dari gliserin dan asam nitrat dengan proses... · 3.1 mixer-01 35 3.2 mixer-02 36 ... 6.2 dasar...

TUGAS AKHIR

PRARANCANGAN PABRIK GLYCERINE TRINITRATE

DARI GLISERIN DAN ASAM NITRAT DENGAN PROSES

BIAZZI

KAPASITAS 10.000 TON / TAHUN

Oleh :

Dwi Endah Cahyani I 0502020

Wahyu Setyo Nugroho E P I 0502050

JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

2007

Halaman Pengesahan

TUGAS AKHIR

PRARANCANGAN PABRIK GLYCERINE TRINITRATE

DARI GLISERIN DAN ASAM NITRAT

DENGAN PROSES BIAZZI

KAPASITAS 10.000 TON / TAHUN

Oleh :

DWI ENDAH CAHYANI

NIM. I 0502020

WAHYU SETYO NUGROHO EDY PURWANTO

NIM. I 0502050

Dosen pembimbing

Sperisa Distantina, ST, MT

NIP. 132 285 054

Dipertahankan di depan Tim Penguji :

1. Ir. Endah Retno D, MT 1. ......................................

NIP. 132 258 055

2. Bregas STS, ST, MT 2. ......................................

NIP. 132 243 335

Mengetahui Disahkan

a.n. Dekan Fakultas Teknik

Pembantu Dekan I

Ir. Noegroho Djarwanti, MT NIP. 131 415 237

Ketua Jurusan

Teknik Kimia

Ir. Nunik Sri Wahjuni, M.Si. NIP. 131 569 187

ii

KATA PENGANTAR

Syukur Alhamdulillah, segala puji hanya bagi Allah SWT, hanya karena

rahmat dan hidayah-Nya, penulis akhirnya dapat menyelesaikan penyusunan

laporan tugas akhir dengan judul “Prarancangan Pabrik Glycerine Trinitrate dari

Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi Kapasitas 10.000 Ton / tahun”.

Dalam penyusunan tugas akhir ini penulis memperoleh banyak bantuan

baik berupa dukungan moral maupun spiritual dari berbagai pihak. Oleh karena

itu sudah sepantasnya penulis mengucapkan terima kasih kepada :

1. Sperisa Distantina, S.T., M.T., selaku Dosen Pembimbing atas bimbingan

dan bantuannya dalam penulisan tugas akhir.

2. Yc. Danarto , ST,MT, selaku Pembimbing Akademik.

3. Ir. Nunik Sri Wahjuni, M.Si., selaku Ketua Jurusan Teknik Kimia FT

UNS.

4. Segenap Civitas Akademika, atas semua bantuannya.

Penulis menyadari bahwa laporan tugas akhir ini masih jauh dari

sempurna. Oleh karena itu penulis membuka diri terhadap segala saran dan kritik

yang membangun. Semoga laporan tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi penulis

dan pembaca sekalian.

Surakarta, Juli 2007

Wahyu Setyo Nugroho Edy Purwanto

DAFTAR ISI

Halaman Judul i

Halaman Pengesahan ii

Kata Pengantar iii

Daftar Isi iv

Daftar Tabel xi

Daftar Gambar xiv

Intisari xv

BAB I PENDAHULUAN 1

1.1 Latar Belakang 1

1.2 Kapasitas Perancangan 3

1.2.1 Kebutuhan nitrogliserin 3

1.2.2 Ketersediaan Bahan Baku 5

1.2.3 Kapasitas minimum Pabrik Nitrogliserin 5

1.3 Pemilihan Lokasi Pabrik 6

1.3.1 Faktor Primer 6

1.3.2 Faktor Sekunder 7

1.4 Tinjauan Pustaka 8

1.4.1 Macam-macam Proses Nitrogliserin 9

BAB II DESKRIPSI PROSES 13

2.1 Spesifikasi Bahan Baku dan Produk 13

2.1.1 Spesifikasi Bahan Baku 13

2.1.2 Spesifikasi Produk 14

2.2 Konsep Proses 15

2.2.1 Mekanisme Reaksi 15

2.2.2 Kondisi Operasi 15

2.3 Tinjauan Kinetika 15

2.4 Tinjauan Termodinamika 16

2.5 Langkah Proses 18

2.5.1 Tahap Penyiapan Bahan Baku 18

2.5.2 Tahap Reaksi Nitrasi Pembentukan Nitrogliserin 19

2.6 Diagram Alir 20

2.6.1 Diagram Alir Proses 21

2.6.2 Diagram Alir Kualitatif 22

2.6.3 Diagram Alir Kuantitatif 23

2.7 Neraca Massa dan Neraca Panas 24

2.7.1 Neraca Massa 24

2.7.2 Neraca Panas 25

2.8 Lay Out Pabrik dan Peralatan 29

2.8.1 Lay Out Pabrik 29

2.8.2 Lay Out Peralatan 33

BAB III SPESIFIKASI ALAT 35

3.1 Mixer-01 35

3.2 Mixer-02 36

3.3 Reaktor 37

3.4 Dekanter 01 38

3.5 Dekanter 39

3.6 Tangki Pencuci 40

3.7 Tangki Netraliser 41

3.8 Tangki Asam Sulfat 42

3.9 Tangki Asam Nitrat 43

3.10 Tangki Gliserol 44

3.11 Tangki Nitrogliserin 45

3.12 Tangki Brine Water 46

3.13 Cooler 1 47

3.14 Cooler 2 48

3.15 Cooler 3 50

3.16 Cooler 4 51

3.17 Pompa 1 52

3.18 Pompa 2 53

3.19 Pompa 3 54

3.20 Pompa 4 54

3.21 Pompa 5 55

3.22 Pompa 6 56

3.23 Pompa 7 56

3.24 Pompa 8 57

3.25 Pompa 9 58

3.26 Pompa 10 59

BAB IV UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM 60

4.1 Unit Pendukung Proses 60

4.1.1 Unit Pengadaan Air 61

4.1.1.1 Air Pendingin dan Pemadam Kebakaran 61

4.1.1.2 Air Proses 65

4.1.1.3 Air Umpan Boiler 65

4.1.1.4 Air Konsumsi Umum dan Sanitasi 68

4.1.2 Unit Pengadaan Steam 75

4.1.3 Unit Pengadaan Udara Tekan 76

4.1.4 Unit Pengadaan Listrik 77

4.1.4.1 Listrik untuk keperluan proses dan utilitas 78

4.1.4.2 Listrik untuk Penerangan 79

4.1.4.3 Listrik untuk AC 81

4.1.4.4 Listrik untuk Laboratorium dan Instrumentasi 81

4.1.5 Unit Pengadaan Bahan Bakar 82

4.1.6 Unit Refrigerasi 84

4.2 Laboratorium 85

4.2.1 Laboratorium Fisik 87

4.2.2 Laboratoruim Analitik 87

4.2.3 Laboratoruim Penelitian dan Pengenbangan 87

4.3 Unit Pengolahan Limbah 88

4.3.1 Limbah Cair 88

4.3.2 Limbah Gas 89

BAB V MANAJEMEN PERUSAHAAN 90

5.1 Bentuk Perusahaan 90

5.2 Struktur Organisasi 91

5.3 Tugas dan Wewenang 95

5.3.1 Pemegang Saham 95

5.3.2 Dewan Komisaris 95

5.3.3 Dewan Direksi 96

5.3.4 Staf Ahli 97

5.3.5 Penelitian dan Pengembangan (Litbang) 97

5.3.6 Kepala Bagian 98

5.3.7 Kepala Seksi 102

5.4 Pembagian Jam Kerja Karyawan 102

5.4.1 Karyawan Non-Shift 102

5.4.2 Karyawan Shift 103

5.5 Status Karyawan dan Sistem Upah 105

5.5.1 Karyawan Tetap 105

5.5.2 Karyawan Harian 105

5.5.3 Karyawan Borongan 105

5.6 Penggolongan Jabatan, Jumlah Karyawan, dan Gaji 105

5.6.1 Penggolongan Jabatan 105

5.6.2 Jumlah Karyawan dan Gaji 106

5.7 Kesejahteraan Sosial Karyawan 108

5.7.1 Gaji Pokok 108

5.7.2 Tunjangan 108

5.7.3 Cuti 109

5.7.4 Pakaian Kerja 109

5.7.5 Pengobatan 109

5.7.6 Asuransi Tenaga Kerja (Astek) 109

5.8 Manajemen Perusahaan 109

5.8.1 Perencanaan Produksi 110

5.8.2 Pengendalian Produksi 111

BAB VI ANALISA EKONOMI 113

6.1 Penafsiran Harga Peralatan 118

6.2 Dasar Perhitungan 120

6.3 Penentuan Total Capital Investment (TCI) 120

6.4 Hasil Perhitungan 122

6.4.1 Fixed Capital Invesment (FCI) 122

6.4.2 Working Capital Investment (WCI) 123

6.4.3 Total Capital Investment (TCI) 123

6.4.4 Direct Manufacturing Cost (DMC) 123

6.4.5 Indirect Manufacturing Cost (IMC) 124

6.4.6 Fixed Manufacturing Cost (FMC) 124

6.4.7 Total Manufacturing Cost (TMC) 124

6.4.8 General Expense (GE) 125

6.4.9 Total Production Cost (TPC) 125

6.4.10 Analisa Kelayakan 126

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN

Lampiran A Data Sifat Fisis Bahan

Lampiran B Neraca Massa

Lampiran C Neraca Panas

Lampiran D Perancangan Reaktor

DAFTAR TABEL

Tabel 1.1Data impor nitrogliserin di Indonesia tahun 1997-2004 3

Tabel 1.2 Produsen nitrogliserin di dunia 5

Tabel 2.1 Harga ∆Hof masing-masing komponen 16

Tabel 2.2 Harga ∆Gof masing-masing komponen 17

Tabel 2.3 Neraca Massa Overall 24

Tabel 2.4 Neraca Panas di mixer M-01 25

Tabel 2.5 Neraca Panas di cooler HE-01 25


Tabel 2.7 Neraca Panas di Reaktor 26

Tabel 2.8 Neraca Panas di Dekanter D-01 26


Tabel 2.10 Neraca Panas di Tangki Pencuci 27

Tabel 2.11 Neraca Panas di Dekanter D-02 27

Tabel 2.12 Neraca Panas di Mixer-02 28


Tabel 2.14 Neraca Panas di Tangki Netraliser 28

Tbael 3.1 Pipa Pemasukan dan Pengeluaran pada Reaktor 38

Tabel 4.1 Total Kebutuhan Air Tanah (make up) 70

Tabel 4.2 Kebutuhan Listrik Pabrik untuk proses dan utilitas 78

Tabel 4.3 Jumlah Lumen Berdasarkan Luas Bangunan 80

Tabel 4.4 Total Kebutuhan Listrik Pabrik 81

Tabel 5.1 Jadwal Pembagian Kelompok Shift 104

Tabel 5.2 Jumlah Karyawan Menurut Jabatan 106

Tabel 6.1 Indeks Harga Alat 118

Tabel 6.2 Fixed Capital Invesment 122

Tabel 6.3 Working Capital Investment 123

Tabel 6.4 Direct Manufacturing Cost 123

Tabel 6.5 Indirect Manufacturing Cost 124

Tabel 6.6 Fixed Manufacturing Cost 124

Tabel 6.7 General Expense 125

Tabel 6.8 Analisa Kelayakan 126

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1 Grafik Impor Nitrogliserin di Indonesia 4

Gambar 2.1 Diagram Alir Proses 21

Gambar 2.2 Diagram Alir Kualitatif 22

Gambar 2.3 Diagram Alir Kuantitatif 23

Gambar 2.4 Tata Letak Peralatan Proses 31

Gambar 2.5 Tata Letak Pabrik 32

Gambar 4.1 Diagram Alir Pengolahan Air Laut 64

Gambar 4.2 Diagram Alir Pengolahan Air Tanah 68

Gambar 5.1 Struktur Organisasi Pabrik Nitrogliserin 94

Gambar 6.1 Chemical Engineering Cost Index 119

Gambar 6.2 Grafik Analisa Kelayakan 127

xv

INTISARI

Dwi Endah Cahyani & Wahyu Setyo Nugroho Edy Purwanto, 2007, Prarancangan Pabrik Nitrogliserin dari Gliserin dan Asam Nitrat Kapasitas 10.000 ton/tahun, Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret, Surakarta. Nitrogliserin banyak digunakan dalam bidang kedokteran sebagai obat penghilang rasa nyeri, militer, dan pertambangan sebagai propelant. Untuk memenuhi kebutuhan dalam negeri dan adanya peluang ekspor yang masih terbuka, maka dirancang pabrik nitrogliserin proses Biazzi dengan kapasitas 10.000 ton / tahun dengan bahan baku gliserin dan asam campuran (asam nitrat dan asam sulfat). Pabrik direncanakan berdiri di kawasan industri Tasikmalaya, Jawa Barat pada tahun 2015. Reaksi pembentukan nitrogliserin dari gliserin melalui proses nitrasi di mana gliserin akan dinitrasi dengan asam nitrat. Hasil reaksi adalah nitrogliserin dan air. Reaksi berlangsung dalam reaktor alir tangki berpengaduk (RATB) pada suhu 15 °C dan tekanan 1 atm yang dilengkapi dengan koil pendingin dan sistem isolasi. Konversi untuk reaksi ini adalah 95%. Tahapan proses meliputi penyiapan bahan baku gliserin dan asam campuran (asam nitrat dan asam sulfat), pembentukan nitrogliserin dalam reaktor, dan pemurnian produk. Pemurnian produk dilakukan oleh dekanter, tangki pencuci dan netraliser. Unit pendukung proses pabrik meliputi unit pengadaan air, steam, udara tekan, tenaga listrik, dan bahan bakar. Pabrik juga didukung laboratorium yang mengontrol mutu bahan baku dan produk serta bahan buangan pabrik bahan buangan pabrik berupa cairan dan gas. Limbah cair berasal dari hasil bawah decanter 1 dan hasil atas decanter 2, limbah ini dinetralkan dengan NaOH . Limbah gas yang berasal dari netraliser langsung dibuang langsung ke udara bebas . Bentuk perusahaan yang dipilih adalah Perseroan Terbatas (PT), dengan struktur organisasi line and staff. Sistem kerja karyawan berdasarkan pembagian jam kerja yang terdiri dari karyawan shift dan non-shift. Dari hasil analisis ekonomi diperoleh, ROI (Return on Investment) sebelum dan sesudah pajak sebesar 71,17 % dan 60,49 %, POT (Pay Out Time) sebelum dan sesudah pajak selama 1,27 dan 1,47 tahun, BEP (Break Event Point) 45,33 %, dan SDP 35,35 %. Sedangkan DCF (Discounted Cash Flow) sebesar 27,91 %. Jadi dari segi ekonomi pabrik tersebut layak untuk didirikan.

*** Prarancangan Pabrik Nitrogliserin dari Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi kapasitas 10.000 ton/tahun

BAB I Pendahuluan ***

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Pada suatu negara yang sedang berkembang seperti Indonesia, sektor

pembangunan di bidang industri merupakan suatu hal yang penting. Hal ini

terbukti secara nyata dengan tumbuhnya berbagai macam industri, baik

industri yang secara nyata menghasilkan produk untuk kebutuhan dalam

negeri maupun untuk luar negeri (ekspor). Tumbuhnya suatu industri sudah

tentu sangat membantu pemerintah, khususnya dalam hal ketenagakerjaan

karena secara otomatis akan menurunkan tingginya angka pengangguran

sehingga akan meningkatkan tingkat kesejahteraan hidup penduduk di

sekitar wilayah industri pada khususnya dan masyarakat luas pada

umumnya.

Mulai tahun 1973, Indonesia mulai mengembangkan industri strategis

yang mencakup industri senjata, industri dirgantara dan industri perkapalan.

Namun industri tersebut saat ini mulai mati suri seiring dengan kesulitan

bahan baku dan tenaga ahli serta kurangnya minat dari intelektual terutama

di bidang industri persenjataan itu sendiri. Industri senjata baik yang berupa

propelan maupun yang berwujud senjata api merupakan industri yang cukup

strategis untuk kepentingan pertahanan negara. Jika sewaktu-waktu negara

dalam keadaan perang, maka senjata sudah siap dan dapat digunakan

sewaktu-waktu



Glycerol trinitrate atau dikenal dengan nama lain Nitrogliserin atau

1,2,3 propanotriol merupakan zat kimia yang mempunyai rumus molekul

C3H5N3O9, dapat dihasilkan melalui proses nitrasi gliserin pada kondisi

tertentu dengan menggunakan asam campuran berupa asam nitrat dan asam

sulfat.

Nitrogliserin merupakan salah satu bahan dasar dari propelant dari

jenis double base. Campuran nitrogliserin dan nitroselulosa merupakan

bahan yang umum digunakan dalam industri bahan peledak. Selain itu

nitrogliserin juga digunakan dalam ilmu kedokteran, yaitu sebagai obat

pereda rasa sakit dan mengurangi frekusensi serangan jantung (angina

pectoris). Tablet nitrogliserin biasa larut di bawah lidah dalam 20 detik dan

meredakan rasa sakit dalam 3 menit (Zaidar, 2003).

Sampai saat ini kebutuhan bahan peledak masih diperoleh dari luar

negeri termasuk nitrogliserin yang merupakan bahan dasar utama dalam

pembuatan propelant jenis double base. Hal ini disebabkan karena di

Indonesia belum ada pabrik yang memproduksi nitrogliserin. Dengan

tersedianya bahan baku pembuatan nitrogliserin di dalam negeri, maka

perlu untuk melakukan studi pembuatan nitrogliserin dan pendirian pabrik

nitrogliserin dengan memanfaatkan sumber daya yang ada di dalam negeri,

yang bertujuan unutk membantu pemerintah dalam memecahkan masalah

ketergantungan dari luar negeri dalam pemenuhan kebutuhan bahan baku

tersebut. Di sisi lain juga membantu industri itu sendiri di dalam

pengembangan diri dalam berproduksi.



1.2 Kapasitas Perancangan

Dalam penentuan kapasitas rancangan pabrik diperlukan beberapa

pertimbangan yaitu kebutuhan produk, ketersediaan bahan baku, dan

kapasitas rancangan minimum. Pada prarancangan pabrik nitrogliserin ini

direncanakan berdiri pada tahun 2015, berkapasitas 10.000 ton/tahun,

dengan pertimbangan sebagai berikut :

1. Pabrik nitrogliserin di dunia saat ini memiliki kapasitas produksi antara

6.500-15.000 ton/tahun. (Lihat data pada tabel 1.2)

2. Kebutuhan dunia akan nitrogliserin semakin besar sehingga perlu

didirikan plan baru.

1.2.1 Kebutuhan Nitrogliserin

Berdasarkan data Statistik Perdagangan Luar Negeri Indonesia

Impor, kebutuhan nitrogliserin di Indonesia cukup besar. Tabel 1.1

menyajikan data impor nitrogliserin di Indonesia dari tahun 1997-2004

Tabel 1.1 Data impor Nitrogliserin di Indonesian tahun 1997-2004

Tahun Impor (kg/tahun)

1997

1998

1999

2000

2001

2002

2003

2004

6160

3694

3745

6030

6442

5597

5550

6077

(Biro Pusat Statistik)



Pada tabel 1.1 dapat dilihat impor nitrogliserin cenderung

mengalami kenaikan seiring dengan kenaikan kebutuhan nitrogliserin di

bidang militer dan medis.

Dari data impor tabel 1.1 diatas, kemudian dilakukan regresi linier

untuk mendapatkan tren kenaikan impor nitrogliserin dan untuk

memperkirakan impor nitrogliserin pada tahun 2015 di Indonesia. Data

impor dan regresi linier untuk data impor ditunjukkan dalam gambar 1.1.

impor = 174,61.tahun + 4626,1 70006000

5000400030002000

10000

10 0 8 2 4 6tahun ke

kapa

sita

s

Gambar 1.1 Grafik hubungan antara tahun dan impor Nitrogliserin

Kenaikan impor nitrogliserin sesuai dengan persamaan garis lurus :

Impor = 174,61.tahun + 4626,1 . Dari persamaan tersebut dapat dihitung

besarnya impor nitrogliserin pada tahun 2015 adalah sebesar 7943,69

ton/tahun, sehingga perancangan pabrik ini berkapasitas 10.000 ton/tahun,

kelebihan kapasitas produksi direncanakan akan diekspor



1.2.2 Ketersediaan Bahan Baku

Bahan baku utama pembuatan Nitrogliserin adalah Gliserin dan

asam nitrat. Kebutuhan Gliserin dapat dipenuhi dari PT Dover Chemical,

Serang Jawa Barat yang berkapasitas 50.000 ton/tahun. Asam sulfat

diperoleh dari PT Kanindo Success Chemical, Jakarta yang berkapasitas

48.000 ton/tahun. Asam Nitrat diperoleh dengan impor dari India melalui

Pelabuhan Tanjung Priok.

1.2.3 Kapasitas Minimum Pabrik Nitrogliserin

Kapasitas rancangan minimum pabrik nitrogliserin dapat diketahui

dari data kapasitas pabrik nitrogliserin yang telah berdiri pada tabel 1.2.

Tabel 1.2 Daftar pabrik produsen nitrogliserin di dunia

Nama Perusahaan Lokasi

Kapasitas

ton/th

Biazzi SA Swiss 15.000

Biazzi SA Italia 6.500

Akzo Nobel Afrika Selatan 8.000

Akzo Nobel Italia 9.500

Copperhead Chemical Amerika 10.000

Akzo Nobel Swedia 12.500

Total 61.500

Rata - rata 10.250

(www.wikipedia.org)

Berdasarkan tabel 1.2, kapasitas pabrik nitrogliserin di dunia

berkisar 6.500-15.000 ton/tahun, kapasitas rancangan minimum pabrik



nitrogliserin yang masih layak didirikan adalah 6.500 ton/tahun. Sehingga

pemilihan kapasitas 10.000 ton/tahun masih layak karena masih dalam

kisaran kapasitas pabrik yang telah beroperasi di dunia.

1.3 Pemilihan Lokasi Pabrik

Penentuan lokasi pabrik yang tepat, ekonomis, dan menguntungkan

dipengaruhi oleh banyak faktor. Idealnya, lokasi yang dipilih harus dapat

memberikan kemungkinan memperluas atau memperbesar pabrik dan

memberikan keuntungan untuk jangka panjang. Lokasi pabrik yang dipilih

adalah daerah kawasan industri Tasikmalaya, dengan mempertimbangkan

faktor-faktor sebagai berikut :

1.3.1 Faktor Primer

1.3.1.1 Bahan Baku

Lokasi bahan baku sangat mempengaruhi kelangsungan hidup suatu

pabrik. Lokasi pabrik harus dekat dengan sumber bahan baku. Bahan baku

utama yaitu Gliserol diperoleh dari PT Dover Chemical, Serang Jawa

Barat. Asam sulfat diperoleh dari PT Kanindo Success Chemical, Jakarta,

sedang Asam Nitrat diperoleh dengan impor dari India yang didatangkan

melalui Pelabuhan Tanjung Priok.

1.3.1.2 Pemasaran

Pemasaran produk sebagian besar untuk mencukupi kebutuhan impor

dalam negeri dengan prioritas utama pemasaran nitrogliserin antara lain

bahan peledak, bidang militer, dan bidang kedokteran dan sebagian lagi

untuk tujuan ekspor ke negara lain.



Pemasaran di dalam negeri dapat langsung diserap oleh PT Dahana

sebagai pabrik pembuat dinamit dan bahan peledak lain.

1.3.1.3 Utilitas

Utilitas yang dibutuhkan adalah keperluan tenaga listrik, air dan bahan

bakar. Kebutuhan tenaga listrik sudah tersedia karena merupakan kawasan

industri. Kebutuhan air dapat diambil dari air laut karena dekat dengan

laut. Kebutuhan bahan bakar dapat diperoleh dari Pertamina dan

distributornya sebagai pemasok bahan bakar solar.

1.3.1.4 Tenaga Kerja

Jawa berpenduduk padat sehingga penyediaan tenaga kerja kasar,

menengah, dan ahli dapat terpenuhi dari masyarakat sekitar.

1.3.1.5 Transportasi dan Telekomunikasi

Lokasi pabrik dekat dengan pelabuhan Cilacap sehingga mempermudah

pemasokan bahan baku dan pemasaran produk baik untuk dalam negeri

maupun luar negeri (ekspor). Transportasi lewat darat juga dapat

dilakukan dengan mudah. Telekomunikasi di Jawa sangat baik dan

berjalan dengan lancar.

1.3.2 Faktor Sekunder

1.3.2.1 Buangan Pabrik

Buangan air pendingin yang berasal dari air laut dan air tanah bisa

dialirkan kembali ke laut. Sedangkan limbah cair yang mengandung

larutan kimia yang berasal dari dekanter-01 dan dekanter-02 diolah

terlebih dahulu di WWTP (Waste Water Treatment Plant) sebelum

dialirkan ke pembuangan.



1.3.2.2 Kebijakan Pemerintah

Tasikmalaya Jawa Barat merupakan kawasan industri dan berada dalam

teritorial negara Indonesia, sehingga kebijakan pemerintah dalam hal

perijinan, lingkungan masyarakat sekitar, faktor sosial dan perluasan

pabrik memungkinkan untuk berdirinya pabrik nitrogliserin.

1.3.2.3 Tanah dan Iklim

Penentuan suatu kawasan industri terkait dengan masalah tanah, yaitu

tidak rawan terhadap bahaya tanah longsor, gempa maupun banjir, jadi

pemilihan lokasi pendirian pabrik di kawasan industri Tasikmalaya tepat,

walaupun masih diperlukan kajian lebih lanjut tentang masalah tanah

sebelum pabrik didirikan. Kondisi iklim di Tasikmalaya seperti iklim di

Indonesia pada umumnya dan tidak membawa pengaruh yang besar

terhadap jalannya proses produksi.

1.3.2.4 Keadaan Masyarakat

Masyarakat Jawa merupakan campuran dari berbagai suku bangsa yang

hidup saling berdampingan. Pembangunan pabrik di lokasi tersebut

dipastikan akan mendapat sambutan baik dan dukungan dari masyarakat

setempat, dan dapat meningkatkan taraf hidup masyarakat.

