Cover, Daftar, Bab i - IV
-
Upload
fitra-pratama-suryantoro -
Category
Documents
-
view
138 -
download
7
description
Transcript of Cover, Daftar, Bab i - IV
-
TUGAS PRA PERANCANGAN PABRIK KIMIA
TUGAS PRA PERANCANGAN PABRIK SORBITOL DARI DEKSTROSA
DENGAN KAPASITAS 150.000 TON/TAHUN
O l e h :
Nurul Hanifah NIM. 21030111150004
Lukman Hakim Firdaus NIM. 21030111150016
JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS DIPONEGORO
SEMARANG
2013
-
i
HALAMAN PENGESAHAN TUGAS PRA PERANCANGAN PABRIK KIMIA
Nama/NIM : NURUL HANIFAH / 21030111150004
Nama/NIM : LUKMAN HAKIM / 21030111150016
Judul : Tugas Pra Perancangan Pabrik Sorbitol dari Dekstrosa
Dengan Kapasitas 150.000 ton/tahun
Dosen Pembimbing : Ir. Diyono Ikhsan, SU
Semarang, 19 Februari 2013
Telah menyetujui,
Ketua Dosen Pembimbing,
Ir. Agus Hadiyanto, MT
NIP 19550821 198303 1 002
-
ii
PRAKATA
Alhamdulillahirobbilalamin, segala puji syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT yang menciptakan alam semesta ini. Karena atas limpahan rahmat, kasih sayang, dan karunia-Nya, maka penulis dapat menyelesaikan Tugas Perancangan Pabrik Kimia ini.
Pada kesempatan ini, dengan rasa syukur penulis ingin mengucapkan rasa hormat dan
terima kasih yang sebesar-besarnya kepada:
a. Ir. H. Bambang Pudjianto, MT, selaku Dekan Fakultas Teknik, Universitas Diponegoro,
Semarang.
b. Dr. Ir. Budiyono, M.Si., selaku Ketua Jurusan Teknik Kimia, Universitas Diponegoro,
Semarang.
c. Ir. Diyono Ikhsan, SU, selaku dosen pembimbing yang telah memberikan saran,
pengarahan, dan dengan sabar membimbing penulis dalam penyusunan Tugas
Perancangan Pabrik Kimia ini.
d. Seluruh staf pengajar dan karyawan Tata Usaha Jurusan Teknik Kimia, Fakultas
Teknik, Universitas Diponegoro, atas sarana dan prasarana yang diberikan.
e. Kedua orang tua, adik, dan semua keluarga besar, serta rekan-rekan Teknik Kimia
angkatan 2011 dan semua pihak yang telah membantu dalam penulisan Tugas
Perancangan Pabrik Kimia ini, yang tidak dapat disebutkan satu per satu senantiasa
memberikan dorongan, bantuan moril, serta doa dalam setiap langkah yang penulis
tempuh.
Penulis menyadari bahwa masih banyak kekurangan dan ketidak sempurnaan, baik dari
isi maupun cara penulisannya. Oleh karena itu, pembaca harap dapat memaklumi. Penulis
berharap, semoga Tugas Perancangan Pabrik Kimia ini dapat bermanfaat bagi penulis
khususnya dan bagi pembaca pada umumnya, dan penulis sangat terbuka sekali terhadap
saran dan kritik yang bersifat membangun.
Semarang, 21 Februari 2013
Penyusun
-
iii
DAFTAR ISI
HALAMAN PENGESAHAN ................................................................................................. i
PRAKATA ............................................................................................................................ ii
DAFTAR ISI ........................................................................................................................ iii
DAFTAR TABEL................................................................................................................. vi
DAFTAR GAMBAR .......................................................................................................... viii
DAFTAR LAMPIRAN ......................................................................................................... ix
BAB I STRATEGI PERANCANGAN ................................................................................... 1
1.1 Latar Belakang ..................................................................................................... 1
1.2 Kapasitas Rancangan ............................................................................................ 4
1.3 Status Badan Usaha .............................................................................................. 5
1.4 Penentuan Lokasi.................................................................................................. 5
1.5 Tinjauan Pustaka .................................................................................................. 9
1.5.1 Macam-macam Proses ................................................................................ 9
1.5.2 Kegunaan Produk ..................................................................................... 10
1.5.3 Sifat Fisis dan Kimia ................................................................................ 11
1.5.4 Tinjauan Proses Secara Umum ................................................................. 14
BAB II PROCESS DESIGN ................................................................................................ 15
2.1 Spesifikasi Bahan Baku dan Produk .................................................................... 15
2.1.1 Spesifikasi Bahan Baku ............................................................................ 15
2.1.2 Spesifikasi Produk .................................................................................... 16
2.2 Konsep Proses .................................................................................................... 17
2.2.1 Dasar Reaksi............................................................................................. 17
2.2.2 Kondisi Operasi ........................................................................................ 17
2.2.3 Tinjauan Termodinamika .......................................................................... 17
2.2.4 Tinjauan Kinetika ..................................................................................... 19
2.3 Langkah Proses................................................................................................... 20
2.3.1 Diagram Alir Proses ................................................................................. 20
2.4 Tahapan Proses ................................................................................................... 20
-
iv
2.4.1 Tahap Pencampuran Bahan Baku.............................................................. 21
2.4.2 Tahap Hidrogenasi.................................................................................... 21
2.4.3 Tahap Pemurnian ...................................................................................... 21
2.5 Neraca Massa dan Panas ..................................................................................... 22
2.5.1 Neraca Massa ........................................................................................... 22
2.5.2 Neraca Panas ............................................................................................ 25
2.6 Lay Out Pabrik dan Peralatan.............................................................................. 29
2.6.1 Lay Out Pabrik ......................................................................................... 29
2.6.2 Lay Out Peralatan ..................................................................................... 31
BAB III PERANCANGAN ALAT UTAMA DAN UTILITAS ............................................ 33
3.1 Perancangan Alat Utama..................................................................................... 33
3.1.1 Spesifikasi Reaktor ................................................................................... 33
3.1.2 Spesifikasi Evaporator .............................................................................. 34
3.1.3 Spesifikasi Kompresor .............................................................................. 34
3.1.4 Spesifikasi Pompa .................................................................................... 35
3.1.5 Spesifikasi Tangki Penyimpanan Produk .................................................. 36
3.2 Perancangan Utilitas ........................................................................................... 37
3.2.1 Unit Pengadaan Air .................................................................................. 37
3.2.2 Unit Pengadaan Steam .............................................................................. 43
3.2.3 Unit Pengadaan Udara Tekan.................................................................... 44
3.2.4 Unit Pengadaan Listrik ............................................................................. 45
3.2.5 Unit Pengadaan Bahan Bakar.................................................................... 48
3.3 MANAJEMEN PERUSAHAAN ........................................................................ 49
3.3.1 Bentuk Perusahaan ............................................................................................. 49
3.3.2 Struktur Organisasi ............................................................................................. 50
3.3.3 Tugas dan Wewenang ......................................................................................... 53
3.3.4 Pembagian Jam Kerja Karyawan ........................................................................ 59
3.3.5 Status Karyawan dan Sistem Upah ...................................................................... 60
3.3.6 Penggolongan Jabatan, Jumlah Karyawan, dan Gaji ............................................ 60
3.3.7 Kesejahteraan Sosial Karyawan .......................................................................... 62
BAB IV ANALISA EKONOMI .......................................................................................... 64
4.1 Total Capital Investment ..................................................................................... 64
-
v
4.1.1 Fixed Capital Investment (FCI)................................................................. 64
4.1.2 Engineering and Construction ................................................................... 64
4.1.3 Working Capital (WC) ............................................................................. 65
4.2 MANUFACTURING COST .............................................................................. 65
4.2.1 Indirect Manufacturing Cost ..................................................................... 66
4.2.2 Fixed manufacturing Cost (FMC) ............................................................. 66
4.3 GENERAL EXPENSE ....................................................................................... 66
4.4 ANALISA KELAYAKAN (FIT AND PROPER TEST) ..................................... 67
4.4.1 Keuntungan / Profit .................................................................................. 67
4.4.2 Percent Return of Investment (ROI) .......................................................... 68
4.4.3 Pay Out Time (POT)................................................................................. 68
4.4.4 Break Event Point (BEP) .......................................................................... 68
DAFTAR PUSTAKA .......................................................................................................... 71
-
vi
DAFTAR TABEL Tabel 1.1 Impor Sorbitol di Indonesia Tahun 2007-2011 ........................................................ 3
Tabel 1.2 Ekspor Sorbitol di Indonesia Tahun 2007-2011 ...................................................... 3
Tabel 1.3 Pabrik Sorbitol di Indonesia.................................................................................... 4
Tabel 1.4 Perbandingan Pemilihan Lokasi Pendirian Pabrik ................................................... 8
Tabel 1.5 Perbandingan antara Reduksi Elektronik dan Hidrogenasi Katalitik ...................... 10
Tabel 2.1 Spesifikasi Dekstrosa Anhidrat ............................................................................. 15
Tabel 2.2 Data Entalpi reaksi standar pada 298K.................................................................. 18
Tabel 2.3 Harga Gof masing-masing komponen pada suhu 298 K ...................................... 18
Tabel 2.4 Neraca Massa di Sekitar Mixer ............................................................................. 22
Tabel 2.5 Neraca Massa di Reaktor ...................................................................................... 23
Tabel 2.6 Neraca Massa Pencampuran Sebelum di Reaktor .................................................. 23
Tabel 2.7 Neraca Massa Setelah Kompresor C-01 ................................................................ 24
Tabel 2.8 Neraca Massa di Sekitar Evaporator ..................................................................... 24
Tabel 2.9 Neraca Panas di Reaktor ....................................................................................... 25
Tabel 2.10 Neraca Panas Mixer ............................................................................................ 25
Tabel 2.11 Neraca Panas Pre Heater ..................................................................................... 26
Tabel 2.12 Neraca Panas Heat Exchanger (HE-01) ............................................................... 26
Tabel 2.13 Neraca Panas Kompressor C-01 .......................................................................... 27
Tabel 2.14 Neraca Panas Percabangan H2 Make Up dan Recycle ......................................... 27
Tabel 2.15 Neraca Panas Percabangan H2 (Q5) dan Larutan Glukosa (Q3) ........................ 28
Tabel 2.16 Neraca Panas Kompressor C-02 .......................................................................... 28
Tabel 2.17 Neraca Panas di Evaporator ................................................................................ 28
Tabel 3.1 Dimensi Reaktor ................................................................................................... 33
Tabel 3.2 Dimensi Evaporator .............................................................................................. 34
Tabel 3.3 Dimensi Pompa .................................................................................................... 35
Tabel 3.4 Dimensi Tangki .................................................................................................... 36
Tabel 3.5 Kebutuhan air untuk Pengadaan steam .................................................................. 41
Tabel 3.6 Kebutuhan Air Proses Awal.................................................................................. 42
Tabel 3.7 Kebutuhan Listrik untuk Keperluan Proses dan Utilitas ........................................ 46
Tabel 3.8 Jumlah Lumen Berdasarkan Luas Bangunan ......................................................... 47
-
vii
Tabel 3.9 Total Kebutuhan Listrik Pabrik ............................................................................. 48
Tabel 3.10 Total Kebutuhan Bahan Bakar Pabrik ................................................................. 49
Tabel 3.11 Perincian Jumlah Karyawan Produksi ................................................................. 55
Tabel 3.12 Perincian Jumlah Karyawan Utilitas ................................................................... 55
Tabel 3.13 Jadwal pembagian kelompok shift ...................................................................... 60
Tabel 3.14 Jumlah Karyawan Menurut Jabatan .................................................................... 61
Tabel 3.15 Perincian golongan dan gaji karyawan ................................................................ 62
-
viii
DAFTAR GAMBAR Gambar 1.1 Kebutuhan Sorbitol di dunia................................................................................ 2
Gambar 1.2 Kebutuhan Impor Sorbitol di Indonesia Tahun 2007-2011 .................................. 5
Gambar 1.3 Lokasi Pendirian Pabrik ...................................................................................... 9
Gambar 2.1 Reaksi Pembuatan Sorbitol ............................................................................... 17
Gambar 2.2 Neraca Massa di Sekitar Mixer ......................................................................... 22
Gambar 2.3 Neraca Massa di Reaktor .................................................................................. 22
Gambar 2.4 Neraca Massa Pencampuran Sebelum di Reaktor .............................................. 23
Gambar 2.5 Neraca Massa Setelah Kompresor C-01 ............................................................ 23
Gambar 2.6 Neraca Massa di Sekitar Evaporator .................................................................. 24
Gambar 2.7 Neraca Panas di Reaktor ................................................................................... 25
Gambar 2.8 Neraca Panas Mixer (M-01) .............................................................................. 25
Gambar 2.9 Neraca Panas Pre Heater ................................................................................... 26
Gambar 2.10 Neraca Panas Heat Exchanger (HE-01) ........................................................... 26
Gambar 2.11 Neraca Panas Kompresor C-01........................................................................ 27
Gambar 2.12 Neraca Panas Percabangan H2 Make Up dan Recycle ...................................... 27
Gambar 2.13 Neraca Panas Percabangan H2 (Q5) dan Larutan Glukosa (Q3) .................... 27
Gambar 2.14 Neraca Panas Kompresor C-02........................................................................ 28
Gambar 2.15 Neraca Panas Evaporator ................................................................................ 28
Gambar 2.16 Tata Letak Pabrik ............................................................................................ 31
Gambar 2.17 Tata Letak Peralatan Proses ............................................................................ 32
Gambar 3.1 Diagram Pengolahan Air ................................................................................... 41
Gambar 3.1 Struktur Organisasi Pabrik ................................................................................ 52
-
ix
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran A
Lampiran B
Lampiran C
Lampiran D
-
1
BAB I STRATEGI PERANCANGAN
1.1 Latar Belakang Pembangunan industri nasional diarahkan guna meningkatkan daya saing agar mampu
menerobos pasar internasional dan mempertahankan pasar dalam negeri. Perkembangan yang
pesat dalam pembangunan industri yang dialami oleh bangsa Indonesia berpengaruh pada
pembangunan di sektor industri. Industri kimia salah satu contoh sektor industri yang sedang
dikembangkan di Indonesia, dan diharapkan dapat memberikan kontribusi yang besar bagi
pendapatan negara. Dalam mengembangkan dan meningkatkan industri ini diperlukan ilmu
pengetahuan dan teknologi. Untuk itu Indonesia harus mampu memanfaatkan potensi yang
ada, karena industri kimia membutuhkan sumber daya alam seefisien mungkin. Disamping itu
perlu juga penguasaan teknologi, baik yang sederhana maupun yang modern, sehingga bangsa
Indonesia dapat meningkatkan eksistensi dan kredibilitasnya sejajar dengan bangsa-bangsa
lain yang telah maju.
