Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Furfural dari Kulit Kapas Dengan Kapasitas 1000 Ton/tahun

PRA RANCANGAN PABRIK

PEMBUATAN FURFURAL DARI KULIT KAPAS

DENGAN KAPASITAS 1.000 TON/TAHUN

TUGAS AKHIR

Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan Ujian Sarjana Teknik Kimia

OLEH :

NIM. 050405009

DESORA A. SITUNGKIR

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

KATA PENGANTAR

Segala puji dan syukur kepada Tuhan Yang Maha Kuasa atas segala berkat dan karunia-Nya pada penulis sehingga dapat menyelesaikan tugas akhir ini, dengan judul “Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Furfural dari Kulit Kapas Dengan Kapasitas 1000 Ton/tahun”.

Pra rancangan pabrik ini disusun untuk melengkapi tugas-tugas dan merupakan salah satu syarat untuk menempuh ujian sarjana pada Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.

Penulis banyak menerima bimbingan, saran, dan bantuan dari berbagai pihak dalam menyelesaikan tugas akhir ini. Untuk itu dengan segala ketulusan hati penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada :

1. Ayahanda J. Situngkir dan Ibunda P. Nababan tercinta yang telah banyak berkorban materi untuk Penulis dan memberikan didikan, kasih sayang, doa, serta dorongan semangat yang tidak pernah putus selama ini.

2. Bapak Dr. Ir. Taslim, M.Si., dan Bapak Ir Indra Surya, M.Sc., selaku Dosen Pembimbing I dan II yang telah banyak memberikan masukan dan bimbingan kepada Penulis selama menyusun Tugas Akhir ini. Terima kasih Pak, semoga Tuhan membalas kebaikan Bapak.

3. Bapak Dr.Eng. Ir. Irvan, MSi. selaku koordinator Tugas Akhir.

4. Ibu Ir. Renita Manurung, MT. selaku ketua Departemen Teknik Kimia dan Bapak M. Hendra S Ginting, ST, MT selaku sekretaris Departemen Teknik Kimia Universitas Sumatera Utara

5. Seluruh staf pengajar Departemen Teknik Kimia yang telah memberikan ilmu serta pengalaman yang berharga bagi penulis.

6. Para pegawai administrasi Departemen Teknik Kimia yang telah memberikan bantuan selama Penulis mengenyam pendidikan di Teknik Kimia.

7. Partner Penulis dalam menyelesaikan tugas akhir ini: Romasta Napitupulu, terima kasih banyak atas kerja samanya dan bantuannya selama ini. Semoga sukses.

8. Sahabat-sahabat Penulis : seluruh rekan-rekan stambuk 2005, adik-adik 2006, 2007, 2008 dan 2009 terima kasih atas kebersamaannya serta semua yang telah diberikan selama Penulis menjalani hari-hari di Teknik Kimia.

Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih jauh dari kesempurnaan. Untuk itu, Penulis mengharapkan kritik dan saran yang konstruktif dari pembaca.

Akhir kata, semoga Tugas Akhir ini dapat memberikan manfaat kepada seluruh pembaca, khususnya mahasiswa/i Teknik Kimia.

Medan, Juni 2010 Penulis,

Desora A.Situngkir 050405009

DAFTAR ISI

Kata Pengantar ... i

Intisari ... iii

Daftar Isi ... iv

Daftar Tabel ... ix

Daftar Gambar ... xiii BAB I PENDAHULUAN ... I-1

1.1 Latar Belakang ... I-1 1.2 Rumusan Permasalahan ... I-2 1.3 Tujuan Perencanaan Pabrik ... I-2 BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... II-1

2.1 Sejarah dan Perkembangan ... II-1 2.2 Kegunaan Furfural ... II-2 2.3 Sifat-sifat Bahan ... II-2 2.4 Proses Pembuatan Furfural ... II-4 2.5 Seleksi Proses ... II- 5 2.6 Deskripsi Proses ... II-5 2.6.1 Tahap Perlakuan Awal terhadap Bahan Baku ... II-5 2.6.2 Tahap Hidrolisis dan Dehidrasi ... II-6 2.6.3 Tahap Pemurnian ... II-7 BAB III NERACA MASSA... III-1

3.1 Cutting Machine (C-112) ... III-1 3.2 Mixer Pengenceran (M-120) ... III-1 3.3 Mixer (M-110)... III-2 3.4 Filter Press (H-120) ... III-2 3.5 Reaktor I (R-210) ... III-3 3.6 Reaktor II (R-220) ... III-3 3.7 Ekstraksi (T-310) ... III-4 3.8 Vaporizer (E-510) ... III-4

3.10 Kondensor (pada Destilasi) ... III-5 3.11 Reboiler (pada Destilasi)... III-5 BAB IV NERACA ENERGI ... IV-1 4.1 Reaktor I (R-210) ... IV-1 4.2 Heater I (E-221)... IV-1 4.3 Heater II (E-224) ... IV-1 4.4 Reaktor II (R-220) ... IV-2 4.5 Cooler I ( E-226 ) ... IV-2 4.6 Heater III ( E-314)... IV-2 4.7 Kondensor (E-413) ... IV-2 4.8 Reboiler ( E-411 ) ... IV-3 4.9 Vaporizer (E-510) ... IV-3 4.10 Cooler II ( E-416 ) ... IV-3 4.11 Cooler III (E-417) ... IV-3 4.12 Cooler IV (E-513) ... IV-4 BAB V SPESIFIKASI PERALATAN ... V-1 BAB VI INSTRUMENTASI PERALATAN ... VI-1 6.1 Instrumentasi ... VI-1 6.1.1 Tujuan Pengendalian... VI-3 6.1.2 Jenis-jenis Pengendalian dan Alat Pengendali ... VI-3 6.2 Keselamatan Kerja... VI-10 BAB VII UTILITAS ... VII-1

7.1 Kebutuhan Uap ... VII-1 7.2 Kebutuhan Air ... VII-2 7.2.1 Screening ... VII-6 7.2.2 Sedimentasi ... VII-7 7.2.3 Klarifikasi ... VII-7 7.2.4 Klarifikasi ... VII-8 7.2.5 Demineralisasi ... VII-9 7.2.6 Deaerasi ... VII-12 7.3 Kebutuhan Bahan Kimia ... VII-12 7.4 Kebutuhan Listrik ... VII-13

7.5 Kebutuhan Bahan Bakar ... VII-13 7.6 Unit Pengolahan Limbah ... VII-14 7.6.1 Bak Penampungan ... VII-16 7.6.2 Bak Sedimentasi Awal ... VII-16 7.6.3 Bak Netralisasi... VII-16 7.7 Spesifikasi Peralatan Utilitas ... VII-16 BAB VIII LOKASI DAN TATA LETAK PABRIK... VIII-1 8.1 Lokasi pabrik ... VIII-1 8.2 Tata Letak pabrik ... VIII-3 8.3 Perincian Luas Areal Pabrik ... VIII-5 BAB IX ORGANISASI DAN MANAJEMEN PERUSAHAAN ... IX-1

9.1 Organisasi Perusahaan ... IX-1 9.1.1 Bentuk Organisasi Garis ... IX-2 9.1.2 Bentuk Organisasi Fungsionil ... IX-2 9.1.3 Bentuk Organisasi Garis dan Staf ... IX-3 9.1.4 Bentuk Organisasi Fungsionil dan Staf... IX-3 9.2 Manajemen Perusahaan ... IX-3 9.3 Bentuk Hukum Badan Usaha ... IX-4 9.4 Uraian Tugas, Wewenang dan Tanggung Jawab ... IX-6 9.4.1 Rapat Umum Pemegang Saham (RUPS) ... IX-6 9.4.2 Dewan Komisaris ... IX-6 9.4.3 General Manager ... IX-6 9.4.4 Staf Ahli ... IX-7 9.4.5 Sekretaris ... IX-7 9.4.6 Manajer Produksi ... IX-7 9.4.7 Manejer Teknik ... IX-7 9.4.8 Manajer Umum dan Keuangan ... IX-7 9.4.9 Manajer Pembelian dan Pemasaran ... IX-8 9.5 Sistem Kerja ... IX-8 9.6 Jumlah Karyawan dan Tingkat Pendidikan ... IX-9 9.7 Sistem Penggajian ... IX-11 9.8 Fasilitas Tenaga Kerja ... IX-12

BAB X ANALISA EKONOMI ... X-1 10.1 Modal Investasi ... X-1 10.1.1 Modal Investasi Tetap/ Fixed Capital Investment (FCI) ... X-1 10.1.2 Modal Kerja/ Working Capital (WC) ... X-3 10.1.3 Biaya Tetap (BPT)/ Fixed Cost (TC) ... X-4 10.1.4 Biaya Variabel (BV)/ Variable Cost (VC) ... X-4 10.2 Total Penjualan (Total sales) ... X-5 10.3 Perkiraan Rugi/ Laba Usaha... X-5 10.4 Analisa Aspek Ekonomi ... X-5 10.4.1 Profit Margin (PM) ... X-5 10.4.2 Break Event Point (BEP) ... X-5 10.4.3 Retrun On Investment (ROI) ... X-6 10.4.4 Pay Out Time (POT) ... X-7 10.4.5 Return On Network (RON) ... X-7 10.4.6 Internal Rate Of Return (IRR) ... X-7 BAB XI KESIMPULAN... XI-1 DAFTAR PUSTAKA ... DP-1 LAMPIRAN A PERHITUNGAN NERACA MASSA ... LA-1 LAMPIRAN B PERHITUNGAN NERACA PANAS ... LB-1 LAMPIRAN C PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN ... LC-1 LAMPIRAN D PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN UTILITAS LD-1 LAMPIRAN E PERHITUNGAN ASPEK EKONOMI ... LE-1

DAFTAR TABEL

Tabel 1.1 Data Kebutuhan Furfural Di Indonesia ... I-2 Tabel 2.1 Persentasi Kandungan Furfural pada beberapa Tanaman ... II-1 Tabel 2.2 perbedaan proses batch dan kontiniu ... II-6 Tabel 3.1 Neraca Massa pada Cutting Machine ... III-1 Tabel 3.2 Neraca Massa pada Mixer ... III-1 Tabel 3.3 Neraca Massa pada Mixer ... III-2 Tabel 3.4 Neraca Massa pada Filter Press ... III-2 Tabel 3.5 Neraca Massa pada Reaktor-01 ... III-2 Tabel 3.6 Neraca Massa pada Reaktor-02 ... III-3 Tabel 3.7 Neraca Massa pada Cooler ... III-3 Tabel 3.8 Neraca Massa pada Ekstraksi ... III-4 Tabel 3.9 Neraca Massa pada Vaporizer... III-4 Tabel 3.10 Neraca Massa pada Destilasi... III-5 Tabel 3.11 Neraca Massa pada Kondensor ... III-5 Tabel 3.12 Neraca Massa pada Reboiler ... III-5 Tabel 4.1 Neraca Panas Reaktor I ( R-210 ) ... IV-1 Tabel 4.2 Neraca Panas Heater I ( E-221) ... IV-1 Tabel 4.3 Neraca Panas Heater II ( E-224 ) ... IV-1 Tabel 4.4 Neraca Panas Reaktor II ( R-220 ) ... IV-2 Tabel 4.5 Neraca panas Cooler I ( E-226 ) ... IV-2 Tabel 4.6 Neraca Panas Heater III ( E-314) ... IV-2 Tabel 4.7 Neraca Panas Kondensor (pada Destilasi) ... IV-2 Tabel 4.8 Neraca Panas Reboiler (E-411) ... IV-3 Tabel 4.9 Neraca Panas Vaporizer ... IV-3 Tabel 4.10 Neraca Panas Cooler II ( E-416 ) ... IV-3 Tabel 4.11 Neraca Panas Cooler III (E-417) ... IV-3 Tabel 4.12 Neraca Panas Cooler IV (E-513) ... IV-4