1.4 Tinjauan Pustaka

Nitrogliserin (glycerine trinitrate) ditemukan oleh Sobrero pada

tahun 1847. Nitroglycerin diproduksi secara besar-besaran pada tahun

1863, tetapi pada tahun 1866 dilarang untuk digunakan di beberapa

negara. Pelarangan ini dapat diatasi oleh Alfred Nobel dengan adanya



pengenalan dinamit, sehingga pengangkutan dan penggunaan Nitrogliserin

dalam bentuk dinamit lebih aman.

Nitrogliserin pada suhu biasa (suhu kamar) merupakan cairan tak

berwarna. Nitrogliserin mudah larut dalam aceton, ethilene dichlorid, ethil

eter, glacial acetic acid, nitrobenzene, chloroform dan metanol. Tetapi

hanya sedikit larut dalam ethyl alkohol, propil alkohol, isopropil alkohol

dan amyl alkohol.

Proses pembuatan nitrogliserin yaitu nitrasi antara gliserin dan

asam nitrat di dalam asam campuran yang terdiri dari asam nitrat (HNO3)

dan asam sulfat (H2SO4). Asam sulfat berguna untuk membuat ion nitric

dan menyerap air yang terbentuk selama reaksi berlangsung. Karena

reaksinya berlangsung secara eksotermis, maka untuk mempertahankan

suhu reaksi panas yang timbul harus secepatnya dihilangkan. Reaksi yang

terjadi pada proses pembuatan Nitrogliserin adalah sebagai berikut :

C3H8O3 + 3 HNO3 C2 4H SO⎯⎯⎯→ 3H5O9 + 3 H2O

(Technical Manual : Military Explosive,1984)

1.4.1 Macam-Macam Proses Pembuatan Nitrogliserin

a. Proses Batch

Pada proses batch, gliserol dengan kadar tinggi dilarutkan dalam

larutan asam campuran yang terdiri dari 45-50% asam nitrat dan 50-55%

asam sulfat.

Sebanyak 6800 lb asam campuran digunakan untuk mereaksikan

gliserol dalam tangki yang dilengkapi dengan pengaduk. Perbandingan

berat antara asam dengan gliserol sebanyak 5,5 – 6,5. Jika gliserol terlalu



banyak ditambahkan maka akan sulit untuk mengontrol suhu reaksi.

Temperatur dijaga 10-20oC. Pengadukan dilakukan antara 50-60 menit.

Setelah itu produk dipisahkan, dimana lapisan bawah yang berupa asam

bekas dibuang dan bagian atas yang berupa nitrogliserin diambil untuk

dinetralkan. Larutan 2-3% soda abu digunakan untuk menetralkan asam

yang mungkin masih tersisa dalam nitrogliserin. Selanjutnya produk dicuci

dengan air sampai air bebas alkali dan nitrogliserin netral. Konversi yang

bisa diperoleh adalah 95 % (Technical Manual : Military Explosive, 1984).

b. Proses kontinyu

1. Proses Biazzi

Proses Biazzi merupakan proses pembuatan Nitrogliserin yang

paling banyak digunakan. Hal ini dikarenakan proses ini memiliki tingkat

keamanan yang cukup baik, karena emulsi terdiri dari 3 bagian air dan

nitrogliserin. Temperatur dijaga 10-20oC. Konversi yang dihasilkan 95%.

Umpan asam campuran dengan perbandingan tertentu dimasukkan

bersama gliserin ke dalam tangki nitrator. Karena adanya pengadukan,

maka reaktan akan turun ke bawah dan terbawa turun melalui ruang tengah

yang dibentuk oleh koil. Campuran kemudian naik kembali karena pusaran

dan sebagian terbawa oleh aliran pipa menuju separator. Aliran campuran

yang telah melalui koil, berlawanan arah dengan aliran garam pendingin

yang disirkulasikan melalui koil. Karena pengaturan tersebut menjadikan

rekasi berlangsung dengan cepat dan penyerapan panas juga berlangsung

dengan cepat.



Setelah meninggalkan separator pertama, asam akan dialirkan

menujuseparator berikutnya, dimana produk nitrasi akan di-recover. Pada

pemisahan, produk nitrasi akan secara kontinyu dialirkan dari separator

pertama menuju tangki pencuci yang dilengkapi dengan impeller dan

baffle. Air secara kontinyu ditambahkan ke dalamnya dan campuran

mengalir ke separator selanjutnya. Produk nitrasi akan keluar dari bagian

bawah separator dan dilakukan pencucian kedua dengan larutan soda ash.

Jika produk nitrasi yang diinginkan dalam kemurnian tinggi, maka emulsi

dari pencucian kedua, bersama dengan larutan soda ash, dikonduksikan

dengan air pencuci secara berlawanan arah. Kemudian emulsi dilewatkan

separator-separator yang disusun seri dan kemudian ditampung dalam

tangki penyimpanan (Technical Manual : Military Explosive, 1984).

2. Proses Nobel

Proses ini terdiri dari injector nitrator dan separator sentrifugal

untuk memisahkan nitrogliserin dari asam keluar. Asam campuran yang

digunakan dalam proses ini sekitar 1,7 bagian asam keluar dan satu bagian

konvensional, 50% asam nitrat dan 50 asam sulfat. Campuran ini terdiri

27% asam nitrat dan 10% air.

Gliserin mengalir ke dalam tangki injector dikontrol oleh asam

melalui injector proses ini. Dan yang paling tidak disukai dari proses ini

adalah proses berlangsung pada suhu tinggi, sekitar 45-50oC. Dalam

injector panas reaksi menjaga temperatur fluida 45-50oC. Kontrol otomatis

atau shutdown operasi akan dilakukan jika temperatur naik beberapa



derajat diatas ambang normal. Emulsi nitrogliserin-air masuk ke sistem

pendinginan segera setelah meninggalkan injektor. Temperatur 45-50oC

dijaga hanya untuk sekitar setengah detik. Selanjutnya selama 80-90

menit, campuran didinginkan hingga 15oC. Untuk selanjutnya selama 30

menit nitrogliserin dipisahkan dari asam keluar. Separator sentrifugal

kontinyu bertugas memisahkan nitrogliserin dari asam keluar. Alat ini

beroperasi pada 3200 rpm. Untuk unit dengan kapasitas 25000 liter per

jam, jumlah nitrogliserin pada separator selama operasi hanya 3,5 kg

(Technical Manual : Military Explosive, 1984).

1.4.1.1 Alasan Pemilihan Proses

Dari beberapa macam proses pembuatan nitrogliserin, masing-masing

terdapat kekurangan dan kelebihan masing-masing. Beberapa kelebihan

proses kontinyu bila dibandingkan dengan proses batch :

• Produksi lebih cepat

• Skala produksi lebih besar.

• Kotrol proses lebih baik

• Biaya karyawan (labor) lebih rendah

• Lebih aman.

Sedangkan pada proses kontinyu sendiri ada 2 macam proses yaitu Proses

Biazzi dan Proses Nobel, di mana masing-masing proses juga mempunyai

kekurangan dan kelebihan. Pada proses Biazzi lebih banyak dipakai karena

lebih aman karena suhu yang digunakan selama proses baik di reaktor

maupun pada unit pemurniannya adalah rendah, antara 10-20oC. Konversi

yang dihasilkan lebih besar yaitu 95%. Pada proses Nobel kurang disukai



karena suhu yang digunakan pada reaktor adalah tinggi yaitu sekitar 45-

50oC. Sedangkan pada proses pemurnian produk digunakan suhu 15 oC.

Konversi yang diperoleh juga kecil, bisa dilihat pada uraian di atas bahwa

untuk unit dengan kapasitas 25000 liter per jam, jumlah nitrogliserin pada

separator selama operasi hanya 3,5 kg.

1.4.2 Kegunaan Produk

Kegunaan Nitrogliserin yaitu:

o Bahan dasar pembuatan propelant

o Obat pereda rasa sakit dan mengurangi serangan jantung (angina

pectoris)

o Obat sakit pada hati.

o Bahan peledak pada pertambangan.

1.4.3 Sifat Fisis dan Kimia Bahan Baku, Bahan Pembantu dan Produk Reaksi

1.4.3.1 Bahan Baku

• Gliserol

Sifat Fisis :

Rumus Molekul : C3H8O3

Berat Molekul : 92,09 kg/kgmol

Fase Penyimpanan : cair

Titik Didih (1 atm) : 290oC

Titik Lebur(1 atm) : 17,9oC

Densitas pada 0oC, 1atm : 0,815 g/cm3

Panas pembentukan (25 oC) : -582,8 kJ/mol

Energi Bebas pembentukan (25 oC) : -448,49 kJ/mol



Sifat Kimia (Griffin, 1927) :

Jika direaksikan denga Sodium Acetate akan menghasilkan Triacetin

dan Acetic Anhydrid

Jika direaksikan dengan K2Cr2O dengan bantuan H2SO4 akan

teroksidasi sempurna menghasilkan CO2 dan H2O.

Jika direaksikan dengan HNO3 dengan bantuan H2SO4 akan

menghasilkan Nitrogliserin dan air.

• Asam Nitrat

Sifat Fisis :

Rumus Molekul : HNO3

Berat molekul : 63,02 kg/kgmol

Bentuk : cair

Warna : tidak berwarna


Titik Beku (1 atm) : -42oC

Densitas pada 20oC, 1atm : 1,504 g/cm3

Viskositas (25 oC) : 0,761 cp


Panas pencampuran (25 oC) : 10,48 kJ/mol




Sifat Kimia (Fessenden, 1997) :

Asam nitrat merupakan senyawa yang sangat berperan dalam proses

nitrasi, yaitu sebagai nitrating agent. Komponen-komponen yang

dinitrasi antara lain:

Benzene

Baik dengan bantuan asam sulfat ataupun tidak. Reaksinya :

C6H6 + HNO3 C2 4H SO⎯⎯⎯→ 6H6NO2 + H2O

C6H6 + HNO3 C⎯⎯→ 6H6NO2 + H2O

Acetylene

HC=CH + 6 HNO3 (NO⎯⎯→ 2)4C + CO2 + 4 H2O + 2 NO

Gliserol

C3H8O3 + 3 HNO3 C2 4H SO⎯⎯⎯→ 3H5N3O9 + 3 H2O

1.4.3.2 Bahan Pembantu

• Asam Sulfat

Sifat Fisis :

Rumus Molekul : H2SO4

Berat molekul : 98 kg/kgmol

Fase penyimpanan : cair campuran

Warna : kecoklatan

Densitas (0oC, 1 atm) : 1,0074 g/cm3

Kemurnian : 98% wt

Titik didih (1 atm) : 338oC



Titik lebur (1 atm) : 10,49oC


Dengan basa membentuk garam dan air

Dengan garam membentuk garam dan asam lain

Merupakan elektrolit kuat, asam kuat, mempunyai senyawa kovalen

Sempurna mengion menjadi H+ dan HSO4 –

• Natrium Karbonat

Sifat Fisis :

Rumus Molekul : Na2CO3

Berat molekul : 106

Titik Lebur : 851 oC

Spesific Gravity (30 oC) : 2,533 g/cm3

Kelarutan (40 oC) : 49, 7 gr /100 gr

Penampakan : serbuk putih


SiO2 + Na2CO3 NaO + SiO⎯⎯→ 2 + CO2

Na2CO3 + Ca(OH)2 ⎯⎯→ 2 NaOH + CaCO3

Na2CO3 + CaCl2 CaCO⎯⎯→ 3 + 2 NaCl

• Aseton

Sifat Fisis (Kirk & Othmer, 1999) :

Rumus Molekul : (CH3)2CO



Berat molekul : 58 g/gmol

Titik didih : 56,29 oC

Titik beku : -94,6 oC

Viskositas (20 oC) : 0,32 cp

Sifat Kimia (Kirk & Othmer, 1999) :

Dengan proses dehidrogenasi membentuk isopropil alkohol.

Reaksi :

CH3COCH3 + H2 CH⎯⎯→ 3CHOCH3

Dengan proses pirolisa akan membentuk etena.

Reaksi :

CH3COCH3 HCH=C=O + CH⎯⎯→ 4

Aseton dapat dikondensasi dengan asetilen membentuk 2 metil 3

butynediol, suatu intermediate unutk isoprene.

Reaksi :

CH3OCH3 + C2H2 CH⎯⎯→ 3C(CH3)2CCH3

1.4.3.3 Produk Reaksi

• Nitrogliserin

Sifat Fisis :

Rumus Molekul : C3H5N3O9

Berat Molekul : 227,09 kg/kgmol

Fase Penyimpanan : cairan



Warna : tak berwarna


Titik Lebur(1 atm) : 13,3oC

Spesific Grafity (15oC) : 1,601



Sifat Kimia :

Pada suhu 60 oC nitrogliserin akan terdekomposisi dengan reaksi

dekomposisi sebagai berikut :

2C3H5N3O9 3CO + 2CO⎯⎯→ 2 + 6NO + 4H2O + H2CO

(Kirk & Othmer,1999)

Nitrogliserin sedikit larut dalam air, tidak larut dalam CO2, akan

tetapi mudah larut dalam kebanyakan pelarut organic, seperti

methanol, etanol, aseton, dietil eter, kloroform, toluene, dan lain-lain.

Dalam larutan alkali terutama alkali etanolat, nitrogliserin dapat

terhidrolisis menjadi gliserol dan garam nitrat.

C3H5N3O9 + 3KOH C⎯⎯→ 3H8O3 + 3KNO3 (Zaidar, 2003)

1.4.4 Tinjauan Proses Secara Umum

Reaksi Nitrasi adalah proses terjadinya reaksikimia yang

menjamin masuknya satu atau lebih gugus –NO2 ke dalam suatu molekul,

yang reaktannya merupakan senyawa-senyawa organik. Reaksi nitrasi

merupakan reaksi yang penting dalam industri kimia organik sintesis

karena menghasilkan pelarut, zat warna, zat yang mudah meledak, farmasi



dan bahan intermediate yang berguna untuk pembuatan senyawa lain

seperti amin.

Reaksi nitrasi berlangsung dengan penggantian satu atau lebih

gugus nitro (–NO2) menjadi molekul yang reaktif. Gugus nitro akan

menyerang Carbon membentuk Nitroaromatik atau Nitroparafin. Jika

menyerang Nitrogen membentuk Nitramin dan bila menyerang Oksigen

membentuk Nitrat Ester. Pada proses nitrasi, masuknya gugus –NO2 ke

dalam senyawa dapat terjadi dengan menggantikan kedudukan beberapa

atom atau gugus yang ada dalam senyawa. Umumnya nitrasi gugus –NO2

menggantikan atom H.

Reaksi nitrasi senyawa-senyawa aromatik dapat ditulis dengan

persamaan sebagai berikut :

ArH + HNO3 ArNO⎯⎯→ 2 + H2O

Nitrating Agent merupakan reaktan elektrofilik, reaksi akan

terjadi pada atom karbon dari cincin aromatik yang mempunyai densitas

elektron terbesar. Reaksi nitrasi lebih sering dilakukan dengan

menggunakan asam campuran yaitu asam nitrat dan asam sulfat. Asam

sulfat merupakan katalis dalam reaksi nitrasi ini. Dengan adanya asam

sulfat tersebut berfungsi sebagai dehydrating agent (penyerap air yang

terbentuk dalam reaksi), mencegah reaksi balik dari produk, dan sebagai

media asam di mana terjadi disosiasi asam nitrat menjadi spesies yang

reaktif yaitu NO2+(Groggins, 1954).

Nitrogliserin diproduksi dari bahan baku gliserol dan asam nitrat

dengan bantuan asam sulfat . Nitrasi gliserol menjadi nitrogliserin dengan



asam campuran (asam nitrat dan asam sulfat) terjadi pada fase cair,

sehingga reaktor yang digunakan adalah isothermal-non adiabatic

continuous stirred tank reactor. Suhu reaksi adalah 15 oC dan tekanan

operasi adalah 1 atm.

Asam nitrat dicampur terlebih dahulu dengan asam nitrat

sebelum direaksikan dengan gliserol untuk mempercepat disosiasi

(pemecahan) asam nitrat menjadi ion nitrit (NO2+).

Reaksi :

CH3(OH)3 + 3 HNO3 C2 4H SO⎯⎯⎯→ 3H5(ONO2)3 + 3 H2O

Konversi reaksi = 95%


BAB II

DESKRIPSI PROSES

2.1. Spesifikasi Bahan Baku dan Produk

2.1.1 Spesifikasi Bahan Baku

♦ Gliserol

− Rumus Molekul : C3H8O3

− Berat Molekul : 92,09 kg/kgmol

− Fase Penyimpanan : cair

− Titik Didih (1 atm) : 290oC

− Titik Lebur(1 atm) : 17,9oC

− Densitas pada 0oC, 1atm : 0,815 g/cm3

− Kemurnian : 99,8 % berat

− Impuritas : H2O (0,2% berat)

− Kelarutan dalam air : tak terhingga

♦ Asam Nitrat

− Rumus Molekul : HNO3


− Fase Penyimpanan : cairan

Warna : tidak berwarna

− Titik Didih (1 atm) : 78oC

− Titik Beku (1 atm) : -42oC

− Densitas pada 20oC, 1atm : 1,504 g/cm3

−

BAB II Desskripsi Proses ***


− Viskositas (25 oC) : 0,761 cp

− Kemurnian : 97 % berat

− Impuritas : H2O (3% berat)


♦ Asam Sulfat

− Rumus Molekul : H2SO4



− Warna : tidak berwarna

− Titik Didih (1 atm) : 340 oC

− Titik Lebur(1 atm) : 10,4 C o

o 3

o


− Impuritas : H O (2% berat)


2.1.2. Spesifikasi Produk

♦ Nitrogliserin

− Rumus Molekul : C3H5N3O9



− Warna : tak berwarna

− Titik Didih (1 atm) : 160 C

− Densitas pada 20 C, 1atm : 1,84 g/cm

− Viskositas (25 C) : 0,45 cp

2

o



− Titik Lebur(1 atm) : 13,3oC

− Spesific Grafity (15oC) : 1,601


− Impuritas : 1 % berat

− Kelarutan dalam air : 0,18 gr per 1 liter pada suhu 15oC

2.2. Konsep Proses

2.2.1. Mekanisme Reaksi

Reaksi yang terjadi pada proses pembuatan nitrogliserin merupakan jenis

reaksi nitrasi. Adapun reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut :


Mekanisme reaksinya analog seperti pada nitrasi nitrobenzen, sebagai berikut :

3HNO3 + 6 H2SO4 ←⎯→3 NO2+ + 3H3O+ + 6 HSO4

—

+ 3 NO2+ lambat⎯⎯⎯→

+ 3 HSO4— cepat⎯⎯⎯→ + 3 H2SO4

3H3O+ + 3 HSO4— ←⎯→ 3 H2SO4 + 3 H2O

H2- C- OH H - C- OH H2- C- OH

H2- C- OHNO2 H - C- OHNO2 H2- C- OHNO2

H2- C- OHNO2 H - C- OHNO2 H2- C- OHNO2

H2- C- ONO2 H - C- ONO2 H2- C- ONO2

+ 3HNO3 2 4H SO⎯⎯⎯→ + 3 H2O

H2- C- ONO2 H - C- ONO2 H2- C- ONO2

H2- C- OH H - C- OH H2- C- OH

(Groggins, 1954)



Pada proses pembuatan nitrogliserin safety (keamanan) merupakan hal

yang paling utama. Hal ini mengingat sifat dasar nitrogliserin yang mudah

meledak. Sehingga pada prarancangan pabrik ini digunakan proses Biazzi. Hal ini

dikarenakan proses ini berlangsung pada suhu rendah (15oC) baik pada reaktor

maupun proses pemisahannya.

2.2.2. Kondisi Operasi

Pembuatan nitrogliserin dari gliserin dan asam nitrat dilakukan dalam

reaktor Alir Tangki Berpengaduk dengan suhu 15 oC dan tekanan 1 atm. Reaksi

berlangsung secara eksotermis, sehingga membutuhkan pendingin. Konversi

pembentukan nitrogliserin adalah 95%.

2.3. Tinjauan Kinetika

Proses nitrasi gliserin menjadi nitrogliserin merupakan reaksi

eksotermis.

Reaksi yang terjadi :


A + 3B C + 3D

-rA = k CA.CB3

Reaksi dijalankan pada konsentrasi asam nitrat (B) berlebih/excess 14,46%

sehingga CB dapat dianggap konstan. Persamaan reaksi dapat dituliskan

sebagai berikut :

-rA = k’. CA

Dengan k’= k. CB



2.4. Tinjauan Termodinamika

Untuk menentukan sifat reaksi apakah berjalan eksotermis atau

endotermis maka diperlukan perhitungan panas pembentukan standar (∆Hfo)

pada 1 atm dan 298oK.

Tabel 2.1 Harga ∆Hof masing-masing komponen

Komponen Harga ∆Hof (Kj/mol)

Gliserol (C3H8O3) -582,800

Asam nitrat (HNO3) -131,380

NItrogliserin (C3H5N3O9) -270,900

Air (H2O) -241,814

(Yaws, 1999)

Pada proses pembentukan nitrogliserin terjadi reaksi sebagai berikut :

C3H8O3 + 3 HNO3 C⎯⎯⎯ →← 42SOH3H5N3O9 + 3 H2O

∆Hof298 = ∆Hofproduk – ∆Hofreaktan

= (∆Hof C3H5N3O9 +3.∆Hof H2O) − (∆Hof C3H8O3 +3.∆Hof HNO3)

= [(-270,900+3(−241,814)) – (-582,800+ 3(-131,380)]

= -19,402 kJ/mol

Karena harga ∆H298 negatif, maka reaksi bersifat eksotermis.

Harga ∆Gof masing-masing komponen pada suhu 298 K dapat dilihat

pada tabel 2.2 sebagai berikut :



Tabel 2.2 Harga ∆Gof masing-masing komponen

Komponen Harga ∆Gof (Kj/mol)

Gliserol (C3H8O3) -448,490

Asam nitrat (HNO3) -74,700

NItrogliserin (C3H5N3O9) -97,900

Air (H2O) -288,590

(Yaws, 1999)

Bila ditinjau dari energi bebas Gibbs diperoleh :

∆Gof298 = ∆Gofproduk – ∆Gofreaktan

= (∆Gof C3H5N3O9 +3.∆Gof H2O) − (∆Gof C3H8O3 +3.∆Gof HNO3)

= [(-97,900+3(-288,590)) – (-448,490+ 3(-74,700)]

= - 291,080 kJ/mol

ln Ko = - RT∆G = - 291080 /

8,314 / . .298kJ kmol

kJ kmol K K−

Ko = 1,0556 x 1051

KoKln ⎥⎦

⎤⎢⎣⎡ −

−=

To1

T1

R∆Ho

(Smith & VanNess, 1987)

Dengan K = konsanta kesetimbangan pada suhu tertentu

T = suhu tertentu

∆Hf = panas reaksi standar pada 298,15 K

Sedangkan harga ∆Hof masing-masing komponen pada suhu 298,15 K dapat

dilihat pada Tabel 2.1.

Pada suhu 15 oC (288,15 K) besarnya konstanta kesetimbangan dapat

dihitung sebagai berikut :



KoKln ⎥⎦

⎤⎢⎣⎡ −

−=

To1

T1

R∆Ho

51

Kln1,0556.10

19402 kJ/kmol 1 18,314 kJ/kmol.K 288,15K 298,15K

⎡ ⎤= −⎢ ⎥

⎣ ⎦

K = 2,8674 x 1050 kJ/kmol

Karena harga K= k1/k2 besar, berarti harga k2 jauh lebih kecil bila

dibandingkan dengan harga k1 sehingga k2 diabaikan terhadap k1 dan reaksi

dianggap berjalan satu arah (irreversible).

2.5. Langkah Proses

Secara garis besar, langkah proses pembuatan Nitrogliserin dapat dibagi

menjadi 3 tahap utama :

1. Tahap penyiapan bahan baku

2. Tahap reaksi

3. Tahap pemurnian produk

2.5.1. Tahap Penyiapan Bahan Baku

Pada tahap ini bertujuan untuk menyiapkan Gliserin dan asam

campuran yang berupa campuran asam nitrat dan asam sulfat sebelum

direaksikan dalam reaktor. Bahan baku gliserin diperoleh dipasaran

dengan kemurnian sekitar 99.8 %.

Tahap penyiapan bahan baku meliputi :

1. Asam sulfat dan asam nitrat dari tangki penyimpan (T-01 dan T-02)

dialirkan menuju mixer 1 (M-01) untuk dilakukan pencampuran. Hal ini



dilakukan untuk mendapatkan larutan asam campuran dan untuk memecah

asam nitrat menjadi ion nitrit. Adapun perbandingan berat yang dipakai

untuk mendapatkan larutan asam campuran adalah berat asam sulfat : berat

asam nitrat = 60:40 (Technical Manual : Military Explosive, 1984).

2. Mengalirkan gliserol dari tangki penyimpan (T-03) dan larutan asam

campuran dari mixer 1 (M-01) ke dalam reaktor dengan terlebih dahulu

didinginkan dengan pendingin (HE-01 dan HE-02) sampai suhu operasi

reaktor pada15oC. Media pendingin yang digunakan pada HE adalah

cooling brine yang berupa 30 % CaCl2 dengan pertimbangan bahwa

cooling brine bisa untuk pendinginan sampai suhu rendah (sub nol). Range

suhu untuk pendinginan cooling brine CaCl2 : -40 s/d 20 oC (Kern, 1950).

2.5.2. Tahap Reaksi Nitrasi Pembentukan Nitrogliserin

Adapun reaksi yang terjadi di reaktor adalah :


Konversi di reaktor adalah 95 % dan reaksi berlangsung pada suhu 15oC

dan tekanan 1 atm. Reaktor menggunakan pendingin koil dengan media

pendingin cooling brine 30 % CaCl2 . Reaktor juga dilengkapi dengan

isolasi jenis polyurethane untuk menjaga suhu di dinding reaktor dan

mencegah panas masuk dari udara.

2.5.3. Tahap Pemurnian Produk

Nitrogliserin hasil reaksi, gliserin sisa, air dan asam bekas keluar

dari reaktor menuju dekanter D-01 untuk dipisahkan dari asam bekas

berdasarkan kelarutan dan perbedaan densitas. Nitrogliserin mempunyai




densitas lebih ringan berada di lapisan atas dipompa menuju tangki

pencuci TP untuk dicuci dengan air yang sebelumnya telah didinginkan

dengan HE-04 (media pendingin adalah cooling brine). Asam bekas dalam

dekanter D-01 mempunyai densitas lebih besar berada pada lapisan bawah,

dipompa menuju unit pengolahan limbah.

