appendix

LAMPIRAN A

PERHITUNGAN NERACA MASSA

Pra rancangan pabrik pembuatan Bio-oil dengan proses fast pyrolisis (pirolisis

cepat) menggunakan bahan baku batang jagung dengan ketentuan sebagai berikut.

Kapasitas produksi : 2.250 ton/tahun.

Basis perhitungan : 1 jam operasi.

Waktu kerja per tahun : 330 hari.

Satu hari operasi : 24 jam.

Satuan perhitungan : kg/jam dan kmol/jam.

Kapasitas Produksi Perjam =

ton1kg1.000x

jam24hari1x

hari330tahun1x

tahunton2250

= 284,0909 jamkg

Kemurnian Produk : 96 %

Bio-oil sebagai produk ;

= kg/jam 284,0909%96 x = 272,7272 kg/jam

Dari perhitungan alur mundur, untuk meghasilkan 272,7272 kg/jam Bio oil

dibutuhkan bahan baku batang jagung halus sebanyak 637,3188 kg/jam. Jumlah

batang jagung daur ulang 159,3297 kg/jam, massa molekul realatif (kg/kmol):

Bio-oil (C3H8O) = 60,0333 kg/kmol

Lignoselulosa (C10H12O4)10 = 1960 kg/kmol

C = 12,0111 kg/kmol

CO = 28,0105 kg/kmol

CO2 = 44,0147 kg/kmol

CH4 = 16,0427 kg/kmol

H2 = 2,0016 kg/kmol

O2 = 32 kg/kmol

N2 = 28,02 kg/kmol

H2O = 18,0016 kg/kmol

(Perry,1999)

Universitas Sumatera Utara

Mol Bio-oil =

kmolkgjamkg

0333,60

272,7272= 4,5429 kmol

Komposisi Batang Jagung dalam % massa (Basis:100)

- Lignoselulosa = 84%

- Impuritis = 16 % (Hambali, dkk.,2007)

LA.1 Knife cutter (KC-103)

Fungsi: mengecilkan ukuran batang jagung menjadi ukuran dengan diameter 1 mm.

sebelum masuk kedalam vibrating screen (vs).

Gambar LA.1 Diagram Alir Unit Persiapan Bahan Baku

Efisiensi pengecilan ukuran batang jagung oleh Knife Cutter = 80%. (Walas, 1988).

Dalam knife cutter ini hanya 80% batang jagung yang berhasil dikecilkan menjadi

ukuran diameter 0,1 mm.

Alur masuk

Batang jagung yang harus disuplay setiap jam adalah 796,6485 kg/jam

Didalam knife cutter hanya berhasil dihaluskan 80 % sehingga 20 % lagi akan di

recycle kembali dari VS ke Knife cutter.

Batang jagung yang harus disuplai dari penyimpanan:

ଵܨ = 80

100 796,6485 ݔ = 637,3188 /

ଵ = 637,3188 kg/jamܨ

Batang jagung yang direcycle

ସܨ = 20

100 796,6485 ݔ = 159,3297 /


F4 = 159,3297 kg/jam

Alur keluar dari knife cutter (alur 3)

ଶܨ = ଵܨ + ସܨ

F2 = 637,3188 + 159,3297

ଶܨ = 796,6485 kg/jam

Tabel LA.1 Neraca Massa pada Unit Persiapan Bahan Baku

Komponen Masuk (kg/jam) keluar (kg/jam) alur 1 alur 4 alur 2

Batang jagung 637,3188 159,3297 796,6485 Total 796,6485 796,6485

LA.2 Vibrating Screen (VS-104)

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

yang berukuran 1 mm

Gambar LA.2 Diagram Alir Vibrating Screen (VS-103)

Asumsi Efisiensi penyaringan batang jagung pada Vibrating Screen adalah 80%.

Dalam vibrating screen akan dipisahkan semua batang jagung yang ukurannya 1 mm

dari batang jagung yang ukurannya lebih besar dari 1 mm.

Persamaan Neraca Massa pada Vibrating Screen (VS-103)

F2 = F3 + F4

F2 = 796,6485

F4 = 159,3297

F3 = F2 – F4

= 796,6485 - 159,3297

= 637,3188 kg/jam


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

Komponen masuk (kg/jam) keluar (kg/jam)

alur 2 alur 3 alur 4 Batang jagung 796,6485 637,3188 159,3297 Total 796,6485 796,6485

LA.3 Reaktor Pyrolysis (R-201)

Fungsi: mengurai remah batang jagung (corn stover) dalam proses pemanasan pada

suhu 480 oC sehingga terbentuk bio-oil, gas, dan karbon aktif.

3 7 7

N2 5

Gambar LA.3 Diagram Alir Reaktor Pyrolysis (R-201)

Persamaan Neraca Massa pada Reaktor Pyrolysis (R-201)

F3 + F5 = F7

Reaksi pada Reaktor Pyrolysis (RP)

konversi Lignoselulosa = 100 % (Hambali,2007)

Massa remah jagung masuk ke raktor sama dengan jumlah remah jagung yang keluar

di alur 4 Vibrating Screen sehingga F3 = 637,3188 kg/jam

Alur 3

Massa (C10H12O4)10 = 637,3188 kg/jam

Mol (C10H12O4)10 = 637,3188

ଵଽ = 0,3323 kmol

Hasil reaksi :

Alur 7

Mol Bio oil = 4,5429 3 kmol

(C10H12O4)10 6,203C3H8O + 66,976C + 6,404CO2 + 3,852CO + 4,159CH4+ 480 0C

9,734H2 + 17,136 H2O

(Simulation of Olive Pits Pyrolysis in a Rotary Kiln Plant thermal science, 2011).

REAKTOR batang jagung Bio-oil Arang (C) syngas

15

6


Mol C = ,ଽଵ

x 0,3323 = 22,2561 kmol

Mol CO2 = ,ସସଵ

x 0,3323 = 2,128 kmol

Mol CO = ଷ,ହଶଵ

x 0,3323 = 1,28 kmol

Mol CH4 = 4.1591 x 0,3323 = 1,382 kmol

Mol H2 = ଽ,ଷସଵ

x 0,3323 = 3,2346 kmol

Mol H2O = ଵ,ଵଷଵ

x 0,3323 = 5,6942 kmol

F7 Bio-oil = 4,5429 x 60,0333 = 272,7272 kg/jam

F7 Arang (C )= 22,2561 x 12,0111 = 267,3202 kg/jam

Komposisi Produk Gas Sintesis (Syngas) serta Berat Molekulnya

Komponen Gas Komposisi (% mol) Berat Molekul (kg/kmol) H2 56,4 2,016 N2 33,1 28,020 CH4 7,1 16,040 H2O 1,7 18,016 CO 1,3 28,010 CO2 0,4 44,010

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

F7 CO2 = 2,128 x 44,0147 x 0,4% = 0,3746 kg/jam

F7 CO = 1,28 x 28,0105 x 1,3% = 0,4660 kg/jam

F7 CH4 = 1,382 x 16,0427 x 7,1% = 1,5741 kg/jam

F7 H2 = 3,2346 x 2,0016 x 56,4% = 3,6515 kg/jam

F7 H2O = 5,6942 x 18,0016 x 1,7% = 3,6515 kg/jam

Alur 5

Kebutuhan gas N2 sebagai pendorong partikel – partikel yang terdapat pada reaktor

pyrolisis (RP) 10% dari jagung yang masuk.

F5 = 10% dari jagung yang masuk

= 10% x 637,3188 kg/jam

= 63,7319 kg/jam

F5 = 63,7319 kg/jam x 33,1%

= 21,5586 kg/jam


Alur 6

2CON = 212

COkmolxQ

Q

CO

reaktor

= 21kkal/jam 5.732,5174kkal/jam 01711.034,57 CHkmolx

= 2,701 kmol

2COF = 2CON x

2COBM

= 1,2405 kmol x kg/kmol 16,0427

= 43,3957 kg/jam

OHN 2 = OHkmolxQ

Q

OH

reaktor21

2

= OHkmolx 21kkal/jam 110.549,548kkal/jam 01711.034,57

= 1,3479 kmol

OHF2

= OHN2

x OHBM2

= 1,3479 kmol x kg/kmol 16,0427

= 24,2210 kg/jam

Alur 15

2CON = 212

COkmolxQ

Q

CO

reaktor


= 2,701 kmol

2COF = 2CON x

2COBM

= 1,2405 kmol x kg/kmol 16,0427

= 43,3957 kg/jam

OHN 2 = OHkmolxQ

Q

OH

reaktor21

2

= OHkmolx 21kkal/jam 110.549,548kkal/jam 01711.034,57


= 1,3479 kmol

OHF2

= OHN2

x OHBM2

= 1,3479 kmol x kg/kmol 16,0427

= 24,2210 kg/jam

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

Komponen Massa Masuk (kg/jam) Massa Keluar (kg/jam) Alur 3 Alur 5 Alur 6 Alur7 Alur 15

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

553,1067 104,2121

--- --- --- --- --- --- --- ---

--- --- --- --- --- --- --- --- ---

21,5586

43,3957

24,2210

--- 104,2121 272,7272 267,3202 0,3746 0,4660 3,6515 6,4743 3,6515

---

43,3957

24,2210

Sub total 657,3188 21,5586 67,6167 678,8774 67,6167 Total 746,4941 746,4941

LA.4 Cyclone (CY-205)

Fungsi : Memisahkan Arang (C) yang masih ada gas yang berasal dari Reaktor

Pirolisis

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

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

Persamaan Neraca Massa pada Cyclone (CY-205)

F8 = F9 + F10


Alur 9

F9 Arang (C) = F10 Arang (C) = 267,3202 kg/jam

Alur 10

F8 Bio-oil = F10Bio-o = 272,7238 kg/jam

F8 CO2 = F10 CO2 = 0,3746 kg/jam

F8 CO = F10CO = 0,4660 kg/jam

F8 CH4 = F10 CH4 = 3,6515kg/jam

F8 H2 = F10 H2 = 6,4743 kg/jam

F8 H2O = F10 H2O = 3,6515 kg/jam

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

Komponen Massa Masuk (kg/jam) Massa Keluar (kg/jam)

Alur 8 Alur 9 Alur 10

Bio-oil

Arang (C)

CO2

CO

CH4

H2

H2O

272,7238

267,3202

0,3746

0,4660

3,6515

6,4743

3,6515

---

267,3202

---

---

---

--

272,7238

---

0,3746

0,4660

3,6515

6,4743

3,6515

Sub Total 267,3202 287,3451

Total 547,8527 547,8527

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

Fungsi : memisahkan gas dari cairan bio-oil. Dalam Knock Out Drum ini terjadi

pemisahan Gas dan cair secara langsung (Paul, 2000).

Asumsi efisiensi alat terpisah 100%


Gambar LA.5 Diagram Alir Knock Out Drum (KO)

Persamaan Neraca Massa Pada Knock Out Drum (KO)

F11 = F12+ F16

Alur 11

F14 Bio-oil = F12 Bio-oil = 272,7238 kg/jam

Alur 13

F13 CO2 = F11 CO2 = 0,3746 kg/jam

F13 CO = F11CO = 0,4660 kg/jam

F13CH4 = F11 CH4 = 3,6515 kg/jam

F13 H2 = F11 H2 = 6,4743 kg/jam

F13 H2 O = F11 H2O = 3,6515 kg/jam

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

Komponen

Massa Masuk (kg/jam) Massa Keluar (kg/jam)

Alur 11 Alur 12 Alur 13

Bio-oil

CO2

CO

CH4

H2

H2O

272,7272

0,3746

0,4660

3,6515

6,4743

3,6515

272,7272

---

---

---

---

3,6515

---

0,3746

0,4660

3,6515

6,4743

----

Sub Total 276,3753 10,9664

Total 287,3451 287,3451


LAMPIRAN B

PERHITUNGAN NERACA PANAS

Basis perhitungan : 1 jam operasi.

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

Satuan perhitungan : kJ/jam

Tabel LB.1 Kapasitas Panas Gas

Komponen

Cp (J/mol.K) a b x 10-2 T C x 10-5 T2 d x 10-9 T3 e x 10-12 T5

(J/mol.K)

H2 g : 17,6386

l : 58,8663

6,7006

-23,0694

-13,1485

-8.042,1300

105,8830

1.377,7600

-29,1803

0

N2 g : 29,4119

l : 14,7141

-0,3007

220,2570

0,5451

-3.521,4600

5,1319

179,9600

-42,5308

0

CH4 g : 38,3870

l : -7,7071

-7,3664

102,5620

29,0981

-166,5660

-263,8490

19.750,7000

80,0679

0

H2O g : 34,0471

l : 18,2964

-0,9651

47,2118

3,2998

-133,8780

-20,4467

1.314,2400

4,3023

0

CO g : 29,0063

l : 14,9673

0,2492

214,3970

-1,8644

-3.247,0300

47,9892

158,0420

-28,7266

0

CO2 g : 19,0223

l : 11,0417

7,9629

115,9550

-7,3707

-723,1300

37,4572

15.501,9000

-8,1330

0

O2 g : 5,9865 0,0558 0,1400 -1,0938 0,2300

C c : 11,1800

1,0950

-0,4891

0

0

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

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


Tabel LB.2 Panas Pembentukan

Komponen Hf

0 Panas Laten Temperatur

Hvl () Hm Beku Didih

(kkal/mol) (kal/mol) (kal/mol) (oC) (oC)

H2 0 1.334,6000 29 -259,04 -252,61

N2 0 5.577,5000 172 -209,86 -195,80

CH4 -17,8900 8.179,5000 225 -182,60 -161,40

H2O g : -57,7960

l : -68,3150 9.729,0000 1.436 0 100,00

CO -26,4200 6.065,3000 200 -207,00 -192,00

CO2 -94,0500 16.560,9000 1.991 -56,60 -78,50

O2 0 -183,00 -218,40

C c : 0

g : 171,2910 10.994 >3.500,00 4.200

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

1997 (kkal/mol)

Tabel LB.3 Kapasitas Panas Estimasi

Tabel LB.3 Kontribusi elemen atom untuk metode Hurst dan Herrison

(kkal/kmol.0K)

Gugus Harga (J/mol.0K) Harga (kkal/mol.0K)

C

H

O

N

S

Na

K

10,86

7,56

13,42

18,74

12,36

31,4

68,78

2,6009

1,8056

3,2052

4,4758

2,972

7,5

6,8737

Perry and Green, 1997

Data estimasi kapasitas panas (Cp) dalam kkal/kmol.K (Metode Hurst dan Herrison)

Cp Lignoselulosa = 189,9126 kkal/kmol.0K

Cp impuritis = 63,3042 kkal/kmol.0K

Cp Bio-oil = 49,5874 kkal/kmol.0K

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


oilBioH Kf 0)298( = -196,8300 kkal/mol

osaLignoselulH Kf0

)298( = -778,3875 kkal/mol

Impuritis0)298( KfH = -280,1946 kkal/mol

1 kkal = 4,184 kj (Geankoplis,1993)

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

Gambar LB.1 Reaktor Pyrolisis (RP) & Combuster (CR)

Neraca Panas Total

QHHHrH R 63)K298(

7 .

Kapasitas panas alur 3 (298 K sampai 303 K)

dTCp osalignoselul .303

298)( = KxCp osalignoselul 298303

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

= 496,8740 kkal/kmol

dTCp puritis .303

298)(Im = KxCpimpuritis 298303

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




dTCp CO .303

298)( 2 =

229830310./9629,7298303./0223,19

222xKmolJKmolJ

933

5 10./4572,373

29830310./3707,7

xKmolJxKmolJ

529830310./1330,8

4298303 55

1244

xKmolJ

= 186,2253 J/mol

= 186,2253 kj/kmol x kj

kkal184,4

1

= 44,5089 kkal/kmol


dTCp oilBio .753

298)( = KxCp oilBio 298753

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

= 22.607,7670 kkal/kmol

dTCp C .753

298)( = KxKmolJKKmolJ

229875310./095,1298753./18,11

222

003

29875310./4891,033

5

KxKmolJ

= 7.052,1334 j/mol

= 7.052,1334 kj/kmol xkj

kkal184,4

1

= 1.685,5003 kkal/kmol

dTCp C .753

298)0( =

229875310./2492,0298753./0063,29

222xKmolJKmolJ

933

5 10./9892,473

29875310./8644,1

xKmolJxKmolJ


529875310./7266,28

4298753 55

1244

xKmolJ

= 13.689,9057 j/mol

= 13.689,9057 kj/kmol xkj

kkal184,4

1

= 3.271,9660 kkal/kmol

dTCp C .753

298)0( 2 =

229875310./9629,7298753./0223,19

222xKmolJKmolJ

933

5 10./4572,373

29875310./3707,7

xKmolJxKmolJ

529875310./1330,8

4298753 55

1244

xKmolJ

= 20.401,7054 j/mol

= 20.401,7054 kj/kmol xkj

kkal184,4

1

= 4.876,1246 kkal/kmol

dTCp CH .753

298)( 4 =

229875310./3664,7298753./387,38

222xKmolJKmolJ

933

5 10./849,2633

29875310./0981,29

xKmolJxKmolJ

529875310./0679,80

4298753 55

1244

xKmolJ

= 21.850,6921 j/mol

= 21.850,6921 kj/kmol xkj

kkal184,4

1

= 5.222,4407 kkal/kmol

dTCp H .753

298)( 2 =

229875310./7006,6298753./6386,17

222xKmolJKmolJ


933

5 10./8830,1053

29875310./1485,13

xKmolJxKmolJ

529875310./1803,29

4298753 55

1244

xKmolJ

= 13.396,3151 j/mol

= 13.396,3151 kj/kmol xkj

kkal184,4

1

= 3.201,7961 kkal/kmol

Neraca panas komponen

Lignoselulosa

dTCpxNH osalignoselulosalignoselulosalignoselul .303

298)(

33

= 303

298)(

3

.dTCpxBMF

ligninlignin

lignin

= kkal/kmol 496,8740kg/kmol 1960

/1067,553 xjamkg

= 140,2165 kkal/jam

Impuritis

dTCpxNH impuritisimpuritisimpuritis .303

298)(

66

= 303

298)(

6

.dTCpxBM

Fimpuritis

impuritis

impuritis

= kkal/kmol 316,5210kg/kmol 133,5613

/2121,104 xjamkg

= 246,9676 kkal/jam

Bio-oil

dTCpxNH oilBiooilBiooilBio .753

298

77


=

753

298)(

7

.dTCpxBMF

oilBiooilBio

oilBio

= kkal/kmol 022.607,767kg/kmol 60,0333

kg/jam 272,7238 x

= 38.026,2566 kkal/jam

Arang (C)

dTCpxNH CCC .753

298

77

= 753

298)(

7

.dTCpxBMF

CC

C

= kkal/kmol 1.685,5003kg/kmol 12,0111kg/jam 50,5066 x

= 7.087,5181 kkal/jam

CO

dTCpxNH COCOCO .753

298

77

= 753

298)(

7

.dTCpxBMF

COCO

CO


= 8.255,1595 kkal/jam

H2O

dTCpxNH .753

298H2O"

7H2O

7H2O

= 753

298H2O(

H2O

7H2O .dTCpx

BMF

= kkal/kmol 44,5089kg/kmol 18,015kg/jam 3,6515 x

= 65,8633 kkal/jam


dTCpxNH COCOCO .753

298

77222

= 753

298)(

7

.2

2

2 dTCpxBMF

COCO

CO


= 12.424,8578 kkal/jam

CH4

dTCpxNH CHCHCH .753

298

77444

= 753

298)(

7

.4

4

4 dTCpxBM

FCH

CH

CH


= 13.176,2074 kkal/jam

H2

dTCpxNH HHH .753

298

77222

= 753

298)(

10

.2

2

2 dTCpxBM

FH

H

H


= 2.692,6375 kkal/jam

Panas pembentukan pada temperatur 298 K (referensi)

Reaksi Umum: 480 0C

(C10H12O4)10 6,203C3H8O (l)+ 66,976C(s)+ (6,404CO2 + 3,852CO +4,159CH4+ 9,734H2) (g) + 17,136 H2O


0)(

0)(

0)(

0)(

0)(

0)(

0)()298( .......

