skripsi prarancangan pabrik asam asetilsalisilat dari …

SKRIPSI

PRARANCANGAN PABRIK ASAM ASETILSALISILAT DARI

ASAM SALISILAT DAN ASETAT ANHIDRIDA

Kapasitas 3.000 ton/tahun

Disusun Oleh:

Hayati Kelimagun

NIM.141.01.1022

JURUSAN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

INSTITUT SAINS & TEKNOLOGI AKPRIND

YOGYAKARTA

2020

iii

HALAMAN PENGESAHAN

NASKAH SKRIPSI

PRARANCANGAN PABRIK ASAM ASETILSALISILAT DARI

ASAM SALISILAT DAN ASETAT ANHIDRIDA

v

HALAMAN PERSEMBAHAN

Alhamdulillah kupanjatkan kepada Allah SWT. atas segala rahmat dan juga

kesempatan dalam menyelesaikan tugas akhir skripsi saya dengan segala

kekurangannya. Segala syukur kuucapkan kepada-Mu ya Rabb, karena sudah

menghadirkan orang-orang berarti disekeliling saya. Yang selalu memberi

semangat dan do’a, sehingga skripsi ini dapat saya selesaikan dengan baik.

Skripsi ini kupersembahkan untuk :

Bapak dan Mama, apa yang saya dapatkan hari ini, belum mampu membayar

semua kebaikan, keringat, dan juga air mata bagi saya. Terima kasih atas segala

segala dukungan kalian, baik dalam bentuk materi maupun moril. Karya ini

saya persembahkan untuk kalian, sebagai wujud rasa terima kasih atas

pengorbanan dan jerih payah kalian sehingga saya dapat menggapai cita-cita.

Kelak cita-cita saya ini akan menjadi persembahan yang paling mulia untuk

Bapak dan Mama, dan semoga dapat membahagiakan kalian.

ka Isna, ka Irma, ka Nur sani, Abang Arum, ade Nona, ade Adira dan ade

Saripah, the best supporter ever in my life. No time is more precious in life than

spending time with you. walau saat dekat kita sering bertengkar, tapi saat jauh

kita saling merindukan. Kalian selalu menjadi penyemangat kapanpun saya

merasa lelah dan ingin menyerah. semoga awal dari kesuksesan saya ini dapat

membanggakan kalian.

vi

Kepada Pak Bambang dan Bu Marni, Bu Tyas, Bu Murni, Bu Gus, dan pak

Ganjar. Yang menjadi orang tua kedua saya di kampus, terima kasih atas

bantuan, nasehat dan ilmunya yang selama ini dilimpahkan pada saya dengan

rasa tulus. Semoga Allah melindungi setiap langkah kalian dan mendapat

keberkahan dari Nya.

Mba Naila yang menjadi rekan setia dalam Tugas Akhir ini. Mulai kerja

praktik, dan skripsi. Yang selalu memberi semangat dan Alhamdulillah nggak

ngilang. you’re my best partner ^-^

Sahabat-sahabatku tercinta widya, Hasni, Eva Arey, Eva Zahrah, Fiky, mb

Mulidia, Hany, Putri, Nita, Eni, yang sudah menjadi sahabat untukku. Suka

dan duka. Semoga yang kita alami bersama akan tersimpan rapi dimemoriku

My bestie Rustam yang selalu berhasil membuatku tertawa ditengah tekanan

demi tekanan yang terus datang seakan tanpa henti.

Teman kos mba Wulan, mb Erma, mb Widdi, mb Maliha, mb Shoffa, mb Linda

yang memberi bantuan, dukungan, semangat, motivasi dan taklupa kalimat

kapan sidang ?

Teman-teman seperjuangan

dan teman-teman Tekkim angkatan 2014, Tetap semangat ^_^

vii

Motto

Jadikanlah Al-Qur’an sahabatmu

Hati akan mati tanpa Al-Qu’an,

Hati akan keras jika tidak diobati dengan Al-Qur’an

Hati tidak akan bahagia kecuali dengan Al-Qur’an

Maka jadikanlah Al-qur’an sahabatmu yang selalu menemani.

Sungguh, Al-Qur’an ini memberi petunjuk kejalan yang lurus.

viii

KATA PENGANTAR

Puji syukur kehadirat Allah Tuhan Yang Maha Esa atas berkat rahmat-

Nya, sehingga penyusun dapat menyelesaikan skripsi berupa prarancangan

pabrik kimia berjudul Prarancangan Pabrik Asam Asetilsalisilat dari Asam

Salisilat dan Asetat Anhidrida, dengan kapasitas 3.000 ton/tahun.

Skripsi yang beupa pabrik kimia ini sebagai salah satu syarat untuk

memenuhi syarat kelulusan di Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknologi

Industri, Institut Sains & Teknologi AKPRIND Yogyakarta.

Dalam penyusunan skripsi ini tidak terlepas dari bantuan banyak pihak

baik moril maupun materil. Oleh karena itu, dengan ketulusan hati penyusun

mengucapkan terima kasih kepada:

1. Dr. Ir. Amir Hamzah, M.T., selaku Rektor Institut Sains & Teknologi

AKPRIND Yogyakarta.

2. Dr. Ir. Toto Rusianto, M.T., selaku Dekan Fakultas Teknologi Industri Institut

Sains & Teknologi AKPRIND Yogyakarta.

3. Sri Rahayu Gusmarwani, S.T.,M.T., selaku Ketua Jurusan Teknik Kimia,

Institut Sains & Teknologi AKPRIND Yogyakarta

4. Bambang Kusmartono, S.T.,M.T., selaku Dosen Pembimbing I.

5. Ir. Sumarni, M.S., selaku Dosen Pembimbing II

6. Saudari Naila Hasanah selaku patner skripsi

7. Semua pihak yang telah membantu penyusun, sehingga naskah skripsi ini

dapat terselesaikan.

Penyusun menyadari bahwa penyusunan naskah skripsi ini masih jauh dari

sempurna, oleh karena itu penyusun mengharapkan kritik dan saran yang

membangun untuk penyusunan naskah skripsi yang lebih baik.

Akhir kata semoga naskah skripsi ini dapat bermanfaat bagi semua yang

memerlukannya.

Yogyakarta, Februari 2020

Penyusun

ix

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ......................................................................................... i

HALAMAN PENGESAHAN .......................................................................... ii

SURAT PERNYATAAN BUKAN PLAGIAT ............................................... iv

HALAMAN PERSEMBAHAN ....................................................................... v

MOTTO ............................................................................................................. vii

KATA PENGANTAR ...................................................................................... viii

DAFTAR ISI ..................................................................................................... ix

DAFTAR TABEL ............................................................................................. xii

DAFTAR GAMBAR ........................................................................................ xiv

DAFTAR NOTASI ........................................................................................... xv

INTISARI .......................................................................................................... xvi

BAB I PENDAHULUAN ........................................................................... 1

1.1. Latar Belakang ................................................................................. 1

1.2. Tinjauan Pustaka.............................................................................. 2

1.3. Pemilihan Proses.............................................................................. 4

1.4. Kapasitas Produksi .......................................................................... 4

BAB II URAIAN PROSES.......................................................................... 6

BAB III SPESIFIKASI BAHAN .................................................................. 8

3.1. Bahan Baku...................................................................................... 8

3.2. Produk .............................................................................................. 9

BAB IV DIAGRAM ALIR ........................................................................... 11

4.1. Diagram Alir Kualitatif ................................................................... 11

4.2. Diagram Alir Kuantitatif ................................................................. .. 11

4.3. Process Engineering Flow Diagram (PEFD) .................................. .. 11

BAB V NERACA MASSA .......................................................................... 15

5.1. Neraca Massa Keseluruhan ............................................................. 15

5.2. Neraca Massa Tiap Alat .................................................................. 15

BAB VI NERACA PANAS ........................................................................... 18

BAB VII SPESIFIKASI ALAT ..................................................................... 20

7.1. Spesifikasi Alat Proses .................................................................... 20

x

7.2. Spesifikasi Alat Utilitas ................................................................... 31

BAB VIII UTILITAS ....................................................................................... 48

8.1. Penyediaan Air ................................................................................ 48

8.2. Penyediaan Steam ............................................................................ 54

8.3. Pembangkit Listrik .......................................................................... 56

8.4. Pengadaan Bahan Bakar .................................................................. 59

8.5. Pengadaan Udara Tekan .................................................................. 61

BAB IX LOKASI DAN TATA LETAK PABRIK ..................................... 63

9.1. Tata Letak Pabrik............................................................................. 63

9.2. Tata Letak Peralatan ........................................................................ 66

BAB X ORGANISASI PERUSAHAAN .................................................... 68

10.1. Tugas Pokok Organisasi Perusahaan ............................................... 68

10.2. Fungsi Organisasi ............................................................................ 68

10.3. Bentuk Perusahaan .......................................................................... 68

10.4. Struktur Organisasi .......................................................................... 69

10.5. Tugas dan Wewenang ...................................................................... 70

10.6. Tenaga Kerja.................................................................................... 74

BAB XI EVALUASI EKONOMI ................................................................ 78

11.1. Modal Total (Total Capital Investmen) ........................................... 78

11.2. Biaya Produksi Total (Total Production Cost) ................................ 79

11.3. Perkiraan Keuntungan (Profit Estimation) ...................................... 80

11.4. Analisis Kelayakan .......................................................................... 80

11.5. Harga Peralatan................................................................................ 82

11.6. Rincian Harga PPC .......................................................................... 84

11.7. Rincian Modal Tetap (Fixed Capital Investmen) ............................ 91

11.8. Biaya Produksi/Manufacturing Cost (MC) ..................................... 91

11.9. Modal Kerja/Working Capital (WC) ............................................... 95

11.10. Pengeluaran Umum/General Expenses (GE) .................................. 97

11.11. Perkiraan Keuntungan/Profit Estimation......................................... 97

11.12. Return on Investment (ROI) ............................................................ 98

11.13. Pay Out Time (POT) ........................................................................ 98

11.14. Break Even Point (BEP) .................................................................. 98

xi

11.15. Shut Down Point (SDP) ................................................................... 99

11.16. Discounted Cash Flow (DCF) ......................................................... 100

BAB XII KESIMPULAN ............................................................................... 121

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN

xii

DAFTAR TABEL

Tabel 1.1 Pabrik Asam Asetilsalisilat di dunia. .......................................... 5

Tabel 1.2 Data impor Asam Asetilsalisilat di Indonesia ............................. 5

Tabel 5.1 Neraca massa keseluruhan .......................................................... 15

Tabel 5.2 Neraca massa pada R-01 ............................................................. 15

Tabel 5.3 Neraca massa pada FP-01 ........................................................... 16

Tabel 5.4 Neraca massa pada CR-01 .......................................................... 16

Tabel 5.5 Neraca massa pada CF-01 ........................................................... 16

Tabel 5.6 Neraca massa pada RD-01 .......................................................... 17

Tabel 6.1 Neraca panas pada R-1 ............................................................... 18

Tabel 6.2 Neraca panas pada FP-01 ............................................................ 18

Tabel 6.3 Neraca panas pada CR-01 ........................................................... 19

Tabel 6.4 Neraca panas pada CF-01 ........................................................... 19

Tabel 6.5 Neraca panas pada RD-01 ........................................................... 19

Tabel 8.1 Kebutuhan steam pada area proses ............................................. 55

Tabel 8.2 Kebutuhan air pendingin pada area proses ................................. 55

Tabel 8.3 Listrik yang diperlukan untuk menggerakkan alat proses .......... 57

Tabel 8.4 Kebutuhan tenaga lisrik untuk alat-alat utilitas .......................... 58

Tabel 9.1 Perincian luas tanah bangunan pabrik ........................................ 64

Tabel 10.1 Penggolongan karyawan ............................................................. 75

Tabel 10.2 Jumlah karyawan menurut jabatan ............................................. 76

Tabel 10.3 Perincian golongan dan gaji karyawan ....................................... 77

Tabel 11.1 Cost index tahun 1987-2002 ....................................................... 82

Tabel 11.2 Index harga tahun 2007-2023 .................................................... 83

Tabel 11.3 Harga alat proses produksi .......................................................... 85

Tabel 11.4 Harga alat utilitas dari luar negeri ............................................... 85

Tabel 11.5 Harga alat utilitas dari dalam negeri ........................................... 86

Tabel 11.6 Biaya bangunan pabrik ............................................................... 89

Tabel 11.7 Physical Plant Cost (PPC) .......................................................... 91

Tabel 11.8 Biaya tenaga kerja ....................................................................... 93

Tabel 11.9 Direct Manufacturing Cost (DMC) ............................................ 94

xiii

Tabel 11.10 Indirect Manufacturing Cost ..................................................... 95

Tabel 11.11 Fixed Manufacturing Cost FMC) ............................................... 95

Tabel 11.12 Working Capital (WC) ................................................................ 96

Tabel 11.13 General Expenses (GE) .............................................................. 97

xiv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1. Grafik kapasitas impor Asam asetilsalisilat di Indonesia ......... 2

Gambar 1.2 Peta wilayah Kec. Wringin Anom, Kab. Gresik. ...................... 7

Gambar 4.1 Diagram alir kualitatif ............................................................... 12

Gambar 4.2 Diagram alir kuantitatif ............................................................. 13

Gambar 4.3 Process Engineering Flow Diagram ........................................ 14

Gambar 8.1 Diagram alir proses pengolahan air .......................................... 63

Gambar 9.1 Tata letak pabrik ....................................................................... 65

Gambar 9.2 Tata letak alat proses ................................................................. 67

Gambar 10.1 Struktur organisasi pabrik asam asetil salisilat ........................ 69

Gambar 11.1 Grafik hubungan tahun dengan cost index harga tahun

1987 - 2002 ............................................................................... 83

Gambar 11.2 Grafik evaluasi ekonomi ........................................................... 102

xv

DAFTAR NOTASI

A : Luas penampang, ft

2

A1 : Luas shell jaket, ft2

C : Konsentrasi, mol/L

D : Diameter, in

ID : Diameter dalam, in

OD : Diameter luar, in

deq : Diameter ekuivalent, in

E : Efisiensi sambungan

f : faktor friksi

Fv : Kecepatan volumetrik, L/jam

H : Tinggi, m

h : Koefisien transfer panas konveksi, Btu/jam.ft. F

k : konstanta kecepatan reaksi, L/kgmol.jam

LMTD : Logarithmic mean temperature difference

N : Kecepatan putar pengadukan, rpj

P : Tekanan, atm

QA : Panas yang ditransferkan ke lingkungan, kcal/jam

QC : Beban panas pendingin, kcal/jam

Qci : Beban panas tiap jaket, kcal/jam

Qin : Panas bahan masuk reaktor, kcal/jam

Qloss : Panas hilang, kcal/jam

Qout : Panas bahan keluar reaktor, kcal/jam

QR : Panas reaksi, kcal/jam

RD : Dirt factor

Re : Bilangan Reynold

th : Tebal head, in

ts : tebal shel, in

V : Volume, m3

Vh : Volume head, m3

Vs : Volume shell, m3

XA : Konversi terhadap limitting reaktan A

ΔHfo : Entalpi pembentukan standar, kcal/mol

ΔHi : Entalpi yang dimiliki bahan, kcal/mol

ΔHRo : Entalpi reaksi standar, kcal/kmol

ΔP : Pressure drop

η : Efisiensi

θ : waktu tinggal, jam

μ : Viskositas bahan, cp

ρ : Densitas bahan, kg/m3

xvi

INTISARI

Asam asetilsalisilat (aspirin) digunakan untuk bahan baku dan bahan-

bahan pendukung dalam industri kimia farmasi. Asam asetilsalisilat ini dibuat dari

reaksi asam salisilat dan asetat anhidrida melalui reaksi esterifikasi. Pabrik ini

direncanakan didirikan di Palembang, Sumatra Selatan, dibangun diatas tanah

seluas 14.000 m2 dengan kapasitas produksi 3.000 ton/tahun. beroperasi selama

24 jam dengan jumlah tenaga kerja sebanyak 100 orang.

Proses produksi asam asetilsalisilat dimulai dengan mereaksikan bahan

baku berupa asam salisilat 99,5% dan asetat anhidrida 99,5%. Reaksi dijalankan

dalam reaktor alir tangki berpengaduk (RATB) dengan waktu tinggal 1 jam.

berlangsung pada suhu 90oC dan tekanan 1 atm. Hasil reaksi dialirkan menuju

filter press untuk memisahkan asam salisilat sisa hasil reaksi. Hasil filtrasi yang

berupa cake yang dibuang ke UPL dan filtrat dialirkan ke crystallizer untuk

dikristalisasi. Dari crystallizer diumpankan ke centrifuge untuk dipisahkan

padatan dari larutan induk. Larutan induk dibuang ke UPL dan padatan

dikeringkan dalam rotary dryer. Produk dari rotary dryer ditampung sementara

dalam bin sebelum pengepakan.

Utilitas yang diperlukan berupa 20751,0263 ton/tahun air baik untuk

proses maupun kebutuhan domestik, kebutuhan steam sebanyak 316,4935

ton/tahun, kebutuhan listrik sebesar 994.151,4264 kWh/tahun, kebutuhan udara

tekan sebesar 31.933,44 m3/tahun, kebutuhan bahan bakar berupa diesel sebesar

110,9320 ton/tahun.

Ditinjau dari kondisi operasi, jenis bahan baku yang digunakan, dan proses

yang dilakukan maka pabrik ini tergolong pabrik berisiko rendah (low risk). Dari

hasil perhitungan evaluasi ekonomi diperlukan modal tetap sebesar $6,764,005.34

modal kerja sebesar $1,962,502.43. Keuntungan sebelum pajak sebesar

$1,775,177.25 dan keuntungan setelah pajak sebesar $1,065,106.35 dengan

Return on Investment (ROI) sebelum pajak sebesar 26,24% dan setelah pajak

sebesar 15,75%, Pay Out Time (POT) sebelum pajak sebesar 2,76 tahun dan POT

setelah pajak sebesar 3,88 tahun. Break Even Point (BEP) sebesar 44,2% dari

kapasitas perancangan, Shut Down Point (SDP) sebesar 23,5% dari kapasitas

perancangan dan Discounted Cash Flow (DCF) sebesar 14,925%. Ditinjau dari

risiko pabrik dan hasil evaluasi ekonomi pabrik ini cukup layak dipertimbangkan

untuk didirikan.

Kata kunci: asam asetilsalisilat, proses produksi, utilitas, ekonomi.

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang Pendirian Pabrik

Seiring dengan semakin pesatnya perkembangan zaman, Indonesia secara

bertahap melaksanakan pembangunan di segala bidang, termasuk bidang industri.

Industri kimia sebagai salah satu industri vital dan strategis telah banyak

mengalami perkembangan, mengingat industri ini mempunyai keterkaitan dengan

industri lainnya; salah satu industri kimia yaitu industri farmasi.

Indonesia merupakan pasar farmasi terbesar di ASEAN, sehingga

memiliki potensi yang sangat baik untung dikembangkan.pasar farmasi Indonesia

mencapai 27% dari total pasar ASEAN. Dari jumlah tersebut sekitar 70%

didominasi oleh pasar nasional yang menjadikan Indonesia satu-satunya negara di

ASEAN yang didominasi oleh industri lokal dan juga dipengaruhi oleh sektor

kesehatan semakin meningkat dengan adanya Badan Penyelenggara Jaminan

Sosial (BPJS) menyebabkan penggunaan obat-obatan semakin meningkat tajam.

Di Indonesia sudah berdiri ratusan industri farmasi, industri tersebut

diantaranya bergerak pada proses pencampuran bahan baku obat, dan bahan

packing. Beberapa obat tradisional Indonesia sudah sangat berkembang dan untuk

vaksin polio Indonesia bahkan menjadi pengekspor. Untuk mengembangkan

industri farmasi di Indonesia dan menghemat devisa negara perlu didirikan

industri farmasi yang terpadu, mulai dari pembuatan bahan baku sampai

pemasarannya. Industri farmasi tersebut diantaranya adalah pabrik aspirin. Di

Indonesia aspirin dikenal dengan merek dagang “Aspirin Tablet” (PT Bayer

Indonesia) dengan bahan baku diimpor dari luar negeri. Bayer merupakan

perusahaan pertama yang berhasil menciptakan senyawa aspirin (asam

asetilsalisilat). Ide untuk memodifikasi senyawa asam salisilat disebabkan oleh

banyaknya efek negatif dari senyawa ini.

Pada tahun 1945, Arthur Eichengrun dari perusahaan Bayer

mengemukakan idenya untuk menambahkan gugus asetil dari senyawa asam

salisilat untuk mengurangi efek negatif sekaligus meningkatkan efisiensi dan

2

toleransinya. Pada tahun 1897, Felix Hoffmann berhasil melanjutkan gagasan

tersebut dan menciptakan senyawa asam asetilsalisilat yang kemudian umum

dikenal dengan istilah aspirin.

Aspirin mempunyai bahan aktif yang disebut sebagai asam asetilsalisilat

yang merupakan turunan sintetis dari senyawa salisin. Salisin sebetulnya dapat

ditemukan secara alami yang terkandung di dalam beberapa tanaman terutama

pada tanaman Willow. Salisin yang ditemukan pada tanaman Willow sudah

banyak digunakan oleh masyarakat sebagai pereda rasa nyeri sejak ratusan tahun

silam. Saat ini aspirin banyak digunakan sebagai analgesik dan banyak dijual di

pasaran. Aspirin sendiri tergolong dalam jenis obat merupakan obat anti inflamasi

non-steroid (NSAID) yang berfungsi sebagai pereda rasa nyeri ringan sampai

sedang seperti nyeri otot, sakit gigi, sakit kepala juga rasa nyeri. Obat ini juga

sering digunakan untuk mengobati influenza, demam dan peradangan, reumatik

serta untuk mencegah penyakit kardiovaskuler, kanker usus besar dan rectum, dan

stroke (Kirk and Othmer, 1982).

1.2. Tinjauan Pustaka

Dasar reaksi yang berlangsung adalah asetilasi, yaitu pembentukan

asetilsalisilat dari reaksi antara asam salisilat dengan asetat anhidrida; reaksi ini

merupakan jenis reaksi subtitusi nukleofilik. Reaksi substitusi nukleofilik ini

melibatkan pelepasan ion H+ (hydrogen) dari asam salisilat yang bersifat suka inti

(nukleofit) kemudian akan menyerang asetat anhidrida, sehingga melepaskan

gugus asetil CH3-C(O)- sebagai leaving groub (LE). Gugus asetil ini bergabung

dengan asam salisilat dengan membentuk asam asetilsalisilat, sedangkan ion H+

akan bergabung dengan gugus asetil membentuk asam asetat sebagai hasil

samping.

C OH

O

OH

C

O

OH

OC

O

CH3

O

CH3C

CH3C

O

O

CH3C

O

OH

Salicylic acid Acetic anhidryde Aspirin Acetic acid

Gambar 1.1 Reaksi pembentukan asam asetilsalisilat (McKetta, 1981).

3

Reaksi estirifikasi asam salisilat dengan asetat anhidrida menjadi asam

asetilsalisilat sebagai produk utama dan asam asetat sebagai produk samping

merupakan reaksi searah (irreversible).

Proses pembuatan asam asetilsalisilat ada beberapa cara, yaitu: asetilasi

dari asam salisilat dengan asetat anhidrida, asetilasi dari asetil klorida dengan

asam salisilat, sintesa aspirin menurut Kolbe, dan sintesa aspirin setelah

modifikasi sintesa Kolbe oleh Scmitt.

1. Asetilasi dari asam salisilat dangan asetat anhidrida

Asam asetilsalisilat dihasilkan dari reaksi antara asam salisilat dan asetat

anhidrida dengan perbandingan mol asam salisilat : asetat anhidrida : asam

asetat sebesar 4 : 5,6 : 4 atau dapat disederhanakan menjadi 1 : 1,4 : 1.

Reaksi berlangsung pada suhu 85 – 90oC selama waktu 1-2 jam dan tekanan 1

atm yield 91% (McKetta , 1981).

2. Asetilasi dari asetil klorida dengan asam salisilat, diperkenalkan oleh B.

Povlov dan A.Tarentyev, yang menghasilkan produk samping asam asetat.

Proses ini memerlukan unit purifikasi untuk mengambil asam asetat dari

kristal dan proses ini sudah lama tidak digunakan.

3. Sintesa aspirin menurut Kolbe

Pembuatan asam salisilat dilakukan dengan sintesis Kolbe, metode ini

ditemukan oleh ahli kimia Jerman yang bernama Herman. Pada sintesis ini,

sodium phenoxide dipanaskan bersama karbondioksida (CO2) pada tekanan

tinggi, lalu ditambahkan asam untuk menghasilkan asam salisilat. Asam

salisilat yang dihasilkan kemudian direaksikan dengan asetat anhidrid dengan

bantuan asam sulfat sehingga dihasilkan asam asetilsalisilat dan asam asetat

(Austin, 1984 ).

4. Sintesa aspirin setelah modifikasi sentesa Kolbe oleh Scmitt

Larutan sodium phenoxide masuk ke dalam revolving heated ball mill yang

memilki tekana vakum dan panas (130οC). Sodium phenoxide berubah

menjadi serbuk halus yang kering, kemudian dikontakkan dengan CO2 pada

tekanan 700 kPa dan temperatur 100οC sehingga membentuk sodium salisilat.

Sodium salilisalt dilarutkan keluar mill lalu dihilangkan warna dengan

menggunakan karbon aktif. Kemudian ditambahkan asam sulfat untuk

4

mengendapkan asam salisilat, asam salisilat dimurnikan dengan sublimasi

(Austin, 1984).

1.3. Pemilihan Proses

Pada prarancangan pabrik asam asetilsalisilat dari asam salisilat dan asetat

anhidrida ini digunakan proses pertama yaitu asetilasi dari asam salisilat dangan

asetat anhidrida. Proses ini berlangsung pada tekanan 1 atm dengan suhu 90C.

Perbandingan mol asam salisilat : asetat anhidrida : asam asetat yaitu 1 : 1,4 : 1

dengan hasil reaksi asam asetilsalisilat sebagai produk utama dan asam asetat

sebagai produk samping. Kemurnian asam asetilsalisilat sebagai produk sebesar

99%, reaksi berlangsung pada reaktor alir tangki berpengaduk dengan waktu

tinggal selama 1 jam dan yield 90%.