Nitrogliserin dari tangki pencuci TP dipompa menuju dekanter

D-02 untuk dipisahkan. Nitrogliserin berada pada lapisan bawah dipompa

menuju tangki netralisasi TN untuk dinetralkan dengan larutan natrium

karbonat. Natrium karbonat dilarukan dengan air di mixer M-02 hingga

konsentrasi 5% berat. Sebelum digunakan di tangki netralisasi didinginkan

dengan HE-04 (media pendingin yang digunakan adalah cooling brine).

Dari tangki netralisasi, nitrogliserin dialirkan ke tangki penyimpanan,

kemudian menuju unit packaging. Pada unit packaging, Nitrogliserin

dicampur dengan aseton dengan perbandingan 30 % berat aseton dan 70 %

berat Nitrogliserin. Masing-masing alat pada pemurnian produk dilengkapi

dengan isolasi jenis polyurethane untuk menjaga pada suhu 15 oC.

2.6. Diagram alir

2.6.1. Diagram Alir Proses (dapat dilihat di halaman berikutnya)

2.6.2. Diagram Alir Kualitatif (dapat dilihat di halaman berikutnya)

2.6.3. Diagram Alir Kuantitatif (dapat dilihat di halaman berikutnya)


Gambar 2.2 Diagram Alir Kualitatif



Gambar 2.3 Diagram Alir Kuantitatif (kg/jam


Nomor Arus (kg/jam) No

Komponen1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

1 H2SO4 1283.1725 1924.7587 1924.7587 1905.5112 19.2475 19.2475 19.0549 0.1927 2 HNO3 1924.7587 1283.1725 240.4125 238.0084 2.4041 2.4041 2.3801 0.0240 3 C3H8O3 534.6552 26.7328 26.4656 0.2672 0.2672 0.2647 0.0027 0.0027 4 CO2 0.0948 5 H2O 39.2808 39.6859 78.9667 1.0713 378.2051 374.4232 3.7821 657.5659 661.3480 654.7346 6.6134 4.6279 0.0047 4.6232 11.28026 C3H5N3O9 1252.5145 0.5170 1251.9975 1251.9975 0.9035 1251.0943 1251.0943 7 Na2CO3 0.2282 0.2282 8 Na2SO4 0.2788 9 NaNO3 0.0324

Jumlah 1964.0395 1322.8584 3286.8979 535.7265 3822.6236 2544.9254 1277.6984 657.5659 1935.2643 677.3378 1257.9271 0.0948 4.8561 0.2329 4.6232 1262.6884

Gambar Diagram Alir Proses Pembuatan Glycerin Trinitrate dari Gliserin dan Asam Nitrat

Keterangan Gambar : D : Dekanter M : Mixer R : Reaktor HE : Heat exchanger TP : Tangki Pencuci TN : Tangki Netralisasi P : Pompa T-01 : Tangki Asam Sulfat T-02 : Tangki Asam nitrat T-03 : Tangki Gliserin T-04 : Tangki Nitrogliserin T-05 : Tangki Aseton W-2 : Packaging System

Instrument : FIC : Flow Indicator Controller LIC : Level Indicator Controller LI : Level Indicator TIC : Temperature Indicator Controller ILIC : Interface Level Indicator Controller : Nomor Arus : Suhu, °C : Tekanan, atm


2.7 Neraca Massa dan Neraca Panas

Produk : Nitrogliserin 99 %

Kapasitas perancangan : 10.000 ton/tahun

Waktu operasi selama 1 tahun : 330 hari

Waktu operasi selama 1 hari : 24 jam

2.7.1 Neraca Massa

Diagram alir neraca massa sistem tabel

Basis perhitungan : 1 jam operasi

Satuan : kg

Tabel 2.3 Neraca Massa Overall

input output

Komponen

Arus

1

Arus

2

Arus

4

Arus

8

Arus

14

Arus

15

Arus

6

Arus

10

Arus

12

Arus

16

H2SO4 1924,7587 1905,5111 19,0551

HNO3 1283,1725 238,0084 2,3801

C3H8O3 534,6552 26,4655 0,2647 0,0027

CO2 0,0948

H2O 39,2808 39,6859 1,0713 657,5712 0,0047 4,6232 374,4238 654,7397 11,2802

C3H8N3O9 0,5167 0,9035 1251,0943

Na2CO3 0,2282

Na2SO4 0,2788

NaNO3 0,0324

1964,0395 1322,8584 535,7265 657,5712 0,2329 4,6232 2544,9248 677,3431 0,0948 1262,6884

Total 4485,0517 4485,0518



2.7.2 Neraca Panas

Basis perhitungan : 1 jam operasi

Satuan : kJ

2.7.2.1 Neraca panas di Mixer – 01

Tabel 2.4 Neraca panas di Mixer – 01

Komponen input output

Q masuk 4822,5663 -

Q pencampuran 125950,1873 -

Q keluar - 4822,5663

Q pendingin - 125950,1873

Total 130772,7536 130772,7536

2.7.2.2 Neraca panas di Cooler HE-01

Tabel 2.5 Neraca panas di HE-01


Q masuk arus 3 4822,5663 -

Q keluar arus 3 - -11515,6846


Total 4822,5663 4822,5663



2.7.2.3 Neraca Panas di Cooler HE-02



Q masuk arus 4 7652,0498 -

Q keluar arus 4 - -15225,7760


Total 7652,0498 7652,0498

2.7.2.4 Neraca Panas di Reaktor

Tabel 2.7 Neraca panas di Reaktor


Q masuk reaktor -26777,1663 -

Q keluar reaktor - -17878,4221

Q reaksi standar -45227,1040

Q pendingin - -54125,8482

Total -72004,2703 -72004,2703

2.7.2.5 Neraca Panas Dekanter D-01

Tabel 2.8 Neraca panas di Dekanter 01


Q masuk -17878,4221 -

Q keluar fase atas - -11136,2073

Q keluar fase bawah - -6742,2148

Total -17878,4221 -17878,4221



2.7.2.6 Neraca Panas Cooler HE-03



Q masuk 14022,8635 -

Q keluar - -28076,2215


Total 14022,8635 14022,8635

2.7.2.7 Neraca Panas Tangki Pencuci

Tabel 2.10 Neraca panas di Tangki Pencuci


Q masuk arus 7 -11136,2073 -

Q keluar arus 8 -28076,2215 -


Total -39212,4288 -39212,4288

2.7.2.8 Neraca Panas Dekanter D-02

Tabel 2.11 Neraca panas di Dekanter 02


Q masuk -39212,4288 -

Q keluar fase atas - -27870,8219

Q keluar fase bawah - -11341,6049

Total -39212,4288 -39212,4288



2.7.2.9 Neraca panas Mixer-02

Tabel 2.12 Neraca panas di Mixer – 02


Q masuk 99,4023 -

Q pelarutan 6042,9137 -

Q keluar - 99,4023


Total 6124,3160 6124,3160

2.7.2.10 Neraca Panas di Cooler HE-04



Q masuk arus 13 99,4023 -

Q keluar arus 13 - -198,8196


Total 99,4023 99,4023

2.7.2.11 Neraca Panas di Tangki Netraliser

Tabel 2.14 Neraca panas di Tangki Netraliser


Q masuk arus 11 -11341,6045 -

Q masuk arus 13 -198,8196 -

Q keluar - -11547,2246

Q reaksi standar -1801,9995


Total -13342,4236 -13342,4236



2.8 Lay Out Pabrik dan Peralatan

2.8.1 Lay Out Pabrik

Tata letak pabrik merupakan suatu pengaturan yang optimal dari

seperangkat fasilitas-fasilitas dalam pabrik. Tata letak yang tepat sangat

penting untuk mendapatkan efisiensi, keselamatan, dan kelancaran kerja

para pekerja serta keselamatan proses.

Untuk mencapai kondisi yang optimal, maka hal-hal yang harus

diperhatikan dalam menentukan tata letak pabrik adalah (Vilbrant &

Dryden, 1959) :

1. Pabrik nitrogliserin ini merupakan pabrik baru (bukan

pengembangan), sehingga penentuan lay out tidak dibatasi oleh

bangunan yang ada.

2. Kemungkinan perluasan pabrik sebagai pengembangan pabrik di masa

depan.

3. Faktor keamanan sangat diperlukan untuk bahaya kebakaran dan

ledakan, maka perencanaan lay out selalu diusahakan jauh dari sumber

api, bahan panas, dan dari bahan yang mudah meledak, juga jauh dari

asap atau gas beracun.

4. Sistim kontruksi yang direncanakan adalah out door untuk menekan

biaya bangunan dan gedung, dan juga karena iklim Indonesia

memungkinkan konstruksi secara out door.

5. Harga tanah amat tinggi sehingga diperlukan efisiensi dalam

pemakaian dan pengaturan ruangan / lahan.




Secara garis besar lay out dibagi menjadi beberap bagian utama,

yaitu :

a. Daerah administrasi / perkantoran, laboratorium dan ruang kontrol

Merupakan pusat kegiatan administrasi pabrik yang mengatur

kelancaran operasi. Laboratorium dan ruang kontrol sebagai pusat

pengendalian proses, kualitas dan kuantitas bahan yang akan diproses

serta produk yang dijual.

b. Daerah proses

Merupakan daerah dimana alat proses diletakkan dan proses

berlangsung.

c. Daerah penyimpanan bahan baku dan produk.

Merupakan daerah untuk tangki bahab baku dab produk.

d. Daerah gudang, bengkel dan garasi.

Merupakan daerah untuk menampung bahan-bahan yang diperlukan

oleh pabrik dan untuk keperluan perawatan peralatan proses.

e. Daerah utilitas

Merupakan daerah dimana kegiatan penyediaan bahan pendukung

proses berlangsung dipusatkan.



TangkiAsam Sulfat

TangkiAsam Nitrat

TangkiGliserol

Mixer-01

Reaktor

Dekanter-01 Dekanter-02

TangkiPencuci

TangkiNetralisasi

TangkiNitrogliserinMixer-02

HE-01

HE-02

HE-03

HE-04

Skala = 1: 500

Gambar 2. 4 Layout Alat Proses

U


Keterangan :

1. Pos keamanan

2. Parkir

3. Kantor

4. Garasi

5. Bengkel

6. Pemadam kebakaran

7. Poliklinik

8. Kantin

9. Musholla

10. Laboratorium

11. Gudang

12. Area tangki bahan baku

13. Area proses

14. Area produk

15. Control room

16. Area perluasan

17. Area utilitas

18. Pengolahan limbah

19. Pembangkit listrik

20. Pengolahan air laut dan pompa pemadam kebakaran dengan air laut

1

11 6

3

10

14

15

4

589 7

20

16

12

2

Jalan Raya

Laut

13

17

18 19

Skala = 1 : 6500

Gambar 2.5 Tata letak pabrik

*** BAB II Desskripsi Proses


2.8.2 Lay out peralatan

Beberapa hal yang harus diperhatikan dalam menentukan lay out peralatan

proses pada pabrik nitrogliserin, antara lain (Vilbrant & Dryden, 1959) :

1. Aliran bahan baku dan produk

Pengaliran bahan baku dan produk yang tepat akan memberikan

keuntungan ekonomi yang besar serta menunjang kelancaran dan

keamanan produksi.

2. Aliran udara

Aliran udara di dalam dan di sekitar area proses perlu diperhatikan

kelancarannya. Hal ini bertujuan untuk menghindari terjadinya

stagnasi udara pada suatu tempat sehingga mengakibatkan akumulasi

bahan kimia yang dapat mengancam keselamatan pekerja.

3. Cahaya

Penerangan seluruh pabrik harus memadai dan pada tempat-tempat

proses yang berbahaya atau beresiko tinggi perlu adanya penerangan

tambahan.

4. Lalu lintas manusia

Dalam perancangan lay out pabrik perlu diperhatikan agar pekerja

dapat mencapai seluruh alat proses dangan cepat dan mudah. Hal ini

bertujuan apabila terjadi gangguan pada alat proses dapat segera

diperbaiki. Keamanan pekerja selama menjalani tugasnya juga

diprioritaskan.



5. Pertimbangan ekonomi

Dalam menempatkan alat-alat proses diusahakan dapat menekan biaya

operasi dan menjamin kelancaran dan keamanan produksi pabrik.

6. Jarak antar alat proses

Untuk alat proses yang mempunyai suhu dan tekanan operasi tinggi

sebaiknya dipisahkan dengan alat proses lainnya, sehingga apabila

terjadi ledakan atau kebakaran pada alat tersebut maka kerusakan

dapat dieliminir.

Tata letak alat-alat proses harus dirancang sedemikian rupa

sehingga :

- Kelancaran proses produksi dapat terjamin

- Dapat mengefektifkan luas lahan yang tersedia

- Biaya kapital handling menjadi rendah dan dapat menghemat

pengeluaran untuk kapital yang kurang penting

- Karyawan mendapat kepuasan kerja agar dapat meningkatkan

produktifitas kerja disamping keamanan yang terjadi



BAB III

SPESIFIKASI ALAT

3.1 Mixer-01

Kode : M-01

Fungsi : Mencampur asam sulfat dan asam nitrat

Tipe : Silinder tegak, head and bottom torisperical

Jumlah : 1 buah

Kondisi operasi

• Tekanan : 1 atm

• Suhu umpan : 30 °C

Dimensi tangki :

Diameter : 1,1493 m

Tinggi : 1,1493 m

Tebal shell : 0,1875 in (0,47625 cm)

Dimensi head :

Tebal : 0,1875 in (0,47625 cm)

Tinggi : 0,2462 m

Pengaduk :

Jenis : flade blade turbine impellers dengan 6 blade dan

baffle

Diameter : 0,3831 m

Panjang blade : 0,09577 m

Jumlah : 2

BAB III Spesifikasi Alat ***


Kecepatan : 82,8299 rpm

Tenaga motor : 0,5 HP

3.2 Mixer 02

Kode : M-02

Fungsi : Melarutkan Na2CO3 dalam air


Jumlah : 1 buah

Kondisi operasi

• Tekanan : 1 atm


Dimensi tangki :

Diameter : 1,0604 m

Tinggi : 1,0604 m

Tebal shell : 0,1875 in (0,47625 cm)

Dimensi head :

Tebal : 0,25 in (0,635 cm)

Tinggi : 0,2274 m

Pengaduk :


baffle

Diameter : 0,3535 m


Jumlah : 1




Tenaga motor : 0,5 HP

3.3 Reaktor

Kode : R-01

Fungsi : Sebagai tempat terjadinya reaksi gliserin dan asam

campuran menjadi nitrogliserin

Tipe : Continuous Stirred Tank Reactor (CSTR)

Kondisi operasi : P = 1 atm, T = 15 oC

Bahan Konstruksi : Stainless steel SA 333 grade C

Jumlah : 1 buah

Volume : 641,2388 ft3 = 18,1535 m3

Tinggi cairan : 13,8097 ft = 4,2092 m

Tinggi total : 17,7316 ft = 5,4046 m

Diameter : 7,4193 ft = 2,2614 m

Tinggi head : 1,4465 ft = 0,4409 m

Tebal shell : 0,25 in = 0,0064 m

Tebal head : 0,3125 in = 0,0079 m

Pengaduk

Jenis Pengaduk : Turbin enam flat blade dengan empat baffle

Diameter : 2,4731 ft = 0,7538 m


Daya : 60 HP



Pendingin

Jenis : pendingin koil

Pendingin : cooling brine

Jumlah lilitan : 37

Pipa Koil :

- IPS : 1,5 in

- OD : 1,9 in

- SN : 40

- ID : 1,61 in

Tinggi koil : 3,5712m

Diameter helix : 1,5830 m

Volume koil : 0,0086 m3

Konstruksi : Stainless steel SA 333 grade C

Tabel 3.1 Pipa pemasukan dan pengeluaran pada reaktor

Komponen IPS SN ID (in) OD (in) Flow area (in2)

Gliserol 1,5 40 1,5 1,9 1,76

Asam Campuran 1,5 40 1,5 1,9 1,76

Produk Nitrogliserin 1,5 40 1,5 1,9 1,76

Pendingin 2 40 2,067 2,38 3,35

3.4 Dekanter 01

Fungsi : Memisahkan fase asam dari produk nitrogliserin

Tipe : Continuous gravity decanter



Jumlah : 1 buah

Kondisi operasi : T = 15 °C

P = 1 atm

Bahan konstruksi : Carbon steel SA 283 grade C

Diameter : 1,1367 m

Panjang : 3,4101 m

Panjang head : 0,2477 m

Tebal shell : 0,1875 in

Tebal head : 0,25 in

3.5 Dekanter 02

Fungsi : Memisahkan fase air dari produk nitrogliserin

Tipe : Continuous gravity decanter

Jumlah : 1 buah

Kondisi operasi : T = 15 °C

P = 1 atm

Bahan konstruksi : Carbon steel SA 283 grade C

Diameter : 0,5431 m

Panjang : 1,6293 m

Panjang head : 0,1502 m

Tebal shell : 0,1875 in



*** Prarancangan Pabrik Nitrogliserin dari Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi kapasitas 10.000 ton/tahun 3.6 Tangki Pencuci

Kode : TP

Fungsi : Mencuci sisa asam dan gliserol yang masih terikut

dalam produk nitrogliserin dengan menggunakan

air.



Jumlah : 1 buah

Kondisi operasi

• Tekanan : 1 atm


Dimensi tangki :

Diameter : 1,1632 m

Tinggi : 1,1632 m

Tebal shell : 0,1875 in (0,47625 cm)

Dimensi head :

Tebal : 0,25 in (0,635 cm)

Tinggi : 0,3254 m

Pengaduk :


baffle

Diameter : 0,5377 m


Jumlah : 2




Tenaga motor : 60 HP

3.7 Tangki Netraliser

Kode : TN

Fungsi : Netralisasi sisa asam yang masih terikut

dalam produk nitrogliserin dengan menggunkan

larutan Na2CO3



Jumlah : 1 buah

Kondisi operasi

• Tekanan : 1 atm


Dimensi tangki :

Diameter : 1,3429 m

Tinggi : 1,3429 m

Tebal shell : 0,1875 in (0,47625 cm)

Dimensi head :

Tebal : 0,25 in (0,635 cm)

Tinggi : 0,2821 m

Pengaduk :


baffle



Diameter : 0,4476 m


Jumlah : 2


Tenaga motor : 30 HP

3.8 Tangki Asam Sulfat

Kode : T-01

Fungsi : Menyimpan asam sulfat selama 1 minggu

Tipe : Tangki silinder tegak dengan dasar datar (flat bottom)

dan bagian atas conical.

Jumlah : 1 buah

Kondisi penyimpanan

• Suhu : 30 ° C

• Tekanan : 1 atm

Kapasitas : 220,122 m3

Bahan konstruksi : Stainless steel SA 167

Diameter : 6,096 m

Tinggi : 9,144 m

Tebal shell

Course 1 : 0,4375 in


Course 3 : 0,375 in



Course 4 : 0,375 in



Tinggi head : 1,1088 m

Tinggi total : 10,2529 m

3.9 Tangki Asam Nitrat

Kode : T-02

Fungsi : Menyimpan asam nitrat selama 1 minggu



Jumlah : 1 buah

Kondisi penyimpanan

• Suhu : 30 ° C

• Tekanan : 1 atm



Diameter : 6,0961 m

Tinggi : 7,3153 m

Tebal shell

Course 1 : 0,375 in

Course 2 : 0,375 in








3.10 Tangki Gliserol

Kode : T-03

Fungsi : Menyimpan liserol selama 1 minggu



Jumlah : 1 buah

Kondisi penyimpanan

• Suhu : 30 ° C

• Tekanan : 1 atm


Bahan konstruksi : Carbon steel SA 283

Diameter : 4,5721 m

Tinggi : 5,4865 m

Tebal shell

Course 1 : 0,375 in

Course 2 : 0,375 in




*** Prarancangan Pabrik Nitrogliserin dari Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi kapasitas 10.000 ton/tahun Tinggi head : 0,8316 m


3.11 Tangki Nitrogliserin

Kode : T-04

Fungsi : Menyimpan nitrogliserin selama 1 minggu



Jumlah : 1 buah

Kondisi penyimpanan

• Suhu : 15 ° C

• Tekanan : 1 atm



Diameter : 4,5721 m

Tinggi : 9,1441 m

Tebal shell




Course 4 : 0,25 in

Course 5 : 0,25 in



*** Prarancangan Pabrik Nitrogliserin dari Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi kapasitas 10.000 ton/tahun Tinggi head : 0,8316 m


3.12 Tangki Acetone

Kode : T-05

Fungsi : Menyimpan Aceton selama 1 minggu



Jumlah : 1 buah

Kondisi penyimpanan

• Suhu : 35 ° C

• Tekanan : 1 atm



Diameter : 4,5721 m

Tinggi : 10,9729 m

Tebal shell

Course 1 : 0,375 in

Course 2 : 0,375 in

Course 3 : 0,375 in



Course 6 : 0,25 in


*** Prarancangan Pabrik Nitrogliserin dari Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi kapasitas 10.000 ton/tahun Tebal head : 0,3125 in



3.13 Tangki Brine Water

Kode : T-06

Fungsi : Menampung brine water sebagai media pendingin

reaktor dan HE



Jumlah : 1 buah

Kondisi penyimpanan

• Suhu : 15 ° C

• Tekanan : 1 atm

Kapasitas : 132, m3


Diameter : 3,0480 m

Tinggi : 9,1440 m

Tebal shell

Course 1 : 0,25 in

Course 2 : 0,25 in

Course 3 : 0,25 in

Course 4 : 0,25 in



Course 5 : 0,25 in




3.14 Cooler 1

Kode : HE-01

Fungsi : mendinginkan mixed acid dari Mixer-01 sebelum

masuk reactor dari 30 oC sampai 15 oC

Jenis : double pipe heat exchanger

Jumlah : 1 buah

Beban panas : 14.271,5643 kJ/jam

Luas area transfer : 17,5158 ft2

Inner Pipe

Bahan konstruksi : Carbon Steel

Fluida : brine water

IPS : 1,5 in

SN : 40

ID : 1,61 in

OD : 1,90 in

Panjang hair pin : 48 ft

Jumlah hair pin : 2 buah

∆P : 0,0696 psi



Annulus

Bahan konstruksi : Cast Steel

Fluida : asam campuran

IPS : 2,5 in

SN : 40

ID : 2,469 in

OD : 2,88 in

∆P : 6,1892 psi

Uc : 19,0549 Btu/hr.ft2.oF

Ud : 15,1204 Btu/hr.ft2.oF

Rd : 0,0137 hr.ft2.oF/Btu

Rd required : 0,003 hr.ft2.oF/Btu

3.15 Cooler 2

Kode : HE-02

Fungsi : mendinginkan gliserol sebelum masuk reaktor

dari 30 oC sampai 15 oC


Jumlah : 1 buah



Inner Pipe





IPS : 1,25 in

SN : 40

ID : 1,38 in

OD : 1,66 in



∆P : 5,4841 psi

Annulus


Fluida : gliserol

IPS : 2 in

SN : 40

ID : 2,067 in

OD : 2,38 in

∆P : 2,5814 psi






*** Prarancangan Pabrik Nitrogliserin dari Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi kapasitas 10.000 ton/tahun 3.16 Cooler 3

Kode : HE-03

Fungsi : mendinginkan air sebelum masuk tangki pencuci

dari 30 oC sampai 15 oC


Jumlah : 1 buah



Inner Pipe



IPS : 1 in

SN : 40

ID : 1,049 in

OD : 1,32 in



∆P : 7,1464 psi

Annulus


Fluida : air

IPS : 1,5 in

SN : 40



ID : 1,61 in

OD : 1,90 in

∆P : 4,4371 psi





3.17 Cooler 4

Kode : HE-04

Fungsi : mendinginkan campuran soda ash dari mixer 02

sebelum masuk tangki netralisasi dari 30 oC

sampai 15 oC


Jumlah : 1 buah



Inner Pipe



IPS : 2 in

SN : 40

ID : 2,067 in



OD : 2,38 in



∆P : 3,4773 psi

Annulus


Fluida : gliserol

IPS : 3 in

SN : 40

ID : 3,068 in

OD : 3,5 in

∆P : 0,000035 psi





3.18 Pompa 01

Kode : P-01

Fungsi : mengalirkan asam sulfat dari tangki penyimpan ke

mixer-01

Jenis : centrifugal pump

Jumlah : 1



Kapasitas : 5,7534 m3/jam

Daya motor : 5,0 HP

NPSH required : 3 m

NPSH available : 9,9348 m

Pipa :

IPS : 0,25 in

SN : 40

ID : 0,364 in

OD : 0,540 in

3.19 Pompa 02

Kode : P-02

Fungsi : mengalirkan asam nitrat dari tangki penyimpan ke

mixer-01


Jumlah : 1


Daya motor : 5,0 HP

NPSH required : 3 m

NPSH available : 9,,9636 m

Pipa :

IPS : 0,125 in

SN : 40



ID : 0,269 in

OD : 0,405 in

3.20 Pompa 03

Kode : P-03

Fungsi : mengalirkan asam campuran dari mixer 01 ke

reaktor


Jumlah : 1


Daya motor : 7,5 HP

NPSH required : 3 m


Pipa :

IPS : 0,25 in

SN : 40

ID : 0,364 in

OD : 0,54 in

3.21 Pompa 04

Kode : P-04

Fungsi : mengalirkan gliserol dari tangki penyimpan ke

reaktor




Jumlah : 1


Daya motor : 5,0 HP

NPSH required : 3 m


Pipa :

IPS : 0,375 in

SN : 40

ID : 0,493 in

OD : 0,675 in

3.22 Pompa 05

Kode : P-05

Fungsi : mengalirkan arus dari reaktor ke dekanter 01


Jumlah : 1


Daya motor : 5,0 HP

NPSH required : 3 m


Pipa :

IPS : 0,375 in



SN : 40

ID : 0,493 in

OD : 0,675 in

3.23 Pompa 06

Kode : P-06

Fungsi : mengalirkan arus atas dekanter 01 ke tangki

pencuci


Jumlah : 1


Daya motor : 2,0 HP

NPSH required : 3 m


Pipa :

IPS : 1 in

SN : 40

ID : 1,049 in

OD : 1,32 in

3.24 Pompa 07

Kode : P-07

Fungsi : mengalirkan arus dari tangki pencuci ke

dekanter 02




Jumlah : 1


Daya motor : 0,5 HP

NPSH required : 3 m


Pipa :

IPS : 1,25 in

SN : 40

ID : 1,38 in

OD : 1,66 in

3.25 Pompa 08

Kode : P-08

Fungsi : mengalirkan arus bawah dekanter 02 ke tangki

netraliser


Jumlah : 1


Daya motor : 1,0 HP

NPSH required : 3 m




Pipa :

IPS : 1 in

SN : 40

ID : 1,049 in

OD : 1,32 in

3.26 Pompa 09

Kode : P-09

Fungsi : mengalirkan arus dari tangki netraliser ke tangki

penyimpan nitrogliserin.