242 osaLignoselulfHfCHfCOfCOfCfoilbiof HHHHHHHHr

)298(Hr = 2 x (-196,8300 kkal/mol) + 5 x 0 + 3 x (-26,4200 kkal/mol) + 3x(-94,0500

kkal/mol) + 3 x (-17,8900 kkal/mol) + 0 + (-1) x (-553,9200 kkal/mol +

-224,4675 kkal/mol + -280,1946 kkal/mol)

= 249,8421 kkal/mol xkmol

mol1

1000

= 249.842,1 kkal/kmol

r. )298(Hr = Q reaksi = )298()( Hrx

N osaLignoselul

= )298(

777

HrxBM

FBM

FBM

F

lignin

lignin

sahemiselulo

sahemiselulo

selulosa

selulosa

= )1(

kg/kmol 194,1443/2753,163

kg/kmol132,1163/1089,111

kg/kmol324,2852/7238,272

jamkgjamkgjamkg

kkal/kmol 249.842,1x

= 630.351,6183 kkal/jam

Qproduk = ΔH

= 81.728,5002 kkal/jam

Qout = Qreaksi + Qproduk

= 630.351,6183 + 81.728,5002

= 712.080,1185 kkal/jam

Panas reaksi yang terjadi secara keseluruhan ( reaktorQ ) :

Δ QinQoutQ

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

+ 12.424,8578+ 13.176,2074 + 2.692,6375

= 711.034,5701 kkal/jam


Kapasitas panas CH4 (298 K sampai 303 K)

dTCp CH .303

298)( 4 =

229830310./3664,7298303./387,38

222xKmolJKmolJ

933

5 10./849,2633

29830310./0981,29

xKmolJxKmolJ

529830310./0679,80

4298303 55

1244

xKmolJ

= 180,1005 j/mol

= 180,1005 kj/kmol xkj

kkal184,4

1

= 43,0451 kkal/kmol

Kapasitas panas udara (O2 & N2) (298 K sampai 303 K)

dTCp O .303

298)( 2 =

229830310./0558,0298303./9865,5

222xKmolJKmolJ

933

5 10./0938,13

29830310./14,0

xKmolJxKmolJ

529830310./23,0

4298303 55

1244

xKmolJ

= 31,2640 j/mol


kkal184,4

1

= 7,4723 kkal/kmol

dTCp N .303

298)( 2 =

229830310./3007,0298303./4119,29

222xKmolJKmolJ

933

5 10./1319,53

29830310./5451,0

xKmolJxKmolJ


529830310./425308

4298303 55

1244

xKmolJ

= 143,9647 j/mol


kkal184,4

1

= 34,4084 kkal/kmol

Kapasitas panas hasil pembakaran (298 K sampai 823 K)

dTCp O .823

298)( 2 =

229882310./0558,0298823./9865,5

222xKmolJKmolJ

933

5 10./0938,13

29882310./14,0

xKmolJxKmolJ

529882310./23,0

4298823 55

1244

xKmolJ

= 3.448,8655 j/mol

= 3.448,8655 kj/kmol xkj

kkal184,4

1


dTCp N .823

298)( 2 =

229882310./3007,0298823./4119,29

222xKmolJKmolJ

933

5 10./1319,53

29882310./5451,0

xKmolJxKmolJ

529882310./425308

4298823 55

1244

xKmolJ

= 12.907,9728 j/mol

= 12.907,9728 kj/kmol xkj

kkal184,4

1

= 3.085,0795 kkal/kmol


dTCp C .823

298)0( 2 =

229882310./9629,7298823./0223,19

222xKmolJKmolJ

933

5 10./4572,373

29882310./3707,7

xKmolJxKmolJ

529882310./1330,8

4298823 55

1244

xKmolJ

= 23.984,8527 j/mol

= 23.984,8527 kj/kmol xkj

kkal184,4

1

= 5.732,5174 kkal/kmol

dTCpdTCpdTCp OHOHOHOH ...823

373)()(

373

298)(

823

298)( 2222

OH 2 = 9,729 kkal/kmol

dTCp OH .373

298)( 2 =

933

5 10./24,314.13

29837310./8780,133

xKmolJxKmolJ

04

298373 44

= 5.671,6493 j/mol

= 5.671,6493 kj/kmol xkj

kkal184,4

1

= 1.355,5567 kkal/kmol

dTCp OH .823

373)( 2 =

933

5 10./4467,203

29882310./2998,3

xKmolJxKmolJ

229837310./2118,47298373./2964,18

222xKmolJKmolJ

237382310./9651,0373823./0471,34

222xKmolJKmolJ


529882310./3023,4

4298823 55

1244

xKmolJ

= 16.357,2991 j/mol

= 16.357,2991 kj/kmol xkj

kkal184,4

1

= 3.909,4883 kkal/kmol

dTCp OH .823

298)( 2 = 1.355,5567 kkal/kmol + 9,729 kkal/kmol + 3.909,4883 kkal/kmol

= 5,274,7740 kkal/kmol

Reaksi pembakaran CH4 :

OHCOOCH 2224 22

Udara yang dibutuhkan untuk membakar 1 kmol CH4 (udara 20 % berlebih)

mol O2 = (kmol CH4 + (20% kmol CH4)) x τ O2

= (1 + 0,2) x 2

= 2,4 kmol

Mol N2 = kmolx 4,22179

= 9,0286 kmol

)298(Hr = 0)(

0)(

0)(

0)( 2422

.... OfCHfOHfCOf HHHH

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

= -212,7900 kkal/mol xkmol

mol1

1000

= -212.790 kkal/kmol

r. )298(Hr = )298()( 4 Hrx

N CH

= )1(

1

x (-212.790 kkal/kmol)

= -212.790 kkal/kmol

ΔH reaktan

dTCPxNH CHCHCH .

303

298)(

1818444


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

= 43,0451 kkal/jam

dTCpxNH OOO .

303

298)( 222

= 2,4 kmol/jam x 7,4723 kkal/kmol

= 17,9334 kkal/jam

dTCpxNH NNN .

303

298)( 222


= 310,6587 kkal/jam

ΔH produk (kmol O2 : 0,4; kmol :CO2 : 1; kmol N2 : 9,0286; kmol H2O : 2)

dTCpxNH OOO .

823

298)( 222


= 329,7195 kkal/jam

dTCpxNH NNN .

823

298)( 222

= 9,0286 kmol/jam x 3.085,0795 kkal/kmol

= 27.853,8610 kkal/jam

dTCPxNH COCOCO .

823

298)( 222

= 1 kmol/jam x 5.732,5174 kkal/kmol

= 5.732,5174 kkal/jam

dTCpxNH OHOHOH .

823

298)( 222

= 2 kmol/jam x 5,274,7740 kkal/kmol

= 10.549,5481 kkal/jam

Panas yang dihasilkan dari pembakaran 1 kmol CH4

4CHQ = r. )298(Hr + ΔH produk - ΔH reaktan

= (-212.790 + 329,7195 + 27.853,8610 + 5.732,5174 + 10.549,5481


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

= 168.695,9913 kkal/jam


= 4,2148 kmol

4CHF = 4CHN x

4CHBM

= 4,2148 kmol x kg/kmol 16,0427

= 67,6167 kg/jam

Tabel LB.4 Neraca panas pada Reaktor Pyrolisis

Komponen

Alur masuk

(kkal/jam)

Alur keluar

(kkal/jam)

Umpan(C10H12O4)10 1.045,5484 -

Bio-oil (C3H8O) - 38.026,2566 Arang (C) 7.087,5181 CO2 8.255,1595 CO 65,8633 CH4 12.424,8578 H2 13.176,2074 H20 2.692,6375 Panas yang dibutuhkan 711.034,5701 - Total 712.080,1185 712.080,1185

3. Cooler (CO)


Gambar LB.2 Cooler

Neraca Panas Total

QHH 78


dTCp oilBio .468

298)( = KxCp oilBio 298468

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

= 8.446,8580 kkal/kmol

dTCp C .468

298)( = KxKmolJKKmolJ

229846810./095,1298468./18,11

222

003

29846810./4891,033

5

KxKmolJ

= 2.489,5845 j/mol

= 2.489,5845 kj/kmol xkj

kkal184,4

1


dTCp C .468

298)0( =

229846810./2492,0298468./0063,29

222xKmolJKmolJ

933

5 10./9892,473

29846810./8644,1

xKmolJxKmolJ


529846810./7266,28

4298468 55

1244

xKmolJ

= 4.986,1959 j/mol

= 4.986,1959 kj/kmol xkj

kkal184,4

1

= 1.191,7294 kkal/kmol

dTCp C .468

298)0( 2 =

229846810./9629,7298468./0223,19

222xKmolJKmolJ

933

5 10./4572,373

29846810./3707,7

xKmolJxKmolJ

529846810./1330,8

4298468 55

1244

xKmolJ

= 6.892,8930 j/mol

= 6.892,8930 kj/kmol xkj

kkal184,4

1

= 1.647,4410 kkal/kmol

dTCp CH .468

298)( 4 =

229846810./3664,7298468./387,38

222xKmolJKmolJ

933

5 10./849,2633

29846810./0981,29

xKmolJxKmolJ

529846810./0679,80

4298468 55

1244

xKmolJ

= 6.782,6523 j/mol

= 6.782,6523 kj/kmol xkj

kkal184,4

1

= 1.621,0928 kkal/kmol

dTCp H .468

298)( 2 =

229846810./7006,6298468./6386,17

222xKmolJKmolJ


933

5 10./8830,1053

29846810./1485,13

xKmolJxKmolJ

529846810./1803,29

4298468 55

1244

xKmolJ

= 4.972,4133 j/mol

= 4.972,4133 kj/kmol xkj

kkal184,4

1

= 1.188,4353 kkal/kmol

dTCp OH .468

298)( 2 = KxKmolJKmolJ

229846810./2118,47298373./2964,18

222

922

5 10./24,314.12

29846810./8780,133

xKmolJxKmolJ

04

298373 44

= 5.671,6493 j/mol

= 5.671,6493 kj/kmol xkj

kkal184,4

1

= 1.355,5567 kkal/kmol


Bio-oil


298

88

=

468

298)(

8

.dTCpxBMF

oilBiooilBio

oilBio


= 14.207,6123 kkal/jam

Arang (C)


dTCpxNH CCC .468

298

88

= 468

298)(

8

.dTCpxBMF

CC

C

= kkal/kmol 595,0250kg/kmol 12,0111

kg/jam 267,3202 x

= 13.242,9338 kkal/jam

CO

dTCpxNH COCOCO .468

298

88

= 458

298)(

8

.dTCpxBMF

COCO

CO


= 3.006,7293 kkal/jam

CO2

dTCpxNH COCOCO .468

298

88222

= 468

298)(

8

.2

2

2 dTCpxBM

FCO

CO

CO


= 4.197,8460 kkal/jam

CH4

dTCpxNH CHCHCH .468

298

88444

= 468

298)(

8

.4

4

4 dTCpxBMF

CHCH

CH



= 4.090,0138 kkal/jam

H2

dTCpxNH HHH .468

298

88222

= 468

298)(

8

.2

2

2 dTCpxBMF

HH

H


= 999,4470 kkal/jam

dTCpxNH OHOHOH .

823

298)( 222

= kg/kmol 015,81kg/jam 3,6515 x 1.355,5567 kkal/kmol

= 274,7607 kkal/jam

Panas yang harus diserap oleh air pendingin : 78 HHQ

Q = (14.207,6123+ 13.242,9338 + 3.006,7293+ 4.197,8460 + 4.090,0138

+ 999,4470+274,7607- 38.026,2566 - 7.087,5181 - 8.255,1595- 65,8633 -

12.424,8578 - 13.176,2074 - 2.692,6375 ) kkal/jam

= -50.450,0148 kkal/jam ( “–“ artinya pengeluaran panas ke air pendingin)

Jumlah air pendingin yang dibutuhkan :

dTNQ .Cp

K333

K303O)(HOH 22

dTx

BMF

QOH

OH .CpK333

K303O)(H2

2

2

dTCp OH .333

303)( 2 =

230333310./2118,47303333./2964,18

222xKmolJKmolJ


933

5 10./24,314.13

30333310./878,133

xKmolJxKmolJ

04

303333 44

= 2.256,1003 j/mol

= 2.256,1003 kj/kmol xkj

kkal184,4

1


50.450,0148 kkal/jam =

kmolkgF OH

/015,182 x 539,9379 kkal/kmol

OHF2

= 1.542,3218 kg/jam

Tabel LB.2 Panas Pada Cooler

4. Condenser(CD)

Gambar LB.4 Condenser

Senyawa Panas Masuk (Kkal/jam) Panas Keluar (Kkal/jam) Alur 7 Alur 8

Umpan 712.080,1185 Produk - 661.630,1037

Air Pendingin - 50.450,0148 -

Total 661.630,1037 661.630,1037


Neraca Panas Total

QHH 1011


dTCp oilBio .303

298)( = KxCp oilBio 298303

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


dTCp C .303

298)0( =

229830310./2492,0298303./0063,29

222xKmolJKmolJ

933

5 10./9892,473

29830310./8644,1

xKmolJxKmolJ

529830310./7266,28

4298303 55

1244

xKmolJ

= 145,6978 j/mol


kkal184,4

1

= 34,8226 kkal/kmol

dTCp C .303

298)0( 2 =

229830310./9629,7298303./0223,19

222xKmolJKmolJ

933

5 10./4572,373

29830310./3707,7

xKmolJxKmolJ

529830310./1330,8

4298303 55

1244

xKmolJ

= 186,2253 j/mol


kkal184,4

1

= 44,5089 kkal/kmol

dTCp CH .303

298)( 4 =

229830310./3664,7298303./387,38

222xKmolJKmolJ


933

5 10./849,2633

29830310./0981,29

xKmolJxKmolJ

529830310./0679,80

4298303 55

1244

xKmolJ

= 180,1005 j/mol


kkal184,4

1

= 43,0451 kkal/kmol

dTCp H .303

298)( 2 =

229830310./7006,6298303./6386,17

222xKmolJKmolJ

933

5 10./8830,1053

29830310./1485,13

xKmolJxKmolJ

529830310./1803,29

4298303 55

1244

xKmolJ

= 142,6794 j/mol


kkal184,4

1

= 34,1012 kkal/kmol

dTCp OH .303

298)( 2 =

229830310./2118,47298373./2964,18

222xKmolJKmolJ

922

5 10./24,314.12

29830310./878,133

xKmolJxKmolJ

02

298303 22

= 92,5347 j/mol


kkal184,4

1

= 22,1163 kkal/kmol



Bio-oil


298

1111

=

303

298)(

11

.dTCpxBMF

oilBiooilBio

oilBio


= 417,8709 kkal/jam

CO

dTCpxNH COCOCO .303

298

1111

= 303

298)(

10

.dTCpxBMF

COCO

CO


= 87,8573 kkal/jam

CO2

dTCpxNH COCOCO .303

298

1111222

= 303

298)(

11

.2

2

2 dTCpxBM

FCO

CO

CO


= 113,4137 kkal/jam

CH4

dTCpxNH CHCHCH .303

298

1111444


= 303

298)(

11

.4

4

4 dTCpxBMF

CHCH

CH


= 108,6027 kkal/jam

H2

dTCpxNH HHH .303

298

1111222

= 303

298)(

11

.2

2

2 dTCpxBMF

HH

H


= 28,6783 kkal/jam

H2O

dTCpxNH H .303

298

11H2O

11H2O 2

= 303

298)(

H2O

11H2O .

2dTCpx

BMF

H


= 4,4828 kkal/jam

Panas yang harus diserap oleh air pendingin : 1011 HHQ

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

14.207,6123 - 3.006,7293 - 4.197,8460 - 4.090,0138 - 999,4470 -274,7607 ) kkal/jam

= -26.061,3523 kkal/jam ( “–“ artinya pengeluaran panas ke air pendingin)

Jumlah air pendingin yang dibutuhkan :

dTNQ .Cp

K333

K303O)(HOH 22


dTx

BMF

QOH

OH .CpK333

K303O)(H2

2

2

dTCp OH .333

303)( 2 =

230333310./2118,47303333./2964,18

222xKmolJKmolJ

933

5 10./24,314.13

30333310./878,133

xKmolJxKmolJ

04

303333 44

= 2.256,1003 j/mol

= 2.256,1003 kj/kmol xkj

kkal184,4

1


26.061,3523 kkal/jam =

kmolkgF OH

/015,182 x 539,9379 kkal/kmol

OHF2

= 869,5356 kg/jam

Tabel LB.4 Panas Pada Condenser (CD)

Senyawa Panas Masuk (Kkal/jam) Panas Keluar (Kkal/jam) Alur 10 Alur 11

Umpan 647.422,4914 -

Produk - 621.361,1391 Air Pendingin - 26.061,3523 -

Total 621.361,1391 621.361,1391


LAMPIRAN C

PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN

LC. 1 Gudang (G)

Fungsi : Tempat penyimpanan batang jagung,

Jenis : Bak persegi panjang dengan tutup,

Bahan konstruksi : Beton bata dengan lantai semen,

Jumlah : 1 unit,

Menghitung Ukuran Gudang (G)

Laju alir massa, F = 637,3188 kg/jam

Densitas batang jagung, ( = 700 kg/m3 ( Anonim, 2007)

Lama penampungan = 1 bulan

Kebutuhan batang jagung (m) = hari

jamxbulan

harixjamkg

124

130 637,3188

= 468,950,472 kg

Volume batang jagung (VBj) = m

= 3/700 2468.950,47

mkgkg


= 669,9292 m3

Faktor kelonggaran, fk = 20 % (Perry, 1999)

Volume ruang (V) = (1 + fk) x VBj

= (1 + 0,2) x 669,9292 m3

= 893,9150 m3

Direncanakan gudang dibuat 1 unit, maka VG :

VG = 1

m 893,9150 3

= 893,9150 m3

Dimensi ruang

z = Panjang = 2,5 h

l = Lebar = 2 h

sehingga,

VG = z x l x h

= 2,5 h x2 h xh

= 5 h3

h = 3

5GV

= 33

5 893,9150 m

= 5, 5177 m

maka,

z = 2,5 h

= 2,5 x 5,5177 m

= 13,7943 m

l = 2 h

= 2 x 5, 5177 m

= 11, 0354 m

Sehingga, ukuran gudang sebagai berikut :

z = Panjang = 13,7943 m

l = Lebar = 11, 7152 m


h = Tinggi = 5,8576 m

LC.2 Bak Batang Jagung (BK - 101)

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

Jenis : Bak dengan desain persegi panjang

Konstruksi : Beton bata dengan lantai semen

Jumlah : 1 Unit

Menghitung Ukuran Bak

Laju alir massa (F) = 637,3188 kg/jam

Densitas batang jagung ( 700 kg/m3 ( Anonoim, 2007)

Lama Penampungan = 24 Jam

Faktor keamanan (fk) = 20 % (Perry, 1999)

Sehingga

Jumlah bahan masuk (W) = 24 jam x 637,3188 kg/jam

= 15,631,6824 kg

Volume bak (Vb)

Wf . )(1 k

3kg/m 700

kg) 24(15.631,680,2)(1

= 26,7972 m3

Dimensi bak

Diambil :

Panjang bak (P) )(bak tinggi x 5 t

Lebar bak (L) )(bak tinggi x 4 t

Maka:

V t L P . .

V )( )(4 )(5 ttt

V 320 t

t 320V


33

20m26,7972

m1,1024

Sehingga, dari ukuran tinggi bak (t) di dapat dimensi lainnya sebagai berikut:

P = 5 t

= 5 m)1,1024(

= 5,512 m

L = 4 t

= 4 m)1,1024(

= 4,4096 m

LC-3 Bucket Elevator (BE – 102)

Fungsi :Sebagai alat untuk memindahkan batang jagung dari bak

batang jagung ke Knife Cutter (KC)

Jenis : Flat Belt on Continous Flow

Bahan konstruksi : Carbon Steel

Kondisi Operasi : 30 oC ; 1 atm

Laju alir bahan baku : 637,3188 kg/jam

Jumlah alat : 1 (satu) buah

Faktor kelonggaran : 20 %

Kapasitas alat = jamkgx / 637,31882,01 = 781,5841 kg/jam

= 0,7815 ton/jam

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

Kecepatan Belt = 200 ft/menit

Lebar Belt = 14 ft = 4,2 m

Panjang Belt = 20 ft = 6 m

Tinggi Belt = L, Sin, ά

= 20 Sin 20 = 6,84 ft

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


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

= 2,04 Hp

Efisiensi Motor = 80 %

Hp motor = 2,04/0,8

= 2,5 Hp

Dimana :

V = Kapasitas belt

L = Panjang belt

H = Tinggi belt

C = Material faktor ( 2,5)

LC.4 Knife Cutter (KC - 103)

Fungsi : Mengecilkan ukuran batang jagung sebelum masuk

kedalam Vibrating screen,

Jenis : Rotary knife

Kondisi operasi : 30 oC ; 1 atm



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

Diameter akhir setelah proses = 0,1 mm = 100 m


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

Panjang pisau = 21 cm

Bahan konstruksi = Stainless steel

Kecepatan putaran = 920 rpm

Power = 5 Hp

Jumlah cutter = 5 buah

LC.5 Vibrating Screen (VS - 104)


Fungsi : Menyaring batang jagung yang telah dihaluskan oleh Knife

Cutter (KC) sampai 1 mm,

Jenis : Heavy duty vibrating screen,

Bahan screen : High alloy steel SA 240 (304),

Bahan konstruksi : Carbon steel SA 285 (C)

Jumlah : 1 unit,

Screen (VS)Menentukan Ukuran Vibrating

Laju alir massa batang jagung (FBj3) = 0, 8141 ton/jam

Faktor kelonggaran (fk) = 20 % (Perry and Green, 1997)

Ukuran partikel = 0,1 mm

Kapasitas (K) = FBj3 (1 + fk)

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

= 0,9769 ton/jam

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

z = 0,0040 in (Perry and Green, 1997)

= 0,0040 in x 0,0833 ft/in

= 0,0003 ft

Kapasitas standart Vibrating Screen (VS), s = 6 ton/ft3 (Perry and Green, 1997)

Luas ayakan (A) = sz

Kx

= ) ton/ft(6 ft)0003,0(

ton/jam0,97693

= 542,7222 ft2 x 0,0929 m2/ft2

= 50,4188 m2

Didisain, perbandingan dari panjang ayakan (P) : lebar ayakan (L) = 2 : 1

Lebar ayakan (L) = 21

2

/A

= 2/12

2m 50,4188

= 5,0209 m

Panjang ayakan (P) = 2 L


= 2 x 3,6149 m

= 10,0418 m

LC.6 Belt Conveyor (BC - 105)

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

Jenis : Rotary Vane Feeder

Bahan konstruksi : Carbon Steel

Kondisi operasi : 30 oC ; 1 atm


Jumlah alat : 1 (satu) buah



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

- Diameter pipa = 2,5 inchi

- Diameter shaft = 2 inchi

- Diameter pengumpan = 9 inchi

- Panjang maksimum = 75 ft

- Pusat gantungan = 10 ft

- Kecepatan motor = 55 rpm

- Daya motor = 3,75 hp

LB,7 Tangki Fluidizing Gas (TK - 303)

Fungsi : Menyimpan fluidizing gas sebelum diumpankan ke Reaktor

Pyrolysis (RP),

Desain : Berupa bejana (tangki) horizontal dengan tutup dan alas

berbentuk segmen elips (ellipsoidal dished head),

Bahan konstruksi : Carbon steel SA 285 (A),

Jumlah : 1 unit,

Menentukan Volume Tangki Fluidizing Gas (T-01)