Kriteria pemilihan ini digunakan antara lain: proses yang cukup sederhana dan

telah banyak digunakan dan proses berlangsung pada kondisi operasi yang aman

1.4. Kapasitas Pabrik

Dalam menetukan kapasitas suatu pabrik kimia, hal yang perlu

dipertimbangkan anatara lain potensi pasar, proyeksi kebutuhan asam

asetilsalisilat dan kapasita produksi yang sudah ada. Penentuan kapasitas

rancangan pabrik yang akan didirikan harus berada di atas kapasitas minimum

atau sama dengan kapasitas pabrik yang sudah berjalan. Selain itu, penentuan

kapasitas rancangan mampu memenuhi kebutuhan dalam negeri.

1. Potensi pasar

Asam asetilsalisilat digunakan sebagai bahan baku obat-obatan analgesik.

Selain kebuthan asam asetilsalisilat di dalam negeri cukup banyak. saat ini

masyarakat di Amerika menjadi peringkat pertama yang mengkonsumsi

aspirin kemudian dangan perhitungan negara-negara lain yang cukup

signifikan.

2. Pabrik asam asetilsalisilat di dunia

Pabrik asam asetilsalisilat atau aspirin telah mengalami banyak perkembangan

dari proses penemuannya. Pabrik pertama yang memproduksi aspirin dengan

bentuk tablet yaitu Bayer International Germany.

5

Pabrik aspirin yang telah didirikan di luar negeri masih memberikan

keuntungan antara lain diperlihatkan pada Tabel 1.1

Tabel 1.1 Pabrik asam asetilsalisilat di dunia

Pabrik Negara Kapasitas(ton/th)

China Production China 3500

JQC (Huayin) Pharmaceutical Co., Ltd China 8500

Arab Factory Arab Saudi 1200

Bayer Factory at Lada USA 6000

PT. Bayer Indonesia Indonesia 2000

Bayer Germany 12000

3. Kebutuhan asam asetilsalisilat

Dari hasil data kebutuhan asam asetilsalisilat di Indonesia (BPS) diperoleh

data sebagaimana diperlihatkan pada Tabel 1.2

Tabel 1.2 Data impor Aspirin di Indonesia

Tahun Massa aspirin, ton

2013 345,233

2014 325,94

2015 273

2016 237,542

2017 228,63

(BPS, 2017)

Dari beberapa faktor tersebut, maka dipilih kapasitas pabrik sebesar 3.000

ton/tahun. Dengan kapasitas sebesar ini diharapkan bisa mencukupi kebutuhan

asam asetilsalisilat baik dalam maupun luar negeri serta akan menambah

pendapatan bagi Indonesia dengan mengekspor produk asam asetilsalisilat ini.

6

BAB II

URAIAN PROSES

Bahan baku pembuatan asam asetilsalisilat (C9H8O4) adalah asam salisilat

(C7H6O3) dan asetat anhidrid (C4H6O2). Dalam hal ini kadar C7H6O3 99,5% dan

C4H6O2 99,5%. Bahan baku asam salisilat (C7H6O3) diangkut dari gudang (G-01)

secara vertical diangkut dengan belt conveyor (BC-01) lalu diumpankan ke bucket

elevator (BE-01) dan dimasukkan ke hopper kemudian masuk ke reaktor (R-01).

Bahan baku asetat anhidrida (C4H6O2) yang disimpan dalam tangki penyimpanan

(TP-01) dialirkan dengan pompa sentrifugal (P-02) dan dipanaskan dengan heater

(HE-01) hingga 90oC sebelum menuju reactor (R-01).

Jenis reaktor yang digunakan pada tahap esterifikasi adalah reaktor alir

tangki berpengaduk (RATB). Reaksi berjalan secara eksotermis oleh karena itu

perlu ditambah isolator untuk menjaga suhu di reaktor. Reaksi berlangsung dalam

fase cair. Temperatur reaksi dijaga pada suhu 90C dan tekanan 1 atm. Dengan

waktu reaksi pembuatan asam asetilsalisilat adalah 1 jam. Produk dari reactor (R-

01) bersuhu 90C dan bertekanan 1 atm kemudian dipompa menggunakan pompa

screw (P-02) ke filter press (FP-01) untuk memisahkan asam salisilat dari

komponen lain. Pemisahan dalam filter press (FP-01) berlangsung dengan suhu

90oC dan tekanan 3 atm. Hasil filtrasi ini akan menghasilkan cake dan filtrat, cake

yang dihasilkan dibawa ke UPL menggunakan belt conveyor (BC-02) sedangkan

filtrat dipompa menuju crytallizer (CR-01).

Filtrat dari filter press (FP-01) dikristalkan dalam crystallizer (CR-01)

dengan suhu pendinginan 20C. Slurry dari kristaliser kemudian masuk ke dalam

centrifuge (CF-01) untuk dipisahkan dengan cairannya yang masih terkandung

dalam padatan. Produk keluar dari crystallizer (CR-01) berupa campuran kristal

dan mother liquor dan dialirkan menuju centrifuge (CF-01) secara gravitasi.

Penggunaan centrifuge tergantung dari rate produksi dan jumlah reaktor yang

digunakan. Secara gravitasi pula slurry masuk ke dalam centrifuge yang sedang

berputar. Slurry masuk melalui pipa stasioner yang merupakan corong

7

pengumpan. Dengan adanya putaran basket yang cepat slurry akan terlempar ke

dinding basket karena gaya sentrifugal.

Cairan akan mengalir keluar dinding basket yang dilapisi filter untuk

menahan kristal. Dalam centrifuge terdapat screen 30 US mesh untuk

memisahkan kristal dari larutannya. Filtrat yang berupa mother liquor selama

basket berputar dikeluarkan melalui saluran tersendiri kemudian dialirkan menuju

UPL. Kristal basah yang telah terpisah dari filtratnya diangkut dengan Screw

Conveyor (SC-01) menuju rotary dryer (RD-01) untuk dikeringkan. Pengeringan

dilakukan dengan udara yang telah dipanaskan dengan heater (H-02) dengan

menggunakan steam sebagai media pemanas. Pengeringan pada rotary dryer

dimaksudkan untuk mendapatkan kristal asam asetilsalisilat dengan kemurnian

99% berat dengan suhu 120oC.

Kristal asam asetilsalisilat yang telah dikeringkan, kemudian dengan

menggunakan screw conveyor (SC-02) kemudian diangkut dengan menggunakan

bucket elevator (BE-02) untuk ditampung dalam bin (B-01). Selanjutnya produk

akhir siap untuk dikemas dan disimpan dalam gudang penyimpanan sebelum

didistribusikan kepada industri farmasi untuk dibuat tablet.

8

BAB III

SPESIFIKASI BAHAN DAN PRODUK

3.1 Bahan Baku

3.1.1 Asam salisilat

Rumus molekul : C6H4OHCOOH

Fase (30°C, 1 atm) : Padat bubuk

Kenampakan : Kristal putih

Berat molekul : 138 kg/kgmol

Densitas (90oC) : 1097,14 kg/m

3

Titik didih : 211°C

Titik lebur : 159oC

Kapasitas panas : 202,88 J/mol.K

Viskositas : 0,00208 kg/m.det

Kemurnian : 99,5% ( 0,5% air)

Kelarutan : Larut dalam aseton, sebagian larut dalam air dingin

dan sedikit larut dalam air panas

3.1.2 Asetat anhidrida

Rumus molekul : (CH3CO)2O

Fase (30°C, 1atm) : Cair

Kenampakan : Bening (Tidak berwarna)



3


Titik lebur : -73oC



Kemurnian : 99,5% ( 0,5% asam asetat)

Kelarutan : Sedikit larut dalam air dingin

9

3.2 Produk

3.2.1 Asam asetilsalisilat

Rumus molekul : C6H4(OCOCH3)COOH

Fase (30°C, 1atm) : Padat bubuk

Kenampakan : Kristal putih


Densitas (90oC) : 1350 kg/m

3


Titik lebur : 135oC



Kemurnian : 99% ( 1% senyawa terkait)

Kelarutan : larut dalam air dingin

3.2.2 Asam asetat

Rumus molekul : CH3COOH

Fase (30°C, 1atm) : Cair

Kenampakan : Bening (tidak berwarna)



3


Titik lebur : 17oC



Kelarutan : larut dalam air, etanol, dan eter

11

BAB IV

DIAGRAM ALIR

Diagram alir yang disajikan yaitu diagram alir kualitatif, diagram alir

kuantitatif, dan Process Engineering Flow Diagram (PEFD).

4.1. Diagram alir kualitatif

Diagram alir kualitatif merupakan susunan blok dari proses pembentukan

Asam Asetilsalisilat dari asam salisilat dan asetat anhidrida yang dilengkapi

dengan kondisi operasi dan jenis komponen seperti terlihat pada Gambar 4.1.

4.2. Diagram alir kuantitatif

Seperti diagram alir kualitatif tetapi dilengkapi dengan berat dan

komposisi dari setiap arus bahan masuk alat dengan satuan kg/jam seperti terlihat

pada Gambar 4.2.

4.3. Process Engineering Flow Diagram (PEFD)

Process Engineering Flow Diagram (PEFD) merupakan diagram induk

yang dibuat lebih lengkap meliputi semua alat proses, alat pembantu, kondisi

proses pada alat proses, aliran bahan yang diproses dan produknya, daftar alat–

alat, neraca bahan instrumentasi yang dipakai, kode alat dan instrument.

12

R

CR

RD

CFP : 1 atm

T : 35oC

Gambar 4.1. Diagram Alir Kualitatif

Prarancangan Pabrik Asam Asetilsalisilat dari Asam Salisilat dan Asetat Anhidrida


(CH3CO)2O 99,5%

CH3COOH

C6H4OHCOOH 99,5%

H2O

P : 1 atm

T : 90oC

O2

N2

H2O

P : 1 atm

T : 35oC

P : 1 atm

T : 35oC P : 1 atm

T : 90oC

FP

P : 1 atm

T : 90oC

P = 1 atm

T= 60oC

P = 1 atm

T = 50,8oC

P = 1 atm

T = 120oC

C6H4OHCOOH

(CH3CO)2O

C9H8O4 (l)

CH3COOH

H2O

P : 1 atm

T : 35oC

mother liquor

C6H4OHCOOH

(CH3CO)2O

C9H8O4 (l)

CH3COOH

H2O

UPL

C6H4OHCOOH

(CH3CO)2O

C9H8O4 (l)

CH3COOH

H2O

C6H4OHCOOH

(CH3CO)2O

C9H8O4

CH3COOH

H2OC6H4OHCOOH (s)

(CH3CO)2O

C9H8O4

CH3COOH

H2O

UPL

C6H4OHCOOH

(CH3CO)2O

C9H8O4 (l)

C9H8O4 (s)

CH3COOH

H2O

C9H8O4 (s)

C6H4OHCOOH

(CH3CO)2O

C9H8O4 (l)

CH3COOH

H2O

C6H4OHCOOH

(CH3CO)2O

C9H8O4 (l)

CH3COOH

H2O

Udara : O2

N2

C9H8O4 (s)

C6H4OHCOOH

(CH3CO)2O

C9H8O4 (l)

CH3COOH

H2O

C6H4OHCOOH

(CH3CO)2O

C9H8O4 (l)

CH3COOH

H2O

Produk

Udara

P = 1 atm

T = 35oC

13

R

CR

RD

CF

FP

mother liquorUPL

UPL

(CH3CO)2O 269,8974

CH3COOH 1,6667 +

271,5641

C6H4OHCOOH 319,1709

H2O 1,1023 +

320,2732

C6H4OHCOOH 32,0515

(CH3CO)2O 118,4513

C9H8O4 376,9358

CH3COOH 266,4401

H2O 1,6106 +

795,4893

C6H4OHCOOH(s) 29,4874

(CH3CO)2O 0,4840

C9H8O4(l) 1,1923

CH3COOH 0,8686

H2O 0,0192 +

32,0515

C6H4OHCOOH 2,,5641

(CH3CO)2O 117,8102

C9H8O4(l) 376,2948

CH3COOH 265,7991

H2O 0,9696 +

763,4372

C6H4OHCOOH 0,1282

(CH3CO)2O 5,8905

C9H8O4(l) 0,0647

C9H8O4(s) 375,0000

CH3COOH 13,2900

H2O 0,0485 +

394,4219

C6H4OHCOOH 2,5641

(CH3CO)2O 117,8102

C9H8O4(l) 1,2948

C9H8O4(s) 375,0000

CH3COOH 265,7991

H2O 0,9696 +

763,4378

C6H4OHCOOH 2,4359

(CH3CO)2O 111,9197

C9H8O4(l) 1,2301

CH3COOH 252,5091

H2O 0,9211 +

369,0159

C6H4OHCOOH 1,3443

(CH3CO)2O 61,7661

C9H8O4(l) 0,6788

CH3COOH 139,3544

H2O 0,5083 +

203,6521

C6H4OHCOOH 1,0916

(CH3CO)2O 50,1536

C9H8O4(l) 0,5512

CH3COOH 113,1547

H2O 0,4128 +

165,3638

C6H4OHCOOH 0,1032

(CH3CO)2O 4,7417

C9H8O4(l) 0,0521

CH3COOH 10,6980

Udara 311,8654

H2O 3,1892 +

330,6496

Udara 311,8654

H2O 3,1502+

315,0156

C9H8O4(s) 375,0000

C6H4OHCOOH 0,0250

(CH3CO)2O 1,1488

C9H8O4(l) 0,0126

CH3COOH 2,5920

H2O 0,0095 +

378,7879

Gambar 4.2. Diagram Alir Kuantitatif

Prarancangan Pabrik Asam Asetilsalisilat dari Asam Salisilat dan Asetat Anhidrida


Satuan: kg/jam

Produk

14

PROCESS ENGINEERING FLOW DIAGRAM

PRARANCANGAN PABRIK ASAM ASETILSALISILAT DARI ASAM SALISILAT DAN ASETAT ANHIDRIDA

KAPASITAS : 3.000 TON/TAHUN

1

35

1

T

(CH3CO)2O

99,5 %

P-02

P-01

VR

NOMOR ARUS

271,5641

1

1,6667

269,8974

BAHAN

JUMLAH

C6H4OHCOOH

H2O

Udara

320,2732

2

1,1023

319,1709

3

311,8654

3,1502

795,4893

4

266,4401

118,4513

376,9358

32,0515

32,0515

5

0,0192

0,8686

0,4840

1,1923

29,4874

763,4378

6

0,9696

265,7991

117,8102

376,2948

2,5641

763,4378

7

0,9696

265,7991

117,8102

376,2948

2,5641

369,0159

8

0,9211

252,5091

111,9197

1,2301

2,4359

165,3638

9

0,4128

113,1547

50,1536

0,5512

1,0916

203,6521

10

0,5083

139,3544

61,7661

0,6788

1,3443

394,4219

11

0,0485

13,2900

5,8905

375,0000

0,1282

378,7879

12

0,0095

2,5920

1,1488

375,0126

0,0250

15,6340

13

0,0390

10,6980

4,7417

0

0,1032

378,7879

14

0,0995

2,5920

1,1488

375,0126

0,0250

KETERANGAN ARUS: KG/JAM

LI

NO

1

2

3

4

5

6

R-01

LC

P-03

TC

AirAir

steam

condensat

TC

HE-01

FC

315,0156

16

311,8654

3,1502

311,8654

17

311,8654

CH3COOH

(CH3CO)2O

C9H8O4

BC-02

CR

RD

RD

CF

Air

Air

TC

SC-01

SC-02

UPL

CS

WI

B

FP

UPL

1

90

1

35

2

1

90

4

1

90

6

1

90

5

1

35

720

1

11

1

35

8

1

51,8

13

1

85

12

1

35

14

JURUSAN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

INSTITUT SAINS & TEKNOLOGI AKPRIND

YOGYAKARTA

N A M A : HAYATI KELIMAGUN

NO. MAHASISWA : 141.011.022

JURUSAN : TEKNIK KIMIA

FAKULTAS : TEKNOLOGI INDUSTRI

DOSEN PEMBIMBING : 1. BAMBANG KUSMARTONO, S.T., M.T.

2. Ir. SUMARNI, M.S.

PRARANCANGAN PABRIK ASAM ASETILSALISILAT

DARI ASAM SALISILAT DAN ASETAT ANHIDRIDA

KAPASITAS : 3.000 TON/TAHUN

KETERANGAN ALAT

Blower

Heater

Filter udara

Pompa

Reaktor

Rotary dryer

Belt conveyor

Bucket elevator

Centrifuge

Cristallizer

Cyclone separator

Filter press

BL

HE

FU

P

R

RD

BC

BE

CF

CR

CS

FP

LI

.

.

.

----

-#-

FC

LC

TC

VR

WI

Level Indicator

Nomor arus

Tekanan (atm)

Aliran listrik

Aliran udara tekan

Flow Controller

Level Controller

Temperature Controller

Volume Recorder

Weight Indicator

Bin B

Suhu (oC)

Pipa

Air Proses

1

15

35

1

3

35

FU BL

HE-02

steam

1

16

120

condensat

TC

FC

Udara

315,0156

15

311,8654

3,1502

BE-01

G

C6H4OHCOOH

99,5%

BC-01

G Gudang

BE-02

Screw conveyorSC

Safety valve

1

35

18

1

35

17

18,7842

18

3,1892

10,6980

4,7417

0,0521

0,1032

35

14

UPL

1

9

35

315,0156

1,6106

1

10

35

FC

Mother liquor

Udara

15

BAB V

NERACA MASSA

Dasar perhitungan neraca massa produksi asam asetilsalisilat dari asam

salisilat dan asetat anhidrida dengan kapasitas 3.000 ton/tahun, pabrik beroperasi

330 hari per tahun dan 24 jam/hari. Satuan massa dinyatakan dalam kg/jam.

Kapasitas perancangan :

x

x

x

= 378,7879

5.1 Neraca Massa Keseluruhan

Tabel 5.1 Neraca massa keseluruhan dalam kg/jam

Komponen Massa masuk Massa keluar

Umpan udara kering UPL Produk

C6H4OHCOOH 319,1709 30,6822 0,0250

(CH3CO)2O 269,8974 55,5363 1,1488

CH3COOC6H4COOH (l) 1,2444 0,0126

CH3COOC6H4COOH (s) 375,0000

CH3COOH 1,6667 124,4937 2,5920

H2O 1,1023 3.1502 4,2430 0,0095

Udara: N2 246,3737 246,3737

O2 65,4917 65,4917

Jumlah 591,8372 315,0156 528,0640 378,7879

906,8528 906,8528

5.2 Neraca Massa Tiap Alat

5.2.1 Neraca Massa pada Reaktor [R]

Tabel 5.2 Neraca massa pada R

Komponen Bahan masuk

kg/jam

Bahan keluar

kg/jam

C6H4OHCOOH 320,5152 32,0515

(CH3CO)2O 331,6636 118,4513

CH3COOC6H4COOH (l) 0,6788 376,9358

CH3COOH 141,0211 266,4401

H2O 1,601 1,6106

Jumlah 795,4893 795,4893

16

5.2.2 Neraca Massa pada filter press [FP]

Tabel 5.3 Neraca massa pada FP


kg/jam Bahan keluar (kg/jam)

Cake Filtrat

C6H4OHCOOH 32,0515 29,4874 2,5641

(CH3CO)2O 118,4513 0,4840 117,9673

CH3COOC6H4COOH (l) 376,9358 1,1923 375,7435

CH3COOH 266,4401 0,8686 265,5715

H2O 1,6106 0,0192 1,5914

Jumlah 795,4893 32,0515 763,4378

795,4893

5.2.3 Neraca Massa pada Cristallizer [CR]

Tabel 5.4 Neraca massa pada CR


kg/jam

Bahan keluar kg/jam

Kristal Larutan

C6H4OHCOOH 2,5641 2,5641

(CH3CO)2O 117,8102

117,8102

CH3COOC6H4COOH (l) 376,2948

1,2948

CH3COOC6H4COOH (s) 375,0000

CH3COOH 265,7991

265,7991

H2O 0,9696

0,9696

Jumlah 763,4378 375,0000 388,4378

763,4378

5.2.4 Neraca Massa pada Centrifuge [CF]

Tabel 5.5 Neraca massa pada CF


(kg/jam) Bahan keluar (kg/jam)

Hasil bawah Hasil atas

C6H4OHCOOH 2,5641 0,1282 2,4359

(CH3CO)2O 117,8102 5,8905 111,9197

CH3COOC6H4COOH (l) 1,2948 0,0647 1,2301

CH3COOC6H4COOH (s) 375,0000 375,0000 -

CH3COOH 265,7991 13,2900 252,5091

H2O 0,9696 0,0485 0,9211

Jumlah 763,4378 394,4219 369,0159

763,4378

5.2.5 Neraca Massa pada Rotary Dryer [RD]

Tabel 5.6 Neraca massa pada RD

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

Umpan

Udara

kering Hasil bawah Hasil atas

CH3COOC6H4COOH (s) 375,0000 - 375,0000 0

CH3COOC6H4COOH (l) 0,0647 - 0,0126 0,0521

C6H4OHCOOH 0,1282 - 0,0256 0,1032

(CH3CO)2O 5,8905 - 1,1488 4,7417

CH3COOH 13,2900 - 2,5920 10,6980

H2O 0,0485 3,1502 0,0095 3,1892

N2 - 246,3737 - 246,3737

O2 - 65,4917 - 65,4917

Jumlah 394,4219 315,0156 378,7879 330,6496

709,4375 709,4375

18

BAB VI

NERACA PANAS

Perhitungan neraca panas pada tiap alat menggunakan suhu reference

(Tref = 25oC)

6.1 Neraca Panas pada Reaktor [R]

Tabel 6.1 Neraca panas pada R

Komponen Panas masuk

(kcal/jam)

Panas keluar

(kcal/jam)

C6H4OHCOOH 935,5744 664,1797

(CH3CO)2O 9.947,5882 3.552,7101

CH3COOC6H4COOH (l) 15,1546 8.414,8276

CH3COOH 4.872,1293 9.205,2228

H2O 16,1359 104,5547

Panas reaksi 45.409,2406 -

Panas hilang - 215,1092

Panas diserap pendingin - 39.039,2190

Jumlah 61.195,8231 61.195,8231

6.2 Neraca Panas pada Filter Press [FP]

Tabel 6.2 Neraca panas pada FP

Kompoen Panas masuk

(kcal/jam)

Panas keluar (kcal/jam)

Cake Filtrat

C6H4OHCOOH 664,1797 611,0453 53,1344

(CH3CO)2O 3.552,7101 19,2264 3.533,4836

CH3COOC6H4COOH 8.414,8276 14,3106 8.400,5171

CH3COOH 9.205,2228 22,1469 9.183,0759

H2O 104,5547 41,6128 62,9419

Total 21.941,4949 708,3420 21.233,1529

21.941,4949

19

6.3 Neraca Panas pada Crystalizer [CR]

Tabel 6.3 Neraca panas pada CR

Komponen Panas masuk Panas keluar

(kcal/jam) (kcal/jam)

C6H4OHCOOH 53,1344 7,4846

(CH3CO)2O 3.533,4836 526,5103

CH3COOC6H4COOH (l) 8.400,5171 4,1532

CH3COOC6H4COOH (s) - 1.202,8488

CH3COOH 9.183,0759 1.370,0175

H2O 62,9419 9,7138

Panas kristalisasi 9.937,5000

Panas diserap pendingin 7.357,4321

Panas hilang 817,4925

Jumlah 21.233,1529 21.233,1529

6.4 Neraca Panas pada Centrifugal [CF]

Tabel 6.4 Neraca panas pada CF

6.5 Neraca Panas pada Rotary Dryer [RD]

Tabel 6.5 Neraca panas pada RD


(kcal/jam)

Panas keluar

(kcal/jam)

CH3COOC6H4COOH (s) 1.202,8488 4.345,3437

CH3COOC6H4COOH (l) 0,2077 0,0505

C6H4OHCOOH 0,3742 1,3639

(CH3CO)2O 26,3255 93,4251

CH3COOH 68,5009 243,1702

H2O 0,4857 1,6957

Udara pengering 4.846,7592 -

Panas hilang - 148,0031

Jumlah 6.145,5020 6.145,5020


(kcal/jam)

Panas keluar (kcal/jam)

Hasil atas Hasil bawah

C6H4OHCOOH 7,4846 7,1104 0,3742

(CH3CO)2O 526,5103 500,1848 26,3255

CH3COOC6H4COOH (l) 4,1532 3,9455 0,2077

CH3COOC6H4COOH (s) 1.202,8488 - 1.202,8488

CH3COOH 1.370,0175 1.301,5166 68,5009

H2O 9,7138 9,2281 0,4857

Total 3.120,7283 1.821,9855 1.298,7428

3.120,7283

20

BAB VII

SPESIFIKASI ALAT

7.1 Spesifikasi Alat Proses

7.1.1 Reaktor-01 [R-01]

Fungsi : Mereaksikan asam salisilat sebanyak 322,1258

kg/jam dengan asetat anhidrida sebanyak

472,6847 kg/jam menjadi aspirin.

Jenis alat : Reaktor alir tangki berpengaduk

Konversi : 90%

Kondisi operasi

Suhu : 90 C

Tekanan : 1 atm

Proses : Isotermal

Bahan konstruksi : Stainless steel SA 167 tipe 316

Volume : 0,9288 m3

Tinggi : 2,7713 m

Shell

Diameter luar : 36 in = 0,9144 m

Diameter dalam : 36,3693 in = 0,9238 m

Tebal : 3/16 in

Head

Jenis : Torispherical dished head

Tebal : 3/16 in

Pengaduk

Jenis : flat blade turbine

Diameter : 0,3186 m

Jumlah : 2 buah

Lebar blade : 0,0637 m

Panjang blade : 0,0796 m

21

Kecepatan : 282 rpm

Daya motor : 4 HP

Pendingin

Jenis alat : Jaket

Media pendingin : Air

Tinggi : 2,5838 ft

Tebal jaket : 4,6038 cm

Jumlah : 1 buah

Harga : $7,578.39

7.1.2 Filter Press [FP]

Fungsi : Memisahkan kandungan solid asam salisilat

sebanyak 29,4874 kg/jam dari campuran produk

reaktor.

Jenis alat : Plate and frame

Kondisi operasi

Suhu : 90 C

Tekanan : 3 atm

Proses : batch

Ukuran frame : 12 x 12 in

Tebal frame : 1,5 in

Daya motor : 15 HP

Harga : $3,829.79

Jumlah filter : 2 buah

7.1.3 Crystalizer [CRY]

Fungsi : Mengkristalkan asam asetilsalisilat sebanyak

375,0000 kg/jam dari larutannya dengan cara

mendinginkan larutan sampai diperoleh kristal

asam asetil salisilat.

Jenis alat : Swenson Walker Crystallizer.