Pabrik Pembuatan Furfural dari Kulit Kapas ... VI-9 Tabel 7.1 Kebutuhan Steam Sebagai Media Pemanas ... VII-1 Tabel 7.2 Kebutuhan Air Pendingin ... VII-2 Tabel 7.3 Kebutuhan Air Proses Pabrik Furfural ... VII-4 Tabel 7.4 Pemakaian Air Untuk Berbagai Kebutuhan... VII-5 Tabel 7.5 Kualitas air Sungai Brantas, Jombang Jawa Timur. ... VII-5 Tabel 8.1 Perincian Luas Areal Pabrik ... VIII-5 Tabel 9.1 Jadwal Kerja Karyawan Shift ... IX-9 Tabel 9.2 Jumlah Karyawan dan Kualifikasinya ... IX-9 Tabel 9.3 Perincian Gaji Karyawan ... IX-11 Tabel LA.1 Neraca Massa pada Cutting machine (C-112) ... LA-2 Tabel LA.2 Neraca Massa pada Mixer Pengenceran (M-110) ... LA-4 Tabel LA.3 Neraca Massa pada Mixer (M-110) ... LA-5 Tabel LA.4 Neraca Massa pada Filter Press (H-130) ... LA-7 Table LA.5 Neraca Massa pada Reaktor I (R-210) ... LA-8 Tabel LA.6 Neraca Massa pada Reaktor II (R-220) ... LA-11 Tabel LA.7 Neraca Massa pada Kolom Ekstraksi (T-310) ... LA-13 Tabel LA.8 Neraca Massa pada Vaporizer (D-510) ... LA-14 Tabel LA.9 Neraca Massa pada Destilasi (D-410) ... LA-15 Tabel LA.10 Umpan masuk, F19 ... LA-15 Tabel LA.11 Data Bilangan Antoine ... LA-16 Tabel LA.12 Trial Titik Didih Umpan Masuk Kolom Destilasi ... LA-16 Tabel LA.13 Produk Atas (Destilat) F20 ... LA-16 Tabel LA.14 Trial Titik titik embun (dew point) Destilat ... LA-17 Tabel LA.15 Produk bawah (Bottom produk) F16 ... LA-17 Tabel LA.16 Trial Titik Didih (bubble point) Bottom ... LA-17 Tabel LA.17 Penentuan nilai Φ ... LA-18 Tabel LA.18 Neraca Massa Kondensor ... LA-19 Tabel LA.19 Neraca Massa Reboiler ... LA-20 Tabel LB.1 Perhitungan panas masuk pada Reaktor I ( R-210 ) ... LB-8 Tabel LB.2 Perhitungan panas keluar pada Reaktor I ( R-210 ) ... LB-8 Tabel LB.3 Neraca Panas Reaktor I ( R-210 )... LB-9

Tabel LB.4 Perhitungan neraca panas Heater I ( E-221 ) ... LB-9 Tabel LB.5 Neraca Panas Heater I ( E-221) ... LB-10 Tabel LB.6 Perhitungan neraca panas Heater II ( E-224 ) ... LB-11 Tabel LB.7 Neraca Panas Heater II ( E-224 ) ... LB-10 Tabel LB.8 Perhitungan panas masuk pada Reaktor II ( R-220 ) ... LB-13 Tabel LB. 9 Perhitungan panas keluar pada Reaktor II ( R-220 ) ... LB-13 Tabel LB. 10 Neraca Panas Reaktor II ( R-220 ) ... LB-13 Tabel LB. 11 Perhitungan panas keluar pada cooler I (E-226) ... LB-15 Tabel LB. 12 Neraca panas Cooler I ( E-226 )... LB-15 Tabel LB. 13 Perhitungan neraca panas Heater III ( E-314 ) ... LB-16 Tabel LB. 14 Neraca Panas Heater III ( E-314) ... LB-17 Tabel LB. 15 Perhitungan Panas masuk pada Kondensor ... LB-17 Tabel LB. 16 Perhitungan panas keluar pada Kondensor ... LB-18 Tabel LB. 17 Neraca Panas Kondensor ... LB-19 Tabel LB. 18 Perhitungan Panas masuk pada Reboiler ... LB-19 Tabel LB. 19 Perhitungan panas keluar pada Reboiler ... LB-20 Tabel LB.20 Neraca Panas Reboiler ( D-310 ) ... LB-19 Tabel LB.21 Perhitungan panas masuk Vaporizer ... LB-21 Tabel LB. 22 Perhitungan panas keluar Vaporizer ... LB-21 Tabel LB. 23 Neraca Panas Vaporizer ... LB-22 Tabel LB. 24 Perhitungan panas masuk Cooler II ( E-416 ) ... LB-23 Tabel LB. 25 Perhitungan panas keluar Cooler II ( E-416 ) ... LB-23 Tabel LB.26 Neraca Panas Cooler II ( E-416 ) ... LB-25 Tabel LB.27 Perhitungan panas masuk Cooler III ( E-417 ) ... LB-24 Tabel LB. 28 Perhitungan panas keluar Cooler III ( E-417 ) ... LB-24 Tabel LB. 29 Neraca Panas Cooler III ( E-417 ) ... LB-25 Tabel LB. 30 Perhitungan panas keluar Cooler IV ( E-513 ) ... LB-26 Tabel LB. 31 Neraca Panas Cooler IV ( E-513 )... LB-26 Tabel LC.1 Komposisi umpan masuk M-110 ... LC-14 Tabel LC.2 Komposisi umpan masuk H-130 ... LC-18 Tabel LC.3 Komposisi umpan masuk R-210 ... LC-20 Tabel LC.4 Komposisi umpan masuk R-220 ... LC-17

Tabel LC.5 Komposisi umpan masuk Ekstraktor ... LC-31 Tabel LC.6 Neraca Massa Pada Kondensor ... LC-36 Tabel LC.7 Neraca Massa Pada Reboiler ... LC-36 Tabel LD.1 Perhitungan Entalpi dalam Penentuan

Tinggi Menara Pendingin ... LD-60 Tabel LE.1 Perincian Harga Bangunan, dan Sarana Lainnya ... LE-2 Tabel LE.2 Harga Indeks Marshall dan Swift ... LE-3 Table LE.3 Estimasi Harga Peralatan Proses ... LE-6 Tabel LE.4 Estimasi Harga Peralatan Utilitas dan Pengolahan Limbah ... LE-8 Tabel LE.5 Biaya Sarana Transportasi ... LE-11 Tabel LE.6 Perincian Gaji Pegawai ... LE-15 Tabel LE.7 Perincian Biaya Kas... LE-17 Tabel LE.8 Perincian Modal Kerja ... LE-18 Tabel LE.9 Aturan Depresi Sesuai UU Republik Indonesia No. 17

Tahun 2000 ... LE-19 Tabel LE.10 Perhitungan Biaya Depresiasi Sesuai UURI No. 17

Tahun 2000 ... LE-20 Tabel LE.11 Data Perhitungan BEP ... LE-28 Tabel LE.12Data Perhitungan IRR ... LE-30

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Struktur molekul Furfural ... II-2 Gambar 6.1 Diagram Balok Sistem Pengendalian Feedback... VI-4 Gambar 6.2 Sebuah Loop Pengendalian ... VI-5 Gambar 6.3 Instrumentasi Pada Alat ... VI-9 Gambar 6.4 Tingkat Kerusakan Di Suatu Pabrik ... VI-10 Gambar 8.1 Tata Letak Pabrik Pembuatan Furfural ... VIII-6 Gambar 9.1 Struktur organisasi Perusahaan pembuatan furfural ... IX-13 Gambar LD. 1 Sketsa Sebagian Bar Screen (tampak atas) ... LD-2 Gambar LD. 2 Grafik Entalpi dan Temperatur Cairan pada Water Cooling

Tower (WCT) ... LD-59 Gambar LD. 3 Kurva Hy terhadap 1/(Hy*–Hy) ... LD-60 Gambar LE.1 Grafik Break Event Point (BEP) Pabrik Pembuatan Furfural ... LE-29

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Perekonomian suatu negara memiliki sebuah peranan yang sangat penting. Semakin baik perekonomian suatu negara maka kekokohan negara itu juga akan semakin kuat. Dalam kehidupan negara tersebut akan tercipta masyarakat yang makmur dan sejahtera. Pemerintah Indonesia menetapkan bidang ekonomi sebagai bidang utama penggerak pembangunan.

Secara garis besar, pembangunan dibagi atas 2 bagian yakni pembangunan materil (fisik), dan pembangunan spiritual. Pada saat ini pembangunan material dititik beratkan pada sektor industri terutama sektor industri kimia dasar sebagai landasan industrialisasi di negara kita. Pembangunan industri diarahkan untuk menuju kemandirian perekonomian nasional, meningkatkan kemampuan bersaing dan menaikkan pangsa pasar dalam negeri dan luar negeri dengan memelihara kelestarian fungsi lingkungan hidup. Pembangunan industri ditujukan untuk memperkokoh struktur ekonomi nasional dengan keterkaitan yang kuat dan saling mendukung antar sektor, meningkatkan daya tahan perekonomia nasional, memperluas lapangan kerja dan kesempatan usaha, sekaligus mendorong berkembangnya kegiatan berbagai sektor lainnya.

Hingga saat ini kebutuhan industri dalam negeri masih harus diimpor dari luar negeri. Salah satu jenis produksi kimia yang dibutuhkan adalah furfural, dimana aplikasi penggunaan furfural adalah pada industri cat dan pernis, produk sintetis organik, plastik, resin, serat sintetik, pertanian, dan selektif disolvent (www.wikipedia//furfural.com). Furfural dapat dibuat dari bahan baku yang mengandung pentosan dengan kadar tinggi, diantaranya dapat diperoleh dari tongkol jagung, kulit gandum, kulit kapas, atau kulit padi.

Dasar pemilihan kulit kapas sebagai bahan baku pembuatan furfural karena kapas merupakan salah satu jenis tanaman yang dapat ditanam didaerah yang memiliki iklim tropis. Di Indonesia, menurut data statistik tahun 2005 perkebunan kapas menempati luas areal ± 3.229 hektar, yang tersebar di Jawa timur dan Sulawesi

selatan. Dari seluruh perkebunan kapas di Indonesia (Statistik perusahaan perkebunan, 2005).

Furfural memiliki aplikasi yang cukup luas, dalam beberapa industri dan dapat disintesis menjadi turunan-turunannya seperti : furfuril alkohol, furan, dan lain-lain. Kebutuhan furfural dan turunannya didalam negeri tidak terlalu besar namun jumlahnya terus meningkat, dan kebutuhan furfural di Indonesia tersebut sebagian besar diimport dari China. Data kebutuhan furfural di Indonesia dari tahun 1997 sampai 2010 dapat dilihat pada tabel 1.1 berikut ini:

Tabel 1.1 Data kebutuhan furfural di Indonesia.

Tahun Kebutuhan furfural (kg)

1997 139.068,00

1998 116.668,00

1999 211.387,00

2000 365.005,00

2001 308.335,00

2002 335.568,00

2006 550.000,00

2008 610.000,00

2010 800.000,00

Sumber : Wijanarko, 2006. 1.2 Perumusan Masalah

Belum adanya pabrik furfural di Indonesia yang menyebabkan Indonesia harus mengimpor furfural dari luar negeri sehingga dirasa perlu melakukan studi pra rancangan pabrik pembuatan furfural dari kulit kapas sebagai usaha untuk mengetahui kelayakan pembangunan pabrik furfural di Indonesia.

1.3 Tujuan Rancangan

Tujuan pembuatan pra rancangan pabrik pembuatan furfural dari kulit kapas adalah untuk menerapkan disiplin ilmu Teknik Kimia khususnya dibidang perancangan, proses, dan operasi teknik kimia sehingga akan memberikan gambaran

1.4 Manfaat Rancangan

Berdasarkan tujuan yang telah diuraikan di atas, maka melalui pra-rancangan pabrik pembuatan furfural dari kulit kapas akan memberikan informasi yang cukup untuk menjadi referensi dalam pendirian pabrik furfural. Disamping itu, akan memberikan nilai tambah terhadap bahan baku yaitu kulit kapas.

