rp.1.860.000.000
App E-8
7. Gaji Pegawai Tabel App E.6 Gaji pegawai No Jabatan
Jumlah
Gaji/Bln (Rp)
Total (RP)
1
Dewan Komisaris
2
9.000.000
18.000.000
2
Direktur Utama
1
8.000.000
8.000.000
3
Litbang
1
5.000.000
5.000.000
4
Direktur Teknik & Produksi
1
7.000.000
7.000.000
5
Direktur Administrasi & Keuangan
1
7.000.000
7.000.000
6
Kabag. Produksi
1
5.000.000
5.000.000
7
Kabag. Produksi
1
5.000.000
5.000.000
8
Kabag. Quality Control
1
5.000.000
5.000.000
9
Kabag. SDM
1
5.000.000
5.000.000
10
Kabag. Pemasaran
1
5.000.000
5.000.000
11
Kabag. Keuangan & Adminisrtasi
1
5.000.000
5.000.000
12
Kabag.Umum
1
5.000.000
5.000.000
13
Kasie. Proses
1
2.000.000
2.000.000
14
Karyawan Proses
112
600.000
67.200.000
15
Kasie. Penyadiaan
1
2.000.000
2.000.000
16
Karyawan Penyadiaan
4
600.000
2.400.000
17
Kasie. Pengendalian Mutu
1
2.500.000
2.500.000
18
Karyawan Pengendalian Mutu
4
600.000
2.400.000
19
Kasie. Gudang
1
2.000.000
2.000.000
20
Karyawan Gudang
8
600.000
4.800.000
App E-9
21
Kasie. Utilitas
1
2.000.000
2.000.000
22
Karyawan Utilitas
8
600.000
4.800.000
23
Kasie. Pemeliharaan & Perbaikkan
1
2.000.000
2.000.000
24
Karyawan Pemeliharan & Perbaikan
8
600.000
4.800.000
25
Kasie. Lingkungan
1
1.500.000
1.500.000
26
Karyawan Lingkungan
4
600.000
2.400.000
27
Kasie. Jaminan Mutu
1
1.500.000
1500.000
28
Karyawan Jaminan Mutu
8
600.000
4.800.000
29
Kasie. Pengendalian Proses
1
2.500.000
2.500.000
30
Karyawan Pengendalian Proses
5
600.000
3.000.000
31
Kasie. Kesehatan
1
2.000.000
2.000.000
32
Karyawan Kesehatan
2
1.000.000
2.000.000
33
Kasie. Ketenagakerjaan
1
1.500.000
1.500.000
34
Karyawan Ketenagakerjaan
2
600.000
1.200.000
35
Kasie. Pembelian
1
2.500.000
2.500.000
36
Karyawan Pembelian
3
1.000.000
1.000.000
37
Kasie. Penjualan
1
2.000.000
2.000.000
38
Karyawan Penjualan
2
600.000
1.200.000
39
Kasie. Promosi & Periklanan
1
2.000.000
2.000.000
40
Karyawan Promosi & Periklanan
3
600.000
1.800.000
41
Kasie. Riset & Marketing
1
2.500.000
2.500.000
42
Karyawan Riset & Marketing
3
600.000
1.800.000
App E-10
43
Kasie. Keuangan
1
2.500.000
2.500.000
44
Karyawan Keuangan
2
600.000
1.200.000
45
Kasie. Akuntansi
1
2.500.000
2.500.000
46
Karyawan Akuntansi
2
600.000
1.200.000
47
Kasie. Humas
1
2.500.000
2.500.000
48
Karyawan Humas
2
600.000
1.200.000
49
Kasie. Personalia
1
2.500.000
2.500.000
50
Karyawan Personalia
1
600.000
600.000
51
Kasie. Keamanan
1
2.000.000
2.000.000
52
Karyawan Keamanan
10
600.000
6.000.000
53
Kasie. Kebersihan
1
1.000.000
1.000.000
54
Karyawan Kebersihan
10
400.000
4.000.000
55
Kasie. Transportasi
1
2.000.000
2.000.000
56
Karyawan Transportasi
8
600.000
4.800.000
Total
Total gaji pegawai
266.900.000
= Rp. 266.900.000 12 = Rp. 3.202.800.000
8. Pengemasan Pengemasan porduk utama Kapasitas
= 2777,7777 kg/jam
Harga satuan per barang = Rp.14000
App E-11
= 19.999.999,44 L/tahun
=
19.999.999,44 1000
= 19.999,999 tab/tahun
Biaya pengemasan dalam 1 tahun = 19.999,999 Rp.14000 = Rp. 279.999.992
9. Harga Penjualan -
Etanol Produksi/tahun