Dengan kebutuhan industri-industri kimia saat ini, maka kebutuhan akan bahan baku
kimia industri tersebut semakin meningkat. Bahan baku industri ada yang berasal dari dalam
negeri dan juga ada yang masih impor. Salah satu bahan kimia yang masih diimpor adalah
sorbitol.
Sorbitol yang dikenal juga sebagai glusitol, adalah suatu gula alkohol yang
termetabolisme lambat di dalam tubuh. Sorbitol diperoleh dari reduksi glukosa, mengubah
gugus aldehid menjadi gugus hidroksil, sehingga dinamakan gula alkohol. Glukosa
dinamakan juga dekstrosa atau gula pasir yang terdapat dalam sayur, buah, sirup, sari pohon,
dan bersamaan dengan fruktosa dalam madu (Wikipedia, 2012).
Sorbitol pertama kali ditemukan oleh ahli kimia dari Perancis yaitu Joseph Boosingault
pada tahun 1872 dari biji tanaman bunga ros (Suara Merdeka, 2005). Sorbitol merupakan
pemanis yang sebagian besar ditemukan dalam berbagai produk makanan. Kadar manis
sorbitol 60% dari sukrosa dengan satu per tiga dari jumlah kalori. Sorbitol adalah sorbitol
non-kariogenik dan banyak digunakan untuk diet, tetapi dapat menyebabkan masalah
pencernaan pada orang dewasa jika sorbitol yang dikonsumsi banyak (10-50 g per hari).
Sorbitol aman digunakan dalam makanan olahan selama hampir setengah abad dan digunakan
-
2
dalam industri kosmetik serta farmasi. Sorbitol terjadi secara alami pada berbagai macam
buah-buahan. Hal ini diproduksi secara komersial oleh hidrogenasi glukosa. Telah ditegaskan
GRAS (Generally Recognised As Safe) oleh US Food and Drug Administration dan telah
disetujui untuk digunakan pangan di Eropa dan negara-negara lain di seluruh dunia
(Megazyme, 2011).
Gambar 1.1 Kebutuhan Sorbitol di dunia
(Sumber : US ITC, 2010).
Kebutuhan sorbitol di dunia saat ini sekitar 1.300.000 ton per tahun dan diperkirakan
masih terus bertambah tiap tahun dengan laju 2,3%. Negara dengan kebutuhan sorbitol
terbesar adalah Cina, dengan kebutuhan sekitar 30% dari total kebutuhan global. Sebagian
besar sorbitol di Cina digunakan sebagai bahan baku vitamin C. Negara-negara lain dengan
kebutuhan sorbitol terbesar di dunia adalah Amerika Serikat, kawasan Eropa Barat, dan
Jepang. Akan tetapi, negara pengimpor sorbitol terbesar adalah Jepang, yaitu 19% impor
dunia. Hal ini karena produksi sorbitol Jepang tidak dapat memenuhi kebutuhan dalam
negerinya (US ITC, 2010).
Meskipun telah membangun pabrik sorbitol berkapasitas besar, Indonesia masih
mengimpor sebanyak 3167,815 ton per tahun pada tahun 2011 (Tabel 1.1) dari Prancis, China,
Jepang, Amerika serikat, India, dan lain-lain.
-
3
Tabel 1.1 Impor Sorbitol di Indonesia Tahun 2007-2011 Tahun Kebutuhan Impor Sorbitol (ton/tahun)
2007 1002,805
2008 1037,17
2009 900,197
2010 1750,065
2011 3167,815
(Sumber : Kemenperin, 2011).
Dari data di atas, dapat dilihat kebutuhan impor sorbitol di Indonesia. Hal tersebut dapat
dijadikan alasan untuk mendirikan pabrik serupa guna menyokong kebutuhan sorbitol di
Indonesia. Pendirian pabrik sorbitol di Indonesia dapat dilaksanakan dengan didukung
berdasarkan alasan adanya peningkatan kebutuhan sorbitol dalam sektor pangan, farmasi dan
kosmetik, serta kebutuhan sorbitol di Indonesia belum dapat dipenuhi secara independent.
Pendirian pabrik sorbitol akan menciptakan lapangan kerja dalam rangka turut mengurangi
jumlah pengangguran dan meningkatkan taraf hidup masyarakat, meningkatkan
perkembangan pembangunan suatu daerah dengan adanya biaya pajak kepada pemerintah
serta menarik minat investor untuk menanamkan modalnya pada industri sorbitol.
Kapasitas ekspor sorbitol di Indonesia semakin menurun, perlu adanya penambahan
kapasitas ekspor sorbitol guna meningkatkan pendapatan negara. Berikut adalah kapasitas
ekspor sorbitol di Indonesia.
Tabel 1.2 Ekspor Sorbitol di Indonesia Tahun 2007-2011 Tahun Kebutuhan Ekspor Sorbitol (ton/tahun)
2007 120.439,236
2008 112.459,706
2009 100.188,484
2010 84.181,728
2011 89.065,496
(Sumber : Kemenperin, 2011).
-
4
1.2 Kapasitas Rancangan Penentuan kapasitas rancangan pabrik sorbitol ini berdasarkan pertimbangan sebagai
berikut :
1. Proyeksi kebutuhan pasar akan sorbitol
2. Ketersediaan bahan baku
3. Kapasitas yang digunakan
4. Kapasitas pabrik sorbitol di dunia
1.2.1 Proyeksi Kebutuhan Pasar akan Sorbitol Dari data impor sorbitol dapat dilihat bahwa kebutuhan sorbitol tiap tahun akan semakin
meningkat. Kenaikan tersebut memacu untuk mendirikan pabrik baru guna mencukupi
kebutuhan sorbitol dan menekan kebutuhan impor sorbitol di Indonesia.
1.2.2 Ketersediaan Bahan Baku Bahan baku yang digunakan adalah dekstrosa yang diperoleh dari Hanmer (Qingdao)
Inc., Cina dan gas hidrogen yang diperoleh dari PT Air Product Indonesia di Jl. Raya Merak
Km. 116 Desa Rawa Arum Cilegon atau di PT Aneka Gas Industri Tugu Semarang.
1.2.3 Kapasitas yang Digunakan Di Indonesia, PT Sorini (Sorbitol Inti Murni Corporation Tbk) telah memproduksi
sorbitol dari pati tapioka sejak tahun 1983. Selain itu ada dua pabrik lain yaitu PT Sama Satria
Pasifik dan PT Budi Kimia Raya yang memproduksi sorbitol dengan kapasitas produksi yang
relatif kecil.
Tabel 1.3 Pabrik Sorbitol di Indonesia Pabrik Lokasi Kapasitas (ton/tahun)
PT Sorini Pasuruan 330.000
PT Sama Satria Pasifik Sidoarjo 7.200
PT Budi Kimia Raya Lampung 3.000
Dari data pada Tabel 1.1, pemenuhan akan kebutuhan sorbitol di Indonesia masih belum
tercukupi. Perlu adanya pabrik dengan kapasitas tertentu untuk memenuhi kebutuhan sorbitol
di Indonesia tanpa harus memasok sorbitol dari luar negeri. Perkiraan kebutuhan impor
sorbitol di Indonesia didapat dengan membuat plot grafik hubungan kebutuhan impor sorbitol
dengan tahun seperti yang tercantum pada Gambar 1.2.
-
5
Gambar 1.2 Kebutuhan Impor Sorbitol di Indonesia Tahun 2007-2011
Pabrik direncanakan didirikan pada tahun 2015 dengan pertimbangan sebagai berikut :
x = tahun ; y = kebutuhan impor (ton)
x = 2015
y = 504,2x 106 = 504,2 (2015) 106 = 15.963 ton
Berdasarkan persamaan di atas, diperkirakan kebutuhan sorbitol Indonesia meningkat
hingga 15.953 ton pada tahun 2015. Dengan adanya peningkatan ini, dipilih kapasitas
produksi sebanyak 150.000 ton per tahun untuk menekan kebutuhan impor dan mempunyai
selisih sebanyak 134.047 ton per tahun untuk diekspor ke luar negeri.
1.3 Status Badan Usaha Pendirian pabrik sorbitol mempunyai prospek ke depan yang cukup menguntungkan,
selain untuk menopang kebutuhan sorbitol dalam negeri diharapkan juga mampu menembus
pasar sorbitol di luar negeri. Peluang mendapatkan keuntungan yang cukup besar mendorong
untuk membentuk status badan usaha menjadi Penanaman Modal Asing (PMA) yang
didukung oleh investor dari luar negeri seperti China, Jepang, dan Amerika Serikat.
1.4 Penentuan Lokasi Lokasi suatu pabrik memberikan pengaruh yang besar terhadap lancarnya kegiatan
industri. Alternatif pemilihan lokasi tertuju di daerah Cilegon dan Semarang. Pemilihan lokasi
pabrik yang tepat, ekonomis, dan menguntungkan dipengaruhi oleh banyak faktor, sehingga
sebelum pabrik didirikan perlu dipertimbangkan untuk melihat faktor primer dan sekunder.