Manfaat lain yang ingin dicapai adalah terbukanya lapangan kerja dan memacu rakyat untuk meningkatkan produksi dalam negeri yang pada akhirnya akan meningkatkan kesejahteraan rakyat.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA DAN DESKRIPSI PROSES

2.1 Sejarah dan Perkembangan

Furfural pertama kali diisolasi tahun 1832 oleh ilmuwan kimia jerman bernama Johan Dobreiner dalam jumlah yang sangat sedikit dari hasil samping sintesis asam formit. Asam formit tersebut diproduksi dari semut. Kemudian pada tahun 1840 seorang kimiawan skotlandia John Stenhouse menemukan senyawa kimia yang sama dari destilasi beberapa tanaman meliputi jagung, gandum, sekam padi menggunakan asam sulfat. Kemudian dia memutuskan untuk memberikan rumus empiris senyawa tersebut, yaitu: C5H4O2.

Dan pada tahun 1901 kimiawan jerman Carl Harris menemukan rumus struktur furfural (“http:en.wikipedia.org/wiki/Furfural”, 2009). Furfural merupakan cairan yang dapat diproduksi dari limbah biomassa pertanian yang mengandung pentosa. Dimana gula aldosanya mengandung formasi cincin kecil yang terdiri dari 5 rantai karbon yang terdapat dalam selulosa pada beberapa tumbuhan, seperti jagung, kapas, ampas tebu, sekam gandum, dan sekam padi (Win, 2005).

Tabel 2.1 Persentasi kandungan furfural pada beberapa tanaman

Jenis tanaman Pentosan (%) Kandungan Furfural

Biji zaitun 21-23 5-6

kulit kapas 20,1 12,8

Sekam Padi 16,9 9,8

Kulit kacang 24 7-8

Kulit coklat 15,4 9

Kulit bunga matahari 23-25 6-7

(Sumber: Al-Showiman, 1998)

Dalam Pra rancangan pabrik ini, kulit kapas sebagai bahan baku mempunyai komponen sebagai berikut:

1. Alpha selulosa : 35-47% 2. Pentosan : 19-27 % 3. Lignin : 15- 20%

4. Kadar abu : 12 % (Ahmad, 2010).

Furfural (C5H4O2) atau sering disebut dengan 2-furankarboksaldehid,

furaldehid, furanaldehid, 2-Furfuraldehid, merupakan senyawa organik turunan dari golongan furan. Senyawa ini berfasa cair berwarna kuning hingga kecoklatan dengan titik didih 161.7oC, densitas (20oC) adalah 1.16 g/cm3. Furfural merupakan senyawa yang kurang larut dalam air namun larut dalam alkohol, eter, dan benzena. Gambar 2.1 menunjukkan struktur molekul dari furfural.

Gambar 2.1 Struktur molekul Furfural (Witono, 2005).

2.2 Kegunaan Furfural

Furfural memiliki banyak kegunaan, diantaranya:

1. Sebagai pelarut dalam proses pemurnian minyak pelumas.

2. Sebagai pelarut untuk industri nitroselulosa, selulosa asetat, dan pewarna sepatu.

3. Sebagai bahan baku insektisida, herbisida, dan fungisida.

4. Sebagai bahan baku sintesis untuk senyawa turunan seperti tetrahidrofuran, furfuril alkohol, dan asam furoic.

2.3 Sifat-sifat Bahan 2.3.1 Asam Sulfat

1. Berat molekul : 98,08 2. Titik lebur : 10,360C 3. Titik didih : 3300C 4. Densitas (cair) : 1,841 gr/cm3 5. Viskositas (pada 300C ) : 15,7 cp 6. Kapasitas panas (fasa cair) : 1389 J/kmol

7. Dapat larut dalam etil alkohol dan air. 8. Asam sulfat bersifat sangat korosif. (Perry, 1999, Weast, 1987).

2.3.2 Air (H2O)

1. Berat molekul : 18,015

2. Titik lebur : 00C

3. Titik didih : 1000C 4. Densitas (cair) : 0,917 gr/cm3

5. Viskositas : 8,949 Mp

6. Spesifik gravitas : 1,00

7. Kapasitas panas (fasa cair) : 75,291 J/kmol 8. Panas spesifik : 4,179 J/gr 0C (Perry, 1999, Weast, 1987).

2.3.3 Pentosa (C5H10O5)n n = 100 (Riegel’s, 1953) 1. Berat molekul : 150,13

2. Spesifik gravitas : 1,535 3. Titik lebur : 1530C

4. Kelarutan : 117 mg pada suhu 200C per 100 ml dalam air dingin 5. Wujud : kristal berbentuk cair

(Perry, 1999, Othmer, 1971). 2.3.4 Toluena

1. Berat molekul : 92,14 2. Titik leleh : -950C 3. Titik didih : 110,60C 4. Densitas (cair) : 0,8669 gr/cm3 5. Viskositas (pada 200C) : 0,590 cp 6. Massa molar : 92,14 g/mol

7. Kelarutan dalam air : 0,47 g/l (pada 20-250C) (Perry, 1999, Weast, 1987).

2.3.5 Furfural (C5H4O2)

1. Berat molekul : 96,09 2. Titik lebur : -36,50C 3. Titik didih : 161,70C

4. Titik kritis : 6700K pada tekanan 55 bar 5. Titik nyala : 62 0C

6. Densitas : 1,12 x 103 gr/cm3

7. Viskositas : 8,949 Mp

8. Kapasitas panas (fasa cair) : 159,5 J/mol 0K (Weast, 1987,

2.4 Proses Pembuatan Furfural

Furfural dapat dibuat dari bahan-bahan yang mengandung pentosan. Produksi furfural secara komersil dapat berlangsung dalam siklus batch dan kontinu dengan katalis yang bersifat asam. Perbedaan utama dari kedua proses tersebut adalah:

Tabel 2.2 perbedaan proses batch dan kontinu

Parameter Proses batch Proses kontinu

Umpan Kulit Kapas Kulit Kapas

Jumlah reaktor 1 2

Kondisi operasi Atmosferik, 128-160 RI: 1 atm, 70

0

C

RII: 68 atm, (200-300oC)

Produk samping Sedikit Lebih sedikit

Konversi reaksi 50% RI: 90%

RII: 85% Waktu tinggal di reaktor Lama (5 jam) RI: 1 jam

RII: Singkat (2-5 menit) Pemurnian furfural Destilasi azeotropik Ekstraksi dan distilasi (Sumber: Wijanarko dkk, 2006)

Proses kontinu memiliki beberapa keunggulan dibandingkan proses batch, meskipun kondisi operasinya 68 atm dan suhu tinggi. Keunggulannya diantaranya adalah:

1. Waktu tinggal di reaktor relatif singkat sehingga nantinya terjadinya polimerisasi pentosa menghasilkan produk samping dapat dihindari. 2. Dengan waktu tinggal yang relatif singkat, maka volume reaktor yang

dibutuhkan lebih kecil dibanding proses batch.

3. Pada proses kontinu konversi pentosan menjadi furfural lebih besar dibanding proses batch, dimana konversi pentosan proses kontinu 85% sedangkan proses batch hanya 50%.

2.5 Seleksi Proses

Menurut David Tin Win (2005), proses batch membutuhkan biaya operasi yang tinggi dan membutuhkan steam yang cukup banyak, serta waktu tinggal yang cukup lama yaitu sekitar 5 jam dan hanya mampu menghasilkan konversi pentosan menjadi furfural sebesar 50%. Sedangkan proses kontiniu membutuhkan biaya produksi yang lebih sedikit, waktu tinggal yang singkat sekitar 0,5-100 detik, serta mampu menghasilkan konversi pentosan menjadi furfural sekitar 80-85%. Berdasarkan pertimbangan tersebut maka digunakan proses kontinu.

2.6 Deskripsi Proses

Proses pembuatan furfural yang digunakan dalah proses kontiniu dengan urutan prosesnya meliputi: tahap perlakuan awal bahan baku, tahap hidrolisis dan tahap pemurnian atau pemisahan produk.

2.6.1 Tahap Perlakuan Awal terhadap Bahan Baku

Pada tahap perlakuan awal, bahan baku yaitu kulit kapas (cotton hulls) dimasukkan kedalam mesin penghancur (crusher). Didalam crusher kulit kapas dihancurkan sampai menjadi potongan-potongan kecil yang ukurannya antara 3-10 mm. Kulit kapas yang dalam bentuk potongan-potongan kecil (chip) kemudian dimasukkan ke dalam ekstraktor cair-padat. Di dalam ekstraktor cair-padat, kulit kapas yang mengandung Alpha selulosa = 47 %, Pentosan = 21 %, Lignin = 20 %, Kadar Abu = 12 % diekstraksi dengan menggunakan asam sulfat (H2SO4) 5N,

13,3080 % untuk memperoleh pentosan yang terkandung di dalamnya atau proses

larut dalam asam sulfat. Keluaran dari ekstraktor cair-padat merupakan pentosan yang sudah larut, dan masih mengandung potongan-potongan kulit kapas 3-10 mm. Kemudian dimasukkan ke dalam filter press untuk memisahkan potongan-potongan kulit kapas dari pentosan yang sudah larut dalam asam.

2.6.2 Tahap hidrolisis dan dehidrasi

Keluaran dari filter press kemudian dimasukkan ke dalam reaktor. Reaksi hidrolisis dan reaksi dehidrasi terjadi pada reaktor yang berbeda. Dalam hal ini dipakai 2 buah reaktor, dimana pada reaktor I terjadi reaksi hidrolisis dan pada reaktor II terjadi reaksi dehidrasi dengan mekanisme reaksi sebagai berikut.

Derajat Polimerisasi untuk bahan baku yang mengandung selulosa,

r = 100- 200, Dalam hal ini, diambil r = 100, ( Perry, 1999)

1. Hidrolisis pentosan menjadi pentosa. ( C5H8O4 )100 + 100 H2O H SO →24 100 C5H10O5

2. Dehidrasi pentosa menjadi furfural. 100 C5H10O5  →24

H SO

100 C5H4O2 + 300 H2O

Reaktor I memiliki kondisi operasi tekanan atmosferik dan temperatur 700C dengan waktu tinggal 1jam (Bernard, 1982). Sedangkan reaktor II memiliki kondisi operasi diatas tekanan atmosferik yaitu 1000 psi pada suhu 220oC dengan waktu tinggal antara 0,5-100 sekon (Medeiros, 1985).

Air yang digunakan pada reaksi dehidrasi sebelumnya juga mengalami pemanasan awal pada heater sampai suhu 900C. Pada reaksi hidrolisis dalam reaktor I pentosan akan bereaksi menghasilkan pentosa. Kemudian pentosa akan mengalami reaksi dehidrasi membentuk furfural pada reakor II. Campuran keluaran dari reaktor II tersebut masih mengandung zat-zat pengotor seperti pentosa yang bersisa, pentosan (volatil), air dan asam sulfat. Untuk menguranginya, campuran tersebut melalui beberapa tahap pemurnian. Sebelum masuk ke dalam tahap pemurnian

campuran terlebih dahulu melewati cooler untuk menurunkan suhu sampai titik didih campuran tersebut

2.6.3 Tahap pemurnian ( Refining )

Campuran keluaran dari reaktor yang sebelumnya melalui cooler kemudian diumpankan ke dalam kolom ekstraktor. Kedalam kolom ekstraktor ditambahkan pelarut toluena yang nantinya akan mengikat furfural dari asam sulfat. Sedangkan kandungan air dan komponen lainnya disalurkan ke unit pengolahan limbah. Larutan furfural yang terikat didalam toluena dialirkan kedalam kolom destilasi untuk memisahkan furfural dari toluena. Toluena memiliki titik didih yang lebih rendah dari furfural sehingga toluena menguap dan memisah dari furfural. Kemudian toluena bisa digunakan kembali kedalam kolom ekstraksi. Dan dari kolom destilasi tersebut diperoleh furfural dengan kemurnian 98 %.