Kondisi operasi

22

Suhu : 35 C

Tekanan : 1 atm

Panjang : 1,2932 m

Pengaduk

Tipe : long pitch spiral agitator

Kecepatan pengaduk : 3-10 rpm

Daya motor : 1 HP

Pendingin

Media pendingin : air

Jumlah air masuk : 2.269,8752 kg/jam

Bahan konstruksi : Stainless steel SA 167 type 316

Jumlah : 1 buah

Harga : $11,840.89

7.1.4 Centrifuge [CF]

Fungsi : Memisahkan kristal asam asetilsalisilat

sebanyak 375,000 kg/jam dari larutan induk.

Jenis alat : Nozzle discharge bowl centrifuge

Kondisi operasi

Suhu : 35 C

Tekanan : 1 atm

Diameter bowl : 16 in = 0,4064 m

Tinggi : 87,35 in

Kapasitas cairan : 25-150 gpm

Kapasitas padatan : 0,4-4 ton/jam

Kecepatan putar bowl : 6250 rpm

Maksimum centrifuge force : 8900 x gravity

Daya motor penggerak : 40 HP

Bahan : Stainless stell

Jumlah : 1

Harga : $19.058,35

23

7.1.5 Rotary Dryer [RD]

Fungsi : Mengeringkan kristal asam asetilsalisilat sebanyak

375,0000 kg/jam yang keluar dari centrifuge

dengan menggunakan udara panas

Jenis : Single Shell Direct Rotary Dryer

Proses : Kontinyu

Kondisi operasi

Tekanan : 1 atm

Suhu penguapan : 38,5oC

Suhu padatan masuk : 30oC

Suhu padatan keluar : 60oC

Aliran : Counter Current ( berlawanan arah )

Diameter : 1,17 ft = 0,36 m

Panjang : 2,96 m ≈ 3 m

Pengering

Media pengering : Udara

Kelembaban : 0,01 kg uap air/kg udara kering

Suhu masuk : 140oC

Suhu keluar : 51,80oC

Waktu pengeringan : 6,55 menit

Bahan konstruksi : Stainless Steel

Kecepatan putar : 15 rpm


Jumlah : 1 buah

Harga : $19,058.35

7.1.6 Hopper (HP-01)

Fungsi : Menampung sementara bahan baku asam

salisilat sebelum masuk ke Reaktor

Jenis alat : Cylindrical vessel dengan dasal conical

Kondisi operasi

Tekanan : 1 atm

24

Suhu : 35oC

Dimensi

Volume : 0,0981 m3

Tinggi : 38,2085 in

Tebal shell : 0,1875 in

Jumlah : 1 buah

Harga : $1,031.32

7.1.7 Bin (B)

Fungsi : Menampung produk asam asetilsalisilat sebanyak

9.090,9091 kg/hari sebelum pengepakan

Diameter : 7,0620 ft

Tinggi : 14,1240 ft

Tebal head : 0,1875 in

Jumlah : 1 buah

Harga : $6,567.03

7.1.8 Tangki Penyimpanan-01 [T-01]

Fungsi : Menyimpan bahan baku asetat anhidrida 99,5%

sebanyak 239.997,7539 kg untuk kebutuhan

proses selama 30 hari.

Bentuk alat : Tangki tegak dengan atap kerucut

Kondisi penyimpanan

Tekanan : 1 atm

Suhu : 35oC

Waktu penyimpanan : 30 hari

Volume tangki : 280,1925 m3

Diameter : 9,1302 m

Jumlah course : 2 buah

Tinggi : 3,6576 m

Jenis head : self supporting conical roof

Sudut kemiringan : 21,8448o

25

Tinggi puncak roof : 1,8328 m

Tebal head : 0,875 in = 0,0222 m

Tebal shell : Terdiri dari 2 plate dengan tebal berbeda tiap 6

ft

plata ke- tinggi tangki (ft) Tebal plate (in) Tebal standar (in)

1 12 0,2158 0,1875

2 6 0,1663 0,1875

Jenis sambungan : Single welded butt joint with backing strip

Bahan konstruksi : Stainless Steel SA 283 grade C

Jumlah alat : 1 buah

Harga : $62,707.53

7.1.9 Blower [BL]

Fungsi : Menghembuskan udara ke RD sebanyak 315,0156

kg/jam melalui HE-02, sehingga diperoleh udara

panas yang digunakan sebagai media pengering di

RD.

Jenis : Centrifuge Blower

Kapasitas : 694,4896 lb/jam


Bahan konstruksi : Carbon Steel

Jumlah : 1 buah

Harga : $1,560.06

7.1.10 Filter Udara [FU]

Fungsi : Menyaring udara luar sebanyak 315,0451 kg/jam

yang akan digunakan sebagai udara pengering di

RD sebelum masuk ke blower.

Jenis : Automatic Filter

Kondisi operasi

Tekanan : 1 atm

Suhu : 35oC

26

Kapasitas : 315,0451 kg/jam

Luas penyaringan : 17,565.21 ft2

Jumlah : 1 buah

Harga : $17.565,2148

7.1.11 Heater-01 [HE-01]

Fungsi : Memanaskan bahan yang keluar T-01 sebanyak

333,3302 kg/jam sebelum masuk R-01 sampai

suhu 90oC.

Jenis alat : Double pipe heat exchanger

Pemanas : steam

Jenis aliran : Counter current

Aliran fluida

Anulus : steam

Inner pipe : Fluida proses

Dimensi

Inner pipe Anulus

NPS : 2,5

diameter luar, do = 2,88 in

Schedule No. 40

diameter dalam, di = 2,469 in

Flow area per pipe, At = 4,785 in2

Luas permukaan luar, Ao = 0,753 ft2/ft

Luas permukaan dalam, Ai = 0,647 ft2/ft

NPS : 3

diameter luar, OD = 3,5 in

Schedule No. 40

diameter dalam, ID = 3,068 in

Flow area per pipe, As = 7,38 in2



Jumlah : 1 buah

Harga : $1,049.10

7.1.12 Heater-02 [HE-02]

Fungsi : Memanaskan udara sebanyak 315,0156 kg/jam

sampai suhu 140oC yang digunakan sebagai

udara pengering di RD.

Jenis alat : Double pipe heat exchanger

Pemanas : steam

27

Jenis aliran : Counter current

Aliran fluida

Anulus : steam

Inner pipe : Fluida proses

Dimensi

Inner pipe Anulus

NPS : 3

diameter luar, do 3,5 in

Schedule No. 40

diameter dalam, di = 3,068 in

Flow area per pipe, At = 7,38 in2



NPS : 4

diameter luar, OD = 4,5in

Schedule No. 40

diameter dalam, ID = 4,026 in

Flow area per pipe, As = 12,7 in2



Jumlah : 1 buah

Harga : $817.44

7.1.13 Belt conveyor [BC-01]

Fungsi : Mengangkut asam salisilat sebanyak 322,1258

kg/jam dari gudang untuk diumpankan ke

bucket elevator

Jenis : Belt conveyor

Dimensi

Lebar belt : 14 in

Kecepatan belt : 100 fpm

Panjang belt : 10 m

Daya motor penggerak : 0,5 Hp standart NEMA

Jumlah : 1 buah

Harga : $1,050.39

7.1.14 Belt conveyor [BC-02]

Fungsi : Mengangkut cake sebanyak 32,0697 kg/jam dari

filter press ke UPL

Jenis : Belt conveyor

28

Dimensi

Lebar belt : 14 in

Kecepatan belt : 100 fpm

Panjang belt : 8 m

Daya motor penggerak : 0,5 Hp standart NEMA

Jumlah : 1 buah

Harga : $918.76

7.1.15 Screw Conveyor [SC-01]

Fungsi : Mengangkut bahan yang keluar dari centrifuge

sebanyak 394,4219 kg/jam menuju rotary

drayer

Jenis : Screw conveyor

Panjang : 5 m

Diameter : 3 in

Kecepatan putar maksimum : 250 rpm

Daya motor penggerak : 0,5 HP Standart NEMA

Bahan konstruksi : Stainless steel

Jumlah : 1 buah

Harga : $796.04

7.1.16 Screw Conveyor [SC-02]

Fungsi : Mengangkut bahan yang keluar dari rotary

dryer sebanyak 378,7879 kg/jam menuju ball

mill

Jenis : Screw conveyor

Panjang : 5 m

Diameter : 3 in

Kecepatan putar maksimum : 250 rpm

Daya motor penggerak : 0,5 HP Standart NEMA


Jumlah : 1 buah

Harga : $796,04

29

7.1.17 Bucket Elevator [BE-01]

Fungsi : Mengangkut bahan baku asam asetil salisilat

sebanyak 322,1258 kg/jam dari belt conveyor ke

reaktor

Panjang bucket : 6 in = 0,1524 m

Lebar bucket : 4 in = 0,1016 m

Kedalaman :

in = 0,1080 m

Jarak antar bucket : 12 in = 1 ft

Tinggi : 2,74 m

Kapasitas : 14 ton/jam

Kecepatan bucket : 225 fpm



Jumlah : 1 buah

Harga : $782.08

7.1.18 Bucket Elevator [BE-02]

Fungsi : Memindahkan produk asam asetil salisilat

sebanyak 378,7978 kg/jam dari screw conveyor

menuju ke ball mill

Panjang bucket : 6 in = 0,1524 m

Lebar bucket : 4 in = 0,1016 m

Kedalaman :

in = 0,1080 m

Jarak antar bucket : 12 in = 1 ft

Tinggi : 2 m

Kapasitas : 14 ton/jam

Kecepatan bucket : 225 fpm



Jumlah : 1 buah

Harga : $647,24

30

7.1.19 Cyclone separator [CS-01]

Fungsi : Memisahkan debu aspirin yang terbawa udara

panas keluar dari Rotary Dreyer

Spesifikasi alat :

Diameter silinder : 1,642 ft

Panjang silinder : 3,284 ft

Panjang kerucut : 3,284 ft

Diameter gas outlet : 0,821 ft

Diameter inlet : 0,411 ft

Diameter dust out : 0,821 ft

Tinggi gas outlet : 0,821 ft

Bahan konstruksi : carbon steel

Jumlah : 1 buah

Harga : $593.28

7.1.20 Pompa-01 [P-01]

Fungsi : Memompa larutan asetat anhidrida 99,5% dari

mobil tangki menuju tangki-01 [T-01] setiap

periode loading.

Jenis : Single stage centrifugal pump

Kapasitas pompa : 281,7813 gpm

Head pompa : 1,5213 m

Spesific speed : 17.967,3656 rpm

Jenis impeller : Axial flow

Daya pompa : 1,5 HP

Bahan konstruksi : Commercial steel

Harga : $968.80

7.1.21 Pompa-02 [P-02]

Fungsi : Memompa larutan asetat anhidrida 99,5% dari

tangki [T-01] sebanyak 333,3615 kg/jam

menuju reaktor.


31



Spesific speed : 631,048 rpm

Jenis impeller : Radial flow

Daya pompa : 0,5 HP

Bahan konstruksi : commercial stell

Harga : $39.82

7.1.22 Pompa-03 [P-03]

Fungsi : Memompa slurry dari reaktor sebanyak

795,4893 kg/jam menuju filter press

Jenis : screw centrifugal pump




Jenis impeller : Mixed flow

Daya pompa : 0,5 HP


Harga : $66.61

7.2 Spesifikasi Alat Utilitas

7.2.1 Bak Utilitas-01 [BU-01]

Fungsi : Menampung air dari sungai sebanyak

2.620,0791 kg/jam sebelum diolah lebih lanjut.

Jenis : Bak beton empat persegi panjang

Waktu tinggal : 12 jam

Volume : 37,7291 m3

Panjang : 2,8726 m ≈ 3 m

Lebar : 2,8726 m ≈ 3 m

Tinggi : 4,5721 m ≈ 5 m

Jumlah : 1 buah

Harga : Rp. 1.140.000

32

7.2.2 Clarifier [C]

Fungsi : Sebagai tempat pencampuran antara air dengan

koagulan alum dan natrium karbonat sehingga

kotoran yang tersuspensi dalam air akan

menggumpal dan mengendap.

Jenis : Tangki silinder tegak dari beton dengan dasar

kerucut dan dilengkapi dengan pengaduk (scrapper)


Volume : 12,5764 m3 ≈ 13 m

3

Diameter silinder : 2,4504 m ≈ 2,5 m

Diameter kerucut : 0,8168 m ≈ 0,9 m

Tinggi silinder : 2,4504 m ≈ 2,5 m

Tinggi kerucut : 0,4901 m ≈ 0,5 m

Kecepatan pengadukan : 3,5635 rpm

Daya motor : 0,5 Hp

Jumlah : 1 buah

Harga : Rp 390.000

7.2.3 Bak Saringan Pasir [SP]

Fungsi : Menyaring partikel-partikel koloid dalam air

yang tidak dapat terendapkan.

Jenis : Graving sand filter

Kapasitas : 2,6201 m3/jam

Bahan : Beton

Luas penampang : 3,8453 ft2 = 0,3572 m

2

Lebar : 0,4229 m ≈ 0,5 m

Panjang : 0,8458 m ≈ 0,9 m

Jumlah : 2 buah

Harga : Rp 660.000

33

7.2.4 Cooling Tower [CT]

Fungsi : Mendinginkan air pendingin yang berasal dari

alat-alat pada area proses sebanyak 58516,7468

kg/ jam.

Jenis alat : Induced draft cooling tower

Panjang : 3,6576 m ≈ 3,66 m

Lebar : 3,6576 m ≈ 3,66 m

Tinggi : 2,7307 m ≈ 3,8 m

Daya motor penggerak fan : 5 HP

Jumlah : 1 buah

Harga : $2.641,75

7.2.5 Tangki Deaerator

Fungsi : Menghilangkan gas-gas terlarut dalam air

sebanyak 181,4087 kg/jam sebelum

diumpankan ke boiler dengan menggunakan

larutan Na2HPO4.

Jenis alat : Tangki silinder horizontal

Volume tangki : 0,1814 m3

Bahan konstruksi : Stainless steel SA 283 grade C

Shell

Diameter dalam : 22,4243 in

Diameter luar : 24 in

Tebal : 3/16 in

Head

Bentuk : Torispherical dished head

Tebal : 3/16 in

Jumlah : 1 buah

Harga : $2,641.75

34

7.2.6 Boiler

Fungsi : Memproduksi steam jenuh sebanyak 47,9535

kg/jam untuk digunakan pemanas di area proses.

Jenis alat : Water tube boiler

Jenis bahan bakar : Residual Fuel oil

Volume : 0,0480 m3/jam

Tube


Diameter luar :

in = 0,0381 m

Panjang : 16 ft = 4,877 m

Jumlah : 12 buah

Susunan : Triangular pitch

Jarak pitch :

in = 0,0476

Passes : 1

Diameter shell :

in = 0,4890 m

Jumlah : 1 buah

Harga : $26,417.54

7.2.7 Fan Udara Pembakar

Fungsi : Mengalirkan udara sebanyak 50,5192 kg/jam ke

furnace untuk proses pembakaran.

Daya motor : 0,5 HP

Jumlah : 1 buah

Harga : $1,093.34


Fungsi : Menampung air bersih sebanyak 2,62008

m3/jam hasil dari saringan pasir.



Volume : 75,4583 m3

Panjang : 4,0625 m ≈ 4,5 m

35

Lebar : 4,0625 m ≈ 4,5 m

Tinggi : 4,5721 m

Jumlah : 1 buah

Harga : Rp 2.280.000


Fungsi : Menampung air untuk keperluan umum

sebanyak 270,8333 kg/jam.



Volume : 7,8 m3

Panjang : 1,3964 m ≈ 1,4 m

Lebar : 1,3964 m ≈ 1,4 m

Tinggi : 4 m

Jumlah : 1 buah

Harga : Rp 240.000


Fungsi : Menampung air pendingin sebanyak 4874,3814

kg/jam yang digunakan sebagai media

pendingin di area proses.



Volume : 29,2584 m3

Panjang : 2,2078 m ≈ 3 m

Lebar : 2,2078 m ≈ 3 m

Tinggi : 6,096 m

Jumlah : 1 buah

Harga : Rp 900.000

36


Fungsi : Menampung air bekas pendingin dari area

proses sebanyak 4143,2242 kg/jam sebelum

diumpankan ke cooling tower.



Volume : 24,8696 m3

Panjang : 2,2298 m ≈ 2,3 m

Lebar : 2,2298 m ≈ 2,3 m

Tinggi : 5 m

Jumlah : 1 buah

Harga : Rp 750.000

7.2.12 Tangki Utilitas-01 [TU-01]

Fungsi : Menampung larutan koagulan tawas 5%

Jenis : Tangki silinder vertikal

Waktu penampungan : 12 jam

Volume : 1,1212 m3

Shell


Diameter luar : 40 in = 1,0160 m

Tebal : 3/16 in = 0,0048 m

Head


Tebal : 7/8 in = 0,8750 m

Tinggi : 1,4754 m

Bahan konstruksi : Carbon steel SA 283 grade C

Jumlah : 1 buah

Harga : $11.095,37


Fungsi : Menampung larutan koagulan Na2CO3 5%

37


Waktu penampungan : 24 jam

Volume : 1,8760 m3

Shell



Tebal : 3/16 in

Head


Tebal : 1/4 in

Tinggi : 1,8614 m


Jumlah : 1 buah

Harga : $16.378,88


Fungsi : Menampung larutan kaporit 1%


Waktu penampungan : 7 hari

Volume : 0,1936 m3

Shell



Tebal : 3/16 in = 0,0045 m

Head


Tebal : 3/16 in

Tinggi : 0,8350 m


Jumlah : 1 buah

Harga : $3,170.10

38


Fungsi : Menampung larutan NaCl 5%



Volume : 0,2322 m3

Shell



Tebal : 3/16 in

Head


Tebal : 3/16 in

Tinggi : 0,8730 m


Jumlah : 1 buah

Harga : $3,170.10


Fungsi : Menampung larutan NaOH 5%



Volume : 0,7798 m3

Shell



Tebal : 3/16 in

Head


Tebal : 3/16 in

Tinggi : 1,2502 m


Jumlah : 1 buah

Harga : $6,604.39

39


Fungsi : Menampung larutan Na2HPO4 yang akan

digunakan di tangki deaerator.



Volume : 0,7346 m3

Shell



Tebal : 3/16 in = 0,0045 m

Head


Tebal : 3/16 in = 0,0045 m

Tinggi : 1,2048 m


Jumlah : 1 buah

Harga : $2.641,75

7.2.18 Tangki Kation Exchanger [TKE]

Fungsi : Menghilangkan ion-ion positif seperti Ca2+

,

Mg2+

, dan Na+ dari garam yang terlarut dalam

air.


Jenis resin : Sodium Zeolite (NaZ)

Shell



Tebal : 3/16 in

Head


Tebal : 3/16 in

Tinggi : 1,9546 m


40

Jumlah : 2 buah

Harga : $34,342.80/buah

7.2.19 Tangki Anion Exchanger [TAE]

Fungsi : Menghilangkan ion-ion negatif seperti Cl-, dan

SO42-

dari garam yang terlarut dalam air.


Jenis resin : Duolite A-42 (RNH3OH)

Shell



Tebal : 3/16 in

Head


Tebal : 3/16 in

Tinggi : 1,2246 m


Jumlah : 2 buah

Harga : $35,927.86 /buah

7.2.20 Tangki Bahan Bakar

Fungsi : Menampung bahan bakar minyak yang akan

digunakan di boiler.

Jenis : Tangki silinder horizontal


Volume : 1,4035 m3

Shell



Tebal : 3/16 in = 0,0045 m

Head


Tebal : 1/4 in

41

Panjang : 1,5901 m


Jumlah : 1 buah

Harga : $1,640.02

7.2.21 Kompresor

Fungsi : Menaikkan tekanan udara dari tekanan 1 atm

menjadi 4 atm.

Jenis : Kompresor centrifugal

Jumlah stage : 2

Daya motor : 0,5 Hp

Jumlah : 1 buah

Harga : $6,833.40

7.2.22 Pompa Utilitas-01 [PU-01]

Fungsi : Memompa air dari sungai sebanyak 2.620,0791

kg/jam menuju bak penampung [BU-01].






Daya pompa : 0,5 HP


Harga : $1,366.68 / buah


Fungsi : Memompa air sebanyak 2.620,0791 kg/jam dari

BU-01 menuju clarifier.





42


Daya pompa : 0,5 HP


Harga : 1,366.68 / buah


Fungsi : Memompa air sebanyak 2.620,0791 kg/jam dari

clarifier ke saringan pasir






Daya pompa : 0,5 HP


Harga : $1,366.68


Fungsi : Memompa air dari bak saringan pasir (SP) meniji ke

bak air bersih (BU-02) sebanyak 2620,0791 kg/jam






Daya pompa : 0,5 HP


Harga : $1,366.68


Fungsi : Mengalirkan air dari bak air bersih (BU-02) menuju

ke bak air minum (BU-03) sebanyak 270,8333 kg/jam

43






Daya pompa : 0,5 HP


Harga : $1,230.01


Fungsi : Mengalirkan dari bak air bersih (BU-03) menuju ke

bak air pendingin dan tangki kation exchanger

sebanyak 912,5659 kg/jam






Daya pompa : 0,5 HP


Harga : $1,230.01


Fungsi : Memompa larutan NaCl dari tangki NaCl menuju

tangki kation exchanger untuk proses regenerasi.






Daya pompa : 0,5 HP


Harga : $1,230.01

44


Fungsi : Memompa larutan NaOH dari tangki NaOH menuju

ke tangki kation exchanger untuk proses regenerasi.






Daya pompa : 0,5 HP


Harga : $1,230.01


Fungsi : Memompa air dari tangki penampung semetara

menuju ke deaerator sebanyak 181,4087 kg/jam






Daya pompa : 0,5 HP


Harga : $1,230.0113


Fungsi : Memompa air dari tangki penampung sementara

menuju ke tangki boiler sebanyak 213,3777 kg/jam






45

Daya pompa : 0,5 HP


Harga : $1,230.01


Fungsi : Memompa air dari tangki penampung ke steam

boiler furnace sebanyak






Daya pompa : 0,5 HP


Harga : $1,230.01


Fungsi : Memompa air pendingin sebanyak kg/jam dari bak

pendingin (BU-0 ) menuju alat-alat pendingin






Daya pompa : 0,5 HP


Harga : $1,366.68


Fungsi : Mengalirkan air sebanyak 4.143,2242 kg/jam dari

bak air bekas pendingin (BU-0 ) menuju cooling

tower (CT)

46






Daya pompa : 0,5 HP


Harga : $1,366.68


Fungsi : Mengalirkan air sebanyak 4.143,2242 kg/jam dari dari

cooling tower (CT) menuju bak pendingin (BU-0 )

Jenis :Single stage centrifugal pump





Daya pompa : 0,5 HP


Harga : $1,366.68


Fungsi : Mengalirkan bahan bakar dari tangki penampung bahan

bakar menuju steam boiler furnace






Daya pompa : 0,5 HP


Harga : $1,230.01

47

7.2.37 Pompa Pemadam Kebakaran

Fungsi : Memompa air sebanyak 1.000 kg/jam dari BU-01 saat

terjadi kebakaran di area pabrik.






Daya pompa : 0,5 HP


Harga : $1,230.01

7.2.38 Pompa Pencuci Saringan Pasir

Fungsi : Mengalirkan air sebanyak 436,6751 kg/jam untuk

keperluan pencucian saringan pasir






Daya motor : 0,5 HP


Harga : $1,230.01

48

BAB VIII

UTILITAS

Untuk mendukung proses suatu pabrik diperlukan sarana penunjang yang

penting demi kelancaran jalannya proses produksi. Sarana penunjang merupakan

sarana lain yang diperlukan selain bahan baku dan bahan pembantu agar proses

produksi dapat berjalan sesuai yang diinginkan.

Salah satu faktor yang menunjang kelancaran proses produksi di dalam

pabrik yaitu utilitas. Utilitas ini meliputi penyediaan air, penyediaan steam,

penyediaan listrik, penyediaan bahan bakar, dan penyediaan udara tekan.

8.1. Penyediaan Air

Untuk memenuhi kebutuhan air, suatu pabrik pada umumnya menggunakan

sumber air dari sumur, sungai, danau, maupun laut sebagai sumbernya. Dalam

perancangan pabrik asam asetilsalisilat digunakan air yang berasal dari sungai.

Penggunaan air sungai sebagai sumber air mempertimbangkan hal-hal sebagai

berikut:

a. Biaya lebih rendah daripada biaya jika menggunakan sumber air lainnya,

b. Jumlah air sungai lebih banyak daripada air sumur, dan

c. Letak sungai berada tidak jauh dari lokasi pabrik.

Adapun tahap pengolahan dan penjernihan air sungai dapat dilakukan melalui

beberapa tahap, yaitu: penyaringan awal, pelunakan air, dan penyaringan akhir.

1. Proses penyaringan awal

Air dari sumber air (sungai) dikenakan proses penyaringan untuk

menghindari adanya kotoran-kotoran yang cukup besar yang terbawa ke

dalam bak pengendap dengan menggunakan bar screen.

2. Pengendapan secara fisis.

Setelah melewati tahap penyaringan, air ditampung dalam bak. Partikel-

partikel yang terbawa oleh air dibiarkan mengendap dengan memanfaatkan

gaya gravitasi. Pengendapan kotoran secara fisis biasanya dilakukan secara

49

bertahap. Pada bak pengendap pertama, kotoran dan lumpur yang lolos dari screen

akan mengendap dan lumpur yang tertampung dibuang kembali ke sungai,

sedangkan bak pengendap kedua digunakan untuk mengendapkan kotoran-

kotoran halus yang tidak terendapkan pada bak pengendap pertama. Dengan

pengendapan secara fisis ini, maka akan mengurangi kebutuhan bahan kimia yang

diperlukan dalam pengolahan air.

3. Proses pengolahan air secara kimia.

Setelah dilakukan pengendapan secara fisis, air dipompa menuju bak

flokulator [BU-03] untuk diolah secara kimia. Kotoran-kotoran halus yang

tidak dapat terendapkan pada bak pengendap kedua (koloid, dll) dipisahkan

pada flokulator dengan cara direaksikan dengan bahan-bahan kimia seperti

tawas [Al2(SO4)3.18H2O] dan natrium karbonat [Na2CO3].