= 19.999.999,44 L/thn
Harga jual/L
= Rp. 9500
Total penjualan
= Rp. 9500 19.999.999,44 = Rp.189.999.994.700
10. Penentuan Total Capital Investment (TCI) a. Biaya Langsung (DC) Tabel App E.7 Biaya langsung (DC) Harga Peralatan
E
Rp. 64.363.593.000
Instalasi Alat
57% E
Rp. 36.687.248.010
Instrumentasi Dan Kontrol
18% E
Rp. 11. 585.446.740
Perpipaan
66% E
Rp. 42.479.971.380
Listrik
15% E
Rp. 9.654.538.950
Bangunan + Tanah
30% E
Rp. 19.309.077.900
Fasilitas Layanan
75% E
Rp. 48.272.694.750
Pengembangan Lahan
10% E
Rp. 6.436.359.300
Total Direct Cost (DC)
Rp. 162.839.890.290
App E-12
b. Biaya Tak Langsung (IC) Tabel App E.8 Biaya tak langsung (IC) Engineering
35% E
Rp. 22.527.257.550
Biaya Konstruksi
45% E
Rp. 28.963.616.850
Total Indirect Cost (IC)
Rp. 51.490.874.400
c. Fix Capital Investment (FCI) Tabel App E.9 Fix capital investment (FCI) Biaya langsung (DC) + Biaya tak langsung (IC)
Rp. 214.330.764.690
Biaya Kontraktor
20% (DC + IC)
Rp. 42.886.152.938
Biaya Tak Terduga
25% (DC + IC)
Rp. 53.582.691.172
Total Fix Capital Investment (FCI)
d. Modal Kerja (WC) Work Capital Investment (WCI) = 20% TCI Total Capital Investment (TCI) = WCI + FCI TCI
= 20% TCI + Rp. 96.468.844.110
80% TCI = Rp. 96.468.844.110 TCI
= Rp. 120.586.055.138
WCI
= 20% Rp. 120.586.055.138 = Rp.24.117.211.028
App E-13
Rp. 96.468.844.110
11. Penentuan Total Product Cost (TPC) a. Biaya Produksi Langsung (Direct Production Cost/DPC) Tabel App E.10 Biaya produksi langsung (Direct Production Cost/DPC) Pemeliharaan
10% FCI
Rp. 9.646.884.411
Laboratorium
15% Gaji
Rp. 40.035.000
Paten & Royalti
3% TPC
Supervisi
15% Gaji
0,03 TPC Rp. 40.035.000
Total DPC Rp. 9.726.954.411 + 0,03 TPC
b. Biaya Tetap (Fixed Production Cost/FPC) Tabel App E.11 Biaya tetap (Fixed Production Cost/FPC) Depresiasi Alat
15% E
Rp. 9.654.538.950
Pajak Kekayaan
5% FCI
Rp. 4.823.442.206
Asuransi
5% FCI
Rp. 4.823.442.206
15% Modal Pinjaman
Rp. 7.235.163.308
Bunga Pinjaman Depresiasi Bangunan
3% Bangunan
Total FPC
Rp. 55.800.000 Rp. 26.592.386.670
c. Biaya Overhead Biaya Overhead = 50% (Gaji + Supervisi + Pemeliharaan) = 50% Rp. 9.953.819.411 = Rp. 4.967.909.706
App E-14
d. Biaya Umum (General Expenses/GE) Tabel App E.12 Biaya umum Administrasi
15% TPC
0,1 TPC
Distribusi
2% TPC
0,02 TPC
R&D
5% TPC
0,05 TPC
Total GE
0,17 TPC
TPC
= DPC + GE + FPC + Biaya Overhead
TPC
= Rp. 9.726.954.411 + 0,03 TPC + 0,14 TPC + Rp. 26.592.386.670 + Rp. 4.967.909.706
TPC
= Rp. 41.287.250.787 + 0,17 TPC
0,83 TPC = Rp. 41.287.250.787 TPC
= Rp. 49.743.675.647
GE
= 0,17 TPC 49.743.675.647 = Rp. 8.456.424.860
12. Analisa Profitabilitas Asumsi yang diambil: a. Modal yang digunakan terdiri dari: 1. Modal sendiri 60% TCI
= Rp. 72.351.633.083
2. Modal pinjaman 40% TCI
= Rp. 48.234.422.055
App E-15
b. Bunga kredit = 15% per tahun c. Masa konstruksi: Tahun I = 60% modal sendiri + 40% modal pinjaman Tahun II = 60% modal sendiri + 40% modal pinjaman d. Pengembalian pinjaman dalam waktu 10 tahun e. Umur pabrik 5 tahun f.