Laju alir massa, F8 = 21,5586 kg/jam


Lama penampungan = 1 jam

Kapasitas tangki (W) = jamxjamkg 1 21,5586

= 21,5586 kg

V = P

TRn

dimana:

V = volume gas (m3)

n = molar gas (kmol)

R = tetapan gas ideal = 0,0821 m3,atm/kgmol,K

T = temperatur (K)

P = tekanan (atm)

n = BMW

= kg/kmol 33,5897

kg 21,5586

= 0,6418 kmol

T = 32 oC = 305 K

P = 1 atm = 14,6960 psi

V = atm 1

K) (305 .K).atm/kgmolm (0,0821 kmol) (0,6418 3

= 48,6949 m3

Menentukan Dimensi Tangki Fluidizing Gas (T-01)

Volume tutup dan alas = 24

Dπ2 3i (Brownell and Young, 1959)

Diambil:

L/Di = 5/4

h/Di = 1/4

Volume tangki = volume tutup dan alas + volume silinder

= L4Dπ

24Dπ

22i

3i

48,6949 m3 =

4(5/4)x3,14

243,14x2 3

iD


48,6949 m3 = 1,2429 3iD

Di = 3,3963 m

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

= 133,7153 in

h = 4

D i

= 4

m 3,3963

= 0,8491 m

Panjang tangki (H) = L + 2 h

= (1,25 x 3,0410 m) + 2 (0,7603 m)

= 5,4995 m

Material Tangki Fluidizing Gas (T-01) : Carbon Steel SA 285 (A), dengan:

Stress yang diizinkan (S) = 11200 psi (32 oC)

Efisiensi sambungan (E) = 0,9

Faktor korosi (C) = 0,006 in/tahun (Perry and Green, 1997)

Umur alat (A) = 18 tahun

Tebal Silinder (ts)

Tebal silinder (ts) = ACP0,6ES

RP

(Brownell and Young, 1959)

Tekanan operasi maksimum dinaikkan sebesar 10 %, maka:

P = 14,6960 psi + 1,4696 psi

= 16,1656 psi

ts = tahun) (18 in/tahun) (0,006 psi) (16,1656 0,6 - (0,9) psi) (11200

in/2) (119,7242 psi) (16,1656

= 0,2041 in

Tebal Head (th)

Bentuk head = ellipsoidal dished head

th = ACP0,2ES2

DP


= tahun) (18 in/tahun) (0,006 psi) (16,1656 0,2 - (0,9) psi) (11200 2

in) (119,7242 psi) (16,1656

= 0,2040 in


LC,8 Gas Compressor (C - 202)

Fungsi : Menyuplai fluidizing gas dari tangki fluidizing gas ke dalam

Reaktor Pyrolysis (RP),

Jenis : Centrifugal compressor,

Bahan konstruksi : Carbon steel SA 515 (70),

Jumlah : 1 unit,

Menentukan Daya Gas Compressor (GC)

Temperatur masuk (T1) = 30 oC

Temperatur keluar (T2) = 30 oC

Tekanan masuk (P1) = 1 atm

Tekanan keluar (P2) = 4 atm

Laju alir massa, F5 = 21,5586 kg/jam

Densitas FG (FG) = 1,5070 kg/m3

Laju alir volume fluidizing gas masuk (V1) :

V1 = FG

5FG

F

3kg/m 1,5070

kg/jam 21,5586

= 43,2196 m3/jam

Laju alir volume udara keluar (V2) :

Proses yang terjadi adalah isothermal (temperatur konstan), sehingga persamaan

Boyle Gay Lussac dalam persamaan gas ideal, adalah P1,V1 = P2,V2 (Walas,1988),

V2 = 12

1 VPP

= /jamm 3,21964atm4atm1 3x

= 8,6439 m3/jam

Kerja kompresor sentrifugal (Ws):

Ws =

1

21 lnPPP

(Perry and Green, 1997)


=

atm1atm4ln

kg/m 1,5070atm1

3

= 1,0680 atm,m3/kg x atm1

N/m 10x1,0133 25

= 108,212,5391 N,m/kg

= 108,212,5391 J/kg

Daya kompresor (P):

Efisiensi kompresor () = 80 % (Perry and Green, 1997)

P =

5Gas.FWs

= 8,0

kg/jam ,558612xJ/kg 91108.212,53

= 8,8101 x 106 J/jam

= 2,447,2566 J/detik

= 2,447,2566 W x kW

HPxW

kW7457,01

10001

= 3,2818 HP

LC.9 Combuster (E - 203)

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

Kondisi Operasi:

Suhu Umpan : 303 K

Suhu Ref : 298 K

Tekanan : 1 atm

Panas yang dibutuhkan :

Q = 711,034,5701 kkal/jamkkal

kalxkal

btux1

100016,252

1

= 2,819,775,421 Btu/jam

Metode Perhitungan Metode Lobo Evans (Kern, 1950)

Ketentuan:

1. Suhu rata-rata tube = suhu reaktor + aproach (dipakai aproach 50 K)

Maka suhu rata-rata tube, Ts = 753 + 50


= 803 K

= 986 oF

2. Efisiensi panas overall diperkirakan 60%

3. Flux panas rata-rata pada seksi radiasi 1200 Btu/Jam,ft2 (Kern, 1950)

Total panas yang dibutuhkan, Qt = Q/60%

= %60

Btu/jam 4212.819.775,

= 4,699,625,701 Btu/jam

= 46,996,2570 MBtu/jam

Fuel gas pada 25 % excess udara, fig 1,6 evans dicatat 1010 lb/MBtu

Jadi kebutuhan gas = Qt x 1010 lb/Mbtu

= 4,699,625,701MBtu/jam x 1010 lb/Mbtu

= 47,466,2196 lb/jam

= s/jam 3600

lb/jam 647.466,219

= 13,1851 lb/s

Spesifikasi pipa yang dipakai:

Diameter luar, (OD) = 3,5 in

Diameter dalam, (OD) = 2,9 in

Nominal size = 3 in

Schedule number = 80

Panjang pipa, (L) = 20 ft

Area permukaan, transfer panas setiap pipa, (At):

At = LOD .12

.

= 20.12

5,3.14,3

= 18,3167 ft2

Perkiraan jumlah tube yang dibutuhkan, (Nt)

Nt = Atflux

Qt.

= 2ft 18,31671200Btu/jam 7014.699.625,


= 213,8133 tube

Dipakai jumlah tube, (Nt) 214 tube dengan Single Row Arrangement

Sehingga Furnace dapat digambarkan:

Pitch (jarak antar pipa), (PT) dipakai 1,5 x OD

PT = 1,5 x 3,5

= 5,25 in

Ukuran Combuster :

1. Tinggi Combuster, (H)

H = OD x 67 + (67-1) x (PT – OD)

= 3,5 x 67 + 66 x (5,25 – 3,5)

= ftin

in/12

0000,350 (1 ft = 12 in)

= 29,1667 ft

Dipakai over design 10%, maka tinggi furnace:

H = 1,1 x 29,1667 ft

= 32,0834 ft

Maka dipakai tinggi furnace 32 ft

2. Panjang Combuster, (L)

L = OD x 80 + (80-1) x (PT – OD)

= 3,5 x 80 + 79 x (5,25 – 3,5)

= ftin

in/12

2500,418

= 34,8542 ft

Dipakai over design 10%, maka panjang furnace:

L = 1,1 x 34,8542 ft

= 38,3396 ft

Maka dipakai panjang furnace 39 ft

3. Lebar Combuster, (l) = Panjang pipa = 20 ft

Permukaan Dingin Ekivalen, (Acp)

Acp = ftin

PT/12

x Panjang pipa


= ftinin

/122500,5 x 20 ft

= 8,7500 ft2

PT/OD = 1,5 in

Dari fig 19,11 (Kern, 1950), untuk Single Row Arrangement diperoleh:

α = 0,975

α, Acp setiap tube = 0,975 x 8,7500 ft2

= 8,5313 ft2

α, Acp = Nt x α, Acp setiap tube

= 214 x 8,5313 ft2

= 1825,6982 ft2

Area Refractory:

1. Dinding samping

= 2 x H x l

= 2 x 32 x 20

= 1,280 ft2

2. Lantai dan Atas

= 2 x L x l

= 2 x 39 x 20

= 1,560 ft2

3. End Wall

= 2 x H x L

= 2 x 32 x 39

= 2,496 ft2

Total Area Reafractory, (Ar) = 5,336 ft2

Corrected Refractory Surface, (AR)

AR = Ar - α, Acp

= 5,336 – 1825,6982

= 3510,3018 ft2

1,923.

cp

R

AA

Mean Beam Length:


Dimensi furnace = l x L x H

= 20 ft x 39 x 32 ft

= 24,960 ft3

Ratio dimensi = 5 : 9,8 : 8

Dari tabel 19,1 (Kern,1950) untuk rectangular furnace

Mean length, 33/2 acevolumefurnL

Volume = 20 ft x 39 ft x 32 ft

= 24,960 ft3

Diperoleh Mean length,

= 3 24.96032

= 19,4830 ft

Dipakai Flame Emissivity 4999,0G (Kern, 1950)

Overall, Exchange Factor, fungsi

4999,0G dan 1,923.

cp

R

AA

dari fig, 19,15 (Kern, 1950) diperoleh 7,0

Check suhu gas diperlukan:

Suhu Cold Surface (pipa), Ts = 986 oF

.. cpA

Q = 7,0f 1825,6972

Btu/jam 4212.819.775,2 t

= 2206,4178 Btu/jam,ft2

Dari fig 19,14 (Kern,1950) diperoleh suhu flue gas dibutuhkan,

Tg = 1470 F (pada radian section)

Penentuan tebal dinding Combuster:

Dinding furnace berupa Refractory Brick

Konduktivitas, (k) pada 1470 F:

k = 0,7 Btu/Jam,ft2,F (Brown, 1950)

Dipakai suhu permukaan dinding luar = 200 oC atau 392 oF

Untuk menghemat panas, suhu masih cukup tinggi sehingga disekitar combuster

diberi pengaman


Panas Hilang, (Qloss)

Qloss = X

k

)3921470(

= X

7,0)3921470(

= 2Btu/Jam.ft 754,6000X

Panas hilang secara konveksi alamiah ke lingkungan

Qloss = (hc+hr) (392-86)

hr = Koefisien transfer panas radiasi ke lingkungan,

dibaca dari fig 10,7 (Perry,1984)

sehingga diperoleh hr pada 392 F = 2,7 Btu/J,ft2,oF

hc = 0,28 (392- 86)0,25 L-0,25 persamaan 10,34 (Perry,1984) untuk vertical surface

L = mean beam length = 14,48 ft

hc = 0,28 (392- 86)0,25 14,48-0,25

= 0,6003 Btu/Jam,ft2,oF

hc = koefisien transfer panas konveksi ke lingkungan

Qloss = (0,6003 + 2,7) (392-86)

651,3201 = 1010,0535 Btu/Jam,ft2

Tebal dinding, (∆X)

∆X = 1010,0535

6000,754

= 0,7471 ft

= 0,7471 ft x ftin

112 = 8,9651 in

= 0,7471 ft x ft

m2808,31 = 0,2277 m = 22,77 cm

Dipakai tebal dinding Combuster 1/4 m,

LC. 10 Reaktor Pyrolysis (R - 201)

Fungsi : memanaskan batang jagung (corn stover) pada suhu 480 oC

sehingga terbentuk bio-oil, gas, dan arang,


Jenis : fluidized bed Reaktor

Desain : Silinder tegak dengan alas datar dan tutup tutup ellipsoidal

Bahan konstruksi : High alloy steel SA 285 grade A

Jumlah : 1 unit,

Temperatur masuk = 30 oC = 303 K

Temperatur keluar = 480 oC = 753 K

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

Reaksi yang terjadi:

Ta

Laju alir massa = 547,8527 kg/jam

Densitas Campuran (Pcampuran) = ݐݎ%ߑߩ

= 2,0539 kg/m3

Waktu tinggal () reactor = 2 s (Hambali,2007)

Faktor keamanan = 20 %

Perhitungan

a. Volume bahan,

Volume bahan (Vl) = υ0 x

Laju alir volumetrik (υ0 ) = ହସ,ହଶ ୩/୨ୟ୫ଶ,ହଷଽ ୩/୫ଷ = 266,7378 m3/jam

= 0,0741 m3/s

Volume bahan (Vl) = 0,0741 m3/s x 2 s

= 0,1481 m3

Faktor kelonggaran = 20%

Volume tangki, Vt = V1 1,2

= 0,1481 1,2

= 0,1778 m3

b. Tinggi tangki dengan diameter tangki

Volume shell tangki (Vs) :

Vs = /4 Ds2Hs Asumsi: Ds : Hs = 2 : 3

Vs = 3/8 Ds3

Volume tutup tangki (Ve)

(C10H12O4)10 6,203C3H8O(l)+ 66,976C+ 6,404CO2 + 3,852CO +4,159CH4+

9,734H2 + 17,136 H2O

480 0C


Ve = /6 Ds2He Asumsi: Ds : He = 4 : 1

Ve = /24 Ds3

Volume tangki (V)

Vt = Vs + Ve

Vt = 10/24 Ds3

0,1778 m3 = 10/24 Ds3

Ds = 0,514 m = 20,2362 in

Hs = 0,514 m

c. Diameter dan tinggi tutup

Diameter tutup = diameter tangki = 0,514 m

Tinggi head, He = ¼ x Ds = 0,1285 m

Jadi total tinggi tangki, Ht = Hs + He = 0,8995 m

d. Tebal dinding reaktor

t = ۲ ܠ ۾(۳,܁, ۾)

+ ۱

dimana :

t = tebal shell (in)

P = tekanan desain (psi)

R= jari-jari dalam tangki (in) = D/2

S = Allowable working stress = 13700 psia (Peters et,,al,,2004)

C = Corrosion allowance = 0,0125 in/tahun (Peters et,,al,,2004)

E = efisiensi sambungan = 0,85 (Peters et,,al,,2004)

n = umur tangki = 10 tahun

Volume bahan (Vl) = 0,1481 m3

Volume tangki, Vt = 0,1778 m3

Tinggi larutan dalam tangki = ,ૡ ܕ

,ૠૠૡ ܕ m = 0,7492 m 0,8995

Tekanan Hidrosatatik :

P Hidrosatatik = ρ x g x h

= 2,0539 x 9,8 x 0,7492

= 15,081 kpa = 2,2163 psia

P0 = Tekanan operasi = 1 atm = 101,3205 kPa

Faktor keamanan = 20%


Maka Pdesain = (1 + 0,2) x (P hidrosatatik + P0)

= (1 + 0,2) x (15,081 kPa + 101,3205 kPa)

= 139,6818 kPa = 5,4360 atm = 0,7878 psi

Tebal dinding head :

t = ۲ ܠ ۾(۳,܁, ۾)

+ ۱

= ,ૠૡૠૡ ܠ ܉ܛܘ , ܖ(ૠ ܠ ܉ܛܘ ,ૡ , ܠ ૠ, ܉ܛܘ)

+ ܠ ܖܝܐ܉ܜ ,

= 0,21 in

Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,21 in

Maka tebal shell standar yang digunakan = 1¼ in (Brownell & Young,1959)

e. Jeket

Dari neraca panas, jumlah panas yang dihasilkan = 67,6167 kg/jam

Fp = 67,6167 kg/jam

Densitas metana = 0,717 kg/m3

Vp = ,ଵ ୩/୨ୟ୫,ଵ ୩/୫ଷ

= 94,305 m3/jam

Ditetapkan jarak jeket(γ) = 5 in = 0,127 m sehingga :

Tebal dinding tangki 1¼ in, maka :

Panas reaktor = 711.034,5701 kkal/jam

Asumsi UD = 70 Kkal/jam.ft2.0F

Luas yang dilalui panas (A) = ொವ ೩

= ଵଵ.ଷସ,ହଵ ୩୩ୟ୪/୨ୟ୫

ቀౡౠ .୲ଶ. ቁ(ସଶ ி)బ

= 12,063 ft2

= 3,6768 m2

Diameter dalam (D1) = D + tebal tangki

= 20,2362 + 1,25

= 21,4862 in = 1,5458 m

Diameter luar (D2) = 2γ + D1 = (2 x 0,127) + 1,5458

= 1,7 m


Tebal dinding jeket (dJ)

Direncanakan menggunakan bahan konstruksi High Alloy Steel 316 ( peter, et. Al.

2004), diperoleh data :

S = Allowable working stress = 18700 psia

C = Corrosion allowance = 0,1 in/tahun

E = efisiensi sambungan = 0,85

n = umur tangki = 10 tahun

Tebal silinder (d) =

t = ۲ ܠ ۾(۳,܁, ۾)

+ ۱

dimana : d = tebal dinding tangki bagian silinder (in)

P = tekanan desain (psi)

R = jari – jari dalam tangki (in) = D/2

S = Allowable working stress

CA = Corrosion allowance

n = umur alat yang direncanakan

E = efisiensi sambungan

t = ,ૠૡૠૡ ܠ ܉ܛܘ , ܖ(ૡૠ ܠ ܉ܛܘ ,ૡ , ܠ ,ૠૡૠૡ܉ܛܘ)

+ ܠ ܖܝܐ܉ܜ ,

= 0,1901 in

Dipilih tebal selinder standar = 2 in (Browneel & Young ,1959)

LC.11 Cooler (E - 204)

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

sebelum masuk ke Cyclon (Cy) menggunakan air pendingin,

Jenis : Double pipe heat exchanger,

Desain : 1(1/4) x 2 in IPS (Sch, 40), 3 hairpain, panjang total (L) 90 ft,

Bahan konstruksi : Low alloy steel SA 202 (A),

Jumlah : 1 unit,

Referensi perhitungan dari Kern, 1965,

(1). Neraca Panas

Panas masuk (H10) + Air Pendingin = Panas keluar (H11)


81,662,6369 kkal/jam + (-52,658,9122 kkal/jam) = 29,003,7247 kkal/jam

Maka,

Fluida panas (gas):

Qfluida panas 10H

Qfluida panas kkal/jam 981.662,636

kkal0,25216

Btu 1 xjamkkal 981.662,636

Btu/jam23323.852,46

Kecepatan massa masuk (F10) kg/jam716,4521

kg0,45359

lb1xjamkg716,4521

lb/jam 1.579,5148

Temperatur awal (T1) = 480 oC = 896 oF

Temperatur akhir (T2) = 195 oC = 383 oF

Fluida dingin (air pendingin):

Qfluida dingin kkal/jam 252.658,912

kkal0,25216

Btu 1 xjamkkal 252.658,912

Btu/jam.296,1534092

Temperatur awal (t1) = 30 oC = 86 oF

Temperatur akhir (t2) = 140 oC = 284 oF

Tabel LC,1 Temperatur Fluida Panas dan Dingin Cooler (CO)

Fluida panas (oF) Temperatur fluida Fluida dingin (oF) Selisih (oF)

896 Temperatur tinggi 284 612

383 Temperatur rendah 86 297

513 Selisih 198 315

(2). Perhitungan LMTD Aliran Counter Current

)]/()[(ln)()(

1221

1221

tTtTtTtTLMTD

(Kern, 1965)

dimana : T1 = temperatur fluida panas masuk (oF)

T2 = temperatur fluida panas keluar (oF)


t1 = temperatur fluida dingin masuk (oF)

t2 = temperatur fluida dingin keluar (oF)

LMTD F86) - 284)/(383 - (896ln

86) - (383 - 284) - (896 o

F435,6846 o

(3). Perhitungan Temperatur Kalorik

Asumsi : tc = tav dan Tc = Tav,

cT 2

21 TT

2

F)383(896 o

F5,639 o

ct 2

21 tt

2

F)284(86 o

F185 o

Penempatan Fluida

Aliran massa gas lebih besar dibandingkan dengan air pendingin, sehingga:

Fluida dingin (air pendingin) dalam pipa (pipe side)

Fluida panas (gas) dalam anulus (annulus side)

Pipa : fluida panas (gas)

(4). Luas Aliran (ap)

D in,38001 (Tabel 11)

in12ft1xin1,3800

ft0,1150

ap 4

2D

4

ft)(0,11503,14 2


2ft0,0104

(5). Kecepatan Massa (Gp)

pG pa

w

dimana : w = F35

pG 2ft0,0104lb/jam994,8930

2lb/jam.ft.876,4192511

(6). Pada t = 185 oF

cp0,3300 (Figure 14)

cp1

lb/jam.ft2,42xcp0,3300

lb/jam.ft0,7986

pRe

pGD

lb/jam.ft 0,7986

lb/jam.ft95832,1038xft0,1150 2

.870,508712

(7). L/D ftft/0,115015 = 130,4348 131

jH 120 (Figure 24)

(8). Pada t = 185 oF

c 1200,0 Btu/lb,oF (Figure 3)

k 0,0132 Btu/jam,ft,oF (Tabel 5)

3/1x

kc

1/3

o

o

F.Btu/jam.ft 0,0132lb/jam.ft0,7986xFBtu/lb. 0,1200

1,9363


(9). p

i

h

3/1

Hxxx

kc

Dkj

(1,9363)xft 0,1150

F.Btu/jam.ft 0,0132x(120)o

F.Btu/jam.ft26,6708 o2

Anulus : fluida panas (gas)

(4'). Luas Aliran (aa)

D2 12/ID 12/0670,2 ft0,1723 (Tabel 11)

D1 12/OD 12/,66001 ft 0,1383 (Tabel 11)

aa 4

)( 21

22 DD

4

)0,1383(0,17233,14 22

2ft 0,0083

De 1

21

22 )(

DDD

0,1383

)0,13830,1723( 22

ft 0,0761

(5'). Kecepatan Massa (Ga)