Jumlah : 1


Daya motor : 3,0 HP

NPSH required : 3 m


Pipa :

IPS : 1 in

SN : 40

ID : 1,049 in

OD : 1,32 in


*** Prarancangan Pabrik Nitrogliserin dari Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi kapasitas 10.000 ton/tahun 3.27 Pompa 10

Kode : P-10

Fungsi : mengalirkan asam sulfat dari tangki penyimpan ke

mixer-01


Jumlah : 1


Daya motor : 0,5 HP

NPSH required : 3 m


Pipa :

IPS : 1,25 in

SN : 40

ID : 1,38 in

OD : 1,66 in



BAB IV

UNIT PENDUKUNG PROSES

DAN LABORATORIUM

4.1 Unit Pendukung Proses

Unit pendukung proses atau yang lebih dikenal dengan sebutan

utilitas merupakan bagian penting untuk penunjang proses produksi dalam

pabrik. Utilitas di pabrik nitrogliserin yang dirancang antara lain meliputi

unit pengadaan air, unit pengadaan udara tekan, unit pengadaan listrik, unit

pengadaan bahan bakar dan unit refrigerasi.

1. Unit Pengadaan Air

Unit ini bertugas menyediakan dan mengolah air untuk memenuhi

kebutuhan air sebagai berikut :

a. Air pendingin dan pemadam kebakaran

b. Air proses (pencuci sisa asam dan gliserol di tangki pencuci serta

air pelarut Na2CO3 untuk netraslisasi asam)

c. Air konsumsi umum dan sanitasi

Sumber air berasal dari air laut dan air tanah.

2. Unit Pengadaan Udara Tekan

Unit ini bertugas untuk menyediakan udara tekan untuk kebutuhan

instrumentasi pneumatic, untuk penyediaan udara tekan di bengkel

dan untuk kebutuhan umum yang lain.

BAB IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium ***


3. Unit Pengadaan Listrik

Unit ini bertugas menyediakan listrik sebagai tenaga penggerak untuk

peralatan proses, keperluan pengolahan air, peralatan-peralatan

elektronik atau listrik AC, maupun untuk penerangan. Listrik

disupplay dari PLN dan dari generator sebagai cadangan bila listrik

dari PLN mengalami gangguan.

4. Unit Pengadaan Bahan Bakar

Unit ini bertugas menyediakan bahan bakar untuk kebutuhan boiler

dan generator.

5. Unit Refrigerasi

Unit ini bertugas untuk untuk menyuplai pendingin yang berupa

cooling brine dengan suhu -5oC.

4.1.1 Unit Pengadaan Air

4.1.1.1 Air Pendingin dan Pemadam Kebakaran

Air pendingin yang digunakan dibagi menjadi 2 yaitu air pendingin

yang berasal dari cooling brine (CaCl2 dilarutkan dalam air tanah hingga

konsentrasi 30% berat) dan dari air laut. Cooling brine digunakan sebagai

pendingin pada reaktor dan heat exchanger, sedangkan yang dari air laut

digunakan pada condenser refrigerasi. Kedua jenis air pendingin ini tidak

memerlukan cooling tower. Cooling brine setelah digunakan untuk

pendingin reaktor dan heat exchanger dilakukan proses pendinginan di

sistem refrigerasi sehingga bisa digunakan kembali. Air laut langsung

dialirkan ke saluran pembuangan air setelah digunakan sebagai media



pendingin. Air tanah untuk pelarut CaCl2 dipompa bersama dengan air

tanah untuk kebutuhan pelarut Na2CO3, air umpan boiler dan air konsumsi

umum dan sanitasi dengan menggunakan pompa berdaya 10 HP.

Kemudian diolah terlebih dahulu sesuai keperluannya.

Air laut diperoleh dari laut yang tidak jauh dari lokasi pabrik.

Selain sebagai media pendingin, air laut juga digunakan sebagai air

pemadam kebakaran. Air pendingin yang dibutuhkan tidak terlalu besar

karena hanya digunakan pada condenser refrigerasi sebagai media

pendingin Amonia. Alasan digunakannya air laut sebagai media pendingin

dan pemadam kebakaran adalah karena faktor - faktor sebagai berikut :

a. Air laut dapat diperoleh dalam jumlah yang besar dengan biaya murah

b. Mudah dalam pengaturan dan pengolahannya

c. Dapat menyerap sejumlah panas per satuan volume yang tinggi

d. Tidak terdekomposisi

e. Tidak dibutuhkan cooling tower, karena langsung dibuang lagi ke laut

Hal-hal yang perlu diperhatikan dalam pengolahan air laut sebagai

pendingin adalah :

a. Partikel-partikel besar / mikroba (organisme laut dan konstituen lain)

b. Partikel-partikel kecil / mikroba laut (ganggang dan mikroorganisme

laut) yang dapat menyebabkan fouling pada alat heat exchanger

Kebutuhan air pendingin dari air laut yang digunakan sebesar 8693,2269

kg/jam ( 8,7330m3/jam).



Untuk menghindari fouling yang terjadi pada alat – alat penukar

panas maka perlu diadakan pengolahan air laut. Pengolahan dilakukan

secara fisis (screening) dan kimia (penambahan Chlorine).

Tahapan pengolahan air laut adalah :

Air laut dihisap dari bak suction / basin yang langsung berada di

pinggir laut dengan menggunakan pompa menuju strainer. Dalam

pengoperasian digunakan 2 buah pompa (1 service dan 1 stand by) untuk

air pendingin sedangkan untuk air pemadam digunakan 2 buah pompa

yang dalam keadaan stand by semua. Sebelum masuk pompa, air

dilewatkan pada traveling screen untuk menyaring partikel dengan ukuran

besar. Di dalam basin diinjeksikan sodium hipoklorit NaOCl secara

kontinyu untuk menjaga kandungan klorin minimum 1 ppm. Klorin

berguna untuk mencegah pertumbuhan ganggang, kerang laut dan binatang

(organisme) air laut lainnya. Injeksi klorin dilakukan dengan 2 cara yaitu

injeksi kontinyu di basin dan intermitten di pipa pengaliran yang menuju

area proses. Strainer yang digunakan mempunyai saringan stainless steel

0,4 mm, fungsinya untuk menyaring partikel dengan ukuran kecil. Dari

strainer, air langsung mengalir menuju area proses. Diagram pengolahan

air pendingin dan pemadam dari air laut sebagai berikut :



Gambar 4.1 Diagram alir pengolahan air laut

Sodium hipoklorit (NaOCl) dihasilkan dari proses elektrolisa air

laut. Sistem pembuatan hipoklorit (Chloropac) terdiri dari dua buah

komponen utama yaitu sel-sel pembangkit dan penyedia tegangan. Sel-sel

pembangkit terdiri dari pipa-pipa yang dialiri air laut dan sel-sel penyedia

tegangan menghasilkan arus DC sehingga proses elektrolisa dapat terjadi.

Dalam perancangan ini diinjeksikan klorin sebanyak 1,7 ppm.

Untuk kondisi normal jika digunakan klorin 1 ppm maka residual klorin

sebanyak 0,05 ppm, kandungan klorin sebesar ini tidak menyebabkan

korosi pada pipa (Powell, hal. 508).

Untuk memompakan air laut dan mengatasi penurunan tekanan

pada perpipaan dan di peralatan, digunakan jenis pompa centrifugal 1

stage dengan daya motor tiap pompa 2 HP, sedangkan untuk air pemadam



kebakaran disediakan pompa dengan daya motor tiap pompa 11 HP,

dengan kapasitas masing-masing 550 gpm.

4.1.1.2 Air tanah untuk kebutuhan air proses, keperluan umum dan sanitasi

Untuk kebutuhan air proses, air keperluan umum dan sanitasi

sumber yang digunakan adalah air yang diambil dari dalam tanah. Hal

yang perlu diperhatikan dalam pengolahan air proses adalah :

a. Kesadahan (hardness), yang dapat menyebabkan kerak

b. Adanya zat besi, yang dapat menimbulkan korosi

Pengolahan air tanah untuk kebutuhan air proses sama dengan

pengolahan air untuk konsumsi umum dan sanitasi. Skema pengolahannya

dapat dilihat pada gambar 4.2.

Air proses dalam perancangan pabrik nitrogliserin ini digunakan

sebagai pencuci sisa asam dan gliserol pada tangki pencuci serta untuk

melarutkan Na2CO3.

Jumlah kebutuhan air tanah untuk keperluan ini adalah sebesar

1423,9756 kg/jam (1,4326 m3/jam).



Gambar 4.2 Diagram alir pengolahan air tanah

4.1.1.3 Air Konsumsi Umum dan Sanitasi

Sumber air untuk keperluan konsumsi dan sanitasi juga berasal dari

air tanah. Air ini digunakan untuk memenuhi kebutuhan air minum,

laboratorium, kantor, perumahan, dan pertamanan. Air konsumsi dan

sanitasi harus memenuhi beberapa syarat, yang meliputi syarat fisik, syarat

kimia, dan syarat bakteriologis.

Syarat fisik :

a. Suhu di bawah suhu udara luar

b. Warna jernih

c. Tidak mempunyai rasa dan tidak berbau



Syarat kimia :

a. Tidak mengandung zat organik

b. Tidak beracun

Syarat bakteriologis :

Tidak mengandung bakteri – bakteri, terutama bakteri yang pathogen.

(Raymond D, 1999)

Jumlah air tanah untuk air konsumsi dan sanitasi = 815,8798 kg/jam

= 0,8208 m3/jam

Tahap pengolahan air konsumsi umum dan sanitasi :

Rangkaian proses pengolahan air konsumsi umum dan sanitasi

menjadi 1 bagian dengan proses pengolahan air umpan boiler, hanya saja

setelah melalui proses penyaringan di Iron Removal Filter, air untuk

konsumsi umum selanjutnya diinjeksi larutan calsium hipoklorit untuk

mematikan kandungan biologis air. Konsentrasi calsium hipoklorit dijaga

sekitar 0,2 – 0,5 ppm. Untuk menjaga pH air minum, ditambah larutan

Ca(OH)2 sehingga pH-nya sekitar 6,8 – 7,0. Skema pengolahan dapat

dilihat di gambar 4.2.



Tabel 4.1 Total Kebutuhan Air Tanah (make up air)

Jumlah kebutuhan Jenis air

kg/jam m3/jam

Air konsumsi dan sanitasi

Air pencuci sisa asam

Air pelarut Na2CO3

802,6267

657,5660

0,2282

0,8075

0,6616

0,0002

Total 1460,4210 1,4693

Untuk keamanan dipakai 10 % berlebih, maka :

Total kebutuhan = 1606,4630 kg/jam = 1,6162 m3/jam

Untuk memompakan air tanah dengan jumlah di atas dan untuk

mengatasi perbedaan tekanan karena beda elevasi dan penurunan tekanan

pada perpipaan, digunakan pompa jenis Single Stage Centrifugal dengan

daya motor 7,5 HP.

Perancangan alat – alat yang diperlukan untuk pengolahan air tanah

meliputi :

1. Aerator

Spesifikasi :

Fungsi : Menghilangkan gas-gas terlarut dalam air dan

mengoksidasi besi agar mudah mengendap dengan cara

menghembuskan udara ke air

Jenis : Tangki silinder horisontal dengan torispherical head

Dari bagian atas dihembuskan udara dari sebuah fan

Jumlah : 1



Bahan konstruksi : Carbon steel SA-283 grade C

Kondisi operasi : P = 7 atm

T = 35 oC

Dimensi : D = 0,7 m

H = 2 m

Tebal shell = 0,3125 in

Head : Tebal head = 0,4375 in

Panjang head = 0,1922 m

2. Iron Removal Filter

Spesifikasi :

Fungsi : Menyaring endapan besi yang lolos dari surge aerator

Jenis : Tangki silinder tegak dengan torispherical head

Jumlah : 1

Bahan konstruksi : Low-alloy steel SA-202 grade A

Kondisi operasi : P = 7 atm

T = 35 oC

Resin : Manganese dioxide

Dimensi : D = 1 m

H = 1 m

Tebal shell = 0,3155 in

Head : Tebal head = 0,4135 in

Tinggi head = 0,2478 m



3. Tangki Penyimpan air proses konsumsi umum

Spesifikasi :

Kode : TU-02

Fungsi : Menyimpan air proses, umpan boiler dan konsumsi umum

keluar dari IRF

Tipe : Tangki silinder tegak dengan flat bottom dan conical roof

Kapasitas : 945 bbl (150,2456 m3)

Jumlah : 1

Kondisi penyimpanan : P = 1 atm

T = 35oC


Dimensi : D = 15 ft (4,5720 m)

H = 30 ft (9,1440 m)

Tebal shell = course 1 = 0,25 in (0,65 cm)

course 2 = 0,25 in (0,65 cm)

course 3 = 0,25 in (0,65 cm)

course 4 = 0,1875 in (0,476 cm)

course 5 = 0,1875 in (0,476 cm)

Bottom & roof : Tebal bottom = 0,25 in (0,65 cm)

Tebal roof = 0,1875 in (0,476 cm)

Tinggi roof = 3,2002 ft (0,9754 m)


*** Prarancangan Pabrik Nitrogliserin dari Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi kapasitas 10.000 ton/tahun 4.1.2 Unit Pengadaan Udara Tekan

Kebutuhan udara tekan untuk prarancangan pabrik nitrogliserin ini

diperkirakan sebesar 200 m3/jam, tekanan 100 psi dan suhu 35oC. Alat

untuk menyediakan udara tekan berupa kompresor yang dilengkapi dengan

dryer yang berisi silica gel untuk menyerap kandungan air sampai

maksimal 84 ppm.

Spesifikasi Kompresor yang dibutuhkan :

Kode : KU-01

Fungsi : Memenuhi kebutuhan udara tekan

Jenis : Single Stage Reciprocating Compressor

Jumlah : 1 buah

Kapasitas : 200 m3/jam

Tekanan suction : 1 atm (14,7 psi)

Tekanan discharge : 100 psi (6,8027 atm)

Suhu udara : 35 oC

Efisiensi : 80 %

Daya kompresor : 15 HP

4.1.3 Unit Pengadaan Listrik

Kebutuhan tenaga listrik di pabrik nitrogliserin ini dipenuhi oleh

PLN dan generator pabrik. Hal ini bertujuan agar pasokan tenaga listrik

dapat berlangsung kontinyu meskipun ada gangguan pasokan dari PLN.



Generator yang digunakan adalah generator arus bolak–balik

karena :

a. Tenaga listrik yang dihasilkan cukup besar

b. Tegangan dapat dinaikkan atau diturunkan sesuai kebutuhan

Kebutuhan listrik di pabrik ini antara lain terdiri dari :

1. Listrik untuk keperluan proses dan utilitas

2. Listrik untuk penerangan

3. Listrik untuk AC

4. Listrik untuk laboratorium dan instrumentasi

Besarnya kebutuhan listrik masing–masing keperluan di atas dapat

diperkirakan sebagai berikut :

4.1.3.1 Listrik untuk Keperluan Proses dan Utilitas

Kebutuhan listrik untuk keperluan proses dan keperluan

pengolahan air diperkirakan sebagai berikut :

Tabel 4.2 Kebutuhan Listrik untuk Keperluan Proses dan Utilitas

Nama Alat service HP Total HP

P-01 1 5 5

P-02 1 5 5

P-03 1 7,5 7,5

P-04 1 5 5

P-05 1 5 5

P-06 1 2 2

P-07 1 0,5 0,5

P-08 1 1 1

P-09 1 3 3



Nama Alat service HP Total HP

P-10 1 0,5 0,5

PU-01 1 2 2

PU-02 1 5 5

PU-03 1 3 3

PU-04 1 2 2

PU-05 1 2 2

PU-06 1 2 2

PU-07 1 15 15

PU-08 1 10 10

KU-01 1 15 15

Pengaduk Mixer-01 1 1 1

Pengaduk Mixer-02 1 1 1

Pengaduk Reaktor 1 60 60

Pengaduk Tangki Pencuci 1 60 60

Pengaduk Tangki Netralisasi 1 30 30

Jumlah 242,5

Jadi jumlah listrik yang dikonsumsi untuk keperluan proses dan

utilitas sebesar 242,5 HP. Diperkirakan kebutuhan listrik untuk alat yang

tidak terdiskripsikan sebesar ± 10 % dari total kebutuhan. Maka total

kebutuhan listrik adalah 266,75 HP atau sebesar 198,9155 kW.

4.1.4.2 Listrik untuk Penerangan

Untuk menentukan besarnya tenaga listrik digunakan persamaan :

DUFaL..

=

dengan : L : Lumen per outlet

a : Luas area, ft2


*** Prarancangan Pabrik Nitrogliserin dari Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi kapasitas 10.000 ton/tahun F : foot candle yang diperlukan (tabel 13 Perry 3th ed)

U : Koefisien utilitas (tabel 16 Perry 3th ed)

D : efisiensi lampu (tabel 16 Perry 3th ed)

Tabel 4.3 Jumlah Lumen Berdasarkan Luas Bangunan

Bangunan Luas, m2 Luas, ft2 F U D F/U.D Lumen

Pos keamanan 30 322,9095 20 0,5 0,75 53,3333 17221,8378

Parkir 400 4305,4595 10 0,49 0,75 27,2109 117155,3593

Musholla 100 1076,3649 20 0,55 0,75 48,4848 52187,3873

Kantin 50 538,1824 10 0,51 0,75 26,1438 14070,1289

Kantor 1000 10763,6486 30 0,60 0,75 66,6667 717576,5760

Poliklinik 75 807,2736 20 0,56 0,75 47,6190 38441,6023

Ruang kontrol 300 3229,0946 35 0,60 0,75 77,7778 251151,8016

Laboratorium 300 3229,0946 35 0,60 0,75 77,7778 251151,8016

Proses 3000 32290,9459 10 0,59 0,75 22,5989 729738,8908

Utilitas 2000 21527,2973 10 0,59 0,75 22,5989 486492,5939

Bengkel 200 2152,7297 10 0,53 0,75 25,1572 54156,7227

Gudang 400 4305,4595 5 0,53 0,75 12,5786 54156,7227

Power Plant 200 2152,7297 10 0,53 0,75 25,1572 54156,7227

Garasi 100 1076,3649 10 0,51 0,75 26,1438 28140,2579

Jalan dan taman 700 7534,5540 5 0,55 0,75 12,1212 91327,9279

Area perluasan 1000 10763,6486 5 0,57 0,75 11,6959 125890,6274

Jumlah 9855 106075,7573 3083016,9609

Jumlah lumen :

∗ untuk penerangan dalam bangunan = 2.865.798,4057 lumen

∗ untuk penerangan bagian luar ruangan = 217.218,4057 lumen



Untuk semua area dalam bangunan direncanakan menggunakan lampu

fluorescent 40 Watt dimana satu buah lampu instant starting daylight 40

W mempunyai 1.920 lumen (Tabel 18 Perry 3th ed.).

Jadi jumlah lampu dalam ruangan = 2.865.798, 40571920

= 1493 buah

Untuk penerangan bagian luar ruangan digunakan lampu mercury 100

Watt, dimana lumen output tiap lampu adalah 3.000 lumen (Perry 3th ed.).

Jadi jumlah lampu luar ruangan = 217.218,55523000

= 72 buah

Total daya penerangan = ( 40 W x 1493 + 100 W x 72 )

= 66.944,75196 W

= 66,9448 kW

4.1.3.3 Listrik untuk AC

Diperkirakan menggunakan tenaga listrik sebesar 15.000 Watt atau 15 kW

4.1.3.4 Listrik untuk Laboratorium dan Instrumentasi

Diperkirakan menggunakan tenaga listrik sebesar 10.000 Watt atau 10 kW.

Tabel 4.4 Total Kebutuhan Listrik Pabrik

No. Kebutuhan Listrik Tenaga listrik, kW

1.

2.

Listrik untuk keperluan proses dan utilitas

Listrik untuk keperluan penerangan

191,1229

66,9448



No. Kebutuhan Listrik Tenaga listrik, kW

3.

4.

Listrik untuk AC

Listrik untuk laboratoriun dan instrumentasi

15

10

Total 283,0677

Generator yang digunakan sebagai cadangan sumber listrik

mempunyai efisiensi 80 %, sehingga generator yang disiapkan harus

mempunyai output sebesar 353,8346 kW.

Dipilih menggunakan generator dengan daya 400 kW, sehingga

masih tersedia cadangan daya sebesar 46,1654 kW.

Spesifikasi Generator yang diperlukan :

Kode : GU-01

Fungsi : Memenuhi kebutuhan listrik

Jenis : AC generator

Jumlah : 1 buah

Kapasitas : 400 kW

Tegangan : 220/360 Volt

Efisiensi : 80 %

Bahan bakar : solar

Kebutuhan bahan bakar : 47,3084 L/jam


*** Prarancangan Pabrik Nitrogliserin dari Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi kapasitas 10.000 ton/tahun 4.1.5 Unit Pengadaan Bahan Bakar

Unit pengadaan bahan bakar mempunyai tugas untuk memenuhi

kebutuhan bahan bakar generator. Jenis bahan bakar yang digunakan

adalah solar. Solar diperoleh dari Pertamina dan distributornya.

Pemilihan solar sebagai bahan bakar didasarkan pada alasan :

1. Mudah didapat

2. Kesetimbangan terjamin

3. Mudah dalam penyimpanan

Bahan bakar solar yang digunakan mempunyai spesifikasi sebagai

berikut :

Heating value : 18.800 Btu/lb

Efisiensi bahan bakar : 80 %

Specific gravity : 0,8691

Densitas : 54,31875 lb/ft3

Kebutuhan bahan bakar dapat diperkirakan sebagai berikut :

Bahan bakar = h . . effalat Kapasitas

ρ

a. Kebutuhan bahan bakar untuk generator

Kapasitas generator = 400 kW

= 1.364.861,6372 Btu/jam

Kebutuhan bahan bakar = 47,3084 L/jam

Untuk menyimpan kebutuhan bahan bakar solar selama 1 bulan,

dirancang tangki penyimpan bahan bakar dengan spesifikasi sebagai

berikut :



Kode : TU-01

Fungsi : Menyimpan bahan bakar solar selama 1 bulan

Tipe tangki : Silinder tegak dengan flat bottom dan conical roof

Kapasitas : 250 bbl

Jumlah : 3

Kondisi penyimpanan : P = 1 atm

T = 30oC


Dimensi : D = 10 ft (3,0480 m)

H = 18 ft (5,4865 m)

Tebal shell = course 1 = 0,375 in

course 2 = 0,375 in

course 3 = 0,3125 in

Tebal bottom = 0,375 in

Tebal roof = 0,3125 in

Tinggi roof = 0,7973 ft

4.1.6 Unit Refrigerasi

Untuk unit ini digunakan pendingin berupa amonia cair dengan

suhu masuk -12oC. Dipilihnya amonia untuk refrigeran adalah karena zat

ini memiliki suhu yang rendah dan murah. Unit ini bertugas untuk

mendinginkan sampai suhu -5 oC. Adapun beban unit ini adalah 192,83 ton

refrigeran(1 ton refrigeran = 12.000 BTU/jam). Unit ini terdiri dari Heat

Exchanger, kompresor, kondensor dan expantion valve.


*** Prarancangan Pabrik Nitrogliserin dari Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi kapasitas 10.000 ton/tahun 4.2 Laboratorium

Laboratorium memiliki peranan sangat besar di dalam suatu pabrik

untuk memperoleh data – data yang diperlukan. Data – data tersebut

digunakan untuk evaluasi unit – unit yang ada, menentukan tingkat

efisiensi, dan untuk pengendalian mutu.

Pengendalian mutu atau pengawasan mutu di dalam suatu pabrik

pada hakekatnya dilakukan dengan tujuan mengendalikan mutu produk

yang dihasilkan agar sesuai dengan standar yang ditentukan. Pengendalian

mutu dilakukan mulai bahan baku, saat proses berlangsung, dan juga pada

hasil atau produk.

Pengendalian rutin dilakukan untuk menjaga agar kualitas dari

bahan baku dan produk yang dihasilkan sesuai dengan spesifikasi yang

diinginkan. Dengan pemeriksaan secara rutin juga dapat diketahui apakah

proses berjalan normal atau menyimpang. Jika diketahui analisa produk

tidak sesuai dengan yang diharapkan maka dengan mudah dapat diketahui

atau diatasi.

Laboratorium berada di bawah bidang teknik dan perekayasaan

yang mempunyai tugas pokok antara lain :

a. Sebagai pengontrol kualitas bahan baku dan pengontrol kualitas

produk

b. Sebagai pengontrol terhadap proses produksi

c. Sebagai pengontrol terhadap mutu air pendingin, air umpan boiler, dan

lain – lain yang berkaitan langsung dengan proses produksi



Laboratorium melaksanakan kerja 24 jam sehari dalam kelompok

kerja shift dan nonshift.

1. Kelompok shift

Kelompok ini melaksanakan tugas pemantauan dan analisa – analisa

rutin terhadap proses produksi. Dalam melaksanakan tugasnya,

kelompok ini menggunakan sistem bergilir, yaitu sistem kerja shift

selama 24 jam dengan dibagi menjadi 4 shift. Masing – masing shift

bekerja selama 8 jam.