FLOWSHEET PRA RANCANGAN PABRIK PEMBUATAN

FURFURL DARI KULIT KAPAS

AIR PROSES

E-221 P-211

P-223 E-224

STEAM 230 C

AIR PENDINGIN 30C

11 12 E-226 10 JE-227 P-311 F-312 15

AIR PENDINGIN BEKAS 35C

KONDENSAT 230 C

T-310 P-313 D-410 P-412 E-416 16 21 R-220 14 JE-225 E-413 25 26 P-415 E-510 P-511 P-512 E-513 P-514 22 23 19 E-314 P-315 E-411 FC FC 18 17 PC FC PC LI TC F-610 24 E-417 P-418 20 T-414 13 R-210 PI LI PI P-222 FC FC FC LI FC FC FC FC FC FC FC FC FC LI TC TC TC TC TC TC TC TC TC TC TC M-110 J-111 C-112 J-113 F-122 P-121

J-131 H-130 P-132

RESIDU 8 7 2 3 1 M-120 P-114 LI FC FC LI LI 5 6 4 FC 9

KE UNIT PENGOLAHAN LIMBAH

P-611 LC

PC

KONDENSAT 230 C

KONDENSAT 132,595 C AIR PENDINGIN BEKAS 45 C AIR PENDINGIN 5C

BAB III

NERACA MASSA

Kapasitas produksi : 1000 ton/tahun Operasi : 340 hari/tahun Basis perhitungan : 1 jam operasi Satuan : kg (kilogram)

1. CUTTING MACHINE (C-112)

Tabel 3.1 Neraca Massa pada Cutting Machine

NO KOMPONEN Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)

Alur 1 Alur 2

1. _{Alpha selulosa 557,6652 557,6652}

2 _{Pentosan 249,1696 249,1696}

3 _{Lignin 237,3044 237,3044}

4 _{Kadar Abu 142,3826 142,3826}

Jumlah _{1186,5218 1186,5218}

2. MIXER PENGENCERAN (M-120)

Tabel 3.2 Neraca Massa pada Mixer

NO KOMPONEN Masuk (kg/jam)

Keluar (kg/jam)

Alur 3 Alur 4 Alur 5

1 H2SO4 _31,5804 - _31,5804

2 Air _56,1430 149,5809 _205,7239

Jumlah 87,7234 _149,5809 237,3044

3. Leaching (T-110)

Tabel 3.3 Neraca Massa pada Leaching

NO KOMPONEN Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)

Alur 5 Alur 6 Alur 7 Alur 8

1 Alpha Selulosa - 557,6652 - 557,6652

2 Pentosan - 249,1696 - 308,4957

3 Lignin - 237,3044 - 237,3044

4 Kadar Abu - 142,3826 - 142,3826

5 Air 205,7239 - _{146,3979 -}

6 H2SO4 31,5804 - _{31,5804 -}

Jumlah 237,3044 1186,5218 177,9783 -

Jumlah 1423,8262 1423,8262

4. FILTER PRESS (H-120)

Tabel 3.4 Neraca Massa pada Filter Press

NO KOMPONEN Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)

Alur 7 Alur 8 Alur 27 Alur 9

1 Alpha Selulosa - 557,6652 557,6652 -

2 Pentosan - 308,4957 21,5947 286,9010

3 Lignin - 237,3044 237,3044 -

4 Kadar Abu - 142,3826 142,3826 -

5 Air 146,3979 - 2,2106 136,1500

6 H2SO4 31,5804 - 10,2479 29,3698

Jumlah 177,9783 1245,8479 971,4054 452,4208

5. REAKTOR I (R-210)

Tabel 3.5 Neraca Massa pada Reaktor-01

NO KOMPONEN Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)

Alur 9 Alur 10

1. H2SO4 29,3698 29,3698

2. Air 136,1500 100,9395

3. Pentosan 286,9010 28,6901

4. Pentosa - 293,4215

Jumlah 452,4208 452,4208

6. REAKTOR II (R-220)

Tabel 3.6 Neraca Massa pada Reaktor-02

NO KOMPONEN Masuk (kg/jam)

Keluar (kg/jam)

Alur 11 Alur 12 Alur 13

1. H2SO4

29,3698 - 29,3698

2. Air

100,9395 5800,0891 5985,5340 3. Pentosan

28,6901 - 28,6901

4. Pentosa

293,4215 - 58,6843

5. Furfural

- - 150,2318

Jumlah 442,4896

5800,0891 6177,2047

7. KOLOM EKSTRAKSI (T-310) Tabel 3.7 Neraca Massa pada Ekstraksi

NO KOMPONEN Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)

Alur 15 Alur 16 Alur 17 Alur 18

1. H2SO4

29,3698 - 29,3698 -

2. Air

5985,5340 184,0730 6169,6069 - 3. Pentosan

28,6901 - 28,6901 -

4. Pentosa

58,6843 - 58,6843 -

5. Furfural

150,2318 - 27,6828 122,5490

6. Toluena 12087,4585 - 12087,4585

Jumlah 6252,5100 12271,5315 6314,0339 12210,0075

Jumlah 18301,7245 18301,7245

8. VAPORIZER (E-510)

Tabel 3.8 Neraca Massa pada Vaporizer

NO KOMPONEN

Masuk

(kg/jam) Keluar (kg/jam)

Alur 17 Alur 22 Alur 23

1. H2SO4

29,3698 - 29,3698

2. Air

6169,6069 6117,3940 52,2130

3. Pentosan

28,6901 28,6901 -

4. Pentosa

58,6843 58,6843 -

5. Furfural

27,6828 27,6828 -

Jumlah 6314,0339

6232,4511 81,5828

Jumlah 6314,0339

9. DESTILASI (D-410)

Tabel 3.9 Neraca Massa pada Destilasi

NO KOMPONEN Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)

Alur 19 Alur 20 Alur 21

1. Toluena

12087,4585 12085,0076 2,4510

2. Furfural

122,5490 2,4510 120,0981

Jumlah

12210,0075 12087,4585 122,5490 Jumlah

12210,0075 12210,0075

10.KONDENSOR (PADA DESTILASI)

Tabel 3.10 Neraca Massa pada Kondensor

Komponen

Masuk Keluar

Alur Vd Alur Ld Alur D

Kmol/jam Kg/jam Kmol/jam Kg/jam Kmol/jam Kg/jam Toluena 171,4411 15772,5768 40,0823 3687,5692 171,4411 15772,5768

Furfural 0,0333 3,1989 0,0078 0,7479 0,0333 3,1989

Jumlah 171,4744 15775,7757 40,0901 3688,3171 171,4744 15775,7757

11.REBOILER (PADA DESTILASI)

Tabel 3.11 Neraca Massa pada Reboiler

Komponen

Masuk Keluar

Alur Lb Alur Vb Alur B

Kmol/jam Kg/jam Kmol/jam Kg/jam Kmol/jam Kg/jam Toluena

171,4677 15775,0278 171,4411 15582,6852 0,0266 2,4510 Furfural

1,2843 123,2969 0,0333 3,1987 1,2510 120,0980 Jumlah

BAB IV

NERACA PANAS

Basis perhitungan : 1 jam operasi Satuan operasi : KJ/jam Temperatur basis : 25oC 4.1 Reaktor I ( R-210 )

Tabel 4.1 Neraca Panas Reaktor I ( R-210 )

Komponen Masuk (KJ/jam) Keluar (KJ/jam)

Umpan

7164,6875 -

Produk

- 56742,8419

Panas Reaksi

- 4371507,6510

Steam

4421085,8054 -

Total

4428250,4929 4428250,4929

4.2 Heater I ( E-221)

Tabel 4.2 Neraca Panas Heater I ( E-221)

Komponen Masuk (KJ/jam) Keluar (KJ/jam)

Umpan

56742,8419 -

Produk

- 81961,8827

Steam

25219,0408 -

Total

81961,8827 81961,8827

4.3 Heater II ( E-224 )

Tabel 4.3 Neraca Panas Heater II ( E-224 )

Komponen Masuk (KJ/jam) Keluar (KJ/jam)

Umpan

120657,9254 -

Produk

- 1568553,0306

Steam

1447895,1052 -

Total

4.4 Reaktor II (R-220)

Tabel 4.4 Neraca Panas Reaktor II ( R-220 )

Komponen Masuk (KJ/jam) Keluar (KJ/jam)

Umpan

81961,8827 -

Produk

- 4972129,7396

Panas Reaksi

- -4780549,6596

Air Pendingin

109618,1973 -

Total

191580,0800 191580,0800

4.5 Cooler I ( E-226 )

Tabel 4.5 Neraca panas Cooler I ( E-226 )

Komponen Masuk (KJ/jam) Keluar (KJ/jam)

Umpan

4972129,7396 -

Produk

- 127490,5061

Air Pendingin

- 4844639,2335

Total

4972129,7396 4972129,7396

4.6 Heater III ( E-314)

Tabel 4.6 Neraca Panas Heater III ( E-314)

Komponen Masuk (KJ/jam) Keluar (KJ/jam)

Umpan

101319,0572 -

Produk

- 1743336,2258

Steam

1642017,1686 -

Total

1743336,2258 1743336,2258

4.7 Kondensor (E-413)

Tabel 4.7 Neraca Panas Kondensor (pada Destilasi)

Komponen Masuk (KJ/jam) Keluar (KJ/jam)

Umpan

7967045,8547 -

Produk

- 1963261,7507

Air Pendingin

- 6003784,1040

Total

4.8 Reboiler ( E-411 )

Tabel 4.8 Neraca Panas Reboiler (E-411)

Komponen Masuk (KJ/jam) Keluar (KJ/jam)

Umpan

7985745,2396 -

Produk

- 11447326,3281

Steam

3461581,0886 -

Total

11447326,3281 11447326,3281

4.9 Vaporizer (E-510)

Tabel 4.9 Neraca Panas Vaporizer

Komponen Masuk (KJ/jam) Keluar (KJ/jam)

Umpan

641607,9829 -

Produk

- 16647426,5359

Steam

16005818,5531 -

Total

16647426,5359 16647426,5359 4.10 Cooler II ( E-416 )

Tabel 4.10 Neraca Panas Cooler II ( E-416 )

Komponen Masuk (KJ/jam) Keluar (KJ/jam)

Umpan _{28876,5617 -}

Produk _{- 1035,1560}

Air Pendingin _{- 27841,4056}

Total _{28876,5617 28876,5617}

4.11 Cooler III (E-417)

Tabel 4.11 Neraca Panas Cooler III (E-417)

Komponen Masuk (KJ/jam) Keluar (KJ/jam)

Umpan _{1486237,7235 -}

Produk _{- 99082,5149}

Air Pendingin _{- 1387155,2086}

4.12 Cooler IV (E-513)

Tabel 4.12 Neraca Panas Cooler IV (E-513)

Komponen Masuk (KJ/jam) Keluar (KJ/jam)

Umpan 108960,8096 -

Produk - 1992,2356

Air Pendingin - 106968,5740

BAB V

SPESIFIKASI PERALATAN

V

.1 Tangki Penyimpanan H2SO4 (F-122)

Fungsi : tempat penyimpanan H2SO4 selama 30 hari

Bentuk : silinder vertikal, alas datar dan tutup ellipsoidal Bahan konstruksi : Stainless Steel SA-240

Kapasitas : 12,0211 m3 Jumlah : 1 unit Kondisi penyimpanan :

Temperatur : 30 °C Tekanan : 1 atm Kondisi Fisik :

Silinder

Diameter : 2,0945 m

Tinggi : 3,1417 m

Tebal : 1 3/4 in

Tutup

Diameter : 2,0945 m Tinggi : 0,5236 m Tebal : 1 3/4 in

V.2 Tangki Penyimpanan Toluena (F-312)

Fungsi : Menyimpan Toluena untuk kebutuhan 7 hari Bentuk : silinder vertikal, alas datar dan tutup ellipsoidal Bahan konstruksi : Carbon Steel SA-283 Grade C

Kapasitas : 2351,5952 m3 Jumlah : 1 unit

Kondisi penyimpanan :

Tekanan : 1 atm Kondisi Fisik :

Silinder

Diameter : 10,2549 m

Tinggi : 15,3824 m

Tebal : 2 in

Tutup

Diameter : 10,2549 m Tinggi : 2,5637 m

Tebal : 2 in

V.3 Tangki Penyimpanan Furfural (F-610)

Fungsi : Menyimpan Furfural untuk kebutuhan 30 hari

Bentuk : silinder vertikal, alas datar dan tutup ellipsoidal Bahan konstruksi : Carbon Steel SA-283 Grade C

Kapasitas : 96,4673 m3 Jumlah : 1 unit Kondisi penyimpanan :

Temperatur : 30 °C Tekanan : 1 atm Silinder

• Diameter : 4,1933 m

• Tinggi : 6,2899 m

• Tebal : 1 3/4 in

Tutup

• Diameter : 4,1933 m

• Tinggi : 1,0483 m

• Tebal : 1 3/4 in

•

V.4 Cutting Machine (C-112)

Jenis : Rotary Knife Bahan Konstruksi : Baja karbon

Jumlah : 1 unit

Daya : 2 Hp

V. 5 Screw Conveyor (J-113)

Fungsi : transportasi kulit kapas ke cutting Machine (C-112) Bahan konstruksi : Baja karbon

Jumlah : 1 unit Daya motor : 0,25 Hp

V. 6 Screw Conveyor (J-131)

Fungsi : transportasi campuran kulit kapas kulit kapas dan asam sulfat dari Mixer (M-110) menuju Filter Press (H-130) Bahan konstruksi : Baja karbon

Jumlah : 1 unit Daya motor : 0,125 Hp

V. 7 Bucket Elevator (J-111)

Fungsi : transportasi kulit kapas dari Cutting machine (C-112) menuju mixer (M-110)

Bahan konstruksi : Baja karbon Jumlah : 1 unit Daya motor : 0,5 Hp

V.8 Tangki pengenceran H2SO4 (M-120)

Fungsi : Untuk mengencerkan H2SO4 dari 36 % menjadi 26,6%.