Ada beberapa faktor yang harus dipertimbangkan untuk menentukan lokasi pabrik yang kita
rancang agar secara teknis dan ekonomis menguntungkan.
y = 504,2x - 1E+06
0500
100015002000250030003500
2006 2008 2010 2012Kebu
tuha
n Im
por S
orbi
tol (
ton/
ta
hun)
Tahun
Kebutuhan Impor Sorbitol di Indonesia Tahun 2007-2011
Kebutuhan Impor Sorbitol
-
6
1. Faktor primer yang menjadi pertimbangan dalam pendirian pabrik :
a. Ketersediaan Bahan Baku
Letak pabrik yang dekat dengan pelabuhan dan dekat dengan jalur utama provinsi
mempunyai keuntungan sebagai berikut:
1. Terjaminnya keamanan arus bahan baku
2. Tingkat kerusakan bahan baku dapat diperkecil
3. Biaya transportasi bahan baku lebih murah
Bahan baku pembuatan sorbitol adalah dekstrosa didapat dari negara China dan gas
hidrogen yang produsen dalam negeri.
b. Letak Pasar
Lokasi pabrik yang mendekati konsumen namun juga tidak terlalu jauh dari bahan baku
bertujuan agar distribusi produk ke konsumen dan distribusi bahan baku ke pabrik
cepat dilakukan, menghindari kerusakan selama pengiriman, dan menekan biaya
transportasi. Produk sorbitol diutamakan untuk menopang kebutuhan sorbitol dalam
negeri. Dalam hal ini, kota Cilegon sangat mendukung mengingat letaknya yang
strategis yaitu dekat dengan industri penyedia bahan baku hidrogen terutama Jawa
Barat, dan Jakarta serta berada di area konsumen yaitu Jawa Barat, Banten, Jakarta,
Jawa Tengah, dan Yogyakarta, serta sebagian didistribusikan ke Sulawesi, Papua, dan
Maluku menggunakan jalur laut. Di daerah Cilegon tersebut nantinya pabrik akan
didirikan di Jalan Raya Merak desa Rawa Arum Cilegon, Banten, Indonesia. Lokasi ini
dekat dengan dengan pelabuhan merak dan penyedia bahan baku gas hidrogen yaitu PT
Air Product Indonesia. Untuk lokasi di Semarang terletak di kawasan industri Tugu
yang berada dalam jalur lalu lintas antar propinsi, sehingga produk sorbitol mudah
didistribusikan untuk kebutuhan dalam negeri.
c. Sarana Transportasi
Pemilihan kawasan pabrik harus memenuhi syarat dan fasilitas transportasi yang cukup
memadai untuk mendirikan pabrik. Fasilitas yang disediakan oleh Pemda Cilegon
adalah adanya jalur pantura yang memadai dan adanya rencana menjadikan Cilegon
sebagai pelabuhan nasional. Kedua sarana darat dan laut sangat menunjang dalam hal
pengiriman bahan baku dan produk. Untuk lokasi di Semarang, jalur pantura
merupakan jalur darat yang sangat memadai sedangkan untuk transportasi laut
menggunakan pelabuhan Tanjung Emas.
-
7
d. Utilitas
Utilitas merupakan faktor penting dalam pemilihan lokasi, terutama suplai air dan
listrik. Fasilitas di Kawasan Industri Cilegon meliputi penyediaan listrik disuplai oleh
PLTU Suralaya dan Krakatau Daya Listrik sedangkan penyediaan air dari PT Krakatau
Tirta Industri serta sumur artesis. Sedangkan kawasan industri Tugu di Semarang
kebutuhan listrik disuplai PLN Semarang dan penyedia air dari sumus artesis.
e. Tenaga Kerja
Tenaga kerja merupakan syarat mutlak bagi berdirinya sebuah perusahaan, tenaga kerja
ahli (skilled labour) tidak mudah didapatkan di setiap daerah tetapi biasanya berada di
daerah yang dekat dengan pusat pendidikan. Kawasan Cilegon merupakan kawasan
industri yang dekat dengan kota Jakarta dan Bandung yang merupakan pusat
pendidikan sehingga mudah untuk memperoleh tenaga ahli. Karena tingginya jumlah
pengangguran maka tidaklah sulit memperoleh tenaga kerja tanpa keahlian (unskilled
labour). Untuk kawasan Semarang, tenaga kerja berasal dari daerah Semarang dan
sekitarnya.
2. Faktor sekunder yang menjadi pertimbangan dalam pendirian pabrik :
a. Iklim dan Lingkungan
Iklim dan lingkungan merupakan salah satu indikator dalam kelancaran dan
kesinambungan proses produksi, maka dalam pemilihan lokasi pabrik dipilih yang
kelembabannya stabil, jauh dari bahaya gunung api, bukan daerah yang memiliki
frekuensi gempa tinggi, bebas banjir dan kekeringan sehingga kestabilan produksi
dapat terjamin.
b. Prasarana dan Fasilitas Sosial
Prasarana seperti jalan dan sarana transportasi lainnya harus tersedia demikian juga
fasilitas sosial seperti sarana pendidikan, ibadah, hiburan, bank, dan rumah sakit,
sehingga dapat meningkatkan kesejahteraan dan taraf hidup masyarakat.
Untuk menentukan lokasi yang tepat pada pendirian pabrik, perlu adanya perbandingan
lokasi berdasarkan ketersediaan bahan baku, letak pasar, sarana transportasi, utilitas, dan
tenaga kerja. Perbandingan pemilihan lokasi pendirian pabrik dapat dilihat pada Tabel 1.4.
-
8
Tabel 1.4 Perbandingan Pemilihan Lokasi Pendirian Pabrik
No Faktor Lokasi
Cilegon Semarang
1 Ketersediaan
bahan baku
Hidrogen berasal dari PT Air
Product Indonesia
Hidrogen berasal dari PT Aneka
Gas Semarang Industri
2 Letak pasar Dekat dengan pasar seperti
provinsi Banten, Jakarta, dan
Jawa Barat
Letak pasar kurang strategis,
hanya berkisar di jawa Tengah
3 Sarana
transportasi
Berada di jalur pantura, untuk
transportasi laut dekat dengan
Pelabuhan Merak
Berada di jalur pantura dan
dekat dengan Pelabuhan
Tanjung emas
4 Utilitas Penyedia listrik disuplai dari
PLTU Suralaya dan Krakatau
Daya Listrik. Untuk penyedia air
disuplai dari Krakatau Tirta
Industri dan sumur artesis
Listrik berasal dari PLN
Semarang sedangkan untuk air
industri didapat dari sumur
artesis
5 Tenaga kerja Mudah mendapatkan tenaga ahli
karena dekat pusat pendidikan
Tenaga ahli hanya berasal dari
Semarang dan sekitarnya
Berdasarkan tabel perbandingan di atas, daerah Cilegon mempunyai banyak kelebihan
dibandingkan kota Semarang. Oleh karena itu, pemilihan lokasi lebih menguntungkan di
daerah kawasan industri Cilegon. Di samping faktor primer dan sekunder, pertimbangan lain
pemilihan lokasi pabrik di kawasan Cilegon adalah biaya pajaknya yang relatif rendah. Selain
itu penjualan ke luar negeri dikenakan pajak impor. Dengan semakin kecil pajak yang harus
dibayar, diharapkan dapat menurunkan biaya produksi sehingga harga dan kualitas produk
yang dihasilkan dapat bersaing di pasar nasional maupun internasional (PP nomor 63 tahun
2003 tentang perlakuan pajak pertambahan nilai dan pajak penjualan atas barang mewah di
kawasan industri berikat/bonded zone).
-
9
Gambar 1.3 Lokasi Pendirian Pabrik
(Sumber : maps.google.co.id, 2012).
1.5 Tinjauan Pustaka 1.5.1 Macam-macam Proses
Metode pembuatan sorbitol berbeda-beda tergantung reaktan yang dipakai. Jenis-jenis
proses tersebut meliputi :
1. Proses reduksi elektrolitik
2. Proses hidrogenasi katalitik
3. Proses fermentasi
1.5.1.1 Proses Reduksi Elektrolitik
Bagian utama dari proses ini adalah elektrolitik cell yang merupakan tempat
terjadinya reduksi D-glukosa menjadi sorbitol. Biasanya pada bagian ini dilengkapi dengan
sumber arus yang tidak berfluktuasi. Elektroda yang dipakai adalah amalgam sebagai katoda
dan timbal sebagai anoda, sedangkan larutan yang dipakai NaOH dan Na2SO4. Pada
prinsipnya glukosa akan direduksi dengan H2 sebagai hasil proses elektrolisis diatas. Dari
proses diatas akan dihasilkan sorbitol (Faith, 1975).
1.5.1.2 Proses Hidrogenasi Katalitik
Proses pembuatan sorbitol dengan hidrogenasi katalitik dilakukan dengan cara
mereaksikan dektrosa dan gas hidrogen bertekanan tinggi (500-2000 psig) dengan
menggunakan katalis Raney nickel dalam reaktor pada suhu 130-180oC, sehingga kontak
-
10
yang terjadi semakin baik (Chao et al., 1982). Dari proses yang telah disebutkan di atas, maka
dipilih proses hidrogenasi katalitik untuk pembuatan sorbitol dengan pertimbangan-
pertimbangan sebagai berikut
Tabel 1.5 Perbandingan antara Reduksi Elektronik dan Hidrogenasi Katalitik
No Parameter Proses
Reduksi Elektrolitik Hidrogenasi Katalitik
1 Segi proses
Bahan baku Glukosa Glukosa
Konversi reaksi Rendah Tinggi
Kualitas produk Rendah Tinggi
2 Segi ekonomi Mahal Murah
1.5.1.3 Proses Fermentasi
Proses pembuatan sorbitol dengan fermentasi dilakukan dengan cara mereaksikan
dekstrosa dengan bantuan Zymomonas mobilis pada kondisi atmosferis. Proses ini hanya
dilakukan di laboratorium untuk kepentingan penelitian karena tidak ekonomis. Jadi, proses
ini belum dapat diaplikasikan di industri (Vogel, 2005).
1.5.2 Kegunaan Produk Sorbitol yang berkembang di Indonesia banyak digunakan pada produk makanan,
minuman, farmasi, kosmetik dan pasta gigi serta untuk industri kimia.
a. Bidang Makanan Kegunaan sorbitol pada makanan sebagai pemanis dan untuk memberikan ketahanan
mutu dasar yang dimiliki makanan tersebut selama dalam proses penyimpanan.
Sorbitol juga digunakan sebagai pemanis makanan dan minuman diet. Bagi penderita
diabetes, sorbitol dapat dipakai sebagai bahan pemanis pengganti sukrosa, dekstrosa,
fruktosa, dan maltosa. Berikut contoh produk di pasaran yang menggunakan sorbitol:
1. Minuman kesehatan (energy drink) ; Hemaviton Energy Drink, Kratingdeng, M-150,
Panther.
2. Permen/kembang gula ; Eski, Frozz, Trebor Free Style.
3. Permen karet ; Big Babol Tutti Frutti, Fishermans Fresh Menthol.
4. Makanan khusus dan suplemen kesehatan ; Diabetasol, Siabetasol Nulife, Entrasol
(Indrie dkk., 2012).
-
11
b. Bidang Farmasi Sorbitol merupakan bahan baku vitamin C, dibuat melalui proses fermentasi bakteri
Bacillus suboxidant dan Gluconobacter oxydans. Dalam hal lain, sorbitol dapat
digunakan sebagai pengabsorpsi beberapa mineral seperti Cs, Sr, F dan vitamin B12.