2. Kelompok non shift

Kelompok ini mempunyai tugas melakukan analisa khusus yaitu

analisa yang sifatnya tidak rutin dan menyediakan reagen kimia yang

diperlukan di laboratorium. Dalam rangka membantu kelancaran

pekerjaan kelompok shift, kelompok ini melaksanakan tugasnya di

laboratorium utama dengan tugas antara lain :

a. Menyediakan reagen kimia untuk analisa laboratorium

b. Melakukan analisa bahan pembuangan penyebab polusi

c. Melakukan penelitian atau percobaan untuk membantu kelancaran

produksi

Dalam menjalankan tugasnya, bagian laboratorium dibagi menjadi :

1. Laboratorium fisik

2. Laboratorium analitik

3. Laboratorium penelitian dan pengembangan


*** Prarancangan Pabrik Nitrogliserin dari Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi kapasitas 10.000 ton/tahun 4.2.1 Laboratorium Fisik

Bagian ini bertugas mengadakan pemeriksaan atau pengamatan

terhadap sifat – sifat bahan baku dan produk. Pengamatan yang dilakukan

yaitu antara lain :

∗ Densitas

∗ Viskositas

∗ Kemurnian

∗ Warna

4.2.2 Laboratorium Analitik

Bagian ini mengadakan pemeriksaan terhadap bahan baku dan

produk mengenai sifat – sifat kimianya.

Analisa yang dilakukan antara lain :

» Analisa komposisi produk utama

» Analisa komposisi produk samping

» Analisa komposisi bahan baku

4.2.3 Laboratorium Penelitian dan Pengembangan

Bagian ini bertujuan untuk mengadakan penelitian, misalnya :

Diversifikasi produk

Perlindungan terhadap lingkungan

Disamping mengadakan penelitian rutin, laboratorium ini juga

mengadakan penelitian yang sifatnya non rutin, misalnya penelitian



terhadap produk di unit tertentu yang tidak biasanya dilakukan penelitian

guna mendapatkan alternative lain terhadap penggunaan bahan baku.

Alat analisa penting yang digunakan antara lain :

1. Water content tester, untuk menganalisa kadar air.

2. Hidrometer, untuk mengukur specific gravity.

3. Viscometer, untuk mengukur viskositas produk.

4. Infra Red Spectrofotometer (IRS), untuk menganalisa kandungan

minyak dalam air.

4.3 Unit Pengolahan Limbah

4.3.1 Limbah cair

Limbah cair yang dihasilkan oleh pabrik ini antara lain limbah

buangan sanitasi, air berminyak dari alat-alat proses dan air limbah proses.

a. Air buangan sanitasi

Air buangan sanitasi yang berasal dari seluruh toilet di kawasan pabrik

dikumpulkan dan diolah dalam unit stabilisasi dengan menggunakan

Lumpur aktif, aerasi, dan penambahan desinfektan Ca-hypochlorite.

b. Air berminyak dari alat proses

Air berminyak berasal dari buangan pelumas pada pompa dan alat

lainnya. Proses pemisahan dilakukan berdasarkan perbedaan berat

jenisnya. Minyak di lapisan atas dialirkan ke penampungan minyak dan

selanjutnya dibakar dalam tungku pembakar. Sedangkan air di lapisan

bawah dialirkan ke penampungan akhir dan selanjutnya dibuang.


*** Prarancangan Pabrik Nitrogliserin dari Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi kapasitas 10.000 ton/tahun c. Air limbah proses

Limbah air sisa proses merupakan limbah cair yang dihasilkan dari

proses produksi, misalnya limbah yang keluar dari dekanter D-01 dan

dekanter D-02. Limbah ini dinetralkan dalam kolam penetralan dengan

larutan NaOH. Selanjutnya diolah seperti pengolahan limbah pada

umumnya, yakni melewati tahap koagulasi, flokulasi, flotasi dan filtrasi.

4.3.2 Limbah gas

Limbah gas berasal dari output tangki netralisasi yang berupa CO2. Gas

tersebut langsung dibuang ke udara bebas.



BAB V

MANAJEMEN PERUSAHAAN

5.1 Bentuk Perusahaan

Bentuk perusahaan yang direncanakan pada Prarancangan Pabrik

Nitrogliserin ini adalah Perseroan Terbatas. Perseroan Terbatas merupakan

bentuk perusahaan yang mendapatkan modalnya dari penjualan saham,

dimana tiap sekutu turut mengambil bagian sebanyak satu saham atau

lebih. Saham adalah surat berharga yang dikeluarkan dari perusahaan atau

perseroan terbatas tersebut dan orang yang memiliki saham berarti telah

menyetorkan modal ke perusahaan, yang berarti pula ikut memiliki

perusahaan. Dalam perseroan terbatas, pemegang saham hanya

bertanggung jawab menyetor penuh jumlah yang disebutkan dalam tiap

saham.

Pabrik Nitrogliserin yang akan didirikan mempunyai :

» Bentuk perusahaan : Perseroan Terbatas (PT)

» Lapangan Usaha : Industri Nitrogliserin

» Lokasi Perusahaan : Tasikmalaya

Alasan dipilihnya bentuk perusahaan ini didasarkan atas beberapa

faktor, antara lain:

1. Mudah mendapatkan modal dengan cara menjual saham di pasar

modal atau perjanjian tertutup dan meminta pinjaman dari pihak yang

berkepentingan seperti badan usaha atau perseorangan.

BAB V Manajemen Perusahaan ***


2. Tanggung jawab pemegang saham bersifat terbatas, artinya kelancaran

produksi hanya akan ditangani oleh direksi beserta karyawan sehingga

gangguan dari luar dapat dibatasi.

3. Kelangsungan hidup perusahaan lebih terjamin karena tidak

terpengaruh dengan berhentinya pemegang saham, direksi berserta

stafnya, dan karyawan perusahaan.

4. Efisiensi dari manajemen

Para pemegang saham dapat memilih orang yang ahli sebagai dewan

komisaris dan direktur utama yang cukup cakap dan berpengalaman.

5. Lapangan usaha lebih luas

Suatu Perseroan Terbatas dapat menarik modal yang sangat besar dari

masyarakat, sehingga dengan modal ini PT dapat memperluas

usahanya.

6. Pemilik dan pengurus perusahaan terpisah satu sama lain, pemilik

perusahaan adalah para pemegang saham dan pengurus perusahaan

adalah direksi beserta stafnya yang diawasi oleh dewan komisaris.

(Djoko, 2003)

5.2 Struktur Organisasi

Struktur organisasi merupakan salah satu faktor penting yang dapat

menunjang kelangsungan dan kemajuan perusahaan, karena berhubungan

dengan komunikasi yang terjadi dalam perusahaan demi tercapainya

kerjasama yang baik antar karyawan. Untuk mendapatkan sistem



organisasi yang baik maka perlu diperhatikan beberapa azas yang dapat

dijadikan pedoman, antara lain:

Pendelegasian wewenang

Perumusan tujuan perusahaan dengan jelas

Pembagian tugas kerja yang jelas

Kesatuan perintah dan tanggung jawab

Sistem kontrol atas kerja yang telah dilaksanakan

Organisasi perusahaan yang fleksibel

(Djoko, 2003)

Dengan berpedoman terhadap azas-azas tersebut, maka dipilih

organisasi kerja berdasarkan Sistem Line and Staff. Pada sistem ini, garis

wewenang lebih sederhana, praktis dan tegas. Demikian pula dalam

pembagian tugas kerja seperti yang terdapat dalam sistem organisasi

fungsional, sehingga seorang karyawan hanya akan bertanggung jawab

pada seorang atasan saja. Untuk kelancaran produksi, perlu dibentuk staf

ahli yang terdiri dari orang-orang yang ahli di bidangnya. Bantuan pikiran

dan nasehat akan diberikan oleh staf ahli kepada tingkat pengawas demi

tercapainya tujuan perusahaan.

Ada 2 kelompok orang yang berpengaruh dalam menjalankan

organisasi garis dan staff ini, yaitu:

1. Sebagai garis atau lini, yaitu orang-orang yang melaksanakan tugas

pokok organisasi dalam rangka mencapai tujuan.



2. Sebagai staff, yaitu orang-orang yang melakukan tugas sesuai dengan

keahliannya, dalam hal ini berfungsi untuk memberi saran-saran

kepada unit operasional.

(Djoko, 2003)

Pemegang saham sebagai pemilik perusahaan, sedangkan dalam

pelaksanaan tugas sehari-harinya diwakili oleh Dewan Komisaris,

sementara itu tugas untuk menjalankan perusahaan dilaksanakan oleh

seorang Direktur Utama yang dibantu oleh Direktur Produksi dan Direktur

Keuangan-Umum. Direktur Produksi membawahi bidang produksi dan

teknik, sedangkan direktur keuangan dan umum membawahi bidang

pemasaran, keuangan, dan administrasi. Kedua direktur ini membawahi

beberapa kepala bagian yang akan bertanggung jawab atas bagian dalam

perusahaan, sebagai bagian dari pendelegasian wewenang dan tanggung

jawab. Masing-masing kepala bagian akan membawahi beberapa seksi dan

masing-masing seksi akan membawahi dan mengawasi para karyawan

perusahaan pada masing-masing bidangnya. Karyawan perusahaan akan

dibagi dalam beberapa kelompok regu yang dipimpin oleh seorang kepala

regu dimana setiap kepala regu akan bertanggung jawab kepada pengawas

masing - masing seksi (Gunawan, 2003).

Manfaat adanya struktur organisasi adalah sebagai berikut :

a. Menjelaskan, membagi, dan membatasi pelaksanaan tugas dan

tanggung jawab setiap orang yang terlibat di dalamnya

b. Penempatan tenaga kerja yang tepat



c. Pengawasan, evaluasi dan pengembangan perusahaan serta manajemen

perusahaan yang lebih efisien.

Struktur organisasi pabrik nitrogliserin sebagai berikut :


Kasi

Lab

orat

oriu

m

Kasi

Pen

gend

alia

n

Kas

i Pro

ses

Kas

i Util

itas

Kas

i Pem

elih

araa

n

Kas

i Adm

inis

trasi

Kas

i Keu

anga

n

Kas

i Per

sona

lia

Kas

i Hum

as

Kasi

Kea

man

an

Kas

i Pem

asar

an

Kas

i Pem

belia

n

Gambar 5.1 Struktur organisasi pabrik nitrogliserin

5.3 Tugas dan Wewenang

5.3.1 Pemegang Saham

Pemegang Saham adalah beberapa orang yang mengumpulkan

modal untuk kepentingan pendirian dan berjalannya operasi perusahaan

tersebut. Para pemilik saham adalah pemilik perusahaan. Kekuasaan

tertinggi pada perusahaan yang mempunyai bentuk perseroan terbatas

adalah Rapat Umum Pemegang Saham (RPUS). Pada RPUS tersebut para

pemegang saham berwenang :


1. Mengangkat dan memberhentikan Dewan Komisaris

2. Mengangkat dan memberhentikan Direksi

3. Mengesahkan hasil-hasil usaha serta laba rugi tahunan perusahaan

(Gunawan, 2003)

5.3.2 Dewan Komisaris

Dewan komisaris merupakan pelaksana tugas sehari-hari dari

pemilik saham sehingga dewan komisaris akan bertanggung jawab kepada

pemilik saham.

Tugas-tugas Dewan Komisaris meliputi :

∗ Menilai dan menyetujui rencana direksi tentang kebijakan umum,

target perusahaan, alokasi sumber-sumber dana dan pengarahan

pemasaran

∗ Mengawasi tugas - tugas direksi

∗ Membantu direksi dalam tugas - tugas penting

(Gunawan, 2003)

5.3.3 Dewan Direksi

Direksi Utama merupakan pimpinan tertinggi dalam perusahaan

dan bertanggung jawab sepenuhnya terhadap maju mundurnya perusahaan.

Direktur utama bertanggung jawab kepada dewan komisaris atas segala

tindakan dan kebijakan yang telah diambil sebagai pimpinan perusahaan.

Direktur utama membawahi direktur produksi dan direktur keuangan-

umum.



Tugas direktur umum antara lain :

1. Melaksanakan kebijakan perusahaan dan mempertanggung jawabkan

pekerjaannya secara berkala atau pada masa akhir pekerjaannya pada

pemegang saham.

2. Menjaga kestabilan organisasi perusahaan dan membuat kelangsungan

hubungan yang baik antara pemilik saham, pimpinan, karyawan, dan

konsumen.

3. Mengangkat dan memberhentikan kepala bagian dengan persetujuan

rapat pemegang saham.

4. Mengkoordinir kerja sama antara bagian produksi (direktur produksi)

dan bagian keuangan dan umum (direktur keuangan dan umum).

Tugas dari direktur produksi antara lain :

1. Bertanggung jawab kepada direktur utama dalam bidang produksi,

teknik, dan rekayasa produksi.

2. Mengkoordinir, mengatur, serta mengawasi pelaksanaan pekerjaan

kepala - kepala bagian yang menjadi bawahannya.

Tugas dari direktur keuangan antara lain:

1. Bertanggung jawab kepada direktur utama dalam bidang pemasaran,

keuangan, dan pelayanan umum.

2. Mengkoordinir, mengatur, dan mengawasi pelaksanaan pekerjaan

kepala - kepala bagian yang menjadi bawahannya.

(Djoko , 2003)



5.3.4 Staf Ahli

Staf ahli terdiri dari tenaga-tenaga ahli yang bertugas membantu

direktur dalam menjalankan tugasnya, baik yang berhubungan dengan

teknik maupun administrasi. Staf ahli bertanggung jawab kepada direktur

utama sesuai dengan bidang keahlian masing-masing. Tugas dan

wewenang staf ahli meliputi :

1. Mengadakan evaluasi bidang teknik dan ekonomi perusahaan.

2. Memberi masukan-masukan dalam perencanaan dan pengembangan

perusahaan.

3. Memberi saran-saran dalam bidang hukum.

5.3.5 Penelitian dan Pengembangan (Litbang)

Litbang terdiri dari tenaga-tenaga ahli sebagai pembantu direksi

dan bertanggung jawab kepada direksi. Litbang membawahi 2 departemen,

yaitu :

- Departemen Penelitian

- Departemen Pengembangan

Tugas dan wewenangnya meliputi :

1. Memperbaiki mutu produksi

2. Memperbaiki dan melakukan inovasi terhadap proses produksi

3. Meningkatkan efisiensi perusahaan di berbagai bidang



5.3.6 Kepala Bagian

Secara umum tugas kepala bagian adalah mengkoordinir,

mengatur, dan mengawasi pelaksanaan pekerjaan dalam lingkungan

bagiannya sesuai dengan garis wewenang yang diberikan oleh pimpinan

perusahaan. Kepala bagian dapat juga bertindak sebagai staf direktur.

Kepala bagian bertanggung jawab kepada direktur Utama.

Kepala bagian terdiri dari:

1. Kepala Bagian Produksi

Bertanggung jawab kepada direktur produksi dalam bidang mutu dan

kelancaran produksi. Kepala bagian produksi membawahi seksi

proses, seksi pengendalian, dan seksi laboratorium.

Tugas seksi proses antara lain :

a. Mengawasi jalannya proses produksi

b. Menjalankan tindakan seperlunya terhadap kejadian-kejadian yang

tidak diharapkan sebelum diambil oleh seksi yang berwenang.

Tugas seksi pengendalian :

Menangani hal-hal yang dapat mengancam keselamatan pekerja dan

mengurangi potensi bahaya yang ada.

Tugas seksi laboratorium, antara lain:

a. Mengawasi dan menganalisa mutu bahan baku dan bahan

pembantu

b. Mengawasi dan menganalisa mutu produksi



c. Mengawasi hal-hal yang berhubungan dengan buangan pabrik

2. Kepala Bagian Teknik

Tugas kepala bagian teknik, antara lain:

a. Bertanggung jawab kepada direktur produksi dalam bidang

peralatan dan utilitas

b. Mengkoordinir kepala-kepala seksi yang menjadi bawahannya

Kepala Bagian teknik membawahi seksi pemeliharaan, seksi utilitas,

dan seksi keselamatan kerja-penanggulangan kebakaran.

Tugas seksi pemeliharaan, antara lain :

a. Melaksanakan pemeliharaan fasilitas gedung dan peralatan pabrik

b. Memperbaiki kerusakan peralatan pabrik

Tugas seksi utilitas, antara lain :

Melaksanakan dan mengatur sarana utilitas untuk memenuhi

kebutuhan proses, air, steam, dan tenaga listrik.

Tugas seksi keselamatan kerja antara lain :

a. Mengatur, menyediakan, dan mengawasi hal-hal yang berhubungan

dengan keselamatan kerja

b. Melindungi pabrik dari bahaya kebakaran

3. Kepala Bagian Keuangan

Kepala bagian keuangan ini bertanggung jawab kepada direktur

keuangan dan umum dalam bidang administrasi dan keuangan dan

membawahi 2 seksi, yaitu seksi administrasi dan seksi keuangan.



Tugas seksi administrasi :

Menyelenggarakan pencatatan utang piutang, administrasi persediaan

kantor dan pembukuan, serta masalah perpajakan.

Tugas seksi keuangan antara lain :

a. Menghitung penggunaan uang perusahaan, mengamankan uang,

dan membuat ramalan tentang keuangan masa depan

b. Mengadakan perhitungan tentang gaji dan insentif karyawan

(Djoko, 2003)

4. Kepala Bagian Pemasaran

Bertanggung jawab kepada direktur keuangan dan umum dalam

bidang bahan baku dan pemasaran hasil produksi, serta membawahi 2

seksi yaitu seksi pembelian dan seksi pemasaran.Tugas seksi

pembelian, antara lain :

a. Melaksanakan pembelian barang dan peralatan yang dibutuhkan

perusahaan dalam kaitannya dengan proses produksi

b. Mengetahui harga pasar dan mutu bahan baku serta mengatur

keluar masuknya bahan dan alat dari gudang.

Tugas seksi pemasaran :

a. Merencanakan strategi penjualan hasil produksi

b. Mengatur distribusi hasil produksi



5. Kepala Bagian Umum

Bertanggung jawab kepada direktur keuangan dan umum dalam

bidang personalia, hubungan masyarakat, dan keamanan.

Membawahi 3 seksi, yaitu seksi personalia, seksi humas, dan seksi

keamanan.

Seksi personalia bertugas :

a. Membina tenaga kerja dan menciptakan suasana kerja yang sebaik

mungkin antara pekerja, pekerjaan, dan lingkungannya supaya

tidak terjadi pemborosan waktu dan biaya.

b. Mengusahakan disiplin kerja yang tinggi dalam menciptakan

kondisi kerja yang tenang dan dinamis.

c. Melaksanakan hal-hal yang berhubungan dengan kesejahteraan

karyawan.

Seksi humas bertugas :

Mengatur hubungan antar perusahaan dengan masyarakat di luar

lingkungan perusahaan.

Seksi Keamanan bertugas :

a. Mengawasi keluar masuknya orang - orang baik karyawan maupun

bukan karyawan di lingkungan pabrik.

b. Menjaga semua bangunan pabrik dan fasilitas perusahaan

c. Menjaga dan memelihara kerahasiaan yang berhubungan dengan

intern perusahaan.

(Masud, 1989)



5.3.7 Kepala Seksi

Kepala seksi adalah pelaksana pekerjaan dalam lingkungan

bagiannya sesuai dengan rencana yang telah diatur oleh kepala bagian

masing-masing agar diperoleh hasil yang maksimum dan efektif selama

berlangsungnya proses produksi. Setiap kepala seksi bertanggung jawab

kepada kepala bagian masing-masing sesuai dengan seksinya.

5.4 Pembagian Jam Kerja Karyawan

Pabrik nitrogliserin direncakan beroperasi 330 hari dalam satu

tahun dan proses produksi berlangsung 24 jam per hari. Sisa hari yang

bukan hari libur digunakan untuk perawatan, perbaikan, shutdown.

Sedangkan pembagian jam kerja karyawan digolongkan dalam dua

golongan yaitu :

5.4.1 Karyawan non shift

Karyawan non shift adalah karyawan yang tidak menangani proses

produksi secara langsung. Yang termasuk karyawan harian adalah

direktur, staf ahli, kepala bagian, kepala seksi serta karyawan yang berada

di kantor.

Karyawan harian dalam satu minggu akan bekerja selama 5 hari

dengan pembagian kerja sebagai berikut :

Jam kerja :

• Hari Senin – Kamis : Jam 07.00 – 16.00



• Hari Jum’at : Jam 07.00 – 17.00

Jam Istirahat :

• Hari Senin – Kamis : Jam 12.00 – 13.00

• Hari Jum’at : Jam 11.00 – 13.00

5.4.2 Karyawan Shift

Karyawan shift adalah karyawan yang secara langsung menangani

proses produksi atau mengatur bagian-bagian tertentu dari pabrik yang

mempunyai hubungan dengan masalah keamanan dan kelancaran

produksi. Yang termasuk karyawan shift ini adalah operator produksi,

sebagian dari bagian teknik, bagian gedung dan bagian-bagian yang harus

selalu siaga untuk menjaga keselamatan serta keamanan pabrik.

Para karyawan shift akan bekerja secara bergantian selama 24 jam

dengan pengaturan sebagai berikut :

Shift Pagi : Jam 07.00 – 15.00

Shift Sore : Jam 15.00 – 23.00

Shift Malam : Jam 23.00 – 07.00

Untuk karyawan shift ini dibagi menjadi 4 regu (A/B/C/D) dimana

tiga regu bekerja dan satu regu istirahat serta dikenakan secara bergantian.

Untuk hari libur atau hari besar yang ditetapkan pemerintah, regu yang

masuk tetap harus masuk.



Tabel 5.1 Jadwal pembagian kelompok shift

Tgl 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Pagi D D A A B B C C C D

Sore C C D D A A B B B C

Malam B B C C D D A A A B

Off A A B B C C D D D A

Tgl 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Pagi D A A B B B C C D D

Sore C D D A A A B B C C

Malam B C C D D D A A B B

Off A B B C C C D D A A

Tgl 21 22 23 24 25 26 27 28

Pagi A A A B B C C D

Sore D D D A A B B C

Malam C C C D D A A B

Off B B B C C D D A

Jadwal untuk tanggal selanjutnya berulang ke susunan awal.

Kelancaran produksi dari suatu pabrik sangat dipengaruhi oleh

faktor kedisiplinan para karyawannya dan akan secara langsung

mempengaruhi kelangsungan dan kemajuan perusahaan. Untuk itu kepada

seluruh karyawan perusahaan dikenakan absensi. Disamping itu masalah

absensi digunakan oleh pimpinan perusahaan sebagai salah satu dasar

dalam mengembangkan karier para karyawan di dalam perusahaan.

(Djoko , 2003)



5.5 Status Karyawan dan Sistem Upah

Pada pabrik ini sistem upah karyawan berbeda-beda tergantung

pada status, kedudukan, tanggung jawab, dan keahlian. Menurut status

karyawan dapat dibagi menjadi tiga golongan, yaitu :

5.5.1 Karyawan Tetap

Yaitu karyawan yang diangkat dan diberhentikan dengan surat keputusan

(SK) direksi dan mendapat gaji bulanan sesuai dengan kedudukan,

keahlian, dan masa kerjanya.

5.5.2 Karyawan Harian

Yaitu karyawan yang diangkat dan diberhentikan direksi tanpa SK direksi

dan mendapat upah harian yang dibayar tiap akhir pekan.

5.5.3 Karyawan Borongan

Yaitu karyawan yang digunakan oleh pabrik bila diperlukan saja.

Menerima upah borongan untuk suatu pekerjaan.

(Masud, 1989)

5.6 Penggolongan Jabatan, Jumlah Karyawan, dan Gaji

5.6.1 Penggolongan Jabatan

1. Direktur Utama : Sarjana Ekonomi / Teknik / Hukum

2. Direktur produksi : Sarjana Teknik Kimia

3. Direktur Keuangan Dan Umum : Sarjana Ekonomi

4. Kepala Bagian Produksi : Sarjana Teknik Kimia


5. Kepala Bagian Teknik : Sarjana Teknik Kimia / Mesin /

Elektro


6. Kepala Bagian Pemasaran : Sarjana Ekonomi / Teknik Kimia

7. Kepala Bagian Keuangan : Sarjana Ekonomi

8. Kepala Bagian Umum : Sarjana Ekonomi/Hukum

9. Kepala Seksi : Sarjana Muda

10. Operator : D3 atau STM

11. Sekretaris : Sarjana atau D3 Sekretaris

12. Tenaga Kesehatan : Dokter atau Perawat

13. Sopir, Keamanan, Pesuruh : SLTA / Sederajat

5.6.2 Jumlah Karyawan dan Gaji

Jumlah Karyawan harus ditentukan dengan tepat, sehingga semua

pekerjaan dapat diselenggarakan dengan baik dan efektif.

Tabel 5.2 Jumlah Karyawan Menurut Jabatan

No. Jabatan Jumlah

1 Direktur Utama 1

2 Direktur Produksi dan Teknik 1

3 Direktur Keuangan dan Umum 1

4 Staff Ahli 4

5 Litbang 4

6 Sekretaris 4

7 Kepala Bagian Produksi 1

8 Kepala Bagian Teknik 1

9 Kepala Bagian Pemasaran 1

10 Kepala Bagian Umum 1

11 Kepala Bagian Keuangan 1

12 Kepala Seksi Proses 1



No. Jabatan Jumlah

13 Kepala Seksi Pengendalian 1

14 Kepala Seksi Laboratorium 1

15 Kepala Seksi Pemasaran 1

16 Kepala Seksi Pembelian 1

17 Kepala Seksi pemeliharaan 1

18 Kepala Seksi Utilitas 1

19 Kepala Seksi K3 1

20 Kepala Seksi Administrasi 1

21 Kepala Seksi Keuangan 1

22 Kepala Seksi Personalia 1

23 Kepala Seksi Hubungan Masyarakat 1

24 Kepala Seksi Keamanan 1

25 Karyawan Proses 28

26 Karyawan Pengendalian 10

27 Karyawan Laboratorium 5

28 Karyawan Pemasaran 3

29 Karyawan Pembelian 4

30 Karyawan Pemeliharaan 4

31 Karyawan Utilitas 10

32 Karyawan K3 5

33 Karyawan Administrasi 5

34 Karyawan Keuangan 5

35 Karyawan Personalia 4

36 Karyawan Hubungan Masyarakat 5

37 Karyawan Keamanan 10

38 Dokter 2

39 Perawat 2

40 Sopir 5

41 Pesuruh 8



No. Jabatan Jumlah

42 Cleaning Service 4

Total 178

Perincian Golongan dan Gaji Karyawan

Gol. Jabatan Gaji/Bulan Kualifikasi

I. Direktur Utama Rp. 30.000.000,00 S1/S2/S3

II. Direktur Rp. 20.000.000,00 S1/S2

III. Staff Ahli Rp. 9.000.000,00 S1/S2

IV. Kepala Bagian Rp. 9.000.000,00 S1

V. Kepala Seksi Rp. 7.000.000,00 S1

VI. Sekertaris Rp. 3.500.000,00 S1/D3

VII. Karyawan Biasa Rp. 800.000-3.500.000 SLTA/D1/D3

5.7 Kesejahteraan Sosial Karyawan

Kesejahteraan sosial yang diberikan oleh perusahaan pada para

karyawan, antara lain:

5.7.1 Gaji Pokok

Diberikan berdasarkan golongan karyawan yang bersangkutan.