Kapasitas produksi: Tahun I = 60% dari produksi total Tahun II = 100% dari produksi total
g. Pajak penghasilan = 30% per tahun
Menghitung Total Investasi: Masa Konstruksi Tahun I: Modal sendiri
= 60% TCI = Rp. 72.351.633.083
Modal pinjaman = 40% TCI = Rp. 48.234.422.055 Masa Konstruksi Tahun II: Modal sendiri
= 60% Tahun I = Rp. 43.410.979.850
Modal pinjaman = 40% Tahun I = Rp. 19.293.768.822
App E-16
Menghitung Biaya Variabel (VC): Tabel App E.13 Biaya variabel (VC) Bahan Baku
Rp. 1.642.243.332
Pengemasan
Rp. 279.999.992
Gaji
Rp. 266.900.000
Utilitas
Rp. 5.283.497.700
Total VC
Rp. 7.472.641.024
Menghitung Biaya Semi Variabel (SVC): Tabel App E.14 Biaya semi variabel (SVC) Biaya Overhead Rp. 4.967.909.706 Pemeliharan
Rp. 9.646.884.411
Laboratorium
Rp. 40.035.000
Biaya Umum
Rp. 8.456.424.860
Total SVC
Rp. 23.111.253.977
Laba Untuk Kapasitas Pabrik 100% Pajak
= 35% per tahun
Laba Kotor = Total penjualan – Biaya produksi total = Rp. 189.999.994.700 – Rp. 120.586.055.138 = Rp.69.413.939.562 Laba Bersih = Laba kotor (1-0,35) = Rp. 69.413.939.562 0,65 = Rp. 45.119.060.715
App E-17
Nilai Penerimaan Cash Floe Setalah Pajak (CA) CA
= Laba bersih + Depresiasi = Rp. 45.119.060.715 + Rp. 9.654.538.950 = Rp. 54.773.599.665
Menghitung Penilaian Investasi: 1. POT FCI
= Rp. 96.468.844.110
TCI
= Rp. 120.586.055.138
CA
= Rp. 54.773.599.665
POT
=
FCI 1 tahun Cash Flow
=
Rp. 96.468.844.110 1 tahun Rp.54.773.599.665
= 1,76 tahun 2. ROI Pajak
= 35%
Laba kotor
= Rp. 69.413.939.562
Laba bersih = Rp. 45.119.060.715 FCI
= Rp. 96.468.844.110
ROIBT
=
Laba Kotor 100% FCI
=
Rp.69.413.939.562 100% Rp. 96.468.844.110
= 71,96 %
App E-18
ROIAT
=
Laba bersih 100% FCI
=
Rp.45.119.060.715 100% Rp. 96.468.844.110
= 46,77% 3. BEP FPC
= Rp. 26.592.386.670
SVC
= Rp. 23.111.253.977
VC
= Rp. 7.472.641.024
S
= Rp.189.999.994.700
BEP
=
FPC 0,3 SVC 100% S - 0,7 SVC - VC
=
26.592.386.670 (0,3 23.111.253.977) 100% 189.999.994.700 (0,7 23.111.253.977) 7.472.641.024
= 38,53% Titik BEP terjadi pada kapasitas produksi: = 38,53% 20.000 ton/tahun = 7766 ton/tahun Nilai BEP untuk pabrik Etanol berada diantara 30-60%, maka nilai BEP memadai. Untuk produksi Tahun I kapasitas pabrik 80% dari kapasitas sesungguhnya, sehingga keuntungannya adalah: PBi (100 BEP) - (100 - kapasitas ) PB 100 - BEP
App E-19
Dimana: PBi
= Keuntungan pada % kapasitas yang tercapai (dibawah 100%)
PB
= Keuntungan pada kapasitas 100%
% Kap
= % kapasitas yang tercapai
PBi Rp.45.119. 060.715 PBi
=
(100 38,53) (100 80) (100 38,53)
= Rp.30.439.034.417
Sehingga Chas Flow setelah pajak untuk Tahun I: CA
= Laba bersih Tahun I + Depresiasi = Rp. 30.439.034.417 + Rp. 9.710.338.950 = Rp. 40.149.373.367
4. Shut Down Point SDP adalah suatu titik yang merupakan kapasitas minimal pabrik yang masih boleh beroperasi. SDP =
=
0,3 SVC 100% S - SVC - VC 0,3 23.111.253.977 100% 189.999.994.700 - 23.111.253.977 - 7.472.641.024
= 4,35% Titik Shut Down Point terjadi pada kapasitas: = 4,35% 20.000 ton/tahun = 870 ton/tahun