Persamaan reaksi koagulasi:

CaSO4 + Na2CO3 CaCO3 + Na2SO4

CaCl2 + Na2CO3 CaCO3 + 2 NaCl

6 NaAlO2 + Al2(SO4)3.18H2O 8 Al(OH)3 + 3 Na2SO4 + 6 H2O

Alumunium hidroksida [Al(OH)3] yang terbentuk berupa flok-flok (gumpalan

lunak) akan mengikat padatan-padatan tersuspensi dan mengendapkannya

sebagai sludge.

Kemudian air yang telah dicampur dengan bahan-bahan kimia pada bak

flokulator dipompa menuju Clarifier [CL] untuk dilakukan proses

penggumpalan. Bak Clarifier dilengkapi dengan scraper yang berfungsi untuk

mengumpulkan endapan pada dasar clarifier, sehingga mudah untuk dibuang.

Penambahan Na2CO3 juga untuk menjaga agar pH air dalam keadaan

optimum (6 – 8).

4. Proses penyaringan akhir

Partikel-partikel koloid yang tidak terendapkan pada clarifier disaring pada

sand filter. Karateristik sand filter adalah:

kecepatan penyaringan : 15 – 30 gpm/ft2

tebal tumpukan pasir : 18 – 30 inch

tebal tumpukan kerikil : 8 – 20 inch

50

Dibawah tumpukan pasir dan kerikil terdapat sistem under drain

yang berfungsi untuk mengalirkan air jernih pada saat pencucian saringan

pasir dengan sistem back wash. Pencucian dilakukan tiap 24 jam sekali

atau jika saringan pasir sudah cukup jenuh, dengan waktu pencucian

biasanya 10 – 15 menit. Air pencuci yang biasanya digunakan (1 – 3) %

dari air yang disaring [Powell, 1954].

Setelah melalui tahap filtrasi dengan sand filter, air jernih yang diperoleh

digunakan untuk keperluan air umpan boiler, air pendingin, air minum, rumah

tangga, perkantoran dan sanitasi.

1. Air umpan boiler

Air yang akan digunakan sebagai umpan boiler harus dihilangkan

kesadahannya dan memenuhi syarat batas kadar padatan, total alkalinity, dan

total padatan yang dapat terendapkan. Batasan air umpan boiler menurut

ABMA [American Boiler Manufacturer Association standard] untuk boiler

dengan tekanan operasi antara 0 – 300 psig adalah:

Total solid : 3.500 ppm

Total alkalinity : 700 ppm

Suspended solid : 300 ppm

Untuk mencapai batas tersebut, maka air umpan boiler harus mengalami

eksternal dan internal treatment. Eksternal treatment merupakan treatment

terhadap air sebelum masuk ke unit pembangkit uap, yaitu proses penyediaan

demineralisasi. Sedangkan internal treatment yaitu treatment yang dilakukan

pada unit pembangkit uap (boiler) yang meliputi pencegahan terjadinya kerak,

korosi dan foaming. Adanya kesadahan pada air akan menyebabkan

terbentuknya kerak dan mengurangi kecepatan transfer panas pada boiler,

sehingga mengurangi effisiensi pemakaian panas. Ada dua macam kesadahan

air yaitu kesadahan tetap dan kesadahan sementara.

a. Kesadahan sementara

Kesadahan yang disebabkan oleh gas-gas terlarut dalam air umpan boiler

seperti CO2 dan O2. Kesadahan sementara dapat dihilangkan dengan cara

pemanasan biasa, sehingga terjadi reaksi:

H2CO3 H2O + CO2

51

b. Kesadahan tetap

Kesadahan yang disebabkan adanya ion-ion dari peruraian garam-garam

kation maupun anion dari peruraian garam dapat dihilangkan dengan cara

melewatkan air pada kation-anion exchanger yang mengandung resin. Di

dalam kation-anion exchanger terjadi dua reaksi yaitu softening dan

regenerasi. Softening adalah proses penghilangan garam – garam di dalam

air untuk mencegah terjadinya kerak dan korosi di dalam boiler dengan

menggunakan resin. Regenerasi adalah proses pengaktifan kembali resin

yang sudah jenuh karena proses softening, sehingga dapat digunakan

kembali.

1) Kation exchanger

Untuk menghilangkan mineral kation seperti : Ca2+

, Mg2+

, Na+, K

+, Fe

2+,

Al3+

, Mn2+

digunakan sodium zeolite [Na2Z]. untuk regenerasi resin ini

digunakan larutan NaCl.

Persamaan reaksi di Kation Exchanger:

- Softening :

Ca(HCO3)2 + Na 2Z 2 NaHCO3 + CaZ

Mg(HCO3)2 + Na 2Z 2 NaHCO3 + MgZ

CaSO4 + Na 2Z 2 Na2SO4 + CaZ

MgSO4 + Na 2Z 2 Na2SO4 + MgZ

CaCl2 + Na 2Z 2 NaCl + CaZ

MgCl2 + Na 2Z 2 NaCl + MgZ

- Regenerasi:

CaZ + 2 NaCl Na2Z + CaCl2

MgZ + 2 NaCl Na2Z + MgCl2

2) Anion exchanger

Untuk menghilangkan mineral anion seperti : SO42-

, Cl-, SO3

2-, S

2-,

HCO3-

, CO32-

, SiO32-

maka digunakan resin yang mengandung gugus

amine (RNH3OH) atau [Duolite-A2], sedangkan untuk regenerasinya

digunakan larutan NaOH.

Persamaan reaksi di anion exchanger:

Softening :

52

NH3 + HCl NH4Cl

RNH2+ HCl RNH3Cl

2 NH4OH + H2CO3 (NH4)2CO3 + 2 H2O

2 RNH3OH + H2CO3 (RNH3)2CO3 + 2 H2O

- Regenerasi:

NH4Cl + NaOH NH3 + NaCl + H2O

RNH3Cl + NaOH RNH2 + NaCl + H2O

(NH4)2CO3+ 2 NaOH 2 NH4OH + Na2CO3

(RNH3)2CO3+ 2 NaOH 2 RNH3OH + Na2CO3

Air sebagai umpan boiler selain melalui proses penghilangan kesadahan, juga

harus melalui pengolahan untuk mencegah terjadinya kerak, korosi dan foam

(buih) sebagai berikut:

a. Pencegahan kerak

Untuk mencegah terbentuknya kerak akibat kesadahan yang masih tersisa

maka pada air umpan boiler ditambahkan phosfat. Pada penambahan

phosfat akan terjadi reaksi :

3 Ca2+

+ PO43-

Ca3(PO4)2

Pada perancangan ini, ion phosfat diperoleh dari senyawa disodium phosfat

[NaH2PO4.2H2O]. Endapan kalsium phosfat yang terbentuk ringan dan tidak

menempel pada tube boiler.

b. Pencegahan korosi

Korosi disebabkan karena pH air yang terlalu rendah [asam] dan adanya

gas-gas korosif. Untuk menaikkan pH air umpan boiler digunakan larutan

NaOH, pH air umpan boiler berkisar 10,5 – 11,5. Gas-gas penyebab korosi

adalah gas CO2 dan O2. Gas CO2 yang terbentuk dari peruraian pada

kesadahan sementara (carbonat, bicarbonate) pada boiler. Gas O2 yang

terdapat pada air umpan boiler dapat dihilangkan dengan cara pemanasan

menggunakan steam dan penambahan disodium phospat pada deaerator.

c. Pencegahan foam

Foam (buih) adalah butir-butir gelembung pada permukaan air dalam boiler

akibat adanya kontaminasi dengan minyak pada air umpan boiler.

53

Akumulasi gas H2 yang berlebihan karena jumlah blow down kurang, dan

treatment yang berlebihan dapat menimbulkan foam. Sehingga dirancang

jumlah blow down sebesar 20% untuk mencegah timbulnya foam dalam

boiler.

Steam yang diperlukan sebagai pemanas pada area produksi dihasilkan dari boiler

[fire tube boiler] yang beroperasi pada tekanan 115,02 psi dan suhu 338°F

dengan pemanas berupa residuel fuel oil.

2. Air minum, rumah tangga, perkantoran dan sanitasi.

Untuk memenuhi persyaratan air minum, air dari proses filtrasi ditambahkan

desinfektan untuk membunuh bakteri yang ada dalam air. Sebagai desinfektan

digunakan chlor dalam bentuk kaporit [Ca(OCl)2]. Pada penambahan kaporit

sebagai sumber chlor akan terjadi reaksi sebagai berikut :

Ca(OCl)2 + H2O Ca2+

+ 2 OCl- + H2O

2 OCl- Cl2 + O2

Pada reaksi ini, yang mendesinfeksi air adalah OCl- dan umumnya desinfeksi

efektif pada pH = 7 atau sedikit basa. Kadar chlorine untuk desinfeksi air sampai

pH = 7 adalah 2 ppm, dan biasanya selama musim hujan kadar chlorine harus

ditambah untuk menjaga kadar chlor tetap karena adanya penambahan volume air

akibat hujan.

3. Air pendingin

Air pendingin setelah digunakan pada peralatan proses akan mengalami kenaikan

suhu. Untuk menghemat pemakaian air, air pendingin dari peralatan proses

didinginkan dalam cooling tower dan dicampur dengan air make-up.

Cooling tower merupakan suatu menara yang terdiri dari kerangka beton, didalam

menara terdapat isian yang terbuat dari kayu. Air yang diturunkan suhunya

dipercikan melalui puncak cooling tower sedangkan udara pendingin

dihembuskan melalui dasar cooling tower dengan menggunakan fan. Kontak

antara udara dengan air pendingin menyebabkan sebagian air akan menguap dan

suhu dari air akan turun.

Dari cara pengaliran udara pada cooling tower, ada beberapa macam type cooling

tower antara lain induced draft cooling tower, forced draft cooling tower,

atmospheric cooling tower, natural draft cooling tower.

54

Pada umumnya jenis Cooling Tower yang digunakan adalah natural draft cooling

tower karena lebih ekonomis karena memanfaatkan udara luar dan mudah

pengoperasiannya.

4. Air pemadam kebakaran (hydrant)

Persyaratan air pemadam kebakaran antara lain tidak mengandung padatan seperti

pasir dan batuan kerikil, tidak mengandung kotoran seperti daun dan sampah.

8.2. Penyediaan Steam

Penyediaan steam ini bertujuan untuk memenuhi kebutuhan steam yang akan

digunakan untuk berbagai proses operasi. Steam diproduksi di boiler. Boiler tersebut

dilengkapi dengan sebuah unit economizer safety valve sistem dan pengaman –

pengaman yang bekerja secara otomatis.

Air dari water treatment plant yang akan digunakan sebagai umpan boiler

terlebih dahulu diatur kadar silika, O2, Ca, Mg yang mungkin masih terikut dengan

jalan menambahkan bahan–bahan kimia ke dalam boiler feed water tank. Selain itu

juga perlu diatur pH-nya sekitar 10.5 – 11,5 karena pada pH yang terlalu tinggi,

korosivitasnya juga tinggi.

Sebelum masuk ke boiler, umpan dimasukkan dahulu ke dalam economizer,

yaitu alat penukar panas yang memanfaatkan panas dari gas sisa pembakaran

minyak residu yang keluar dari boiler. Di dalam alat ini, air dinaikkan temperaturnya

hingga 100 – 102ºC, kemudian diumpankan ke boiler.

Di dalam boiler, api yang keluar dari alat pembakaran (burner) berfungsi

untuk memanaskan lorong api dan pipa–pipa api. Gas sisa pembakaran ini masuk

economizer sebelum dibuang melalui cerobong asap, sehingga air di dalam boiler

memyerap panas dari dinding dan pipa–pipa api maka air menjadi mendidih. Uap air

yang terbentuk terkumpul sampai mencapai tekanan 10 bar, kemudian dialirkan ke

steam header untuk didistribusikan ke area–area proses.

Adapun kebutuhan air untuk umpan boiler, pendingin, kebutuhan rumah

tangga, dan perkantoran adalah sebagai berikut:

1. Air untuk umpan boiler

Kebutuhan steam pada area proses dapat dilihat dalam tabel 8.1.

55

Tabel 8.1. Kebutuhan steam pada area proses

No Alat Kebutuhan steam

(kg/jam)

1 HE-01 16,9453

2 HE-02 15,0238

Total 31,9690

Diinginkan efisiensi boiler = 80 %

Kebutuhan air untuk membuat steam =

Setelah digunakan sebagai pemanas, dianggap 80% kondensat dari steam dapat

didaur ulang sehingga dapat digunakan kembali.

Jumlah air kondensat yang dapat didaur ulang = 80% x 39,9613 kg/jam

= 31,9690 kg/jam

Kebutuhan air untuk membuat steam:

= kebutuhan steam – kondensat yang didaur ulang

= 39,9690 kg/jam – 31,9690 kg/jam

= 7,9923 kg/jam

2. Air pendingin

Kebutuhan air pendingin pada area proses dapat dilihat dalam tabel 8.2.

Tabel 8.2. Kebutuhan air pendingin pada area proses

No Alat Kebutuhan air (kg/jam)

1 Jaket di R-01 2.604,5062

2 Kristalizer 2.269,8752

Total 4.874,3814

Setelah digunakan sebagai pendingin, dianggap 85% air dapat didaur ulang

sehingga dapat digunakan kembali.

Jumlah air yang dapat didaur ulang = 85 % x 4.874,3814 kg/jam

= 4.143,2242 kg/jam

Kebutuhan air untuk membuat air pendingin:

= kebutuhan air – air yang didaur ulang

= 4.874,3814 kg/jam - 4.143,2242 kg/jam

= 731,1572 kg/jam

56

3. Air pemadam kebakaran

Air untuk kebutuhan pemadam kebakaran diperkirakan sekitar 1.000 kg/jam atau

sekitar 1 L/jam

4. Air keperluan umum

Air keperluan umum yang digunakan untuk kebutuhan air minum, perkantoran

dan laboratorium :

a. Air untuk rumah tangga dan sanitasi

Dirancang air untuk keperluan rumah tangga 10 rumah dengan jumlah anggota 4

orang per rumah. Diperkirakan kebutuhan 100 L/hari.

Kebutuhan air rumah tangga

= 10 rumah x 4

x

x

x 1.000 kg/m

3

= 166,6667 kg/jam

Dirancang pabrik mempunyai karyawan 100 orang. Diperkirakan kebutuhan air

tiap orang sebesar 10 L/hari.

Kebutuhan air minum = 100 x 10 L/hari x

x

x 1.000 kg/m

3

= 41,6667 kg/jam

b. Air untuk perkantoran dan laboratorium

Diperkirakan kebutuhan air untuk perkantoran dan laboratorium sebanyak 1.500

L/hari atau 62,5000 kg/jam.

Total air keperluan umum = (166,6667 + 41,6667 + 62,5000) kg/jam

= 270,8333 kg/jam.

Kebutuhan air bersih :

= (7,9923 + 731,1572 +1.000 + 270,8333) kg/jam

= 2.009,9828 kg/jam

Dirancang over design sebesar 20%.

Maka kebutuhan air yang harus disediakan :

= 1,2 x 2.009,9828 kg/jam = 2.411,9794 kg/ jam

8.3. Pembangkit listrik

Kebutuhan listrik pada pabrik ini dipenuhi oleh 2 sumber, yaitu PLN dan

generator diesel. Selain sebagai tenaga cadangan apabila PLN mengalami

57

gangguan, diesel juga dimanfaatkan untuk menggerakkan power–power motor

yang penting antara lain boiler, pompa dan cooling tower.

Prinsip kerja dari diesel ini adalah solar dan udara yang terbakar secara

kompresi akan menghasilkan panas. Panas ini digunakan untuk memutar poros

engkol sehingga dapat menghidupkan generator yang mampu menghasilkan

tenaga listrik. Listrik ini didistribusikan ke panel yang selanjutnya akan dialirkan

ke unit pemakai. Pada operasi sehari–hari digunakan tenaga listrik 100%. Tetapi

apabila listrik padam, operasinya akan menggunakan tenaga listrik dari diesel

100%.

Kebutuhan listrik pada pabrik digunakan untuk:

1. Menggerakkan alat pada area proses.

2. Menggerakkan alat pada area utilitas.

3. Menggerakkan katup pada alat kontrol.

4. Penerangan pabrik dan kantor.

Kebutuhan listrik untuk menggerakkan motor-motor untuk alat–alat

proses produksi maupun alat – alat utilitas terlihat pada tabel 8.3 dan tabel 8.4

Tabel 8.3 Listrik yang diperlukan untuk menggerakkan alat proses

No Jenis Alat Tenaga (Hp)

1 P-01 1,5

2 P-02 0,5

3 P-03 0,5

4 Belt conveyor -01 0,5

5 Belt conveyor -02 0,5

6 Bucket elevator -01 1

7 Bucket elevator -02 1

8 Screw conveyor-01 0,5

9 Screw conveyor -02 0,5

10 Reaktor 4

11 Filter press 15

12 Kristalizer 1

13 Centrifuge 40

14 Rotary drayer 1

15 Ball mill 5

16 Sceen 3

17 Blower 1

Jumlah 76,5

58

Tabel 8.4 Kebutuhan tenaga listrik untuk alat – alat utilitas

No. Nama Power

(HP)

1 PU-01 0,5

2 PU-02 0,5

4 PU-03 0,5

5 Clarifier 0,5

6 PU-04 0,5

7 PU-05 0,5

8 PU-06 0,5

9 PU-07 0,5

10 PU-08 0,5

11 PU-09 0,5

12 PU-10 0,5

13 PU-11 0,5

14 PU-12 0,5

15 PU-13 0,5

16 Pompa pemadam kebakaran 0,5

17 Pompa pencuci SP 0,5

18 Fan udara pembakar 0,5

19 Cooling tower 5

Total 15

Maka, kebutuhan listrik untuk menggerakkan motor sebesar:

= [76,5 + 15] HP

= 91,5 HP x 0,7457

= 68,2316 kW

Kebutuhan listrik untuk menggerakkan alat kontrol, bengkel, dan peralatan

laboratorium (instrumentasi) diperkirakan 20% dari kebutuhan listrik pada unit

proses dan utilitas. Maka kebutuhan listrik untuk instrumentasi :

= 20% x 68,2316 kW

= 13,6463 kW

Listrik untuk penerangan :

1. Perkantoran = 30 kW

2. Kawasan pabrik = 20% x 68,2316 kW

= 13,6463 kW

Total kebutuhan daya listrik yang diperlukan sebesar = 125,5242 kW.

59

Maka kebutuhan energi listrik dalam setahun :

Kebutuhan listrik ini dipenuhi oleh PLN, tetapi demi menjaga kelancaran

proses, maka digunakan generator sebagai cadangan jika aliran listrik dari PLN

mengalami gangguan. Oleh karena itu, disediakan 1 set generator dengan efisiensi

80%. Sehingga generator yang digunakan harus menghasilkan daya sebesar

=

= 156,9052 kW

8.4 Pengadaan bahan bakar

Jenis bahan bakar yang digunakan adalah diesel dengan spesifikasi:

Densitas, = 0,92

NHV = 17.351

(Nelson,4

th ed,1985)

Bahan diperlukan untuk menjalankan generator dan boiler. Kebutuhan bahan

bakar :

1) Generator

Dirancang, efisiensi bahan bakar = 80%

Listrik padam rata-rata 2 jam perminggu atau 96 jam pertahun.

Daya generator = 156,9052 kW

= 156.905,2125 J/det

NHV = 17.351 Btu/lb = 40.328.145,605 J/kg

Kebutuhan bahan bakar =

=

x

=

=

x

= 1.461,5545 L/tahun

2) Boiler

Diinginkan efisiensi boiler = 100 %

Jumlah steam = 39,9613 kg/jam

Diambil faktor keamanan 20%

Maka, jumlah steam = 1,2 x 39,9613

60

= 47,9535 kg/jam = 105,7193 lb/jam

= 56,4159

= 124,3737 lb/jam

air pada 30ºC = 1000 kg/m3

Volume air =

= 0,0480 m3/jam

spesifikasi steam:

Ts = 290,4980ºF = 143,61ºC

Hfg = 919,3 Btu/lb

P = 4 atm = 58,8 psi

Menghitung kebutuhan pemanas

Suhu air masuk = 30ºC = 86ºF

Kapasitas panas air = 1 Btu/lb.oF

Beban panas boiler (Qb) :

Qb = Mb[Cpa.(Ts – Ta) + Hfg]

= 105,7193 lb/jam[ 1 Btu/lb.oF (290,498ºF – 86

oF) + 919,3Btu/lb]

= 118.807,1448 Btu/jam

Jenis bahan bakar yang digunakan adalah berupa bahan bakar cair, kriteria bahan

bakar cair didapat dari (Petroleum Refinery, Eng, Nelson, 1985, pg 416). Diplih

jenis minyak bakar : Fuel Oil

NHV = 17.351 Btu/lb

Komposisi minyak:

C = 87,5 %

H2 = 10,17 %

S = 1,14 %

Kebutuhan kelebihan udara = 25 – 30% (tabel 14-6, Nelson, 1985, pg 420)

Dirancang :

Kebutuhan kelebihan udara 25%

61

Effisiensi pembakaran 100%

= 6,8473 lb/jam

= 3,1059 kg/jam

8.5 Pengadaan udara tekan

Udara tekan diperlukan untuk menggerakkan alat pengendalian proses yang

ada pada area proses. Diperkirakan jumlah alat kontrol pada area proses sebanyak

20 buah dan diperkirakan kebutuhan udara tekan untuk tiap alat kontrol sebesar

2,8 L/menit (Considine, 1985).

Maka kebutuhan total udara tekan = 20 x 2,8

= 56

x

x

= 3,36

dengan memperhitungkan angka keamanan sebesar 20%, maka total kebutuhan

udara tekan :

Total kebutuhan udara tekan = 1,2 x 3,36

= 4,032

= 31.933,44 m3/tahun

Untuk pengadaan udara tekan, dipenuhi dengan menggunakan kompresor

centrifugal single stage.

63

BAB IX

LOKASI DAN TATA LETAK PABRIK

9.1 Tata Letak 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 karyawan

serta keselamatan proses saat bekerja. Untuk mencapai kondisi yang optimal,

maka hal-hal yang harus diperhatikan dalam menentukan tata letak pabrik adalah

(Vilbrant, 1959) : penentuan tata letak, kemungkinan perluasan pabrik, faktor

keamanan, sistem konstruksi, dan efisiensi pemakaian lahan.

1. Pabrik asam asetilsalisilat ini merupakan pabrik baru (bukan pengembangan),

sehingga penentuan tata letak tidak dibatasi oleh bangunan yang ada.

2. Kemungkinan perluasan pabrik sebagai pengembangan pabrik di masa depan.

3. Faktor keamanan sangat diperlukan untuk mengantisipasi bahaya kebakaran

dan ledakan, maka perencanaan tata letak selalu diusahakan jauh dari sumber

api, bahan panas, dan bahan yang mudah meledak serta jauh dari asap atau

gas beracun.

4. Sistem konstruksi yang direncanakan adalah out door untuk menekan biaya

bangunan dan gedung.

5. Lahan terbatas sehingga diperlukan efisiensi dalam pemakaian dan

pengaturan lahan.

Secara garis besar tata letak dibagi menjadi beberapa bagian utama, yaitu

(Vilbrant, 1959) :

1. Daerah administrasi/perkantoran, laboratorium dan ruang kontrol

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 akan dijual.

64

2. Daerah proses

Daerah proses merupakan daerah dimana alat proses diletakkan dan proses

berlangsung.

3. Daerah penyimpanan bahan bahan baku dan produk

Daerah penyimpanan bahan bahan baku dan produk merupakan daerah untuk

menyimpan bahan baku dan produk.

4. Daerah gudang, bengkel dan garasi

Daerah gudang, bengkel dan garasi merupakan daerah yang digunakan untuk

menampung bahan-bahan yang diperlukan oleh pabrik dan untuk keperluan

perawatan peralatan proses.

5. Daerah utilitas

Daerah utilitas merupakan daerah dimana kegiatan penyediaan bahan

pendukung proses berlangsung dipusatkan.

Tabel 9.1 Perincian luas tanah bangunan pabrik

No. Jenis Bangunan Luas( m2 )

1 Pos penjagaan (2) 20

2 Kantor pusat 1800

3 Gedung Pertemuan 500

4 Area parkir 800

5 Kantin 150

6 Koperasi 100

7 Tempat peribadatan 300

8 Pemukiman 900

9 Sarana Olahraga 500

10 Garasi 250

11 Pemadam kebakaran 250

12 Bengkel dan gudang alat 600

13 Area proses 2500

14 Area perluasan 1800

15 Control room 300

16 Area utilitas 500

17 Poliklinik 250

18 Lab & pengendalian mutu 430

19 Gudang bahan kimia 400

20 Taman dan jalan 1650

Luas area total 14.000

65

5

4

6

Berdasarkan perhitungan kebutuhan lahan di atas serta penyesuaian area

tanah yang tersedia maka pabrik direncanakan akan dibangun di atas tanah seluas

14.000 m2.

Keterangan :

1. Pos Penjagaan

2. Perkantoran

3. Aula / Gedung Pertemuan

4. Area Parkir

5. Kantin dan

6. Koperasi

7. Tempat Peribadatan

8. Pemukiman

9. Sarana Olahraga

10. Garasi

11. Pemadam Kebakaran

12. Bengkel dan Gudang Alat

13. Area Proses

14. Area Perluasan/pengembangan

15. Control room

16. Areal Utilitas

17. Poliklinik

18. Laboratorium

19. Gudang Bahan Kimia

20. Taman

Gambar 9.1 Tata Letak Pabrik

Skala 1:1000

1 1

10

14

13

16

15

11

12

19

18

17

6

7

4

3

2

20

9

8

20 20

4

4

66

9.2 Tata Letak Peralatan

Tata letak peralatan proses adalah tempat dimana alat-alat yang

digunakan dalam proses produksi. Beberapa hal yang harus diperhatikan

dalam menentukan tata letak peralatan proses pada pabrik asam asetilsalisilat,

antara lain (Vilbrant, 1959):

1. Aliran udara

Aliran udara di dalam dan di sekitar peralatan 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.

2. Cahaya

Penerangan sebuah pabrik harus memadai. Pada tempat-tempat proses yang

berbahaya atau beresiko tinggi perlu adanya penerangan tambahan.

3. Lalu lintas manusia

Dalam perancangan tata letak peralatan perlu diperhatikan agar pekerja

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

bertujuan apabila terjadi gangguan pada alat proses dapat segera diperbaiki.

Keamanan pekerja selama menjalankan tugasnya juga harus diprioritaskan.

4. Pertimbangan ekonomi

Dalam menempatkan alat-alat proses diusahakan dapat menekan biaya

operasi dan menjamin kelancaran dan keamanan produksi pabrik.