5.7.2 Tunjangan

Berupa tunjangan jabatan yang diberikan berdasarkan jabatan yang

dipegang oleh karyawan dan tunjangan lembur yang diberikan kepada

karyawan yang bekerja di luar jam kerja berdasarkan jam lembur.



5.7.3 Cuti

Cuti tahunan yang diberikan kepada karyawan selama 12 hari dalam

1 tahun. Cuti sakit diberikan kepada karyawan yang menderita sakit

berdasarkan keterangan dokter.

5.7.4 Pakaian Kerja

Diberikan kepada setiap karyawan setiap tahun sejumlah tiga pasang.

5.7.5 Pengobatan

Bagi karyawan yang menderita sakit yang diakibatkan oleh kecelakaan

kerja ditanggung perusahaan sesuai dengan undang-undang yang berlaku.

Bagi karyawan yang menderita sakit tidak diakibatkan oleh kecelakaan

kerja diatur berdasarkan kebijakan perusahaan.

5.7.6 Asuransi Tenaga Kerja (Astek)

Astek diberikan oleh perusahaan bila jumlah karyawan lebih dari 10 orang

atau dengan gaji karyawan lebih besar dari Rp. 1.000.000,00 per bulan.

(Masud, 1989)

5.8 Manajemen Perusahaan

Manajemen produksi merupakan salah satu bagian dari manajemen

perusahaan yang fungsi utamanya adalah menyelenggarakan semua

kegiatan untuk memproses bahan baku menjadi produk dengan mengatur

penggunaan faktor-faktor produksi sedemikian rupa sehingga proses

produksi berjalan sesuai dengan yang direncanakan.



Manajemen produksi meliputi manajemen perancangan dan

pengendalian produksi. Tujuan perencanaan dan pengendalian produksi

mengusahakan perolehan kualitas produk sesuai target dalam jangka

waktu tertentu. Dengan meningkatnya kegiatan produksi maka selayaknya

diikuti dengan kegiatan perencanaan dan pengendalian agar penyimpangan

produksi dapat dihindari.

Perencanaan sangat erat kaitannya dengan pengendalian dimana

perencanaan merupakan tolak ukur bagi kegiatan operasional sehingga

penyimpangan yang terjadi dapat diketahui dan selanjutnya dikembalikan

pada arah yang sesuai.

5.8.1 Perencanaan Produksi

Dalam menyusun rencana produksi secara garis besar ada direktur

keuangan dan umum. Hal yang perlu dipertimbangkan yaitu faktor internal

dan faktor eksternal. Faktor internal adalah kemampuan pabrik sedangkan

faktor eksternal adalah faktor yang menyangkut kemampuan pasar

terhadap jumlah produk yang dihasilkan.

1. Kemampuan Pabrik

Pada umumnya kemampuan pabrik ditentukan oleh beberapa faktor,

antara lain :


» Bahan Baku

Dengan pemakaian yang memenuhi kualitas dan kuantitas, maka

akan mencapai jumlah produk yang diinginkan.


» Tenaga kerja

Kurang terampilnya tenaga kerja akan menimbulkan kerugian,

sehingga diperlukan pelatihan agar kemampuan kerja sesuai

dengan yang diinginkan.

» Peralatan

Dipengaruhi oleh keandalan dan kemampuan mesin yaitu jam kerja

efektif dan beban yang diterima.

2. Kemampuan Pasar

Dapat dibagi menjadi 2 kemungkinan, yaitu :

∗ Kemampuan pasar lebih besar dibandingkan kemampuan pabrik,

maka rencana produksi disusun secara maksimal.

∗ Kemampuan pasar lebih kecil dari kemampuan pabrik.

5.8.2 Pengendalian Produksi

Setelah perencanaan produksi disusun dan proses produksi

dijalankan, perlu adanya pengawasan dan pengendalian produksi agar

proses berjalan baik. Kegiatan proses produksi diharapkan menghasilkan

produk dengan mutu sesuai dengan standard dan jumlah produk sesuai

dengan rencana dalam jangka waktu sesuai jadwal.

a. Pengendalian Kualitas

Penyimpangan kualitas terjadi karena mutu bahan baku tidak baik,

kerusakan alat, dan penyimpangan operasi. Hal-hal tersebut dapat

diketahui dari monitor atau hasil analisis laboratorium.



b. Pengendalian Kuantitas

Penyimpangan kuantitas terjadi karena kesalahan operator, kerusakan

mesin, keterlambatan bahan baku serta perbaikan alat yang terlalu

lama.

Penyimpangan perlu diketahui penyebabnya, baru dilakukan evaluasi.

Kemudian dari evaluasi tersebut diambil tindakan seperlunya dan

diadakan perencanaan kembali dengan keadaan yang ada.

c. Pengendalian Waktu

Untuk mencapai kuantitas tertentu perlu adanya waktu tertentu pula.

d. Pengendalian Bahan Proses

Bila ingin dicapai kapasitas produksi yang diinginkan maka bahan

proses harus mencukupi sehingga diperlukan pengendalian bahan

proses agar tidak terjadi kekurangan.



BAB VI Analisa Ekonomi ***

BAB VI

ANALISA EKONOMI

Pada perancangan pabrik nitrogliserin ini dilakukan evaluasi atau penilaian

investasi dengan maksud untuk mengetahui apakah pabrik yang dirancang ini

dapat menguntungkan atau tidak. Yang terpenting dari perancangan ini adalah

estimasi harga dari alat - alat, karena harga ini dipakai sebagai dasar untuk

estimasi analisa ekonomi, dimana analisa ekonomi dipakai untuk mendapatkan

perkiraan / estimasi tentang kelayakan investasi modal dalam suatu kegiatan

produksi suatu pabrik dengan meninjau kebutuhan modal investasi, besarnya laba

yang diperoleh, lamanya modal investasi dapat dikembalikan, dan terjadinya titik

impas. Selain itu analisa ekonomi dimaksudkan untuk mengetahui apakah pabrik

yang akan didirikan dapat menguntungkan atau tidak jika didirikan.

Untuk itu pada perancangan pabrik nitrogliserin ini, kelayakan investasi

modal dalam sebuah pabrik dapat diperkirakan dan dianalisa yaitu :

1. Profitability

adalah selisih antara total penjualan produk dengan total biaya produksi yang

dikeluarkan.

Profitability = Total penjualan produk - Total biaya produksi

(Donald, 1989)

2. Percent Profit on Sales (% POS)

adalah rasio keuntungan dengan harga penjualan produk yang digunakan

untuk mengetahui besarnya tingkat keuntungan yang diperoleh.



POS = 100% x produk jual Harga

Profit

(Donald, 1989)

3. Percent Return 0n Investment (% ROI)

adalah rasio keuntungan tahunan dengan mengukur kemampuan perusahaan

dalam mengembalikan modal investasi.

ROI membandingkan laba rata - rata terhadap Fixed Capital Investment.

Prb = F

ab

Ir P Pra =

F

aa

Ir P

Prb = % ROI sebelum pajak

Pra = % ROI setelah pajak

Pb = Keuntungan sebelum pajak

Pa = Keuntungan setelah pajak

ra = Annual production rate

IF = Fixed Capital Investment

(Aries-Newton, 1955)

4. Pay Out Time (POT)

adalah jumlah tahun yang diperlukan untuk mengembalikan Fixed Capital

Investment berdasarkan profit yang diperoleh.

D = Fab

F

I 0,1 r PI+

D = Pay Out time, tahun

Pb = Keuntungan sebelum pajak




IF = Fixed Capital Investment

(Aries-Newton, 1955)

5. Break Even Point (BEP)

adalah titik impas, suatu keadaan dimana besarnya kapasitas produksi dapat

menutupi biaya keseluruhan. Suatu keadaan dimana pabrik tidak mendapatkan

keuntungan namun tidak menderita kerugian.

ra = ( )aaa

aa

R 0,7 - V - S ZR 0,3 F +


Fa = Annual fixed expense at max production

Ra = Annual regulated expense at max production

Sa = Annual sales value at max production

Va = Annual variable expense at max production

Z = Annual max production

(Peters & Timmerhaus, 2003)

6. Shut Down Point (SDP)

adalah suatu titik dimana pabrik mengalami kerugian sebesar Fixed Cost yang

menyebabkan pabrik harus tutup.

ra = aaa

a

R 0,7 - V - S ZR 0,3




7. Discounted Cash Flow (DCF)

Discounted Cash Flow dibuat dengan mempertimbangkan nilai uang yang

berubah terhadap waktu dan dirasakan atas investasi yang tak kembali pada

akhir tahun selama umur pabrik. DCF biasanya satu setengah kali bunga

pinjaman bank.

Umur pabrik (n) = Depresiasi

SV - FCI

(FC + WC) (1 + i)n = (WC + SV) + ( ) ( )[ ] c x 1 ..... i 1 i 1 2n1n +++++ −−

dengan cara coba ralat diperoleh nilai i = %


Untuk meninjau faktor - faktor di atas perlu dilakukan penafsiran terhadap

beberapa faktor yaitu :

1. Penafsiran modal industri (Total Capital Investment)

Capital Investment adalah banyaknya pengeluaran - pengeluaran yang

diperlukan untuk fasilitas - fasilitas produktif dan untuk menjalankannya.

Capital Investment meliputi :

• Fixed Capital Investment (Modal tetap)

adalah investasi yang digunakan untuk mendirikan fasilitas produksi dan

pembantunya.

• Working Capital (Modal Kerja)



adalah bagian yang diperlukan untuk menjalankan usaha atau modal

dalam operasi dari suatu pabrik selama waktu tertentu dalam harga lancar.

2. Penentuan biaya produksi total (Production Costs), yang terdiri dari :

a. Biaya pengeluaran (Manufacturing Costs)

Manufacturing Cost merupakan jumlah direct, indirect, dan fixed

manufacturing cost yang bersangkutan dengan produk.

• Direct Manufacturing Cost

Direct Manufacturing Cost merupakan pengeluaran yang bersangkutan

langsung dalam pembuatan produk.

• Indirect Manufacturing Cost

Indirect Manufacturing Cost adalah pengeluaran sabagai akibat tidak

langsung dan bukan langsung dari operasi pabrik.

• Fixed Manufacturing Cost

Fixed Manufacturing Cost merupakan harga yang berkenaan dengan

fixed capital dan pengeluaran yang bersangkutan dimana harganya

tetap, tidak tergantung waktu maupun tingkat produksi

b. Biaya pengeluaran Umum (General Expense)

General Expense adalah pengeluaran yang tidak berkaitan dengan

produksi tetapi berhubungan dengan operasional perusahaan secara umum

3. Total Pendapatan penjualan produk nitrogliserin

Yaitu keuntungan yang didapat selama satu periode produksi.



6.1 Penafsiran Harga Peralatan

Harga peralatan proses tiap alat tergantung pada kondisi ekonomi

yang sedang terjadi. Untuk mengetahui harga peralatan yang pasti setiap

tahun sangat sulit sehingga diperlukan suatu metoda atau cara untuk

memperkirakan harga suatu alat dari data peralatan serupa tahun-tahun

sebelumnya. Penentuan harga peralatan dilakukan dengan menggunakan

data indeks harga.

Tabel 6.1 Indeks Harga Alat

Cost Indeks tahun Chemical Engineering Plant Index

1991 361,3

1992 358,2

1993 359,2

1994 368,1

1995 381,1

1996 381,7

1997 386,5

1998 389,5

1999 390,6

2000 394,1

2001 394,3

2002 390,4 Sumber : Tabel 6-2 Peters & Timmerhaus, ed.5, 2003



Harga = 0.55 Tahun - 708.22

389

390

391

392

393

394

395

1998 1999 2000 2001 2002

Tahun

Inde

ks H

arga

Gambar 6.1 Chemical Engineering Cost Index

Dengan asumsi kenaikan indeks linear, maka dapat diturunkan persamaan

least square sehingga didapatkan persamaan berikut:

Y = 0,55X – 708,22

Tahun 2015 adalah tahun ke 13, sehingga indeks tahun 2015 adalah 446.

Harga alat dan yang lainnya diperkirakan pada tahun evaluasi (2015) dan

dilihat dari grafik pada referensi. Untuk mengestimasi harga alat tersebut

pada masa sekarang digunakan persamaan :

Ex = Ey . NyNx (Peters & Timmerhaus, 2003)

Ex = Harga pembelian pada tahun 2015

Ey = Harga pembelian pada tahun 2007



Nx = Indeks harga pada tahun 2015

Ny = Indeks harga pada tahun 2007

6.2 Dasar Perhitungan

Kapasitas produksi : 10.000 ton/tahun

Satu tahun operasi : 330 hari

Pabrik didirikan : 2015

Harga bahan baku Gliserin : US $ 1.444 / kg

Harga bahan baku asam nitrat : US $ 0.5 / kg

Harga bahan baku asam sulfat: US $ 0.78 / kg

Harga Na2CO3 : US $ 0.23 / kg

Harga produk nitrogliserin : US $ 6 / kg (Technical grade)

6.3 Penentuan Total Capital Investment (TCI)

Asumsi - asumsi dan ketentuan yang digunakan dalam analisa

ekonomi :

1. Pembangunan fisik pabrik akan dilaksanakan pada tahun 2015 dengan

masa konstruksi dan instalasi selama 2 tahun dan pabrik dapat

beroperasi secara komersial pada awal tahun 2017

2. Proses yang dijalankan adalah proses kontinyu

3. Kapasitas produksi adalah 10.000 ton/tahun

4. Jumlah hari kerja adalah 330 hari per tahun

5. Shut down pabrik dilaksanakan selama 30 hari dalam satu tahun untuk

perbaikan alat-alat pabrik



6. Modal kerja yang diperhitungkan selama 1 bulan

7. Umur alat - alat pabrik diperkirakan 10 tahun kecuali alat - alat

tertentu (umur pompa dan tangki adalah 5 tahun)

8. Nilai rongsokan (Salvage Value) adalah nol

9. Situasi pasar, biaya dan lain - lain diperkirakan stabil selama pabrik

beroperasi

10. Upah buruh asing US $ 40 per manhour

11. Upah buruh lokal Rp. 30.000,00 per manhour

12. Satu manhour asing = 3 manhour Indonesia

13. Kurs rupiah yang dipakai Rp. 9500,00

6.4 Hasil Perhitungan

6.4.1 Fixed Capital Invesment (FCI)

Tabel 6.2 Fixed Capital Invesment

No Jenis US $ Rp. Total Rp.

1. Harga pembelian peralatan 903,898 - 8.587.034.129

2. Instalasi alat-alat 80,975 439.578.000 1.208.839.501

3. Pemipaan 314,902 535.012.698 3.526.585.199

4. Instrumentasi 156,166 82.420.875 1.565.996.626

5. Isolasi 72,312 72.299.013 759.261.744

6. Listrik 64,266 72.299.013 682.824.013

7. Bangunan 192,797 - 1.831.575.001

8. Tanah & Perbaikan lahan 96,399 10.000.000.000 10.915.787.500



No Jenis US $ Rp. Total Rp.

9. Utilitas 3,262,165 - 30.990.565.895

Physical Plant Cost 5,143,880 11.201.609.599 60.068.469.608

10. Engineering & Construction 1,028,776 2.240.321.920 12.013.693.922

Direct Plant Cost 6,172,656 13.441.931.519 72.082.163.529

11. Contractor’s fee 617,266 1.344.193.152 7.208.216.353

12. Contingency 1,543,164 2.016.289.728 16.676.347.730

Fixed Capital Invesment (FCI) 8,333,086 16.802.414.399 95.966.727.613

6.4.2 Working Capital Investment (WCI)

Tabel 6.3 Working Capital Investment

No. Jenis US $ Rp. Total Rp.

1. Persediaan Bahan baku 2,334,515 - 22.177.895.010

2. Persediaan Bahan dalam proses 791,004 400.879.854 7.915.415.530

3. Persediaan Produk 3,164,015 1.603.519.418 31.661.662.119

4. Extended Credit 5,000,000 - 47.500.000.000

5. Available Cash 3,164,015 1.603.519.418 31.661.662.119

Working Capital Investment (WCI) 14,453,549 3.607.918.690 140.916.634.779

6.4.3 Total Capital Investment (TCI)

TCI = FCI + WCI = Rp 236.883.362.392,00



6.4.4 Direct Manufacturing Cost (DMC)

Tabel 6.4 Direct Manufacturing Cost


1. Harga Bahan Baku 12,952,423 - 123.048.017.512

2. Gaji Pegawai - 3.612.000.000 3.612.000.000

3. Supervisi - 1.632.000.000 1.632.000.000

4. Maintenance 583,316 1.176.169.008 6.717.670.933

5. Plant Supplies 87,497 176.425.351 1.007.650.640

6. Royalty & Patent 1200000 - 1.1400.000.000

7. Utilitas 5.404.524.783 5.404.524.783

Direct Manufacturing Cost 14,823,236 12.001.119.142 152.821.863.868

6.4.5 Indirect Manufacturing Cost (IMC)

Tabel 6.5 Indirect Manufacturing Cost


1. Payroll Overhead - 722.400.000 722.400.000

2. Laboratory - 722.400.000 722.400.000

3. Plant Overhead - 3.612.000.000 3.612.000.000

4. Packaging & Shipping 22,061,643 - 209585606976

Indirect Manufacturing Cost 22,061,643 5.056.800.000 214.642.406.976



6.4.6 Fixed Manufacturing Cost (FMC)

Tabel 6.6 Fixed Manufacturing Cost


1. Depresiasi 833,309 1.680.241.440 9.596.672.761

2. Property Tax 166,662 336.048.288 1.919.334.552

3. Asuransi 83,331 168.024.144 959.667.276

Fixed Manufacturing Cost 1,083,301 2.184.313.872 12.475.674.590

6.4.7 Total Manufacturing Cost (TMC)

TMC = DMC + IMC + FMC

= Rp. 379.939.945.434,00

6.4.8 General Expense (GE)

Tabel 6.7 General Expense


1. Administrasi - 2.811.200.000 2.811.200.000

2. Sales 9,492,045 4810558254 94.984.986.358

3. Research 1,822,473 923.627.185 18.237.117.381

4. Finance 1,653,682 780.852.229 16.490.831.668

General Expense (GE) 12,968,200 9.326.237.667 132.524.135.407

6.4.9 Total Production Cost (TPC)



TPC = TMC + GE

= Rp. 512.464.080.841,00 6.4.10 Analisa Kelayakan

Tabel 6.8 Analisa Kelayakan

No. Keterangan Perhitungan Batasan

1. Persen Return On Investment (% ROI)

ROI sebelum pajak 70,56% min 44 %

ROI setelah pajak 59,98%

2. Pay Out Time (POT), tahun

POT sebelum pajak 1,24 max 2 tahun

POT setelah pajak 1,43

3. Break Even Point (BEP) 45,98% 40 - 60 %

4. Shut Down Point (SDP) 36,03

5. Discounted Cash Flow (DCF) 27,26% min 6,5 %

KESIMPULAN

Dari analisa ekonomi yang dilakukan dapat dihitung :

1. Percent Return On Investment (ROI) sebelum pajak sebesar 70,56%

2. Pay Out Time (POT) sebelum pajak selama 1,24 tahun

3. Break Event Point (BEP) sebesar 45,98 %

4. Shut Down Point (SDP) sebesar 36,03 %

5. Discounted Cash Flow (DCF) sebesar 27,26 %



Jadi, pabrik nitrogliserin dari gliserin dan asam nitrat dengan proses Biazzi

kapasitas 10.000 ton / tahun layak untuk didirikan.

Grafik hasil analisa ekonomi dapat digambarkan sebagai berikut :

0.0000

100.0000

200.0000

300.0000

400.0000

500.0000

600.0000

700.0000

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

Kapasitas Produksi

Jum

lah

Uan

g (U

SD)

Gambar 6.2 Grafik Analisa Kelayakan

DAFTAR PUSTAKA

Aries, R.S., & Newton, R.D., 1955, Chemical Engineering Cost Estimation,

McGraw-Hill Book Company, New York

BPS, 1997-2002, Statistik Perdagangan Luar Negeri Indonesia Impor, vol.II, CV

Wendy Putri Lestarindo, Jakarta

Branan, C.R., 1994, Rules of Thumb for Chemical Engineers, Gulf Publishing

Company, Houston

Brownell, L.E., Young, E.H., 1959, Process Equipment Design Vessel Design,

Michigan

Coulson, J. M. and Richardson, J.F., 1983, An Introduction to Chemical

Engineering, Allyn and Bacon Inc., Massachusets.

Djoko, P., 2003, Komunikasi Bisnis, edisi 2, Erlangga, Jakarta

Donald, E.G., 1989, Chemical Engineering Economics, Van Nostrond, New York

Everett, B.W., Herbert, B.L., 1998, Steam Plant Operation, 7th edition, Mc Graw

Hill, USA.

Fessenden, R.J., & Fessenden, J.S., 1997, Kimia Organik Jilid 1, Edisis 3,

Eralangga, Jakarta

Geankoplis, C.J., 1983, Transport Processes and Unit Operations, 2nd ed., Allyn

and Bacon Inc., Boston

Griffin, R.C., 1927, Technical Method of Analysis, 2nd ed, Mc Graw Hill Book

Company, New York

Groggins, P.H., 1954, Unit Process in Organic Synthesis, 5th ed, Mc Graw Hill

Book Company, Tokyo.

Gunawan, W., 2003, Tanggung Jawab Direksi atas Kepailitan Perseroan, Raja

Grafindo Persada, Jakarta

Holman, J.P., 1994, Perpindahan Kalor, Erlangga, Jakarta

Kern, D.Q., 1950, Process Heat Transfer, McGraw Hill International Book

Company, Singapura

Kirk, R.E., & Othmer, V.R., 1999, Encyclopedia of Chemical Technology, John

Wiley & Sons Inc., New York

Ludwig, E.E., 1965, Applied Process Design for Chemical and Petrochemical

Plants, volume 3, Gulf Publishing Company, Houston

Perry, R.H., & Green, D., 1999, Perry’s Chemical Engineers’ Handbook, 7th ed.,

McGraw Hill Companies Inc., USA.

Peters, M.S., Timmerhaus, K.D., & West, R.E., 2003, Plant Design and

Economics for Chemical Engineers, 5th ed., Mc-Graw Hill, New York.

Powell, S.T., 1954, Water Conditioning for Industry, 1st ed., McGraw-Hill Book

Company Inc., New York.

Raymond, D.L., 1999, Water Quality and Treatment, 5th ed., Mc Graw Hill, USA

Smith, J.M., Van Ness, H.C., & Abbot, M.M., 1987, Introduction to Chemical

Engineering Thermodynamics, 5th ed, McGraw-Hill Book Company

Inc., New York.

Rase, H.F., & Holmes, J.R., 1977, Chemical Reactor Design for Process Plant,

vol 2 : Principles and Techniques, John Wiley & Sons Inc., Kanada

US Department of Army, 1984, Military Explosive, Washington DC, USA

Vilbrandt, F.C., & Dryden, C.E., 1959, Chemical Engineering Plant Design,

4th ed., McGraw-Hill Book Company, Japan

Walas, S.M., 1988, Chemical Process Equipment, 3rd ed., Butterworths series in

chemical engineering, USA

Yaws, C.L., 1999, Chemical Properties Handbook, McGraw Hill Companies Inc.,

USA

Zaidar, E, 2003, Nitrogliserin Dapat Digunakan Sebagai Peledak, Jurusan Kimia,

FMIPA Universitas Sumatera Utara

www.wikipedia.org


LAMPIRAN A

DATA SIFAT FISIS BAHAN

1. Heat capacity of liquid

Cp = A+ BT + CT2 + DT3 ( cp = J/mol.K dan T = K)

komponen A B C D

C3H8O3 132,145 8,6007E-01 -1,9745E-03 1,8607E-06

HNO3 214,480 -7,6762E-01 1,4970E-03 -3,0208E-07

H2SO4 26,004 7,0337E-01 -1,3856E-03 1,0342E-06

H2O 92,053 -3,995E-02 -2,1103E-04 5,3469E-07

C3H5N3O9 104,87 6,5944E-01 -1,6508E-03 -1,7649E-06

Na2CO3 51,234 1,3088E-02 2,3359E-05 0

Na2SO4 233,520 -9,5276E-03 -3,4665E-05 1,5771E-08

NaNO3 69,087 3,8570E-02 -4,1570E-05 1,3878E-08

2. Heat capacity of gas

Cp = A+ BT + CT2 + DT3 + ET4 ( cp = J/mol.K dan T=K)

komponen A B C D E

CO2 27,437 0,042315 -1,956E-05 3,997E-09 -2,9872E-13

3. Vapor Pressure

Log P = A + B/T + C Log T + DT + ET2 ( P=mmHg dan T=K)

komponen A B C D E

C3H8O3 -62,7929 -3658,5 -6,2839 -5,1940E-02 2,2830E-05

HNO3 71,7653 -4192,4 -22,769 -4,5988E-07 1,1856E-05

H2SO4 2,0582 -4192,4 3,2578 -1,1224E-03 5,5371E-07

H2O 29,8605 -3152,2 -7,3037 2,4247E-09 1,8090E-06

C3H5N3O9 42,9395 -6208,7 -10,088 -1,1927E-03 8,8162E-07

Na2CO3 -48,277 -1934 -17 2,9604E-11 3,9325E-07

Na2SO4 2,2687 -15051 3,5005 -1,2712E-03 1,7716E-07

Data Sifat Fisis Bahan***


NaNO3 -2,2303 -8201,9 3,8990 -2,3458E-03 3,9325E-07

CO2 35.0187 -1511.9 -11.335 0.0093383 7.7626E-10

4. Density of liquid

ρ = A.B -(1-(T/Tc))^n (ρ=g/ml dan T=K)

komponen A B n Tc

C3H8O3 0,34908 0,24902 0,1541 723

HNO3 0,43471 0,2311 0,1917 520

H2SO4 0,42169 0,19356 0,2857 925

H2O 0,3471 0,274 0,28571 647,13

C3H5N3O9 0,54197 0,27886 0,29995 680

Na2CO3 0,4683 0,3 0,2857 3592,23

Na2SO4 0,26141 0,1 0,28571 3700

NaNO3 0,22127 0,10591 0,37527 3400

CO2 0,42169 0,2616 0,2903 304,19

5. Entalphy of formation

Hf = kJ/mol

komponen Hf 298 K

C3H8O3 -582,800

HNO3 -131,380

H2SO4 -735,130

H2O -241,814

C3H5N3O9 -270,900

Na2CO3 -469,415

Na2SO4 -1389,510

NaNO3 -447,480

CO2 -395,0184


*** Prarancangan Pabrik Nitrogliserin dari Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi kapasitas 10.000 ton/tahun 6. Gibbs formation

Gf =KJ/mol

komponen Gf 298 K

C3H8O3 -448,490

HNO3 -74,700

H2O -288,590

C3H5N3O9 -97,900

7. Viscosity of liquid

Log µ = A + B/T + CT + DT2 (µ liquid=centipoise dan T=K)

komponen A B C D

C3H8O3 -18,2152 4230,5 2,8705E-02 -1,8348E+02

HNO3 -3,5221 729,48 3,9634E-03 -2,2372E-06

H2SO4 -18,7045 3496,2 3,3080E-02 -1,7018E-05

H2O -10,2158 1792,5 1,7730E-02 -1,2631E-05

C3H5N3O9 -30,0495 5606,2 5,2649E-02 -3,2609E-05

Na2CO3 -18,3286 1791,5 5,4022E-02 -4,8473E-05

Na2SO4 11,2905 -0,0046 -6,7848E-03 -9,2443E-07

CO2 -17,9151 1460,5 0,073127 -0,0001123



LAMPIRAN B

PERHITUNGAN NERACA MASSA

Kapasitas produksi = 10.000 ton/th

1 tahun produksi = 330 hari

Jadi, kapasitas produksi per jam = 1262,6263 kg/jam

Produk:

o Nitrogliserin = ±99% berat

o Impuritas berupa H2O, Gliserol dan garam-garam Na2SO4 dan HNO3

= ± 1%

KOMPONEN BM

(kg/kgmol)

C3H8O3 92,09 H2O 18,02 H2SO4 98,08 HNO3 63,02 C3H5N3O9 227,09 Na2CO3 106 Na2SO4 142,05 NaNO3 85,01 CO2 44,01

Perhitungan Neraca Maassa ***


1. Memperkirakan kebutuhan umpan Gliserol dan Asam Campuran

Reaksi : C3H8O3 + 3HNO3 C2 4H SO⎯⎯⎯→ 3H5N3O9 + 3H2O

A + 3B C + 3D E⎯⎯→

Dengan : A = C3H8O3

B = HNO3

C = C3H5N3O9

D = H2O

E = H2SO4

Diinginkan :

99,9% Nitrogliserin yang masuk D-01 dapat terpisah di fase atas.