Ga aa

W

dimana : W = F34

Ga 2ft 0,0083lb/jam1.136,9814

2lb/jam.ft 93137.496,73

(6'). Pada T = 639,5 oF

cp0,0549 (Figure 15)

cp1

lb/jam.ft 2,42xcp0,0549


lb/jam.ft0,1329

eRe

ae .GD

lb/jam.ft 0,1329

lb/jam.ft93137.496,73xft0,0761 2

478.807,791

(7'). L/D ftft/0,076115 = 196,9821 197

jH 210 (Figure 24)

(8'). Pada T = 639,5 oF

c 1,2853 Btu/lb,oF (Figure 3)

k 0,0676 Btu/jam,ft,oF (Tabel 5)

3/1x

kc

1/3

o

o

F.Btu/jam.ft 0,0676lb/jam.ft0,1329xFBtu/lb. 1,2853

1,3619

(9'). a

o

h

3/1

eH

xxx

kc

Dkj

(1,3619)xft 0,0761

F.Btu/jam.ft 0,0676x(210)o


wt )(//

/cc

aopio

aoc tT

hhht

)()(

1855,639253,892626,6708

253,8926185

F602,9969 o

w cp0,0151 (Figure 15)

cp1


lb/ft.jam0,0365

a

14,0

w


0,14

lb/ft.jam 0,0365lb/ft.jam 0,1329

= 1,1981 1

oh aa

o .

h

1 F.Btu/jam.ft253,8926 o2 x


(10). Koreksi hio terhadap Permukaan

p

io

h

ODIDh x

p

i

ft0,1383ft0,1150 xF.Btu/jam.ft26,6708 o2


tw F602,9969 o

w cp0,0210 (Figure 15)

cp1


lb/ft.jam0,0508

p

14,0

w

0,14

lb/ft.jam 0,0508lb/ft.jam 0,7986

1,4706 1

hio pp

io

h

1xF.Btu/jam.ft22,1721 o2


(11). Koefisien Keseluruhan Bersih (UC)

UC )()x(

oio

oio

hhhh


253,8926)(22,1721253,8926)x(22,1721

20,3914 Btu/jam,ft2,oF

(12). Koefisien Keseluruhan Desain (UD)

D

1U d

C

1 RU

Rd 0030,0 + 0,0020 = 0,0050 (Tabel 12)

D

1U

0050,0F.Btu/jam.ft20,3914

1o2

0,0540 jam,ft2,oF/Btu

UD F/Btu.jam.ft0,0540/1 o2


(13). Luas Permukaan yang Dibutuhkan (A)

Q tAU Δ..D

A tU

QΔ.D

F)(435,6846F).Btu/jam.ft(18,5047

Btu/jam95307.358,34oo2

2ft38,1234

Dari Tabel 11 untuk 1(1/4) in IPS, luas permukaan luar per ft panjang = 0,4350

ft2/ft

Panjang yang dibutuhkan/ftft0,4350

ft38,12342

2

= 87,6399 ft

Hairpain ft)15x(2

ft 87,6399 = 2,9213

Berarti dapat digunakan 3 x 15 ft hairpain dengan panjang total adalah

ft15x2x3 = 90 ft

(14). Luas Permukaan Baru (A)

A ft90x/ftft0,4350 2

2ft1500,93

Koefisien desain aktual (UD):


UD F)(435,6846)ft(39,1500

Btu/jam95307.358,34o2

18,0194 Btu/jam,ft2,oF

Rd ).()(

DC

DC

UUUU

)0194,81x(20,3914

18,0194)(20,3914

0056,0 jam,ft2,oF/Btu

Rd 0,0050

Pressure Drop (P)

Pipa : fluida dingin (air pendingin)

(1). Untuk Rep = 013.800,015 (aliran laminer)

f )(Re

264,00035,0 42,0p

)50(13.800,01

0,2640,0035 0,42

0,0083

s 1 (Tabel 6)

1x62,5 5,26 lb/ft3

(2). Fp )...2()..4(

2

2P

DgLGf

(0,1150))(62,5)10x(4,18(2)

(90))38(95.832,10(0,0083))(428

2

27,3962 ft

PP 144

.P F

144

)5,62()27,3962(

1,1891 psi

PP yang diizinkan = 0,5 - 10 psi


Anulus : fluida dingin (air pandingin)

(1'). De’ untuk Pressure Drop Berbeda dengan Heat Transfer

De’ 12 DD ft0,1383ft0,1723 0,0339 ft

Rea

a'

e .GD

lb/ft.jam0,1329

lb/jam.ft93137.496,73xft0,0339 2

735.100,867 (aliran turbulen)

f )(Re

264,00035,0 42,0p

)77(35.100,86

0,2640,0035 0,42

0,0068

s 0,9570

(http://www,engineeringtoolbox,com/specific-gravities-gases-d334,html,2005)

0,9570x62,5 59,8125 lb/ft3

(2'). Fa )...2()..4('2

2a

eDgLGf

(0,0339))(59,8125)10x(4,18(2)

)06()393(137.496,7(0,0068)(4)28

2

0,0306 ft

(3'). V 600.3

aG

8125,95x3.60093137.496,73

0,6386 fps

(4'). F1 3 x '

2

2 gV

32,2x20,6386x3

2


6944,91 ft

Pa 144

)( 1a FF

144

59,8125)6944,910,0306(

1931,8 psi

aP yang diizinkan = 10 psi ( aP hitung < aP yang diizinkan)

LC.12 Cyclone (CY - 205)

Fungsi : Memisahkan arang (char) yang masih ada pada gas yang

berasal dari Reaktor Pyrolysis (R), Memisahkan arang (char)

yang masih ada pada gas yang berasal dari Reaktor Pyrolysis

(RP),

Jenis : Duclone collector A-A,

Bahan konstruksi : Carbon steel SA 515 (70),

Jumlah : 1 unit,

Menentukan Dimensi Cyclone (C)

Dpc = )(π2

9

sce

c

vNB (Perry and Green, 1997)

dimana:

Dpc : ukuran diameter partikel yang bisa lolos dari ayakan (ft)

Dp : ukuran diameter partikel yang tidak diizinkan lolos (ft)

Bc : lebar inlet dust (ft)

Ne : efektivitas dari Cyclone

vc : kecepatan gas masuk Cyclone (ft/s)

: viskositas gas (lb/ft,s)


s : densitas material abu (lb/ft3)

: densitas gas (lb/ft3)

c : diameter Cyclone (ft)

Dari Perry and Green (1997) data yang dibutuhkan:

Ne = 2

Dp = 0,0003 ft

vc = 50 ft/s

cyclone = 0,99

Dp/Dpc = 5

Dpc = Dp/5

= 5

ft 0,0003

= 0,00006 ft

Material Cyclone yang masuk:

Gas = 7,8087 kg/jam

Karbon aktif (C) = 267,3202 kg/jam

Data densitas:

Gas = 0,0015 gr/cm3 x 3

3

/1/43,62

cmgrftlb

= 0,0941 lb/ft3

Abu = 2,2670 g/cm3 x 3

3

/1/43,62

cmgrftlb

= 141,5288 lb/ft3

(http://www,springerlink,com/index/ T7G47714-description,html, 2002)

Gas pada 195 oC = 0,0149 cp x 0,0007 (lb/ft,s)/cp

= 0,00001 lb/ft,s (Kern, 1965)

Dpc = )(π2

9

sce

c

vNB

0,00006 = )0,0941141,5288()50()2()14,3(2

)00001,0(9 c

B


Bc = 1,8837 ft = 0,5742 m

Dc = 4 Bc

= 4 x 1,8837 ft

= 7,5349 ft = 2,2967 m

Sehingga dari perhitungan di atas, maka dapat diketahui data desain Cyclone lainnya,

yaitu:

De = 0,500Dc = 0,500 x 7,5349 ft = 3,7675 ft = 1,1483 m

Hc = 0,500Dc = 0,500 x 7,5349 ft = 3,7675 ft = 1,1483 m

Lc = 2,000Dc = 2,000 x 7,5349 ft = 15,0699 ft = 4,5934 m

Sc = 0,125Dc = 0,125 x 7,5349 ft = 0,9419 ft = 0,2871 m

Zc = 2,000Dc = 2,000 x 7,5349 ft = 15,0699 ft = 4,5934 m

Jc = 0,250Dc = 0,250 x 7,5349 ft = 1,8837 ft = 0,5742 m

Menghitung Pressure Drop pada Cyclone

Pi = 0,013 , , vc2 (Perry and Green, 1997)

dimana:

Pi = pressure drop (in H2O)

= densitas gas (lb/ft3)

vc = kecepatan gas (ft/s)

Kecepatan gas masuk Cyclone = 20 s/d 70 ft/s (Perry and Green, 1997)

Desain umumnya menggunakan kecepatan (vc) = 50 ft/s

Pi = 0,013 x 0,0941 lb/ft3 x (50 ft/s)2

= 3,0577 lb/ft,s2

= 3,0577 in H2O x 0,0361 psi/in H2O

= 0,1104 psi

LC.13 Tangki Penampung Arang (TK - 206)

Fungsi : Tempat menampung arang hasil pemisahan dari cyclon

Jenis : Berbentuk segi empat tegak dengan alas datar dan tertutup,

Bahan konstruksi : Carbon Steel SA-333

Jumlah : 1 unit,

Laju alir massa, F = 267,3202 kg/jam

Densitas arang, = 2,2670 gr/cm3 = 2,267 kg/m3 (Roberts, 1992)


Lama penampungan = 7 hari

Kebutuhan arang (m) = hari

jamharixxjamkg

1247 267,3202

= 8452,8192 kg

Volume arang (VA) = m

= 3/267.2

8452,8192mkgkg

= 3,7286 m3

Faktor kelonggaran, fk = 20 %, maka

Volume Tangki (V) = (1 + fk) x VA

= (1 + 0,2) x 3,7286 m3

= 4,4744 m3

Tangki dirancang berbentuk silinder tegak, perbandingan tinggi silinder dengan

diameter silinder 3 : 4

Volume silinder, V1 = ixhxD 2

4 ; hi = D

34

(Hesse,1959)

= DxD34

42

= 1,0467 D3

Volume konis, V2 = ସ x ( D2 + D x m + m2 ) * h2

(Hesse,1959)

Tinggi konis, h2 = tg x (D-m)

(Hesse,1959)

m = ଵସ D, maka :

h2 = ୲ ଷ (ୈଵ ସൗ ୈ)

ଶ

= ,ହ (ଷ ସൗ ୈ)

ଶ

= 0,2175 D


Sehingga : V2 = ସ x D2 + D 1 4ൗ D + 1 4ൗ D2 0,2175 D

= 0,1255 D3

Volume tangki = V1 + V2

4,4744,m3 = 1,0467 D3 + 0,1255 D3

4,4744 m3 = 1,1722 D3

D = 33

1,1722m 4,4744

D = 1,5628 m

D = 1,5628 m x m

in0254,01

= 61,5285 in

r D21 in29,2583inx61,5285

21

h1 = ସଷ x D

= ସଷ x 61,5285 in

= 82,038 in x in

m1

0254,0

= 2,0838 m

h2 = 0,22 x D

= 0,22 x 61,5285 in

= 13,5363 in xin

m1

0254,0

= 0,3438 m

Tinggi tutup dished head

Asumsi dished head adalah Stainless Steel, E=1

Crown radius, Rc = D – 6 in

= 61,5285 in – 6 in

= 55,5285 in

Tinggi tutup, h3 =

4

22 DRcRc


=

45285,61

55,5285 55,52852

2 ininin

= 7,9526 in x in

m1

0254,0

= 0,2019 m

Tinggi penyangga, h4 = 1 m = 39,3701 in (Gambar LB,2)

Tinggi tangki total, H = h1 + h2 + h3 + h4

= 82,038 in + 13,5363 in + 7,9526 in + 39,3701 in

= 142,897 in xin

m1

0254,0

= 3,6296 m

Tekanan disain, PD = x ( H-1 ) (Brownell,1969)

= 2,267 kg/m3 x (3,6296 – 1 ) m

= 5,961,3032 kg/m2 x 2kg/m 1psi 0,0014223

= 8,4788 psi

Tekanan total disain,

PT = PD + 14,7 psi

= 8,4788 psi + 14,7 psi

= 23,1788 psi

Tebal plat minimum, CnP 0,6FE 2

D 0,2 xP t

t

tt

(Brownell,1969)

Dimana :

Pt = Tekanan total disain = 23,1788 psi

D = Diameter tangki = 61,5285 in

E = Efisiensi sambungan = 85 % (Hesse,1969)

F = allowable stress = 11,700 psi (Brownell,1969)

C = faktor korosi = 0,06 in (Brownell,1969)

N = umur alat = 20 tahun

Jadi, tt = tahuninxpsixpsixx

inxpsix 2006,08736,226,085,0700.112

5165,582,08736,22


= 1,2135 in x in 1

m0254,0

= 0,0308 m

Spesifikasi tangki :

- Diameter tangki = 1,4863 m

- Tinggi tangki = 1,9818 m

- Tebal tangki = 0,0308 m

- Tinggi tutup = 0,2262m

- Tinggi konis = 0,3269 m

- Bahan konstruksi = Carbon steel SA-333

- Faktor korosi = 0,06 in/tahun

LC.14 Partial Kondensor (E - 207)

Fungsi : menurunkan temperatur serta merubah fasa uap sebagian produk

reaktor menjadi fasa cair

Fluida Panas : Shell and tube heat exchanger,

W1 = 561,7342 Kg/jam = 1,238,6 642 lb/jam

T1 = 195 °C = 383 °F

T2 = 30 °C = 86 °F

Fluida Dingin : Air (Tube)

W1 = 859,0357 Kg/jam = 1,893,8594 lb/jam

t1 = 29,9 °C = 85,82 °F

t2 = 90 °C = 194 °F

Perhitungan design sesuai dengan literatur pada Kern

1. Beban Panas Condenser

Q = 25,745,2254 Kkal/jam = 102,098,7682 Btu/jam

2. LTMD

Fluida Panas Fluida Dingin Selisih

383 °F Suhu tinggi 194 °F Δt2

: 189 °F

86 °F Suhu rendah 85,82 °F Δt1 0,18 °F


:

297 °F ΔT Selisih Δt 108,18 °F 188,82 °F

LMTD (Δt)=

12

12

t /t(ln t -t

=

F0,18/ F (189ln

F 0,18 -F 189

= 27,1428 °F

3, Tv = T avg = 0,5 (T2 + T1)

= 0,5 (383 °F + 86 °F)

= 234,5 °F

ta = t avg = 0,5 (t2 + t1)

= 0,5 (194 °F + 85,82 °F)

= 139,91 °F

a, Trial UD (5 s/d 75) (Tabel 8, Kern)

- Asumsi UD = 15,0000 Btu/jam,ft²,°F

A = t . U

Q

D (Kern,1965)

= F 27,1428 x.F².Btu/jam.ft 15,0000

Btu/jam 82102.098,76

= 250,7694 ft²

Karena A > 200 ft2, maka digunakan 1-2 Shell & Tube (Brownell,1989)

Heat Exchanger dengan ukuran : Tube side

Panjang ( L ) = 14,0000 ft

OD = 0,7500 in = 0,0625 ft

BWG = 18,0000

ID = 0,6520 in = 0,0543 ft

a't = 0,3340 in = 0,0023 ft²

a" = 0,1963 ft (Tabel 10,Kern)

Pass, n = 2


Jumlah tube (Nt) = a" x L

A (Kern,1965)

dimana,

Nt = ft² 0,1963ft x 14,0000

ft² 250,7694

= 91,2486 tube

Dari tabel 9 Kern, didapat Nt yang mendekati adalah

Nt = 91 tube

- Koreksi UD

A = Nt x L x a'' (Kern,1965)

= 91x 14,0000 ft x 0,1963 ft

= 250,7694 ft²

UD = t .A

Q

(Kern,1965)

= F 27,1428 x ft² 250,7694

Btu/jam 82102.098,76

= 15 Btu/jam,ft²,°F (koreksi memenuhi)

karena nilai Ud perhitungan mendekati dengan nilai Ud asumsi,

maka data untuk shell : Shell side

ID = 13,25 in (Tabel 9, Kern)

Pitch = 1 in

De = 0,5500 in = 0,0458 ft

Baffle Space (B) = 28,0000 in

Pass, n = 1

Aliran Fluida Dingin : Air Pendingin (Tube side)

Luas area laluan (a't) = 0,3340 in²

Total luas area laluan, at = n x 144t a'Nt x (Kern,1965)

dimana,

Nt = 91 tube

a't = 0,3340 in²

n = 2


at = 2 x 144

in² 0,3340 x 91

= 0,0088ft²

Laju alir, Gt = ta

W (Kern,1965)

dimana,

W = 1,238,6 642 lb/jam

at = 0,0088 ft²

Gt = ft² 0,0088lb/jam 642 1.238,6

= 140,729,3631 lb/ft²,jam

Densitas, ρ = 62,5000 lb/ft³

Velocity, V = x 3600

G t (Kern,1965)

= lb/ft³ 62,5000x m3600det/ja

lb/ft².jam 31140.729,36

= 0,6255 ft/det

Bilangan Reynold, Ret

Pada ta = 139,91 °F

μ = 0,7200000 cp x 2,42

= 1,7424000 lb/ft,jam

NRet =

Gt x IDtube (Kern,1965)

= lb/ft.jam 1,7424000

lb/ft².jam 18211.239.887,ft x 0,0543

= 38,663,0619

Koreksi viskositas diabaikan karena tidak significant, maka didapat

hi dari gambar 25, kern

hi = 1,600 Btu/jam,ft²,° (gambar 25, kern)

hio = OD

hi ID (Kern,1965)

= ft 0,0625 ft 0,0543F².Btu/jam.ft 1.600


= 1,390,9333 Btu/jam,ft²,°F

Aliran Fluida Dingin : (Shell side)

ID shell = 13,25 in

Suhu rata-rata = 234,5 °F

Baffle spacing (B) = 28,0000 in

Pitch, Pt = 0,9375 in triangular

OD Tube = 0,7500 in = 0,0625 ft

Clerance (C') = pitch – OD

= 0,1875 in = 0,0156 ft

Luas area laluan (as) = Ptx144

BxC' x IDshell (Kern,1965)

= in 0,9375x144

in 28,0000xin 0,1875in x 13,25

= 0,5153 ft²

Laju alir, Gs = Sa

W (Kern,1965)

dimana,

W = 1,893,8594 lb/jam

as = 0,5153 ft²

Gs = ft² 0,5153

lb/jam 1.893,8594

= 3,675,2559 lb/ft²,jam

Gs" = 3

2tN.L

W (Kern,1965)

= 3

2(90)ft x 14

lb/jam 1.893,8594

= 6,6356 lb/ft²,jam

Asumsi h = ho

= 200 Btu/jam,ft²,°F

tw = )(hohio ho

ava tTt

(Kern,1965)


= )91,391 234,5(0021.391,9333

200F 139,91

= 151,8011 °F

tf = 2

wv tt (Kern,1965)

= 2

F151,8011F 234,5

= 193,1506 °F

kf = 0,1140 Btu/jam,ft² (ºF/ft) (Tabel 4, kern)

sf = 1,29 (Tabel 6, kern)

μf = 0,28 (gambar 14, kern)

dari gambar 12,9 maka didapat h = ho = 800 Btu/jam,ft²,°F

Clean overall coefficient

UC = ho) (hio

ho) x (hio

(Eq, 6,38 Kern)

dimana,

hio = 1,390,9333 Btu/jam,ft²,°F

ho = 800 Btu/jam,ft²,°F

UC = F)².Btu/jam.ft 800 F².Btu/jam.ft 3(1.390,933

F)².Btu/jam.ft 800 x F².Btu/jam.ft 3(1.390,933

= 507,8870 Btu/jam,ft²,°F

Dirt Factor, Rd

Rd = ) x U(U ) U- (U

DC

DC (Kern,1965)

dimana,

UC = 507,8870 Btu/jam,ft²,°F

UD = 14,4861 Btu/jam,ft²,°F

Rd = F)².Btu/jam.ft 14,4861 x F².Btu/jam.ft (507,8870

F)².Btu/jam.ft 14,4861 - F².Btu/jam.ft (507,8870

= 0,0571

Rd 0,0050

PRESSURE DROP


Tube side

Untuk NRet = 38663,0619

Faktor gesekan, f = 0,00018 ft²/in² (gambar,26 Kern)

S = 1

IDtube = 0,6520 in = 0,0543 ft

Δ Pt = s.S.D x 10 x 5.22

.L.n f.G

e10

2t (Kern,1965)

dimana,

f = 0,00018 ft²/in²

Gt = 1,239,887,1821 lb/ft²,jam

L = 14,0000 ft

n = 2

De = 0,0458 ft

S = 1

Ф = 1

ΔPt = 1 x 1ft x 0,0458 x 10 x 5.22

2ft x 14,0000x )lb/ft².jam 18211.239.887,(xft²/in² 0,0001810

2

= 3,2385 psi

V2/ 2g = 0,2 (gambar,27 Kern)

Δ Pr = )2

()4(2

gV

sn

= 2,0)1

24( xx

= 1,6 psi

Δ PT = Δ Pt + Δ Pr (Kern,1965)

= 3,2385 psi + 1,6 psi

= 4,8385 psi

Δ P Allowable = 2 - 10 psi

Shell side

Pada Tv = 234,5 °F

μVapor = 0,7000000 cp x 2,42 = 1,6940 lb/jam,ft


Des = 0,5500 in = 0,0458 ft

Untuk NRe =

se GxD (Kern,1965)

= lb/ft.jam 1,6940

lb/ft².jam 3.675,2559ft 0,0458 x

= 546,8909

Faktor friksi, f = 0,0035 (gambar,29 Kern)