Bahan konstruksi : Stainless Steel SA-240

Bentuk : Silinder vertikal dengan alas datar dan tutup ellipsoidal

Jumlah : 1 buah

Kapasitas : 0,2355 m3 Kondisi penyimpanan :

Tekanan : 1 atm Kondisi fisik :

Silinder

Diameter : 0,5313 m

Tinggi : 0,5047 m

Tebal : 1 1/2 in

Tutup

Diameter : 0,5313 m Tinggi : 0,1328 m Tebal : 1 1/2 in

Pengaduk

Jenis pengaduk : turbin daun enam datar Jumlah baffle : 4 buah

Diameter impeller : 0,1771 m Daya motor : 0,125 Hp

V.9 Tangki pencampur H2SO4 dan Kulit kapas (M-110)

Fungsi : Untuk mencampur H2SO4 dan kulit kapas untuk kebutuhan

1 jam

Bahan konstruksi : Stainless Steel SA-240

Bentuk : Silinder vertikal dengan alas datar dan tutup ellipsoidal

Jumlah : 1 buah

Kapasitas : 4,2352 m3 Kondisi penyimpanan :

Temperatur : 30 °C Tekanan : 1 atm Kondisi fisik :

Silinder

Diameter : 1,3921 m

Tinggi : 1,3225 m

Tutup

Diameter : 1,3921 m Tinggi : 0,3480 m Tebal : 1 1/2 in

Pengaduk

Jenis pengaduk : turbin daun enam datar Jumlah baffle : 4 buah

Diameter impeller : 0,4640 m Daya motor : 0,125 Hp V.10 Filter Press (H-130)

Fungsi : Untuk memisahkan kulit kapas dari larutannya Bahan konstruksi : Carbon Steel, SA-36

Bentuk : Plate and Frame Filter Press

Jumlah : 1 buah

Bahan media filter : kanvas Luas efektif penyaringan : 10,8619 m2 Jumlah Plate : 10

Jumlah frame : 10 V.11 Reaktor I (R –210)

Fungsi : Tempat terjadinya reaksi hidrolisa Pentosan menjadi

Pentosa

Jenis

:

Mixed Flow Reactor

Bentuk : Silinder tegak, tutup dan alas elipsoidal Bahan konstruksi : Stainless Steel SA-240

Kapasitas : 306,6439 m3 Jumlah : 1 unit Kondisi operasi :

Temperatur masuk : 30 °C Temperatur keluar : 70 °C Tekanan operasi : 1 atm

Kondisi Fisik : Silinder

• Diameter : 5,1864 m

• Tinggi : 3,6305 m

• Tebal : 1,125 in

Tutup

• Diameter : 5,1864 m

• Tinggi : 1,2966 m

• Tebal : 1,125 in

Pengaduk

Jenis pengaduk : turbin impeller daun enam Jumlah baffle : 2 buah

Diameter impeller : 1,7288 m Daya motor : 87 hp Jaket Pemanas

• Diameter : 5,2436 m

• Tebal Jaket : 1,125 in

•

V.12 Reaktor II (R –220)

Fungsi : Tempat terjadinya reaksi dehidrasi pentosa menjadi

furfural

Jenis : Plug flow reactor

Bentuk : Silinder vertikal dengan alas dan tutup datar Bahan konstruksi : Stainless Steel SA-240

Kapasitas : 19,2724 m3

Jumlah : 1 unit

Kondisi operasi :

Temperatur masuk : 150 °C Temperatur keluar : 150 °C

Tekanan operasi : 1000 psi = 68,046 atm Kondisi Fisik :

- Diameter : 0,101 m Pipa

- Panjang : 8 m - Jumlah : 301 buah - Tebal : 1,125 in

- Diameter : 2,8882 m Shell

- Panjang : 8 m - Tebal : 1,125 in Jaket Pemanas

• Diameter : 2,8882 m

• Tebal Jaket : 3 in

•

V.13 Ekstraktor (T-310)

• Fungsi : tempat terjadi ekstraksi furfural Jenis : stirred tank

• Bentuk : silinder vertikal dengan alas dan tutup ellipsoidal

• Jumlah : 4 unit

Bahan konstruksi : Stainless Steel SA-240

• Kapasitas : 24,1944 m³

•

• Kondisi operasi :

• Temperatur : 25°C

• Tekanan : 1 atm

• Ukuran :

• Silinder

• Diameter : 3,2276 m

• Tinggi : 2,6897 m

• Tebal : 1/4 in

• Diameter : 3,2276 m

• Tinggi : 0,8069 m

• Tebal : 1/4 in

•

• Jenis pengaduk

• Jumlah baffle : 4 buah

: Flat 6 blade turbin impeller

• Diameter impeler : 1,0759 m

• Daya motor : 2 hp

V.14 DESTILASI (D-410)

Fungsi : memisahkan furfural dari toluena. Jenis : sieve – tray

Bentuk : silinder vertikal dengan alas dan tutup ellipsoidal Bahan konstruksi : Carbon steel SA-283 grade C

Jumlah : 1 unit Kondisi operasi:

Temperatur : 111,032°C Tekanan : 1 atm Kondisi Fisik :

- Silinder

Diameter : 0,8628 m Tinggi : 4,8 m Tebal : 1/4 in - Tutup

Diameter : 0,8628 m Tinggi : 0,22 m Tebal : 1/4 in - Piring:

Jumlah : 12

Diameter lubang : 4,5 mm Jarak piring : 0,4 m

•

V.15 Heater 1 (E-224)

Fungsi : menaikkan temperatur air proses sebelum masuk ke Reaktor II

Jenis : Double Pipe Heat Exchanger

Dipakai : Pipa 2 × 1 1/4 in IPS, 20 ft

Jumlah : 1 unit

Suhu umpan masuk : 30 0C Suhu umpan keluar : 90 0C Suhu steam masuk : 180 0C Suhu steam keluar : 180 0C Jumlah hairpin : 3 buah V.16 Heater 2 (E-222)

Fungsi : menaikkan temperatur larutan sebelum masuk ke Reaktor II

Jenis : Double Pipe Heat Exchanger

Dipakai : Pipa 2 × 1 1/4 in IPS, 5 ft

Jumlah : 1 unit

Suhu umpan masuk : 70 0C Suhu umpan keluar : 90 0C Suhu steam masuk : 180 0C Suhu steam keluar : 180 0C Jumlah hairpin : 1 V.17 Heater 3(E-314)

Fungsi : menaikkan temperatur larutan sebelum masuk ke Destilasi

Jenis : Double Pipe Heat Exchanger

Dipakai : Pipa 3 × 2 in IPS, 20 ft

Jumlah : 1 unit

Suhu umpan keluar : 111,032°C Suhu steam masuk : 180 0C Suhu steam keluar : 180 0C Jumlah hairpin : 4 V.18 Reboiler (E-411)

Fungsi : menaikkan temperatur campuran furfural dan toluena sebelum dimasukkan kembali ke kolom destilasi.

Jenis : 1-2 Shell and Tube Exchanger

Jumlah : 1 unit

Suhu umpan masuk : 111,032°C Suhu umpan keluar : 160,632°C Suhu steam masuk : 180 0C Suhu steam keluar : 180 0C Diameter shell : 15,25 in

Pitch (PT) : 1 in square pitch

Diameter tube : 3/4 in

Jenis tube : 18 BWG

Jumlah tube : 140

Panjang tube : 6 ft V.19 Vaporizer (D-510)

Fungsi : menaikkan temperatur campuran dan menguapkan komponen campuran sehingga yang tertinggal asam sulfat.

Jenis : 1-2 Shell and Tube Exchanger

Jumlah : 1 unit

Suhu umpan masuk : 25°C Suhu umpan keluar : 170°C Suhu steam masuk : 180 0C Suhu steam keluar : 180 0C Diameter shell : 17,25 in

Pitch (PT) : 1 1/4 in triangular pitch

Diameter tube : 1 in

Jenis tube : 18 BWG

Jumlah tube : 106

Panjang tube : 15 ft V.20 Kondensor (E-413)

Fungsi : mengubah fasa uap campuran furfural dan toluena menjadi fasa cair

Jenis : 1-2 Shell and Tube Exchanger

Jumlah : 1 unit

Suhu umpan masuk : 111,032°C Suhu umpan keluar : 110,785°C Suhu air pendingin masuk : 25 0C Suhu air pendingin keluar : 60 0C Diameter shell : 29 in

Pitch (PT) : 1 1/4 in triangular pitch

Diameter tube : 1 in

Jenis tube : 18 BWG

Jumlah tube : 338

Panjang tube : 8 ft V.21 Cooler 1 (E-226)

Fungsi : menurunkan temperatur larutan sebelum masuk ke ekstraksi.

Jenis : 1-2 Shell and Tube Exchanger

Jumlah : 1 unit

Suhu umpan masuk : 220 0C Suhu umpan keluar : 30 0C Suhu air pendingin masuk : 25 0C Suhu air pendingin keluar : 60 0C Diameter shell : 25 in

Pitch (PT) : 1 1/4 in triangular pitch

Diameter tube : 1 in

Jenis tube : 18 BWG

Jumlah tube : 256

Panjang tube : 6 ft V.22 Cooler 2 (E-513)

Fungsi : menurunkan temperatur asam sulfat.

Jenis : Double Pipe Heat Exchanger

Dipakai : Pipa 2 × 1 1/4 in IPS, 10 ft

Jumlah : 1 unit

Suhu umpan masuk : 220 0C Suhu umpan keluar : 30 0C Suhu air pendingin masuk : 25 0C Suhu air pendingin keluar : 60 0C Jumlah hairpun : 3 V.23 Cooler 3 (E-416)

Fungsi : menurunkan suhu furfural sebelum masuk ke tangki penyimpanan.

Jenis : Double Pipe Heat Exchanger

Dipakai : Pipa 2 × 1 1/4 in IPS, 10 ft

Jumlah : 1 unit

Suhu umpan masuk : 160,63°C Suhu umpan keluar : 30 0C Suhu air pendingin masuk : 25 0C Suhu air pendingin keluar : 60 0C Jumlah hairpin : 1 V.24 Cooler 4 (E-417)

Fungsi : menurunkan temperatur toluena sebelum dimasukkan kembali ke tangki penyimpanan.

Jenis : 1-2 Shell and Tube Exchanger

Jumlah : 1 unit

Suhu umpan masuk : 110,785°C Suhu umpan keluar : 30°C Suhu air pendingin masuk : 25 0C Suhu air pendingin keluar : 60 0C Diameter shell : 15,25 in

Pitch (PT) : 1 in square pitch

Diameter tube : 3/4 in

Jenis tube : 18 BWG

Jumlah tube : 122

Panjang tube : 6 ft V.25 Ekspander 1 (JE-225)

Fungsi : menurunkan tekanan larutan sebelum didinginkan pada cooler (E-226).