99,9% Nitrogliserin yang masuk D-02 dapat terpisah di fase bawah.

• Nitrogliserin di arus 16 :

C16 = 0,99 . 1262,6263 kg/jam

= 1250 kg/jam


C11 = C16 = 1250 kg/jam


C11 = 99,9 %. C9

C9 = 11

99,9%C = 1250 /

99,9%kg jam = 1251,2513 kg/jam


C10= C9 - C11

= (1251,2513 – 1250 )kg/jam

= 1,2513 kg/jam


C7 = C9 = 1251,2513 kg/jam


C7 = 99,9 %. C5

C5 = 7

99,9%C

= 1251, 2513 /99,9%

kg jam = 1252,5038 kg/jam



•

C6= C5

251,2513 )kg/jam

25 kg/jam

•

acc

+ 1250) kg/jam

38 kg/jam

•

Nitrogliserin di arus 6 :

– C7

= (1252,5038 – 1

= 1,25

Neraca massa Nitrogliserin di seluruh alat :

Input – output + reaksi =

0 – (C6 + C10 + C16 ) + C hasil reaksi = 0

C hasil reaksi = C6 + C10 + C16

= (1,2525 + 1,2513

= 1252,50

Kebutuhan gliserol (A)

Kebutuhan A = 534,6552 /umpanA kg jam= = 535,7265 kg/jam

0,998ian

H O impuritas

1,0713 kg/jam

•

n gliserol = 6 : 1

al Manual : Military Explosive)

kg/jam

= 1283,1725 kg/jam

O3

kemurn

2 = (535,7265 – 534,6552) kg/jam

=

Kebutuhan HNO3 dan H2SO4

Perbandingan massa asam campuran da

(Technic

Sehingga, umpan asam campuran = gliserol umpan . 6

= 534,6552 kg/jam . 6

= 3207,9312 kg/jam

Perbandingan HNO3 : H2SO4 = 0,4 : 0,6

Maka;

=>>HNO3 umpan = 0,4 (3207,9312)

Kebutuhan HN = 3 1283,172HNO umpan=

5 /0,97

kg jam

2

= 39,6859 kg/j

kemurnian

=1322,8582 kg/jam

H O impuritas = (1322,8582 - 1283,1725) kg/jam

am



=>>

SO4 =

H2SO4 umpan = 0,6 (3207,9312) kg/jam

= 1924,7587 kg/jam

Kebutuhan H22 4 1924,7587 /

0,98H SO umpan kg jam

=

5 kg/jam

=

2. Neraca Massa Mixer-01

Ko ar -01 (Arus 3)

Massa (kg/jam)

kemurnian

=1964,039

H2O impuritas = (1964,0395 – 1924,7587) kg/jam

39,2808 kg/jam

mponen masuk Massa (kg/jam) Komponen kelu Mixer-01 Mixer

Arus 2 : 2 4 1924,7587H SOH2SO4 1924,7587 HNO3 1283,1725H2O H 7 39,2808 2O 78,966Arus 1: HNO3 1283,1725 H2O 39,6859 jumlah 3286,8979 jumlah 3286,8979

3. Massa Reaktor

C3H8O3 +4O⎯→ C3H5N3O H2O

Mula-mula (kg) 534,6552 1283,1725 - -

5,8058 20,3614 - -

eaksi (kmol) 5 1

5,5155 16,546

2 2 1252,5145 298,167

H O dari m 2O impuritas Glise

,96 13) kg/jam = 80,0380 kg/jam.

H2O hasil reaksi = 16,5465 kmol/jam = 298,1679 kg/jam

Neraca

3 HNO3 2H S⎯⎯

9 + 3

Mula-mula (kmol)

R 5,51 5 16,5465 5,5155 6,5465

Sisa (kmol) 0,2903 3,8149 5

Sisa (kg) 6,7328 40,4125 9

2O masuk reactor = H2 ixer-01 + H rol

= (78 67 + 1,07

Rasio mol umpan = 3 8 3H O = 3HNO

mol Cmol

5,8058 1=

20,3614 3,5

Excess HNO3 = 20,3164 17, 4174 100%20,3164

−×

14,46 %

=



H2O keluar reac r to 2O hasil reaksi

= kg/jam.

kg/jam

Massa

(kg/jam)

= H2O masuk reactor + H

(80,0373 + 298,1679)

= 378,2059

Komponen masuk Massa (kg/jam) Komponen keluar

Reaktor Reaktor (Arus 5)

Arus 3 : C3H5N3O9 1252,5145

H2S C 8O4 1924,7587 3H8O3 26,732

HNO3 1283,1725 H2SO4 1924,7587

H2O 78,9667 HNO3 240,4125

Arus 4 : 3H2O 78,2059

C3H803 534,6552

H2O 1,0713

jumlah 3822,6244 jumlah 3822,6244

4. eraca massa Dekanter-01

an merupakan fase ber erat merupaka

ang terdiri dari C3H8O3, HNO3,H2SO4, dan H2O.

alam air : 1,38 x 103 ppm (berat) (Yaws,C.L.)

Input (Arus 5) Output (Kg/j)

N

Fase ring at, sedangkan fase b n fase asam

y

Asumsi yang diambil :

Fase asam masih terikut di fase ringan sebanyak 1% dari fase asam di umpan

decanter.

Data kelarutan gliserin d

Komponen (Kg/j) Atas (Arus 7) Bawah (Arus 6)

C3H8O3 26,7328 0,2673 26,4655 H SO 19, 05,5111 2 4 1924,7587 2476 19HNO3 25240,41 2,4041 238,0084 H2O 3 374,4238 78,2059 3,7821C3H5N3O9 121252,5145 51,9978 0,5167



Total 3 127 2544,9255 822,6244 7,6989

5. Neraca Massa Tangki Pencuci


Air pencuci yang digunakan adalah 30:1 terhadap massa asam dan gliserol

yang akan dicuci.

Massa H2O pencuci = massa C3H8O3 + massa H2SO4 + massa HNO3

Komposisi masuk dan keluar Tangki Pencuci berdasarkan neraca massa:

Komponen masuk tangki Massa (kg/jam) Komponen keluar

tangki (Arus 9)

Massa

(kg/jam)

Arus 7: C3H8O3 0,2673

C3H8O3 0,2673 H2SO4 19,2476

H2SO4 19,2476 HNO3 2,4041

HNO3 2,4041 H2O 661,3533

H2O 3,7821 C3H5N3O9 1251,9978

C3H5N3O9 1251,9978

Arus 8 :

H2O 657,5712

jumlah 1935,2701 jumlah 1935,2701

6. Neraca Massa Dekanter-02

Fase ringan merupakan fase air yang terdiri dari H2O, C3H8O3, HNO3, dan

H2SO4, , sedangkan fase berat merupakan fase Nitrogliserin.




Fase air masih terikut di fase berat sebanyak 1% dari fase air di umpan

decanter.

Data kelarutan gliserin dalam air : 1,38 x 103 ppm (berat) (Yaws,C.L.)

Komposisi masuk dan keluar Dekanter 02 berdasarkan neraca massa:

7. Neraca Massa Mixer-02

Na2CO3 98% berat, akan dilarutkan dalam air sehingga konsentrasinya

menjadi 5% berat.

Na2CO3 yang akan dilarutkan dihitung sesuai dengan kebutuhan untuk

netralisasi H2SO4 dan HNO3 di Tangki Netraliser.

Kebutuhan Na2CO3 untuk netralisasi asam sulfat (kgmol) Na2CO3 + H2SO4 Na2SO4 + H2O + CO2 Mula-mula 0,00196242 0,00196242 0 0 0 Reaksi 0,00196242 0,00196242 0,00196242 0,00196242 0,0019624 Sisa 0 0 0,00196242 0,00196242 0,0019624 Kebutuhan Na2CO3 untuk netralisasi asam nitrat (kgmol) Na2CO3 + 2HNO3 2NaNO3 + H2O + CO2 Mula-mula 0,000190743 0,000381486 0 0 0 Reaksi 0,000190743 0,000381486 0,000381486 0,000190743 0,0001907 Sisa 0 0 0,000381486 0,000190743 0,0001907

Input (Arus 9) Output(Kg/j) Komponen

(Kg/j) Atas (Arus10) Bawah (Arus 11)

C3H8O3 0,2673 0,2647 0,0027

H2SO4 19,2476 19,0551 0,1925

HNO3 2,4041 2,3801 0,0240

H2O 661,3533 654,7397 6,6135

C3H5N3O9 1251,9978 0,9035 1251,0943

Total 1935,2701 677,3431 1257,9270



Mol Na2CO3 yang dibutuhkan untuk netralisasi H2SO4 dan HNO3

= 0,001962 +0,0001907

= 0,002153 kmol

= 0,002153 kmol * 106 kg/kmol

= 0,2282 kg

H2O impurities dalam Na2CO3

= 0,02 * (100/98 * 0,2282)

= 0,004658 kg

Air sebagai pelarut Na2CO3

= (0,95 * (100/5 * 0,2282)) – 0,004658

= 4,6232 kg

Komposisi masuk dan keluar Mixer berdasarkan neraca massa:


tangki

Massa

(kg/jam)

Arus 14: Arus 13:

Na2CO3 0,2282 Na2CO3 0,2282

H2O 0,0047 H2O 4,6279

Arus 15:

H2O 4,6232

jumlah 4,8561 jumlah 4,8561

8. Neraca Massa Tangki Netraliser

Kebutuhan Na2CO3 untuk netralisasi asam sulfat (kgmol) Na2CO3 + H2SO4 Na2SO4 + H2O + CO2 Mula-mula 0,00196242 0,00196242 0 0 0 Reaksi 0,00196242 0,00196242 0,00196242 0,00196242 0,0019624 Sisa 0 0 0,00196242 0,00196242 0,0019624 Kebutuhan Na2CO3 untuk netralisasi asam nitrat (kgmol) Na2CO3 + 2HNO3 2NaNO3 + H2O + CO2 Mula-mula 0,000190743 0,000381486 0 0 0 Reaksi 0,000190743 0,000381486 0,000381486 0,000190743 0,0001907 Sisa 0 0 0,000381486 0,000190743 0,0001907



CO2 terbentuk = (0,001962+0,0001907 )kmol = 0,0021527 kmol

= 0,09474 kg

Na2SO4 terbentuk = 0,001962 kmol = 0,2788 kg

NaNO3 terbentuk = 0,0003815 kmol = 0,0324 kg

Komposisi masuk dan keluar Tangki Netraliser berdasarkan neraca massa:


tangki

Massa

(kg/jam)

Arus 11: Arus 16:

C3H8O3 0,0027 C3H8O3 0,0027

H2SO4 0,1925 Na2SO4 0,2788

HNO3 0,0240 NaNO3 0,0324

H2O 6,6135 H2O 11,2802

C3H5N3O9 1251,0943 C3H5N3O9 1251,0943

Arus 13 : Arus 12:

H2O 4,6279 CO2 0,0948

Na2CO3 0,2282

jumlah 1262,7831 jumlah 1262,7831



LAMPIRAN C

PERHITUNGAN NERACA PANAS

Satuan = KJoule

T referensi = 25oC = 298.15 K

Basis = 1 jam operasi

1. Neraca panas Mixer 01

Panas Masuk

Umpan dari tangki T-01 :

T masuk = 30 oC

komponen kg n (kmol) ∫ Cp dT Q H2SO4 1924,7857 19,6247 -414,8704 -8141,6858 H2O 39,2808 2,1798 384,2808 837,6725 Total -7304,0133

Panas masuk dari T-01 = -7304,0133 kJ

Umpan dari tangki T-02

T masuk = 30 oC

komponen kg n (kmol) ∫ Cp dT Q HNO3 1283,1725 20,3614 554,0039 11280,2683 H2O 39,6859 2,2023 384,2808 846,3113 Total 12126,5796

Panas masuk dari T-02 = 12126,5796 kJ

Panas Pencampuran

Komponen masuk = 39,0387 % massa HNO3

58,5589 % massa H2SO4

2,4024 % massa H2O

Total asam = 97,5976 % massa

HNO3 bebas air = 3% 100%%

HNOtotalasam

×

= 39,0378% 100%97,5976%

×

= 39,9997 % ≅ 40 %

Perhitungan Neraca Panas ***


Jumlah total asam = 3207,9582 kg = 7072,2646

Dari grafik Entalpi vs Asam Campuran (%) pada fig. 4-5 Groggins diperoleh

H32F = -5,8 Btu/lb

Cp = 0,42 Btu/lb.F

Maka entalpi pada T = 30 oC = 86 F

∆H pencampuran = m. H32F + m.Cp.∆T

= (H32F + Cp.∆T) .m

= (-5,8 Btu/lb + 0,42 Btu/lb.F.(86-32)F).7072,2646 lb

= 119379,8273 Btu . 252,16 kal/Btu

= 30102817,2402 kal

= 125950187,3332 J

= 125950,1873 kJ

Panas Keluar

T = 30 oC

komponen kg n (kmol) ∫ Cp dT Q H2SO4 1924,7857 19,6247 -414,8704 -8141,6858 HNO3 1283,1725 20,3614 554,0039 11280,2683 H2O 78,9667 4,3822 384,2808 1683,9838 Total 4822,5663

Panas keluar = 4822,5663 kJ

2. Neraca Panas heat exchanger 01



Panas masuk

T masuk = 30 oC

komponen kg n (kmol) ∫ Cp dT Q H2SO4 1924,7857 19,6247 -414,8704 -8141,6858 HNO3 1283,1725 20,3614 554,0039 11280,2683 H2O 78,9667 4,3822 384,2808 1683,9838 Total 4822,5663

Panas masuk = 4882,5663 kJ

Panas keluar

T masuk = 15 oC

komponen kg n (kmol) ∫ Cp dT Q H2SO4 1924,7857 19,6247 -1104,9791 -22498,8698 HNO3 1283,1725 20,3614 731,4642 14354,7296 H2O 78,9667 4,3822 769,3779 -3371,5444 Total -11515,6846

Total panas keluar = -11515,6846 kJ

Pendingin

Fluida : Cooling Brine

Q pendingin = Qin – Qout

= 4822,5663 – (-11515,6846)

= 16338,2509 kJ




Panas masuk

T masuk = 30 oC

komponen kg n (kmol) ∫ Cp dT Q C3H8O3 534,6552 5,8058 1314,0708 7629,2190 H2O 1,0713 0,0595 384,2808 22,8457 Total 7652,0647


Panas keluar

T masuk = 15 oC

komponen kg n (kmol) ∫ Cp dT Q C3H8O3 534,6552 5,8058 -2614,6426 -15180,0659 H2O 1,0713 0,0595 -769,3779 -45,7400 Total -15225,8058


Pendingin



= 7652,0647 – (-15225,8058)

= 22877,8706 kJ

4. Neraca Panas Reaktor

Panas masuk

T masuk = 15 oC

Umpan dari output heat exchanger 01

komponen kg n (kmol) ∫ Cp dT Q H2SO4 1924,7857 19,6247 -1104,9791 -22498,8698 HNO3 1283,1725 20,3614 731,4642 14354,7296 H2O 78,9667 4,3822 769,3779 -3371,5444 Total -11515,6846

Panas masuk umpan dari heat exchanger HE 01 = -11515,6846 KJ



Umpan dari output heat exchanger 02

komponen kg n (kmol) ∫ Cp dT Q C3H8O3 534,6552 5,8058 -2614,6426 -15180,0659 H2O 1,0713 0,0595 -769,3779 -45,7400 Total -15225,8058

Panas masuk umpan dari heat exchanger HE 02 = -15225,8058 KJ

Panas reaksi

komponen ∆Hf 298 (kJ/mol)

∆Hf 298 (kJ/kmol)

C3H8O3 -582,8 -582800H2SO4 -732,13 -732130HNO3 -135,1 -135100C3H5N3O9 -270,9 -270900H2O -241,8 -241800Total

Reaksi

C3H8O3 + 3HNO3

C3H5N3O9 + 3H2O 2 4H SO⎯⎯⎯→

∆Hf298 = m gliserol bereaksi (∆H produk - ∆H reaktan)

= m gliserol masuk . konversi ((HfC3H5N3O9 +3. Hf H2O ) – (HfC3H8O3+3.Hf HNO3))

= 5,8058 . 0,95. [(-270900+3.(-241800))-( -582800+3.(-135100))]

= -45227,1040 kJ

Panas keluar

T = 15 oC

komponen kg n (kmol) ∫ Cp dT Q C3H8O3 26,7328 0,2903 -2614,3693 -758,9251 H2SO4 1924,7587 19,6244 -769,3973 -16148,1680 HNO3 240,4125 3,8149 729,5288 14316,5460 C3H5N3O9 1252,5145 5,5155 -1104,9311 -4215,1578 H2O 378,2051 20,9881 -2007,5643 -11072,4224 Total -17878,4221

Panas keluar reactor = -17878,4221 kJ



Qin + Qreaksi = Qout + Qpendingin

Q pendingin = Qin + Qreaksi – Qout

= -11515,6846 +(-15225,8058)+ (-45227,1040)–(-17878,4221)

= -54125,8482 kJ

5. Neraca Panas Dekanter 01

Panas masuk

T masuk = 15 oC

komponen kg n (kmol) ∫ Cp dT Q C3H8O3 26,7328 0,2903 -2614,3693 -758,9251 H2SO4 1924,7587 19,6244 -769,3973 -16148,1680 HNO3 240,4125 3,8149 729,5288 14316,5460 C3H5N3O9 1252,5145 5,5155 -1104,9311 -4215,1578 H2O 378,2051 20,9881 -2007,5643 -11072,4224 Total -17878,4221

Panas masuk Dekanter 01 = -17878,4221 kJ

Panas Keluar Fase Atas

T =15 oC

komponen kg n (kmol) ∫ Cp dT Q C3H8O3 0,2673 0,0029 -2614,3693 -7,5885 H2SO4 19,1476 0,1962 729,5288 143,1656 HNO3 2,4041 0,0381 -1104,9311 -42,1511 C3H5N3O9 1251,9978 5,5132 -2007,5643 -11068,1495 H2O 3,7821 0,2099 -769,3973 -161,4838 Total -11136,2073

Panas keluar fase atas Dekanter 01 = -11136,2073 kJ



Panas Keluar Fase Bawah

T =15 oC


Panas keluar fase bawah Dekanter 01 = -6742,2148 kJ

Total panas keluar Dekanter 01 = -11136,2073 + (-6742,2148)

= -17878,4221 kJ


Panas masuk

T masuk = 30 oC

komponen kg n (kmol) ∫ Cp dT Q H2O 657,5712 36,4912 384,2808 14022,8635 Total 14022,8635


Panas keluar

T masuk = 15 oC

komponen kg n (kmol) ∫ Cp dT Q H2O 657,5712 36,4912 -769,3973 -28076,2215 Total -28076,2215




Pendingin



= 14022,8635 - (-28076,2215)

= 42099,0851 kJ

7. Neraca Panas Tangki Pencuci

Panas masuk

T masuk = 15 oC

Umpan dari fase atas Dekanter 01:


Panas masuk dari umpan fase atas Dekanter 01 = -11136,2073 kJ

Umpan dari output heat exchanger 03:

komponen kg n (kmol) ∫ Cp dT Q H2O 657,5712 36,4912 -769,3973 -28076,2215 Total -28076,2215

Panas masuk dari output heat exchanger 03 = -28076,2215 kJ

Panas masuk total = -11136,2073 + -28076,2215

= -39212,4288 kJ

Panas keluar

T = 15 oC

komponen kg n (kmol) ∫ Cp dT Q C3H8O3 0,2673 0,0029 -2614,3693 -7,5885 H2SO4 19,1476 0,1962 729,5288 143,1656 HNO3 2,4041 0,0381 -1104,9311 -42,1511



C3H5N3O9 1251,9978 5,5132 -2007,5643 -11068,1495 H2O 661,3533 36,7011 -769,3973 -28237,7053 Total -39212,4288

8. Neraca Panas Dekanter 02

Panas masuk

T masuk = 15 oC


Panas masuk Dekanter 02 = -39212,4288 Kj

Panas Keluar Fase Atas

T =15 oC


Panas keluar fase atas Dekanter 02 = -27870,8219 kJ



Panas Keluar Fase Bawah

T =15 oC

komponen kg n (kmol) ∫ Cp dT Q C3H8O3 0,0027 2,9029E-05 -2614,3693 -0,0759 H2SO4 0,1925 0,0020 729,5288 1,4317 HNO3 0,0024 0,0004 -1104,9311 -0,4215 C3H5N3O9 1251,0943 5,5092 -2007,5643 -11060,1618 H2O 6,6135 0,3670 -769,3973 -282,3770 Total -11341,6045

Panas keluar fase bawah Dekanter 02 = -11341,6045 kJ

Total panas keluar Dekanter 02 = -27870,8219 + (-11341,6045)

= -39212,4288 kJ

9. Neraca Panas mixer 02

Panas Masuk

T masuk = 15 oC

Panas masuk arus 14 :

komponen kg n (kmol) ∫ Cp dT Q Na2CO3 0,2282 0,0025 286,3816 0,7097 H2O 0,0047 0,0003 384,2871 0,1002 Total 0,8099

Panas masuk dari arus 14 = 0,8099 kJ

Panas masuk arus 15 :

komponen kg n (kmol) ∫ Cp dT Q H2O 4,6232 0,2566 384,2871 98,5925 Total 98,5925

Panas masuk dari arus 15 = 98,5925 kJ

Total panas masuk = 0,8099 + 98,5925

= 99,4023 kJ

Panas Pelarutan

Panas Pelarutan = 5,57 kkal/gmol (Perry table 2-224)

= 23304,8800 kJ/kmol

= 6042,9137 kJ



Panas keluar

T masuk = 15 oC


Panas keluar = 99,4023 Kj

Q pendingin :

Qc = (Qin + Q pelarutan) – Q output

= 99,4023 + 6042,9137- 99,4023

= 6042,9137 Kj


Panas Masuk

T masuk = 30 oC



Panas Keluar

T = 15 oC

komponen kg n (kmol) ∫ Cp dT Q Na2CO3 0,2282 0,0025 -570,7834 -1,2290 H2O 4,6279 0,2568 -769,3779 -197,5906 Total -198,8196

Panas keluar = -198,8196 kJ



Pendingin



= 99,4023 - (-198,8196)

= 298,2219 kJ

11. Neraca Panas Tangki Netraliser

Panas Masuk

T masuk = 15 oC

Panas masuk umpan dari fase bawah Dekanter 02:

komponen kg n (kmol) ∫ Cp dT Q C3H8O3 0,0027 2,9029E-05 -2614,3693 -0,0759 H2SO4 0,1925 0,0020 729,5288 1,4317 HNO3 0,0024 0,0004 -1104,9311 -0,4215 C3H5N3O9 1251,0943 5,5092 -2007,5643 -11060,1618 H2O 6,6135 0,3670 -769,3973 -282,3770 Total -11341,6045

Panas masuk umpan dari Fase bawah Dekanter 02 = -11341,6045 kJ

Panas masuk dari Mixer 02:

komponen kg n (kmol) ∫ Cp dT Q Na2CO3 0,2282 0,0025 -570,7834 -1,2290 H2O 4,6279 0,2568 -769,3779 -197,5906 Total -198,8196