Pada konsentrasi tinggi sorbitol dapat sebagai stabilisator dari vitamin dan antibiotik.
c. Bidang Kosmetik dan Pasta Gigi Penggunaan sorbitol di bidang kosmetik antara lain digunakan sebagai pelembab
berbentuk krim, emulsi, lotion, dan gel untuk mencegah penguapan air. Untuk pasta
gigi, sorbitol dapat dipergunakan sebagai penyegar atau obat pencuci mulut yang dapat
mencegah kerusakan gigi dan memperlambat terbentuknya karies gigi.
d. Industri Kimia Sorbitol banyak dibutuhkan sebagai bahan baku surfaktan seperti Polyoxyethylene
Sorbitan Fatty Acid Esters dan Sorbitan Fatty Acid Esters. Pada industri Polyurethane,
sorbitol bersama dengan senyawa polyhidric alcohol lain seperti gliserol merupakan
salah satu komposisi utama resin alkil dan rigid polyurethane foams. Pada industri
tekstil, kulit, semir sepatu, dan kertas, sorbitol digunakan sebagai pelembut dan
stabilisator warna. Sedangkan pada industri rokok sorbitol digunakan sebagai
stabilisator kelembaban, penambah aroma, dan penyejuk.
1.5.3 Sifat Fisis dan Kimia 1.5.3.1 Bahan Baku
1. Dekstrosa Anhidrat
a. Sifat fisis
Rumus molekul : C12H22O11
Berat molekul : bervariasi
Bentuk : bubuk berwarna putih atau kuning
pH : 5-7
Titik cair : 178 oC
b. Sifat Kimia
Dekstrosa anhidrat bersifat dextrorotatory, yaitu akan terpolarisasi searah
perputaran jarum jam (ke arah kanan). Pembakaran sempurna dekstrosa
menghasilkan panas pembakaran standar sebesar 2805 kJ/mol.
C6H12O6 + 6 O2 6 CO2 + 6 H2O ; Hco = -2805 kJ/mol
-
12
Hidrogenasi dekstrosa menghasilkan sorbitol.
C6H12O6 + H2 C6H14O6
Fermentasi dekstrosa oleh Saccharomyces cerevisiae menghasilkan etanol
(Wikipedia.org).
2. Hidrogen
a. Sifat Fisis
Densitas : 0,0899 g/L
Specific gravity : 0,0694
Specific volume : 193 cuft/lb (21,2 oC)
Titik didih : -252 oC
Suhu dapat terbakar sendiri : 580 oC
Unsur bukan logam, gas tak berwarna, tak berbau, tak berasa, unsur paling ringan
diantara semua unsur, dan tidak larut dalam air.
b. Sifat Kimia
1. Reaksinya dengan O2 disertai letupan, dan dengan alkali membentuk hidrida.
2. Di bumi hidrogen ditemukan di dalam air dan berbagai senyawa karbon.
3. Kegunaannya antara lain sebagai bahan baku pembuatan amoniak, sebagai
reduktor dalam metalurgi, proses kimia dan pemurnian, sebagai bahan bakar
roket, gas pengisi balon udara, dan sebagai bahan bakar masa depan (Manan,
2001).
4. Reaksi dengan oksigen akan menghasilkan air.
5. Hidrogen sangat reaktif terhadap senyawa halogen, reaksi dengan flourin
membentuk senyawa HF.
6. Dengan nitrogen, hidrogen bereaksi membentuk amoniak.
7. Hidrogen bereaksi pada suhu tertentu dengan sejumlah logam, seperti lithium
membentuk senyawa LiH.
8. Hidrogenasi asetaldehid menghasilkan etil alkohol.
-
13
1.5.3.2 Bahan Pembantu 1. Katalis Raney Nickel
a. Sifat Fisis
Komposisi kimia :
Ni, wt% : 50%
Al, wt% : 50%
Densitas pada fase solid : 8,1 g/cm3
Densitas partikel : 3,32
Porosity : 0,59
Purc Vol : 0,178 cm3/g
Berbentuk bubuk halus berwarna kelabu.
Suhu yang umum digunakan pada 70-100oC
b. Sifat kimia
Cukup resistensi terhadap dekomposisi, dapat disimpan dan digunakan kembali
dalam beberapa periode waktu. Stabilitas termal (tidak terurai pada suhu yang
tinggi).
1.5.3.3 Produk 1. Sorbitol
a. Sifat Fisis
Specific gravity : 1,472 (-5oC)
Titik lebur : 93 oC (Metasable form)
97,5 oC (Stable form)
Titik didih : 296 oC
Kelarutan dalam air : 235 g/100 g H2O
Panas pelarutan dalam air : 20,2 KJ/mol
Panas pembakaran : -3025,5 KJ/mol
b. Sifat Kimia
1. Berbentuk kristal pada suhu kamar.
2. Berwarna putih tidak berbau dan berasa manis.
3. Larut dalam air, gliserol, dan propilena glikol.
4. Sedikit larut dalam metanol, etanol, asam asetat, dan penol.
5. Tidak larut dalam sebagian besar pelarut organik (Perry, 1950).
-
14
1.5.4 Tinjauan Proses Secara Umum Pembuatan sorbitol proses hidrogenasi katalitik ini merupakan proses hidrogenasi
larutan dekstrosa oleh gas hidrogen dengan nikel Raney sebagai katalis. Dengan dasar reaksi
sebagai berikut :
C6H12O6 + H2 Ni /Al C6H14O6
Reaksi hidrogenasi larutan dekstrosa berlangsung pada suhu 130-159 oC dan tekanan 60
atm. Reaksi ini berlangsung secara eksotermis. Konversi dekstrosa menjadi sorbitol sebesar
99,8%. Bahan baku larutan dekstrosa dan gas hidrogen direaksikan dalam reaktor trickle bed
berisi katalis Raney nickel. Reaktor dioperasikan secara adiabatis non-isotermal. Untuk
selanjutnya keluaran dari reaktor dipisahkan dengan menggunakan evaporator untuk
menguapkan kandungan air yang terdapat pada produk sorbitol (Dechamp, et al., 1995).
-
15
BAB II PROCESS DESIGN
2.1 Spesifikasi Bahan Baku dan Produk 2.1.1 Spesifikasi Bahan Baku
1. Dekstrosa Anhidrat (C6H12O6) Berat molekul : 180,16 g/mol
Impuritas
Air : 0,1%
Kemurnian (%berat) : 99,9%
Kenampakan : kristal putih
Titik leleh : 146oC (pada 294,8oF)
Tabel 2.1 Spesifikasi Dekstrosa Anhidrat
-
16
(Chemtrec, 2011).
(Zhengzhou Natural Chemical Co., Ltd., 2012).
2. Air (H20) Densitas : 0,9982 g/cm3
Fase : Cair
Kenampakan : cair, tak berwarna
Viscositas (25o C) : 0,6985 cP
Warna : Tidak berwarna
(KTI, 2010).
3. Hidrogen (H2) Fasa : Gas
Impuritas : maksimal 0,01% berat
Kemurnian : minimal 99,99% berat
Kenampakan : Tidak tampak
Suhu : 30 oC
Tekanan : 20 atm
(Air Liquide, 2010).
4. Katalis Raney Nickel Kemurnian : 85%
Kenampakan : Bubuk halus, kelabu
(Wikipedia, 2012).
2.1.2 Spesifikasi Produk 1. Sorbitol (C6H14O6)
Berat molekul : 182, 17
Densitas : 1,489 g/cm3 (pada 25oC)
Impuritas
Dekstrosa : max 1,5% berat
H2O : maksimal 30% berat
Kemurnian : 70 % berat
Kenampakan : Larutan, tidak berwarna
pH : 6-7
Solven : Air
-
17
Titik beku : 75oC
Titik didih : 295oC
Viskositas : 110 cp (pada 25oC)
(Sunivo, 2007). 2.2 Konsep Proses 2.2.1 Dasar Reaksi
Proses pembuatan sorbitol adalah mereaksikan dekstrosa dengan hidrogen berlebih
dengan perbandingan laju volume hidrogen : dekstrosa = 3500 : 1. Konversi reaksi sebesar
99,8%. Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut:
Gambar 2.1 Reaksi Pembuatan Sorbitol
(Vogel, 2005).
2.2.2 Kondisi Operasi Kondisi operasi reaktor pada perancangan pabrik sorbitol ini adalah sebagai berikut :
1. Suhu umpan masuk : 130oC
2. Reaksi berlangsung : adiabatis non-isotermal
3. Suhu keluar reaktor : 159 oC
4. Tekanan : 60 atm
5. Sifat reaksi : eksotermis
6. Fase : gas cair
(US.PATENT 4322569, 2012).
2.2.3 Tinjauan Termodinamika Reaksi hidrogenasi dekstrosa menjadi sorbitol berlangsung sebagai berikut:
C6H12O6 (l ) + H2 (g) Raney Ni C6H14O6 (l)
Dekstrosa Hidrogen Sorbitol
1. Panas Reaksi Data entalpi reaksi standar pada 298 K dapat dilihat pada Tabel 2.2
-
18
Tabel 2.2 Data Entalpi reaksi standar pada 298K Komponen Harga Hof (kJ/mol)
Dekstrosa -1295,2
Hidrogen 0
Sorbitol -1353,7
HRo = Hfo produk - Hfo reaktan
= Hfo C6H14O6 (Hfo C6H12O6 + Hfo H2)
= -1353,7 kJ/mol (-1295,2 kJ/mol + 0)
= -58,5 kJ/mol
Panas reaksi (HR)
HR = H1 + HRo + H2
298
403
1 CpidTmiH
432
298
2 CpidTmiH
Dari hasil perhitugan diperoleh HR = -355156 kJ/jam
Nilai H negatif, jadi merupakan reaksi eksotermis (menghasilkan panas).
2. Energi Bebas Gibbs Harga Gof masing-masing komponen pada suhu 298 K dapat dilihat pada Tabel 2.3
Tabel 2.3 Harga Gof masing-masing komponen pada suhu 298 K Komponen Harga Gof (kJ/mol)
Dekstrosa -697,04
Hidrogen 0
Sorbitol -866,14
Go = Gfo produk - Gfo reaktan
T = 403 K
H1
T = 298 K HR298
T = 298 K
H2
T = 432 K
-
19
= (G C6H14O6) (( G C6H12O6) + (G H2))
= (-866,14 KJ/mol) ((-697,04 KJ/mol) + ( 0 KJ/mol))
= -169,1 KJ/mol
Go = -R T ln K298
ln K298 = -Go
RT
= 169100 J/mol8,314 Jmol.K 298 K
= 68,25
K298 = exp (68,25)
= 4,38 1029
lnK298
K =
-HRo
R
1298
-1T
lnK298
K =
58500 J/mol8,314 J/mol.K
1
298 K-
1373 K
lnK298
K = 4,748
K = K298
exp (4,748)
K = 3,798 1027; karena K sangat besar, maka reaksi berlangsung secara irreversible ke
arah produk.
2.2.4 Tinjauan Kinetika Menurut Dechamp et al (1995), pada reaksi hidrogenasi dekstrosa dengan hidrogen
berlebih, pengendali reaksi ialah reaksi permukaan antara dekstrosa teradsorbsi dan hidrogen
teradsorbsi. Reaksi ini dapat dimodelkan sebagai berikut:
C6H12O6 (l ) + H2 (g) Raney Ni C6H14O6 (l)
(A) (B) (C)
Mekanisme reaksi:
1. Adsorpsi dekstrosa (A) ke permukaan aktif katalis (S)
A + S AS
r1= kad AC k = 0 ; k k = K = KC
-
20
2. Adsorpsi hidrogen (B) ke permukaan aktif katalis (S)
B + S BS
r= kad BP k = 0 ; k k = K = KP
3. Reaksi permukaan
AS + BS C + 2 S (Lambat)
r.=k. = k KC KP Neraca permukaan katalis:
A + B + V = 1 KC + KP + = 1 = 1(1 + KC + KP) r = k KCKP(1 + KC + KP)
dengan nilai k = 497 mmol/jam.gNi, KA = 0,8654 L/mol, dan KB = 0,0723 MPa-1 maka
persamaan kecepatan reaksi menjadi: r = 497.0,8654 C. 0,0723P(1 + 0,8654C + 0,0723P) (mmol/jam. g) Dari percobaan yang telah dilakukan Dechamp et al (1995), energi aktivasi reaksi
tersebut adalah 67 kJ/mol sehingga persamaan kecepatan reaksi secara umum:
r (mmol/jam g katalis) = , (, ,) e(/). 2.3 Langkah Proses 2.3.1 Diagram Alir Proses
1. Diagram alir kualitatif dapat dilihat pada Gambar 2.2.
2. Diagram alir kuantitatif dapat dilihat pada Gambar 2.3.
3. Diagram alir lengkap dapat dilihat pada Gambar 2.4.
2.4 Tahapan Proses Proses pembuatan hidrogenasi katalitik sorbitol dapat dibagi menjadi 3 (tiga) tahap,
yaitu :
1. Tahap Pencampuran Bahan Baku
2. Tahap Hidrogenasi
-
21
3. Tahap Pemurnian
Proses reaksi dilakukan secara continue, dengan menggunakan reaktor trickle bed berisi
katalis Raney nikel. Kondisi operasi pada reaktor adalah temperatur 130-153 oC dan tekanan
60 atm.