5. 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

diminimalisir.

67

Packaging

Room

Control

Room

3

64 57

2

8

1

Keterangan:

1 : Tangki Penyimpan

2 : Gudang asam salisilat

3 : Reaktor

4 : Filter Press

5 : Crystallizer

6 : Centrifuge

7 : Rotary Dryer

8 : Bin

Gambar 9.2. Tata letak alat proses

Skala 1 : 500

68

BAB X

ORGANISASI PERUSAHAAN

10.1. Tugas Pokok Organisasi Perusahaan

Tugas pokok organisasi perusahaan adalah melakukan pengawasan dalam

lingkungan organisasi terhadap pelaksanaan tugas semua unsur yang terlibat di

dalamnya agar dapat berjalan sesuai rencana peraturan yang telah berlaku, baik

tugas yang bersifat rutin maupun tugas pembangunan (proyek).

10.2. Fungsi Organisasi

Adapun fungsi dari organisasi yaitu melakukan pemeriksaan terhadap

semua unsur di dalam lingkungan organisasi yang dipandang perlu, meliputi

bidang umum, teknik dan produksi serta pemasaran. Mempersiapkan rencana,

perumusan dan penyusunan kebijakan serta mengolah, menelaah dan

mengkoordinasi pelaksanaan kegiatan yang akan atau sedang dilaksanakan.

10.3. Bentuk Perusahaan

Bentuk perusahaan pabrik metil salisilat yang akan didirikan di Palembang

berupa Perseroan Terbatas (PT). Alasan dipilihnya bentuk perusahaan ini

didasarkan atas beberapa faktor, antara lain (Widjaja, 2003) :

1. Mudah untuk mendapatkan modal, yaitu dengan menjual saham perusahaan.

2. Tanggung jawab pemegang saham terbatas, sehingga kelancaran produksi

hanya diatur oleh pimpinan perusahaan.

3. Pemilik dan pengurus perusahaan terpisah satu sama lain. Pemilik perusahaan

adalah para pemegang saham sedangkan pengurus perusahaan adalah direksi

beserta stafnya yang diawasi oleh dewan komisaris.

4. Lapangan usaha lebih luas, karena perseroan terbatas dapat menarik modal

yang sangat besar dari pemegang saham, sehingga dengan modal ini PT dapat

memperluas usaha.

69

Ciri-ciri Perseroan Terbatas (PT), yaitu :

1. Didirikan dengan akta dari notaris dengan berdasarkan Kitab Undang-Undang

Hukum Dagang.

2. Besarnya modal ditentukan dalam akta pendirian dan terdiri dari saham-

sahamnya.

3. Pemiliknya adalah para pemegang saham.

4. Dipimpin oleh Dewan Direksi yang terdiri dari para pemegang saham.

Pembinaan personalia sepenuhnya diserahkan kepada Direksi dengan

memperhatikan hukum-hukum perburuhan.

10.4. Struktur Organisasi

Jalur koordinasi pada struktur organisasi ini menggunakan sistem garis,

yaitu setiap bawahan hanya mempunyai satu tanggung jawab kepada atasannya

dan sebaliknya tiap atasan hanya mempunyai satu garis perintah kepada

bawahannya. Diagram susunan organisasi dapat dilihat sebagai berikut :

Gambar 10.1. Struktur organisasi pabrik metil salisilat

10.5.Tugas dan Wewenang

70

10.5.1 Dewan Komisaris

Dewan komisaris merupakan dewan yang ditunjuk langsung oleh RUPS

yang bertugas untuk melakukan pengawasan dan memberikan nasihat kepada

dewan direksi Perseroan Terbatas (PT).

Tugas-tugas Dewan Komisaris meliputi (UU No.40 Tahun 2007):

a) membuat risalah rapat dewan komisaris dan menyimpan salinannya,

b) melaporkan kepada perseroan mengenai kepemilikan sahamnya dan/atau

keluarganya pada perseroan, dan

c) memberikan laporan tentang tugas pengawasan yang telah dilakukan selama

tahun buku yang baru lampau kepada RUPS.

10.5.2 Dewan Direksi

Direksi menjalankan pengurusan Perseroan untuk kepentingan Perseroan

dan sesuai maksud dan tujuan Perseroan. Direksi terdiri atas 1 orang anggota atau

lebih. Anggota direksi diangkat oleh RUPS.

1. Direktur Utama

Direktur utama merupakan pimpinan tertinggi dalam perusahaan dan bertanggung

jawab sepenuhnya terhadap maju mundurnya perusahaan. Direktur utama

bertanggung jawab kepada dewan direksi atas segala tindakan dan kebijakan yang

telah diambil sebagai pimpinan perusahaan. Direktur utama membawahi direktur

produksi dan direktur keuangan dan administrasi.

Tugas direktur utama antara lain :

a) melaksanakan kebijakan perusahaan dan mempertanggungjawabkan

pekerjaannya secara berkala pada pemegang saham,

b) menjaga kestabilan organisasi perusahaan dan menjaga kelangsungan

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

konsumen,

c) mengangkat dan memberhentikan kepala bagian dengan persetujuan rapat

pemegang saham, dan

d) mengkoordinir kerja sama antara bagian produksi (direktur produksi) dan

bagian keuangan dan administrasi (direktur keuangan dan administrasi).

2. Direktur Produksi

71

Tugas direktur produksi, antara lain:

a) bertanggung jawab kepada direktur utama dalam bidang produksi, teknik, dan

rekayasa produksi,

b) mengawasi pelaksanaan kegiatan produksi mulai dari pengadaan bahan baku

sampai dihasilkan produk, dan

c) mengkoordinir, mengatur, serta mengawasi pelaksanaan pekerjaan kepala-

kepala bagian yang menjadi bawahannya.

3. Direktur Keuangan dan Administrasi

Tugas dari direktur keuangan dan administrasi, antara lain :

a) bertanggung jawab kepada direktur utama dalam bidang pemasaran, keuangan,

dan administrasi, dan

b) mengkoordinir, mengatur, dan mengawasi pelaksanaan pekerjaan kepala-

kepala bagian yang menjadi bawahannya.

10.5.3 Kepala Divisi

Secara umum tugas kepala divisi adalah mengkoordinir, mengatur, dan

mengawasi pelaksanaan pekerjaan dalam lingkungan bagiannya sesuai dengan

garis wewenang yang diberikan oleh pimpinan perusahaan.

Kepala divisi terdiri dari :

1. Kepala Divisi Produksi

Kepala divisi produksi bertanggung jawab kepada direktur produksi dalam bidang

mutu dan kelancaran produksi serta mengkoordinir kepala-kepala seksi yang

menjadi bawahannya. Kepala bagian produksi membawahi seksi proses, seksi

evaluasi proses, dan seksi jaminan mutu.

a. Tugas seksi proses, antara lain:

1) mengawasi jalannya proses produksi

2) menjalankan tindakan seperlunya terhadap kejadian-kejadian yang tidak

diharapkan sebelum diambil oleh seksi yang berwenang.

b. Tugas seksi evaluasi proses adalah mengevaluasi jalannya proses sehingga

didapatkan produk yang sesuai standar yang diinginkan.

c. Tugas seksi jaminan mutu adalah untuk memastikan kualitas bahan baku dan

produk jadi benar-benar sesuai target. Seksi ini bertindak sebagai quality

assurance.

72

2. Kepala Divisi Litbang

Kepala divisi litbang bertanggung jawab kepada direktur produksi. Kepala divisi

Litbang mempunyai wewenang untuk menentukan kelayakan suatu alat atau

kondisi di sekitar pabrik. Kepala divisi litbang membawahi seksi penelitian dan

seksi pengembangan.

Tugas kepala divisi litbang, antara lain:

a) memperbaiki mutu produksi,

b) memperbaiki dan melakukan inovasi terhadap proses produksi, dan

c) meningkatkan efisiensi perusahaan di berbagai bidang.

Tugas seksi penelitian dan seksi pengembangan adalah mengumpulkan,

mengolah, dan merumuskan bahan kebijakan teknis dibidang penelitian dan

pengembangan, mendistribusikan dan memberi petunjuk terkait kegiatan

penelitian, merumuskan dan mengontrol kebijakan teknis litbang dan operasional

litbang dalam bidang penelitian dan pengembangan.

3. Kepala Divisi Teknik

Kepala divisi teknik bertanggung jawab kepada direktur produksi dalam bidang

peralatan dan utilitas. Kepala devisi teknik bertugas mengkoordinir kepala-kepala

seksi yang menjadi bawahannya antara lain seksi utilitas, seksi perbengkelan dan

seksi lingkungan.

a) Tugas seksi utilitas adalah melaksanakan dan mengatur sarana utilitas untuk

memenuhi kebutuhan proses, air, steam, dan tenaga listrik.

b) Tugas seksi perbengkelan adalah pemeliharan dan memperbaiki peralatan.

c) Tugas seksi lingkungan adalah memastikan limbah yang terbuang sesuai

dengan standar yang dikeluarkan oleh kementrian lingkungan hidup.

4. Kepala Divisi Keuangan

Kepala divisi keuangan ini bertanggung jawab kepada direktur keuangan dan

administrasi dan membawahi dua seksi, yaitu seksi keuangan dan seksi

pembelian.

a. Tugas seksi keuangan, antara lain :

1) menyelenggarakan pencatatan utang piutang, serta masalah perpajakan

73

2) menghitung penggunaan uang perusahaan, mengamankan uang, dan

membuat ramalan tentang keuangan masa depan

3) mengadakan perhitungan tentang gaji dan insentif karyawan

b. Tugas seksi pembelian, antara lain:

1) melaksanakan pembelian barang dan peralatan yang dibutuhkan perusahaan

dalam kaitannya dengan proses produksi

2) mengetahui harga pasar dan mutu bahan baku serta mengatur keluar

masuknya bahan dan alat dari gudang.

5. Kepala Divisi Pemasaran

Kepala divisi pemasaran bertanggung jawab kepada direktur keuangan

dan administrasi dalam bidang bahan baku dan pemasaran hasil produksi, serta

membawahi 2 seksi yaitu seksi pengembangan pemasaran dan seksi penjualan.

a. Tugas seksi pengembangan pemasaran, antara lain:

1) menciptakan jaringan pemasaran yang luas

2) melakukan analisis dan evaluasi program pemasaran

3) menyelenggarakan data base investor

b. Tugas seksi penjualan, antara lain :

1) merencanakan strategi penjualan hasil produksi

2) mengatur distribusi hasil produksi

6. Kepala Divisi Administrasi

Kepala divisi administrasi bertanggung jawab kepada direktur keuangan

dan administrasi. Kepala divisi administrasi membawahi 3 seksi yaitu seksi SDM,

seksi Humas dan seksi K3.

a. Tugas seksi SDM, antara lain :

1) menyusun program pengelolaan dan evaluasi kinerja sumber daya manusia

(SDM).

2) mengkoordinasikan kegiatan yang berhubungan dengan kepegawaian.

b. Seksi Humas bertugas mengatur hubungan antara perusahaan dengan

masyarakat di luar lingkungan perusahaan.

a. Tugas seksi K3, antara lain :

1) mengatur, menyediakan, dan mengawasi hal - hal yang berhubungan

dengan keselamatan kerja.

74

2) melindungi pabrik dari bahaya kebakaran.

10.6.Tenaga Kerja

Tenaga kerja diambil dari berbagai tingkat pendidikan mulai dari SMA

sampai pada tingkat sarjana yang ditempatkan sesuai dengan kualifikasi dan

kemampuannya. Jenjang kepegawaian terutama berdasarkan latar belakang

pendidikan formal. Untuk beberapa jabatan penting masih ditambah persyaratan

lain, diantaranya adalah pengalaman kerja, kepribadian, ketrampilan khusus serta

beberapa persyaratan lainnya.

10.6.1 Pembagian Jam Kerja Karyawan

Pembagian jam kerja karyawan dibagi dalam 2 golongan, yaitu karyawan

shift dan non shift.

a. Karyawan non shift (staff/kantor)

Jam kerja : 08.00 – 16.00

Istirahat :

Senin – Kamis : 12.00 – 13.00

Jumat : 11.00 – 13.00

Libur : Sabtu, Minggu dan hari libur nasional .

b. Karyawan shift

Shift I : Jam 07.00 – 15.00

Shift II : Jam 15.00 – 23.00

Shift III : Jam 23.00 – 07.00

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

dalam satu hari kerja, hanya tiga kelompok masuk, sehingga ada satu

kelompok yang libur. Untuk hari libur atau hari besar yang ditetapkan

pemerintah, kelompok yang bertugas tetap harus masuk.

10.6.2 Status Karyawan dan Sistem Upah

Status karyawan dapat dibagi menjadi tiga golongan sebagai berikut:

a. Karyawan tetap, diangkat dan diberhentikan dengan surat keputusan (SK)

direksi dan mendapat gaji bulanan sesuai dengan jabatan, keahlian, dan masa

kerjanya.

b. Karyawan harian, diangkat dan diberhentikan direksi tanpa SK direksi dan

mendapat upah harian yang dibayar tiap akhir pekan.

75

c. Karyawan borongan, digunakan oleh pabrik bila diperlukan saja. Karyawan ini

menerima upah borongan untuk suatu pekerjaan.

10.6.3 Penggolongan Karyawan

Penggolongan karyawan ditentukan berdasarkan syarat pendidikan minimal yang

ditempuh, setiap posisi memiliki syarat minimum pendidikan yang berbeda.

Tabel 10.1 Penggolongan karyawan

No Pegawai Penggolongan pegawai

1 Direktur Utama Sarjana Teknik Kimia

2 Direktur Produksi Sarjana Teknik Kimia

3 Direktur Keuangan dan Administrasi Sarjana Ekonomi/Akuntansi

4 Kepala Divisi Produksi Sarjana Teknik Kimia

5 Kepala Divisi Litbang SarjanaTeknik Kimia

6 Kepala Divisi Teknik SarjanaTeknik Mesin

7 Kepala Divisi Keuangan Sarjana Ekonomi/Akuntansi

8 Kepala Divisi Pemasaran Sarjana Ekonomi

9 Kepala Divisi Administrasi Sarjana

10 Kepala Seksi Proses Sarjana atau D3 Teknik Kimia

11 Kepala Seksi Evaluasi Proses Sarjana atau D3 Teknik Kimia

12 Kepala Seksi Jaminan Mutu Sarjana atau D3 Teknik Kimia

13 Kepala Seksi Penelitian Sarjana atau D3 Teknik Kimia

14 Kepala Seksi Pengembangan Sarjana atau D3 Teknik Kimia

15 Kepala Seksi Utilitas Sarjana atau D3 Teknik Kimia

16 Kepala Seksi Perbengkelan Sarjana atau D3 Teknik Mesin

17 Kepala Seksi Lingkungan Sarjana atau D3 Teknik Lingkungan

18 Kepala Seksi Keuangan Sarjana atau D3 Akuntansi

19 Kepala Seksi Pembelian Sarjana atau D3 Ekonomi

20 Kepala Seksi Pengembangan Pemasaran Sarjana atau D3 Ekonomi

21 Kepala Seksi Penjualan Sarjana atau D3 Ekonomi

22 Kepala Seksi SDM Sarjana atau D3 Teknik Industri

23 Kepala Seksi HUMAS Sarjana atau D3 Manajemen

24 Kepala Seksi K3 Sarjana atau D3 Teknik Kimia

10.6.4 Jumlah Karyawan dan Gaji

Jumlah Karyawan harus ditentukan dengan tepat, sehingga semua pekerjaan

dapat diselenggarakan dengan baik dan efisien, ditunjukkan pada table 10.2

Tabel 10.2 Jumlah pegawai

No Pegawai Jumlah

76

1 Direktur Utama 1

2 Direktur Produksi 1

3 Direktur Keuangan dan Administrasi 1

4 Kadiv Produksi 1

5 Kadiv Litbang 1

6 Kadiv Teknik 1

7 Kadiv Keuangan 1

8 Kadiv Pemasaran 1

9 Kadiv Administrasi 1

10 Kasi Proses 1

11 Kasi Evaluasi Proses 1

12 Kasi Jaminan mutu 1

13 Kasi Penelitian 1

14 Kasi Pengembangan 1

15 Kasi Utilitas 1

16 Kasi Perbengkelan 1

17 Kasi Lingkungan 1

18 Kasi Keuangan 1

19 Kasi Pembelian 1

20 Kasi Pengembangan Pemasaran 1

21 Kasi Penjualan 1

22 Kasi SDM 1

23 Kasi Humas 1

24 Kasi K3 1

25 Karyawan Proses 15

28 Karyawan Evaluasi Proses 3

29 Karyawan Jaminan Mutu 2

30 Karyawan Penelitian 3

31 Karyawan Pengembangan 2

32 Karyawan Utilitas 16

33 Karyawan Perbengkelan 5

34 Karyawan Lingkungan 3

35 Karyawan Keuangan 3

36 karyawan Pembelian 3

37 Karyawan SDM 5

38 Karyawan Humas 3

39 Karyawan K3 3

40 Sopir 5

41 Pesuruh 5

TOTAL 100

Tabel 10.3 Perincian golongan dan kualifikasi karyawan

77

Gol. Pegawai Kualifikasi

I Direktur utama S1 pengalaman 10 tahun

II Direktur S1 pengalaman 5 tahun

III Kepala Divisi S1 pengalaman 1-5 tahun

IV Kepala Seksi S1 pengalaman 1 tahun

VA Karyawan shift SLTA/D1/D3

VB Karyawan non-shift SLTA/D1/D3

10.6.5 Kesejahteraan Sosial Karyawan

Kesejahteraan sosial yang diberikan oleh perusahaan pada para karyawan

antara lain: tunjangan, pakaian kerja, cuti tahunan, biaya pengobatan, dan

Asuransi tenaga kerja.

a. Tunjangan, berupa gaji pokok yang diberikan berdasarkan golongan karyawan

yang bersangkutan. Tunjangan jabatan yang diberikan berdasarkan jabatan

yang dipegang karyawan. Tunjangan lembur yang diberikan kepada karyawan

yang bekerja diluar jam kerja berdasarkan jumlah jam kerja.

b. Pakaian kerja, diberikan kepada setiap karyawan setiap tahun sejumlah empat

pasang.

c. Cuti tahunan diberikan kepada setiap karyawan selama 12 hari kerja dalam satu

tahun. Cuti sakit diberikan kepada karyawan yang menderita sakit berdasarkan

keterangan dokter. Cuti hamil diberikan kepada karyawati yang hendak

melahirkan, masa cuti berlaku selama 1 bulan sebelum melahirkan sampai 2

bulan sesudah melahirkan.

d. Biaya pengobatan bagi karyawan yang menderita sakit tidak disebabkan oleh

kecelakaan kerja, diatur berdasarkan kebijaksanaan perusahaan. Biaya

pengobatan bagi karyawan yang menderita sakit yang diakibatkan oleh

kecelakaan kerja, ditanggung oleh perusahaan sesuai dengan undang-undang.

e. Asuransi tenaga kerja diberikan oleh perusahaan bila jumlah karyawan lebih

dari 10 orang atau dengan gaji karyawan lebih besar dari Rp. 1.000.000,00 per

bulan.

78

BAB XI

EVALUASI EKONOMI

Analisis ekonomi bertujuan untuk mengetahui apakah pabrik yang

direncanakan layak didirikan atau tidak. Dalam analisis ekonomi ini, faktor-faktor

yang ditinjau antara lain:

1. Laju pengembalian modal (Return on Investment).

2. Waktu pengembalian modal (Pay Out Time).

3. Titik impas (Break Even Point).

4. Batas produksi dimana pabrik akan bangkrut / pailit (Shut Down Point).

5. Perkiraan keuntungan yang diperoleh tiap tahun berdasarkan jumlah investasi

tidak kembali tiap tahun selama umur ekonomis pabrik (Discounted Cash

Flow).

Sebelum dilakukan analisis terhadap faktor - faktor tersebut diatas,

perlu dilakukan perkiraan terhadap beberapa hal meliputi modal total, biaya

produksi total dan keuntungan yang diperoleh.

11.1. Modal Total (Total Capital Investment)

Total Capital Investment adalah jumlah pengeluaran yang diperlukan

untuk pengadaan fasilitas-fasilitas dan pelaksanaan proses produksi yang meliputi:

11.1.1 Modal tetap (Fixed Capital Investment)

Modal tetap merupakan modal untuk mendirikan fasilitas produksi dan

pembuatannya, meliputi:

a. Physical plant cost (PPC)

b. Engineering and construction Cost (EC)

c. Contractor’s fee (CF)

d. Contingency cost (C)/Biaya tidak terduga

11.1.2 Modal kerja (Working Capital)

Model kerja merupakan modal yang diperlukan untuk menjalankan usaha

dari suatu pabrik selama waktu tertentu, meliputi :

a. Raw Material Inventory (RMI)/ Persediaan Bahan Baku

79

b. In Process Inventory (IPI)/ Persediaan Bahan Baku Per Hari

c. Product Inventory (PI)/ Persediaan Produk

d. Extended Credit (EC)

Extended Credit (EC) merupakan persediaan uang untuk menutupi penjualan

yang belum dibayar oleh konsumen.

e. Available Cash (AC)

Available Cash (AC) merupakan jumlah uang kontan yang tersedia di pabrik

yang sewaktu-waktu bisa diambil.

11.2. Biaya Produksi Total (Total Production Cost)

11.2.1 Total Manufacturing cost

Total Manufacturing Cost merupakan biaya yang berkaitan dengan proses

pembuatan produk, meliputi Direct Manufacturing Cost (DMC), Indirect

Manufacturing Cost (DMC), dan Fixed Manufacturing Cost (FMC.

11.2.1.1 Direct Manufacturing Cost (DMC)

Direct Manufacturing Cost (DMC) merupakan pengeluaran yang berkaitan

langsung dengan produk seperti raw material, labor cost, supervision,

maintenance, plant supplies, royalties and patents dan utility.

11.2.1.2 Indirect Manufacturing Cost (IMC)

Indirect Manufacturing Cost (IMC) merupakan pengeluaran tidak

langsung sebagai akibat dari operasi pabrik seperti payroll overhead, laboratory,

plant overhead, packaging dan shipping.

11.2.1.3 Fixed Manufacturing Cost (FMC)

Fixed Manufacturing Cost (FMC) merupakan biaya yang harus disediakan

untuk depresiasi (penyusutan), property taxes dan insurance yang besarnya tidak

dipengaruhi oleh waktu maupun produksi.

11.2.2 General Expense

General Expense merupakan pengeluaran umum meliputi pengeluaran-

pengeluaran yang berkaitan dengan fungsi-fungsi perusahaan yang tidak terkait

80

dengan manufacturing seperti administration, sales promotion, research dan

finance.

11.3. Perkiraan Keuntungan (Profit Estimation)

Profit Estimation merupakan selisih dari harga jual produk dan biaya

produksi total. Pada perhitungannya terdapat dua jenis keuntungan yaitu

keuntungan yang diperoleh sebelum pajak dan keuntungan yang diperoleh setelah

pajak.

11.4. Analisis Kelayakan

Untuk dapat mengetahui besar-kecilnya keuntungan atau kerugian yang

diperoleh sehingga dapat menentukan layak atau tidaknya pendirian suatu pabrik,

maka dilakukan analisis (evaluasi) kelayakan. Beberapa cara yang digunakan untuk

menyatakan kelayakan meliputi return on investment, pay out time, break even

point, shut down point, dan discounted cash flow.

11.4.1 Return on Investment (ROI)

Return on investment merupakan perkiraan keuntungan yang dapat

diperoleh setiap tahun yang didasarkan pada kecepatan pengembalian modal tetap

yang diinvetasikan.

ROI dapat dihitung dengan persamaan :

100%FC1

KeuntunganROI

11.4.2 Pay Out Time (POT)

Pay out time merupakan waktu minimum teoritis yang dibutuhkan untuk

pengembalian modal tetap yang diinvestasikan atas dasar keuntungan setiap tahun

setelah ditambah depresiasi :

POT dapat dihitung dengan persamaan :

100%depresiasiKeuntungan

FCIPOT

81

11.4.3 Break even point (BEP)

Break even point merupakan titik impas dari suatu produksi dimana pabrik

dikatakan tidak mendapatkan keuntungan atau kerugian. BEP dapat dihitung

dengan persamaan sebagai berikut :

100%Ra 0,7VaSa

Ra 0,3FaBEP

Fa : Fixed manufacturing cost = Depreciation + Property taxes + Insurances

Ra : Regulated cost = Labor cost + Plant overhead + Supervision + Laboratory +

Maintenance

Va : Variable cost = Raw material + Pack & Ship + Utilities + Royalties

Sa : Sales (penjualan produk)

11.4.4 Shut down point (SDP)

Shut down point merupakan titik / suatu kondisi dimana pabrik mengalami

kebangkrutan sehingga pabrik harus berhenti beroperasi / tutup.

SDP dapat dihitung / dengan persamaan

Ra 0,7 - Va - Sa

Ra 0,3 SDP x 100 %

11.4.5 Discounted cash flow (DCF)

Discounted cash flow merupakan perkiraan besarnya keuntungan yang

diperoleh setiap tahun, didasarkan pada jumlah investasi yang tidak kembali setiap

tahun selama umur ekonomis pabrik. DCF dihitung dengan persamaan :

S = WCSViWCFCn

1.

R =

i

iCf

n11

.

Keterangan :

S = Nilai modal pada waktu yang akan datang setelah dikoreksi dengan

salvage value (SV) dan Working Capital (WC)

Cf = Cash Flow setelah pajak berdasarkan atas total finance.

R = Cash Flow berdasarkan pendapatan akhir tahun

SV = Salvage value, 10 % FC

82

FC = Fixed capital investment

WC = Working capital investment

n = Perkiraan umur pabrik = 10 tahun

11.5. Harga Peralatan

Penafsiran harga alat setiap waktu akan selalu berubah, tergantung dari

perubahan kondisi ekonomi yang terjadi. Untuk memperkirakan harga suatu

peralatan, digunakan suatu metode yang mengkonversikan harga suatu peralatan

pada beberapa waktu yang lalu sehingga diperoleh harga yang ekivalen pada saat

sekarang. Persamaan yang digunakan adalah sebagai berikut (Aries & Newton,

1955) :

Ex = Ey Y

X

N

N

Keterangan:

Ex = harga alat pada tahun x

Ey = harga alat pada tahun y

Nx = indeks harga alat pada tahun x

Ny = indeks harga alat pada tahun y

Tabel 11.1 Cost index tahun 1987-2002

Tahun Index Harga

1987 324

1988 343

1989 355

1990 357,6

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

(Peters & Timmerhaus, 2003)

83

Dari tabel 11.1 dibuat grafik hubungan tahun dengan index harga, seperti

pada gambar 11.1.