Densitas gas = 1,5070 lb/ft3

s = lb/ft³ 62,5000

lb/ft³ 1,5070

= 0,0241

Number of cross, (N+1)

N + 1 = B

L x 12 (Kern,1965)

dimana,

L = 14,0000 ft

B = 28,0000 in

N + 1 = in 28,0000

ft x14,000012

= 6,0000 in/pases = 6,0000 bundel

ID shell = 13,25 in = 1,1042 ft

Δ Ps = s

.S.D x 10 x 5.22

1) (N . .Df.G

e10

i2

t (Brownell,1989)

dimana,

f = 0,0035 ft²/in²

Gs = 3,675,2559 lb/ft²,jam

Di = 1,1042 ft

N + 1 = 6,0

De = 0,0458 ft

S = 0,0245

Ф = 1

= 1 x 0,0245ft x 0,0458 x 10 x 5.22

6ft x 1,1042x )lb/ft².jam 13.675,2559(xft²/in² 0,003510

2


= 0,508 psi

Δ P Allowable = 0,5 - 2 psi

LC.15 Storage Tank (TK - 302)

Fungsi : Tangki penampung produk bio-oil,

Bentuk : Tangki silinder vertikal dengan alas datar dan Tutup tangki berbentuk

ellipsoidal

Bahan : Carbon steel, SA – 285 Grade, A

Jumlah : 2 unit

Lama Penyimpanan : 15 hari

Kondisi Operasi :

- Temperatur (T) = 30 0C

- Tekanan ( P) = 1 atm

Laju alir massa,F = 272,7238 kg/jam

Densitas Bio oil, ρ = 1,2 kg/L (Anonim,2012)

= 3001,0

12,1m

LxLkg

= 1,200 kg/m3

Lama penampungan = 15 hari

Massa bio-oil (m) = hari

jamharixxjamkg

12415 272,7238

= 98,180,5680 kg

Direncanakan Storage Tank dibuat 2 unit maka volume bio-oil adalah,

Volume bio-oil (V1) = 2x

m

= 2/200.1

098.180,5683 xmkg

kg

= 40,90857 m3

Faktor kelonggaran (fk) = 20 % (Perry and Green, 1997)

Volume tangki (Vt) = (1 + fk) Vl

= (1 + 0,2) 40,90857 m3

= 49,0903 m3


Diameter Tangki (Dt) dan Tinggi Tangki (Ht)

Tutup tangki berbentuk ellipsoidal dengan rasio axis major terhadap minor 2:1,

sehingga : Tinggi head (Hh) = 1/6 D (Brownell dan Young, 1959)

Volume tutup (Vh) ellipsoidal = /4 D2Hh

= /4 D2(1/6 D)

= /24 D3

Vt = Vs + Vh (Brownell dan Young, 1959)

Vt = (3/8 D3) + (/24 D3)

Vt = 10/24 D3

dm 41,778 10

49,0903 24 10

Vt 24 (D) tangkiDiameter 33

= 4,178 m = 164,480 in

Tinggi silinder (Hs) = 3/2 D = 3/2 4,178 m = 6,267 m

Tinggi tutup ellipsoidal (Hh) = 1/6 D = 1/6 x 4,178 m = 0,696 m

Tinggi Tangki (HT) = Hs + Hh = 6,963 m

Tinggi cairan dalam silinder (Hls) 2t

l.4DV

2

3

)m2935,3()14,3()m 40,90857(4

m4,8043

in1453,981

Tinggi cairan dalam tangki (Hl) SFKRH - - ls

m0,0001)-0,0003-8043,4(

m4,8039

in189,1295

Tebal Silinder (ts)

Tekanan awal (Po) = 1atm = 14,696 psi

Phidrostatis = ρ g Hl

= 1,200 kg/m3 x 9,8 m/s2 x 4,8039 m

= 56493,8640 N/m2 = 27,6401 psi


Poperasi = Po + Phidrostatis

= 14,696 psi + 27,6401 psi

= 42,3361 psi

Tekanan operasi maksimum dinaikkan sebesar 10%, maka:

Poperasi = 42,3361 psi + 4,2336 psi

= 46,5697 psi

Material Storage Tank : Carbon steel, SA-285, Gr,C, dengan :

Stress yang diizinkan (S) = 13,750 psi (60 oC)


Faktor korosi (C) = 0,003 in/tahun


maka:

ts = ACP,ES

RP

60 (Brownell and Young, 1959)

= tahun)(18in/tahun)(0,003psi) (46,56976,0(0,85)psi)(13.750

in)(64,8325psi) (46,5697

= 0,3129 in

Tebal Head (th)

Bentuk head = flat flanged dished head

th = ACS

P,D 30 (Brownell and Young, 1959)

= tahun)18(in/tahun)003,0(psi750.13

)psi5697,46(3,0in)129,6651(

= 4,1872 in

LC.16 Blower (BL)

Fungsi : Mengalirkan campuran gas recycle dari condenser menuju

combuster dan reaktor yang melewati stripper

Jenis : Blower sentrifugal,


Jumlah : 1 unit,

Laju alir massa masuk Blower (G) = F15


= 224,9833 kg/jam x 2,2046 lb/kg

= 495,982 lb/jam

Tabel LC.2

Komponen Laju massa

(kg/jam)

% berat ρ (kg/m3)

CO

CO2

CH4

H2

70,6704

112,1539

40,4757

1,6833

31,5664 %

49,6024 %

18,0793 %

0,7519 %

1,250

1,980

0,717

0,08988

Densitas gas, (m) = (31,5664% x 1,250) + (49,6024% x 1,980) +

(18,0793% x 0,717) + (0,7519% x 0,08988)

= 1,5070 kg/m3 x 3

3

/1000/1

mkgcmgr x 3

3

/1/43,62

cmgrftlb

= 0,0941 lb/ft3

Laju alir volumetrik gas (V) = mρ

G

= 3lb/ft 0,0941

lb/jam 495,982

= menit/jam 60

/jamft 5.270,7970 3

= 87,8466 ft3/menit

Daya Blower-02 (P) dapat dihitung dengan persamaan:

P = 000.33

xx144 V (Perry and Green, 1997)

Efisiensi Blower () berkisar antara 48 % s/d 80 % (Perry and Green, 1997)

Diambil, = 70%

P = 33.000

87,8466x0,7x144

= 0,26833 HP


= 0,3 HP

Maka dipilih pompa dengan daya motor = 0,5 hp

LC.17 Tangki Bahan Bakar (T-301)

Fungsi : Menyimpan gas recycle sebelum dibakar di Combuster (CBR),

Desain : Berupa bejana (tangki) horizontal dengan tutup dan alas

berbentuk segmen elips (ellipsoidal dished head),


Jumlah : 1 unit,

Menentukan Volume Storage Tank (ST)

Laju alir massa = 7,8087 kg/jam

Lama penampungan = 1 jam

Kapasitas tangki (W) = jamxjamkg 1 7,8087

= 7,8087 kg

V = P

TRn

dimana:

V = volume gas (m3)

n = molar gas (kmol)

R = tetapan gas ideal = 0,0821 m3,atm/kgmol,K

T = temperatur (K)

P = tekanan (atm)

n = BMW

= kg/kmol 33,5897

kg 7,8087

= 0,2325 kmol

T = 32 oC = 305 K

P = 1 atm = 14,6960 psi

V = atm 1

K) (305 .K).atm/kgmolm (0,0821 kmol) (0,2325 3


= 131,3397 m3

Menentukan Dimensi Tangki Bahan Bakar (T-02)

Volume tutup dan alas = 24

Dπ2 3i (Brownell and Young, 1959)

Diambil:

L/Di = 5/4

h/Di = 1/4

Volume tangki = volume tutup dan alas + volume silinder

= L4Dπ

24Dπ2

2i

3i

131,3397 m3 =

4(5/4)x3,14

243,14x2 3

iD

131,3397 m3 = 1,2429 3iD

Di = 4,8639 m

Diameter tangki (Di) = 4,8639 m x 39,37 in/m

= 191,4917 in

h = 4

D i

= 4

m 4,8639

= 1,2160 m

Panjang tangki (H) = L + 2 h

= (1,25 x 4,8639 m) + 2 (1,2160 m)

= 8,5119 m

Material Tangki Bahan Bakar (T-02) : Carbon Steel SA 285 (A), dengan:

Stress yang diizinkan (S) = 11200 psi (32 oC)


Faktor korosi (C) = 0,006 in/tahun (Perry and Green, 1997)


Tebal Silinder (ts)

Tebal silinder (ts) = ACP0,6ES

RP



Tekanan operasi maksimum dinaikkan sebesar 10 %, maka:

P = 14,6960 psi + 1,4696 psi

= 16,1656 psi

ts = tahun) (18 in/tahun) (0,006 psi) (16,1656 0,6 - (0,9) psi) (11200

in/2) (191,4917 psi) (16,1656

= 0,2617 in

Tebal Head (th)

Bentuk head = ellipsoidal dished head

th = ACP0,2ES2

DP


= tahun) (18 in/tahun) (0,006 psi) (16,1656 0,2 - (0,9) psi) (11200 2

in) (191,4917 psi) (16,1656

= 0,2616 in

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

Fungsi : memisahkan gas dari cairan bio-oil

Bentuk : Silinder horizontal dengan tutup ellipsoidal

Bahan konstruksi: Carbon steel SA-285 grade B

Jenis sambungan: Double welded butt joints

Jumlah : 1 unit

Kondisi operasi :

Temperatur = 30°C

Tekanan = 1 atm

Laju alir gas, Fgas = 7,8087 kg/jam

Laju alir cairan, Fcairan = 272,7238 kg/jam

Laju alir gas, Ngas = 9,8858 kmol/jam

Laju alir cairan, Ncairan = 44181,1256 kmol/jam

Tabel LC,1 Komposisi Gas pada Knock-out Drum (KO-208)

Komponen BM Laju Alir (kmol/jam) % mol BM x % mol CO2 44,04 4,0004 0,09 3,9636 CO 28,04 2,5203 0,1 2,804 CH4 16,04 2,5234 0,68 10,9072 H2 2 0,8417 0,13 0,26 Total 9,8858 1 17,9348


ρgas = K) K)(358,15 atm/kmolm (0,082

kg/kmol) (9.8858 atm) (2RTBM P

3av

= 2,1227 kg/m3 = 0,1325 lbm/ft3

Tabel LC,2 Komposisi cairan pada Knock-out Drum (KO-208)

Komponen BM Laju Alir (kmol/jam) % mol BM x % mol Bio-oil 60,033 44181,1256 0,96 57,63 Total 44181,1256 1 57,63

cairan = 988,8610 kg/m 3 = 61,7324 lbm/ft 3

Volume gas, Vgas = 3av

kg/m ,12272kmol/jam) 6,2383kg/kmol)(1 0,757047

ρNBM

= 235,2686 m3/jam = 2,3079 ft3/detik

Volume cairan, Vcairan = 3kg/m 88,86109 kg/jam 4252,0520

ρF

= 4,2999 m3/jam = 0,04218 ft3/detik

Kecepatan linear yang diinjinkan :

114.0 gas

u

(Walas,1988)

= 10,1325

61,732414.0 3,0185 ft/detik

Disain pipa horizontal

u yang diijinkan 25% dari aliran = 1,25 x 3,0185

= 3,7731

Diameter tangki :

D =

)7731,3)(4/(

2,3079)4/( u

Vgas (Walas,1988)

Waktu tinggal (hold up)= 3 menit = 180 s

Tinggi cairan, Lcairan = 2

3

2 ))(4/(180/ 0,0422

)4/( Dssft

DVcairaan

(Walas,1988)

Dengan trial untuk harga maka diperoleh:

Φ H D L L/D


0,2 0,75 1,9738 3,1032 1,5722 0,3 0,66 1,6116 5,3198 3,3009 0,4 0,58 1,3957 8,2752 5,9291

3009,3DL

Karena L/D> 3 maka spesifikasi tangki horizontal dapat diterima sehingga

tidak dipilih tangki dengan panjang L= 4,5784 ft = 1,3955 m(Walas, 1988)

h = 0,66D = 0,66 x 1,6116 = 1,0637 ft = 0,3242 m

Perhitungan tebal shell tangki :

PHidrostatik = x g x l

= 785 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 0,3242 m = 3,1419 kPa

P0 = Tekanan operasi = 202,650 kPa = 2 atm

Faktor kelonggaran = 20%

Pdesign = (1,2) (101,325+3,1419) = 246,9502 kPa

Joint efficiency (E) = 0,8 (Brownel & Young,1959)

Allowable stress (S) = 11200 psia = 165648,358 KPa (Brownel & Young,1959)

a. Tebal shell tangki:

in 0,2710m 0,0069kPa) 021,2(246,95)(0,8) 2(11200

m) (4,4097 kPa) (246,95021,2P2SE

PDt

Faktor korosi = 0,125 in

Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,2710 in + 0,125 in = 0,3960 in

Tebal shell standar yang digunakan = ½ in (Brownel & Young,1959)

b. Tutup tangki

Diameter tutup = diameter tangki = 0,4912 m

Ratio axis = Lh:D = 1: 4

Lh = 4912,041Lh

D

D= 0,1228 m

L (panjang tangki) = Ls + 2Lh


Ls (panjang shell) = 1,6215 m – 2(0,1228 m) = 1,3759 m

Tutup atas tangki terbuat dari bahan yang sama dengan shell sehingga tebal

tutup ½ in,

LC,19 Pompa Knock-out Drum

Fungsi = Memompakan produk (Bio-oil) menuju Storage Tank (ST),

Kapasitas (M) = 272,7238 kg/jam = 16,79 lb/detik

ρcampuran = 979,134 kg/m3 = 61,127 lb/ft3

Laju alir (Qf) = M = 3lb/ft 61,127

lb/detik 16,79

= 0,2 ft3/detik

Diameter pipa optimum (Diopt) :

Diopt = 3,9 , Qf0,45 , ρ0,13…………,…, (Timmerhaus, 2004)

Dimana : ρ camp = 979,134 3m

kg = 61,127 lb/ ft3

Diopt = 3,9 x (0,2)0,45 x (61,127)0,13 = 1,07 in

Dari App, 5, Perry, 1997 dipilih :

Nominal size pipa = 1,5 in

Schedule = 40 in

Inside diameter (D) = 4,026 in = 0,3355 ft

Outside diameter = 4,50 in = 0,375 ft

Luas permukaan (A) = 12,7 m2 = 0,0882 ft

1, Kecepatan aliran dalam pipa (V)

V= ftA

Q dtkft

f

0882,02,0 3

= 3,11 dtkft

2, Perhitungan bilangan reynold (NRe) :

NRe = ;..

DV dimana camp = 8,72,10-4 1b/ft dtk

= 410.72,83355,0 x3,1161,127

x

= 73246,94 (turbulen)


Direncanakan - panjang pipa lurus (L) = 10 meter

- tinggi pemompaan = 32,0 ft

- 3 elbow 900

- DLe ……………,, (Peter Tabel 1 hal 484 )

Le = 32 x 3 x 0,3355 = 32,2 ft

- 1 Gate value open :

.............7DLe ……(Peter Tabel 1, hal 484)

Le = 7 x 1 x 0,3355 = 2,34 ft

L = 32,2 ft + 2,34 ft = 34,54 ft

- Dipilih pipa komersial steel

00015,0 …………,…, (Peter, 2003 )

43355,0

00015,0 10.47,4

Maka dari Fig 14-1 Peter, halaman 482 diperoleh :

F = 0,0055

3, Friksi yang terjadi : (F)

1. Friksi sepanjang pipa lurus :

FL = 3355,02,32

54,343,110055,02.

...2 22

xxxx

DgcLVF

= 0,34 lbf ft/1bm

2. Friksi karena sambungan

FLe =3355,02,32

32,23,110055,02.

...2 22

xxxx

DgcLeVF

= 0,31 bmbfft

11

3. Friksi karena kontraksi dengan K=0,5

Fc = 2,322

3,115,0.2. 22

xx

gcVK

= 0,075 lbmlbfft

F = FL + FLe + FC

= 0,34 + 0,31 + 0,075

= 0,72 bmbfft

11


4, Penentuan kerja pompa (W)

Berdasarkan Persamaan Bernaully :

Fgc

VgcgW

.2.

2

……………(Geankoplis, 1997)

Dimana :

0

maka

ΔV = 3,11 ft/detik

ΔZ diperkirakan 16,4 ft

Maka :

Ws =16,4 + 0,722,322

11,3 2

x

= 17,27 bmbrft 1

1.

Efisiensi pompa, = 70 %

Wp = η

W (Geankoplis, 2003)

= 0,7

17,27

= 24,6 ft,lbf/lbm, 5, Penentuan daya pompa (p)

P = /s.hp)(550ft.lbf

xWs Qfx

= /s.hp)(550ft.lbf

/dtk 2,0lb/ft 61,127 xft.lbf/lbm17,27 33 ftx

= 0,3 Hp (Digunakan daya 0,5 Hp)


LAMPIRAN D

PERHITUNGAN SPESIFIKASI ALAT UTILITAS

1. Screening (SC)

Fungsi : Menyaring partikel-partikel padat yang besar

Jenis : bar screen

Jumlah : 1 unit

Bahan konstruksi : stainless steel

Kondisi operasi:

- Temperatur = 30°C

- Densitas air () = 996,24 kg/m3 (Geankoplis, 1997)

- Laju alir massa (F) = 1,295.0123kg/jam

Laju alir volume (Q) = 3/24,996

3600/1/ 815,0661mkg

sjamjamkg = 0,0002 m3/s

Dari tabel 5.1 Physical Chemical Treatment of Water and Wastewater

Ukuran bar:


Lebar bar = 5 mm; Tebal bar = 20 mm;

Bar clear spacing = 20 mm; Slope = 30°

Direncanakan ukuran screening:

Panjang screen = 2 m

Lebar screen = 2 m

Misalkan, jumlah bar = x

Maka, 20x + 20 (x + 1) = 2000

40x = 1980

x = 49,5 50 buah

Luas bukaan (A2) = 20(50 + 1) (2000) = 2.040.000 mm2 = 2,04 m2

Untuk pemurnian air sungai menggunakan bar screen, diperkirakan Cd = 0,6

dan 30% screen tersumbat.

Head loss (h) = 22

2

22

2d

2

(2,04) (0,6) (9,8) 2(0,0035)

A C g 2Q

s

= 2,8269.10-8 m dari air = 0,00002830 mm dari air

2. Bak Sedimentasi (BS) Fungsi : Mengendapkan lumpur yang terikut dengan air.

Jumlah : 1

Jenis : Grift Chamber Sedimentation

Bahan Kontruksi : beton kedap air Data :

Kondisi penyimpanan : temperatur = 30 oC tekanan = 1 atm

Laju massa air : F = 815,0661 kg/jam

Densitas air : 996,24 kg/m3

Laju volumetrik air, 3 kg/m3 996,24detik jam/3600 1 x kg/jam 815,0661

ρFQ

= 0,0036 m3/s = 8,95 ft3/min

Desain Perancangan : Bak dibuat dua persegi panjang untuk desain efektif (Kawamura, 1991). Perhitungan ukuran tiap bak :

Kecepatan pengendapan 0,1 mm pasir adalah (Kawamura, 1991) :

0 = 1,57 ft/min atau 8 mm/s


Desain diperkirakan menggunakan spesifikasi :

Kedalaman tangki 10 ft Lebar tangki 2 ft

Kecepatan aliran ft/min0,4475ft2ft x 10

/minft 8,95AQv

3

t

Desain panjang ideal bak : L = K

0h v (Kawamura, 1991)

dengan : K = faktor keamanan = 1,5

h = kedalaman air efektif ( 10 – 16 ft); diambil 10 ft. Maka : L = 1,5 (10/1,57) . 8,95

= 4,2755 ft

Diambil panjang bak = 4 ft

Uji desain :

Waktu retensi (t) : QVat

min/ft 8,95

ft 10) x 2 x (4 3

3

= 8,9385 menit

Desain diterima ,dimana t diizinkan 6 – 15 menit (Kawamura, 1991).

Surface loading : AQ

=

= 8,3694 gpm/ft2

Desain diterima, dimana surface loading diizinkan diantara 4 – 10 gpm/ft2 (Kawamura, 1991).

Headloss (h); bak menggunakan gate valve, full open (16 in) :

h = K v2

2 g

= panjang x lebar x tinggi laju alir volumetrik

laju alir volumetrik luas permukaan masukan air

8,95 ft3/min (7,481 gal/ft3) 4 ft x 2 ft


= 0,12 [0,4475 ft/min. (1min/60s) . (1m/3,2808ft) ]2

2 (9,8 m/s2) = 0.000006 m dari air.