2.4.1 Tahap Pencampuran Bahan Baku Pada tahap ini, bahan baku dekstrosa anhidrat disimpan di dalam gudang kemudian
masuk ke Hopper H-01 untuk diumpankan ke Mixer. Hidrogen dari PT Air Liquide masuk ke
kompresor C-01 untuk dinaikkan tekanannya dari 20 atm menjadi 60 atm. Dekstrosa dari
Hopper kemudian menuju tangki pencampur M-01 dengan menggunakan belt conveyor.
Dalam M-01 dekstrosa dicampur dengan air proses dari utilitas untuk menghasilkan larutan
dekstrosa konsentrasi 50 % berat. Larutan dekstrosa yang diperoleh dialirkan menuju
Intermediete Tank (IT) untuk menampung larutand ekstrosa sebelum diumpankan ke Pre
Heater PHE. Larutan glukosa dipanaskan pada PHE dari suhu 30oC menjadi 64oC dengan
memanfaatkan panas sorbitol dari Evaporator EV-01. Selanjutnya dipanaskan kembali pada
HE-01 sampai suhu 103oC. Pada suhu 103oC ini larutan dekstrosa dikontakkan dengan
hidrogen hasil recycle dan make up agar suhu preparasi reaktor menjadi 130oC.
2.4.2 Tahap Hidrogenasi Tahap ini terjadi di dalam reaktor R-01. Reaktor yang digunakan adalah reaktor trickle
bed dimana kedua reaktan tersebut akan melewati partikel-partikel katalis yang ada di dalam
reaktor. Kondisi operasi yang terjadi di dalam reaktor R-01 adalah adiabatis non isothermal
dengan suhu umpan masuk 130oC, suhu produk keluar 153 oC, dan tekanan 60 atm untuk
menghasilkan sorbitol. Reaksi ini berlangsung dengan bantuan katalis nikel. Hasil yang
diperoleh terdiri dari larutan sorbitol, dekstrosa, dan hidrogen. Sorbitol, air, dan dekstrosa
keluar melalui pipa output cairan di bagian bawah reaktor kemudian menuju ke Evaporator
EV-01 untuk tahap separasi, sedangkan hidrogen sisa keluar melalui pipa output gas.
Hidrogen sisa menuju kompresor C-02 untuk dinaikkan tekanannya agar sama dengan
tekanan hidrogen make up untuk kembali digunakan.
2.4.3 Tahap Pemurnian Proses ini bertujuan untuk memekatkan larutan campuran sorbitol dari 50% menjadi
70%. Pada tahap ini air yang terkandung di dalam larutan akan diuapkan sebanyak 50% dari
total kandungan air pada umpan. Pada tahap pemisahan, hasil atas berupa uap air 160oC
digunakan untuk penukar panas pada Heat Exchanger HE-01, sedangkan hasil bawah berupa
-
22
larutan sorbitol 70% digunakan untuk penukar panas pada PHE. Selanjutnya, dari PHE
dipompa menuju tangki sorbitol T-02.
2.5 Neraca Massa dan Panas 2.5.1 Neraca Massa 2.5.1.1 Neraca Massa di Sekitar Mixer
Gambar 2.2 Neraca Massa di Sekitar Mixer
Tabel 2.4 Neraca Massa di Sekitar Mixer Komponen Input (kg/jam) Output (kg/jam)
Arus M1 M2 M3
Hidrogen 0 0 0
Air 66,155 13098,69 13164,85
Glukosa 13164,85 0 13164,85
Sorbitol 0 0 0
Total arus 13231 13098,69 26329,69
Total 26329,69 26329,69
2.5.1.2 Neraca Massa di Reaktor
Gambar 2.3 Neraca Massa di Reaktor
-
23
Tabel 2.5 Neraca Massa di Reaktor Komponen Input (kg/jam) Output (kg/jam)
Arus M6 M7 M8
Hidrogen 6480,47 0 6334,49
Air 13164,85 13164,85 0
Glukosa 13164,85 26,33 0
Sorbitol 0 13284,50 0
Total arus 32810,16 26475,67 6334,49
Total 32810,16 32810,16
2.5.1.3 Neraca Massa Pencampuran Sebelum di Reaktor
M5
M3
M6
REAKTAN UMPAN
LARUTAN GLUKOSA
HIDROGEN PEMBAWA
Gambar 2.4 Neraca Massa Pencampuran Sebelum di Reaktor
Tabel 2.6 Neraca Massa Pencampuran Sebelum di Reaktor Komponen Input (kg) Output (kg)
Arus M5 M3 M6
Hidrogen 6480,47 0,00 6480,47
Air 0 13164,85 13164,85
Glukosa 0 13164,85 13164,85
Sorbitol 0 0 0
Total arus 6480,47 26329,69 32810,16
Total 32810,16 32810,16
2.5.1.4 Neraca Massa Setelah Kompresor C-01
HIDROGEN MAKE UP
M4 M5
HIDROGEN PEMBAWA
M8
HIDROGEN RECYCLE
Gambar 2.5 Neraca Massa Setelah Kompresor C-01
-
24
Tabel 2.7 Neraca Massa Setelah Kompresor C-01 Komponen Input (kg/jam) Output (kg/jam)
Arus M4 M8 M5
Hidrogen 145,98 6334,49 6480,47
Air 0 0 0
Glukosa 0 0 0
Sorbitol 0 0 0
total arus 145,98 6334,49 6480,47
Total 6480,47 6480,47
2.5.1.5 Neraca Massa di Sekitar Evaporator
M10
M9
Eva porator
M7
Gambar 2.6 Neraca Massa di Sekitar Evaporator
Tabel 2.8 Neraca Massa di Sekitar Evaporator Komponen Input (kg/jam) Output (kg/jam)
Arus M7 M9 M10
Hidrogen 0 0 0
Air 13164,85 7537,24 5627,60
Glukosa 26,33 0 26,33
Sorbitol 13284,50 0 13284,50
Total arus 26475,67 7537,24 18938,43
Total 26475,67 26475,67
-
25
2.5.2 Neraca Panas 2.5.2.1 Neraca Panas Reaktor (R-01)
Gambar 2.7 Neraca Panas di Reaktor
Tabel 2.9 Neraca Panas di Reaktor Arus Masuk (kJ/jam) Keluar (kJ/jam)
QArus 6 21487504,07 0
QArus 7 0 11704057,21
QArus 8 0 14052110,4
QReaksi 4272554,52 0
Qh 0 3890,978995
Jumlah 25760058,59 25760058,59
2.5.2.2 Neraca Panas Mixer (M-01)
Gambar 2.8 Neraca Panas Mixer (M-01)
Tabel 2.10 Neraca Panas Mixer Arus Masuk (kJ/jam) Keluar (kJ/jam)
QArus 1 80031 0
QArus 2 275255,17 0
QArus 3 0 355286,17
Jumlah 355286,17 355286,17
-
26
2.5.2.3 Neraca Panas Pre Heater
Gambar 2.9 Neraca Panas Pre Heater
Tabel 2.11 Neraca Panas Pre Heater Arus Masuk (kJ/jam) Keluar (kJ/jam)
QArus 3 2144158,989 0
QArus 3' 0 4590212,952
QArus 10 3339932,647 0
QArus 10' 0 893878,6848
Jumlah 5484091,637 5484091,637
2.5.2.4 Neraca Panas Heat Exchanger (HE-01)
Gambar 2.10 Neraca Panas Heat Exchanger (HE-01)
Tabel 2.12 Neraca Panas Heat Exchanger (HE-01)
Arus Masuk (kJ/jam) Keluar (kJ/jam)
QArus 3 4590212,952 0
QArus 3 0 7337626,092
Qserap 2747413,14 0
Total 7337626,092 7337626,092
-
27
2.5.2.5 Neraca Panas Kompressor C-01
Gambar 2.11 Neraca Panas Kompresor C-01
Tabel 2.13 Neraca Panas Kompressor C-01 Arus Masuk (kJ/jam) Keluar (kJ/jam)
QArus 4 62942,9174 0
QArus 4' 0 71774,85501
Qkompresi 8831,937629 0
Jumlah 71774,85501 71774,85501
2.5.2.6 Neraca Panas Percabangan H2 Make Up dan Recycle
Gambar 2.12 Neraca Panas Percabangan H2 Make Up dan Recycle
Tabel 2.14 Neraca Panas Percabangan H2 Make Up dan Recycle Arus Masuk (kJ/jam) Keluar (kJ/jam)
QArus 4' 71774,85501 0
QArus 8' 14064025 0
QArus 5 0 14135799,85
Jumlah 14135799,85 14135799,85
2.5.2.7 Neraca Panas Percabangan H2 (Q5) dan Larutan Glukosa (Q3)
Gambar 2.13 Neraca Panas Percabangan H2 (Q5) dan Larutan Glukosa (Q3)
-
28
Tabel 2.15 Neraca Panas Percabangan H2 (Q5) dan Larutan Glukosa (Q3)
Arus Masuk (kJ/jam) Keluar (kJ/jam)
QArus 5 14135799,85 0
QArus 3 7351704,222 0
QArus 6 0 21487504,07
Total 21487504,07 21487504,07
2.5.2.8 Neraca Panas Kompressor C-02
Gambar 2.14 Neraca Panas Kompresor C-02
Tabel 2.16 Neraca Panas Kompressor C-02 Arus Masuk (kJ/jam) Keluar (kJ/jam)
QArus 8 14052110,4 0
QArus 8' 0 14064025
Qkompresi 11914,59794 0
Total 83997,628 83997,628
2.5.2.9 Neraca Panas Evaporator
Gambar 2.15 Neraca Panas Evaporator
Tabel 2.17 Neraca Panas di Evaporator Arus Masuk, kJ/jam Keluar, kJ/jam
Q7 11704057,21 0
Q9 0 5105089,169
Q10 0 7156718,697
Jumlah 11704057,21 12261807,87
-
29
Menghitung kebutuhan steam
Neraca Panas Total :
Hmasuk = Hkeluar
Q in + HS = Qout + HC
Panas yang digunakan adalah steam saturated tekanan 10 atm dengan 180,5 oC. Dari
steam table diperoleh :
= 2776.300 kJ/kg
HS HC = Q out - Qin
m (Hv Hl) = ((Q9+Q10) Q7) kJ/jam
m (Hv Hl) = ((5105089,169 + 7156718,697) 11704057,21) kJ/jam m x = (12261807,87 - 11704057,21) kJ/jam
m x 2776.3 kJ/kg = 557750,655 kJ/jam
ms = 557750,655 kJ/jam
2776.3 kJ/kg ms = 200,8971132 kg/jam
2.6 Lay Out Pabrik dan Peralatan 2.6.1 Lay Out Pabrik
Tata letak pabrik merupakan suatu pengaturan yang optimal dari seperangkat fasilitas-
fasilitas dalam pabrik. Tata letak yang tepat sangat penting untuk mendapatkan efisiensi,
keselamatan, dan kelancaran kerja para pekerja serta keselamatan proses.