Gambar 11.1 Grafik hubungan tahun dengan cost index harga tahun 1987-2002

Dapat diperoleh index harga untuk tahun berikutnya seperti berikut:

Tabel 11.2 Index harga tahun 2007-2023

Tahun Index Harga

2011 439,1

2012 443,3

2013 447,4

2014 451,5

2015 455,7

2016 459,8

2017 463,9

2018 468,1

2019 472,2

2020 476,3

2021 480,5

2022 484,6

2023 488,7

Indeks harga tahun 1990 = 357,6



84

Berdasarkan grafik 11.1 diperoleh persamaan indeks harga

y = 4,1315 x – 7869,3

dengan : y = indeks harga

x = tahun

Daftar harga alat dilihat di www.matche.com. Harga alat yang diketahui

adalah harga pada tahun 2014. Sedangkan pabrik metil salisilat dengan kapasitas

30000 ton/tahun ini direncanakan dibangun pada tahun 2020. Sehingga harus

dihitung terlebih dahulu indeks harga pada tahun 2014 dan tahun 2020 dengan

persamaan indeks harga.

Indeks harga tahun 2023 :

y = 4,1315 ( 2023) – 7869,3

y = 74166,4

11.6. Rincian Harga PPC

Kapasitas produksi : 3.000 ton/tahun.

Satu tahun operasi : 330 hari.

Satu hari operasi : 24 jam.

Umur pabrik : 10 tahun.

Pabrik didirikan : tahun 2023

Kurs rupiah terhadap dollar : Rp 13.913 (www.bi.go.id)

Perhitungan buruh/pekerja didasarkan sebagai berikut:

Jumlah buruh asing dibanding buruh Indonesia = 5 : 95

Upah buruh asing = $ 5/man hour

Upah buruh Indonesia = Rp 20.000,00

Perbandingan man hours asing/ Indonesia = 1: 3

Perbandingan man hours didasarkan pada buruh asing

Berikut akan dijabarkan perhitungan yang meliputi modal tetap, biaya

produksi total dan keuntungan disertai dengan data daftar harga yang bersangkutan.

Perincian harga alat proses dari negara asal dapat dilihat pada tabel 11.3.

Estimasi Harga alat dapat dihitung dengan rumus

(

)

( Peter et al., 1991)

http://www.matche.com/

85

Tabel 11.3. Harga alat proses produksi

No Alat

Kapasitas Kapasitas yang

di inginkan

Harga, $

(1990) Harga, $ (2023)

1

Tangki penyimpanan

asetat anhidrida

100.000

gallon

73.929,4294

gallon

45,883.14 62,707.53

2 Reaktor 500 gallon 245,3517 gallon 5,218.93 7,132.60

3 Filter press 100 ft 12 ft 2,802.26 7,659.59

4 Cystallizer 50 ft 39,3701 ft 8,663.99 11,840.89

5 Centrifuge 10 ton/jam 0,3750 ton/jam 13,945.01 19,058.35

6 Rotary dryer 100 ft2 0,7720 ft

2 3,241.42 4,429.98

7 Heater-01 10 ft2 4,3373 ft

2 969.28 1,049.10

8 Heater-02 10 ft2 2,8616 ft

2 755.24 817.44

9 Pompa-01 500 gpm 281,7813 gpm 708.87 968.80

10 Pompa-02 500 gpm 1,3790 gpm 29.13 39.81

11 Pompa-03 500 gpm 3,2514 gpm 48.74 66.61

12 Belt conveyor-01 100 ft2 32,8084 ft

2 768.57 1.050.39

13 Belt conveyor-02 100 ft2 26,2467 ft

2 672.26 918.76

14 Bucket elevator-01 10 ft 8,9948 ft 722.58 782.08

15 Bucket elevator-02 10 ft 6,5617 ft 598.00 647.24

16 Screw conveyor-01 25 ft 16,4042 ft 582.47 796.04

17 Screw conveyor-02 25 ft 16,4042 ft 582.47 796.04

18 Filter udara 20 ft2 5,5556 ft

2 16,228.81 17,565.21

19 Blower 500 fpm 196,3554 fpm 1,141.49 1,560.06

20 Cyclone 10 0,8534 ft3/menit 548.14 593.28

21 Bin 10.000 ft3 3709,7869 ft

3 6,067.39 6,567.03

22 Hopper 10 ft3 3,4641 ft

3 952.85 1,031.32

Jumlah 148,078.15

Perincian harga alat utilitas yang dibuat di luar negeri dapat dilihat pada Tabel 11.3

Tabel 11.4. Harga alat utilitas dari luar negeri

No Alat Kapasitas Harga, $ (1990) Harga, $ (2023)

1 Kation exchanger 10 gpm 17,171.40 34.342,80

2 Anion exchanger 10 gpm 17,963.93 35.927,86

3 Deaerator 50 gallon 2,641.75 2.641,75

4 Cooling tower 23 gpm 2,641.75 2.641,75

5 Tangki bahan bakar 12 gpm 1,640.02 1.640,02

6 Boiler 190 lb/jam 26,417.54 26.417,54

7 Pompa utilitas-01 12 gpm 683.34 1,366.68




86

Perincian harga alat utilitas dari dalam negeri dapat dilihat pada Tabel 11.5.

Tabel 11.5. Harga alat utilitas dari dalam negeri

No.

Nama

Jumlah Kapasitas Harga Total

(Unit) (m3) ( Rp ), 2023

1 bak penampung (BU-01) 1 38 1.140.000

2 bak clarifier 1 13 390.000

3 bak saringan pasir (SP) 2 11 660.000

4 bak air bersih (BU-02) 1 76 2.280.000

5 bak rumah tangga (BU-03) 1 8 240.000

6 bak air pendingin (BU-04) 1 30 900.000

7 bak air pendingin bekas (BU-05) 1 25 750.000

Jumlah 5.220.000

Perhitungan biaya:

1. Biaya Pembelian Alat/Purchase Equipment Cost (PEC)

Biaya pembelian alat (PEC) = $148,078.15

Biaya alat sampai pelabuhan = 25% x PEC = $37,019.54

Biaya pembongkaran + biaya penyimpanan + biaya

transport sampai di tempat = 2% x PEC = $2,961.56

Biaya alat sampai di tempat (DEC) = $188,059.25

Perhitungan buruh/pekerja didasarkan sebagai berikut:

Jumlah buruh asing dibanding buruh Indonesia = 5: 95

No Alat Kapasitas Harga, $ (1990) Harga, $ (2023)








18 Pompa utilitas-12 21 gpm 683,34 1,366.68

19 Pompa utilitas-13 19 gpm 683,34 1,366.68

20

Pompa pemadam

kebakaran 18 gpm 683,34 1,366.68

21 Pompa pencuci SP 1 gpm 615,01 1,230.01

22 Fan udara pembakar 15 ft3/jam 1.093,34 1,093.34

Jumlah 206,526.95

87

Upah buruh asing = $ 5/man hour

Upah buruh Indonesia = Rp 20.000,00

Perbandingan man hoursAsing : man hours Indonesia = 1: 3

Perbandingan man hours didasarkan pada buruh asing

2. Biaya Pemasangan Alat/Equipment Installation Cost (EIC)

Material = 11% x PEC = $16,288.60

Labor = 32% x PEC = $47,385.01

Man-hours = Labor/upah buruh asing = $9,477.00

T. asing = (0,05)( $9,477.00)($ 5)(1) = $2,369.25

T.Indonesia =(0,95)( $9,477.00)(Rp.20.000)(3) = Rp 540.189.091,08

Biaya Pemasangan Alat total:

= Material + Tenaga Asing + Tenaga Lokal

= $16,288.60 + $2,369.25 + Rp 540.189.091,08

= $18,657.85 + Rp 601.602.793,79

3. Biaya Pemipaan/Piping Cost

Material = 49% x PEC = $72,558.29

Labor = 37% x PEC = $54,788.92


T. asing = (0,05)($ 10,957.78)($5)(1) = $2,739.45

T. Indonesia = (0,95)($ 10,957.78)(Rp 20.000,00)(3)

= Rp 624.593.636,56

Biaya Pemipaan total:

= Material + Tenaga asing + Tenaga lokal

= $72,558.29 + $2,739.45 + Rp. 624.593.636,56

= $75.297,74 + Rp. 624.593.636,56

4. Biaya Instrumentasi/Instrumentation Cost

Material = 24% x PEC = $35,538.76

Labor = 6% x PEC = $8,884.69


T. asing = (0,05)( $1,776.94)($5)(1) = $444.23

T. Indonesia =(0,95)( $1,776.94)(Rp 20.000,00)(3) = Rp.101.285.454,58

88

Biaya Instrumentasitotal:

= material + tenaga asing + tenaga lokal

= $35,538.76 + $444.23 + Rp. 101.285.454,58

= $35,982.99 + Rp. 101.285.454,58

5. Biaya Insulation/Insulation Cost

Material = 3% x PEC = $4,442.34

Labor = 5% x PEC = $7,403.91


T. asing = (0,05)( $1,480.78)($ 5)(1) = $370.20

T. Indonesia = (0,95)( $1,480.78)(Rp. 20.000)(3) = Rp.84.404.545,84

Biaya Insulationtotal:


= $4,442.34+ $370.20+ Rp. 84.404.545,84

= $4,812.54 + Rp. 84.404.545,84

6. Biaya Listrik/Electrical Cost

Material = 12% x PEC = $17,769.38

Labor = 3% x PEC = $4,442.34

Man-hours = Labor/upah buruh asing = $888.47

T. asing = (0,05)( $888.47)($5)(1) = $222.12

T. Indonesia = (0,95)( $888.47)(Rp 20.000)(3) = Rp. 50.642.727,29

Total biaya untuk listrik:


= $17,769.38+ $222.12+ Rp. 50.642.727,29

= $17,991.50+ Rp. 50.642.727,29

7. Biaya Peralatan Utilitas/Utility Cost

Utility cost = $206,526.95+ Rp. 5.220.000,0000

Harga alat di negara pembuat (PEC-UT) = $206,526.95

Biaya alat sampai pelabuhan = 25% x (PEC-UT) = $51,631.74

Biaya pembongkaran+biaya penyimpanan + biaya

transport 2% x (PEC-UT) = $ 4,130.54

Biaya alat sampai di tempat = $262,289.23

89

Harga alat yang dibuat di dalam negeri =Rp. 5.220.000

Material = 11% x PEC = $22,759.24

Labor = 32% x PEC = $66,208.69


T. asing = (0,05)( $13,241.74)($5)(1) = $3,310.43

T. Indonesia =(0,95)( $13,241.74)(Rp 20.000)(3) = Rp. 754.779.016,03

Total biaya untuk pemasangan utilitas:


= $22,759.24+ $3,310.43+ Rp. 754.779.016,03

= $26,069.67+ Rp. 754.779.016,03

Biaya Utilitas Total: $26,069.67+ 754.779.016,03

= DEC +Biaya alat yang dibuat di Indonesia + Biaya pemasangan alat

= $288,358.90+ Rp. 759.999.016

8. Biaya Bangunan/Building Cost

Tabel 11.6 Biaya bangunan pabrik

No. Jenis Bangunan Luas Harga/m2 harga total

( m2 ) ( Rp) (Rp)

1 Pos penjagaan (2) 18 1.600.000 28.800.000

2 Kantor pusat 1800 3.000.000 5.400.000.000

3 Gedung pertemuan 500 3.000.000 1.500.000.000

4 Area parkir 800 1.600.000 1.280.000.000

5 Kantin 150 1.600.000 240.000.000

6 Koperasi 100 1.600.000 160.000.000

7 Tempat peribadatan 300 3.000.000 900.000.000

8 Pemukiman 900 3.000.000 2.700.000.000

9 Sarana olahraga 500 1.600.000 800.000.000

10 Garasi 250 1.600.000 400.000.000

11 Pemadam kebakaran 250 1.800.000 450.000.000

12 Bengkel dan gudang 600 1.800.000 1.080.000.000

13 Area proses 2500 3.000.000 7.500.000.000

14 Area perluasan 1800 1.600.000 2.880.000.000

15 Control room 300 2.700.000 810.000.000

16 Area utilitas 500 1.500.000 750.000.000

90

Direncanakan untuk membuat pagar di sekeliling pabrik dengan panjang

= (118 + 118) x 2

= 471 m

Harga pembuatan pagar ditetapkan = Rp.80.000/m

Biaya pemagaran = 471 x Rp.80.000

= Rp37.656.808,15

Biaya total bangunan = biaya bangunan area pabrik + biaya pemagaran

= Rp. 31.798.800.000 + Rp 37.656.808,15

= Rp. 31.836.456.808,15

9. Harga Tanah dan Perbaikan

Luas tanah yang diperlukan = 118 x 118 m2

= 13.848 m²

Harga tanah = Rp. 1.500.000 /m²

Biaya tanah = 13.848 x Rp.1.500.000

= Rp. 20.772.000.000

Biaya perbaikan tanah (Aries & Newton, 1955)

= 10% x biaya tanah

= 10% x Rp. 20.772.000.000

= Rp. 2.077.200.000

Biaya total tanah = Harga tanah + biaya perbaikan

= Rp. 20.772.000.000 + Rp. 2.077.200.000

= Rp. 22.849.200.000

No. Jenis Bangunan Luas Harga/m2 harga total

( m2 ) ( Rp) (Rp)

17 Poliklinik 250 3.000.000 750.000.000

18 Lab & pengendalian mutu 430 3.000.000 1.290.000.000

19 Gudang bahan kimia 400 2.700.000 1.080.000.000

20 Taman dan jalan 1500 1.200.000 1.800.000.000

Jumlah 13848 43.900.000 31.798.800.000

91

11.7. Rincian Modal Tetap (Fixed Capital Investment)

10. Physical Plant Cost (PPC)

Tabel 11.7 Physical Plant Cost (PPC)

No. Jenis Biaya $ Rupiah

1 Harga peralatan 188.059,25

2 Biaya pemasangan alat 18.657,85 540.189.091

3 Biaya pemipaan 75.297,74 624.593.637

4 Biaya instrumentasi 35.982,99 101.285.455

5 Biaya isolasi 4.812,54 84.404.545

6 Biaya listrik 17.991,50 50.642.727

7 Biaya utilitas 288.358,90 759.999.016

8 Biaya bangunan 31.836.456.808

9 Biaya tanah dan perbaikan 22.849.200.000

Physical Plant Cost (PPC) 629.160,76 56.846.771.279

11. Engineering and Costruction (EC)

Untuk PPC kurang dari $1.000.000, maka EC sebesar 30% PPC

Biaya untuk EC = 30% x PPC

= $ 188,748.23 + Rp. 14.211.692.820

Direct Plant Cost (DPC) = PPC + EC

= $ 817,908.99 + Rp. 71.058.464.099

Contractors Fee (CF) = 4% x DPC

= $ 32,716.36 + Rp. 2.842.338.564

12. Contingency Cost/ Biaya Tak Terduga (C)

= 10% x DPC

= $ 81,790.90 + Rp. 7.105.846.410

Fixed Capital Investment (FCI) = DPC + CF + C

= $ 932,416,25 + Rp. 81.006.649.073

= $ 6,754,787.35

11.8. Biaya Produksi/Manufacturing Cost (MC)

Perusahaan mengambil kebijaksanaan jam kerjasebagai berikut:

Pabrik beroperasi selama 1 tahun = 330 hari

Pabrik beroperasi selama 1 hari = 24 jam

92

13. Direct Manufacturing Cost (DMC)

a. Bahan Baku (Raw Material) dan produk (product)

Bahan baku (Raw Material)

- Asam salisilat 99,5%

Kebutuhan = 322,1258 kg/j

= 2.551,2366 ton/th

Harga = $590/ton

= $590/ton x 2.551,2366 ton/th

= $1,505,229.61

= Rp. 20.942.259.564

- Asetat anhidrida 99,5%

Kebutuhan = 472,6847 kg/j

= 3743,66 ton/th

Harga = $560/ton

= $560/ton x 2641,47 ton/th

= $2,096,450.97

= Rp. 29.167.922.311

- Harga bahan baku total

= Rp. 20.954.148.777,51+ Rp. 20.580.463.884,06

= Rp. 50.110.181.876/tahun

= $ 3,601,680.58/tahun

Biaya pengangkutan dari pelabuhan sampai lokasi pabrik sebesar 2%

biaya bahan.

Biaya pengangkutan = 2% x $3,601,680.58/tahun

= $72,033.61/tahun

= Rp. 1.002.203.637,52/tahun

Maka biaya bahan baku sampai di lokasi pabrik:

= ($3,601,680.58+ $72,033.61) /tahun

= $3,673,714.19/tahun

= Rp. 51.112.385.513/tahun

Produk (Product)

- Asam asetilsalisilat 99%

93

Produksi = 3.000 ton/tahun

Harga = $3.163/ton

= $3.163 ton x 3.000 ton/tahun

= $9.487.529,65/tahun

= Rp132.000.000.000,00/tahun

2. Labor cost

Labor merupakan tenaga kerja yang langsung berhubungan dengan proses

produksi.

Tabel 11.8. Biaya tenaga kerja

No. Jabatan Jumlah

pegawai

Gaji / bulan

( Rp.)

Gaji / tahun

(Rp)

1 Direktur utama 1 15.000.000,00 180.000.000,00

2 Direktur 2 10.000.000,00 240.000.000,00

3 kepala devisi 6 8.000.000,00 576.000.000,00

4 kepala seksi 15 6.000.000,00 1.080.000.000,00

5 staf ahli 2 5.500.000,00 132.000.000,00

6 karyawan shift 34 4.000.000,00 1.632.000.000,00

7 karyaawan non shift 40 2.500.000,00 1.200.000.000,00

Jumlah 100 51.000.000,00 5.040.000.000,00

3. Supervision (Pengawasan)

Besarnya nilai supervision 10-25 % Labor Cost (Aries & Newton, 1955)

Diambil 20% dari Labor Cost = Rp 504.000.000,00/tahun

4. Maintenance (Perawatan)

3% Fixed Capital Investment (Aries & Newton, 1955)

= $27,972.49+ Rp. 2.434.046.972

5. Plant Suplies

15% Maintenance cost (Aries & Newton, 1955)

= $4,195.87+ Rp. 365.107.046

6. Royalty and Patent

1% x Sales Price (Aries & Newton, 1955)

= $94,875.29

94

7. Utilitas

Perincian kebutuhan utilitas:

NaCl Rp 219.815,25/tahun

NaOH Rp. 12.093.950,11/tahun

Alum Rp 769.861.578,61/tahun

Na2CO3 Rp. 1.090.637.236,36/tahun

Kaporit Rp. 53.625.000,00/tahun

Bahan bakar generator Rp. 12.858.026,04/tahun

Bahan bakar boiler Rp. 196.842.929,38/tahun

Listrik Rp. 1.739.936.336,69/tahun +

Biaya total utilitas Rp. 3.876.074.872,43/tahun

Tabel 11.9. Direct Manufacturing Cost

No. Jenis ($) Rp

1 Raw material 51.112.385.513

2 Labor cost 5.040.000.000

3 Supervision 504.000.000

4 Maintenance 27.972,49 2.434.046.972

5 Plant supplies 4.195,87 365.107.046

6 Royalties and Patents 94.875,30

7 Utilitas 3.876.074.872

Total DMC 127.043,66 63.331.614.404

2. Indirect Manufacturing Cost (IMC)

1. Payroll Overhead (15% Labor Cost, Aries & Newton, 1955)

= Rp. 756.000.000,00

2. Laboratorium (15% Labor Cost, Aries & Newton, 1955)

= Rp. 504.000.000,00

3. Plant Overhead (50% Labor Cost, Aries & Newton, 1955)

= Rp. 2.520.000.000,00

4. Packaging dan Shipping (10% Sales price, Aries & Newton, 1955)

= Rp 5.111.238.551,33

95

Perincian Indirect Manufacturing Cost (IMC)

Tabel 11.10 Indirect Manufacturing Cost (IMC)

No. Jenis (Rp)

1 Payroll overhead 756.000.000,00

2 Laboratory 504.000.000,00

3 Plant overhead 2.520.000.000,00

4 Packaging & shipping 5.111.238.551,33

Total IMC 8.891.238.551,33

3. Fixed Manufacturing Cost (FMC)

1. Depreciation (10% FCI, Aries & Newton, 1955)

= $74,593.30 + Rp. 6.490.791.926

2. Property Taxes (1% FCI, Aries & Newton, 1955)

= $9,324.16 + Rp. 811.348.991

3. Insurance (1% FCI, Aries & Newton, 1955)

= $9,324.16 + Rp. 811.348.991

Perincian Fixed Manufacturing Cost (FMC)

Tabel 11.11. Fixed Manufacturing Cost (FMC)

No. Jenis ($) (Rp)

1 Depreciation 74,593.30 6.490.791.926

2 Property taxes 9,324.16 811.348.991

3 Insurances 9,324.16 811.348.991

Total FMC 93,241.63 8.113.489.907

Total Manufacturing Cost (TMC)

= DMC + IMC + FMC

= $127,043.66 + $93,241.63 + Rp. 80.336.342.862

= $220,285.28 + Rp. 80.336.342.862

11.9. Modal Kerja/Working Capital (WC)

1. Raw Material Inventory(RMI)

Persediaan bahan baku selama 15 hari operasi

= (15/330) x (Rp. 50.110.181.876/tahun)

= Rp. 2.277.735.539,81/tahun

96

2. In Proses Inventory(IPI)

Persediaan bahan baku untuk 24 jam proses produksi dengan harga 50% dari

Manufacturing Cost (MC).

= (1/330) (0,5) $220,285.28 + Rp 121.721.731,61

= $333.7656+ Rp. 121.721.731,61

3. Product Inventory (PI)

Persediaan produk selama 1 bulan produksi dengan harga Manufacturing Cost

= (1/12) $220,285.28 + Rp 6.694.695.238,53

= $18,357.11 + Rp. 6.694.695.238,53

4. Extended Credit (EC)

Persediaan uang untuk menutup penjualan produk yang belum dibayar,

dianggap sama dengan penjualan 1 bulan produk.

= (1/12) x sales price

= (1/12) x ($9.487.529,6)

= $790,627.47

= Rp. 11.000.000.000,00

5. Available Cash (AC)

Sejumlah uang kontan yang tersedia di pabrik yang sewaktu-waktu bisa diambil

sebesar 1 bulan dari MC.

= (1/12) ($220,285.28 + Rp 6.694.695.238,53)

= $18,357.11+ Rp. 6.694.695.238,53

Perincian Working Capital (WC)

Tabel 11.12. Working Capital (WC)

No. Jenis ($) (Rp)

1 raw material inventory 2.277.735.540

2 in process inventory 333.77 121.721.732

3 product inventory 18,357.11 6.694.695.239

4 extended credit 11.000.000.000

5 avialable cash 18,357.11 6.694.695.239

total WC 37,047.98 26.788.847.748

97

Total Capital Investment (TCI)

= WC + FC

= $932,416.25+ Rp. 107.923.746.821

11.11. Pengeluaran Umum/General Expenses (GE)

1. Administration (A) (3% dari MC, Aries & Newton, 1955)

= $6,608.56+ Rp. 2.410.090.286

2. Sales promotion (S) (5% dari Sales Price, Aries & Newton, 1955)

= Rp. 6.600.000.000

3. Research (R) (4,8% dari Sales Price, Aries & Newton, 1955)

= Rp. 6.336.000.000

4. Finance (7% dari TCI) (Peter and Timerhauss, 2003)

= $65,269.14 + Rp. 7.554.662.277,49

Perincian General Expenses (GE)

Tabel 11.13. General Expenses (GE)

No. Jenis ($) (Rp)

1 administration 6,608.56 2.410.090.286

2 sales promotion 6.600.000.000

3 research 6.336.000.000

4 finance 65,269.14 7.554.662.277

Total GE 71,877.70 22.900.752.563

Biaya Produksi/Production Cost (PC)

= TMC + GE

= $292,162.98 + Rp. 103.237.095.425,69

= $7.712.352,40

11.11. Perkiraan Keuntungan/Profit Estimation

Keuntungan sebelum pajak (Profit Before Taxes, PBT)

= Sales Price - Production Cost

= $9,487,529.65- $7.712.352,40

= $1,775,177.25

98

Pajak penghasilan sebesar 40% Profit Before Taxes (Timmerhaus, 2002)

Keuntungan sesudah pajak (Profit After Taxes, PAT)

= PBT x (100% - 40%)

= $1,775,177.25 x 0,6

= $1,065,106.35

Perhitungan Analisis Kelayakan

11.12. Return on Investment (ROI)

Perkiraan keuntungan yang diperoleh setiap tahun didasarkan atas kecepatan

pengembalian modal tetap yang diinvestasikan minimum 24% (tabel 5-4,

Aries newton.pg.193)

%100% xinvestmentcapitalFixed

profitAnnualROI

ROI sebelum pajak = ($1,775,177.25 /$6,764,005.35) x 100%

= 26,24%

ROI setelah pajak = ($1,065,106.35/$6,764,005.35) x 100%

= 15,75%

11.13. Pay Out Time (POT)

Waktu yang diperlukan sehingga Fixed Capital Investment yang ditanamkan

(investasi) dapat kembali, atas dasar keuntungan setiap tahun.maksimum 3

tahun untuk industri low risk. (tabel 5-5, Aries-newton hlm.196)

POT = )1.0( FCIxPE

FCI

POTb = $6,764,005.35/($1,775,177.25 +(0.1 x $6,764,005.35))

= 2,76 tahun

POTa = $6,764,005.35/($1,065,106.35+(0.1 x $6,764,005.35))

= 3,88 tahun

11.14. Break Even Point (BEP)

Merupakan batas produksi dalam arti pabrik dikatakan tidak untung dan tidak

rugi.

BEP =

%100.7,0

.3,0x

RaVaSa

RaFa

99

Keterangan:

Fa = Annual fixed manufacturing cost pada produksi maksimal

Ra = Annual regulated expenses pada produksi maksimal

Sa = Annual sales value pada produksi maksimal

Va = Annual variabel expenses pada produksi maksimal

Perhitungan BEP sebagai berikut :

Depresiasi 74,593.30

Property taxes 9,324.16

Insurance 9,324.16

Fa 676,400.53

Labor cost 362,251.13

Plant overhead 181,125.57

Supervition 36,225.11

Laboatory 36,225.11

Maintanance 202,920.16

General expenses 1,717,874.43

Plant supplies 30,438.02

Ra 2,567,059.54

Raw material 3,673,714.19

Packaging and shipping 367,71.42

Utilitas 278,593.75

Royalties 94,875.30

Va 4,414,554.66

Sa 9,487,529.65

BEP = 44,2%

11.15. Shut Down Point (SDP)

Merupakan batas produksi dalam arti pabrik mengalami kebangkrutan, sehingga

pabrik harus menghentikan operasi.