Panas masuk dari Mixer 02 = -198,8196 Kj

Panas masuk total = -11341,6045 + -198,8196

= -11540,4241 kJ

Panas Reaksi

Na2CO3 +

H2SO4

Na2SO4 + H2O + CO2 …..(rx1)

Na2CO3 +

2HNO3 2NaNO3 + H2O + CO2 …..(rx2)



KOMPONEN ∆Hf 298 (KJ/mol)

Na2CO3 -469,4150H2SO4 -735,1300HNO3 -135,1000Na2SO4 -1389,5100NaNO3 -447,4800H2O -241,8000CO2 -395,0184

Reaksi 1:

∆Hr298 = m Na2CO3 (∆H produk - ∆H reaktan)

= m Na2CO3((HfNa2SO4 + Hf H2O+HfCO2) – (HfNa2CO3+Hf H2SO4))

Mol Na2CO3 = 0,002 kmol = 2 mol

∆Hr298=2.[(-1389,5100+(-1389,5100)+(-395,0184))-(-469,4150+(-735,1300))]

= -1643,5668 Kj

Reaksi 2:

∆Hr298 = m Na2CO3 (∆H produk - ∆H reaktan)

= m Na2CO3((2HfNaNO3 + Hf H2O+HfCO2 ) – (HfNa2CO3+2.HfHNO3))

Mol Na2CO3 = 0,0002 kmol = 0,2 mol

∆Hr298=0,2[(2.(-447,4800)+(-1389,5100)+( -395,0184))-( -469,4150+2.(-735,1300))]

= -158,4327 Kj

∆Hr total = -1643,5668 + (-158,4327) = -1801,9995 kJ

Panas Keluar

T = 15 oC

Fase cair

komponen kg n (kmol) ∫ Cp dT Q C3H8O3 0,0027 2,9029E-05 -2614,3693 -0,0759 Na2SO4 0,2788 0,0020 -769,3973 -481,6293 NaNO3 0,0324 0,0004 -2281,4398 -4,4772 C3H5N3O9 1251,0943 5,5092 -2007,5643 -0,2944 H2O 11,2802 0,6260 -769,3973 -11060,1618 Total -11546,6385



Fase Gas

komponen kg n (kmol) ∫ Cp dT Q CO2 0,0948 0,0022 -272,2257 -0,5862

Total panas keluar = -11546,6385 + (-0,5862) = -11547,2246 kJ

∆H pendingin = ∆Hreaktan + ∆Hr298 + ∆Hproduk

= -11540,4241 + (-1801,9995) + -11547,2246

= -1795,1990 kJ



LAMPIRAN D

PERHITUNGAN REAKTOR

* Kode alat : R

* Fungsi : Mereaksikan Gliserol (C3H8O3) dan asam campuran menjadi

Nitrogliserin (C3H5N3O9)

* Jenis : tangki alir berpengaduk

* Konversi reaksi = x = 0,95

* kondisi operasi :

T : 15oC

P : 1 atm

* Data-data yang ingin dihitung :

1. Neraca Massa

2. Dimensi Reaktor

3. Dimensi pengaduk

4. Kecepatan Pengadukan

5. Daya pengadukan

6. Merancang Koil Pendingin

7. Isolasi Reaktor

Perhitungan Reaktor ***


1. Menghitung Neraca Massa

Komponen masuk

Reaktor

Massa (kg/jam) Komponen keluar

Reaktor

Massa

(kg/jam)

Arus dari Mixer-01 : C3H5N3O9 1252,5145

H2SO4 1924,7587 C3H8O3 26,7328

HNO3 1283,1725 H2SO4 1924,7587

H2O 78,9667 HNO3 240,4125

Arus dari tangki Gliserol : H2O 378,2059

C3H803 534,6552

H2O 1,0713

jumlah 3822,6244 jumlah 3822,6244

Densitas campuran = 1,6025844 kg/L = 1602,5844 kg/m3 =100,0460 lb/ft3

2. Menghitung Dimensi Reaktor

Jenis Alat :

Reaktor berbentuk tangki silinder tegak dengan head dan bottom torispherical

dished head yang dilengkapi dengan pengaduk, dengan pertimbangan:

- tekanan operasi 15-200 psia

- Konstruksi sederhana dan harga lebih ekonomis

Bahan reaktor dipilih dari stainless steel SA 333 grade C karena bahan ini

tahan terhadap larutan yang bersifat korosif, dengan data-data :

- Allowable stress, f=13800 psia

- Efisiensi pengelasan, E= 0.8

- Corrosion allowance, C= 0.125

(appendix D Brownell, 1959)

♦ Mencari harga konstanta kecepatan reaksi



Data pada reactor Batch (Technical Manual : Military Explosive):

Rasio berat umpan = 3 8 3C H OAsamCampuran

= 16

Asam campuran terdiri dari asam nitrat (HNO3) dan asam sulfat (H2SO4).

Rasio berat asam campuran = 40 % HNO3 : 60 % H2SO4.

Konversi = 95 %.

Waktu reaksi = 60 menit.

Asam campuran yang diumpankan = 6800 lb.

C3H8O3 + 3HNO3 C2 4H SO⎯⎯⎯→ 3H5N3O9 + 3H2O

Misal : C3H8O3 = A

HNO3 = B

C3H5N3O9 = C

H2O = D

CA = CA0 (1 – XA)

CB = CB0 – CA0.XA

Persamaan kecepatan reaksi :

Karena asam nitrat (HNO3) berlebih/excess 14,46% , maka CB dianggap

konstan, sehingga persamaan kecepatan reaksinya adalah :

-rA = k. CA

Dari Neraca Massa A pada reaktor Batch, dapat diperoleh persamaan

untuk menghitung konstanta kecepatan reaksi :

t0 = CA0

t = CA

input – output – reaksi = akumulasi

0 - 0 - rA.V = AdCdt

− .V



Di mana –rA = k. CA

Maka :

AdCdt

− = k. CA ; CA= mol A/ volume

]

0

00

0 0

0 0

0

. .(1 )

( (1 )) . .(1

. .(1 )

.(1 )

ln(1 ) .

1ln .1

1ln .601 0,95

A

A

AA A

A A )A A

AA A A

X tA

A

XA

A

dC k C Xdt

d C X k C Xdt

dXC k C Xdt

dX k dtX

X k t

k tX

k

− = −

−− =

= −

=−

− − =

⎛ ⎞=⎜ ⎟−⎝ ⎠

⎛ ⎞=⎜ ⎟−⎝ ⎠

∫ ∫

−

k = 0,04993 /menit = 2,9958 /jam

♦ Menghitung Volume Perancangan

Dari Neraca Massa A dalam RATB :

input – output – reaksi = akumulasi

FA0 - FA - rA.V = 0

Dengan: 0

0

AA

A

AF FXF−

= = konversi

0 0.A V AF F C=



FA0 = molar rate = molAwaktu

FV = flow rate = volumewaktu

Maka:

0

0

0

0

.

. .. .(1

.(1 )

A A

A

A

A A

)A A

A

A

F FVr

F XAVrA

C Fv Xk C X

Fv Xk X

−=

−

=−

=−

=−

Fv = 3822,6244 / 2385, 2716 /1,6026 /

massa kg jam L jamdensitas kg L

= =

Maka :

3

3

2385, 2716 / .0,952,9958 / (1 0,95)

15127,895915,1278929534,3657

L jamVjamLm

ft

=−

=

=

=

♦ Menghitung Diameter dan Tinggi Reaktor

Volume bahan = 15,1278929 m3

Over design= 20 %

Volume perancangan reactor = volume + Over design

= 1,2 * 15,1278929 m3

= 18,1535 m3 = 641,2388 ft3

Volume head atau bottom = 0.000049 * D3

(volume head dalam ft3 dan diameter(D) tangki dalam ft)

Dipilih H = 2D

Volume reaktor= Volume head + Volume bottom + Volume Vessel

641,2388 ft3 = 2 * 0.000049 * D3 + 0.25 *3.14 * D3



D = 7,4193 ft = 89,0316 in = 2,2614 m

H = 14,8386 ft = 178,0632 in = 4,5228 m

♦ Menghitung tebal vessel, head dan bottom

• Menghitung tebal vessel

CPfE

rPt i +−×

=6.0

dengan t = tebal vessel, in

P = tekanan alat

rI = jari-jari dalam tangki, in

dari data fisis bahan konstruksi tangki, tebal vessel dapat dihitung.

P = tekanan perancangan = 1,2 atm = 17,64 psi.

17,64 * (89,0316 / 2) 0,125(13800 * 0,8) (0,6 *17,64)

t = +−

t = 0,2027 in

dipilih tebal vessel standar 1/4 in atau 0,25 in

• Menghitung tebal head atau bottom

CpEf

wrpt +⋅−⋅⋅

⋅⋅=

2.02

dengan t = Tebal head, in

p = Tekanan total = tekanan hidrostatik + tekanan

alat

r = jari-jari dalam tangki, in

w = stress-intensification for torispherical dished head

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+⋅=

5.0

325.0icrrw

dengan r = jari-jari crown

icr = inside corner radius

harga dari r dan icr dapat diketahui dari tabel 5.7 Brownell.

OD head = Diameter vessel + 2 tebal tangki

= 89,0316 in + 2* 0,25 in



= 89,5316 in

dengan nilai OD tersebut diambil nilai OD, r dan icr sebagai berikut:

OD = 90 in

r = 90 in

icr = 5,5 in 0,5

900, 25* 35,5

w⎛ ⎞⎛ ⎞

= +⎜ ⎟⎜ ⎟⎜ ⎟⎝ ⎠⎝ ⎠

w = 1.7613

17,64 * (89,0316 / 2) *1,7613 0,1252 *13800 * 0,8 0.2 *17,64

t = +−

t = 0,2632 in

dipilih tebal standar =3/16 in = 0,3125 in

♦ Menghitung Tinggi total dari reaktor

OD

bicr

B A

ID

a

sf

OA

rC

C

th

• Menghitung tinggi dari head

Untuk tebal head 1/4 in, standard stright flange(sf) = 1,5-3

dipilih sf = 2 in

dari persamaan di fig 5.8 Brownell :

BC = r – icr = 90 in – 5,5 in = 94,5 in

AB= (ID/2) – icr = (89,0316/2) in – 5,5 in = 39,0158 in

AC = ( ) ( )22 ABBC + = 2(84,5) (39,0158)+ 2 = 74,9534 in



b = r – AC = 90 in - 74,9534 in = 15,0466 in

Tinggi head OA = tebal head + b + sf

= ( 0,3125 + 15,0466 + 2) in

= 17,3591 in = 0,4409 m

• Menghitung tinggi total reaktor

Tinggi total tangki = tinggi vessel + 2 tinggi head

= 4,5228 m + 2* 0,4409 m

= 5,4046 m

3. Menghitung dimensi Pengaduk

Volume cairan = 15,1279 m3

Viskositas campuran = 5,8378 cp =0,058378 poise

Jenis Pengaduk = Turbin dengan 6 blade dan 4 baffle

Pertimbangan :

− Pemilihan jenis pengaduk turbin, karena range viskositas

memenuhi. (Rase)

− Pemilihan menggunakan turbin karena selain sesuai untuk NRe

yang besar, juga untuk mencegah vorteks dan memperbaiki transfer

panas di reactor. (Rase)

Dari halaman 507 Brown, untuk turbin dengan 6 blade diperoleh persamaan:

Dt/Di = 3

Zi/Di = 0.75 – 3 diambil Zi/Di = 1

W/Dt = 0.1

L/Di = 0.25

Dengan Dt = diameter tangki

Di = diameter impeler

Zi = jarak pengaduk dari dasar bottom

L = panjang blade

W = lebar baffle



Maka Dt = 2,2614 m

Di = Dt/3 = (2,2614/3) m = 0,7538 m

Zi = Di = 0,7538 m

L = 0,25*Di = 0,25*0,7538 m = 0,1885 m

W = 0,1*Dt = 0,1*2,2614 m = 0,2261 m

4. Menghitung Kecepatan Pengadukan

dari pers. 8.8 Rase : 2

60014.3

2⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ ⋅⋅

=NDi

DiWELH

dengan WELH = water equivalent Liquid Height

= Tinggi larutan dalam tangki * spesific gravity larutan

N = kecepatan putar pengaduk, rpm

Menghitung tinggi cairan dalam vessel:

Volume cairan = 15,1279 m3

Volume bottom = 0,000049*Dt2 = 0,000049*(2,2614)2 = 2,5058.10-4 m3

Volume cairan dalam vessel = Volume cairan – volume bottom

= 15,1279 m3 – 2,5058.10-4 m3

= 15,1276 m3

Tinggi cairan dalam vessel= 20.25volumecairandalamvessel

Dtπ⋅ ⋅

2

15,12760,25*3,14 * (2, 2614)

=

= 3,7683 m

Tinggi cairan dalam tangki= Tinggi bottom + Tinggi cairan dalam vessel

= 0,4409 m + 3,7683 m

= 4,2092 m

Spesific gravity larutan = 1,5459

Maka

WELH = Tinggi larutan dalam tangki * spesific gravity larutan

= 4,2092 m * 1,5459



= 6,2070 m

Jumlah turbin = WELH/Dt

= 6,2070 m / 2,2614 m

= 2,7448 buah = 3 buah 0,5600.( / 2. )

.WELH DiN

Diπ=

=0,5600*(6,2070 / 2*0,7538)

3,14*0,7538

= 253,4927 rpm

= 0,4776 m/s

5. Menghitung Daya Motor Pengaduk 53

3

12604.621052.3 ⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛×⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛×⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛××⋅= − DiNNpP ρ

Dengan Np = koefisien pengadukan, fungsi bilangan Reynold

ρ = densitas larutan, lb/ft3

N = kecepatan pengadukan, rpm

Di = diameter impeler, in

P = daya, HP

Nre larutan = viskositas

DN ⋅⋅ρ

= 1602,5844*0,4776*2,26140,058378

= 11025,3414

Dengan harga Re tersebut didapat harga Np = 5.5 (fig. 8.8 Rase)

Sehingga daya pengaduk, 3 5

3 100,0460 253, 4927 0,7538 39,373.52 10 5,562.4 60 12

P − ×⎛ ⎞ ⎛ ⎞ ⎛= ⋅ × × × ×⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜⎝ ⎠ ⎝ ⎠ ⎝

⎞⎟⎠

= 46,5760 Hp

Asumsi effisiensi motor 85%, Perancangan = 54,7952 Hp

Dipilih motor dengan daya 60 Hp



6. Merancang Koil Pendingin

♦ Kebutuhan pendingin

Digunakan pendingin berupa Brine Water CaCl2 30% karena pendinginan

dibawah suhu kamar

Kondisi operasi isotermal

Jumlah panas yang diserap berdasarkan perhitungan Neraca Panas

Q = 5412,8271 kJoule/jam

= 5148,4068 Btu/jam

T operasi = 15 oC = 288,15 oK = 59 oF

Pendingin = brine water (CaCl2 30%)

Suhu masuk t1 = -5 oC = 268,15 oK = 23 oF

Suhu keluar t2 = 2 oC = 275,15 oK = 35,6 oF

Sifat fisis brine water (CaCl2 30%) pada suhu rata-rata (29,3 oF = -1,5 oC)

Cp = 0,71 Btu/lbm.F

ρ = 69,4948 lbm/ft3

µ = 10,1695 lbm/ft.jam = 4,2.10-3 kg/m.s

k = 0,32 Btu/jam.ft.F

Jumlah brine yang dibutuhkan

M brine = ( )12 tt.CpQ−

= ( )F235,36.F.Btu/lbm71,0Btu/jam4068,5148

−

= 5762,1738 lbm/jam

= 2625,4842 kg/jam

= 0,7293 kg/s

Volume pendingin yang diperlukan

= 2,35859432 m3/jam

= 0,0231 ft3/s



♦ ∆t Log Mean Temperature Difference (LMTD)

∆t LMTD =

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−−

1

2

12

t- T t-T

ln

) t(T - ) t(T

= 61,2491 oF = 16,2495 oC

♦ Pipa koil pendingin

Ukuran pipa koil : 1,5 – 2,5 in (Perry, 1999 , hal 11.20)

Dipilih IPS = 1,5 in

Spesifikasi pipa koil : (Kern, 1983, hal 844)

Diameter pipa luar (OD) = 1,9 in = 0,04826 m

Schedule Number (SN) = 40

Diameter dalam (ID) = 1,61 in = 0,0409 m

Flow area per pipe (ao) = 2,04 in2 = 0,002685 m2

Surface area per linier ft (Ao) = 0,498 ft2/ft = 0,1494 m2/m

Susunan koil : helix

Diameter helix (DH) = 0,7 – 0,8 IDReaktor (Rase, 1977, hal 361)

Dipilih DH = 0,7 IDr

IDr = 2,2614 m

DH = 1,5830 m = 5,1935 ft

Jarak antar lilitan (l) = 1 – 1,5 OD (Perry, 1999)

Dipilih l = 1 x OD

l = 0,04826 m

♦ Koefisien transfer panas dalam koil

Digunakan data air pendingin

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡ +=

DHID

kIDhi 5,31.Pr.Re.027,0. 3

18,0

(Kern, 1983,

hal 103)

Dengan hi = koefisien transfer panas konveksi dalam koil,

Btu/jam.ft2.F



ID = diameter dalam koil, ft

k = konduktifitas panas air, Btu/jam,ft.F

DH = diameter helix, ft

Re = bilangan Reynold

Pr = bilangan Prandtl

Re = µ

ID.Gt

Gt = 2m0026850,

kg/7293,0ao

m spendingin = = 271,6309 kg/m2.s

Re = s.kg/m.102,4

m0409,0.skg/m6309,2713

s

− = 2644,7793

Pr = airk

µ.Cp⎥⎦⎤

⎢⎣⎡ =

F.ft.Btu/jam20,3jam.lbm/ft1695,10.F.Btu/lbm71,0

= 22,5636

hi = ⎥⎦⎤

⎢⎣⎡ +

DHID

IDk 5,31.Pr.Re..027,0 3

18,0

= 108,5198 Btu/jam.ft2.oF

= 0,1472 kKal/s.m2.oC

♦ Koefisien transfer panas dalam koil dilihat dari luar

hio = ODIDhi

= in 9,1in 61,15198,108


= 0,1247 kKal/s.m2.oC

♦ Koefisien konveksi di luar koil

Digunakan data fluida di dalam reaktor

ho = c

wkCpDN

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛µ

µµ

ρ µc......170,37,067.02

(Rase, 1977, hal 664)



Dengan ho = koefisien konveksi di luar koil, kKal/m2.s.oC

k = konduktifitas panas cairan, kKal/m.s.oC

OD = diameter luar pipa koil, m

D = Diameter impeler, m

ρ = densitas cairan, kg/m3

µc = viskositas cairan, kg/m.s

µw = viskositas air, kg/m.s

Cp = panas spesifik cairan, kKal/kg.oC

C = exp(-0,202 x ln µ – 0,357

= 0,31283

ho = 3,7095 kKal/m2.s.oC

= 2734,6308 Btu/jam.ft2.oF

♦ Koefisien transfer panas keseluruhan (Uc)

Uc = hohioho.hio

+

= F.ft.Btu/jam6308,27349563,91

F.ft.Btu/jam6308,2734.F.ft.Btu/jam9563,912

22

+


= 0,1207 kKal/s.m2.oC

♦ Koefisien transfer panas keseluruhan saat kotor (Ud)

Ud = hdUchd.Uc

+ (Kern, 1950, pers. 6.10)

hd = 1/Rd

Rd = dirt factor/ fouling factor

Rd = 0,001 (Kern, 1950, tabel 12)

hd = 1000 Btu/jam.ft2.oF

Ud = F.ft.Btu/jam10009647,88

F.ft.Btu/jam1000xF.ft.Btu/jam9647,882

22

+




Ud brine water – zat organik adalah 40-100 Btu/jam.ft2.oF, sehingga Ud

memenuhi.

♦ Luas kontak perpindahan panas

At = LMTD∆T.Ud

Q

= F2491,61xF.ft.Btu/jam3264,72

Btu/jam4068,515482

= 11,6364 ft2

= 0,8713 m2

♦ Panjang koil

Lc = a"At =

/mm1494,0m8713,0

2

2

= 4,6694 m

♦ Jumlah koil (Nt)

Nt = koilAAt =

.OD.AoAt

π=

/mm m.0,1494 π.0,04826m 1,8477

2

2

= 36,3642

Untuk perancangan dipilih jumlah koil (Nt) = 37 lilitan

♦ Tinggi Koil dan volume koil

Hc = Nt x (OD+l)

= 37 x (0.04826 + 0,04826 m)

= 3,5712 m

Vc = ¼.π.(ODkoil)2 x Lc

= ¼.π.( 0,04826 m)2 x 4,6694 m

= 0,0085 m3



7. Menghitung Tebal Isolasi Reaktor

Isolator yang digunakan adalah jenis Polyurethane (range suhu -300 s.d 200 F)

dengan data- data sebagai berikut :

Emisivitas = e = 0,9300

k isolasi = 0,2595 W/m.C (fig11.65 Perry)

∆x = tebal isolasi

R1 = jari-jari dalam tangki = 1,1307 m

R2 = jari-jari luar tangki = 1,3807 m

R3 = jari-jari tangki setelah diisolasi

T1 = suhu dinding dalam tangki = 15 °C = 288,15 K

T2 = suhu dinding luar tangki

T3 = suhu isolator bagian luar (kita inginkan) = 20 °C = 293,15 K

Ta = suhu udara luar = 35 °C = 308,15 K

k1 = konduktivitas dinding tangki = 49,8633 W/m.°C

k2 = konduktivitas panas isolator = 0,2595 W/m.°C

(Daftar A-2 JP Hollman)

Suhu film = Tf = (T3 + Ta)/2

= (20 + 35)/2

= 27,5 °C = 300,65 K

β = 1/ Tf = 1/27,5 = 0,0364°C-1

∆T = Tf – T3

= 27,5 – 20

= 7,5 °C

T2

∆x

T3 T1

R3

R2

R1

Ta



Sifat fisis udara pada Tf :

ρ =1,1743 kg/m3

Cp = 1005,7052 J/kg.°C

k = 0,0263 W/m.°C

µ = 1,8194 . 10-5 kg/m.s

Mencari koefisien perpindahan panas konveksi (hc)

• Bilangan Grasshof

3 2

2

. . . .l gGr ρ βµ

∆=

t

• Bilangan Prandtl

.Pr cp l

k=

• Bilangan Rayleigh

.PrayR Gr=

Bila :

Ray 104 – 109

Ray 109 - 1015 (Mc Adams, 1958)

L = tinggi tangki = 5,4046 m

Dari data- data yang sudah diketahui diperoleh :

Gr = 1,7013. 1012

Pr = 0,7074

Ray = 1,2036.1012

hc = 0,3719 W/m2 °C

Menghitung tebal isolasi (∆x) dengan cara trial & error

Panas konveksi (qc)

qc = hc. A. (Ta – T3) ………........(1)

A = Л. D. L ………........(2)

D = diameter tangki hingga ke isolator

= 2. R2 +2. ∆x ………........(3)

0.25

0.29. thcL∆⎛ ⎞= ⎜ ⎟

⎝ ⎠

1/ 30.19.( )hc = ∆t



L = 5,4046 m

Panas konduksi (qk) pada dinding dalam tangki hingga dinding luar tangki

qc = qk = 302,1461 W ………........(4)

Panas konduksi pada silinder, dengan arah konduksi radial keluar:

r1 = jari-jari dalam reaktor

r2 = jari-jari luar reaktor

r3 = jari-jari isolasi reaktor

qk = -k.Ar. dTdr

di mana Ar = 2.π .r.L

misal kita tinjau panas konduksi lapis 1 dan lapis 2 :

kondisi batas : r = r1 T = T1

r = r2 T = T2

]

2 2

1 1

1

2 12 11

11 2

1 1 2

2. . .

2. . .ln ( )

2. . .2ln ( )1

2. . . ( )2ln 1

r T

r T

r

r

k Ldrr qk

k Lr T

qkk Lr T Tr qk

k L T Tqk

rr

π

π

π

π

−=

−= −

= −

−=

∫ ∫

T

Tahanan termal :

Rth = 1

2ln 12. . .

rr

k Lπ

Panas konduksi pada lapis 2 dan lapis 3 diperoleh dengan cara yang sama.



2 2 32. . . ( )3ln 2

k L T Tqk

rr

π −=

Tahanan termal :

Rth = 2

3ln 22. . .

rr

k Lπ

Panas konduksi keseluruhan arah konduksi radial ke dalam:

Arah isolasi adalah dari dinding luar ke dinding dalam, untuk

melindungi/mencegah panas dari udara luar masuk ke reaktor.

1

2ln 12. . .

rr

k Lπ 2

3ln 22. . .

rr

k Lπ

Qk = TmenyeluruhRth

∆∑

(Holman,J.P.,1994)

3 1

32

1 2

1 2

2 ( )qk

ln ln

k

L T T

RRR R

k

π −=

+

………........(5)

∆x = R3 – R2 …….…........(6)

Algoritma :

Trial ∆x

pers.(3) diperoleh D

pera(2) diperoleh A

pers (1) diperoleh qc

pers (4) diperoleh qk

pers (5) diperoleh R3

pers (6) diperoleh ∆x

Not OK

OK



Dengan perhitungan excel diperoleh ∆x = 0,214990 m = 21,4990 cm

Menghitung persen panas yang bisa dicegah masuk oleh isolator

% panas yang bisa dicegah oleh isolator = Panas masuk dengan isolasiPanas masuk tanpa isolasi

• Menghitung T2

1 2 12. . . ( )2ln 1

k L T Tqc qk

rr

π −= =

22. .89,8633.( 288,15)302,1461

1,1307ln( )1,3807

Tπ −=

T2 = 288,1857 K

• Menghitung panas konveksi

qc = hc. A. (Ta – T2)

A = Л. D. L

D = diameter luar reaktor

= 2. R2

= 2,7614 m

L = 5,4046 m

hc = 0,3719 W/m2 °C

qc = 0,3719 . 3,14. 2,7614. 5,4046 (308,15 - 288,1857)

= 347,9602 W

• % panas yang bisa dicegah oleh isolator = 302,1461 100%347,9602

×

= 87 %


5,40

46 m

3,57

12 m

0.03175 m

0.03

175

m

dari gliserin dan asam nitrat dengan proses... · 3.1 mixer-01 35 3.2 mixer-02 36 ... 6.2 dasar...

Documents