3. Tangki Pelarutan Alum [Al2(SO4)3] (TP-01)

Fungsi : Membuat larutan alum [Al2(SO4)3]

Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup datar

Bahan konstruksi : Carbon Steel SA–283 grade C

Jumlah : 1

Data:

Kondisi pelarutan: Temperatur = 30C

Tekanan = 1 atm

Al2(SO4)3 yang digunakan = 50 ppm

Al2(SO4)3 yang digunakan berupa larutan 30 ( berat)

Laju massa Al2(SO4)3 = 0,1716 kg/jam

Densitas Al2(SO4)3 30 = 1363 kg/m3 = 85,0889 lbm/ft3 (Perry, 1999)

Kebutuhan perancangan = 30 hari

Faktor keamanan = 20

Perhitungan:

Ukuran Tangki

Volume larutan, 3l kg/m13630,3

hari30 /harija24kg/jam 0,1716V

= 0,3021 m3

Volume tangki, Vt = 1,2 0,3021 m3

= 0,3625 m3

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

33

23

2

πD83m 0,3625

D23πD

41m 0,3625

HπD41V

Maka: D = 0,6725 m ; H = 1,0128 m


Tinggi cairan dalam tangki = silindervolume

silindertinggixcairanvolume

= )3625,0(

)0128,1)(3021,0( = 0,8440 m = 2,7691 ft

Tebal Dinding Tangki

Tekanan hidrostatik

Phid = x g x l

= 1363 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 0,8440 m

= 11.274,0742 Pa = 11,2741 kPa

Tekanan udara luar, Po = 1 atm = 101,325 kPa

Poperasi = 11,2741 kPa + 101,325 kPa = 112,5991 kPa

Faktor kelonggaran = 5 %

Maka, Pdesign = (1,05) (112,5991 kPa)

= 118,2290 kPa

Joint efficiency = 0,8 (Brownell,1959)

Allowable stress = 12650 psia = 87.218,714 kPa (Brownell,1959)

Tebal shell tangki:

in 0,0225m 0,0006kPa) 901,2(118,22kPa)(0,8) 142(87.218,7

m) 0,6752 kPa)( (118,22901,2P2SE

PDt

Faktor korosi = 1/8 in

Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,0225 in + 1/8 in = 0,1475 in

Daya Pengaduk

Jenis pengaduk : flat 6 blade turbin impeller

Jumlah baffle : 4 buah

Untuk turbin standar (McCabe, 1999), diperoleh:

Da/Dt = 1/3 ; Da = 1/3 x 0,6752 m = 0,2251 m

E/Da = 1 ; E = 0,2251 m

L/Da = ¼ ; L = ¼ x 0,2251 m = 0,0563 m

W/Da = 1/5 ; W = 1/5 x 0,2251 m = 0,0450 m

J/Dt = 1/12 ; J = 1/12 x 0,6752 m = 0,0563 m


dengan :

Dt = diameter tangki

Da = diameter impeller

E = tinggi turbin dari dasar tangki

L = panjang blade pada turbin

W = lebar blade pada turbin

J = lebar baffle

Kecepatan pengadukan, N = 1 putaran/det

Viskositas Al2(SO4)3 30 = 6,7210-4 lbm/ftdetik ( Othmer, 1967)

Bilangan Reynold,

μDNρ

N2

aRe (Geankoplis, 1997)

169.042,821 106,72

x3,28080,2251185,0889N 4

2

Re

NRe > 10.000, maka perhitungan dengan pengadukan menggunakan rumus:

c

5a

3T

gρ.D.nK

P (McCabe,1999)

KT = 6,3 (McCabe,1999)

Hp 0,0067 ft.lbf/det 5501Hp x ft.lbf/det 3,6580

.detlbm.ft/lbf 32,174)lbm/ft (85,0889ft) 3,2808.(0,2251put/det) (1 6,3P 2

353

Efisiensi motor penggerak = 80

Daya motor penggerak = 8,0

0,0067 = 0,0083 hp

Maka, digunakan motor dengan daya 0,1 hp

4. Tangki Pelarutan Soda Abu (Na2CO3) (TP-02)

Fungsi : Membuat larutan soda abu (Na2CO3)




Jumlah : 1

Data :

Kondisi pelarutan : Temperatur = 30°C

Tekanan = 1 atm

Na2CO3 yang digunakan = 27 ppm

Na2CO3 yang digunakan berupa larutan 30 ( berat)

Laju massa Na2CO3 = 0,0926 kg/jam

Densitas Na2CO3 30 = 1327 kg/m3 = 82,845 lbm/ft3 (Perry, 1999)



Perhitungan Ukuran Tangki

Volume larutan, 3l kg/m13270,3

hari30jam/hari24kg/jam0,0926V

= 0,1676 m3

Volume tangki, Vt = 1,2 0,1676 m3

= 0,2011 m3

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

33

23

2

πD83m 0,2011

D23πD

41m 0,2011

HπD41V

Maka: D = 0,5548 m ; H =0,8322 m



= )2011,0(

)8322,0)(1676,0( = 0,6935 m = 2,2752 ft


Tekanan hidrostatik

Phid = x g x l

= 1327 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 0,6935 m


= 9.018,3867 Pa = 9,0184 kPa




Maka, Pdesign = (1,05) (110,3434 kPa)

= 115,8606 kPa



Tebal shell tangki:

in 0,0178m 0,0005kPa) 061,2(115,86kPa)(0,8) 142(87.218,7

m) (0,5548 kPa) (115,86061,2P2SE

PDt



Daya Pengaduk




Da/Dt = 1/3 ; Da = 1/3 x 0,5548 m = 0,1849 m

E/Da = 1 ; E = 0,1849 m

L/Da = ¼ ; L = ¼ x 0,1849 m = 0,0462 m

W/Da = 1/5 ; W = 1/5 x 0,1849 m = 0,0370 m

J/Dt = 1/12 ; J = 1/12 x 0,5548 m = 0,0462 m

dengan :






J = lebar baffle



Viskositas Na2CO3 30 = 3,6910-4 lbm/ftdetik (Othmer, 1967)

Bilangan Reynold,

μDNρ

N2

aRe (Geankoplis, 1997)

882.641,962 103,69

x3,28080,1849182,845N 4

2

Re

NRe > 10.000, maka perhitungan dengan pengadukan menggunakan rumus:

c

5a

3T

gρ.D.nK

P ( McCabe,1999)

KT = 6,3 (McCabe,1999)

hp0,0024ft.lbf/det 5501hp x ft.lbf/det 1,3335

.detlbm.ft/lbf 32,174)lbm/ft (82,845ft) 0,1849.(3,2808put/det) 6,3.(1P 2

353


Daya motor penggerak = 8,0

0,0024 = 0,003 hp

Maka, digunakan motor dengan daya 0,05 hp

5. Clarifier (CL)

Fungsi : Memisahkan endapan (flok-flok) yang terbentuk karena

penambahan alum dan soda abu

Tipe : External Solid Recirculation Clarifier

Bentuk : Circular desain

Jumlah : 1 unit

Bahan konstruksi : Carbon steel SA-283, Grade C

Data:

Laju massa air (F1) = 815,0661kg/jam

Laju massa Al2(SO4)3 (F2) = 0,1716 kg/jam

Laju massa Na2CO3 (F3) = 0,0926 kg/jam


Laju massa total, m = 815,1289 kg/jam

Densitas Al2(SO4)3 = 2.710 kg/m3 (Perry, 1999)

Densitas Na2CO3 = 2.533 kg/m3 (Perry, 1999)

Densitas air = 996,2 kg/m3 (Perry, 1999)

Reaksi koagulasi:

Al2(SO4)3 + 3 Na2CO3 + 3 H2O 2 Al(OH)3 + 3 Na2SO4 + 3CO2

Perhitungan:

Dari Metcalf & Eddy, 1984, diperoleh :

Untuk clarifier tipe upflow (radial):

Kedalaman air = 3-10 m

Settling time = 1-3 jam

Dipilih : kedalaman air (H) = 3 m, waktu pengendapan = 1 jam

Diameter dan Tinggi clarifier

Densitas larutan,

533.20,0926

710.20,1716

68,995815,1289

815,0661

= 995,7278 kg/m3

Volume cairan, V = 3 3,45 7278,995

1/ 815,0661 mjamjamkg

V = 1/4D2H

D = mHV 21,1

314,345,34)4(

2/12/1

Maka, diameter clarifier = 1,21 m

Tinggi clarifier = 1,5 D = 1,81 m


Tekanan hidrostatik

Phid = x g x l

= 995,7278 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 3 m

= 29,2744 kPa





Maka, Pdesign = (1,05) (130,5994 kPa) = 137,1294 kPa


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

Tebal shell tangki:

in 0,0457m 0,0012kPa) 941,2(137,12kPa)(0,8) 142(87.218,7

m) (1,21 kPa) (137,12941,2P2SE

PDt



Desain torka yang diperlukan untuk operasi kontinu yang diperlukan untuk

pemutaran (turnable drive) : (Azad, 1976)

T, ft-lb = 0,25 D2 LF

Faktor beban (Load Factor) : 30 lb/ft arm (untuk reaksi koagulasi sedimentasi )

Sehingga : T = 0,25 [(1,21 m).(3,2808 ft/m) ]2.30

T = 112,4423 ft-lb

Daya Clarifier

P = 0,006 D2 (Ulrich, 1984)

dimana: P = daya yang dibutuhkan, kW

Sehingga,

P = 0,006 (1,21)2 = 0,0088 kW = 0,0118 Hp

Maka daya yang dipilih 1/8 hp

6. Tangki Filtrasi (TF)

Fungsi : Menyaring partikel – partikel yang masih terbawa dalam air

yang keluar dari clarifier

Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup ellipsoidal

Bahan konstruksi : Carbon steel SA-283 grade C

Jumlah : 1

Data :

Kondisi penyaringan : Temperatur = 30°C


Tekanan = 1 atm

Laju massa air = 815,0661kg/jam

Densitas air = 995,68 kg/m3 = 62,1585 lbm/ft3 (Geankoplis, 1997)

Tangki filter dirancang untuk penampungan ¼ jam operasi.

Direncanakan volume bahan penyaring ¼ volume tangki

Ukuran Tangki Filter

Volume air, 3a kg/m995,68

jam0,25 kg/jam 815,0661V = 0,2047 m3

Volume total = 5/4 x 0,8615 m3 = 0,2581 m3

Faktor keamanan 20 %, volume tangki = 1,2 x 0,2581 = 0,3069 m3

- Volume silinder tangki (Vs) = 4

HsDi. 2

Direncanakan perbandingan tinggi tangki dengan diameter tangki Hs : Di = 1 : 2

V = 4

HsDi. 2

1,2923 m3 = 2

. 2Di ( D12 )

Di = 0,24421 m; H = 0,5843 m

Tinggi tutup = ¼ x (0,24421) = 0,146 m

Perbandingan tinggi tutup tangki dengan diameter dalam adalah 1 : 4

Tinggi tutup tangki = ¼ (0,5843 ) = 0,146 m

Tekanan hidrostatis,

Phidro = x g x l

= 995,68 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 2,1456 m

= 20.935,8496 Pa

= 20,9358 kPa

P penyaring = x g x l

= 2089,5 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 0,8046 m

= 16.475,7218 Pa

= 16,4757 kPa




Poperasi = 20,9358 kPa + 16,4757 kPa + 101,325 kPa = 138,7366 kPa



Allowable stress = 12,650 psia = 87218,714 kP (Brownell,1959)

Tebal shell tangki :

in 0,0419m 0,0011kPa) 34,6.(145,670kPa)(0,8) 4(87.218,71

m) (1,0728 kPa) (145,67341,2P2SE

PDt


7. Tangki Utilitas-01 (TU-01)

Fungsi : Menampung air untuk didistribusikan



Kondisi penyimpanan : Temperatur 30°C dan tekanan 1 atm

Jumlah : 1 unit

Kondisi operasi :

Temperatur = 30 oC

Laju massa air = 815,0661 kg/jam

Densitas air = 995,68 kg/m3 = 62,1586 lbm/ft3 (Geankoplis, 1997)

Kebutuhan perancangan = 6 jam

Perhitungan Ukuran Tangki :

Volume air, 3a kg/m995,68

jam6kg/jam 815,0661V = 4,91 m3

Volume tangki, Vt = 1,2 20,6763 m3 = 5,89 m3

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


33

23

2

πD83m 5,89

D23πD

41m 5,89

HπD41V

D = 1,71 m ; H = 2,57 m



= )89,5(

)57,2)( 91,4( = 2,14 m


Tekanan hidrostatik

Phid = x g x l = 995,68 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 2,14 m

= 20,86 kPa

Tekanan operasi, Po = 1 atm = 101,325 kPa

Poperasi = 20,86 + 101,325 kPa = 122,1893 kPa

Faktor kelonggaran = 5 %.

Maka, Pdesign = (1,05)( 122,1893) = 128,2988 kPa

Faktor korosi = 1/8 in.

Umur tangki = 10 tahun



Tebal shell tangki:

1,2P2SEPDt

x n c

in 0,4958m 0,0126

8.010kPa) 881,2(128,29kPa)(0,8) 142(87.218,7

m) (1,71 kPa) (128,2988t

xx

Tebal shell yang dibutuhkan = 0,4958 in

8. Tangki Utilitas -02 (TU-02)


Fungsi : menampung air untuk didistribusikan ke domestik



Kondisi operasi :

Temperatur = 30C

Tekanan = 1 atm

Laju massa air = 784 kg/jam

Densitas air = 995,68 kg/m3 (Perry, 1997)

Kebutuhan perancangan = 24 jam


Perhitungan:

a. Volume tangki

Volume air, 3a kg/m995,68jam24kg/jam784V

= 18,8976 m3


b. Diameter tangki

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

33

23

2

πD83m6772,22

D23πD

41m6772,22

HπD41V

Maka, D = 2,68 m

H = 4,02 m

Tinggi air dalam tangki = m 4,02 m 22,6772m 18,8976

3

3

x = 3,35 m

c. Tebal tangki

Tekanan hidrostatik

P = x g x h

= 995,68 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 3,35 m

= 32,6938 kPa

Tekanan operasi = 1 atm = 101,325 kPa


Ptotal = 32,6938 kPa + 101,325 kPa = 134,0188 kPa




Allowable stress = 12,650 psia = 87.218,714 kP (Brownell,1959)

Tebal shell tangki:

in 0,10654m 0,00271kPa) 971,2(140,71kPa)(0,8) 142(87.218,7

m)(2,68 kPa) (140,71971,2P2SE

PDt


Tebal shell standar yang digunakan = 1/4 in (Brownell,1959)

9. Tangki Pelarutan Kaporit [Ca(ClO)2] (TP-05)

Fungsi : Membuat larutan kaporit [Ca(ClO)2]



Kondisi operasi:

Temperatur = 30 C

Tekanan = 1 atm

Ca(ClO)2 yang digunakan = 2 ppm

Ca(ClO)2 yang digunakan berupa larutan 70 ( berat)

Laju massa Ca(ClO)2 = 0,0022 kg/jam (Perhitungan BAB VII)

Densitas Ca(ClO)2 70 = 1272 kg/m3 = 79,4088 lbm/ft3 (Perry, 1997)



Perhitungan

a. Ukuran Tangki

Volume larutan, 3/12727,090/24/0,0022

mkghariharijamjamkgVl

= 0,0054 m3



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

33

23

2

83 0,0065

23

41 0,0065

41

Dm

DDm

HDV

Maka: D = 0,18 m ; H = 0,27 m

Tinggi cairan dalam tangki = )0065,0(

)27,0)(0054,0( = 0,22 m

b. Tebal tangki

Tekanan hidrostatik

P hidrostatik = x g x h

= 1272 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 0,22 m

= 2,7568 kPa

Tekanan operasi = 1 atm = 101,325 kPa

Tekanan total

P total = 2,7568 kPa + 101,325 kPa = 104,0818 kPa



Joint efficiency = 0,8

Allowable stress = 12,650 psia = 87.218,714 kP

Tebal shell tangki:

in 0,00546m 0,00014kPa) 591,2(109,28kPa)(0,8) 142(87.218,7

m) (0,18 kPa) (109,28591,2P2SE

PDt



Tebal shell standar yang digunakan = 1/4 in

c. Daya Pengaduk





Da/Dt = 1/3 ; Da = 1/3 x 0,18 m = 0,06 m = 0,19 ft

E/Da = 1 ; E = 0,06 m

L/Da = ¼ ; L = 1/4 x 0,06 m = 0,015 m

W/Da = 1/5 ; W = 1/5 x 0,06 m = 0,012 m

J/Dt = 1/12 ; J = 1/12 x 0,18 m = 0,015 m

dengan :






J = lebar baffle


Viskositas kalporit = 6,719710-4 lbm/ftdetik (Othmer, 1967)

Bilangan Reynold,

2

ReaDN

N (Pers. 3.4-1, Geankoplis, 1983)

8508107194,6

19,014088,794

2

Re

N

NRe < 10.000, maka perhitungan dengan pengadukan menggunakan rumus:

cRe

5a

3T

gNρ.D.nK

P

KT = 6,3

hp 10.1,73ft.lbf/det 5501hp x

).detlbm.ft/lbf )(32,17(8,85.10)lbm/ft (79,4088ft) .(0,19put/det) 6,3.(1P

9

23

353


Daya motor penggerak = 8,010.73,1 9

= 2,1659.10-9 hp

Maka daya motor yang dipilih 1/20 hp


10. Water Cooling Tower (WCT)

Fungsi : Mendinginkan air pendingin bekas dari temperatur 60C

menjadi 30C

Jenis : Mechanical Draft Cooling Tower

Bahan konstruksi : Carbon Steel SA–53 Grade B

Jumlah unit : 6 unit

Kondisi operasi :

Suhu air masuk menara (TL2) = 60 C = 140 F

Suhu air keluar menara (TL1) = 30 C = 86 F

Suhu udara (TG1) = 30 C = 86F

Dari Gambar 12-14, Perry, 1999, diperoleh suhu bola basah, Tw = 78F.

Dari kurva kelembaban, diperoleh H = 0,022 kg uap air/kg udara kering

Dari Gambar 12-14, Perry, 1999, diperoleh konsentrasi air = 1,25 gal/ft2menit

Densitas air (60C) = 983,24 kg/m3 (Perry, 1999)

Laju massa air pendingin = 815,0661 kg/jam

Laju volumetrik air pendingin = 815,0661/ 983,24 = 0,8289 m3/jam

Kapasitas air, Q = 0,8289 m3/jam 264,17 gal/m3 / 60 menit/jam

= 3,6497gal/menit

Faktor keamanan = 20%

Luas menara, A = 1,2 x (kapasitas air/konsentrasi air)

= 1,2 x (3,6497 gal/menit) /(1,25 gal/ft2. menit)= 3,503 ft2

Laju alir air tiap satuan luas (L) = )s).(1m ).(3600ft (3,503

ft) 08jam).(3,28 kg/jam).(1 (815,066122

2

= 0,6955 kg/s.m2

Perbandingan L : G direncanakan = 5 : 6

Sehingga laju alir gas tiap satuan luas (G) = 0,5796 kg/s.m2

Perhitungan tinggi menara :

Dari Pers. 9.3-8, Geankoplis, 1997 :

Hy1 = (1,005 + 1,88 x 0,022).103 (30 – 0) + 2,501.106 (0,022)

= 84,320 .103 J/kg


Dari Pers. 10.5-2, Geankoplis, 1997 :

0,5796 (Hy2 – 86,412. 103) = 0,6955 (4,187.103).(60-30)

Hy2 = 245,1008.103 J/kg

Gambar LD.2 Grafik Entalpi dan Temperatur Cairan pada Cooling Tower (CT)

Ketinggian menara, z = G . (Geankoplis, 1997)

M.kG.a.P

Tabel LD.1 Perhitungan Entalpi dalam Penentuan Tinggi Menara Pendingin

Hy hy* 1/(hy*-hy)

150 180 0.03333

170 220 0.02000

210 330 0.00833

245.10088 462 0.00461

0

100

200

300

400

500

600

10 20 30 40 50 60 70

suhu

enta

pi.1

0^-3

garis kesetimbangan

garis operasi

2

1*

Hy

Hy HyHydHy


Gambar LD.3 Kurva Hy terhadap 1/(Hy*– Hy)

Luasan daerah di bawah kurva dari pada Gambar LD.3:

2

1*

Hy

Hy HyHydHy = 1,4575

Estimasi kG.a = 1,207.10-7 kg.mol /s.m3 (Geankoplis, 1997).

Maka ketinggian menara , z = 0,5796 (1,4575)

29 (1,207.10-7)(1,013.105)

= 2,38 m = 2,4 m

Diambil performance menara 90%, maka dari Gambar 12-15, Perry, 1999,

diperoleh tenaga kipas 0,03 Hp/ft2.