SDP = %100).7,0(

.3,0x

RaVaSa

Ra

SDP = 23,5%

100

11.16.Discounted Cash Flow (DCF)

Merupakan perkiraan besarnya keuntungan yang diperoleh setiap tahun, didasarkan

pada jumlah investasi yang tidak kembali setiap tahun selama umur ekonomis

pabrik.

Persamaan:

S = WCSViWCFCn

1.

R =

i

iCf

n11

.

Keterangan:

S = Nilai modal pada waktu yang akan datang setelah dikoreksi dengan

Salvage Value (SV) dan Working Capital (WC)

Cf = Cash Flow setelah pajak berdasarkan atas total finance.

R = Cash Flow berdasarkan pendapatan akhir tahun

SV = Salvage Value, 10 % FC

FC = Fixed Capital Investment

WC = Working Capital Investment

n = Perkiraan umur pabrik = 10 tahun

i = Discounted Cash Flow (DCF)

Dengan menggunakan metode Newton Raphson

F(i) = S – R maka, F(i) = 0

F’(i) =

Untuk menghitung nilai i new dengan persamaan :

Sedangkan F’(i old) dihitung dengan metode central sebagai berikut :

F’(i) =

Dengan nilai ε yang digunakan adalah 0,001.

inew yang didapatkan dari perhitungan digunakan sebagai iold pada perhitungan

selanjutnya.

Perhitungan dilakukan sampai didapatkan nilai F(i) ≈ 0, atau inew = i old

101

i old S R F(i) F' (i) = 1,66E+08

i = 0,2000 5,14E+07 5,75E+07 -6,09E+06

i + eps = 0,2010 5,18E+07 5,78E+07 -5,92E+06 i new = 0,2366

i - eps = 0,1990 5,09E+07 5,72E+07 -6,26E+06 i new = i old

i old S R F(i) F' (i) = 2,48E+08

i = 0,2366 7,03E+07 6,89E+07 1,43E+06

i + eps = 0,2376 7,09E+07 6,92E+07 1,68E+06 i new = 0,2309

i - eps = 0,2356 6,97E+07 6,86E+07 1,18E+06 i new = i old

i old S R F(i) F' (i) = 2,34E+08

i = 0,2309 6,70E+07 6,70E+07 4,21E+04

i + eps = 0,2319 6,76E+07 6,73E+07 2,77E+05 i new = 0,2307


i old S R F(i) F' (i) = 2,33E+08

i = 0,2307 6,69E+07 6,69E+07 4,04E+01

i + eps = 0,2317 6,75E+07 6,72E+07 2,35E+05 i new = 0,2307


Harga i di trial, sampai diperoleh S = R

- Hasil trial i sebesar = 0,2307

- Diperoleh S = R sebesar = $66,908,677.31

- Maka harga DCF sebesar = 23,07%

- Nilai suku bunga bank sebesar 9,95% per tahun.

Batasan minimal DCF = [1,5 – 2] x suku bunga bank

Diambil sebesar 1,5 x suku bunga bank, maka:

DCF min = 1,5 x DCF

= 1,5 x 9,95 % = 14,925 %

Karena DCF hasil perhitungan (%) lebih besar dari DCF min (14,925%), maka

pabrik ini cukup layak didirikan karena dapat menarik minat investor untuk

menanamkan investasi (modal).

102

Gambar 11.2. Grafik Analisa Ekonomi

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Bia

ya d

ala

m j

uta

$/t

ah

un

Kapasitas Produksi, %

Va

SDP BEP

Sa

0.3 Ra

Fa

Ra

Fa

Keterangan :

Fa = Annual fixed manufacturing cost pada produksi maksimal

Ra = Annual regulated expenses pada produksi maksimal

Sa = Annual sales value pada produksi maksimal

Va = Annual variabel expenses pada produksi maksimal

BAB XII

KESIMPULAN

Prarancangan pabrik asam asetilsalisilat dari asam salisilat dan asetat

anhidrida dengan kapasitas 3.000 ton/tahun ini direncanakan akan didirikan di

Palembang di atas lahan seluas 14.000 m2 dengan 100 tenaga kerja. Dari hasil

perhitungan dan evaluasi ekonomi, dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut:

1. Dilihat dari segi bahan baku, produk, proses produksi secara keseluruhan dan

kondisi operasinya dengan tekanan dan suhu rendah (P = 1 atm dan T = 90oC)

serta sifat kimia maupun fisis, maka pabrik ini termasuk pabrik berisiko

rendah (low risk).

2. Dari hasil evaluasi ekonomi diperoleh

a) Nilai Percent Return of Investment (ROI) sebelum pajak sebesar 26,24%

dan setelah pajak sebesar 15,75% memenuhi persyaratan nilai ROI

maksimal 44 % dan minimal 11% untuk pabrik risiko rendah.

b) Nilai Pay Out Time (POT) sebelum pajak sebesar 2,76 tahun dan setelah

pajak sebesar 3,88 tahun memenuhi persyaratan nilai POT maksimal

untuk pabrik dengan risiko rendah yaitu 5 tahun.

c) Nilai Break Even Point (BEP) sebesar 44,2% dan Shut Down Point (SDP)

sebesar 23,5%. Diketahui bahwa syarat BEP untuk industri berkisar antara

40-60%. Dengan demikian, perhitungan ekonomi pada prarancangan

pabrik ini telah memenuhi syarat tersebut.

d) Nilai Discounted cash flow rate (DCFR) sebesar 23,07% melebihi nilai

suku bunga bank yaitu 14,925 %.

3. Ditinjau dari risiko pabrik dan hasil evaluasi ekonomi di atas, maka

prarancangan pabrik asam asetilsalisilat dengan kapasitas 3.000 ton/tahun ini

layak untuk dilanjutkan pada tahap perancangan pabrik dan dipertimbangkan

untuk didirikan.

DAFTAR PUSTAKA

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

McGraw Hill Handbook Co., Inc., New York

Austin, G.T., 1984, Shreve’s Chemical Process Industries, 5th ed. McGraw- Hill

Book Co, Singapura

Badan Pusat Statistik, 2007-2014, “Statistik Perdagangan Luar Negeri

Indonesia”, Indonesia foreign, Trade Statistic Import, Yogyakarta

Brown, G.G., Donal Katz, Foust, A.S., and Schneidewind, R., 1978, Unit

Operations, Modern Asia Edition, John Wiley and Sons, Ic., New York

Brownell, L.E., and Young, E.H., 1959, Process Equipment Design, John Wiley

and Sons, Inc., New York

Chopey, N.P., 1984, Handbook of Chemical Engineering Calculations, McGraw-

Hill Book Company, New York.

Coulson, J.M., and Richardson, J.F., 1983, Chemical Engineering, Vol 1 & 6,

Pergamon Internasional Library, New York

Dean, J. A., 1999, Lange’s Handbook of Chemistry, 15th

ed., McGraw Hill Book

Co., Inc., New York

Faith, W.L., Keyes, D.B., and Clark, R.L.,1951, Industrial Chemicals, 2nd

ed,

John Wiley & sons, Inc., New York

Kamlet, J, 1954, Process for The Manufacture of Acetylsalicylic Acid, US Patent

2,731,492, United States

Kern, D.Q., 1983, Process Heat Transfer, McGraw Hill Book Co., Inc., New

York

Kirk, R. E. and Othmer, D. F., 1965, Encyclopedia of Chemical Technology,

vol.16, John Wiley & Sons,Inc., New York

Kirk, R. E. and Othmer, D. F., 1965, Encyclopedia of Chemical Technology,

vol.21, John Wiley & Sons.Inc., New York

Lide, D.R.,2004, Handbook of Chemistry and Physics , 84th

ed, CRC Press, New

York.

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

Plants, Gulf Publishing Co., Houston.

McAdams, W.H., 1954, Heat Transmission, McGraw-Hill, Book Company, New

York

McCabe, W.L., Smith, J.C., and Harriot, P., 1985, Unit Operations of Chemical

Engineering, 4th

ed., McGraw Hill Book Co., Inc., New York

McKetta, J.J., 1981, Encyclopedia of Chemical Processing and Design, John

Wiley and sons, Inc., New York

Perry, R.H., and Green, D.W., 1986, Perry’s Chemical Engineers’ Handbook, 6th


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

ed.,

McGraw-Hill, New York

Peters, M.S., and Timmerhaus, K.D., 1980, Plant Design and Economics for

Chemical Engineers, 3rd


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

Company, Inc., Tokyo.

Rase, H.F., 1977, Chemical Reactor Design for Process Plant, John Wiley &

Sons Inc, New York

Smith, J.M. and Van Ness, H. C., 1959, Introduction to Chemical Engineering

Thermodynamics 3rd

ed., McGraw-Hill Kogakusha, Ltd., Tokyo.

Stoesser, W.C., and Surine, W.R., 1961, Process for the Production of Aspirin,

US patent 2,987,539, United States

Lin, R.Z., Wang, L.Y., 2014, Crystal of Aspirin, Preparation Method and

Application, CN patent 104151163 A, Shaanxi

Treyball, R.E., 1981, Mass-Transfer Operations, 3rd

ed., McGraw Hill Book Co.,

Inc., Singapore

Ullmann, F., 1985, Encyclopedia of Industrial Chemistry, 5th

ed., Wiley-VCH,

Weinhem.

Ulrich, G. D., 1984, A Guid to Chemical Engineering Process Design and

Economics, John Wiley & Sons Inc, New York.

Vilbrandt, F.C. and Dryden, C. E., 1959, Chemical Engineering Plant Design, 4th

ed., McGraw-Hill Kogakusha, Ltd, Tokyo

Walas, S.M., 1990, Chemical Process Equipment, Butterworth-Heinemann,

Washington

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

New York

www.bps.go.id, diakses pada 03 Desember 2018 pukul 10.00 WIB

www.alibaba.com diakses pada 21 Mei 2019 pukul 11.00 WIB.

www.matche.com diakses pada 21 Mei 2019 pukul 10.00 WIB

http://www.bps.go.id/

http://www.alibaba.com/

http://www.matche.com/

REAKTOR

Jenis : Reaktor Alir Tangki Berpengaduk (RATB)

Fungsi : Mereaksikan Asam Salisilat (C6H4OHCOOH) dengan Asetat anhidrida

((CH3CO)2O) menjadi Asam Asetil Salisilat (CH3COOC6H4COOH) dan Asam

Asetat (CH3COOH).

Gambar1. Diagram alir proses di Reaktor

Kondisi operasi : Tekanan (P): 1 atm = 14,7 psi

Suhu (T) : 90°C

Sifat reaksi : eksotermis

Komposisi bahan :

Umpan I :

C6H4OHCOOH= 9,5%

H2O = 0,5%

Umpan II :

(CH3CO)2O = 99,5%

CH3COOH = 0,5%

Umpan III : Recycle

C6H4OHCOOH

CH3CO)2O

CH3COOC6H4COOH

CH3COOH

H2O

Hasil :

C6H4OHCOOH

CH3CO)2O

CH3COOC6H4COOH

CH3COOH

H2O

Persamaan reaksi :

C6H4OHCOOH + CH3CO)2O CH3COOC6H4COOH + (CH3COOH) Salicylic

Acid Acetic Anhydride Acetylsalicylic Acid Acetic Acid

dengan kecepatan reaksi : (-rA) = k.CA.CB

(CH3CO)2O 99,5%

Imp.CH3COOH

C6H4OHCOOH 99,5%

Imp.H2O

C6H4OHCOOH

(CH3CO)2O

CH3COOC6H4COOH

CH3COOH

H2O

C6H4OHCOOH

(CH3CO)2O

CH3COOC6H4COOH

CH3COOH

H2O

dimana, (-rA) = kecepatan reaksi (kgmol/jam.m3)

CA = konsentrasi C6H4OHCOOH (kgmol/m3)

CB = konsentrasi CH3CO)2O (kgmol/m3)

Komposisi bahan masuk reaktor

Komponen Umpan 1 Umpan 2 Recycle Jumlah Mix Feed

(kg/jam) (kg/jam) (kg/jam) (kg/jam)

C6H4OHCOOH 319,1709 1,3443 320,5152

(CH3CO)2O 269,8974 61,7661 331,6636

CH3COOC6H4COOH 0,6788 0,6788

CH3COOH 1,6667 139,3544 141,0211

H2O 1,1023 0,5083 1,6106

Jumlah 320,2732 271,5641 203,6521 795,4893

Komponen BM Massa Mol xi

(kg/kgmol) (kg/jam) (kgmol/jam) fraksi mol fraksi massa

C6H4OHCOOH 138 320,5152 2,3226 0,2897 0,4029

(CH3CO)2O 102 331,6636 3,2516 0,4055 0,4169

CH3COOC6H4COOH 180 0,6788 0,0038 0,0005 0,0009

CH3COOH 60 141,0211 2,3504 0,2931 0,1773

H2O 18 1,6106 0,0895 0,0112 0,0020

Jumlah 928,0709 795,4893 1,0000 1,0000

1. Menentukan kecepatan volumetrik (Fv)

Data densitas cairan (Table 8.1 , hal. 193, Yaws, 1999)

Komponen A B n Tc ρ(g/mL) ρ(kg/m^3)

C6H4OHCOOH 0,3567 0,2534 0,2625 680,00 1,0971 1097,1353

CH3CO)2O 0,3358 0,2408 0,2699 569,15 0,9912 991,1900

CH3COOC6H4COOH 0,3664 0,2631 0,2523 671,00 1,3500 1350,0000

CH3COOH 0,3518 0,2695 0,2684 592,71 0,9723 972,2691

H2O 0,3471 0,2740 0,2857 647,13 0,9658 965,7752

Persamaan : ρ =

dengan ρ dalam g/mL dan T dalam K.

T = 90oC = 363 K.

Maka didapatkan :

Komponen W

(kg/jam)

ρ

(kg/L)

Fv

(L/jam)

C6H4OHCOOH 320.5152 1,0971 292.1383

(CH3CO)2O 331.6636 0,9912 334.6115

CH3COOC6H4COOH 0.6788 1,3500 0.5028

CH3COOH 141.0211 0,9723 145.0433

H2O 1.6106 0,9653 1.6685

Fv total 795,4893

773.9643

Menentukan konsentrasi

Kecepatan volumetrik larutan (Fv) = 773,9643 L/jam

Rapat massa campuran (ρ) =

=

= 1,0278 kg/L

Konsentrasi C6H4OHCOOH(CA0) =

=

= 0,0030 kgmol/L

Konsentrasi (CH3CO)2O (CB0) =

=

= 0,0042 kgmol/L

M =

=

= 1,4

2. Penentuan konstanta kecepatan reaksi

Persamaan reaksi:

C6H4OHCOOH + CH3CO)2O CH3COOC6H4COOH + CH3COOH

Salicylic Acid Acetic Anhydride Acetylsalicylic Acid Acetic Acid

Dari Faith and Keyes, hlm.126 diperoleh data sebagai berikut:

Waktu reaksi = 1 jam

Konversi = 90%

Suhu operasi = 90°C

Tekanan = 1 atm

Untuk reaksi fase cair dan volume tetap, persamaan reaksi:

rA = k.CA.CB (Reaksi orde dua)

Skema RATB sejumlah n rektor yang disusun seri:

Neraca massa pada reaktor untuk komponen A :

1 Fv

CAo

CBo

XAo

Fv

CA1

CB1

XA1

Rate of input – rate of output – rate of reaction = rate of accumulation

Fv.CA-1 Fv.CA (-rA).V = 0

Fv.(CA-1 CA) = -(rA).V

=

; θ =

θ =

...(1)

dimana θ adalah waktu tinggal dalam reaktor.

Jika, CA-1 = CA0.(1 XA-1)

CA = CA0.(1 XA)

Maka :

CA0.(1 XA-1) CA0.(1 XA) = (-rA).θ

CA0.(XAi XAi-1) = (-rAi).θ

... (2)

Persamaan kecepatan reaksi :

(-rA) = k.CA.CB

Dengan : CA = CAo (1-XA)

CB = CBo - CAo XA

Maka :

(-rA) = k CAo (1-XA) (CBo - CAo.XA) ... (3)

Persamaan (2) disubstitusikan ke persamaan (3), sehingga :

... (4)

Sehingga dapat dituliskan persamaan untuk menghitung waktu tinggal dalam reaktor:

θ =

... (5)

Berdasarkan data dari McKetta, hlm.26 diperoleh waktu tinggal (θ) = 1 jam dan konversi

(XA) = 0,9 maka nilai konstanta kecepatan reaksi (k) dapat dihitung dengan persamaan (4)

seperti berikut:

k =

= 5,9982 L/kgmol.jam

3. Menentukan Jumlah Reaktor

A. Jika digunakan 1 buah reaktor (i = 1)

Data :

k = 5,9982 L/mol.Jam XAi-1 = 0

M = 1,4 XAi = 0,9

CA0 = 3,0009 mol/L 1 gallon = 3,7854 L

Waktu tinggal reaktor : θ =

θ =

(

)

= 1 jam

Volume liquid = Fv x θ

= (773,9643 L/jam) x (1 jam)

= 204,4598 gallon

Dibuat dengan over design sebesar 20%, maka :

Volume tangki = 1,2 x volume liquid

= 1,2 x (773,9643) =

= 245,3517 gallon

B. Jika digunakan 2 Reaktor

Diketahui :

CA0 = 3,0009 kgmol/m3 XAo = 0

CB0 = 4,2012 kgmol/m3 XA2 = 0,9

k = 5,9982 m3/kgmol.jam

1 m

3 = 264,17 gal

Pada reaktor 1 : θ1 =

Pada reaktor 2 : θ2 =

Agar volume kedua reaktor sama, maka θ1 = θ2.

diselesaikan dengan menggunakan metode Newton Raphson yaitu :

f(xA1) = θ1 - θ2 ... (6)

karena θ1 = θ2, maka f(XA1) = 0. Sehingga persamaan (6) dapat dituliskan menjadi :

R1

Fv

CA0

Fv

CA1

Fv

CA0

Fv

CA1

Fv

CA2 R1 R2

Persamaan (7) diselesaikan dengan cara menebak nilai xA1 yang dituliskan dengan XA1 old.

Selanjutnya dihitung nilai XA1 new dengan persamaan :

Sedangkan f’(xA1 old) dihitung dengan metode central sebagai berikut :

Dengan nilai ε yang digunakan adalah 0,001.

xA1new yang didapatkan dari perhitungan pada persamaan (8) digunakan sebagai xA1old pada

perhitungan selanjutnya. Perhitungan dilakukan sampai didapatkan nilai f(xA1) = 0, atau

XA1new = XA1old

X θ1 θ2 f(X) f' (Xold) = 14.2236

f (Xold) 0.9000 1.0000 0.0000 1.0000

f (Xold + Є) 0.9010 1.0132 -0.0011 1.0144 Xnew = 0.8297

f (Xold - Є) 0.8990 0.9870 0.0011 0.9859

X θ1 θ2 f(X) f' (Xold) = 5.3021

f (Xold) 0.8297 0.4746 0.0781 0.3965

f (Xold + Є) 0.8307 0.4788 0.0770 0.4018 Xnew = 0.7549

f (Xold - Є) 0.8287 0.4704 0.0792 0.3912

X θ1 θ2 f(X) f' (Xold) = 2.9562

f (Xold) 0.7549 0.2653 0.1612 0.1041

f (Xold + Є) 0.7559 0.2671 0.1601 0.1070 Xnew = 0.7197

f (Xold - Є) 0.7539 0.2634 0.1623 0.1011

X θ1 θ2 f(X) f' (Xold) = 2.4589

f (Xold) 0.7197 0.2097 0.2003 0.0094

f (Xold + Є) 0.7207 0.2110 0.1992 0.0118 Xnew = 0.7159

f (Xold - Є) 0.7187 0.2084 0.2014 0.0069

X θ1 θ2 f(X) f' (Xold) = 2,4164

f (Xold) 0,7159 0,2046 0,2046 0,0001

f (Xold + Є) 0,7169 0,2059 0,2034 0,0025 Xnew = 0,7159

f (Xold - Є) 0,7149 0,2033 0,2057 -0,0023

Maka diperoleh xA1 = 0,7159 dengan waktu tinggal θ = 0,2046 jam

Volume larutan = Fv x θ

= 773,9643 L/jam x 0,2046 jam = 158,3485 L

Dibuat dengan over design sebesar 20%, maka :

Volume reaktor = 1,2 x volume larutan

= 1,2 x 158,3485 L

= 190,0182 L x

= 50,1975 gallon

4. Estimasi Harga Reaktor

Harga reaktor dengan volume 1000 gallon pada tahun 1990 seharga $11,000 (Aries &

Newton, 1955)

Harga reaktor yang lain dapat dihitung dengan rumus :

Eb = Ea x (

(Peters et al., 1991) dimana,Ea = harga alat a (tahun 1990)

Eb = harga alat b (tahun 2023)

ca = kapasitas alat a (tahun 1990)

cb = kapasitas alat b (tahun 2023)

Index harga diperkirakan dengan persamaan Aries & Newton pada hal.163

Ex = Ey x (

dimana, Ex = Harga alat pada tahun x (2023)

Ey = Harga alat pada tahun y (1990)

Nx = Index harga pada tahun x (2023)

Ny = Index harga pada tahun y (1990)

Tahun Index Harga

1987 324,00

1988 343,00

1989 355,00

1990 357,60

1991 361,30

1992 358,20

1993 359,20

1994 368,10

1995 381,10

1996 381,70

1997 386,50

1998 389,50

1999 390,60

2000 394,10

2001 394,30

2002 390,40

(Aries&Timmerhaus, 2003)

Gambar 2. Diagram indeks harga reaktor

Dari daftar index harga tahun 1987-2002 pada buku Aries and Timmerhaus, hal: 163,

didapatkan persamaan: y = 4,1315 – 7.869,3

Dengan, y = Index harga

x = Tahun

Index harga tahun 1990 = 4,1315.(1990) – 7.869,3= 352,38

Index harga tahun 2023 = 4,1315.(2023) – 7.869,3= 488,72

Sehingga, dapat diketahui harga dari reaktor yang digunakan sebagai berikut :

Untuk 1 Reaktor

Volume reaktor , V = 286,2437 gallon

Harga pada tahun 1990 :

Eb = (

)

= $4,734.413


Ex = (

) $$4,734.413

= $6,566.181

Untuk 2 Reaktor

Volume reaktor , V = 50,1975 gallon


Eb = (

)

= $3.654,533


Ex = (

)

= $5,068.491

Dari hasil perhitungan didapatkan penggunaan 2 reaktor lebih ekonomis dibanding 1

reaktor, namun untuk menggunakan 2 reaktor volumenya terlalu kecil yaitu <200 gallon

sehingga dipilih jumlah reaktor 1 buah.

5. Menghitung Dimensi Reaktor

Untuk perancangan, volume reaktor diambil 120% dari volume larutan.

Volume reaktor = 1,2 x volume liquid

= 1,2 x (773,9643 L)

=

= 0,9288 m3 = 56.676,2427 in

3 = 32,7976 ft

3

Ditentukan perbandingan tinggi (H) dan diameter (D) reaktor = 3 : 1

Bentuk = Silinder tegak dengan head torispherical dishead

Head = Torispherical dishead

Vol. reaktor = vol. shell + (2 x vol.head)

Vr = Vs + 2.Vh

dimana, Vs =

. D

2.H (Persamaan 3.1, hal: 41, Brownell)

Vh = 4,9 x 10-5

. D3 (Persamaan 5.11, hal: 88, Brownell)

dengan Vh dalam ft3 dan D dalam in. Jika Vh dinyatakan dengan m

3 dan D dalam meter,

maka : Vh = 2,83565x10-8

. D3

jadi :

Vr =

. D

2.H + 2.( 2,83565x10

-8. D

3)

=

. D

2.(

D ) + 2.( 2,83565x10

-8. D

3)

Vr = (1,178096 + 5,6713x 10-8

) x D3

D3 =

D3 =

D = 3,0308 ft

= 0,9238 meter

= 36,3639 in

H =

D

=

(3,0308)

= 9,0923 ft

= 2,7713 meter

Menentukan tebal shell

Diameter dalam = 36,3693 in

Tekanan operasi = 14,7 psi

Suhu operasi = 90°C = 194°F

Bahan konstruksi = Stainless steel SA 167 tipe 316 (item 4, page 342, Brownell)

Untuk T=194 °F, maka : (appendix D, Brownell-Young)

Max allow stress (f) = 18750 psi

Effisiensi sambungan (E) = 0,85

Faktor korosi (c) = 1/8 in

Tebal shell dihitung dengan persamaan 13.1, Brownell-Young :

ts =

+ c

=

+ (0,125 in)

= 0,1418 in

Dari Appendix F, item 2, page 350, Brownell maka dipakai :

Tebal shell standar, ts =

in

OD = ID + 2.ts

= 36,3693 in + 2.(

in) = 36,7443 in

Dari table 5.7, Brownell-Young, hal 90, OD yang sesuai = 38 in.

Koreksi ID = OD 2.ts

= (38 in) 2.(

in)

= 37,6250 in

= 3,1354 ft = 0,9557 m

Menentukan tebal head

Bentuk head = Torispherical dished head

Tebal head dihitung dari persamaan 13.12, page 258, Brownell-Young

Dari tabel 5.7, hal: 90, Brownell-Young, diperoleh :

icr = 2,357 in

r = 36 in

maka,

= 0,1544 in

Dari tabel 5.7, hal 90, Brownell-Young, diperoleh :

Tebal head standar = 1/5 in

Untuk rasio icr terhadap OD sekitar 6,25%, dengan persamaan 5.11, hal: 88, Brownell-

Young, dihitung volume head.