App E-20
5. Net Present Value Metode ini digunakan untuk menghitung selisih dari nilai penerimaan kas bersih dengan nilai investasi sekarang. Langkah-langkah menghitung NPV: a. Menghitung C A0 (tahun Ke-0) untuk masa konstruksi 2 tahun CA-2 = 40% CA (1 + i)2 = 40% Rp. 54.773.599.665 (1 + 0,2)2 = Rp.31.549.593.407 CA-1 = 60% CA (1 + i)2 = 60% Rp. 54.773.599.665 (1 + 0,2)2 = Rp. 47.324.390.111 CA-O = (CA-2 - C A-1) = Rp. 31.549.593.407 - Rp. 47.324.390.111 = Rp. -157.747.96.704 b. Menghitung NPV tiap tahun NPV = CA Fd Fd
=
1 (1 i ) 2
Dimana: NPV
= Net Preaent Value
CA
= Cash Flow setalah pajak
Fd
= Faktor diskon
i
= Tingkat bunga bank
n
= Tahun ke-n
App E-21
Tabel App E.15 Cash flow untuk NPV selama 10 tahun Tahun
Cash Flow/C A (Rp)
Fd (i = 0,15)
NPV
0
-157.747.96.704
1
1
47.324.390.111
0,8696
41.153.289.640,5256
2
31.549.593.407
0,7561
23.854.647.575,0327
3
31.549.593.407
0,6575
20.743.857.665,1025
4
31.549.593.407
0,5718
18.040.057.510,1226
5
31.549.593.407
0,4972
15.686.457.841,9604
6
31.549.593.407
0,4323
13.638.889.229,8461
7
31.549.593.407
0,3759
11.859.492.161,6913
8
31.549.593.407
0,3269
10.284.141.084,7483
9
31.549.593.407
0,2843
8.943.962.405,6101
10
31.549.593.407
0,2472
7.776.811.490,2104
0
0,2472
0
31.549.593.407
0,2472
7.776.811.490,2104
Nilai Sisa WCI Total
-157.747.96.704
165.763.018.459
Karena harga NPV positif, maka pabrik layak didirikan. 6. Internal Rate Of Return (IRR) Metode yang digunakan untuk menghitung tingkat bunga pada investasi. Harga IRR harus lebih tinggi dari tingkat bunga bank sehingga harus dipenuhi persamaan dibawah ini dengan cara trial. IRR
= i2 +
NPV1 (i2 i1 ) NPV1 NPV2
App E-22
Dimana: i1
= Besarnya bunga pinjam tahun ke-1 yang trial 15%
i2
= Besarnya bunga pinjam tahun ke-2 yang trial 24%
Tabel App E.16 Cash flow untuk IRR selama 10 tahun Cash Flow/CA Tahun
Fd (i = 0,15)
PV1
FD (0,24)
PV 2
(Rp) 0
-157.747.96.704
1
1
47.324.390.111
0,8696
41.153.289.640,5256
0,650364
26.764.618.063,7708
2
31.549.593.407
0,7561
23.854.647.575,0327
0,422974
10.089.895.703,4019
3
31.549.593.407
0,6575
20.743.857.665,1025
0,275087
5 .706.365.573,5201
4
31.549.593.407
0,5718
18.040.057.510,1226
0,178907
3 .227.492.568,9635
5
31.549.593.407
0,4972
15.686.457.841,9604
0,116354
1 .825.182.115,7435
6
31.549.593.407
0,4323
13.638.889.229,8461
0,075673
1 .032.095.664,6901
7
31.549.593.407
0,3759
11.859.492.161,6913
0,049215
583.664.906,7376
8
31.549.593.407
0,3269
10.284.141.084,7483
0,032008
329.174.787,8406
9
31.549.593.407
0,2843
8.943.962.405,6101
0,020817
186.186.465,3976
10
31.549.593.407
0,2472
7.776.811.490,2104
0,013538
105.282.473,9545
0
0,2472
0
31.549.593.407
0,2472
7.776.811.490,2104
NPV 1=
165.763.018.459
Nilai Sisa WCI Total
-15.774.796.704
1
-15.774.796.704
0,0135 0,013538 NPV 2=
0 105.282.473,9545 34.180.444.094
165.763.018.459 IRR = 15% (24% 15%) 165.763.018.459 - 34.180.444.094
= 26.34% Dengan besarnya IRR = 26.34% maka pabrik layak didirikan, karena IRR > bunga bank (15%).
App E-23