Daya yang diperlukan = 0,03 Hp/ft2 196,0287 ft2 = 5,2833 hp

Digunakan daya standar 6 hp

11. Pompa Screening (PU-01)

Fungsi : memompa air dari sungai ke bak penampungan (water

reservoar)

Jenis : pompa sentrifugal

Jumlah : 1 unit

Kondisi operasi :

P = 1 atm

T = 30 oC

Laju alir massa (F) = 815,0661 kg/jam = 0,4991 lbm/s

Densitas air () = 995,68 kg/m3 = 62,1586 lbm/ft3

0

0.005

0.01

0.015

0.02

0.025

0.03

0.035

100 150 200 250 300

hy

1/(h

y*-h

y)


Viskositas air () = 0,8007cP = 0,0005 lbm/ft.s

Laju alir volumetrik (Q) = 3/ 62,1586/ 0,4991

ftlbmslbm = 0,008 ft3/s

Desain pompa :

Di,opt = 3,9 (Q)0,45()0,13 (Timmerhaus,1991)

= 3,9 (0,008 ft3/s )0,45 ( 62,1586 lbm/ft3)0,13

= 0,76 in

Dari Appendiks A.5 Geankoplis,1997, dipilih pipa commercial steel : Ukuran nominal : 1,5 in

Schedule number : 40

Diameter Dalam (ID) : 1,61 in = 0,1342 ft

Diameter Luar (OD) : 1,9 in = 0,16 ft

Inside sectional area : 0,03322 ft2

Kecepatan linear, v = Q/A = 2

3

03322,0/008,0ft

sft = 0,2417 ft/s

Bilangan Reynold : NRe =

Dv

= lbm/ft.s 0,0005

)1342,0)(/ 1,0176)(/1586,62( 3 ftsftftlbm

= 4.931,8268

Karena NRe > 4000, maka aliran turbulen

Untuk pipa commercial steel diperoleh harga = 0,00015

Pada NRe = 16.972,6689 dan /D =ftft

1342,000015,0 = 0,001125

maka harga f = 0,0065 (Geankoplis,1997)

Friction loss :

1 Sharp edge entrance= hc = 0,52

12

1

2 vAA

= 0,5 174,32121,017601

2

= 0,008 ft.lbf/lbm

2 elbow 90° = hf = n.Kf.cg

v.2

2

= 2(0,75))174,32(2

1,01762

= 0,024 ft.lbf/lbm


1 check valve = hf = n.Kf.cg

v.2

2

= 1(2,0) )174,32(2

1,01762

= 0,03218 ft.lbf/lbm

Pipa lurus 50 ft = Ff = 4fcgD

vL.2.. 2

= 4(0,0065) 174,32.2.1342,0

1,0176.50 2

= 0,16 ft.lbf/lbm

1 Sharp edge exit = hex = cg

vAA

..21

22

2

1

= 174,32120176,101

2

= 0,02 ft.lbf/lbm

Total friction loss : F = 0,24 ft.lbf/lbm

Dari persamaan Bernoulli :

021 12

122

12

2

sWFPPzzgvv

(Geankoplis,1997)

dimana : v1 = v2

P1 = P2

Z = 50 ft

maka :

Ws = 0,24 ft.lbf/lbm + 1 lbf/lbm (50 ft) + 0

= 50,236 ft.lbf/lbm

Effisiensi pompa , = 80 %

Ws = x Wp

50,236 = 0,8 x Wp

Wp = 62,796 ft.lbf/lbm

Daya pompa : P = m x Wp

= lbmlbfftslbm /. 62,796 /360045359,0

3.431,1611 x

slbffthp

/.5501

= 0,2399 hp

Maka dipilih pompa dengan daya motor 0,5 hp

Dari perhitungan pompa di atas maka diperoleh hasil perhitungan untuk pompa yang

lain seprti bawah ini :


Tabel LD.1 Spesifikasi untuk pompa – pompa utilitas

Nama Pompa Laju Volum

(ft3/sec)

Diameter

Pipa (inch)

Kecepatan

(ft/sec)

Daya

Motor (hp)

P.Screening (PU-01) 0,0338 112ൗ 1,0176 1

2ൗ

P.Sedimentasi (PU-02) 0,0338 112ൗ 1,0176 1

2ൗ

P.Alum (PU-03) 1,235.10-6 1/8 0,0031 1/8

P.Soda (PU-04) 6,85. 10-7 1/8 0,0017 1/8

P. Sand Filter (PU-05) 0,0338 112ൗ 1,0176 1

2ൗ

P.air ke Cooling tower

(PU-06) 0,0338 11

2ൗ 1,0176 12ൗ

P. Utilitas (PU-07) 0,0077 ¾ 2,082 1/8

P.Kaporit (PU-08) 1,727. 10-8 1/8 4,319. 10-5 1/8

P.Domestik (PU-09) 0,005 1 1,5394 1/4

P.Air Pendinggin (PU-10) 0,0256 112ൗ 1,8169 1/4

LAMPIRAN E

PERHITUNGAN ASPEK EKONOMI

Dalam rencana Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Bio-oil dari Batang jagung

melalui Proses Pyrolysis kapasitas 2.250 ton/tahun digunakan ketentuan sebagai

berikut:

1. Pabrik beroperasi selama 330 hari dalam setahun.

2. Kapasitas maksimum adalah 2.250 ton/tahun.

3. Perhitungan didasarkan pada harga peralatan tiba di pabrik atau purchased-

equipment delivered (Peters and Timmerhaus. 2004).

4. Harga alat disesuaikan dengan nilai tukar Dollar terhadap Rupiah adalah:


US$ 1 = Rp 9.168.- (Anonim,2012).

LE.1 Modal Investasi Tetap (Fixed Capital Investment)

LE.1.1 Modal Investasi Tetap Langsung (MITL)

LE.1.1.1 Biaya Tanah Lokasi Pabrik

Menurut keterangan masyarakat setempat. biaya tanah pada lokasi pabrik Rp

150.000/m2.

Luas tanah keseluruhan = 14.900 m2

Harga tanah seluruhnya = 14.900 m2 x Rp 150.000/m2

= Rp 2.235.000.000 .-

Biaya perataan tanah diperkirakan 5% dari harga tanah seluruhnya (Peters and

Timmerhaus. 2004).

Biaya perataan tanah = 0,05 x Rp 2.235.000.000.-

= Rp 144.750.000 .-

Maka total biaya tanah = Rp 2.235.000.000 + Rp 144.750.000

= Rp 2.379.750.000 .-

LE.1.1.2 Harga Bangunan

Rincian harga bangunan dan sarana pabrik seperti dalam Tabel LE.1 dibawah ini.

Tabel LE.1 Perincian Harga Bangunan dan Sarana Lainnya

No. Nama Bangunan/Sarana Luas (m2)

Harga (Rp/m2)

Jumlah (Rp)

1 Pos Keamanan 20 1.000.000 20.000.000 2 Rumah timbangan 20 1.000.000 20.000.000 3 Tempat Parkir(*) 250 1.000.000 250.000.000 4 Taman(*) 100 1.250.000 125.000.000 5 Area Bahan Baku 2000 1.500.000 3.000.000.000 6 Ruang Kontrol 100 1.800.000 180.000.000 7 Area Proses 5000 2.000.000 10.000.000.000 8 Area Produk 1000 1.500.000 1.500.000.000


9 Perkantoran 100 1.250.000 125.000.000 10 Laboratorium 100 1.250.000 125.000.000 11 Poliklinik 60 1.000.000 60.000.000 12 Kantin 50 1.000.000 50.000.000 13 Tempat Ibadah 50 1.250.000 62.500.000 14 Perpustakaan 50 1.000.000 50.000.000 15 Gudang Peralatan 100 1.250.000 125.000.000 16 Bengkel 100 1.250.000 125.000.000 17 Unit Pemadam Kebakaran 100 1.000.000 100.000.000 18 Pengolahan Air 800 1.250.000 1.000.000.000 19 Unit Pembangkit Listrik 500 2.000.000 1.000.000.000 20 Perumahan Karyawan 2000 1.500.000 3.000.000.000 21 Daerah Perluasan 1500 500.000 750.000.000 22 Jalan(*) 800 800.000 640.000.000

Jumlah 14.900 - 22.407.500.000

Harga bangunan saja = Rp 21.392.500.000.-

(*) Harga sarana = Rp 1.015.000.000 .- (parkir. taman. dan areal perluasan)

Total biaya bangunan dan sarana (B) = Rp 22.407.500.000.-

LE.1.1.3 Perincian Harga Peralatan

Harga peralatan yang diimpor dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan

berikut (Peters and Timmerhaus. 2004):

Cx

y

x

1

2y I

IXXC

m

dimana:

Cx = harga alat pada tahun 2010

Cy = harga alat pada tahun dan kapasitas yang tersedia

X1 = kapasitas alat yang tersedia

X2 = kapasitas alat yang diinginkan

Ix = indeks harga pada tahun 2010

Iy = indeks harga pada tahun yang tersedia

m = faktor eksponensial untuk kapasitas (tergantung jenis alat)

Untuk menentukan indeks harga pada tahun 2011 digunakan metode regresi

koefisien korelasi:


r ))Σ(Σ . ())Σ(Σ . (

Σ.Σ.Σ.2

i2

i2

i2

i

iiii

YYnXXn

YXYXn

(Montgomery. 1985)

Tabel LE.2 Harga Indeks Marshall dan Swift

No Tahun all

industri Xi Yi Xi . Yi

1 1987 814 1987 814 1617418 3948169 662596 2 1988 852 1988 852 1693776 3952144 725904 3 1989 895 1989 895 1780155 3956121 801025 4 1990 915.1 1990 915.1 1821049 3960100 837408.01 5 1991 930.6 1991 930.6 1852824.6 3964081 866016.36 6 1992 943.1 1992 943.1 1878655.2 3968064 889437.61 7 1993 964.2 1993 964.2 1921650.6 3972049 929681.64 8 1994 993.4 1994 993.4 1980839.6 3976036 986843.56 9 1995 1027.5 1995 1027.5 2049862.5 3980025 1055756.25

10 1996 1039.1 1996 1039.1 2074043.6 3984016 1079728.81 11 1997 1056.8 1997 1056.8 2110429.6 3988009 1116826.24 12 1998 1061.9 1998 1061.9 2121676.2 3992004 1127631.61 13 1999 1068.3 1999 1068.3 2135531.7 3996001 1141264.89 14 2000 1089 2000 1089 2178000 4000000 1185921 15 2001 1093.9 2001 1093.9 2188893.9 4004001 1196617.21 16 2002 1102.5 2002 1102.5 2207205 4008004 1215506.25

31912 15846.4 31612010.5 63648824 15818164.4 Sumber: Tabel 6-2. Timmerhaus et al. 2004

n = 16 ∑Xi = 31912 ∑Yi = 15846.4

∑XiYi = 110.204 ∑Xi² = 1.015 ∑Yi² = 14.436.786

Dengan memasukkan harga-harga pada Tabel LD.2. maka diperoleh harga koefisien

korelasi:

r = (16) . (31612010.5) – (31912)(15846.4) [(16). (63648824) – (31912)²] x [(16)(15818164.4) – (15846.4)² ]½

98,0 1

Harga koefisien yang mendekati +1 menyatakan bahwa terdapat hubungan

linier antar variabel X dan Y. sehingga persamaan regresi yang mendekati adalah

persamaan regresi linier.

Persamaan umum regresi linier. Y = a + b X

dengan: Y = indeks harga pada tahun yang dicari (2011)

2Xi 2Yi


X = variabel tahun ke n – 1

a. b = tetapan persamaan regresi

Tetapan regresi ditentukan oleh : (Montgomery. 1992)

2

i2

i

iiii

ΣXΣXnΣYΣXYΣXnb

a 22

2

Xi)(Xin.Xi.YiXi.XiYi.

Maka :

b = 16 .( 31612010.5) – (31912)(15846.4) = 53536 16. (63648824) – (31912)² 3185

= 16.8088

a = (15846.4)( 63648824) – (31912)(31612010.5) = - 103604228 14. (63648824) – (31912)² 3185

= -36351.92

Sehingga persamaan regresi liniernya adalah:

Y = a + b X

Y = 18.723X – 36351.92

Dengan demikian. harga indeks pada tahun 2011 adalah:

Y = 18.723(2011) – 36351.92

Y = 1299.3237

Perhitungan harga peralatan menggunakan adalah harga faktor eksponsial (m)

Marshall & Swift. Harga faktor eksponen ini beracuan pada Tabel 6-4. Timmerhaus

et al. 2004. Untuk alat yang tidak tersedia. faktor eksponensialnya dianggap 0.6

(Timmerhaus et al. 2004)

Contoh perhitungan harga peralatan:

Pompa Produk (PU)

Diameter pipa : 3/8 in

Material : Stainless steel 304

Harga : US$ 300

Faktor eksponen (m): 0.33 (Peters and Timmerhaus. 2004)


Indeks harga tahun 2012 (Ix) adalah 1.256.8703. Maka estimasi harga

pompa untuk (X2) dengan diameter pipa 3/8 in (0.375 in) adalah:

Cx = US$ 300 x 33,0

375,0 0,375

x 4440,206.1

1.256,8703

Cx = US$ 313

Cx = Rp 2.840.982.- /unit

Estimasi hasil perhitungan harga setiap alat yang digunakan dalam pabrik pembuatan Bio-oil dapat dilihat pada tabel LE.3 dibawah ini.

Tabel LE.3 Estimasi Harga Peralatan Proses

No.

Kode Unit

Kategori

Harga/Unit (Rp) Harga Total (Rp)

1 BK -101 1 NI 6.223.029 6.223.029 2 BE -102 1 I 41.238.451 41.238.451 3 KC -103 1 I 38.918.712 38.918.712 4 VS -104 1 I 22.556.884 22.556.884 5 BC -105 1 I 35.988.687 35.988.687 6 R-201 1 I 87.102.455 87.102.455 7 C-202 1 I 35.681.964 35.681.964 8 E-204 1 I 33.523.586 33.523.586 9 CY-205 1 I 42.121.523 42.121.523

10 TK-206 1 I 8.522.946 8.522.946 11 E-207 1 I 17.992.885 17.992.885 12 KO-208 1 I 27.102.455 27.102.455 13 TK-301 1 NI 11.098.897 11.098.897 14 TK-302 1 NI 15.098.897 15.098.897 15 TK-303 1 NI 10.098.897 10.098.897 16 PU-401 1 NI 6.840.982 6.840.982 17 BL-402 1 NI 9.367.485 9.367.485 18 BL-403 1 NI 7.004.198 7.004.198

Jumlah () Rp 456.482.933 Keterangan: I untuk peralatan impor. sedangkan NI untuk peralatan non impor.


Tabel LE.4 Estimasi Harga Peralatan Utilitas

No. Kode Unit Kategori Harga/Unit (Rp) Harga Total (Rp) 1 BS 1 NI 13.612.526 13.612.526 2 PU-01 1 NI 3.889.293 3.889.293 3 CL 1 I 65.694.828 65.694.828 4 PU-02 1 NI 51.889.293 51.889.293 5 TU-01 1 NI 1.944.647 1.944.647 6 PU-03 1 NI 1.972.323 1.972.323 7 TU-02 1 NI 1.944.647 1.944.647 8 PU-04 1 NI 1.972.323 1.972.323 9 SF 1 I 23.111.434 23.111.434 10 PU-05 1 NI 3.889.293 3.889.293 11 MA 1 I 80.597.596 80.597.596 12 PU-06 1 NI 3.889.293 3.889.293 13 WCT 1 I 10.408.667 10.408.667 14 PU-07 1 NI 4.403.131 4.403.131 15 PU-09 1 NI 3.403.131 3.403.131 16 TU-03 1 NI 3.944.647 3.944.647 17 PU-08 1 NI 1.872.323 1.872.323 18 TAD 1 NI 5.139.111 5.139.111 19 PU-10 1 NI 2.358.485 2.358.485

Jumlah () 285.936.991 Keterangan: I untuk peralatan impor. sedangkan NI untuk peralatan non impor.

Harga peralatan proses impor = Rp 390.750.548 .-

Harga peralatan utilitas impor = Rp 156.701.091 .-

Harga peralatan impor = Rp.390.750.548 + Rp 156.701.091

= Rp 547.451.639 .- Harga peralatan proses non-impor = Rp 65.732.382 .-

Harga peralatan utilitas non-impor = Rp 129.235.900 .-

Harga peralatan non-impor = Rp 65.732.382 + Rp 129.235.900

= Rp 194.968.285 .-

Untuk harga alat impor sampai di lokasi pabrik ditambahkan biaya sebagai berikut:

Biaya transportasi = 12.0


+

+

Biaya asuransi = 1.0

Bea masuk = 15.0

PPn = 10.0

Biaya gudang di pelabuhan = 0.5

Biaya administrasi pelabuhan = 0.5

Biaya instalasi listrik = 3.0

Biaya tak terduga = 0.5

Total = 43

Untuk harga alat non impor sampai di lokasi pabrik ditambahkan biaya sebagai berikut:

PPn = 10.0

PPh = 10.0

Transportasi lokal = 0.5

Biaya tak terduga = 0.5

Total = 21 %

(Peters and Timmerhaus. 2004)

Total harga peralatan tiba di lokasi pabrik (purchased-equipment delivered) adalah

= (1,43 x Rp 547.451.639) + (1,21 x Rp 194.968.285)

= Rp 1.016.030.210 .- Biaya pemasangan diperkirakan 10 dari total harga peralatan (Peters and

Timmerhaus. 2004).

Biaya pemasangan = 0,10 x Rp 1.016.030.210

= Rp 101.603.021.-

Harga peralatan + biaya pemasangan (C) :

= Rp 1.016.030.210 + Rp 101.603.021

= Rp 1.117.633.231.-

1.1.4 Instrumentasi dan Alat Kontrol

Diperkirakan biaya instrumentasi dan alat kontrol 30 dari total harga peralatan (Timmerhaus et al. 2004).

Biaya instrumentasi dan alat kontrol (D) = 0,3 x Rp 1.016.030.210 = Rp 304.809.063 .-


1.1.5 Biaya Perpipaan

Diperkirakan biaya perpipaan 80 dari total harga peralatan (Timmerhaus et al. 2004). Biaya perpipaan (E) = 0,8 x Rp 1.016.030.210

= Rp 812.824.168 .- 1.1.6 Biaya Instalasi Listrik

Diperkirakan biaya instalasi listrik 20 dari total harga peralatan

(Timmerhaus et al. 2004).

Biaya instalasi listrik (F) = 0,2 x Rp 1.016.030.210

= Rp 203.206.042 .-

1.1.7 Biaya Insulasi

Diperkirakan biaya insulasi 25 dari total harga peralatan (Timmerhaus et al. 2004).

Biaya insulasi (G) = 0,25 x Rp 1.016.030.210

= Rp 254.007.553 .- 1.1.8 Biaya Inventaris Kantor

Diperkirakan biaya inventaris kantor 5 dari total harga peralatan

(Timmerhaus et al. 2004).

Biaya inventaris kantor = 0,05 x Rp 1.016.030.210

= Rp 50.801.511 .- 1.1.9 Biaya Perlengkapan Kebakaran dan Keamanan

Diperkirakan biaya perlengkapan kebakaran dan keamanan 2 dari total

harga peralatan (Timmerhaus et al. 2004).

Biaya perlengkapan kebakaran dan keamanan ( I ) = 0,02 x Rp 1.016.030.210

= Rp 20.320.604 .-

1.1.10 Biaya Sarana Transportasi

Untuk mempermudah pekerjaan. perusahaan memberi fasilitas sarana

transportasi ( J ) seperti pada tabel berikut.

Tabel LE.5 Biaya Sarana Transportasi

No. Kendaraan Unit Jenis Harga/unit (Rp)

Harga Total (Rp)


1 Mobil Komisaris 1 Fortuner G New 398.650.000 398.650.000

2 Mobil Direktur 1 Fortuner G New 398.650.000 398.650.000

3 Mobil Manager 3 Grand New Innova J 211.250.000 633.750.000

4 Bus Karyawan 2 Bus 227.500.000 455.000.000 5 Truk 3 Truk 300.000.000 900.000.000 6 Mobil Pemasaran 3 New Avanza E 156.900.000 470.700.000 7 Mobil Pemadam

Kebakaran 2 Truk Tangki 350.000.000 700.000.000

Jumlah () 3.558.100.000

Total MITL = A + B + C + D + E + F + G + H + I + J = Rp 31.108.952.172 .- 1.2 Modal Investasi Tetap Tak Langsung (MITTL) 1.2.1 Pra Investasi (biaya survey. perizinan. studi kelayakan. dan lain-lain)

Diperkirakan 10 dari total harga peralatan (Peters et.al.. 2004).

Pra investasi (a) = 0,10 x Rp 1.016.030.210

= Rp 101.603.021 .- 1.2.2 Biaya Engineering dan Supervisi


Biaya E. dan S. (b) = 0,05 x Rp 1.016.030.210

= Rp 50.801.511 .- 1.2.3 Biaya Legalitas


Biaya legalitas (c) = 0,01 x Rp 1.016.030.210

= Rp 10.160.302 .- 1.2.4 Biaya Kontraktor


Biaya kontraktor (d) = 0,05 x Rp 1.016.030.210

= Rp 50.801.511 .- 1.2.5 Biaya Tak Terduga


Biaya tak terduga (e) = 0,15 x Rp 1.016.030.210

= Rp 152.404.532 .-


Total MITTL = (a) + (b) + (c) + (d) + (e)

= Rp 365.770.876 .-

Maka. total modal investasi tetap (MIT) adalah:

Total MIT = MITL + MITTL

= Rp 31.108.952.172 + Rp 365.770.876

= Rp 31.474.723.048.-

2 MODAL KERJA

Modal kerja dihitung untuk pengoperasian pabrik selama 3 bulan (90 hari). 2.1 Persediaan Bahan Baku Proses 2.1.1 Bahan baku proses

1. Batang jagung

Kebutuhan = 637.3188 Kg

Harga = Rp 300.000.-/ton = Rp 300.-/kg (karena batang jagung tidak ada

nilainya. maka harga hanya dibebankan pada biaya transportasi)

Harga total = 90 hari x 24 jam/hari x 651. 3199 kg/jam x Rp 300.-/kg

= Rp 412.982.582 .- 2.1.2 Persediaan Bahan Baku Utilitas

a. Alumunium Sulfat [Al2(SO4)3]

Kebutuhan = 1.555 kg/jam

Harga = Rp 1.100.-/kg (Anonim. 2011)

Harga total = 90 hari x 24 jam/hari x 1.555 kg/jam x Rp 1.100.-/kg

= Rp 3.694.680 .-

b. Natrium Karbonat [Na2CO3]

Kebutuhan = 0,093 kg/jam



= Rp 502.200 .-

c. Kalsium Hipoklorit [Ca(ClO)2]

Kebutuhan = 0,3019 kg/jam




= Rp 6.194.988 .-

Total biaya persediaan bahan baku utilitas selama 3 bulan (90 hari):

= Rp 3.694.680 + Rp 502.200 + Rp 6.194.988

= Rp 10.391.868 .-

Total biaya persediaan bahan baku proses dan utilitas selama 3 bulan (90 hari)

= Rp 412.982.582 + Rp 10.391.868

= Rp 423.374.450 .-

Total biaya persediaan bahan baku proses dan utilitas selama 330 hari(1tahun) =

90330 x Rp 423.374.450

= Rp 1.552.372.985.-

2.2 Kas

2.2.1 Gaji Pegawai

Daftar rincian gaji karyawan pabrik pembuatan asetat anhidrat seperti dalam

Tabel LE.6 dibawah ini.