V = 4,9 x 10-05

x ID3 (Persamaan 5.11, pg. 88, Brownell,

1959)

dengan : V = volume dalam ft3

ID = diameter dalam in

V = (4,9 x 10-05

) x (37,6250 in)3

= 2,6099 ft3

= 4507,617 in3

= 0,0739 m3

Menentukan Jarak Puncak dengan Straight Flange

Dari tabel 5.6, hal: 88, Brownell-Young, untuk tebal head standar 1/5 in didapatkan nilai

straight flange (SF) antara 1,5-2 in. Maka dipilih straight flange (SF) = 2 in.

a =

=

= 18,8125 in

AB = a icr

= 18,8125 2,375

= 16,4375 in

BC = r icr

= 36 – 2,375

= 33,6250 in

Gambar 3. Head reaktor

AC = √

= √ = 29,3334 in

b = r AC

= 36 29,3334 = 6,6666 in

OA = b + SF + th

= 6,6666 + 2 + (1/5)

= 8,8541 in = 0,2249 m

Jadi, tinggi head = 0,2249 m

Tinggi reaktor

Tinggi shell = 1,5 x ID koreksi

= 1,5 x 0,9557 m

= 1,4335

= 56,4375 in

Tinggi reaktor = tinggi shell + 2 (tinggi head)

= 1,4335 m + 2 . (0,2249 m)

= 1,8833 m

= 74,1457 in

Menghitung tinggi larutan dalam reaktor

Luas penampang reaktor:

ID²

=

(0,9557 m)

2 = 0,7173 m

2

Volume bottom :Vb = 0,0739 m3

Volume larutan dalam reaktor = 0,9288 m3

Volume larutan dalam bagian shell = vol larutan - vol head bottom

= (0,9288 – 0,0739) m3 = 0,8549 m

3

=

= 1,1917 m

Tinggi larutan dalam shell dan head bawah = tinggi lar. dalam shell + h head

= 1,1917 + 0,2249 = 1,4166 m

Volume reaktor

Volume shell = luas penampang x tinggi shell

= 0,7173 m2 x 1,4335 m = 1,0283 m

3

Volume reaktor = Volume shell + 2 (Volume head bottom)

= 1,0283 m3 + 2.( 0,0739 m

3) = 1,1761 m

3

Pengadukan

Pengaduk yang digunakan jenis flat blade turbin yang dilengkapidengan 4 baffle (Fig 9.10,

hal:230,McCabe-Smith (1956)) diambil standar turbin designsebagai berikut :

Dt = diameter tangki

Da = diameter impeller

W = lebar blade

j = tebal baffle

E = tinggi sudut impeller

L = panjang blade

Gambar 4. Reaktor dengan pengaduk

Ketentuan :

a.Perbandingan diameter impeller dengan diameter reaktor adalah

Da/Dt = 1/3

Da = 1/3.Dt

= 1/3.(0,9557 m)

= 0,3186 m = 1,0451 ft = 12,5417 in

b. Perbandingan posisi sudut impeller dengan diameter impeller adalah

E/Da = 1

E = Da

= 0,3186 m = 1,0451 ft

c. Perbandingan lebar impeller dengan diameter impeller adalah

W/Da = 1/5

W = 1/5.Da

= 1/5.( 0,3186 m)

= 0,0637 m

= 0,2090 ft

d. Perbandingan kedalaman baffle dengan diameter reaktor adalah

E

Dt

Da

L

W

j

j/Dt = 1/12

j = 1/12.Dt

= 1/12 .(0,9557 m)

= 0,0796 m

= 0,2613 ft

e. Perbandingan panjang sudut impeller dengan diameter impeller adalah

L/Da = 1/4

L =1/4.Da

= 1/4.( 0,3186 m)

= 0,00796 m

= 0,2613 ft

Menentukan kecepatan putaran pengaduk (N)

Menurut persamaan 8.8, Rase (1977), “Chemical Reactor Design for Process Plants” , hal:

345 :

[

]

WELH = Water Equivalent Liquid Height

= tinggi cairan x specific gravity

Specific gravity =

ρ umpan = 1027,8113 kg/m3

ρ air = 965,3210 kg/m3

Specific gravity =

= 1,0647

WELH = tinggi cairan x specific gravity

= (1,4166 x 1,0647) m

= 1,5083 m

= 4,9486 ft

N = *

+

*

+

= *

+ *

+ = 281,1688 rpm

Dipakai kecepatan putar pengaduk = 282,000 rpm = 4,70 rps

Jumlah impeller =

=

= 1,5783 ≈ 2 buah

Bilangan Reynold untuk pengadukan

Yaws, hal. 474, Table 22.1 Viscosity of Liquid

Persamaan : log μ = A + B/T + CT + DT2 (μ=cP ; T=K)

T = 90°C = 363 K

Komponen A B C D Xi μ Xi.μ

(cP)

(CH3CO)2O -17,358 2,361E+03 4,273E-02 -3,802E-05 0,406 0,446 0,1807

CH3COOH -3,8937 7,848E+02 6,665E-03 -7,561E-06 0,293 0,491 0,1441

CH3COOC6H4COOH -9,931 1,725E+03 1,980E-02 -1,571E-05 0,289 0,866 0,2509

H2O -10,2158 1,792E+03 1,773E-02 -1,263E-05 0,011 0,312 0,0035

Total = 0,5792

μ umpan = 0,5792 cP = 0,0004 lb/ft.det

ρ umpan = 1027,8113 kg/m3 = 64,1663 lb/cuft

Re =

= ( )

= 846.376,0087

Dari fig 8.8, Howard Rase (1977),hlm.349, untuk six blade turbin, Re>15 diperoleh Np =

5,5

Daya untuk pengadukan (Po)

Dari persamaan 461, hal 506, Brown didapatkan :

Po =

;

Dengan P = daya, Hp

= densitas, lb/ft3

N = kecepatan putar, rps

Da = diameter pengaduk, ft

gc=32,2 lbm.ft/lbf.det2 (Brown, hal 508)

Po =

Po = ( )

(

)

=1418,98

= 2,5800 hp

Dari fig 4.10, hal 149, Vilbrandt diperoleh efisiensi motor (ɳ) = 0,83

Tenaga motor pengaduk =

=

= 3,1084 Hp

Dipilih motor standar = 4 Hp. (Ludwig vol. 3, page. 629)

Perhitungan tebal isolasi

Bahan isolasi = Asbestos

k isolasi = 0,1102 Btu/j.ft.°F (Mc.Adams, hal 453, table A-8)

Emisivitas bahan isolasi,ε = 0,94 (Mc.Adams, hal 477,table A-23)

Suhu reaktor, T1 = 90°C (194°F)

Suhu udara, Tu = 35°C (95°F)

Diinginkan suhu dinding luar isolasi, T3= 45°C (113°F)

Konduktivitas panas baja, k1 = 26 Btu/j.ft.°F (Mc.Adams, hal 445,table A-2)

Transfer panas melalui permukaan isolasi ke udara karena radiasi dan konveksi :

= (hc + hr )(T3 Tu)

Koefisien transfer panas radiasi (hr) :

hr = [(

) (

) ]

=

[(

) (

) ]

= 0,0074 Btu/j.ft.°F

Koefisien transfer panas konveksi (hc) :

hc = 0,19 x (T)1/3

(persamaan 7-51, hal:173, Mc.Adams)

= 0,19 x (113 95)1/3

= 0,4979 Btu/j.ft.°F

Panas yang hilang secara radiasi dan konveksi :

= (hc + hr )(T3 Tu)

= (0,4979 + 0,0074) (113 95) = 9,0956 Btu/j.ft.°F

Jika tidak ada akumulasi :

Perpindahan panas konduksi = perpindahan panas konveksi + perpindahan panas radiasi

(hc + hr )(T3 Tu).2.r3.L =

=

*

+

: r1 =

=

= 18,8125 in = 1,5676 ft

r2 = r1 + ts = 1,5676 + (

in x 0,1875 ft/in) = 1,5833 ft

9,0956 =

*

+

Dengan trial and error, didapat r3 = 2,3880 ft.

Tebal dinding isolasi, x2 = r3 r2

x2 = 2,3880 1,5833

= 0,8047 ft

= 0,2453 m

Luas permukaan reaktor untuk perpindahan panas

Luas head atas dan bawah (A1)

A1 = 2x(2πa'b')

r1 =

=

= 0,4778 m

b = tinggi head

= 0,2249 m

x1 =

in x 0,0254 m/in

= 0,0048 m

x2 = 0,2453 m

a’ = r1 + x1 + x2

= 0,4778 + 0,0048 + 0,2453

= 0,7279 m

b’ = b + x1 + x2

= 0,2249 + 0,0048 + 0,2453

= 0,4749 m

A1 = 2x(2πa'b')

= 2 x (2 (0,7279 x 0,4749)

= 4,3441 m2

Luas selimut silinder (A2) :

A2 = π.Do'. H

Do' = Do + 2.x2

= (40 in x 0,0254 m/in) + 2.(0,2453 m)

= 1,4558 m

H = tinggi shell

= 1,4255 m

A2 = π.Do'. H

= .(1,4558).(1,4558)

= 6,5560 m2

Luas permukaan perpindahan panas :

A = A1 + A2

= (4,3441 + 6, 5560)m2

= 10,9001 m2

= 93,8493 ft2

Panas hilang ke lingkungan :

Qloss = ( ) x A

= (9,0956) x (96,0163)

= 853,6180 Btu/jam = 215,1092 kcal/jam

Menghitung Panas Reaksi Standar

Panas pembentukan zat pada 25°C (Yaws, 1999) :

Komponen ∆Hf (kj/mol) ∆Hf (kcal/mol)

C6H4OHCOOH -466,3500 -111,4623

(CH3CO)2O -575,7200 -137,6028

CH3COOC6H4COOH -698,1200 -166,8577

CH3COOH -434,8400 -103,9311

H2O -241,8000 -57,7926

Menghitung ΔHRo:

ΔHRo = Σ ΔHf

o produk - Σ ΔHf

o reaktan

= (∆Hf (CH3COOC6H4COOH)+∆Hf CH3COOH - (∆Hf C6H4OHCOOH + ∆Hf

(CH3CO)2O)

= ((-166,858)+( -103,931))-(( -103,931)+( -137,603))

= - 21,7236 kcal/mol

(-ΔHRo) = 21,7236 kcal/mol

= 21.723,6189 kcal/kmol

Menghitung neraca panas pada reaktor

Diagram alir panas:

Gambar 5. diagram alir panas pada RATB

Persamaan neraca panas pada reaktor :

Rate of input – rate of output + rate of generation = rate of accumulation

Pada keadaan steady, tidak ada akumulasi, sehingga persamaan dapat dituliskan menjadi :

Qin – Qout + QR + QA = 0

Dimana :

Qin = panas yang dimiliki umpan masuk reaktor

Qout = panas yang dimiliki oleh produk keluar reaktor

QR = (-ΔHRo)= panas reaksi

QA = panas yang ditransfer ke lingkungan

Tabel Neraca massa di Reaktor

Komponen BM

Masuk

(kg/jam)

Keluar

(kg/jam)

C6H4OHCOOH 138 320.5152 32.0515

(CH3CO)2O 102 331.6636 118.4513

CH3COOC6H4COOH 180 0.6788 376.9358

CH3COOH 60 141.0211 266.4401

H2O 18 1.6106 1.6106

Jumlah 795.4893 795.4893

Menghitung panas pada umpan, Qin :

Perhitungan panas yang dimiliki umpan yang masuk ke reaktor (Qin)

Panas yang dimiliki bahan yang masuk reaktor dapat dihitung berdasarkan persamaan :

∫

Dengan : Tr = suhu reference

T = suhu umpan masuk reaktor

mi = massa komponen i dalam umpan masuk reaktor

Cp = A + BT + CT2 + DT

3

Dimana Cp dalam J/gmol.K dan T dalam K.

Kapasitas panas bahan (Yaws, hal 64, Table 3.1 Heat Capacity of Liquid) :

Cp (CH3CO)2O = 71,831 + 0,88879 T + (-0,00158)T2 + -2,6534,E-03 T

3

Cp CH3COOH = -18,944 + 1,0971T + (-0,000211)T2 + -2,8921,E-03 T

3

Cp H2O = 92,053 + (-0,0399)T+ (-0,00197)T2 + (-2,1103,E-04)T

3

Kapasitas panas bahan (Yaws, hal 106, Table 4.2 Heat Capacity of Solid) :

Cp C6H4OHCOOH = 36,780 + 0,3199T + 3,7930,E-04 T2

Cp CH3COOC6H4COOH = 163,783 + 1,424T + 1,6890.E-03 T2

Sedangkan total panas yang dimiliki umpan masuk (Qin) merupakan jumlah dari panas yang

dimiliki oleh tiap bahan yang masuk reaktor , atau dapat dituliskan

Qin = Σ (

Perhitungan panas umpan masuk Qin:

T C6H4OHCOOH = 35°C = 308 K

T (CH3CO)2O = 35°C = 308 K

T ref = 25°C = 298 K

C6H4OHCOOH

Massa masuk = 320,5152 kg/jam

= 2.322,5740 mol/jam

Q = m.∫

dT

=2.322,5740.[(36,780.(308298))+((

).(308

2298

2))+((

)

(3083298

3))]

= 3.914.373,602

= 935,5744

H2O dalam C6H4OHCOOH


= 89,4778 mol/jam

Q = m.∫

dT

= 89,4778.[(92,053.(308298)) + ((

).(308

2298

2)) + ((

)

(3083298

3)) +((

) .(308

4298

4))]

= 67.511,4494

= 16,1359

(CH3CO)2O


= 3.251,6036 mol/jam

Q = m.∫

dT

= 3.251,6036.[( 71,831.(308298)) + ((

).(308

2298

2)) + ((

).

(3083298

3)) + ((

) .(308

4298

4))]

= 41.619.966,5621

= 9.947,5882

CH3COOH dalam (CH3CO)2O


= 2.350,3515 mol/jam

Q = m.∫

dT

= 2.350,3515.[( -18,944.(308298)) + ((

).(308

2298

2)) + ((

).

(3083298

3)) + ((

) .(308

4298

4))]

= 20.384.625,4598

= 4,872,1293

Total Qin di Reaktor = Q C6H4OHCOOH + Q H2O+ Q (CH3CO)2O + Q CH3COOH

= (935,5744 + 16,1359 + 9.947,5882 + 4,872,1293) kcal/jam

= 15.786,5825 kcal/jam

Perhitungan panas keluar, Qout :

Panas yang dimiliki umpan keluar reaktor dapat dihitung berdasarkan persamaan yaitu :

∫

Dengan :

Tr = suhu reference, 25oC = 298 K

T = suhu umpan keluar reaktor I, 90oC = 363 K

mi = massa komponen iyang keluar dari reaktor

Sedangkan total panas yang dimiliki bahan keluar reaktor (Qout) merupakan jumlah dari

panas yang dimiliki oleh tiap bahan yang keluar reaktor , atau dapat dituliskan:

Qout = Σ (

C6H4OHCOOH

Massa keluar = 32,0515 kg/jam

= 232,2574 mol/jam

Q = m.∫

dT

= 232,2574.[(36,780.(363298)) + ((

).(363

2298

2)) +((

).(363

3298

3))]

=2.778.878,3203

= 664,1797

H2O


= 89,4784 mol/jam

Q = m.∫

dT

= 89,4784.[( 92,053.(363298)) + ((

).(363

2298

2)) + ((

) .

(3633298

3)) + ((

) .(363

4298

4))]

= 437.448,9209

= 104,5547

(CH3CO)2O


= 1.161,2870 mol/jam

Q = m.∫

dT

=1.161,2870.[(71,831.(363298))+((

).(363

2298

2))+((

) .

(3633298

3)) + ((

) .(363

4298

4))]

= 14.864.273,7722

= 3.552,7101

CH3COOH


= 4.440,6681 mol/jam

Q = m.∫

dT

= 4.440,6681.[( -18,944.(363298)) + ((

).(363

2298

2)) + ((

).

(3633298

3)) + ((

) .(303

4298

4))]

= 38.513.965,1154

=9.205,2228

CH3COOC6H4COOH


= 2.094,0879 mol/jam

Q = m.∫

dT

= 2.094,0879.[(163,783.(363298)) + ((

).(363

2298

2))+((

)

.(3633298

3))]

= 35.707.010,6595

= 8.414,8276

Total Qout di Reaktor = Q C6H4OHCOOH + Q H2O+ Q (CH3CO)2O + Q CH3COOH +

Q CH3COOC6H4COOH

= (664,1797 + 104,5547 + 3.552,7101 + 9.205,2228 +

8.414,8276) kcal/jam

= 21.941,4949 kcal/jam

Menghitung Panas Reaksi (QR)

QR = m x(- ΔHRo)

Dimana :

m = massa C7H6O3 bereaksi

(-ΔHRo)

= Panas reaksi

massa C7H6O3 bereaksi = 2,0903 kmol/jam

QR = m x (-ΔHRo)

= 2,0903 kmol/jam x (21.941,4949) kcal/kmol

= 45.409,2406 kcal/jam

Menghitung panas yang ditransfer ke lingkungan reaktor:

Berdasarkan persamaan dapat dihitung panas yang ditransfer ke lingkungan reaktor (-QA),

yaitu :

Qin – Qout + QR + QA = 0,

Sehingga :

(-QA) =Qin- Qout+ QR

= 15.786,5825 - 21.941,4949 + 45.409,2406

= 39.254,3282 kcal/jam

Qloss = 215,1092 kcal/jam

Menghitung Beban Panas Pendingin (QC)

Beban panas atau panas yang diserap pendingin dapat dihitung berdasarkan persamaan :

QC = (-QA) - Qloss

Dengan :

(-QA) = panas yang ditransferkan ke lingkungan

Qloss = panas hilangPanas yang diserap pendingin :

QC1 = (-QA) Qloss

= 39.254,3282 kcal/jam 215,1092 kcal/jam = 39.039,2190 kcal/jam

Tabel Neraca Panas Pada Reaktor

Komponen Panas masuk Panas Keluar

(kcal/jam) (kcal/jam)

C6H4OHCOOH 935,5744 664,1797

(CH3CO)2O 9947,5882 3552,7101

CH3COOC6H4COOH 15,1546 8414,8276

CH3COOH 4872,1293 9205,2228

H2O 16,1359 104,5547

Panas reaksi 45409,2406 -

panas hilang - 215,1092

panas diserap pendingin - 39039,2190

Jumlah 61195,8231 61195,8231

Menentukan koil atau jaket

Medium pendingin = air

Suhu air masuk, Tc1 = 30°C (86°F)

Suhu air keluar, Tc2 = 45°C (113°F)

Suhu reaktor, Tr = 90°C (194°F)

Beda suhu logaritmik (T LMTD) :

30°C 45°C

90°C 95°C

T LMTD = ( ) ( )

( )

( )

= ( )

( )

( )

= ( )

( )

( )

= 52,141°C = 125,854°F

Dari tabel 8, hal 840, KERN, untuk water and hot fluid medium organics nilai Ud = 50-125

Btu/jam.ft2.°F. Dipilih Ud = 50 Btu/jam.ft

2.°F

Luas perpindahan panas (Ao) :

Ao =

=

(

)

= 24,619 ft2

Luas selimut reaktor (A) :

A = 6,5560 m2

= 56,4468 ft2

REAKTOR

Karena A >Ao, maka digunakan jaket.

>> Jaket pendingin

Gambar 6. Jacket vessel

Beban panas jaket pendingin (QH)

QH = (-HR) Qloss

= (39.254,3282 – 215,1092) kcal/jam

= 39.039,2190 kcal/jam x.

= 154.917,5356 Btu/jam

Medium pendingin:

Dipilih air pada suhu 30°C dan tekanan 1 atm.

Tc1, suhu air masuk jaket = 30°C = 86°F

Tc2, suhu air keluar jaket = 45°C = 113°F

Tc avg, suhu air rata-rata =

=

= 37,5°C = 99,5°F

Sifat fisis air pada suhu rata-rata, dilihat dari tabel Yaws, Cl:

Berat molekul, BM = 18

Konduktifitas panas, kc = 0,6222 W/m.K

= 0,3596 Btu/jam.ft2

Densitas, dc = 0,9931 kg/liter

= 993,1480 kg/m3

= 62,0020 lb/ft3

Kapasitas panas, Cpc = 75.308,2882 J/kmol.K

= 0,9993 Btu/lb°F

Viskositas, µc = 0,6991 cP

= 1,6913 lb/ft.jam

Beda suhu logaritmik (∆Tlmtd)

(pers. 5.14, hal: 89, Kern)

= 52,1409°C . 1,8 + 32

= 125,8536°F

Kebutuhan medium pendingin (wc):

Qc = QH

Qc = wc.Cpc.∆Tc

∆Tc = (45-30)oC = 15°C = 27°F

Diperoleh wc =

=

= 5.741,9464 lb/jam

Kecepatan volumetrik pendingin:

q =

=

= 92,6091 ft

3/jam

Untuk jacket spacing berkisar antara 1 in – 4 in.

Diambil jacket spacing = 1 in = 0,0833 ft

D1 = OD shell = 38 in = 3,1667 ft

D2 = ID shell = D1 + (2 x jacket spacing)= 3,1667 + (2 x 0,0833) = 3,3333 ft

Deq =

=

= 0,3421 ft

Kecepatan linear air pendingin:

Vc =

⁄

=

⁄ -

= 108,8432 ft/jam = 0,0302 ft/s

NRe =

=

)(

)(ln

)(

)(ln

)()(

1

2

12

1Re

2Re

1Re2Re

t

t

tt

tT

tT

tTtTT

aktor

aktor

aktoraktor

LMTD

)3090(

)4590(ln

)3090()4590(

LMTDT

= 1.365,0831

Menurut grafik 20.2, hal: 718, Kern, didapatkan jH (heat transfer koefisien) = 46

Koefisien perpindahan panas inside (hi):

hi =

(Hal: 719, Kern)

diketahui:

L : Diameter impeler = 1,0451 ft

N : Kecepatan pengaduk = 16.920 rpj

D : Diameter dalam reaktor = 3,1354 ft

µ : Viskositas fluida = 1,4012 lb/ft.jam

ρ : Densitas fluida = 64,1663 lb/cuft

k : Konduktivitas fluida = 0,2616 Btu/jam.ft2

cp:Kapasitas panas fluida = 2,3811 Btu/lb°F

µw: Viskositas air = 1,6913 lb/ft.jam

Dengan menggunakan data di atas, diperoleh:

hi =

= 7.330,4886 Btu/jam.ft2°F

Koefisien perpindahan panas outside (ho) :

(

)

(

)

= 82,3766 Btu/jam.ft2°F

=

=

Uc = 81,4612 Btu/jam.ft2°F

Dirt overall coefficient (Ud) :

Kisaran Ud untuk sistem light organics - water = 5-75 Btu/jam.ft2°F

Dipilih Ud = 25 Btu/jam.ft2°F

diambil nilai minimum Ud agar tinggi jaket memenuhi syarat.

Cek Dirt Factor :

Untuk Tf < 240 oF, Tc < 125

oF, vc < 3 ft/dtk, dan air pendingin yang digunakan berasal dari

cooling tower yang tidak di-treatment kembali maka Rd,min = 0.003 (Table 12, Kern, 1965 :

hal 845)

Syarat: Rd > Rdmin (Rdmin = 0,003)

Rd =

=

= 0,530 > Rdmin (memenuhi syarat)

Luas perpindahan panas (A)

A =

A =

=49,2374 ft

2

Diketahui:

OD : Diameter luar reaktor = 3,1667 ft

Sf : Straight flange = 0,1667 (diambil nilai sf = 2 inch)

icr : 0,1979 ft

Blank diameter head bawah

ft

= 3,7639 ft

Luas head:

A1 = 2Пa’.b’

r1 = OD/2

= 3,1667/2

= 1,5833 ft

b = tinggi head

= 0,2249 meter

= 0,7378 ft

x1 = tebal head standart

= 0,0156 ft

x2 = tebal dinding isolasi

= 0,8047 ft

a’ = r1 + x1 + x2

= 1,5833 + 0,0156 + 0,8047 = 2,4037 ft

b’ = b + x1+ x2

= 0,7378 + 0,0156 + 0,8047 = 1,5582 ft

Jadi, A1 = 2Пa’b’

= 2П (2,4037).( 1,5582) = 23,5327 ft2

Luas shell jaket = luas perpindahan panas – luas head (A1)

= (49,2374 – 23,5327) ft2

= 25,7047 ft2

Tinggi jaket =

=

= 2,5838 ft

Cek tinggi jaket

Tinggi larutan dalam shell reaktor = 3,9099 ft

Tinggi pendingin dalam jaket = tinggi jaket = 2,5838 ft

Tinggi shell reaktor = 4,7031 ft

Memenuhi syarat dimana tinggi jaket mendekati tinggi larutan dalam reaktor.

Menentukan tebal shell jaket:

Diameter dalam = 40 in

Tekanan operasi = 14,7 psi

Suhu operasi = 90°C = 194°F

Bahan konstruksi = Stainless steel SA 167 tipe 316

Untuk T = 194°F, maka berdasarkan appendix D, Brownell-Young:

Max allowable stress (f) = 18.750 psi

(SA 167, grade 11, type 316, Stainless Steel, item 4, hal: 342,Brownell)

Efisiensi sambungan (E) = 0,85 (Tabel 13-2, hal: 254, Brownell)

Faktor korosi (C) = 0,125 in (Howard F Rase vol 2, hal: 194)

Tebal shell:

ts = cpEf

rixp

.6,0. (Persamaan 13.1, hal: 254, Brownell)

Tebal dinding shell (ts) :

ts =

)14,76,0()85,0750.18(

)in 2/40() 14,7(

psipsi

psi+ 0,125= 0,1435 in

Berdasarkan appendix F, item 2, hal: 350, Brownell dipakai:

Tebal shell standar, ts = 3/16 in

OD = ID + 2.ts

= 40 + (2 x

) = 40,3750 in

Dari tabel 5.7, hal: 90, Brownell, OD dipakai = 42 in, icr = 2,6250 inch

Koreksi ID = OD - 2.ts

= 42 – (2 x

)

= 41,6250 in

= 3,4688 ft

= 1,0573 meter

Menentukan tebal head jaket

Bentuk head yang digunakan adalah torispherical dished head. Torispherical head digunakan

untuk vessel pada tekanan <200 psi

Tebal head dihitung dari persamaan 13.12, hal: 258, Brownell

th = cpEf

rixpx

.1,0.

885,0

Berdasarkan tabel 5.7, hal: 90 Brownell diperoleh : icr =2,625 in & r =42 in

Tebal head (th) =

)14,71,0()85,0750.18(

)42).( 14,7).(885,0(

psipsi

inpsi + 0,125 in

= 0,1593 in

Dari tabel 5.7, hal: 90, Brownell diperoleh

Tebal head standar= 3/16 in

Jadi tebal jaket = (ID jaket – OD reaktor) / 2

= (41,6250 – 38) /2

= 1,8125 in

= 0,0460 meter

skripsi prarancangan pabrik asam asetilsalisilat dari …

Documents