Untuk mencapai kondisi yang optimal, maka hal-hal yang harus diperhatikan dalam
menentukan tata letak pabrik adalah :
1. Pabrik sorbitol ini merupakan pabrik baru (bukan pengembangan), sehingga penentuan
lay out tidak dibatasi oleh bangunan yang ada.
2. Kemungkinan perluasan pabrik sebagai pengembangan pabrik.
3. Faktor keamanan sangat diperlukan untuk bahaya kebakaran dan ledakan, maka
perencanaan lay out selalu diusahakan jauh dari sumber api, bahan panas, dan dari
bahan yang mudah meledak, juga jauh dari asap atau gas beracun.
4. Sistim kontruksi yang direncanakan adalah out door untuk menekan biaya bangunan
dan gedung, dan juga karena iklim Indonesia memungkinkan konstruksi secara out
door.
-
30
5. Harga tanah amat tinggi sehingga diperlukan efisiensi dalam pemakaian dan
pengaturan ruangan / lahan.
Secara garis besar lay out dibagi menjadi beberapa bagian utama, yaitu :
a. Daerah administrasi / perkantoran, laboratorium dan ruang kontrol
Merupakan pusat kegiatan administrasi pabrik yang mengatur kelancaran operasi.
Laboratorium dan ruang kontrol sebagai pusat pengendalian proses, kualitas dan
kuantitas bahan yang akan diproses serta produk yang dijual
b. Daerah proses
Merupakan daerah dimana alat proses diletakkan dan proses berlangsung.
c. Daerah penyimpanan bahan baku dan produk.
Merupakan daerah untuk tangki bahan baku dan produk.
d. Daerah gudang, bengkel, dan garasi.
Merupakan daerah untuk menampung bahan-bahan yang diperlukan oleh pabrik dan
untuk keperluan perawatan peralatan proses.
e. Daerah utilitas
Merupakan daerah dimana kegiatan penyediaan bahan pendukung proses berlangsung
dipusatkan.
(Vilbrant, 1959) .
-
31
Gambar 2.16 Tata Letak Pabrik
2.6.2 Lay Out Peralatan Beberapa hal yang harus diperhatikan dalam menentukan lay out peralatan proses pada
pabrik sorbitol, antara lain :
1. Aliran bahan baku dan produk
Pengaliran bahan baku dan produk yang tepat akan memberikan keuntungan ekonomi
yang besar serta menunjang kelancaran dan keamanan produksi.
2. Aliran udara
Aliran udara di dalam dan di sekitar area proses perlu diperhatikan kelancarannya. Hal
ini bertujuan untuk menghindari terjadinya stagnasi udara pada suatu tempat sehingga
mengakibatkan akumulasi bahan kimia yang dapat mengancam keselamatan pekerja.
3. Cahaya
-
32
Penerangan seluruh pabrik harus memadai dan pada tempat-tempat proses yang
berbahaya atau beresiko tinggi perlu adanya penerangan tambahan.
4. Lalu lintas manusia
Dalam perancangan lay out pabrik perlu diperhatikan agar pekerja dapat mencapai
seluruh alat proses dangan cepat dan mudah. Hal ini bertujuan apabila terjadi gangguan
pada alat proses dapat segera diperbaiki. Keamanan pekerja selama menjalani tugasnya
juga diprioritaskan.
Gambar 2.17 Tata Letak Peralatan Proses
-
33
BAB III PERANCANGAN ALAT UTAMA DAN UTILITAS
3.1 Perancangan Alat Utama 3.1.1 Spesifikasi Reaktor
Kode : R-01
Fungsi : Tempat berlangsungnya reaksi antara hidrogen dan dekstrosa menjadi sorbitol
dengan katalis Raney Nickel (Ni/Al2O3)
Jenis : Trickle Bed Reactor
Bahan : low-alloy steel SA 353
Tabel 3.1 Dimensi Reaktor Dimensi Reaktor Ukuran
Tinggi Reaktor 10,3 m
Tinggi bed katalis 8,15 m
Volume Reaktor 5,66 m3
IDs 1,88 m
Tebal Shell 1 in
Head Elliptical
Tebal head 11/8 in
Kondisi operasi
Suhu : 130-153 oC
Tekanan : 60 atm
-
34
3.1.2 Spesifikasi Evaporator Kode : EV-01
Fungsi : Memekatkan larutan sorbitol dari 50% hingga konsentrasinya 70 %
Tipe : Long-Tube Vertical
Bahan : Low Alloy Steel SA-204 grade C
Tabel 3.2 Dimensi Evaporator
Dimensi Evaporator Ukuran
Jumlah Tube 356 buah
Panjang tube 18 ft
Diameter 25 in
Diameter ruang uap 147,96 in
Tinggi shell 36 ft
Tebal shell in
Tebal head atas 1 in
Tebal head bawah 3/8 in
Tinggi evaporator 39,08 ft
3.1.3 Spesifikasi Kompresor Kode : C-01
Fungsi : Untuk menaikkan tekanan dari 20 atm menjadi 60 atm
Jenis : Sentrifugal
Jumlah stage : 1 stage
Daya compressor : 0,6237 MW
Daya motor : 0,6613 MW
Tekanan masuk : 20 atm
Tekanan keluar : 60 atm
-
35
3.1.4 Spesifikasi Pompa Kode : P-07
Fungsi : Mengalirkan Produk Sorbitol dari Pre-Heater ke Tangki
penyimpanan Sorbitol
Jenis : Single stage centrifugal pump
Tabel 3.3 Dimensi Pompa Dimensi Pompa Ukuran
Kapasitas 111,787 gpm
Power Pompa 2,54 HP
Power Motor 3,108 HP
Efisiensi Pompa 58%
Efisiensi Motor 82%
Bahan Konstruksi Commercial steel
Pipa Nominal = 3 in
Schedule Number = 40 ST 40 S
ID pipa = 3,5 in
OD pipa = 3,068 in
Flow area = 2,228 in2
-
36
3.1.5 Spesifikasi Tangki Penyimpanan Produk Kode : T-02
Fungsi : Menyimpan produk cair sorbitol selama 30 hari
Tipe : tangki silinder tegak dengan dasar datar (flat bottom) dan bagian atas
berbentuk kerucut (conical)
Tabel 3.4 Dimensi Tangki
Dimensi Tangki Ukuran
Bahan konstruksi
Dimensi Tangki
Carbon Steel SA -283 C
Jumlah : 1 buah
Diameter : 140 ft
Tinggi : 48 ft
Jumlah Course : 8
Course 1 Tinggi = 48 ft
Tebal shell = 16/8 in
Course 2 Tinggi = 42 ft
Tebal shell = 11/2 in
Course 3 Tinggi = 36 ft
Tebal shell = 1 3/8 in
Course 4 Tinggi = 30 ft
Tebal shell = 1 1/16 in
Course 5 Tinggi = 24 ft
Tebal shell = 7/8 in
Course 6 Tinggi = 18 ft
Tebal shell = 11/16 in
Course 7 Tinggi = 12 ft
Tebal shell = in
Course 8 Tinggi = 6 ft
Tebal shell = 5/16 in
Tinggi roof 33,73 ft
Tebal roof in
Volume tangki 551563,61 ft3 (98243,98 bbl)
-
37
3.2 Perancangan Utilitas Unit pendukung proses atau yang lebih dikenal dengan sebutan utilitas merupakan unit
penunjang proses produksi yang merupakan bagian penting untuk menunjang berlangsungnya
proses suatu pabrik. Unit pendukung proses yang terdapat dalam pabrik sorbitol adalah:
1. Unit penyediaan air
Unit ini bertugas menyediakan dan mengolah air untuk memenuhi kebutuhan air
umpan boiler, air konsumsi umum, dan sanitasi.
2. Unit pengadaan steam
Unit ini bertugas untuk menyediakan kebutuhan steam sebagai media pemanas
evaporator.
3. Unit pengadaan udara tekan
Unit ini bertugas untuk menyediakan udara tekan untuk kebutuhan instrumentasi
pneumatic, penyediaan udara tekan di bengkel, dan kebutuhan umum yang lain.
4. Unit pengadaan listrik
Unit ini bertugas menyediakan listrik sebagai tenaga penggerak untuk peralatan proses,
keperluan pengolahan air, peralatan-peralatan elektronik atau listrik AC, maupun untuk
penerangan.
5. Unit pengadaan bahan bakar
Unit ini bertugas menyediakan bahan bakar untuk kebutuhan boiler dan generator.
3.2.1 Unit Pengadaan Air Air yang dibutuhkan pabrik disuplai dari 2 sumber air, yaitu PT Krakatau Tirta Industri
dan sumur artesis. Alasan pemilihan air dari sumur ertesis mempunyai pertimbangan sebagai
berikut:
1. Air artesis mempunyai kualitas lebih baik dibandingkan dengan air permukaan jika
ditinjau dari segi kontaminasi dan pencemaran.
2. Sumur artesis mempunyai kontinuitas lebih tinggi sehingga kekurangan air dapat
dihindari
Kebutuhan air diperoleh dari sumur artesis yang digunakan untuk keperluan:
1. Air proses
Dalam hal ini air proses digunakan untuk melarutkan glukosa dengan pertimbangan:
a. Air dapat diperoleh dengan mudah dalam jumlah besar.
b. Mudah dalam pengaturan dan pengolahannya.
-
38
c. Tidak terdekomposisi.
Air yang digunakan sebagai air proses tidak boleh mengandung zat-zat sebagai berikut:
a. Besi, yang dapat menimbulkan korosi.
b. Silica, yang dapat menimbulkan kerak.
c. Oksigen terlarut, yang dapat menimbulkan korosi.
d. Minyak, yang merupakan penyebab terganggunya film corrotion inhibitor,
menurunkan heat transfer coefficient dan dapat menjadi makanan mikroba sehingga
menimbulkan endapan.
2. Air Sanitasi
Air sanitasi digunakan untuk kebutuhan air minum, laboratorium, kantor, dan
perumahan. Syarat air sanitasi antara lain:
Syarat fisik:
a. Suhu dibawah suhu udara luar.
b. Warna jernih, turbidity < 10 ppm
c. Tidak berasa
d. Tidak berbau
Syarat kimia
a. Tidak mengandung zat anorganik
b. Tidak beracun
c. Kadar klor bebas sekitar 0,7 ppm
Syarat bakteriologis
Tidak mengandung bakteri-bakteri terutama bakteri pathogen.
3. Air Umpan Boiler (Boiler Feed Water)
Merupakan air yang digunakan untuk menghasilkan steam untuk kelangsungan proses.
Faktor-faktor yang perlu diperhatikan dalam penanganan air umpan boiler adalah
sebagai berikut :
Zat-zat yang dapat menyebabkan korosi.
Korosi yang terjadi di dalam boiler disebabkan karena air mengandung larutan-
larutan asam dan gas-gas terlarut seperti O2, CO2, H2S, dan NH3.
Zat yang menyebabkan kerak (scale forming).
Pembentukan kerak disebabkan karena adanya kesadahan dan suhu tinggi, yang
biasanya berupa garam-garam karbonat dan silikat.
-
39
Zat yang menyebabkan foaming.
Air yang diambil dari proses pemanasan biasanya menyebabkan foaming pada
boiler karena adanya zat-zat organik, anorganik dan zat-zat yang tak larut dalam
jumlah besar. Efek alkalinitas terjadi akibat alkalinitas yang tinggi.
4. Air Hydran
Air hydrant adalah air yang digunakan untuk mencegah kebakaran. Pada umumnya air
jenis ini tidak memerlukan persyaratan khusus.