Jenis : Centrifugal Expander

Daya : -5,1680 hp

V.26 Ekspander 2 (JE-227)

Fungsi : menurunkan tekanan larutan sebelum dimasukkan ke ekstraktor.

Jenis : Centrifugal Expander

Daya : -7,6743 hp

V.27 Pompa (P-114)

Fungsi : memompa asam sulfat dari Mixer 120) ke Mixer (M-110)

Jenis : Positive displament (Rotary Pump) Bahan konstruksi : commercial steel

Daya motor : 0,25 Hp Jumlah : 1 unit

V.28 Pompa (P-121)

Fungsi : memompa asam sulfat dari tangki asam sulfat ke Mixer (M-120)

Jenis : Positive displament (Rotary Pump) Bahan konstruksi : commercial steel

Daya motor : 0,25 Hp Jumlah : 1 unit V.29 Pompa (P-132)

Fungsi : memompa campuran dari Filter Press (H-130) ke Reaktor I (R-210)

Jenis : Positive displament (Rotary Pump) Bahan konstruksi : commercial steel

Daya motor : 0,25 Hp Jumlah : 1 unit V.30 Pompa (P-211)

Fungsi : memompa campuran dari Reaktor I (R-210) ke Heater (E-221)

Jenis : Positive displament (Rotary Pump) Bahan konstruksi : commercial steel

Daya motor : 0,25 Hp

Jumlah : 1 unit

V.31 Pompa (P-222)

Fungsi : memompa campuran dari Heater (E-221) ke Reaktor II ( R-220) Jenis : pompa sentrifugal

Bahan konstruksi : Positive displament (Rotary Pump) Daya motor : 1,75 Hp

V.32 Pompa (P– 223)

Fungsi : memompa air proses dari Heater (E-224) ke Reaktor II ( R-220)

Jenis : Pompa sentrifugal Bahan konstruksi : commercial steel Daya motor : 19 Hp

Jumlah : 1 unit V.33 Pompa (P-311)

Fungsi : memompa campuran dari tangki Penyimpanan Tolueana (F-312) ke Ekstraktor ( T-310)

Jenis : pompa sentrifugal Bahan konstruksi : commercial steel Daya motor : 0,25 Hp

Jumlah : 1 unit V.34 Pompa (P-313)

Fungsi : memompa campuran dari Ekstraktor ( T-310) ke Heater (E-314)

Jenis : pompa sentrifugal Bahan konstruksi : commercial steel Daya motor : 0,25 Hp

Jumlah : 1 unit V.35 Pompa (P-315)

Fungsi : memompa campuran dari Heater (E-314) ke Destilasi

(D-410)

Jenis : pompa sentrifugal Bahan konstruksi : commercial steel Daya motor : 0,25 Hp

Jumlah : 1 unit V.36 Pompa (P-412)

Fungsi : memompa campuran dari Destilasi (D-410) ke Cooler (E-415) Jenis : pompa sentrifugal

Bahan konstruksi : commercial steel Daya motor : 0,25 Hp

Jumlah : 1 unit V.37 Pompa (P-415)

Fungsi : memompa kondensat dari Tangki penampung kondensat (T- 414) ke Cooler (D-417)

Jenis : pompa sentrifugal Bahan konstruksi : commercial steel Daya motor : 0,25 Hp

Jumlah : 1 unit

V.38 Pompa (P-418)

Fungsi : memompa Toluena dari Cooler (E-417) ke tangki toluena (F-312)

Jenis : pompa sentrifugal Bahan konstruksi : commercial steel Daya motor : 0,25 Hp

Jumlah : 1 unit V.39 Pompa (P-511)

Fungsi : memompa campuran dari kolom Ekstraksi (T-310) ke Vaporizer (D-510)

Jenis : Pompa sentrifugal Bahan konstruksi : commercial steel Daya motor : 0,25 Hp

V.40 Pompa (P-512)

Fungsi : memompa Asam sulfat dari Vaporizer (E-510) ke Cooler

(E-513)

Jenis : pompa sentrifugal Bahan konstruksi : Stainless Steel Daya motor : 0,25 Hp Jumlah : 1 unit V.41 Pompa (P-514)

Fungsi : memompa Asam sulfat dari Cooler (E-513) ke Tangki asam sulfat (F-122)

Jenis : pompa sentrifugal Bahan konstruksi : Stainless Steel Daya motor : 0,25 Hp Jumlah : 1 unit

V.42 Pompa (P-611)

Fungsi : memompa furfural dari kolom Cooler (E-415) ke Tangki penyimpanan (F-610)

Jenis : pompa sentrifugal Bahan konstruksi : commercial steel Daya motor : 0,25 Hp

Jumlah : 1 unit

V.43 Tangki Penampung destilat sesudah kondensor

Fungsi : Untuk menampung kondensat keluaran kondensor Bentuk : Tangki silinder vertikal dengan alas datar dan tutup

ellipsoidal

Bahan : Carbon steel, SA – 285 Grade C

Jumlah : 1 unit

Kondisi Operasi : Temperatur (T) = 30 0C

Kondisi fisik :

• Silinder

Diameter : 2,2222 m Tinggi : 3,3332 m Tebal : 2 in

• Tutup

Diameter : 2,2222 m Tinggi : 0,5555 m Tebal : 1,5 in

INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA

6.1 Instrumentasi

Instrumentasi adalah suatu alat yang dipakai di dalam suatu proses kontrol untuk mengatur jalannya proses agar diperoleh hasil sesuai dengan yang diharapkan. Dalam suatu pabrik kimia, pemakaian instrumen merupakan suatu hal yang sangat penting karena dengan adanya rangkaian instrumen tersebut maka operasi semua peralatan yang ada di dalam pabrik dapat dimonitor dan dikontrol dengan cermat, mudah dan efisien, sehingga kondisi operasi selalu berada dalam kondisi yang diharapkan. Namun pada dasarnya, tujuan pengendalian tersebut adalah agar kondisi proses di pabrik mencapai tingkat kesalahan (error) yang paling minimum sehingga produk dapat dihasilkan secara optimal (Perry & Green, 1999).

Fungsi instrumentasi adalah sebagai pengontrol, penunjuk (indicator), pencatat (recorder), dan pemberi tanda bahaya (alarm). Instrumentasi bekerja dengan tenaga mekanik atau tenaga listrik dan pengontrolannya dapat dilakukan secara manual atau otomatis. Instrumen digunakan dalam industri kimia untuk mengukur variabel-variabel proses seperti temperatur, tekanan, densitas, viskositas, panas spesifik, konduktifitas, pH, kelembaman, titik embun, tinggi cairan (liquid

level), laju alir, komposisi, dan moisture content. Instrumen-instrumen tersebut

mempunyai tingkat batasan operasi sesuai dengan kebutuhan pengolahan (Peters et.al., 2004).

Variabel-variabel proses yang biasanya dikontrol/diukur oleh instrumen adalah (Considine, 1985) :

1. Variabel utama, seperti temperatur, tekanan, laju alir, dan level cairan.

2. Variabel tambahan, seperti densitas, viskositas, panas spesifik, konduktivitas, pH, humiditas, titik embun, komposisi kimia, kandungan kelembaban, dan variabel lainnya.

Secara umum, kerja dari alat-alat instrumentasi dapat dibagi dua bagian yaitu operasi secara manual dan operasi secara otomatis. Penggunaan instrumen pada suatu

peralatan proses bergantung pada pertimbangan ekonomis dan sistem peralatan itu sendiri. Pada pemakaian alat instrumentasi juga harus ditentukan apakah alat-alat itu dipasang pada peralat-alatan proses (manual control) atau disatukan dalam suatu ruang kontrol yang dihubungkan dengan bagian peralatan (automatic control) (Perry & Green, 1999).

Menurut sifatnya konsep dasar pengendalian proses ada dua jenis, yaitu :

− Pengendalian secara manual

Tindakan pengendalian yang dilakukan oleh manusia. Sistem pengendalian ini merupakan sistem yang ekonomis karena tidak membutuhkan begitu banyak instrumentasi dan instalasinya. Namun pengendalian ini berpotensi tidak praktis dan tidak aman karena sebagai pengendalinya adalah manusia yang tidak lepas dari kesalahan.

− Pengendalian secara otomatis

Berbeda dengan pengendalian secara manual, pengendalian secara otomatis menggunakan instrumentasi sebagi pengendali proses, namun manusia masih terlibat sebagai otak pengendali. Banyak pekerjaan manusia dalam pengendalian secara manual diambil alih oleh instrumentasi sehingga membuat sistem pengendalian ini sangat praktis dan menguntungkan.

Hal-hal yang diharapkan dari pemakaian alat-alat instrumentasi adalah:

− Kualitas produk dapat diperoleh sesuai dengan yang diinginkan

− Pengoperasian sistem peralatan lebih mudah

− Sistem kerja lebih efisien

− Penyimpangan yang mungkin terjadi dapat diketahui dengan cepat

Faktor-faktor yang perlu diperhatikan dalam instrumen-instrumen adalah (Peters et.al., 2004) :

1. Range yang diperlukan untuk pengukuran

2. Level instrumentasi

3. Ketelitian yang dibutuhkan 4. Bahan konstruksinya

5. Pengaruh pemasangan instrumentasi pada kondisi proses

6.1.1 Tujuan Pengendalian

Tujuan perancangan sistem pengendalian dari pabrik pembuatan furfural dari kulit kapas adalah sebagai keamanan operasi pabrik yang mencakup :

− Mempertahankan variabel-variabel proses seperti temperatur dan tekanan tetap berada dalam rentang operasi yang aman dengan harga toleransi yang kecil.

− Mendeteksi situasi berbahaya kemungkinan terjadinya kebocoran alat, karena komponen zat yang digunakan pada pabrik sangat mudah terbakar. Pendeteksian dilakukan dengan menyediakan alarm dan sistem penghentian operasi secara otomatis (automatic shut down systems).

− Mengontrol setiap penyimpangan operasi agar tidak terjadi kecelakaan kerja maupun kerusakan pada alat proses.

6.1.2 Jenis-jenis Pengendalian dan Alat Pengendali

Sistem pengendalian yang digunakan pada pabrik ini menggunakan dan mengkombinasikan beberapa tipe pengendalian sesuai dengan tujuan dan keperluannya :

1. Feedback control

Perubahan pada sistem diukur (setelah adanya gangguan), hasil pengukuran dibandingkan dengan set point, hasil perbandingan digunakan untuk mengendalikan variabel yang dimanipulasi.

2. Feedforward control

Besarnya gangguan diukur (sensor pada input), hasil pengukuran digunakan untuk mengendalikan variabel yang dimanipulasi.

3. Adaptive control

Sistem pengendalian yang dapat menyesuaikan parameternya secara otomatis sedemikian rupa untuk mengatasi perubahan yang terjadi dalam proses yang dikendalikannya, umumnya ditandai dengan adanya reset input pada controller (selain set point pada input dari sensor).

4. Inferential control

Seringkali variabel yang ingin dikendalikan tidak dapat diukur secara langsung, sebagai solusinya digunakan sistem pengendalian di mana variabel yang terukur digunakan untuk mengestimasi variabel yang akan dikendalikan, variabel terukur

dan variabel tak terukur tersebut dihubungkan dengan suatu persamaan matematika.

Pengendalian yang banyak digunakan adalah jenis feedback (umpan balik) berdasarkan pertimbangan kemudahan pengendalian. Diagram balok untuk sistem pengendalian ini secara umum dapat dilihat pada Gambar 6.1 berikut ini :

controller

Elemen Pengendali

Akhir

Proses

measuring device +

gangguan (disturbances)

Gambar 6.1 Diagram Balok Sistem Pengendalian Feedback

Pengukuran nilai keempat variabel di atas menggunakan bantuan sensor untuk mendeteksi nilai masing-masing variabel proses. Sedangkan variabel proses yang lain termasuk dalam kategori tertentu karena variabel itu tergantung kebutuhan akan proses yang melibatkannya. Variabel proses tersebut antara lain :

a. Konsentrasi

b. Kepadatan (density) dan spesific gravity

c. Kelembaban (humidity) dan kadar air (moisture)

Untuk pengukuran nilai variabel proses di atas dapat digunakan sebuah penganalisis (analyzer).