Tabel LE.6 Perincian Gaji Pegawai

Jabatan Jumlah Gaji/Bulan (Rp) Gaji Total (Rp)

Dewan Komisaris 1 11.000.000 11.000.000

Direktur 1 12.000.000 12.000.000

Staf Ahli 1 7.000.000 7.000.000

Sekretaris Direktur 1 3.000.000 3.000.000

Manajer Produksi 1 6.000.000 6.000.000


Manajer Teknik 1 6.000.000 6.000.000

Manajer Umum. Adm. dan

Keuangan 1 6.000.000 6.000.000

Sekretaris Manajer 3 2.500.000 7.500.000

Ka. Bag. Produksi 1 5.000.000 5.000.000

Ka. Bag. Teknik 1 5.000.000 5.000.000

Ka. Bag. Umum dan Personalia 1 5.000.000 5.000.000

Ka. Bag. Adm. dan Keuangan 1 5.000.000 5.000.000

Ka. Bag. Pembelian dan

Pemasaran 1 5.000.000 5.000.000

Ka. Bag. Utilitas 1 5.000.000 5.000.000

Ka. Seksi Proses 1 4.000.000 4.000.000

Ka. Seksi Utilitas 1 4.000.000 4.000.000

Ka. Seksi Mesin 1 4.000.000 4.000.000

Ka. Seksi Listrik dan

Instrumentasi 1 4.000.000 4.000.000

Ka. Seksi QA dan QC 1 4.000.000 4.000.000

Ka. Seksi Pemeliharaan 1 4.000.000 4.000.000

Ka. Seksi Personalia 1 4.000.000 4.000.000

Ka. Seksi Keamanan 1 4.000.000 4.000.000

Ka. Seksi Humas 1 4.000.000 4.000.000

Ka. Seksi Adm. dan Keuangan 1 4.000.000 4.000.000

Ka. Seksi Pembelian 1 4.000.000 4.000.000

Ka. Seksi Penjualan 1 4.000.000 4.000.000

Karyawan Produksi 30 2.500.000 75.000.000

Karyawan Teknik 9 2.500.000 22.500.000

Karyawan Utilitas 6 2.500.000 15.000.000


Karyawan QA dan QC 9 2.500.000 22.500.000

Karyawan Riset dan

Pengembangan 5 2.500.000 12.500.000

Karyawan Keuangan dan Adm. 6 2.500.000 15.000.000

Karyawan Personalia 6 2.500.000 15.000.000

Karyawan Pembelian dan

Pemasaran 2 2.500.000 5.000.000

Dokter 1 3.500.000 3.500.000

Perawat 2 2.000.000 4.000.000

Petugas Keamanan/Satpam 9 2.000.000 18.000.000

Petugas Kebersihan 3 1.300.000 3.900.000

Supir 5 1.800.000 9.000.000

Total 121 357.400.000

Total gaji pegawai selama 1 bulan = Rp 357.400.000.-

Total gaji pegawai selama 3 bulan = Rp 1.072.200.000.-

2.1 Biaya Administrasi Umum

Diperkirakan 5 dari gaji pegawai = 0,05 x Rp 1.072.200.000

= Rp 53.610.000 .-

2.2 Biaya Pemasaran

Diperkirakan 5 dari gaji pegawai = 0,05 x Rp 1.072.200.000

= Rp 53.610.000.-

2.3 Pajak Bumi dan Bangunan

Dasar perhitungan Pajak Bumi dan Bangunan (PBB) mengacu kepada

Undang-undang RI No. 20 Tahun 2000 Jo UU No. 21 Tahun 1997 tentang Bea

Perolehan Hak atas Tanah dan Bangunan sebagai berikut:

Yang menjadi objek pajak adalah perolehan hak atas tanah dan atas bangunan

(Pasal 2 ayat 1 UU No.20/00).


Dasar pengenaan pajak adalah Nilai Perolehan Objek Pajak (Pasal 6 ayat 1

UU No.20/00).

Tarif pajak ditetapkan sebesar 5% (Pasal 5 UU No.21/97).

Nilai Perolehan Objek Pajak Tidak Kena Pajak ditetapkan sebesar

Rp. 30.000.000.- (Pasal 7 ayat 1 UU No.21/97).

Besarnya pajak yang terutang dihitung dengan cara mengalikan tarif pajak

dengan Nilai Perolehan Objek Kena Pajak (Pasal 8 ayat 2 UU No.21/97).

Maka berdasarkan penjelasan di atas. perhitungan PBB ditetapkan sebagai berikut:

Wajib Pajak Pabrik Bio-oil dari Batang jagung

Nilai Perolehan Objek Pajak

Tanah Rp

2.235.000.000

Bangunan Rp 4.020.000.000

Total NJOP Rp 6.255.000.000

Nilai Perolehan Objek Pajak Tidak Kena Pajak Rp. 30.000.000. -

Nilai Perolehan Objek Pajak Kena Pajak Rp 6.225.000.000

Pajak yang Terutang (20% x NPOPKP) Rp 1.245.000.000 .

Tarif Pajak Bumi dan Bangunan (PBB) 0,5 % x 1.245.000.000

= Rp 6.225.000

Pajak Bumi dan Bangunan per 3 bulan = 3/12 x Rp 6.225.000

= Rp 1.556.250

Tabel LE.7 Perincian Biaya Kas per 3 bulan

No. Jenis Biaya Jumlah (Rp) 1. Gaji Pegawai 1.072.200.000 2. Administrasi Umum 53.610.000 3. Pemasaran 53.610.000 4. Pajak Bumi dan Bangunan 1.556.250

Total 1.180.976.250

2.3 Biaya Start-Up

Diperkirakan 12 dari Modal Investasi Tetap (Peters and Timmerhaus. 2004)


Biaya start-up = 0,12 x Rp 31.474.723.048

= Rp 3.776.966.766 2.4 Piutang Dagang

PD = HPTx12IP (Peters and Timmerhaus. 2004)

Dimana:

PD = Piutang Dagang

IP = Jangka waktu kredit yang diberikan (3 bulan)

HPT = Hasil Penjualan Tahunan

Penjualan :

1. Harga Jual Bio-oil=Rp 6.500.-/liter

Densitas Bio-oil = 1.2 kg/liter

Harga Jual = Rp 6.500.-/liter x 1.2 kg/liter

= Rp 7.800 kg

Produksi = 272.7272 kg/jam

Hasil penjualan Bio-oil tahunan

= 272,7272 kg/jam x 24 jam/hari x 330 hari/tahun x Rp 7.800 kg

= Rp 16.847.995.507,-

2. Harga Jual Arang (C) = Rp 5.000.-/kg (Anonim,2012)

Produksi = 267.3202 kg/jam

Hasil penjualan Arang (C) tahunan;

= 267.3202kg/jam x 24 jam/hari x 330 hari/tahun x Rp 5.000.-/kg

= Rp 10.585.879.920,-

Hasil penjualan total tahunan;

HPT total = Rp 16.847.995.507 + 10.585.879.920

= Rp 27.433.875.427 .-

Maka.

Piutang Dagang = 123 x Rp 27.433.875.427

= Rp 6.858.468.857


Perincian modal kerja dapat dilihat pada tabel di bawah ini.

Tabel LE.8 Perincian Modal Kerja

No. Jenis Biaya Jumlah (Rp) 1 Bahan baku proses dan utilitas 423.374.450

2 Kas 1.180.976.250 3 Start-Up 3.776.966.766 4 Piutang Dagang 6.858.468.857

Total 12.239.786.323

Modal kerja total dalam 1 tahun adalah = Rp.12.239.786.323 .-

Total Modal Investasi = Modal Investasi Tetap + Modal Kerja

= Rp 31.474.723.048 + Rp 12.239.786.323 = Rp 43.714.509.371 .- Modal ini berasal dari:

Modal sendiri = 60 dari total modal investasi

= 0,6 x Rp Rp 43.714.509.371

= Rp 26.228.705.623 .- Pinjaman dari Bank = 40 dari total modal investasi

= 0,4 x Rp Rp 43.714.509.371

= Rp 17.485.803.748 .- 3 BIAYA PRODUKSI TOTAL

3.1 Biaya Tetap (Fixed Cost = FC)

3.1.1 Gaji Tetap Karyawan

Gaji tetap karyawan terdiri dari gaji tetap tiap bulan ditambah 1 bulan gaji

yang diberikan sebagai tunjangan. sehingga;

Gaji total (P) = (12 + 1) x Rp 357.400.000

= Rp 4.646.200.000 .-

3.2 Bunga Pinjaman Bank

Bunga Bunga pinjaman bank adalah 13,5 % dari total pinjaman (Bank Mandiri.

2011).

Bunga bank (Q = 0,135 x Rp 17.485.803.748

= Rp 2.360.583.506 .-


3.3 Depresiasi dan Amortisasi

Pengeluaran untuk memperoleh harta berwujud yang mempunyai masa

manfaat lebih dari 1 (satu) tahun harus dibebankan sebagai biaya untuk

mendapatkan. menagih. dan memelihara penghasilan melalui penyusutan (Riyanto.

1978). Pada perancangan pabrik ini. dipakai metode garis lurus atau straight line

method. Dasar penyusutan menggunakan masa manfaat dan tarif penyusutan sesuai

dengan Undang-undang Republik Indonesia No.17 Tahun 2000 Pasal 11 ayat 6

dapat dilihat pada Tabel LD.9.

Tabel LE.9 Biaya Depresiasi sesuai UU Republik Indonesia No.17 Tahun 2000

Kelompok Harta

Berwujud

Masa

(Tahun)

Tarif

(%) Beberapa Jenis Harta

I. Bukan bangunan

kelompok 1

kelompok 2

kelompok 3

4

8

16

25

12.5

6.25

Mesin kantor. perlengkapan. alat

perangkat/ tools industri.

Mobil. truk kerja

Mesin industi kimia. Mesin

industri mesin

II. Bangunan permanen 20 5 Bangunan. sarana dan penunjang

(Sumber : UU Republik Indonesia No.17 Tahun 2000. 2000)

Depresiasi dihitung dengan metode garis lurus dengan harga akhir nol.

D = n

LP (Riyanto. 1978)

dimana:

D = depresiasi per tahun

P = harga awal peralatan

L = harga akhir peralatan

n = umur peralatan (tahun)

Tabel LE.10 Perhitungan Biaya Depresiasi sesuai UURI No. 17 Tahun 2000


Komponen Biaya (Rp) Umur

(tahun) Depresiasi (Rp)

Bangunan dan Sarana 22.407.500.000 20 1.120.375.000 Peralatan proses 1.117.633.231 20 55.881.662 Instrumentrasi dan pengendalian

proses 304.809.063 10 30.480.906

Perpipaan 812.824.168 10 81.282.417 Instalasi listrik 203.206.042 15 13.547.069 insulasi 254.007.553 10 25.400.755 Inventaris kantor 50.801.511 5 10.160.302 Perlengkapan keamanan dan

kebakaran 20.320.604 5 4.064.121

Sarana transportasi 3.558.100.000 5 711.620.000

TOTAL - - 2.052.812.232

Semua modal investasi tetap langsung (MITL) kecuali tanah mengalami

penyusutan yang disebut depresiasi. sedangkan modal investasi tetap tidak langsung

(MITTL) juga mengalami penyusutan yang disebut amortisasi.

Pengeluaran untuk memperoleh harta tak berwujud dan pengeluaran lainnya

yang mempunyai masa manfaat lebih dari 1 (satu) tahun untuk mendapatkan.

menagih. dan memelihara penghasilan dapat dihitung dengan amortisasi dengan

menerapkan taat azas (UU RI Pasal 11 ayat 1 No.17 Tahun 2000). Para Wajib Pajak

menggunakan tarif amortisasi untuk harta tidak berwujud dengan menggunakan masa

manfaat kelompok masa 4 (empat) tahun sesuai pendekatan prakiraan harta tak

berwujud yang dimaksud (Riyanto. 1978). Untuk masa 4 tahun. maka biaya

amortisasi adalah 3 dari MITTL. sehingga:

Biaya amortisasi = 0,03 x Rp 365.770.876 = Rp 10.973.126 .- Total biaya depresiasi dan amortisasi (R)

= Rp 2.052.812.232 + Rp 10.973.126

= Rp 2.063.785.359


3.1.4 Biaya Tetap Perawatan

Tabel LE.11 Biaya Tetap Perawatan

Total biaya perawatan (S) = Rp 1.436.460.109.-

3.1.5 Biaya Tambahan Industri (Plant Overhead Cost)

Biaya tambahan industri ini diperkirakan 5 dari modal investasi tetap

(Peters and Timmerhaus. 2004).

Plant Overhead Cost (T) = 0,05 x 31.474.723.048

= Rp 1.573.736.152 .-

3.1.6 Biaya Administrasi Umum

Biaya administrasi umum selama 3 bulan = Rp 53.610.000.-

Biaya administrasi umum selama 1 tahun (U) = 4 x Rp 53.610.000

= Rp 214.440.000.-

3.1.7 Biaya Pemasaran dan Distribusi

Biaya pemasaran selama 3 bulan = Rp 53.610.000.-

Biaya pemasaran selama 1 tahun = 4 x Rp 53.610.000

= Rp 214.440.000.-

Biaya distribusi diperkirakan 12% dari biaya pemasaran. sehingga:

Biaya distribusi = 0,12 x Rp 214.440.000

= Rp 25.732.800.-

maka.

No. Komponen Biaya Awal (Rp) Tarif (%) Biaya Perawatan (Rp)

1 Bangunan dan Sarana 22.407.500.000 5 1.120.375.000 2 Peralatan Proses dan Utilitas 1.117.633.231 5 55.881.662 3 Instrumentasi dan Alat Kontrol 304.809.063 5 15.240.453 4 Perpipaan 812.824.168 5 40.641.208 5 Instalasi Listrik 203.206.042 5 10.160.302 6 Insulasi 254.007.553 5 12.700.378 7 Inventaris Kantor 50.801.511 5 2.540.076 8 Perlengkapan Kebakaran dan Keamanan 20.320.604 5 1.016.030 9 Sarana Transportasi 3.558.100.000 5 177.905.000

Jumlah () - - 1.436.460.109


Biaya pemasaran dan distribusi (V) = Rp214.440.000+ Rp 25.732.800

= Rp 240.172.800.-

3.1.8 Biaya Laboratorium. Penelitan dan Pengembangan

Diperkirakan 35 dari biaya tambahan industri (Timmerhaus et al. 2004)

Biaya laboratorium (W) = 0,35 x Rp 1.573.736.152

= Rp 55.080.765

3.1.9 Hak Paten dan Royalti

Diperkirakan 1% dari modal investasi tetap (Peters and Timmerhaus. 2004).

Biaya hak paten dan royalti (X) = 0,01 x Rp 31.474.723.048

= Rp 314.747.230 .- 3.1.10 Biaya Asuransi

1. Biaya asuransi pabrik

Biaya asuransi pabrik adalah 0,3% dari modal investasi tetap (Asosiasi

Asuransi Jiwa Indonesia-AAJI. 2007).

Biaya asuransi pabrik = 0,003 x Rp 31.474.723.048

= Rp 94.424.169 .- 2. Biaya asuransi karyawan

biaya asuransi karyawan 0,3 % dari modal investasi tetap

= 0,003 × 31.474.723.048

= Rp 94.424.169 .- Biaya asuransi karyawan. diperkirakan 1,54 % dari gaji karyawan = 0,0154 x 357.400.000

= Rp 66.047.520 Total biaya asuransi (Y) = Rp 94.424.169 + Rp 66.047.520

= Rp 160.471.689 .- 3.1.11 Pajak Bumi dan Bangunan

Pajak Bumi dan Bangunan (Z) adalah Rp 6.225.000 .-

Total Biaya Tetap (Fixed Cost) = P + Q + R + S + T + U +V + W + X+ Y

+ Z

= Rp 13.071.902.611 .-

3.2 Biaya Variabel


3.2.1 Biaya Variabel Bahan Baku Proses dan Utilitas per Tahun

Biaya persediaan bahan baku proses dan utilitas selama 90 hari;

adalah = Rp 423.374.450 .-

Total biaya persediaan bahan baku proses dan utilitas selama 1 tahun

adalah = Rp 1.552.372.985 .-

3.2.2 Biaya Variabel Tambahan

Biaya perawatan dan penganan lingkungan

Diperkirakan 0.5 dari biaya variabel bahan baku;

= 0.005 x Rp 1.552.372.985

= Rp 7.761.865 .-

Biaya variabel pemasaran dan distribusi

Diperkirakan 1 dari biaya variabel bahan baku;

= 0.01 x Rp 1.552.372.985

= Rp 15.523.730 .-

Total biaya variabel tambahan = Rp 7.761.865 + Rp 15.523.730

= Rp 23.285.595 .-

3.2.3 Biaya Variabel Lainnya

Diperkirakan 2.5 dari biaya variabel tambahan

= 0.025 x Rp 23.285.595

= Rp 582.140 .- Total biaya variabel = Rp 1.576.240.719 .-

Total biaya produksi = Biaya tetap + Biaya variabel

= Rp 13.071.902.611 + Rp Rp 1.576.240.719

= Rp 14.648.143.330 .-

4 PERKIRAAN LABA / RUGI PERUSAHAAN

4.1 Laba Sebelum Pajak (Bruto)

Laba atas penjualan = Total penjualan – Total biaya produksi


+

= Rp 27.433.875.427 – Rp 14.648.143.330 = Rp 12.785.732.097 .- Bonus perusahaan untuk karyawan 0.5% dari keuntungan perusahaan;

Maka. = 0.005 x Rp 12.785.732.097

= Rp 63.928.660 .-

Pengurangan bonus atas penghasilan bruto sesuai dengan UU RI No.17 Tahun 2000

Pasal 6 ayat 1 sehingga:

Laba sebelum pajak = Rp 12.785.732.097 – Rp 63.928.660

= Rp 12.721.803.437 .-

4.2 Pajak Penghasilan (PPh)

Berdasarkan UU RI Nomor 17 ayat 1 Tahun 2000. Tentang Perubahan Ketiga

atas Undang-undang Nomor 7 Tahun 1983 Tentang Pajak Penghasilan yang

meliputi:

Penghasilan sampai dengan Rp 50.000.000.- dikenakan pajak sebesar 10%.

Penghasilan Rp 50.000.000.- sampai dengan Rp 100.000.000.- dikenakan pajak

sebesar 15%.

Penghasilan di atas Rp 100.000.000.- dikenakan pajak sebesar 30%.

Maka pajak penghasilan yang harus dibayar adalah:

10 x Rp 50.000.000 = Rp 5.000.000.-

15 x (Rp 100.000.000 – Rp 50.000.000) = Rp 7.500.000.-

30 x (Rp 12.721.803.437 – Rp 100.000.000) = Rp 3.786.541.031 .-

Total PPh = Rp 3.799.041.031.-

4.3 Laba Setelah Pajak

Laba setelah pajak = Laba sebelum pajak – PPh

= Rp 12.721.803.437– Rp Rp 3.799.041.031

= Rp 8.922.762.406 .-

5 ANALISA EKONOMI

5.1 Profit Margin (PM)


PM %100xpenjualanTotal

pajaksebelumLaba

%100x .42727.433.875 Rp .43712.721.803Rp

% 46.3726

5.2 Break Event Point (BEP)

BEP %100xVariabelBiayaPenjualanTotal

TetapBiaya

%100x 2901.610.019. Rp - .11824.841.876 Rp

40.926Rp12.467.2

= 50,5534%

Kapasitas produksi pada titik BEP = 0,5055 x 2.250 ton/tahun

= 1137.4506 ton/tahun

Nilai penjualan pada titik BEP = 0,5055 x Rp 27.433.875.427

= Rp 13.868.745.222 .-

5.3 Return on Investment (ROI)

ROI %100xInvestasiModalTotal

pajaksetelahLaba

= %100x .37143.714.509 Rp 4068.922.762. Rp = 20,4114 %

5.4 Pay Out Time (POT)

POT tahun1xROI

1

tahun1x 0,2041

1

tahun 4,8992 = 5 tahun

5.5 Return on Network (RON)

RON %100xsendiriModal

pajaksetelahLaba

%100x .62326.228.705 Rp 9767.515.054. Rp


= 34.0191%

5.6 Internal Rate of Return (IRR)

Untuk menentukan nilai IRR harus digambarkan jumlah pendapatan dan

pengeluaran dari tahun ke tahun yang disebut “Cash Flow”. Untuk memperoleh cash

flow diambil ketentuan sebagai berikut:

Laba kotor diasumsikan mengalami kenaikan 10 tiap tahun.

Masa pembangunan disebut tahun ke-0 (nol).

Jangka waktu cash flow dipilih 10 tahun.

Perhitungan dilakukan dengan menggunakan nilai pada tahun ke-10.

Cash flow adalah laba sesudah pajak ditambah penyusutan.

Dari Tabel LE.11. diperoleh nilai IRR = 32,9402 % dan analisa nilai break event

point dapat dilihat Table LE-11

TABEL LE.12 Data Perhitungan BEP T

Kapasitas Produksi

(%)

Biaya Tetap (Rp)

Biaya Variabel

(Rp)

Biaya Produksi (Rp) Total Penjualan(Rp)

0 13.071.902.611 0 13.071.902.611 0 10 13.071.902.611 157.624.072 13.229.526.683 2.743.387.543 20 13.071.902.611 315.248.144 13.387.150.755 5.486.775.085 30 13.071.902.611 472.872.216 13.544.774.827 8.230.162.628 40 13.071.902.611 630.496.288 13.702.398.898 10.973.550.171 50 13.071.902.611 788.120.360 13.860.022.970 13.716.937.714 60 13.071.902.611 945.744.432 14.017.647.042 16.460.325.256 70 13.071.902.611 1.103.368.504 14.175.271.114 19.203.712.799 80 13.071.902.611 1.260.992.576 14.332.895.186 21.947.100.342 90 13.071.902.611 1.418.616.647 14.490.519.258 24.690.487.884 100 13.071.902.611 1.576.240.719 14.648.143.330 27.433.875.427


appendix

Documents