3.2.1.1 Pengolahan Air Pengolahan air bertujuan untuk memenuhi syarat-syarat air untuk dapat digunakan
sesuai dengan keperluan. Pengolahan air ini meliputi pengolahan secara fisik dan kimia,
dengan menambahkan desinfektan maupun dengan ion exchanger. Secara khusus unit
pengolahan air ini meliputi :
a. Unit Pengolahan Awal
Unit ini bertujuan untuk memisahkan zat-zat pengotor khususnya suspended oil dalam air
dengan menggunakan alum (Al2(SO4)3) pada sebuah kolam yang dilengkapi dengan
pengaduk. Beberapa zat lain ditambahkan, seperti Coagulant Aid untuk mengatur pH,
CaOCl atau chlorine sebagai desinfektan. Kemudian air ini dialirkan ke penyaring pasir
(sand filter). Hasilnya kemudian ditampung dalam tangki Filtered Water Storage.
b. Unit Penyaringan Karbon Aktif
Filter karbon aktif digunakan untuk memisahkan klorida, warna dan bau. Maksimum
klorida bebas yang diizinkan adalah 1 ppm agar tidak mengganggu proses ion exchange.
c. Unit Demineralisasi Air
Unit demineralisasi bertujuan untuk menghilangkan mineral-mineral yang terdapat dalam
air dengan menggunakan ion exchange. Demineralisasi diperlukan agar tidak menimbulkan
kerak pada suhu tinggi dan bebas dari gas-gas yang dapat menimbulkan korosi. Unit ini
terdiri atas:
Kation exchanger
Air hasil filtrasi dari filter karbon aktif dilewatkan dalam kolom kation exchanger yang
berisi resin RH, yaitu suatu polimer dengan rantai karbon yang mengikat ion H+.
Reaksi yang terjadi:
X+ + n RH RnX + n H+
-
40
Dimana X+ adalah logam X. dalam hal ini logam akan diikat oleh resin. Jika resin telah
jenuh, maka dilakukan regenerasi dengan sistem back wash. Reaksi yang terjadi :
RnX + HY XY + n RH
Degasssifier
Kation exchanger mengikat logam dan membentuk asam. Pada saat pertukaran
hidrogen dari resin dengan kation dari air, akan terbentuk larutan asam bikarbonat
dalam air yang kemudian bereaksi membentuk asam karbonat. Reaksinya adalah :
Ca(HCO3)2 + 2 RH CaR2 + 2 H2CO3
H2CO3 CO2 + H2O
Gas CO2 yang terbentuk dapat dihilangkan dengan aerasi menggunakan blower.
Anion Exchanger
Seperti pada kation exchanger, pada anion exchanger terjadi pertukaran ion dimana ion
negatif akan diikat oleh resin. Reaksi yang terjadi :
X- + n ROH RnX + n OH
Dimana X- adalah ion X negatif. Dalam hal ini akan diikat oleh resin. Jika resin telah
jenuh, maka dilakukan regenerasi dengan sistem back wash. Reaksi yang terjadi :
RnX + n YOH XY + n ROH
d. Unit Air Umpan Boiler
Bahan baku pembentukan steam diperoleh dari unit demineralisasi yang mengalami
pengolahan lanjut sebelum diubah menjadi steam di unit boiler. Air dari unit demineralisasi
masih mengandung zat-zat terlarut, terutama CO2 dan O2 yang harus dihilangkan karena
dapat menyebabkan korosi. Gas-gas tersebut dihilangkan dalam deaerator. Pada deaerator
diinjeksikan :
Hidrazin yang berfungsi mengikat oksigen berdasarkan reaksi berikut :
2 N2H2 + O2 2 N2 + H2O
Nitrogen sebagai hasil reaksi bersama-sama dengan gas lain dihilangkan melalui
stripping dengan uap bertekanan rendah.
Larutan pospat (Na3PO4H2O) untuk mencegah terbentuknya kerak.
Dispersan untuk mencegah penggumpalan pospat
-
41
Gambar 3.1 Diagram Pengolahan Air
3.2.1.2 Kebutuhan Air Pabrik Sorbitol
Kebutuhan air di pabrik sorbitol meliputi kebutuhan air untuk steam, air proses, air
sanitasi, dan air pemadam kebakaran
a. Kebutuhan air untuk steam pada pabrik Sorbitol dengan kapasitas 150.000
ton/tahun, dapat diketahui pada tabel berikut :
Tabel 3.5 Kebutuhan air untuk Pengadaan steam Kode Nama Alat Kebutuhan (kg/jam)
EV-01 Evaporator 200,897
Total 200,897
Kebutuhan air steam = 200,897 kg/jam
= 200,897 Lt/jam
= 4,82 m3/hari
Diperkirakan air hilang 10 % sehingga make up untuk steam = 0,482 m3/hari
b. Kebutuhan air proses digunakan untuk melarutkan glukosa pada mixer sebelum
masuk ke reaktor, dapat diketahui dari tabel berikut :
-
42
Tabel 3.6 Kebutuhan Air Proses Awal Kode Nama Alat Kebutuhan (kg/jam)
M-01 Mixer 13098,69
Total 13098,69
Kebutuhan air proses pada mixer = 13098,69 kg/jam
= 314,36 m3/hari
Diperkirakan air yang hilang 10% sehingga kebutuhan make up air proses
= 10% x 314,36 m3/hari = 31,436 m3/hari
c. Kebutuhan air sanitasi pabrik sorbitol meliputi :
Air untuk Karyawan kantor
Kebutuhan untuk karyawan sebesar 40 Lt/org/hari (Linsley,1984).
Air untuk 79 karyawan kantor diperlukan air sebanyak :
= 79 orang x 40 Lt/hr
= 3160 Lt/hari
= 3,16 m3/hari
Air untuk perumahan
Perumahan karyawan pabrik sebanyak 50 rumah. Bila masing-masing rumah
dihuni oleh 4 orang. Kebutuhan air untuk perumahan sebanyak 250 L/org/hari.
Air untuk perumahan sebanyak:
= 250 x 4 x 50
= 50000 Lt/hari
= 50 m3/hari
Air untuk Laboratorium diperkirakan sebanyak 3,5 m3/hari
Air untuk pembersihan, pertamanan, dan lain lain sebanyak 10 m3/hari
Jadi kebutuhan air sanitasi sebanyak
= 3,16 m3/hari + 50 m3/hari + 3,5 m3/hari + 10 m3/hari
= 66,66 m3/hari
Total air bersih yang disuplai dari tangki air sebanyak
= air proses + air untuk steam + make up air proses + make up air untuk steam + air
sanitasi
= 314,36 + 4,82 + 31,436 + 0,482 + 66,66
= 417,758 m3/hari
-
43
3.2.2 Unit Pengadaan Steam Steam yang diproduksi pada pabrik sorbitol ini digunakan sebagai media pemanas
evaporator. Untuk memenuhi kebutuhan steam digunakan 1 buah boiler. Steam yang
dihasilkan dari boiler ini adalah saturated steam yang mempunyai suhu 180,5 oC dan
tekanan 146,95 psi.
Jumlah steam yang dibutuhkan sebesar 9424,55 kg/jam. Untuk menjaga kemungkinan
kebocoran steam pada saat distribusi dan make up blowdown pada boiler, maka jumlah steam
dilebihkan sebanyak 20%. Sehingga jumlah steam yang dibutuhkan adalah 11309,46 kg/jam
(24933,06 lb/jam)
Blow down 10% dari yang dihasilkan = 10% x 24933,06 lb/jam = 2493,306 lb/jam
Umpan air masuk boiler = steam yang dihasilkan + blow down
= 24933,06 + 2493,306
= 27426,366 lb/jam
Kondensat yang kembali = 90% dari steam yang dihasilkan
= 90% x 24933,06 lb/jam
= 22439,754 lb/jam
Kondensat yang hilang = 10% dari steam yang dihasilkan
= 10% x 24933,06 lb/jam
= 2493,306 lb/jam
Make up air untuk boiler = Kondensat yang hilang + blow down
= 2493,306 lb/jam + 2493,306 lb/jam
= 4986,612 lb/jam
% make up water = x 100%
= , , x 100%
= 18.18%
% kondensat = x 100%
= , , x 100%
= 82,72%
Kapasitas Boiler
Untuk menghitung kapasitas boiler digunakan persamaan
Q = ms(h-hf)
-
44
Dimana
Q = kapasitas boiler (Btu/jam)
ms = masa steam yang dihasilkan (lb/jam)
h = enthalpy steam masuk pada P dan T tertentu (Btu/lb)
hf = entahalpy steam pada 1 atm (Btu/lb)
Kondisi steam masuk pada T = 180,5 oC = 356,9oF dan P = 10 atm = 146,95 psi
Karena steam yang masuk terdiri dari 18,18% make up water dan 82,72% kondensat,
maka
T = 30oC = 86oF h liq 86oF = 54.03 Btu/lb
T = 180,5oC = 359,9oF h liq 356,9oF = 332,31 Btu/lb
(Smith and Van Ness, 1996).
h = {18,18% x (hliq 30oC)} + {82,72 % x (hliq 180.5oC)}
h = 284,709 Btu/lb
dengan menggunakan steam table diperoleh
pada T = 180,5oC
h1 = 281,72 Btu/lb
hf (sat,vap, T = 180,5oC) = 1182,95 Btu/lb
(Smith and Van Ness, 1996)
Menghitung kapasitas Boiler
Q = 24933,06 lb/jam x (1182,95 Btu/lb - 281,519 Btu/lb)
Q = 22475433,21 Btu/jam
Untuk tekanan
-
45
terutama untuk fasilitas instrumentasi dan udara pabrik di peralatan proses, seperti untuk
menggerakkan control valve yang dikendalikan dengan sistem komputerisasi serta untuk
pembersihan peralatan pabrik. Peralatan utama pada unit ini adalah :
a. IA/PA Kompressor
b. IA/PA Reservoir
c. Filter Air
d. Instrument Air Dryer
Udara tekan disuplai dari IA/PA kompressor dengan jenis screw dan tipe package.
Udara dari IA/PA reservoir dibagi menjadi dua, yaitu untuk kebutuhan plant dan instrumen.
Udara untuk kebutuhan instrumen terlebih dahulu disaring pada filter yang berbentuk
package, lalu dikeringkan. Hal ini dilakukan karena udara kering tidak boleh mengandung air.
Media pada dryer dapat berupa activated alumina atau silica gel. Udara yang keluar dari dryer
disaring dengan dust filter untuk menghilangkan kotoran yang mungkin terbawa, kemudian
ditampung dalam IA reservoir dan disalurkan untuk kebutuhan instrumen.
Kebutuhan udara tekan diperkirakan kebutuhan udara tekan sebesar 1630 m3/jam. Alat
untuk menyediakan udara tekan berupa kompresor.