Gambar 6.2 Sebuah Loop Pengendalian

Dari gambar di atas dapat dijelaskan bahwa dalam proses terdapat variabel proses yang diantisipasi oleh elemen primer sebagai nilai perubahan proses misalnya naik turunnya level suatu tangki, tinggi rendahnya temperatur, cepat lambatnya aliran fluida, dan tinggi rendahnya tekanan dalam suatu tangki. Variabel proses ini bersifat relatif atau dalam kondisi berubah-ubah. Sensor diterjemahkan sebagai harga

pengukuran. Untuk lebih jelasnya, gambar di bawah ini merupakan suatu contoh aktual dari suatu proses yang terkendali.

Pada dasarnya sistem pengendalian terdiri dari (Considine, 1985) : a. Elemen Primer (Primary Element)

Elemen Primer berfungsi untuk menunjukkan kualitas dan kuantitas suatu variabel proses dan menerjemahkan nilai itu dalam bentuk sinyal dengan

menggunakan transducer sebagai sensor. Ada banyak sensor yang digunakan tergantung variabel proses yang ada.

− Sensor untuk temperatur, yaitu bimetal, thermocouple, termal mekanik, dll.

− Sensor untuk tekanan, yaitu diafragma, cincin keseimbangan, dll.

− Sensor untuk level, yaitu pelampung, elemen radioaktif, perbedaan tekanan, dll.

− Sensor untuk aliran atau flow, yaitu orifice meter, nozzle dll.

b. Elemen Pengukuran (Measuring Element) ELEMEN PENGENDALI

PROSES ELEMEN

PENGUKURAN ELEMEN

PRIMER

ELEMEN PENGENDALI

AKHIR

GANGGUAN

Elemen Pengukuran berfungsi mengonversikan segala perubahan nilai yang dihasilkan elemen primer yang berupa sinyal ke dalam sebuah harga pengukuran yang dikirimkan transmitter ke elemen pengendali.

− Tipe Konvensional

Tipe ini menggunakan prinsip perbedaan kapasitansi.

− Tipe Smart

Tipe smart menggunakan microprocessor electronic sebagai pemroses sinyal. c. Elemen Pengendali (Controlling Element)

Elemen pengendali berfungsi menerima sinyal dari elemen pengukur yang kemudian dibandingkan dengan set point di dalam pengendali (controller). Hasilnya berupa sinyal koreksi yang akan dikirim ke elemen pengendali menggunakan

processor (computer, microprocessor) sebagai pemroses sinyal pengendalian. Jenis elemen pengendali yang digunakan tergantung pada variabel prosesnya.

Untuk variabel proses yang lain misalnya :

a. Temperatur menggunakan Temperature Controller (TC) b. Tekanan menggunakan Pressure Controller (PC)

c. Aliran/flow menggunakan Flow Controller (FC) d. Level menggunakan Level Controller (LC)

d. Elemen Pengendali Akhir

Elemen pengendali akhir berperan mengonversikan sinyal yang diterimanya menjadi sebuah tindakan korektif terhadap proses. Umumnya industri menggunakan

control valve dan pompa sebagai elemen pengendali akhir.

1. Control valve

Control valve mempunyai tiga elemen penyusun, yaitu: − Positioner yang berfungsi untuk mengatur posisi actuator.

− Actuator Valve berfungsi mengaktualisasikan sinyal pengendali (valve).

Ada dua jenis actuator valve berdasarkan prinsip kerjanya yaitu :

Actuator ini menggunakan spring/per sebagai penggerak piston actuator.

b. Actuator aksi ganda (double acting)

Untuk menggerakkan piston, actuator ini menggunakan tekanan udara yang dimasukkan ke rumah actuator.

− Valve, merupakan elemen pengendali proses. Ada banyak tipe valve

berdasarkan bentuknya seperti butterfly valve, valve bola, dan valve segmen.

2. Pompa Listrik

Elemen pompa terdiri dari dua bagian, yaitu :

− Actuator Pompa.

Sebagai actuator pompa adalah motor listrik. Motor listrik mengubah tenaga listrik menjadi tenaga mekanik. Prinsip kerjanya berdasarkan induksi elektromagnetik yang menggerakkan motor.

− Pompa listrik berfungsi memindahkan/menggerakkan fluida baik itu zat cair, gas dan padat.

Secara garis besar, fungsi instrumentasi adalah sebagai berikut : 1. Penunjuk (indicator)

2. Pencatat (recorder) 3. Pengontrol (regulator)

4. Pemberi tanda bahaya (alarm)

Adapun instrumentasi yang digunakan dalam pabrik pembuatan bioetanol dari tandan kosong kelapa sawit adalah :

1. Untuk variabel temperatur:

• Temperature Controller (TC) adalah instrumentasi yang digunakan untuk

mengamati temperatur suatu alat dan bila terjadi perubahan dapat melakukan pengendalian

• Temperature Indicator Controller (TIC) adalah instrumentasi yang

digunakan untuk mengamati temperatur dari suatu alat 2. Untuk variabel tinggi permukaan cairan

• Level Controller (LC) adalah instumentasi yang digunakan untuk

mengamati ketinggian cairan dalam suatu alat dan bila terjadi perubahan dapat melakukan pengendalian.

• Level Indicator Contoller (LIC) adalah instrumentasi yang digunakan untuk

mengamati ketinggian cairan dalam suatu alat. 3. Untuk variabel tekanan

• Pressure Controller (PC) adalah instrumentasi yang digunakan untuk

mengamati tekanan operasi suatu alat dan bila terjadi perubahan dapat melakukan pengendalian.

• Pressure Indicator Controller (PIC) adalah instrumentasi yang digunakan

untuk mengamati tekanan operasi suatu alat. 4. Untuk variabel aliran cairan

• Flow Controller (FC) adalah instrumentasi yang digunakan untuk

mengamati laju alir larutan atau cairan yang melalui suatu alat dan bila terjadi perubahan dapat melakukan pengendalian (Kallen, 1961).

Proses pengendalian pada pabrik ini menggunakan feedback control

configuration karena selain biayanya relatif lebih murah, pengaturan sistem

pengendaliannya menjadi lebih sederhana. Konfigurasi ini mengukur secara langsung variabel yang ingin dikendalikan untuk mengatur harga variabel yang dimanipulasi. Tujuan pengendalian ini adalah untuk mempertahankan variabel yang dikendalikan pada level yang diinginkan (set point).

Sinyal output yang dihasilkan oleh pengendali feedback ini berupa pneumatic

signal yaitu dengan menggunakan udara tekan. Tipe pengendali feedback yang

digunakan pada perancangan ini, yaitu :

1.Jenis – P (Proportional), digunakan untuk mengendalikan tekanan gas.

2.Jenis – PI (Proportional Integral), digunakan untuk mengendalikan laju alir (flow), ketinggian (level) cairan, dan tekanan zat cair.

3.Jenis – PID (Proportional Integral Derivative), digunakan untuk mengendalikan temperatur.

FC LI

TC PI

Tangki

Reaktor

Cooler Heater

Pompa

LI

Mixer

TC TC

Reboiler

TC

Kondensor

TC

Kolom Destilasi

LC LC

LI

Gambar 6.3 Instrumentasi Pada Alat

Tabel 6.1 Daftar Penggunaan Instrumentasi pada Pra-rancangan Pabrik Pembuatan Furfural dari Kulit Kapas

No. Nama Alat Jenis

Instrumen Kegunaan

1 Tangki LI Mengetahui level cairan dalam tangki

2 Reaktor

TC Mengontrol suhu dalam reaktor

FC Mengontrol laju aliran steam yang masuk LI Mengontrol ketinggian cairan dalam reaktor

3 Cooler TC Mengontrol suhu dalam cooler

4 Heater TC Mengontrol suhu dalam heater

5 Mixer LI Mengetahui level cairan dalam mixer

6 Kolom destilasi

PC Mengontrol tekanan dalam kolom destilasi LC Mengontrol level cairan dalam kolom

destilasi

17 Reboiler TC Mengontrol suhu cairan dalam reboiler

8 Kondensor TC Mengontrol suhu cairan dalam kondensor

6.2 Keselamatan Kerja

Aktivitas masyarakat umumnya berhubungan dengan resiko yang dapat mengakibatkan kerugian pada badan atau usaha. Karena itu usaha-usaha keselamatan merupakan tugas sehari-hari yang harus dilakukan oleh seluruh karyawan. Keselamatan kerja dan keamanan pabrik merupakan faktor yang perlu diperhatikan secara serius. Dalam hubungan ini bahaya yang dapat timbul dari mesin, bahan baku dan produk, sifat zat, serta keadaan tempat kerja harus mendapat perhatian yang serius sehingga dapat dikendalikan dengan baik untuk menjamin kesehatan karyawan.

Perusahaan yang lebih besar memiliki divisi keselamatan tersendiri. Divisi tersebut mempunyai tugas memberikan penyuluhan, pendidikan, petunjuk-petunjuk, dan pengaturan agar kegiatan kerja sehari-hari berlangsung aman dan bahaya-bahaya yang akan terjadi dapat diketahui sedini mungkin, sehingga dapat dihindarkan (Bernasconi, 1995).

Statistik menunjukkan bahwa angka kecelakan rata-rata dalam pabrik kimia relatif tidak begitu tinggi. Tetapi situasi beresiko memiliki bentuk khusus, misalnya reaksi kimia yang berlangsung tanpa terlihat dan hanya dapat diamati dan dikendalikan berdasarkan akibat yang akan ditimbulkannya. Kesalahan-kesalahan dalam hal ini dapat mengakibatkan kejadian yang fatal (Bernasconi, 1995).

Gambar 6.4 Tingkat Kerusakan Di Suatu Pabrik

Dari 340 peristiwa

28 2

310 Hanya kerusakan

benda

Cedera ringan Cedera berat sampai

Kerusakan (badan atau benda) dapat terjadi secara tiba-tiba tanpa dikehendaki dan diduga sebelumnya. Keadaan atau tindakan yang bertentangan dengan aturan keselamtan kerja dapat memancing bahaya yang akut dan mengakibatkan terjadinya kerusakan.

Untuk menjamin keselamatan kerja, maka dalam perencanaan suatu pabrik perlu diperhatikan beberapa hal, yaitu :

Lokasi pabrik

− Sistem pencegahan kebocoran

− Sistem perawatan

− Sistem penerangan

− Tidak boleh merokok atau makan

− Tidak boleh minum minuman keras (beralkohol) selama bertugas

Bahaya dan tindakan-tindakan yang tidak memperhatikan keselamatan akan mengakibatkan kerusakan. Yang menjamin keselamatan kerja sebetulnya adalah pengetahuan mengenai bahaya sedini mungkin, sehingga pencegahan dapat diupayakan sebelum bahaya tersebut terjadi.

Berikut ini upaya-upaya pencegahan terhadap bahaya-bahaya yang mungkin terjadi pada pra – rancangan pabrik pembuatan etanol dapat dilakukan dengan cara : 1. Pencegahan terhadap kebakaran

− Memasang sistem alarm pada tempat yang strategis dan penting, seperti

power station, laboratorium dan ruang proses.

− Mobil pemadam kebakaran harus selalu dalam keadaan siap siaga di fire

station.

− Fire hydrant ditempatkan di daerah storage, proses, dan perkantoran.

− Fire extinguisher disediakan pada bangunan pabrik untuk memadamkan api

yang relatif kecil.

− Smoke detector ditempatkan pada setiap sub-stasiun listrik untuk mendeteksi

kebakaran melalui asapnya. 2. Memakai peralatan perlindungan diri

Di dalam pabrik disediakan peralatan perlindungan diri, seperti :

Pakaian luar dibuat dari bahan-bahan seperti katun, wol, serat, sintetis, dan asbes. Pada musim panas sekalipun tidak diperkenankan bekerja dengan keadaan badan atas terbuka.

− Sepatu pengaman

Sepatu harus kuat dan harus dapat melindungi kaki dari bahan kimia dan panas. Sepatu pengaman bertutup baja dapat melindungi kaki dari bahaya terjepit. Sepatu setengah tertutup atau bot dapat dipakai tergantung pada jenis pekerjaan yang dilakukan.

− Topi pengaman

Topi yang lembut baik dari plastik maupun dari kulit memberikan perlindungan terhadap percikan-percikan bahan kimia, terutama apabila bekerja dengan pipa-pipa yang letaknya lebih tinggi dari kepala, maupun tangki-tangki serta peralatan lain yang dapat bocor.

− Sarung tangan

Dalam menangani beberapa bahan kimia yang bersifat korosif, maka para operator diwajibkan menggunakan sarung tangan untuk menghindari hal-hal yang tidak diinginkan.

− Masker

Berguna untuk memberikan perlindungan terhadap debu-debu yang berbahaya ataupun uap bahan kimia agar tidak terhirup (Bernasconi, 1995).

3. Pencegahan terhadap bahaya mekanis

− Sistem ruang gerak karyawan dibuat cukup luas dan tidak menghambat kegiatan kerja karyawan.

− Alat-alat dipasang dengan penahan yang cukup kuat

− Peralatan yang berbahaya seperti ketel uap bertekanan tinggi, reaktor bertekanan tinggi dan tangki gas bertekanan tinggi, harus diberi pagar pengaman

4. Pencegahan terhadap bahaya listrik

− Setiap instalasi dan alat-alat listrik harus diamankan dengan pemakaian sekering atau pemutus hubungan arus listrik secara otomatis lainnya.

− Memasang papan tanda bahaya yang jelas pada daerah sumber tegangan tinggi

− Kabel-kabel listrik yang letaknya berdekatan dengan alat-alat yang beroperasi pada suhu tinggi harus diisolasi secara khusus

− Setiap peralatan atau bangunan yang menjulang tinggi harus dilengkapi dengan penangkal petir yang dibumikan (Bernasconi, 1995).

5. Menerapkan nilai-nilai disiplin bagi karyawan

− Setiap karyawan bertugas sesuai dengan pedoman-pedoman yang diberikan dan mematuhi setiap peraturan dan ketentuan yang diberikan.

− Setiap kecelakaan kerja atau kejadian yang merugikan segera dilaporkan ke atasan.

− Setiap karyawan harus saling mengingatkan akan perbuatan yang dapat menimbulkan bahaya.

− Setiap ketentuan dan peraturan harus dipatuhi. 6. Penyediaan poliklinik di lokasi pabrik

Poliklinik disediakan untuk tempat pengobatan akibat terjadinya kecelakaan secara tiba-tiba, misalnya menghirup gas beracun, patah tulang, luka terbakar pingsan/shock dan lain sebagainya.

Apabila terjadi kecelakaan kerja, seperti terjadinya kebakaran pada pabrik, maka hal-hal yang harus dilakukan adalah :

a. Mematikan seluruh kegiatan pabrik, baik mesin maupun listrik.

b. Mengaktifkan alat pemadam kebakaran, dalam hal ini alat pemadam kebakaran yang digunakan disesuaikan dengan jenis kebakaran yang terjadi, yaitu (Bernasconi, 1995) :

− Instalasi pemadam dengan air

Untuk kebakaran yang terjadi pada bahan berpijar seperti kayu, arang, kertas, dan bahan berserat. Air ini dapat disemprotkan dalam bentuk kabut. Sebagai sumber air, biasanya digunakan air tanah yang dialirkan melalui pipa-pipa yang dipasang pada instalasi-instalasi tertentu di sekitar areal pabrik. Air dipompakan dengan menggunakan pompa yang bekerja dengan instalasi listrik tersendiri, sehingga tidak terganggu apabila listrik pada pabrik dimatikan ketika kebakaran terjadi.

− Instalasi pemadam dengan CO2

CO2 yang digunakan berbentuk cair dan mengalir dari beberapa tabung gas

yang bertekanan yang disambung secara seri menuju nozzle-nozzle. Instalasi ini digunakan untuk kebakaran dalam ruang tertutup, seperti pada tempat tangki penyimpanan dan juga pemadam pada instalasi listrik.

2. Biaya Variabel Pemasaran dan Distribusi

Diperkirakan 10% dari biaya variabel bahan baku

Biaya variabel pemasaran = 0,10 × Rp 110. 556.065.003,- = Rp 11.055.606.500,-

Total biaya variabel tambahan = Rp 16.583.409.750,- 3.2.3 Biaya Variabel Lainnya

Diperkirakan 5 % dari biaya variabel tambahan = 0,05 × Rp 116.083.868.253,- = Rp 5.804.193.413,-

Total biaya variabel = Rp 132,943,668,166,- Total biaya produksi = Biaya Tetap + Biaya Variabel

= Rp152.770.637.761,- + Rp 132,943,668,166,- = Rp 285.714.305.927,-

4 Perkiraan Laba/Rugi Perusahaan

4.1Laba Sebelum Pajak (Bruto)

Laba atas penjualan = total penjualan – total biaya produksi

= (Rp 387.208.962.539,-) – (Rp 285.714.305.927,-) = Rp 101.494.656.,612,-

Bonus perusahaan untuk karyawan 0,5 % dari keuntungan perusahaan = 0,005 x Rp 101.494.656.612,-

= Rp507.473.283,-

Pengurangan bonus atas penghasilan bruto sesuai dengan UURI No. 17/00 Pasal 6 ayat 1 sehingga :

Laba sebelum pajak (bruto) = (Rp 101.494.656.612,-) – (Rp507.473.283,-) = Rp 100.987.183.329,-

4.2Pajak Penghasilan

Berdasarkan UURI Nomor 17 ayat 1 Tahun 2000, Tentang Perubahan Ketiga atas Undang-undang Nomor 7 Tahun 1983 Tentang Pajak Penghasilan adalah (Rusjdi, 2004):

 Penghasilan Rp 50.000.000,- sampai dengan Rp 100.000.000,- dikenakan pajak sebesar 15 %.

 Penghasilan di atas Rp 100.000.000,- dikenakan pajak sebesar 30 %. Maka pajak penghasilan yang harus dibayar adalah:

- 10 %× Rp 50.000.000 = Rp 5.000.000,- - 15 %× (Rp 100.000.000- Rp 50.000.000) = Rp 7.500.000,- - 30 %× (Rp 100.987.183.329 – Rp 100.000.000) = Rp 30.266.154.999,- Total PPh =Rp 30.278.654.999,-

4.3Laba setelah pajak

Laba setelah pajak = laba sebelum pajak – PPh

= (Rp 100.987.183.329 ,-) – (Rp 30.278.654999,-) = Rp 70.708.528.330,-

5 Analisa Aspek Ekonomi 5.1 Profit Margin (PM)

PM =

penjualan total

pajak sebelum Laba

× 100 %

PM = x 100%

2.539 387.208.96

Rp

3.329 100.987.18

Rp = 26,08 %

5.2 Break Even Point (BEP) BEP =

Variabel Biaya

Penjualan Total

Tetap Biaya

− × 100 %

BEP= x 100%

8.166 132.943.66

Rp -2.539 387.208.96

Rp

7.761 152.770.63

Rp = 60,03 %

Kapasitas produksi pada titik BEP = 60,03 % × 632 ton/tahun = 380,0084 ton/tahun

Nilai penjualan pada titik BEP = 60,03 % x Rp 387.208.962.539 = Rp 232.647.401.997,-

5.3 Return on Investment (ROI) ROI =

investasi modal

Total

pajak setelah Laba

× 100 %

ROI = x 100%

1.449 335.565.94 Rp

.330 70.708.528

= 21,07 %

5.4 Pay Out Time (POT) POT = x 1 tahun

0,2107 1

POT = 4,7458 tahun

5.5 Return on Network (RON)

RON =

sendiri Modal

pajak setelah Laba

× 100 %

RON = x 100%

4.869 201.339.56 Rp

.330 70.708.528

RON = 35,12 %

5.6 Internal Rate of Return (IRR)

Untuk menentukan nilai IRR harus digambarkan jumlah pendapatan dan pengeluaran dari tahun ke tahun yang disebut “Cash Flow”. Untuk memperoleh cash flow diambil ketentuan sebagai berikut:

- Laba kotor diasumsikan mengalami kenaikan 10 % tiap tahun - Masa pembangunan disebut tahun ke nol

- Jangka waktu cash flow dipilih 10 tahun

- Perhitungan dilakukan dengan menggunakan nilai pada tahun ke – 10 - Cash flow adalah laba sesudah pajak ditambah penyusutan.

TABEL LE.11 Data Perhitungan BEP

%

Kapasitas Biaya tetap Biaya variabel

Total biaya

produksi Penjualan

0 _{152.770.637.760 0 152.770.637.761 0}

10 _{152.770.637.760 13.294.366.817 166.065.004.577 38.72.089.625} 20 _{152.770.637.760 26.588.733.633 179.359.371.394 77.441.792.508} 30 _{152.770.637.760 39.883.100.450 192.653.738.211 116.162.688.762} 40 _{152.770.637.760 53.177.467.266 205.948.105.027 154.883.585.016} 50 _{152.770.637.760 66.4718.340.830 219.242.471.844 193.604.481.270} 60 _{152.770.637.760 79.7662.009.000 232.536.838.660 232.325.377.523} 70 _{152.770.637.760 93.060.567.716 245.831.205.477 271.046.273.777} 80 _{152.770.637.760 106.354934533 259.125572294 309.767170031} 90 _{152.770.637.760 119.649301350 272.419939110 348.488066285} 100

Gambar LE.1 Grafik Break Event Point (BEP) Pabrik Pembuatan Furfural

-50 100 150 200 250 300 350 400 450

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Kapasitas Produksi (% )

H

a

rg

a

(

R

p

)

M

il

ia

r

Biaya tetap Biaya variabel Biaya produksi Penjualan Series5

Tabel LE. 12 Data Perhitungan IRR

IRR = 36 %+

2.977 (-9.570.56 -090 8.263.513. 090 8.263.513.

× (38%– 36%) = 36,93 %

Thn Laba sebelum

pajak Pajak

Laba Sesudah

pajak Penyusutan Net Cash Flow

P/F pada

i = 36 % PV pada i = 36 %

P/F pada i = 38%

PV pada i = 38 %

0 - - - - -335.565.941.449 1,0000

(335.565.941.449) 1.0000 -335.565.941.449 1

100.987.183.329 30.278.654.999

70.708.528.330 39.431.843.724 110.140.372.054 0,7353

80..985.567.687 0.7246 79.811.863.807 2

111.085.901.662 33.308.270.499

77.777.631.163 39.431.843.724 117.209.474.887 0,5407

63.370.174.571 0.5251 61.546.668.183 3

122.194.491.828 36.640.847.549

85.553.644.280 39.431.843.724 124.985.488.003 0,3975

49.687.010.229 0.3805 47.557.862.952 4

134.413.941.011 40.306.682.303

94.107.258.708 39.431.843.724 133.539.102.431 0,2923

39.034.877.372 0.2757 36.820.705.647 5

147.855.335.112 44.339.100.534

103.516.234.579 39.431.843.724 142.948.078.302 0,2149

30.724.426.104 0.1998 28.561.623.460 6

162.640.868.624 48.774.760.587

113.866.108.036 39.431.843.724 153.297.951.760 0,1580

24.227.182.008 0.1448 22.195.341.617 7

178.904.955.486 53.653.986.646

125.250.968.840 39.431.843.724 164.682.812.564 0,1162

19.137.090.778 0.1049 17.278.047.784 8

196.795.451.034 59.021.135.310

137.774.315.724 39.431.843.724 177.206.159.448 0,0854

15.141.452.774 0.0760 13.472.435.780 9

216.474.996.138 64.924.998.841

151.549.997.297 39.431.843.724 190.981.841.020 0,0628

11.998.912.883 0.0551 10.521.563.920 10

238.122.495.752 71.419.248.726

166.703.247.026 39.431.843.724 206.135.090.750 0,0462

9.522.760.133 0.0399 8.229.65.323