Spesifikasi kompresor yang dibutuhkan :
Kode : C-01
Fungsi : Menaikkan tekanan gas alam dari tekanan 20 atm menjadi 60 atm
Jenis : Sentrifugal
Jumlah stage : 1 stage
Kapasitas : 1630 m3/jam
Tekanan suction : 20 atm
Tekanan discharge : 60 atm
Suhu udara : 30 oC
Efisiensi : 80 %
Daya kompresor : 836,3955 HP
3.2.4 Unit Pengadaan Listrik Kebutuhan tenaga listrik di pabrik sorbitol ini dipenuhi oleh PLN dan generator pabrik
sebagai cadangan. Hal ini bertujuan agar pasokan tenaga listrik dapat berlangsung kontinyu
meskipun ada gangguan pasokan dari PLN. Kebutuhan listrik di pabrik ini antara lain:
1. Listrik untuk keperluan proses dan utilitas
-
46
2. Listrik untuk penerangan
3. Listrik untuk AC
4. Listrik untuk laboratorium dan instrumentasi
Generator yang digunakan adalah generator bolak-balik dengan pertimbangan :
1. Tenaga listrik yang dihasilkan cukup besar
2. Tegangan dapat dinaikkan atau diturunkan dengan trafo sesuai kebutuhan
Generator AC yang digunakan adalah jenis 3 fase yang memiliki keuntungan:
1. Tegangan listrik stabil
2. Daya kerja lebih besar
3. Kawat penghantar lebih sedikit
4. Motor yang digunakan relatif murah dan sederhana
3.2.4.1 Listrik untuk Keperluan Proses dan Utilitas Kebutuhan listrik untuk keperluan proses dan utilitas dapat dilihat pada Tabel 3.7
Tabel 3.7 Kebutuhan Listrik untuk Keperluan Proses dan Utilitas No Nama Alat HP kW Total HP Total kW
1 C-01 1 836,39 623,70 836,39 623,70
2 C-02 1 50,22 37,45 50,22 37,45
3 P-01 1 1,62 1,21 1,62 1,21
4 P-02 1 5,77 4,30 5,77 4,30
5 P-03 1 3,38 2,52 3,38 2,52
6 P-04 1 3,38 2,52 3,38 2,52
7 P-05 1 4,67 3,48 4,67 3,48
8 P-06 1 2,54 1,89 2,54 1,89
9 P-07 1 2,54 1,89 2,54 1,89
Total 9 910,51 678,96
Jadi jumlah listrik yang dikonsumsi untuk keperluan proses dan utilitas sebesar 910,51
HP.
3.2.4.2 Listrik untuk Penerangan Untuk menentukan besarnya tenaga listrik penerangan digunakan persamaan :
DUFaL..
...............................................................................................(IV-17)
dengan :
-
47
L : Lumen per outlet
a : Luas area, ft2
F : foot candle yang diperlukan (tabel 13 Perry 6th ed)
U : Koefisien utilitas (tabel 16 Perry 6th ed)
D : Efisiensi lampu (tabel 16 Perry 6th ed
Tabel 3.8 Jumlah Lumen Berdasarkan Luas Bangunan
Jumlah lumen :
untuk penerangan dalam ruangan = 1.416.412,87 lumen
untuk penerangan bagian luar ruangan = 216.046,07 lumen
Untuk semua area dalam bangunan direncanakan menggunakan lampu fluorescent 40
Watt dimana satu buah lampu instant starting daylight 40 W mempunyai 1.920 lumen
(Tabel 18 Perry 6th ed.).
Jadi jumlah lampu dalam ruangan = 1.416.412,87 / 1.920
= 738 buah
Untuk penerangan bagian luar ruangan digunakan lampu mercury 100 Watt, dimana
lumen output tiap lampu adalah 3.000 lumen (Perry 6th ed., 1984).
Jadi jumlah lampu luar ruangan = 216.046,07 / 3.000
= 73 buah
Total daya penerangan = ( 40 W x 738 + 100 W x 72 )
= 36,82 kW
No Bangunan Luas, m2 Luas (a), ft2 F U D Lumen1 Pos keamanan 24 258.33 20.00 0.42 0.75 16401.752 Parkir karyawan 300 3229.09 10.00 0.49 0.75 87866.523 Kantin 50 538.18 20.00 0.51 0.75 28140.264 Kantor 300 3229.09 35.00 0.60 0.75 251151.805 Klinik 100 1076.36 20.00 0.51 0.75 56280.526 Ruang kontrol 100 1076.36 40.00 0.56 0.75 102510.947 Laboratorium 100 1076.36 40.00 0.56 0.75 102510.948 Safety 100 1076.36 40.00 0.56 0.75 102510.93949 Proses 500 5381.82 30.00 0.59 0.75 364869.45
10 Mushola 50 538.18 20.00 0.55 0.75 26093.6911 Utilitas 250 2690.91 10.00 0.59 0.75 60811.5712 Parkir mobil Loading 300 3229.09 10.00 0.59 0.75 72973.8913 Ruang generator 50 538.18 10.00 0.51 0.75 14070.1314 Gudang 250 2690.91 5.00 0.51 0.75 35175.3215 Bengkel 100 1076.36 40.00 0.51 0.75 112561.0316 Jembatan Timbang 100 1076.36 5.00 0.51 0.75 14070.1317 Pemadam 100 1076.36 20.00 0.51 0.75 56280.5218 Jalan dan taman 500 5381.82 5.00 0.55 0.75 65234.2319 Area perluasan 500 5381.82 5.00 0.57 0.75 62945.31
Jumlah 3774 40622.01 1,632,458.94
-
48
3.2.4.3 Listrik untuk AC Kebutuhan listrik untuk kebutuhan AC diperkirakan menggunakan tenaga listrik
sebessar 15.000 Watt atau 15 kW.
3.2.4.4 Listrik untuk Laboratorium dan Instrumentasi Kebutuhan listrik untuk laboratorium dan instrumentasi diperkirakan menggunakan
tenaga listrik sebesar 10.000 Watt atau 10 kW.
Tabel 3.9 Total Kebutuhan Listrik Pabrik No. Kebutuhan Listrik Tenaga listrik, kW
1.
2.
Listrik untuk keperluan proses dan utilitas
Listrik untuk keperluan penerangan
678,96
36,82
3.
4.
Listrik untuk AC
Listrik untuk laboratorium dan instrumentasi
15
10
Total 740,78 Untuk faktor keamanan, kebutuhan listrik ini dilebihkan 10% sehingga total kebutuhan
listrik adalah 814,858 kW.
Digunakan generator dengan efisiensi 80 %, maka output generator dapat dihitung:
P = 814,858 kW/0,8
= 1.018,573 kW
Ditetapkan out put generator 1.100 kW, sehingga untuk keperluan lain masih tersedia
81,428 kW.
Spesifikasi generator :
Tipe : AC Generator
Kapasitas : 1100 kW
Tegangan : 220/230 V
Efisiensi : 80 %
Phase : 3
Bahan bakar : fuel oil grade 4
3.2.5 Unit Pengadaan Bahan Bakar Unit pengadaan bahan bakar mempunyai tugas untuk memenuhi kebutuhan
bahan bakar generator. Jenis bahan bakar yang digunakan adalah Industrial Diesel Oil
(IDO). IDO diperoleh dari Pertamina dan distributornya. Alasan pemilihan IDO
sebagai bahan bakar adalah :
-
49
1. Mudah didapat
2. Lebih ekonomis
3. Mudah dalam penyimpanan
Bahan bakar IDO yang digunakan mempunyai spesifikasi sebagai berikut :
Specific gravity : 0,88
Heating Value : 19.600 Btu/lb
Efisiensi bahan bakar : 80%
Densitas : 54,937 lb/ft3
Kebutuhan bahan bakar untuk tiap alat dihitung dengan persamaan berikut :
Bahan bakar = h . . effalat Kapasitas
Tabel 3.10 Total Kebutuhan Bahan Bakar Pabrik
Keterangan Boiler Generator
Efisiensi bahan bakar 80% 80%
Kapasitas (Btu/jam) 2.233.134,65 1.194.249,57
Kebutuhan IDO (m3/jam) 0,11 0,058 3.3 MANAJEMEN PERUSAHAAN 3.3.1 Bentuk Perusahaan
Pabrik sorbitol yang akan didirikan mempunyai :
1. Bentuk perusahaan : Perseroan Terbatas (PT)
2. Lapangan Usaha : Industri Sorbitol
3. Lokasi Perusahaan : Cilegon, Banten, Jawa Barat
Alasan dipilihnya bentuk perusahaan ini didasarkan atas beberapa faktor, antara lain:
1. Mudah mendapatkan modal dengan cara menjual saham di pasar modal atau perjanjian
tertutup dan meminta pinjaman dari pihak yang berkepentingan seperti badan usaha
atau perseorangan.
2. Tanggung jawab pemegang saham bersifat terbatas, artinya kelancaran produksi hanya
akan ditangani oleh direksi beserta karyawan sehingga gangguan dari luar dapat
dibatasi.
3. Kelangsungan hidup perusahaan lebih terjamin karena tidak terpengaruh dengan
berhentinya pemegang saham, direksi berserta stafnya, dan karyawan perusahaan.
4. Mudah mendapat kredit bank dengan jaminan perusahaan yang sudah ada.
-
50
5. Pemilik dan pengurus perusahaan terpisah satu sama lain, pemilik perusahaan adalah
para pemegang saham dan pengurus perusahaan adalah direksi beserta stafnya yang
diawasi oleh dewan komisaris.
6. Efisiensi dari manajemen
Para pemegang saham dapat memilih orang yang ahli sebagai dewan komisaris dan
direktur utama yang cukup cakap dan berpengalaman.
7. Lapangan usaha lebih luas
Suatu Perseroan Terbatas dapat menarik modal yang sangat besar dari masyarakat,
sehingga dengan modal ini PT dapat memperluas usahanya.
8. Merupakan bidang usaha yang memiliki kekayaan tersendiri yang terpisah dari
kekayaan pribadi.
9. Mudah bergerak di pasar modal.
3.3.2 Struktur Organisasi Struktur organisasi merupakan salah satu faktor penting yang dapat menunjang
kelangsungan dan kemajuan perusahaan, karena berhubungan dengan komunikasi yang terjadi
dalam perusahaan demi tercapainya kerjasama yang baik antar karyawan.
Untuk mendapatkan sistem organisasi yang baik maka perlu diperhatikan beberapa azas
yang dapat dijadikan pedoman, antara lain:
1. Pendelegasian wewenang
2. Perumusan tujuan perusahaan dengan jelas
3. Pembagian tugas kerja yang jelas
4. Kesatuan perintah dan tanggung jawab
5. Sistem kontrol atas kerja yang telah dilaksanakan
6. Organisasi perusahaan yang fleksibel
(Widjaja, 2003).
Dengan berpedoman terhadap asas-asas tersebut, maka dipilih organisasi kerja
berdasarkan Line and Staff System. Pada sistem ini, garis wewenang lebih sederhana, praktis,
dan tegas. Demikian pula dalam pembagian tugas kerja seperti yang terdapat dalam sistem
organisasi fungsional, sehingga seorang karyawan hanya akan bertanggung jawab pada
seorang atasan saja.
-
51
Untuk kelancaran produksi, perlu dibentuk staf ahli yang terdiri dari orang-orang yang
ahli di bidangnya. Bantuan pikiran dan nasehat akan diberikan oleh staf ahli kepada tingkat
pengawas demi tercapainya tujuan perusahaan.
Menurut Djoko (2003), ada 2 kelompok orang yang berpengaruh dalam menjalankan
organisasi kerja berdasarkan sistem garis dan staff ini, yaitu:
1. Sebagai garis atau lini, yaitu orang-orang yang melaksanakan tugas pokok organisasi
dalam rangka mencapai tujuan.
2. Sebagai staff, yaitu orang-orang yang melakukan tugas sesuai dengan keahliannya,
dalam hal ini berfungsi untuk memberi saran-saran kepada unit operasional.
Dewan Komisaris mewakili para pemegang saham (pemilik perusahaan) dalam
pelaksanaan tugas sehari-harinya. Tugas untuk menjalankan perusahaan dilaksanakan oleh
seorang Direktur Utama yang dibantu oleh Direktur Produksi dan Direktur Keuangan-Umum.
Direktur Produksi membawahi bidang produksi dan teknik, sedangkan direktur keuangan dan
umum membawahi bidang pemasaran, keuangan, dan bagian umum. Kedua direktur ini
membawahi beberapa kepala bagian yang akan bertanggung jawab atas bagian dalam
perusahaan, sebagai bagian dari pendelegasian wewenang dan tanggung jawab. Masing-
masing kepala bagian akan membawahi beberapa seksi dan masing-masing seksi akan
membawahi dan mengawasi para karyawan perusahaan pada masing-masing bidangnya.
Karyawan perusahaan akan dibagi dalam beberapa kelompok regu yang dipimpin oleh
seorang kepala regu dimana setiap kepala regu akan bertanggung jawab kepada pengawas
masing - masing seksi (Widjaja, 2003).
Manfaat adanya struktur organisasi adalah sebagai berikut: