Total Penjualan Bonus Perusahaan Perkiraan RugiLaba Usaha Kesimpulan Saran

10.1.4 Biaya Variabel Variable Cost VC

Biaya variabel adalah biaya yang jumlahnya tergantung pada jumlah produksi. Biaya variabel meliputi: - Biaya bahan baku proses dan utilitas - Biaya variabel tambahan, meliputi biaya perawatan dan penanganan lingkungan, pemasaran dan distribusi. - Biaya variabel lainnya Dari hasil perhitungan pada Lampiran E diperoleh biaya variabel VC adalah sebesar Rp. 2.494.590.844.129,- Total Biaya Produksi = Biaya Tetap + Biaya Variabel = Rp 181.428.332.791,- + Rp. 2.494.590.844.129,- = Rp. 2.676.019.176.921,-

10.2 Total Penjualan

Total Sales Penjualan diperoleh dari hasil penjualan produk polibisfenol-a karbonat dan Campuran NaCl sebesar Rp. 2.940.287.815.966,-

10.3 Bonus Perusahaan

Sesuai fasilitas tenaga kerja dalam pabrik pembuatan polibisfenol-a karbonat, maka perusahaan memberikan bonus 0,5 dari keuntungan perusahaan yaitu sebesar Rp. 1.335.003.578,-

10.4 Perkiraan RugiLaba Usaha

Dari hasil perhitungan pada Lampiran E diperoleh: 1. Laba sebelum pajak bruto = Rp. 262.947.295.850,- 2. Pajak penghasilan PPh = Rp 78.829.188.755,- 3. Laba setelah pajak netto = Rp 184.118.107.095,- Universitas Sumatera Utara

10.5 Analisa Aspek Ekonomi

10.5.1 Profit Margin PM

Profit Margin adalah persentase perbandingan antara keuntungan sebelum pajak penghasilan PPh terhadap total penjualan. PM = penjualan total pajak sebelum Laba 100 PM = 100 x 815.966,- 2.940.287. Rp ,- 5.850 262.947.29 Rp = 8,94 Dari hasil perhitungan diperoleh profit margin sebesar 8,94 , maka pra rancangan pabrik ini memberikan keuntungan.

10.5.2 Break Even Point BEP

Break Even Point adalah keadaan kapasitas produksi pabrik pada saat hasil penjualan hanya dapat menutupi biaya produksi. Dalam keadaan ini pabrik tidak untung dan tidak rugi. BEP = Variabel Biaya Penjualan Total Tetap Biaya 100 BEP = 100 x ,- 90.844.129 Rp.2.494.5 - 815.966, 2.940.287. Rp 2.791,- 181.428.33 Rp BEP = 40,70 Kapasitas produksi pada titik BEP = 40,70 30.000 tontahun = 12.211,9968 tontahun Nilai penjualan pada titik BEP = 40,70 x Rp 2.940.287.815.966,- = Rp 1.196.892.844.436,- Dari data feasibilities, Peters, 2004: - BEP 50 , pabrik layak feasible - BEP 70 , pabrik kurang layak infeasible. Dari perhitungan diperoleh BEP = 40,70 , maka pra rancangan pabrik ini layak. Universitas Sumatera Utara

10.5.3 Return on Investment ROI

Return on Investment adalah besarnya persentase pengembalian modal tiap tahun dari penghasilan bersih. ROI = investasi modal Total pajak setelah Laba 100 ROI = 100 x 7.739,- 949.680.37 Rp 7.095,- 184.118.10 Rp = 19,38 Analisa ini dilakukan untuk mengetahui laju pengembalian modal investasi total dalam pendirian pabrik. Kategori resiko pengembalian modal tersebut adalah: ROI 15 resiko pengembalian modal rendah. 15 ROI 45 resiko pengembalian modal rata-rata. ROI 45 resiko pengembalian modal tinggi. Dari hasil perhitungan diperoleh ROI sebesar 19,38 , sehingga pabrik yang akan didirikan ini termasuk resiko laju pengembalian modal rata-rata.

10.5.4 Pay Out Time POT

Pay Out Time adalah angka yang menunjukkan berapa lama waktu pengembalian modal dengan membandingkan besar total modal investasi dengan penghasilan bersih setiap tahun. Untuk itu, pabrik dianggap beroperasi pada kapasitas penuh setiap tahun. POT = tahun 1 x 0,1938 1 POT = 5,16 tahun Dari hasil perhitungan, didapat bahwa seluruh modal investasi akan kembali setelah 5,16 tahun. Universitas Sumatera Utara

10.5.5 Return on Network RON

Return on Network merupakan perbandingan laba setelah pajak dengan modal sendiri. RON = sendiri Modal pajak setelah Laba 100 RON = 100 x ,- 6.643 569.808.22 Rp 7.095,- 184.118.10 Rp = 32,31

10.5.6 Internal Rate of Return IRR

Internal Rate of Return IRR merupakan persentase yang menggambarkan keuntungan rata-rata bunga per tahunnya dari semua pengeluaran dan pemasukan besarnya sama. Apabila IRR ternyata lebih besar dari bunga riil yang berlaku, maka pabrik akan menguntungkan tetapi bila IRR lebih kecil dari bunga riil yang berlaku maka pabrik dianggap rugi. Dari perhitungan Lampiran E diperoleh IRR = 24,18 , sehingga pabrik akan menguntungkan karena lebih besar dari bunga bank saat ini sebesar 12,5 Bank Mandiri, 2012. Universitas Sumatera Utara BAB XI KESIMPULAN DAN SARAN

11.1 Kesimpulan

Hasil analisa perhitungan pada Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Polibisfenol-a Karbonat dengan kapasitas 30.000 tontahun diperoleh beberapa kesimpulan, yaitu : 1. Kapasitas produksi polibisfenol-a karbonat 30.000 tontahun atau setara dengan 3787,8788 kgjam 2. Bentuk hukum perusahaan yang direncanakan adalah Perseroan Terbatas PT 3. Bentuk organisasi yang direncanakan adalah garis dan staf dengan jumlah tenaga kerja yang dibutuhkan 150 orang. 4. Luas tanah yang dibutuhkan adalah 12.603 m 2 5. Analisa ekonomi: Total Modal Investasi : Rp 947.349.216.341,- Total Biaya Produksi : Rp. 2.673.287.100.264,- Hasil Penjualan : Rp. 2.940.287.815.966,- Laba Bersih : Rp 186.020.998.486,- Profit Margin PM : 9,04 Break Even Point BEP : 40,70 Return on Investment ROI : 19,63 Pay Out Time POT : 5,16 tahun Return on Network RON : 32,73 Internal Rate of Return IRR : 24,18 Dari hasil analisa aspek ekonomi dapat disimpulkan bahwa pabrik pembuatan polibisfenol-a karbonat ini layak untuk didirikan.

11.2 Saran

Pada tahapan proses yang telah dibuat, masih dimungkinkan adanya sejumlah optimasi yang dapat dilakukan seperti memaksimalkan penggunaan air pendingin, steam, umpan, maupun hal-hal yang lainnya sehingga kinerja pabrik pembuatan polibisfenol-a karbonat ini dapat lebih baik. Universitas Sumatera Utara DAFTAR PUSTAKA Andhyka Consulting. 2012. Informasi Acuan Pemilihan PT, CV, dan FIRMA. http:www.andcs.co.id [diakses : 31 Mei 2012] Anizar. 2008. Keselamatan dan Kesehatan Kerja di Industri. Departemen Teknik Industri Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Medan. APME. 1997. Bisphenol A. Safety and Handling Guide. Association of Plastics Manufactures in Europe. Badan Pusat Statistik. 2007-2011. Data Impor-Ekspor 2007-2011. www.bps.go.id [Diakses : 20 Februari 2012] Badger, Walter L. dan Julius T. Banchero. 1957. Introduction to Chemical Engineering . Singapore : McGraw Hill Book Company. Bank Mandiri. 2012. Harga Tukar Rupiah per 21 Mei 2012. Bapedal. 2004. Laporan Baku Mutu Air Provinsi Sumatera Utara. Sumut Indonesia. Bernasconi, G. H. Gerster., H. Hauser., H. Stauble., E. Schneiter. 1995. Teknologi Kimia. Bagian 2. Diterjemahkan oleh Lienda Handojo. Jakarta : PT Pradnya Paramita. Boc Gases. 1996. Material Safety Data Sheet. Phosgene. Brownell, Lioyd E. dan Edwin H. Young. 1959. Process Equipment Design. New York : John Wiley Sons. Brunner, Walter., Doris Staub, dan Thomas Leisinger. 1980. Bacterial Degradation of Dichloromethane. Applied and Enviromental Microbiology. Vol 40. Hal 950-958. Chemical Market Associates. Global Engineering Resins Market Report. www.cmaiglobal.com. 2011. Diakses : 20 Februari 2012 City Plastics. 2009. Material Safety Data Sheet, Polycarbonate. Clearsynth. 2000. Material Safety Data Sheet. Salt Bisphenol A. Crities, Ron. dan J. W. Kesterson. 1980. Small and Decentralized Wastemanagement Systems . Singapore : McGraw Hill Book Company. CV. Rudang Jaya. 2012 Universitas Sumatera Utara Damanhury, Enri. 2010. Pengelolaan Bahan Berbahaya dan Beracun. Catatan Kuliah. Program Studi Teknik Lingkungan Institut Teknologi Bandung. Bandung : Penerbit ITB. Degremont. 1991. Water Treatment Handbook. Edisi ke-6. France : Lavoiser Publishing. Enviromental Health Safety. 2010. Methylene Chloride. The University of Iowa. Fu Sheng, Liu. 2009. Methanolisis and Hydrolisis of Polycarbonate Under Moderate Conditions. Journal of Polymer and Enviromental. Geankoplis, Christie J. 1997. Transport Processes and Separation Process Principles. Edisi ke-3. New Jersey : Prentice Hall. Geankoplis, Christie J. 2003. Transport Processes and Separation Process Principles Includes Unit Operations . Edisi ke-4. New Jersey : Prentice Hall. Glen Research. 2001. Material Safety Data Sheet. Halimahtuddahliana. 2008. Pengenalan Teknologi Polimer. Buku Ajar. Program Magister Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. Halocarbon Products Corporation. 2007. Material Safety Data Sheet. ICIS Pricing. 2011 Integra Chemical. 2011. Fine Chemical Price List. Integra Chemical Company. Kertajay . 2011. PT Magicleafs. Kemmer, Frank, N. 1988. The Nalco Water Handbook. Edisi ke-2. New York : McGraw Hill Book Company. Kern, Donald Q. 1965. Process Heat Transfer. Singapore : McGraw Hill Book Company. Kitab Undang-Undang Perpajakan Tahun 2008. Krausova, Valentina I., Frank T. Robb, Juan M. Gonzalez. 2003. Bacterial Degradation of Dichloromethane in Cultures and Natural Enviroments . Journal of Microbiological Methods 54. Hal 419-422. Elsevier. Kumar, Anil, dan Rakesh K. Gupta. 2003. Fundamentals of Polymer Engineering. Edisi kedua. New York : Marcell Dekker. Larian, Maurice G. 1950. Fundamentals of Chemical Engineering Operations. Engkwood : Prentice Hall. Universitas Sumatera Utara Legrand, Donald D. dan John T. Blender. 2000. Handbook of Polycarbonate Science and Technology . New York. Marcell Dekker. Lorch, Walter. 1981. Handbook of Water Purification. Britain : McGraw Hill Book Company. Madkour, Tarek M. 1999. Polymer Data Handbook. London : Oxford University Press. McCabe, Warren L,. Julian C. Smith, dan Peter Harriot. 1999. Unit Operations of Chemical Engineering . Edisi ke-5. Singapore : McGraw-Hill Book Co. Metcalf Eddy. 1991. Wastewater Engineering Treatment, Disposal, Reuse. New Delhi : McGraw Hill Book Company. Montgomery, Douglas C. 1992. Reka Bentuk dan Analisis Uji Kaji Terjemahan. Kuala Lumpur : Penerbit Universiti Sains Malaysia Pulau Pinang. Moyer, Wendell W. Jr., New Brunswick, John Wynstra, Berkeley Heights, dan John S. Fry, Somerville, N.J. 1961. Polycarbonate Process. US Patent No 2,970,131 Moura, Sandra C., Ruben Ferreira Jorge, Anouk Duque, Rui AR Boaventura, dan Paula ML Castro. 2004. Aerobic Biological Treatment of Wastewaters Containing Dichlorometthane . Universidade Catolica Portuguesa. Porto. Neogi, P. 2000. Encyclopedia of Polymer Science and Technology. Vol 3. New York : John Wiley and Sons. New Jersey Department of Health Senior Service. 2008. Hazardous Substance Fact Sheet. Othmer, Kirk. 2004. Encyclopedia Of Chemical Technology. Volume 19. New York. Wiley Interscience Publication. Padoley, K. V., A. S. Rajvaidya, T.V. Subbarao, R. A. Pandey. 2005. Biodegradation of pyridine in a completely mixed activated sludge process. Bioresource Technology. Vol 97. Hal 1225 – 1236. Elsevier Perry, Robert H. dan Don W. Green. 1997. Perry’s Chemical Engineers’s Handbook. 7 th Edition. New York : McGraw Hill Company. Perry, Robert H. dan Don W. Green. 2008. Perry’s Chemical Engineers’s Handbook. 8 th Edition New York : McGraw Hill Company. Universitas Sumatera Utara Peters, Max S. 1984. Elementary Chemical Engineering. Edisi ke-2. New York : McGraw Hill Book Company. Peters, M.S; Klaus D. Timmerhaus dan Ronald E.West. 2004. Plant Design and Economics for Chemical Engineer . 5 th Edition. International Edition. Singapore: Mc.Graw-Hill. PPCI. 2010. Material Safety Data Sheet. Methylene Chloride. Purba, Michael. 2000. Kimia 2000. Jakarta : Penerbit Erlangga. PT. Aneka Pompa Teknik Rekayasa. 2012 PT. Aquaria. 2012 PT. Bratachem. 2011 PT. Krakatau Steel. 2012 PT. Nextag, 2012 PT. Sugison Senada. 2009. PT. Pertamina. 2012 Redwood Plastics Corporation. 2006. Polycarbonate. Material Safety Data Sheet. Reid, Robert C. John M. Prausnitz, Thomas K. Sherwood. 1977. The Properties of Gases and Liquids . Edisi ke-3. New York : McGraw Hill Book Company. Reklaitis, G.V. 1983. Introduction to Material and Energy Balances. Canada : John Wiley Sons. Rimbualam. 2010. Perkembangan Polikarbonat Masa Kini. http: www.rimbualam.wordpress.com [Diakses : 20 Februari 2012] Rogers, G.F.C. dan Y. R. Mayhew. 1995. Thermodynamic and Transport Properties of Fluids. Edisi ke-5. Malden : Blackwell Publishing. Sandra. 2011. Siap-Siap Harga Aqua Cs Bakal Naik. www.okezone.com Diakses : 4 Maret 2012 Sari, Safitri Dian. 2008. Potensi dan Aplikasi Polikarbonat. FT UI. Depok. Schnell, Hermann, Krefeld-uerdingen, dan Ludwig Bottenburch, Hans-Helmut Schwarz, dan Hans-Georg Lotter, Krefeld-Bockum. 1970. Polycarbonates. US Patent No 3,530,094. Sciencelab. 2010. Material Safety Data Sheet Sodium Hydroxide MSDS. Sciencelab. 2010. Material Safety Data Sheet Sodium Chloride MSDS. Siagian, Sondang P. 1992. Fungsi-fungsi Manajerial. Jakarta : Offset Radar Jaya. Universitas Sumatera Utara Smith, J.M. H.C. Van Ness, M.M. Abbott. 2005. Introduction to Chemical Engineering Thermodynamics . Edisi ke-7. Singapore : McGraw Hill Book Company. Sutarto. 2002. Dasar-dasar Organisasi. Yogyakarta : Gajah Mada University Press. Walas, Stanley,. James R. Couper,. W. Roy Penney,. James R. Fair. 2005. Chemcal Process Equipment. Selection and Design. Edisi ke-2. Amsterdam : Elsevier. Walas, Stainley M. 1990. Chemical Process Equipment. Edisi pertama. New York : Butterworth – Heinemann. Windholz, Martha. 1983. The Merck Index. Edisi ke-10. New Jersey : Merck Co. Wirjosentono, Basuki. 1994. Kinetika dan Mekanisme Polimerisasi. Medan : USU PRESS. Yaws, Carl L. 1996. Handbook of Thermodynamic Diagram. Volume 4. Inorganic Compounds and Elements. Texas : Gulf Publishing Company. http: www.bryair.com , [Diakses 24 Mei 2012] http:www.mesinbejegroup.com , [Diakses 22 Mei 2012] http:www.alibaba.com, [Diakses 24 Mei 2012] http:www.ilmusipil.com , [Diakses 24 Mei 2012] Universitas Sumatera Utara LAMPIRAN A PERHITUNGAN NERACA MASSA Waktu operasi : 330 hari tahun ; 24 jam hari Basis perhitungan : 1 jam operasi Satuan operasi : kilogram kg Bahan baku : - Bisfenol-a C 15 H 16 O 2 - Natrium hidroksida NaOH - Fosgen COCl 2 - Katalis piridin C 5 H 5 N - Metilen klorida CH 2 Cl 2 Produk akhir : Polibisfenol-a Karbonat polimer C 16 H 14 O 3 43 Kapasitas Produksi : 3787,8788 kgjam LA.1 Reaktor Deprotonasi R-101 Dalam reaktor ini terjadi reaksi deprotonasi untuk menghasilkan garam bisfenol dan air. Reaktor Deprotonasi R-101 NaOH garam bisfenol NaOH Air Bisfenol-a Bisfenol-a 3 4 2 Konversi reaksi = 95 Fu Sheng, 2009 Basis = F 2 bisfenol = 3513,4890 kgjam N bisfenol = kmol kmol kg kg bisfenol Mr bisfenol massa 4100 , 15 228 4890 , 3513 r 1 = konversi × N bisfenol = 0,95 × 15,4100 = 14,6395 kmoljam Reaksi yang terjadi di dalam reaktor : 2NaOH l + C 15 H 16 O 2s C 15 H 14 O 2 Na 2l + 2H 2 O l M 30,8201 15,4100 - - B 29,2791 14,6395 14,6395 29,2791 S 1,5410 0,7705 14,6395 29,2791 Universitas Sumatera Utara Dimana : M = jumlah mol senyawa mula-mula kmol B = jumlah mol senyawa yang bereaksi kmol S = jumlah mol senyawa sisa setelah reaksi selesai kmol Neraca Massa Komponen : Bisfenol-a : F 2 bisfenol-a = N 2 bisfenol-a × Mr = 15,4100 × 228 = 3513,4890 kgjam F 4 bisfenol-a = N 4 bisfenol-a × Mr = 0,7705 × 228 = 175,6745 kgjam NaOH : F 3 NaOH = N 3 NaOH × Mr = 30,8201 × 40 = 1232,8032 kgjam F 4 NaOH = N 4 NaOH × Mr = 1,5410 × 40 = 61,6402 kgjam Garam bisfenol : F 4 garam bisfenol = N 4 aram bisfenol × Mr = 14,6395 × 272 F 4 garam bisfenol = 3981,9543 kgjam Air : F 4 air = N 4 air × Mr = 29,2791 × 18 = 527,0234 kgjam Neraca Massa Total : F 4 = F 2 + F 3 F 4 = F 2 bisfenol-a + F 3 NaOH = 3513,4890 + 1232,8032 = 4746,2922 kgjam F 4 = F 4 bisfenol-a + F 4 NaOH + F 4 garam bisfenol + F 4 air F 4 = 175,6745 + 61,6402 + 3981,9543 + 527,0234 = 4746,2922 kgjam LA.2 Reaktor Polimerisasi R-102 Dalam reaktor ini terjadi reaksi polimerisasi untuk menghasilkan polimer polibisfenol-a karbonat dan NaCl. Reaktor Polimerisasi R-102 Garam bisfenol NaOH Air Bisfenol polikarbonat metilen klorida piridin air NaCl Garam bisfenol Bisfenol NaOH fosgen 8 16 13 7 9 10 Metilen klorida Piridin Metilen klorida fosgen Universitas Sumatera Utara Konversi reaksi = 99,83 Moyer et al, 1961 r 2 = konversi × N garam bisfenol = 3399 , 43 6395 , 14 9983 , kmoljam Reaksi yang terjadi di dalam reaktor polimerisasi : 43C 15 H 14 O 2 Na 2 + 43COCl 2 C 16 H 14 O 3 43 + 86NaCl M 14,6395 14,6395 - - B 14,6147 14,6147 0,3399 29,2293 S 0,0249 0,0249 0,3399 29,2293 Dimana : M = jumlah mol senyawa mula-mula kmol B = jumlah mol senyawa yang bereaksi kmol S = jumlah mol senyawa sisa setelah reaksi selesai kmol Neraca Massa Komponen : Garam bisfenol : F 16 garam bisfenol = N 16 garam bisfenol × Mr = 0,0249 × 272 F 16 garam bisfenol = 6,7693 kgjam F 8 garam bisfenol = F 4 garam bisfenol = 3981,9543 kgjam Fosgen : F 13 fosgen = N 13 fosgen × Mr = 0,0249 × 99 = 2,4623 kgjam F 10 fosgen = N 10 fosgen × Mr = 14,6395 × 99 = 1449,3105 kgjam Polikarbonat : F 16 polikarbonat = N 16 polikarbonat × Mr = 0,3399 × 10922 F 16 polikarbonat = 3712,1212 kgjam NaCl : F 16 NaCl = N 16 NaCl × Mr = 29,2293 × 58,5 = 1709,9141 kgjam NaOH : F 16 NaOH = F 8 NaOH = 61,6402 kgjam Bisfenol-a : F 16 bisfenol-a = F 8 bisfenol-a = 175,6745 kgjam Air : F 16 air = F 8 air = 527,0234 kgjam Metilen klorida: F 16 metilen klorida = F 9 metilen klorida + F 7 metilen klorida F 16 metilen klorida = 4778,3451 kgjam Piridin : F 9 Piridin = N 9 Piridin × Mr N 9 Piridin = 0,1 × N 4 garam bisfenol = 0,1 × 14,6395 = 1,4640 kmol F 9 Piridin = 1,4640 × 79 = 115,6523 kgjam F 16 Piridin = F 9 Piridin = 115,6523 kgjam Universitas Sumatera Utara Neraca Massa Total : F 8 = F 4 = 4746,2922 kgjam F 9 = F 9 metilen klorida + F 9 Piridin = 716,7518 + 115,6523 = 832,4041 kgjam F 7 = F 7 metilen klorida = 4061,5933 kgjam F 10 = F 10 fosgen =1449,3127 kgjam F 13 + F 16 = F 8 + F 9 + F 7 + F 10 = 4746,2922 + 832,4041 + 4061,5933 + 1449,3127 F 13 + F 16 = 11089,6024 kgjam F 13 + F 16 = F 13 fosgen + F 16 garam bisfenol + F 16 polikarbonat + F 16 NaCl + F 16 NaOH + F 16 bisfenol-a + F 16 air + F 16 metilen klorida + F 16 Piridin F 13 + F 16 = 2,4623 + 6,7693 + 3712,1212 + 1709,9141 + 61,6402 + 175,6745 + 527,0234 + 4778,3451 + 115,6523 F 13 + F 16 = 11089,6024 kgjam. LA.3 Mixing Point I M-101 Mixing Point I M-101 fosgen fosgen fosgen 5 10 14 Neraca Massa Komponen: F 14 fosgen = F 13 fosgen = 2,4623 kgjam. F 10 fosgen = 1449,3127 kgjam. F 5 fosgen = F 10 fosgen - F 14 fosgen = 1446,8504 kgjam. Universitas Sumatera Utara LA.4 Dekanter I FL-101 Dekanter I FL-101 polikarbonat metilen klorida piridin air NaCl Garam bisfenol Bisfenol NaOH Garam bisfenol NaOH Air Bisfenol NaCl 16 18 19 Metilen klorida Polikarbonat Piridin Neraca Massa Komponen: F 16 = F 16 garam bisfenol + F 16 polikarbonat + F 16 NaCl + F 16 NaOH + F 16 bisfenol-a + F 16 air + F 16 metilen klorida + F 16 Piridin F 16 = 6,7693 + 3712,1212 + 1709,9141 + 61,6402 + 175,6745 + 527,0234 + 4778,3451 + 115,6523 F 16 = 11087,1401 kgjam F 19 metilen klorida = F 16 metilen klorida = 4778,3451 kgjam F 19 polikarbonat = F 16 polikarbonat = 3712,1212 kgjam F 19 piridin = F 16 Piridin = 115,6523 kgjam F 19 = F 19 metilen klorida + F 19 polikarbonat + F 19 piridin F 19 = 4778,3451 + 3712,1212 + 115,6523 = 8606,1187 kgjam F 18 NaOH = F 16 NaOH = 61,6402 kgjam F 18 garam bisfenol = F 16 garam bisfenol = 6,7693 kgjam F 18 NaCl = F 16 NaCl = 1709,9141 kgjam F 18 bisfenol-a = F 16 bisfenol-a = 175,6745 kgjam F 18 air = F 16 air = 527,0234 kgjam F 18 = 61,6402 + 6,7693 + 1709,9141 + 175,6745 + 527,0234 = 2481,0214 kgjam Neraca Massa Total : F 16 = F 19 + F 18 F 16 = F 19 + F 18 = 8606,1187 + 2481,0214 = 11087,1401 kgjam . Universitas Sumatera Utara LA.5 Dekanter II FL-102 Dekanter II FL-102 polikarbonat metilen klorida piridin Metilen klorida piridin 19 20 21 Metilen klorida Polikarbonat Piridin Metilen klorida 17 Prinsip kerja: Penambahan pelarut inert metilen klorida sebanyak 50 dari total metilen klorida yang ditambahkan di reaktor polimerisasi R-102. Dengan penambahan ini akan mengakibatkan semakin viscousnya polikarbonat dan akan membentuk dua fasa antara larutan organik dan larutan aqueous. Efisiensi pemisahan sebesar 90 yang artinya 10 piridin akan berada di fasa organik dan 90nya berada di fasa aqueous dan sebaliknya untuk metilen klorida. Sedangkan polikarbonat seluruhnya berada di fasa organik. Pemisahan dilakukan secara gravitasi sehingga fasa aqueous akan keluar secara melalui aliran atas, dan fasa organik akan keluar melalui bagian bawah. Neraca Massa Komponen: F 19 metilen klorida = 4778,3451 kgjam F 19 polikarbonat = 3712,1212 kgjam F 19 piridin = 115,6523 kgjam F 17 metilen klorida = 0,5 × F 7 metilen klorida + F 9 metilen klorida F 17 metilen klorida = 0,5 × 4778,3451 kgjam = 2389,1726 kgjam F 20 metilen klorida = 0,1 × F 17 metilen klorida + F 19 metilen klorida F 20 metilen klorida = 0,1 × 2389,1726 + 4778,3451 = 716,7518 kgjam F 21 metilen klorida = 0,9 × F 17 metilen klorida + F 19 metilen klorida F 21 metilen klorida = 0,9 × 2389,1726 + 4778,3451 = 6450,7659 kgjam F 21 polikarbonat = F 19 polikarbonat = 3712,1212 kgjam F 20 piridin = 0,9 × F 19 piridin Universitas Sumatera Utara F 20 piridin = 0,9 × 115,6523 = 104,0871 kgjam F 21 piridin = 0,1 × F 19 piridin F 21 piridin = 0,1 × 115,6523 = 11,5652 kgjam Neraca Massa Total: F 19 + F 17 = F 19 metilen klorida + F 19 polikarbonat + F 19 piridin + F 17 metilen klorida F 19 + F 17 = 4778,3451 + 3712,1212 + 115,6523 + 2389,1726 = 10955,2912 kgjam. F 20 + F 21 = F 20 metilen klorida + F 20 piridin + F 21 metilen klorida + F 21 piridin + F 21 polikarbonat F 20 + F 21 = 716,7518 + 104,0871 + 6450,7659 + 11,5652 + 3712,1212 F 20 + F 21 = 10955,2912 kgjam. LA.6 Mixing Point III M-103 Mixing Point III M-103 piridin 6 9 12 piridin metilen klorida piridin metilen klorida Neraca Massa Komponen: F 12 piridin = 78,4191 kgjam. F 12 metilen klorida = 540 kgjam. F 9 piridin = 87,1324 kgjam. F 6 piridin = F 9 piridin - F 12 piridin = 87,1324 - 78,4191 = 8,7132 kgjam. F 9 metilen klorida = F 12 metilen klorida = 540 kgjam. Universitas Sumatera Utara LA.7 Washer W-101 Pada washer ini ditambahkan sejumlah air panas bersuhu 80 o C untuk menetralisir pH larutan. Washer W-101 polikarbonat metilen klorida piridin polikarbonat metilen klorida piridin air air 21 27 26 Neraca Massa Komponen: F 21 piridin = 11,5652 kgjam. F 21 polikarbonat = 3712,1212 kgjam. F 21 metilen klorida = 6450,7659 kgjam. F 26 air = F 21 = F 21 metilen klorida + F 21 piridin + F 21 polikarbonat = 10174,4524 kgjam. F 27 piridin = 11,5652 kgjam. F 27 polikarbonat = 3712,1212 kgjam. F 27 metilen klorida = 6450,7659 kgjam. F 27 air = F 26 air = 3712,1212 kgjam. Neraca Massa Total: F 21 + F 26 = F 21 metilen klorida + F 21 piridin + F 21 polikarbonat + F 26 air F 21 + F 26 = 6450,7659 + 11,5652 + 3712,1212 + 10174,4524 = 20348,9047 kgjam. F 27 = F 27 metilen klorida + F 27 piridin + F 27 polikarbonat + F 27 air F 27 = 6450,7659 + 11,5652 + 3712,1212 + 3712,1212 = 20348,9047 kgjam. Universitas Sumatera Utara LA.8 Splitter SP-101 Fungsi splitter adalah untuk membagi aliran metilen klorida recycle ke mixing point II dan ke dekanter II. Pembagian didasarkan pada penambahan 50 metilen klorida ke dekanter II berasal dari Splitter. Splitter SP-101 metilen klorida 23 11 17 metilen klorida metilen klorida Neraca Massa Komponen: F 23 metilen klorida = 6403,5393 kgjam. F 17 metilen klorida = 0,5 × F 7 metilen klorida + F 9 metilen klorida = 2389,1726 kgjam F 11 metilen klorida = F 23 metilen klorida - F 17 metilen klorida F 11 metilen klorida = 6403,5393 - 2389,1726 = 4014,4227 kgjam. Neraca Massa Total: F 23 = F 17 + F 11 F 23 = 2389,1726 + 4014,4227 = 6403,5393 kgjam. LA.9 Flash Drum S-101 Alat ini digunakan untuk memisahkan pelarut metilen klorida dari campurannya sehingga dapat direcycle ke reaktor polimerisasi R-102. Prinsip peristiwa perpindahan: Perbedaan komposisi fasa cair dan fasa uap setiap zat dalam campuran pada saat kesetimbangan atau perbedaan atau perpindahan titik didih boiling pointtekanan uap vapor pressure setiap zat dalam campuran pada kondisi operasi alat Walas, 1988. Prinsip kerja alat: Flash drum digunakan karena zat yang diinginkan memiliki perbedaan titik didih yang sangat jauh dari zat yang lain. Perpindahan terjadi saat campuran mencapai kesetimbangan, zat dengan komposisi fasa cair yang lebih banyak akan berada pada Universitas Sumatera Utara bagian bottom sedangkan zat dengan komposisi fasa uap yang lebih banyak akan berada pada bagian atas menguap Geankoplis, 2003 ; Walas, 1988. Flash Drum S-101 polikarbonat metilen klorida piridin air polikarbonat metilen klorida piridin air 27 33 31 metilen klorida piridin air Dimana:  Titik didih senyawa pada tekanan 1 atm 101, 325 kPa  Air H 2 O 100 o C Windhloz, 1983  Metilen klorida CH 2 Cl 2 39,6 o C Perry, 2008  Piridin C 5 H 5 N 115,2 o C Perry, 2008 Polikarbonat C 16 H 14 O 3 43 diasumsikan seluruhnya berada pada aliran bottom karena titik flash yang sangat jauh yaitu 630 o C Cityplastic, 2009 sehingga untuk penghitungan komposisi keseimbangan hanya ada 3 komponen yaitu air, metilen klorida, dan piridin.  Laju alir massa  F 27 = 20348,9047 kgjam  F 27 air = 10174,4524 kgjam  F 27 metilen klorida = 6450,7659 kgjam  F 27 piridin = 11,5652 kgjam  F 27 polibisfenol-a karbonat = F 33 polibisfenol-a karbonat = 3712,1212 kgjam Universitas Sumatera Utara  Penentuan temperatur flash drum  Fraksi masing – masing komponen pada umpan alur 27 X 27 air = 0,1219 X 27 metilen klorida = 0,8768 X 27 piridin = 0,0013 Pada kondisi operasi : P = 1 atm 101,325 kPa T = 50 o C 323,15 K X i = Z i P buble = Σ X i . P i sat Smith, dkk, 2005 Y i = K i .Z i P dew = sat i i P Y 1 Smith, dkk, 2005 Tabel LA. 1 Data Trial Temperatur dan Komposisi Flash Drum S-101 Komponen X i P i sat K i P i sat P X i. P i sat K i .X i sat i i P Y 1 metilen klorida 0,8768 144,2637 1,4238 126,4904 1,2484 0,00865 air 0,1219 12,4052 0,1224 1,5122 0,0149 0,00120 piridin 0,0013 9,4677 0,0934 0,0123 0,0001 0,00001 total 1 166,1366 0,00986 App B Smith, dkk, 2005 Dari tabel di atas diperoleh : Pdew P Pbuble, sehingga terjadi keseimbangan uap cair Daubert, 1985.  Penentuan komposisi umpan dan bottom Flash Drum. Mol total umpan masuk, N = 641,3477 kmoljam Universitas Sumatera Utara Z metilen klorida = X metilen klorida = 0,8768 Z air = X air = 0,1219 Z piridin = X piridin = 0,0013 f V j = 1 1 1 i i i K V K Z f’ V j = 2 1 1 1 i i i K V K Z V j+1 = V j Vj f Vj f j = 0, 1, 2, 3,….dst dilakukan iterasi hingga nilai V j+1 = V j Smith, dkk, 2005 Iterasi 1. Vo = 0,1341 f V o = 0,0001 f’ V o = 0,1937 V 1 = V o o o V f V f V 1 = 0,1341 1937 , 0001 , V 1 = 0,1341 – 0,0006 V 1 = 0,1334 Maka, V = 0,1334 dan L = 0,8666 Z i. F = X i. L + Y i. V ; Y i = K i. X i Z i. F = X i. L + K i. X i. V Z i. F = X i . L + K i.. V X i = V K L F Z i i . . Basis F = 1 mol, maka X metilen klorida = 0,0010 X air = 0,9978 X piridin = 0,0212 Universitas Sumatera Utara Maka komposisi senyawa di bottom adalah : F 33 polikarbonat = F 27 polikarbonat = 3712,1212 kgjam F 33 piridin = X 33 piridin × L × N 33 × Mr piridin F 33 piridin = 0,0212 × 0,8666 × 555,3548 × 79 = 2,7388 kgjam. F 33 metilen klorida = 0,0010 × 0,8666 × 555,3548 × 84,93 = 47,1706 kgjam. F 33 air = 0,9978 × 0,8666 × 555,3548 × 18 = 9.985,7669 kgjam. Neraca Massa Komponen: F 31 piridin = F 27 piridin – F 33 piridin = 11,5652 – 2,7388 = 8,8351 kgjam. F 31 metilen klorida = F 27 metilen klorida – F 33 metilen klorida F 31 metilen klorida = 6.450,7659 – 47,1706 = 6.403,5953 kgjam. F 31 air = F 27 air – F 33 air = 10.174,4524 – 9.985,7669 F 31 air = 188,6855 kgjam. Neraca Massa Total F 33 = F 33 polikarbonat + F 33 piridin + F 33 metilen klorida + F 33 air F 33 = 3.712,1212 + 2,7388 + 47,1706 + 9.985,7669 = 13.747,7925 kgjam. F 31 = F 31 polikarbonat + F 31 piridin + F 31 metilen klorida + F 31 air F 31 = 0 + 8,8351 + 6.403,5953 + 188,6855 = 6.601,1122 kgjam. F 31 + F 33 = 6.601,1122 + 13.747,7925 = 20.348,9047 kgjam. LA.10 Mixing Point II M-102 Mixing Point II M-102 metilen klorida 1 7 11 metilen klorida metilen klorida Neraca Massa Komponen: Universitas Sumatera Utara F 11 metilen klorida = 4014,4227 kgjam. F 7 metilen klorida = 4061,5933 kgjam F 1 metilen klorida = F 7 metilen klorida - F 11 metilen klorida = 4014,4227 - 4061,5933 F 1 metilen klorida = 47,1706 kgjam. LA.11 Evaporator I FE-101 Alat ini digunakan untuk menguapkan piridin, metilen klorida, dan sebagian besar air yang terdapat dalam campuran polikarbonat.  Kadar polikarbonat masuk = 27  Kadar polikarbonat keluar = 50 Evaporator I FE-101 polikarbonat air metilen klorida piridin polikarbonat air metilen klorida air piridin 33 35 34 Neraca Massa Komponen: F 34 metilen klorida = F 33 metilen klorida = 47,1706 kgjam. F 34 piridin = F 33 piridin = 2,7388 kgjam. F 35 air = F 33 air - 0,5 × F 33 air 0,5 F 35 air = 3712,1212 kgjam. F 34 air = F 33 air - F 35 air = 9985,7669 - 3712,1212 = 6273,6457 kgjam. F 35 polikarbonat = F 33 polikarbonat = 3712,1212 kgjam. Neraca Massa Total: F 34 = F 34 piridin + F 34 metilen klorida + F 34 air = 2,7388 + 47,1706 + 6273,6457 F 34 = 6323.5500 kgjam. F 35 = F 35 polikarbonat + F 35 air = 3712,1212 + 3712,1212 = 7424,2424 kgjam. Universitas Sumatera Utara LA.12 Evaporator II FE-102 Alat ini digunakan untuk menguapkan sebagian besar air yang terdapat dalam campuran polikarbonat dari evaporator I dengan memanfaatkan uap panas yang dihasilkan dari evaporator I..  Kadar polikarbonat masuk = 50  Kadar polikarbonat keluar = 70 Evaporator II FE-102 polikarbonat air polikarbonat air air 37 36 35 Neraca Massa Komponen: F 37 air = F 35 polikarbonat - 0,7 × F 35 polikarbonat 0,7 F 37 air = 3712,1212 - 0,7 × 3712,12120,7 = 1590,9091 kgjam. F 37 polikarbonat = F 35 polikarbonat = 3712,1212 kgjam. F 36 air = F 35 air - F 37 air = 3712,1212 - 1590,9091 = 2121,2121 kgjam. Neraca Massa Total: F 37 = F 37 polikarbonat + F 37 air = 3712,1212 + 1590,9091 = 5303,0303 kgjam. F 36 = F 36 air = 2121,2121 kgjam. Universitas Sumatera Utara LA.13 Evaporator III FE-103 Alat ini digunakan untuk menguapkan sebagian besar air yang terdapat dalam campuran polikarbonat dari evaporator II dengan memanfaatkan uap panas yang dihasilkan dari evaporator II.  Kadar polikarbonat masuk = 70  Kadar polikarbonat keluar = 90 Evaporator III FE-103 polikarbonat air polikarbonat air air 40 38 37 Neraca Massa Komponen: F 40 air = F 40 polikarbonat - 0,9 × F 40 polikarbonat 0,9 F 40 air = 3712,1212 - 0,9 × 3712,12120,9 = 412,4579 kgjam. F 40 polikarbonat = F 37 polikarbonat = 3712,1212 kgjam. F 38 air = F 37 air – F 40 air = 3712,1212 - 412,4579 = 1178,4512 kgjam. Neraca Massa Total: F 40 = F 40 polikarbonat + F 40 air = 3712,1212 + 412,4579 = 4124,5791 kgjam. F 38 = F 38 air = 1178,4512 kgjam. Universitas Sumatera Utara LAMPIRAN B PERHITUNGAN NERACA PANAS Kapasitas Produksi : 3787,8788 kgjam Basis perhitungan : 1 jam operasi Waktu operasi : 330 hari tahun ; 24 jam hari Satuan operasi : kgjam Suhu referensi : 25 o C 298,15 K Neraca panas in i menggunakan rumus-rumus perhitungan sebagai berikut: Persamaan untuk menghitung kapasitas panas Reklaitis, 1983: Cp = a + bT + cT 2 + dT 3 Jika Cp adalah fungsi dari temperatur maka persamaan menjadi: T T T T d T T c T T b T T a CpdT 2 1 4 3 2 4 1 4 2 3 1 3 2 2 1 2 2 1 2 Untuk sistem yang melibatkan perubahan fasa persamaan yang digunakan adalah: 2 1 1 2 1 T T T T T Tb v VI b dT Cp H dT Cp CpdT Perhitungan energi untuk sistem yang melibatkan reaksi: 2 1 2 1 T T T T in out r CpdT N CpdT N T H r dt dQ B.1 Data Perhitungan Cp Tabel LB.1 Nilai Konstanta a,b,c,d dan e untuk perhitungan Cp cairan Komponen a b c d C 5 H 5 N 1,078E+06 -3,478E+02 3,9565 - HCl 1,772E+01 0,9043 -0,0056 1,133E-05 CH 2 Cl 2 7,996 0,7985 -0,0035 5,551E-06 H 2 O 1,829E+01 0,4721 -0,0013 1,314E-06 Sumber : Reklaitis, 1983 Cp = a + bT + cT 2 + dT 3 [Jmol K] T T T T d T T c T T b T T a CpdT 2 1 4 3 2 4 1 4 2 3 1 3 2 2 1 2 2 1 2 Universitas Sumatera Utara Tabel LB.2 Nilai konstanta a,b,c,d,dan e untuk perhitungan Cp gas Komponen a b c d e Fosgen 2,212E+01 0,2111 -0,0003 2,861E-07 -9,134E-11 Air 3,40471E+01 -9,65604E-03 3,29883E-05 -2,04467E-08 4,30228E-12 Sumber : Reklaitis, 1983 C pg = a + bT + cT 2 + dT 3 + eT 4 [Jmol. K] T T T T e T T d T T c T T b T T a dT Cp g 2 1 5 4 3 2 5 1 5 2 4 1 4 2 3 1 3 2 2 1 2 2 1 2 B.2 Estimasi Cp B.2.1 Estimasi Cp Padatan dengan Metode Hurst dan Harrison Tabel LB. 3 Kontribusi unsur dan gugus untuk estimasi Cp Unsur ΔE Jmol.K C 10,89 H 7,56 O 13,42 Sumber : Perry, 1999 Perhitungan kapasitas panas dihitung dengan rumus: Perry, 1999 Dimana: Cp = Kapasitas panas kJkmol.K N i = Jumlah unsur i dalam senyawa ΔE i = Nilai kontribusi unsur i Kapasitas panas padatan bisfenol-a C 15 H 16 O 2 : Cp = 15 × 10,89 + 16 × 7,56 + 2 × 13,42 Cp = 311,1500 kJkmol.K B.2.1 Estimasi Cp Cairan dengan Metode Chueh dan Swanson Tabel LB.4 Kontribusi Gugus Kapasitas Panas Cairan Gugus Harga CH 3 9,95 C 2 Universitas Sumatera Utara C 3,80 H 3,5 O 8,4 OH 10,5 C O 14,5 Sumber : Reid, 1977 Tabel LB.5 Data Panas Laten Air ∆Hvl kJkg T o C 2189 114,7 2232,0332 96,3424 2283,0897 64,2248 Sumber : Geankoplis, 2003 B.3 Panas Pembentukan Standar Tabel LB.6 Data Panas Pembentukan Standar Komponen ∆H o f Fosgen -218,8 kJkgmol Natrium Klorida -407,27 kJkgmol Natrium Hidroksida -470,114 kJkgmol Pirid in 140,03 kJkgmol Asam Klorida -167,159 kJkgmol Metilen Klorida -121,46 kJkgmol Air -285,83 kJkgmol Garam Bisfenol -874,372 kJkgmol Polikarbonat -18027,922 kJkgmol Bisfenol-a -646,8968 kJkgmol Sumber : Purba, 2000 ; Yaws, 1993 Universitas Sumatera Utara LB.1 Reaktor Deprotonasi R-101 Saturated Steam 124,7 o C Kondensat 124,7 o C Bisfenol-a 25 o C; 1 atm NaOH 25 o C; 1 atm Bisfenol-a NaOH Garam Bisfenol Air 40 o C; 1 atm 2 3 4 Neraca Panas Masuk Panas masuk pada alur 2, Q 2 = 15 , 298 15 , 298 2 CpdT N s = 0 Panas masuk pada alur 3, Q 3 = 15 , 298 15 , 298 3 CpdT N s = 0 Neraca Panas keluar Panas keluar pada alur 4, Q 4 = 15 , 313 15 , 298 4 CpdT N s Q 4bisfenol-a = 15 , 313 15 , 298 4 CpdT N bisfenolA = 0,7705 kgmoljam x 4667,2500 kJkgmol = 3596,1254 kJjam Q 4NaOH = 15 , 313 15 , 298 4 CpdT N NaOH = 1,5410 kgmoljam x 0,0497 kJkgmol = 0,0766 kJjam Q 4garam bisfenol = 15 , 313 15 , 298 4 CpdT N nol garambisfe = 14,6395 kgmoljam x 1,8105 kJkgmol = 26,5049 kJjam Universitas Sumatera Utara Q 4air = 15 , 313 15 , 298 4 CpdT N air = 29,2791 kgmoljam x 1125,7906 kJkgmol = 32962,1081 kJjam Q out = Q 4bisfenol A + Q 4NaOH + Q 4garam bisfenol + Q 4air = 3596,1254 kJjam + 0,0766 kJjam + 26,5049 kJjam + 32962,1081 kJjam = 36584,8150 kJjam Reaksi di dalam Reaktor Deprotonasi: 2NaOH l + C 15 H 16 O 2s C 15 H 14 O 2 Na 2l + 2H 2 O l r 1 = konversi x N garam bisfenol r 1 = 0,95 x 15,4100 = 14,6395 kmoljam Panas reaksi yang terjadi pada 25 o C dan 1 atm: ∆Hr 25 o C = [∆H o f produk- ∆H o f reaktan] = [∆H o f C 15 H 14 O 2 Na 2 +2 x ∆H o f H 2 O –2 x ∆H o f NaOH- ∆H o f C 15 H 16 O 2 ] = [-874,3720+2x-285,83-2x-470,114--646,8968] = 141,0928 kJjam ∆Hr 40 o C = ∆Hr2η o C+ 15 , 313 15 , 298 dT Cp nol garambisfe + 2x 15 , 313 15 , 298 dT Cp air - 2 x 15 , 313 15 , 298 dT Cp NaOH - 15 , 313 15 , 298 dT Cp bisfenolA = 141,0928 + 1,8105 + 2 x 1125,7906 – 2 x 0,0497 – 4667,2500 = -2272,8152 kJjam Q reaksi = -2272,8152 kJjam x 14,6395 kmoljam = -33272,9635 kJjam dQdt = Q out – Q in + Q reaksi = 36584,8150 – 0 – 33272,9635 = 3311,8515 kJjam Tanda positif menunjukkan sistem membutuhkan panas sebesar 3311,8515 kJjam sehingga untuk memenuhi kebutuhan panas ini dibuat koil pemanas yang di dalamnya mengalir saturated steam 124,7 o C. Massa saturated steam 124,7 o C yang diperlukan adalah: Universitas Sumatera Utara m = 7 , 124 C dt dQ = 2189 8515 , 3311 = 1,5130 kgjam LB.2 Cooler E-101 4 8 Air 15 o C Bisfenol Garam bisfenol NaOH Air 40 o C, 1 atm Bisfenol Garam bisfenol NaOH Air 25 o C, 1 atm Air 25 o C Neraca Panas Masuk: Q in =N 4 bisfenol-a 15 , 313 15 , 298 CpdT +N 4 NaOH 15 , 313 15 , 298 CpdT +N 4 garam bisfenol 15 , 313 15 , 298 CpdT + N 4 air 15 , 313 15 , 298 CpdT = 0,7705 x 4,6673 + 1,5410 x 0,0497 + 14,6395 x 1,8105 + 29,2791 x 1125,7906 = 32992,2857 kJjam Neraca Panas Keluar: Q out =N 8 bisfenol-a 15 , , 298 15 , 298 CpdT +N 8 NaOH 15 , 298 15 , 298 CpdT +N 8 garam bisfenol 15 , 298 15 , 298 CpdT +N 8 air 15 , 298 15 , 298 CpdT = 0 Panas yang dibutuhkan adalah: dQdt = Q out – Q in = 0 - 32992,2857 = -32992,2857 Air Pendingin masuk 15 o C ; H 1 = 62,9 kJkg Air Pendingin keluar 25 o C ; H 2 = 104,8 kJkg Rogers dan Mayhew, 1995 Universitas Sumatera Utara Maka, massa air pendingin yang diperlukan: m = 1 2 H H dt dQ m = 9 , 41 2857 , 32992 m = 787,4054 kgjam LB.3 Reaktor Polimerisasi R-102 7 8 10 11 13 Metilen Klorida 25 o C, 1 atm Bisfenol A Garam bisfenol NaOH Air 25 o C, 1 atm Air Pendingin 15 o C, 1 atm Fosgen 25 o C; 1,6 atm Air pendingin keluar 25 o C, 1 atm Fosgen 25 o C; 1,6 atm Bisfenol A Garam bisfenol NaOH Air NaCl Metilen Klorida Polikarbonat Piridin 25 o C, 1 atm Panas Masuk = ∑ 15 , 298 15 , 298 7 CpdT N senyawa + ∑ 15 , 298 15 , 298 8 CpdT N senyawa + ∑ 15 , 298 15 , 298 10 CpdT N senyawa = 0 Panas Keluar = ∑ 15 , 298 15 , 298 11 CpdT N senyawa + ∑ 15 , 298 15 , 298 13 CpdT N senyawa = 0 Reaksi dalam reaktor ini adalah: 43C 15 H 14 O 2 Na 2 + 43COCl 2 C 16 H 14 O 3 43 + 86NaCl Konversi reaksi = 99,83 r 2 = konversi × N garam bisfenol = 3399 , 43 6395 , 14 9983 . kmoljam ∆Hr 25 o C = [∆H o f produk- ∆H o f reaktan] = [∆H o f C 16 H 14 O 3 43 + 8θ x ∆H o f NaCl – 43 x ∆H o f C 15 H 14 O 2 Na 2 – 43 x ∆H o f COCl 2 ] Universitas Sumatera Utara = [-18027,9220 + 86x-407,270 - 43x-847,372 - 43 x -218,8] = -6046,7460 kJjam Q reaksi = -6046,7460 kJjam x 0,3399 kmoljam = -2055,2890 kJjam Panas yang dibutuhkan adalah: dQdt = Q out – Q in + Q reaksi = 0 – -2055,2890 = 2055,2890 Air Pendingin masuk 15 o C ; H 1 = 62,9 kJkg Air Pendingin keluar 25 o C ; H 2 = 104,8 kJkg Rogers dan Mayhew, 1995 Maka, massa air pendingin yang diperlukan: m = 1 2 H H dt dQ m = 9 , 41 2055,2890 m = 49,0522 kgjam LB.4 Washer W-101 21 26 27 Polikarbonat Piridin Metilen Klorida 25 o C, 1 atm Air 80 o C, 1 atm Polikarbonat Piridin Metilen Klorida Air 34,69 o C, 1 atm Neraca Panas Masuk: Q 21 = N 21 polikarbonat 15 , 298 15 , 298 CpdT + N 21 piridin 15 , 298 15 , 298 CpdT + N 21 metilen 15 , 298 15 , 298 CpdT = 0 Q 26 = N 26 air 15 , 353 15 , 298 CpdT = 565,2474 x 4149,1778 = 2.345.311,7440 kJjam Q in = Q 21 + Q 26 = 0 + 2.345.311,7440 = 2.345.311,7440 kJjam Universitas Sumatera Utara Panas yang masuk pada washer sama dengan panas yang keluar. Dengan cara trial and eror diperoleh suhu keluar sebesar 34,69 o C. LB.5 Heater E-104 Polikarbonat Piridin Metilen Klorida Air 50 o C, 1 atm Polikarbonat Piridin Metilen Klorida Air 34,69 o C, 1 atm Saturated steam 124,7 o C; 2,25 atm 27 28 Kondensat 124,7 o C; 2,25 atm Neraca Panas Masuk: Q in =N 27 polikarbonat 84 , 307 15 , 298 CpdT +N 27 piridin 84 , 307 15 , 298 CpdT +N 27 metilen 84 , 307 15 , 298 CpdT + N 27 air 84 , 307 15 , 298 CpdT = 0,3399 x 223,9715 + 0,1464 x 12918449,1070 + 56,2622 x 786,3880 + 565,2474 x 724,9755 = 2.345.311,7441 kJjam Neraca Panas Keluar: Q out =N 28 polikarbonat 15 , 323 15 , 298 CpdT +N 28 piridin 15 . 323 15 , 298 CpdT +N 28 metilen 15 . 323 15 , 298 CpdT + N 28 air 84 , 307 15 , 298 CpdT N 28 metilen x ∆H vL +N 28 piridin x ∆H vL + N 28 air x ∆H vL = 0,3399 x 579,2122 + 0,1464 x 33811401,0832 + 56,2622 x 2074,5595 + 565,2474 x 1878,9098 + 56,2622 x 128.029.861,4117+ 0,1464 x 8362,8329 + 565,2474 x 5671,8679 = 6.128.797,6409 kJjam Panas yang dibutuhkan adalah: dQdt = Q out – Q in = 6.128.797,6409 kJjam – 2.345.311,7441 kJjam = 3.783.485,8968 kJjam Universitas Sumatera Utara Massa saturated steam 124,7 o C yang diperlukan adalah: m = 7 , 124 C dt dQ = 2189 8968 , 485 . 783 . 3 = 1728,4084 kgjam LB.6 Heater E-103 Air 80 o C, 1 atm Air 25 o C, 1 atm 25 26 Saturated steam 124,7 o C; 2,25 atm Kondensat 124,7 o C; 2,25 atm Neraca Panas Masuk: Q in =N 25 air 15 , 298 15 , 298 CpdT = 0 Neraca Panas Keluar: Q out =N 26 air 15 , 353 15 , 298 CpdT = 565,2474 kgmoljam x 4149,1778 kJkgmol = 2.345.311,7440 kJjam Panas yang dibutuhkan adalah: dQdt = Q out – Q in = 0 – 2.345.311,7440 kJjam = - 2.345.311,7440 kJjam Massa saturated steam 124,7 o C yang diperlukan adalah: m = 7 , 124 C dt dQ m = 2189 7440 2.345.311, = 1071,4078 kgjam Universitas Sumatera Utara LB.7 Dessicant DS-101 DS-101 Udara Panas Masuk Udara Panas Keluar T = 110 o C H = 0,005 kg H 2 O kg udara kering T = 35 o C H = 0,0357 kg H 2 O kg udara kering Udara panas masuk:  Temperatur = 110 o C  H 1 = 0,005 kg H 2 Okg udara kering Udara keluar meninggalkan dessicant dengan humiditi 100 sehingga diperoleh:  Temperatur = 35 o C  H 2 = 0,0357 kg H 2 Okg udara kering Fig. 21 Humidity Chart dalam Larian, 1950 Banyaknya jumlah uap air yang dijerap adalah 197,5169 kgjam. Maka massa udara panas yang dibutuhkan dapat dihitung dengan menggunakan rumus : 1 2 H H m Larian, 1950 massa udara panas yang dibutuhkan adalah: 005 , 0357 , 5169 , 197 6433,7758 kgjam. Udara panas masuk ke dessicant setiap empat jam sehingga jumlah udara panas yang dibutuhkan adalah : 6433,7758 4 = 1608,4440 kgjam. LB.8 Condenser E-102 Air 15 o C 23 15 Metilen 50 o C, 1 atm Metilen 25 o C, 1 atm Air 25 o C Universitas Sumatera Utara Neraca Panas Masuk: Q 23 = N 23 metilen 15 , 323 15 , 298 CpdT = 75,3985 x 2074,5595 = 156418,6878 kJjam Panas yang dilepas pengembunan uap metilen klorida : Q = m . = 75,3985 × 67.667,2157 = 5.102.007,1122 kJjam Q in = Q 23 + m. = 156418,6878 + 5.102.007,1122 = 5.258.425,8000 kJjam Neraca Panas Keluar: Q out =N 15 air 15 , 298 15 , 298 CpdT = 0 Panas yang dibutuhkan adalah: dQdt = Q out – Q in = 0 – 5.258.425,8000 kJjam = - 5.258.425,8000 kJjam Air Pendingin masuk 15 o C ; H 1 = 62,9 kJkg Air Pendingin keluar 25 o C ; H 2 = 104,8 kJkg Reklaitis, 1983 Maka, massa air pendingin yang diperlukan: m = 1 2 H H dt dQ m = 9 , 41 8000 5.258.425, m = 125.499,4224 kgjam Universitas Sumatera Utara LB.9 Evaporator I FE-101 Saturated steam 124,7 o C 33 35 34 Polikarbonat Piridin Metilen Klorida Air 25 o C Polikarbonat Air 114,7 o C Piridin Metilen Klorida Air 114,7 o C Diasumsikan ∆t pada = 10 o C. Neraca Panas Masuk Evaporator I: Q in = N 33 polikarbonat 15 , 323 15 , 298 CpdT +N 33 metilen 15 , 323 15 , 298 CpdT + N 33 piridin 15 , 323 15 , 298 CpdT + N 33 air 15 , 323 15 , 298 CpdT = 0,3399 x 579,2122 + 0,5554 x 2074,5595 + 0,0346 x 33.811.401,0832 + 554,7648 x 892,3319 = 1.666,417,0292 kJjam Neraca Panas Keluar Evaporator I: Q out =N 35 polikarbonat 85 , 387 15 , 298 CpdT + N 35 air 85 , 387 15 , 298 CpdT +N 34 metilen x ∆H vL +N 34 piridin x ∆H vL + N 34 air x ∆H vL = 0,3399 x 2078,2132 + 206,2290 x 6796,5843 + 0,0346 x 128.029.861,4117 + 0,5554 x 8362,8329 + 348,5359 x 5671,8679 = 9.028.668,9228 kJjam Panas yang dibutuhkan untuk menguapkan air sehingga konsentrasi polikarbonat yang keluar dari evaporator I sebesar 50 adalah: dQdT = Q out – Q in = 9.028.668,9228 - 1.666,417,0292 Universitas Sumatera Utara = 7.362.251,8936 kJjam Media pemanas yang digunakan adalah saturated steam pada temperatur 124,7 o C. Data saturated steam pada 124,7 o C yang diperoleh dari App A.2-9 Geankoplis, 2003 sebagai berikut: υanas penguapan steam pada suhu 124,7 o C = 2189 kJkg Maka steam yang dibutuhkan: m = dt dQ = 2189 8936 7.362.251, = 3.363,2946 kgjam LB.10 Evaporator II FE-102 35 37 36 Polikarbonat Air 96,34 o C Air 96,34 o C Uap panas 114,7 o C Polikarbonat Air 114,7 o C Diasumsikan ∆t = 18,34 o C. Neraca Panas Masuk Evaporator I: Q in = N 35 polikarbonat 85 , 387 15 , 298 CpdT +N 35 air 85 , 387 15 , 298 CpdT = 0,3399 x 2078,2132 + 206,2290 x 6796,5843 = 1.853.794,0194 kJjam Neraca Panas Keluar Evaporator II: Universitas Sumatera Utara Q out =N 37 polikarbonat 49 , 369 15 , 298 CpdT + N 37 air 49 , 369 15 , 298 CpdT + N 36 air x ∆H vL = 0,3399 x 1652,8950 + 88,3838 x 5392,7933 + 117,8451 x 2232,0332 = 1.606.140,0080 kJjam Panas yang dibutuhkan untuk menguapkan air sehingga konsentrasi polikarbonat yang keluar dari evaporator II sebesar 70 adalah: dQdT = Q out – Q in = 1.606.140,0080 - 1.853.794,0194 = - 247654,0114 kJjam Media pemanas yang digunakan adalah saturated steam pada temperatur 114,7 o C yang berasal dari uap evaporator I FE-101. Data saturated steam pada 114,7 o C yang diperoleh dari App A.2-9 Geankoplis, 2003 sebagai berikut: υanas penguapan steam pada suhu 114,7 o C = 2213 kJkg Maka uap panas yang dibutuhkan: m = dt dQ m = 2213 4 247654,011 m = 111,9087 kgjam LB.11 Evaporator III FE-103 37 41 38 Polikarbonat Air 64,22 o C Air 64,22 o C Uap panas 96,34 o C Polikarbonat Air 96,34 o C Diasumsikan ∆t = 32,07 o C. Neraca Panas Masuk Evaporator III: Universitas Sumatera Utara Q in = N 37 polikarbonat 49 , 396 15 , 298 CpdT +N 37 air 49 , 396 15 , 298 CpdT = 0,3399 x 1652,8950 + 88,3838 x 5392,7933 = 674473,2136 kJjam Neraca Panas Keluar Evaporator III: Q out =N 41 polikarbonat 3887 , 337 15 , 298 CpdT + N 41 air 3887 , 337 15 , 298 CpdT + N 38 air x ∆H vL = 0,3399 x 908,7786 + 22,9143 x 2953,3393 + 65,4695 x 2283,0897 = 463129,3960 kJjam Panas yang dibutuhkan untuk menguapkan air sehingga konsentrasi konsentrasi polikarbonat yang keluar dari evaporator III sebesar 90 adalah: dQdT = Q out – Q in = 463.129,3960 – 674.473,2136 = - 211343,8177 kJjam Media pemanas yang digunakan adalah saturated steam pada temperatur 96,34 o C yang berasal dari uap dari evaporator II. Data saturated steam pada 96,34 o C yang diperoleh dari App. A-2.9 Geankoplis, 2003 adalah sebagai berikut: υanas penguapan steam pada suhu λθ,34 o C = 2265 kJkg Maka uap panas yang dibutuhkan: m = dt dQ m = 2265 7 211343,817 m = 93,3085 kgjam Universitas Sumatera Utara LB.12 Condenser E-105 Air 36 o C Air 25 o C 39 40 Uap Air 64,22 o C Air 25 o C Neraca Panas Masuk: Q 39 = N 39 uap air 37 , 337 15 , 298 CpdT = 65,4695 x 1317,9371 = 86284,6985 kJjam Panas yang dilepas pengembunan uap air : Q = m . = 65,4695 × 40.861,8 = 2.675.202,0288 kJjam Q in = Q 39 + m. = 86284,6985 + 2.675.202,0288 = 2.761.486,7273 kJjam Neraca Panas Keluar: Q out =N 4o air 15 , 298 15 , 298 CpdT = 0 Panas yang dibutuhkan adalah: dQdt = Q out – Q in = 0 – 2.761.486,7273 kJjam = - 2.761.486,7273 kJjam Air Pendingin masuk 25 o C ; H 1 = 104,8 kJkg Air Pendingin masuk 36 o C ; H 2 = 150,86 kJkg Geankoplis, 2003 Maka, massa air pendingin yang diperlukan: m = 1 2 H H dt dQ m = 6 , 46 7273 2.761.486, m = 59954,1191 kgjam Universitas Sumatera Utara LB.13 Rotary Dryer DD-101 DD-101 42 43 41 30 Udara Panas, 110 o C F padatan masuk = 2796,7081 kgjam T = 39,2387 o C X air = 10 T = 80 o C X air = 2 T = 70 o C Temperatur basis, T o = 0 o C Panas laten air 0 o C, = 2η01,θ kJkg.K Kapasitas panas polimer, Cp padatan = 2,0998 kJkg.K Panas humiditas air – udara, Cs = 1,005 + 1,88H Humiditas udara T udara masuk 110 o C, H in = 0,006 kg H 2 Okg udara Walas, dkk., 2005 Kapasitas panas air, Cp air = 4,187 kJkg.K Kapasitas panas udara, Cp udara = 1,007 kJkg.K H’ udara = Cs T i -T o + H i . o H’ padatan = Cp padatan T i -T o + X i . Cp air T i -T o Dimana: H’ = entalpi kJkg Cs = panas humiditas air udara kJkg.K Cp = kapasitas panas kJkg.K H = humiditas udara kg H 2 Okg udara ker in g X = moisture content padatan kg airkg padatan = panas laten air kJkg T = temperatur 0 o C 110 o C, H’ udara masuk = 1,005 + 1,88 × 0,006 × 110-0 + 0,006 × 2501,6 110 o C, H’ udara masuk = 126,8004 70 o C, H’ udara keluar = H’ 42 = 1,00η + 1,88 × H’ 42 × 70- 0 + H’ 42 × 2501,6 70 o C, H’ udara keluar = H’ 42 = 70,35 + 2633,2 H 42 H’ padatan masuk = 2,0998 × 64,2248-0 + 0,1 × 4,187 × 64,2248-0 = 166,7872 Universitas Sumatera Utara H’ padatan keluar = 2,0998 × 80-0 + 0,02 × 4,187 × 80-0 = 174,6832 Tabel LB.7 Entalpi Rotary Dryer kJkg Alur H’ masuk H’ keluar 30 Udara 126,8004 42 - 70,35 + 2633,2 H 42 41 Padatan 166,7872 43 - 174,6832 F padatan = 2796,7081 kgjam Neraca Panas Total Rotary Dryer Asumsi : kondisi adiabatis, udara panas penger in g kontak langsung dengan padatan. dT dQ Q out – Q in = 0 Q out = Q in F udara × H’ udara masuk + F padatan × H’ in = ’ udara × H’ udara keluar + F padatan × H’ 43 F udara × H’ udara masuk + F padatan × H’ in = ’ udara × H’ 42 + F padatan × H’ 43 F udara × 126,8004 + 2796,7081 × 166,7872 = F’ udara × 70,35 + 2633,2 H 42 + 2796,7081 × 174,6832 F udara × 126,8004 + 466.455,1113 = F udara × 70,35 + 2633,2 H 42 + 488.537,9183 126,8004 F udara – 22.082,8071 = 70,35 F udara + 2633,2 F udara H 42 56,4504 F udara – 22.082,8071 = 2633,2 F udara H 42 --- Neraca Massa Kandungan Air F udara × H in + F padatan × X in = F udara × H 42 + F padatan × X out F udara × 0,006 + 2796,7081 × 0,1 = F udara × H 42 + 2796,7081 × 0,02 0,006 F udara + 279,6708 = F udara × H 42 + 55,9342 0,006 F udara + 223,7366 = F udara H 42 --- Dengan mensubstitusi persaman ke persamaan , maka diperoleh: 56,4504 F udara – 22.082,8071 = 2633,2 × 0,006 F udara + 223,7366 56,4504 F udara – 22.082,8071 = 15,7922 F udara + 589.143,3158 56,4504 F udara – 15,7922 F udara = 589.143,3158 - 22.082,8071 40,6512 F udara = 567.060,5087 F udara = 13.949,4162 kgjam H 42 = 0,0220 kg air kg udara kering. Universitas Sumatera Utara LAMPIRAN C PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN LC.1 Tangki Penyimpanan Metilen Klorida CH 2 Cl 2 V-101 Fungsi : Menyimpan larutan metilen klorida untuk kebutuhan 30 hari Bahan Konstruksi : Carbon steel SA-212, Grade B Bentuk : Silinder vertikal dengan alas dan tutup ellipsoidal Jenis Sambungan : Double welded butt joints Jumlah : 1 unit Data Perhitungan: Temperatur, T = 25 o C Tekanan, P = 1 atm Kebutuhan perancangan, t = 30 hari Laju alir massa, F = 47,1706 kgjam ρ metilen klorida, ρ = 1330 kgm 3 Perry, 2008 Perhitungan Ukuran Tangki: 1. Volume Tangki V metilen klorida = 3 1330 24 30 1706 , 47 m kg hari jam hari jam kg = 25,5359 m 3 Faktor kelonggaran = 20 Volume tangki, V t = 1,2 × 25,5359 = 30,6431 m 3

2. Diameter dan tinggi shell

Direncanakan: Tinggi shell tangki : diameter tangki H s : D = 5 : 4 Tinggi tutup tangki : diameter tangki H h : D = 1 : 4 Volume shell tangki V s Universitas Sumatera Utara V s = ¼ π D 2 H s V s = 3 16 5 D Volume tutup tangki V h ellipsoidal, V h = 3 24 D Volume tangki V V = V s + 2V h 30,6431 = 3 16 5 D + 3 12 D 30,6431 = 3 48 19 D Maka diameter tangki, D = 2,9104 m = 114,5824 in Tinggi shell tangki, H s = 6380 , 3 D D H s m Tinggi tutup tangki, H h = 7276 , D D H h m Tinggi tangki, H t = H s + 2H h = 5,0932 m

3. Tebal shell tangki dan tutup tangki

Untuk tutup atas tangki: Tekanan operasi dengan faktor keamanan 20: P operasi = 101,325 kPa P desain = 1,2 × 101,325 kPa = 121,59 kPa Untuk shell tangki dan tutup bawah tangki : Tinggi cairan dalam tangki, h = m m m m 2443 , 4 0932 , 5 6431 , 30 5359 , 25 3 3 Tekanan hidrostatik: υ = ρ × g × h = 1330 kgm 3 × 9,8 mdet 2 × 4,2443 m = 55,3206 kPa Tekanan operasi dengan faktor keamanan 20: P operasi = 101,325 kPa + 55,3206 kPa = 156,6456 kPa P desain = 1,2 × 156,6456 = 187,9747 kPa Universitas Sumatera Utara Joint efficiency , E = 0,8 Brownell dan Young, 1959 Allowable stress , S = 17500 psia = 120658,248 kPa Brownell dan Young, 1959 Faktor korosi, C = 180 in Peters, 2004 Umur alat, n = 10 tahun Tebal shell tangki : t = nC P SE D P 2 , 1 2 t = 80 1 10 9747 , 187 2 , 1 8 , 248 , 120658 2 5824 , 114 9747 , 187 t = 0,2367 in tebal shell standar yang digunakan = ¼ in. Tebal tutup tangki bawah : t = nC P SE D P 2 , 2 t = 80 1 10 9747 , 187 2 , 8 , 248 , 120658 2 5824 , 114 9747 , 187 t = 0,2366 in tebal shell standar yang digunakan = ¼ in. Tebal tutup tangki atas : t = nC P SE D P 2 , 2 t = 80 1 10 5900 , 121 2 , 8 , 248 , 120658 2 5824 , 114 5900 , 121 t = 0,1972 in tebal shell standar yang digunakan = ¼ in. Universitas Sumatera Utara LC.2 Tangki Penyimpanan Natrium Hidroksida NaOH V-102 Fungsi : Menyimpan larutan NaOH untuk kebutuhan 30 hari Bahan Konstruksi : Carbon steel SA-212, Grade B Bentuk : Silinder vertikal dengan alas dan tutup ellipsoidal Jenis Sambungan : Double welded butt joints Jumlah : 1 unit Data Perhitungan: Temperatur, T = 25 o C Tekanan, P = 1 atm Kebutuhan perancangan, t = 30 hari Laju alir massa, F = 1232,8032 kgjam ρ larutan σaτH, ρ = 1η20,3 kgm 3 Perry, 1997 Perhitungan Ukuran Tangki: 1. Volume Tangki V NaOH = 3 3 , 1520 24 30 8032 , 1232 m kg hari jam hari jam kg = 583,8441 m 3 V NaOH = 154.234,0959 gal Untuk tangki dengan volume lebih besar daripada 10.000 gal, maka digunakan tangki vertikal Walas, dkk, 2005. Faktor kelonggaran = 20 Volume tangki, V t = 1,2 × 583,8441 = 700,6130 m 3

2. Diameter dan tinggi shell

Direncanakan: Tinggi shell tangki : diameter tangki H s : D = 5 : 4 Tinggi tutup tangki : diameter tangki H h : D = 1 : 4 Volume shell tangki V s V s = ¼ π D 2 H s Universitas Sumatera Utara V s = 3 16 5 D Volume tutup tangki V h ellipsoidal, V h = 3 24 D Volume tangki V V = V s + 2V h 700,6130 = 3 16 5 D + 3 12 D 700,6130= 3 48 19 D Maka diameter tangki, D = 8,2606 m = 325,2198 in Tinggi shell tangki, H s = 3257 , 10 D D H s m Tinggi tutup tangki, H h = 0651 , 2 D D H h m Tinggi tangki, H t = H s + 2H h = 14,456 m

3. Tebal shell tangki dan tutup tangki

Untuk tutup atas tangki: Tekanan operasi dengan faktor keamanan 20: P operasi = 101,325 kPa P desain = 1,2 × 101,325 kPa = 121,59 kPa Untuk shell tangki dan tutup bawah tangki : Tinggi cairan dalam tangki, h = m m m m 0466 , 12 456 , 14 6130 , 700 8441 , 583 3 3 Tekanan hidrostatik: υ = ρ × g × h = 1η20,3 kgm 3 × 9,8 mdet 2 × 12,0466 m = 179,4825 kPa Tekanan operasi dengan faktor keamanan 20: P operasi = 101,325 kPa + 179,4825 kPa = 280, 8075 kPa P desain = 1,2 × 280,8075 = 336,9690 kPa Joint efficiency , E = 0,8 Brownell dan Young, 1959 Allowable stress , S = 17500 psia = 120658,248 kPa Brownell dan Young, 1959 Universitas Sumatera Utara Faktor korosi, C = 180 in Peters, 2004 Umur alat, n = 10 tahun Tebal shell tangki : t = nC P SE D P 2 , 1 2 t = 80 1 10 9690 , 336 2 , 1 8 , 248 , 120658 2 2198 , 325 9690 , 336 t = 0,6939 in tebal shell standar yang digunakan = ¾ in Tebal tutup tangki bawah : t = nC P SE D P 2 , 2 t = 80 1 10 9690 , 336 2 , 8 , 248 , 120658 2 2198 , 325 9690 , 336 t = 0,6929 in tebal shell standar yang digunakan = ¾ in Tebal tutup tangki atas : t = nC P SE D P 2 , 2 t = 80 1 10 5900 , 121 2 , 8 , 248 , 120658 2 2198 , 325 5900 , 121 t = 0,3299 in tebal shell standar yang digunakan = ½ in Universitas Sumatera Utara LC.3 Tangki Penyimpanan Fosgen COCl 2 V-103 Fungsi : Menyimpan fosgen untuk kebutuhan 30 hari Bahan Konstruksi : Low alloy steel SA-353 Bentuk : Silinder vertikal dengan alas dan tutup ellipsoidal Jenis Sambungan : Double welded butt joints Jumlah : 1 unit Data Perhitungan: Temperatur, T = 25 o C Tekanan, P = 46 atm Kebutuhan perancangan, t = 30 hari Laju alir massa, F = 1446,8504 kgjam ρ fosgen dalam fasa cair, ρ = 1387 kgm 3 Neogi, 2000 Perhitungan Ukuran Tangki: 1. Volume Tangki V fosgen = 3 1387 24 30 8504 , 1446 m kg hari jam hari jam kg = 751,0687 m 3 V fosgen = 198409,8185 gal Untuk tangki dengan volume lebih besar daripada 10.000 gal, maka digunakan tangki vertikal Walas, dkk, 2005. Faktor kelonggaran mengikuti Faktor kelonggaran = 20 Volume tangki, V t = 1,2 × 198409,8185 = 901,2824 m 3

2. Diameter dan tinggi shell

Direncanakan: Tinggi shell tangki : diameter tangki H s : D = 5 : 4 Tinggi tutup tangki : diameter tangki H h : D = 1 : 4 Volume shell tangki V s V s = ¼ π D 2 Hs Universitas Sumatera Utara V s = 3 16 5 D Volume tutup tangki V h ellipsoidal, V h = 3 24 D Volume tangki V V = V s + 2V h 901,2824 = 3 16 5 D + 3 12 D 901,2824 = 3 48 19 D Maka diameter tangki, D = 8,9841 m = 353,7027 in Tinggi shell tangki, H s = 2301 , 11 D D Hs m Tinggi tutup tangki, H h = 2460 , 2 D D Hh m Tinggi tangki, H t = H s + 2H h = 15,7221 m

3. Tebal shell tangki dan tutup tangki

Untuk tutup atas tangki: Tekanan operasi dengan faktor keamanan 20: P operasi = 4660,9500 kPa P desain = 1,2 × 4660,9500 kPa = 5593,1400 kPa Untuk shell tangki dan tutup bawah tangki : Tinggi cairan dalam tangki, h = m m m m 1018 , 13 7221 , 15 901,2824 0687 , 751 3 3 Tekanan hidrostatik: υ = ρ × g × h = 1387 kgm 3 × 9,8 mdet 2 × 13,1018 m = 178,0870 kPa Tekanan operasi dengan faktor keamanan 20: P operasi = 4660,9500 kPa + 178,0870 kPa = 4839,0370 kPa P desain = 1,2 × 4839,0370 = 5806,8444 kPa Joint efficiency , E = 0,8 Brownell dan Young, 1959 Allowable stress, S = 22500 psia= 155.131,4984 kPa Brownell dan Young, 1959 Universitas Sumatera Utara Faktor korosi, C = 180 in Peters, 2004 Umur alat, n = 10 tahun Tebal shell tangki : t = nC P SE D P 2 . 1 2 t = 80 1 10 8444 , 5806 2 . 1 8 , 4984 , 131 . 155 2 7027 , 353 8444 , 5806 t = 8,6388 in tebal shell standar yang digunakan = 9 in. Tebal tutup tangki bawah : t = nC P SE D P 2 , 2 t = 80 1 10 8444 , 5806 2 , 8 , 248 , 120658 2 7027 , 353 8444 , 5806 t = 10,8284 in tebal shell standar yang digunakan = 11 in. Tebal tutup tangki atas : t = nC P SE D P 2 , 2 t = 80 1 10 1400 , 5593 2 , 8 , 248 , 120658 2 7027 , 353 1400 , 5593 t = 10,4322 in tebal shell standar yang digunakan = 11 in. Universitas Sumatera Utara LC.4 Tangki Penyimpanan Piridin C 5 H 5 N V-104 Fungsi : Menyimpan piridin katalis untuk kebutuhan 30 hari Bahan Konstruksi : Carbon steel SA-212, Grade B Bentuk : Silinder vertikal dengan alas dan tutup ellipsoidal Jenis Sambungan : Double welded butt joints Jumlah : 1 unit Data Perhitungan: Temperatur, T = 25 o C Tekanan, P = 1 atm Kebutuhan perancangan, t = 30 hari Laju alir massa, F = 11,5652 kgjam ρ piridin, ρ = λ81,λ kgm 3 Perry, 2008 Perhitungan Ukuran Tangki: 1. Volume Tangki V piridin = 3 9 , 981 24 30 5652 , 11 m kg hari jam hari jam kg = 8,4804 m 3 Faktor kelonggaran = 20 Volume tangki, V t = 1,2 × 8,4804 = 10,1764 m 3

2. Diameter dan tinggi shell

Direncanakan: Tinggi shell tangki : diameter tangki H s : D = 5 : 4 Tinggi tutup tangki : diameter tangki H h : D = 1 : 4 Volume shell tangki Vs V s = ¼ π D 2 Hs V s = 3 16 5 D Volume tutup tangki V h ellipsoidal, V h = 3 24 D Volume tangki V Universitas Sumatera Utara V = V s + 2V h 10,1764 = 3 16 5 D + 3 12 D 10,1764 = 3 48 19 D Maka diameter tangki, D = 2,0155 m = 79,3502 in Tinggi shell tangki, H s = 5193 , 2 D D Hs m Tinggi tutup tangki, H h = 5038 , D D Hh m Tinggi tangki, H t = H s + 2H h = 3,5269 m

3. Tebal shell tangki dan tutup tangki

Untuk tutup atas tangki: Tekanan operasi dengan faktor keamanan 20: P operasi = 101,325 kPa P desain = 1,2 × 101,325 kPa = 121,59 kPa Untuk shell tangki dan tutup bawah tangki : Tinggi cairan dalam tangki, h = m m m m 9391 , 2 5269 , 3 1764 , 10 4804 , 8 3 3 Tekanan hidrostatik: υ = ρ × g × h = λ81,λ kgm 3 × 9,8 mdet 2 × 2,9391 m = 28,2819 kPa Tekanan operasi dengan faktor keamanan 20: P operasi = 101,325 kPa + 28,2819 kPa = 129,6069 kPa P desain = 1,2 × 129,6069 = 155,5282 kPa Joint efficiency , E = 0,8 Brownell dan Young, 1959 Allowable stress , S = 17500 psia = 120658,248 kPa Brownell dan Young, 1959 Faktor korosi, C = 180 in Peters, 2004 Umur alat, n = 10 tahun Tebal shell tangki : t = nC P SE D P 2 . 1 2 Universitas Sumatera Utara t = 80 1 10 5282 , 155 2 . 1 8 , 248 , 120658 2 3502 , 79 5282 , 155 t = 0,1890 in tebal shell standar yang digunakan = 316 in Tebal tutup tangki bawah : t = nC P SE D P 2 , 2 t = 80 1 10 5282 , 155 2 , 8 , 248 , 120658 2 3502 , 79 5282 , 155 t = 0,1889 in tebal shell standar yang digunakan = 316 in Tebal tutup tangki atas : t = nC P SE D P 2 , 2 t = 80 1 10 5900 , 121 2 , 8 , 248 , 120658 2 3502 , 79 5900 , 121 t = 0,1750 in tebal shell standar yang digunakan = 316 in LC. 5 Gudang Penyimpanan Bisfenol-a C 15 H 16 O 2 F-101 Fungsi : Menyimpan Bisfenol-a dalam kemasan plastik selama 7 hari Bahan Konstruksi : Dinding dari beton dan atap dari seng Bentuk : Prisma segi empat beraturan Jumlah : 1 unit Data Perhitungan: Temperatur, T = 25 o C Tekanan, P = 1 atm Universitas Sumatera Utara Kebutuhan perancangan, t = 7 hari Laju alir massa, F = 3.513,4890 kgjam ρ bisfenol-a, ρ = 1,1λη kgm 3 Perry, 1997 Kapasitas gudang = 3.513,4890 kgjam × 24 jamhari × 7 hari = 590.266,152 kg. Bisphenol-a dikemas dalam goni plastik dengan kapasitas 50 kggoni. Maka goni yang dibutuhkan = goni kg kg 50 152 , 590266 11.805,3230 goni Tinggi gudang: Asumsi tebal 1 goni plastik = 15 cm Maksimal tumpukan goni = 30 buah Faktor kelonggaran = 50 Tinggi gudang yang dibutuhkan = 1,5 × 15 cm × 30 = 6,75 m = 7 m. Panjang gudang: Direncanakan susunan goni = 40 goni × 20 goni Dimana panjang 1 goni = 60 cm Faktor kelonggaran = 30 Untuk jalan dalam gudang = 30 Panjang gudang yang dibutuhkan = 1,3 × 60 cm × 40 = 31,2 m = 32 m. Lebar gudang : Faktor kelonggaran = 30 Dimana lebar 1 goni 45 cm Lebar gudang yang dibutuhkan = 1,3 × 45 cm × 20 = 1170 cm = 11,70 m ≈ 12 m. LC.6 Blower I B-101 Fungsi : Mengumpankan fosgen ke mixing point I M-101 Tipe : Turbo blower Bahan konstruksi : Carbon steel Jumlah : 1 unit Cadangan : 1 unit Universitas Sumatera Utara Data perhitungan: Temperatur, T = 25 o C Tekanan operasi, P = 1,6 atm = 162,12 kPa = 650,8866 in H 2 O Laju alir massa, F = 1446,8504 kgjam ρ fosgen, ρ = 4,248 kgm 3 Laju alir volum, Q = 3 248 , 4 8504 , 1446 m kg jam kg F =340,5957 m 3 jam Q = 200,4576 ft 3 menit Daya turbo blower dapat dihitung dengan persamaan : P = 0,000157 × Q ft 3 menit × P in H 2 O Perry, 2008 P = 0,000157 × 200,4576 × 650,8866 = 20,4846 hp Efisiensi blower = 80 P = 20,4846 0,8 = 25,6057 hp Digunakan daya motor standar 30 hp. LC.7 Pompa Metilen Klorida P-101 Fungsi : Memompa larutan metilen klorida dari tangki penyimpanan metilen klorida ke Mixing Point II M-102 Tipe : Centrifugal Pump Bahan konstruksi : Commercial steel Jumlah : 1 unit Cadangan : 1 unit Data perhitungan: Temperatur, T = 25 o C Laju alir metilen klorida, F = 47,1706 kgjam Densitas metilen klorida, ρ = 1330 kgm 3 = 83,0322 lbmft 3 Viskositas metilen klorida, = 0,17 cυ = 0,000114 lbmft.s Laju alir volumetrik: Universitas Sumatera Utara m v = 3 1330 1706 , 47 m kg jam kg = 9,851. 10 -6 m 3 s = 0,00034 ft 3 s Desain pompa: Untuk aliran turbulen, N Re 2100 Di, opt = 0,363 m v 0,45 ρ 0,13 Peters, 2004 = 0,363 × 9,851. 10 -6 m 3 s 0,45 × 1330 0,13 = 0,0051 m = 0,2033 in Dari Tabel A.5-1 Geankoplis, 2003, dipilih pipa dengan spesifikasi : Ukuran nominal : ½ in Schedule number : 40 Diameter dalam ID : 0,622 in = 0,0158 m = 0,0518 ft Diameter luar OD : 0,84 in = 0,0700 ft Inside sectional area , A : 0,00211 ft 2 Kecepatan linier, V = 1648 , 00211 , 00034 , 2 3 ft s ft A m v fts Bilangan Reynold: N Re = 7271 , 6220 000114 , 0518 , 16481 , 0322 , 83 D V aliran turbulen Untuk pipa commercial steel diperoleh harga ε = 0,0001η ft υeters, 1λ84 pada N Re = θ220,7271 dan εD = 0028 , 0518 , 00015 , ft ft diperoleh harga factor fanning Gambar 5.1 , f = 0,01 Peters,1984. Friction loss : 1 sharp edge entrance h c = 0,5 gc V A A 2 1 2 1 2 0,51-0 174 , 32 1 2 1648 , 2 h c = 0,8738 ft lbflbm 3 elbow 90 o h f = nKf gc V 2 2 30,75 174 , 32 2 1648 , 2 0,00094 ft.lbflbm 1 check valve h f = nKf gc V 2 2 12 174 , 32 2 1648 , 2 0,00084 ft.lbflbm Universitas Sumatera Utara Pipa lurus 100 ft F f = gc D Lv f 2 4 2 = 4 0,01 174 , 32 2 0518 , 1648 , 100 2 F f = 0,0325 ft.lbflbm 1sharp edge exict h ex = n gc v A A 2 1 2 2 2 1 11-0 2 174 , 32 1 2 1648 , 2 h ex = 0,0004 ft.lbflbm Total friction loss Σ F = 0,λ08θ ft.lbflbm Dari persamaan Bernoulli : 2 1 1 2 1 2 2 1 2 2 s W F P P z z gc g v v gc Geankoplis, 2003 Dimana : V 1 =V 2 ∆v 2 = 0 P 1 =P 2 ∆P = 0 Tinggi pemompaan, ∆z = 2,1771 m = 7,142θ ft 9086 , 1426 , 7 174 , 32 174 , 32 s W -W s = 8,0512 ft.lbflbm Efisiensi pompa, = 80 Peters, 1984 W p = -W s = 10,0θ40 ft.lbflbm Daya pompa, P = 550 v p m W 550 0322 , 83 00034 , 0640 , 10 0,005 hp Digunakan daya motor standar ¼ hp. LC.8 Pompa NaOH P-102 Fungsi : Memompa larutan NaOH dari tangki penyimpanan NaOH ke Reaktor Deprotonasi R-101 Tipe : Centrifugal Pump Bahan konstruksi : Commercial steel Universitas Sumatera Utara Jumlah : 1 unit Cadangan : 1 unit Data perhitungan: Temperatur, T = 25 o C Laju alir NaOH, F = 1.232,8032 kgjam Densitas NaOH, ρ = 1.η20,3 kgm 3 = 94,9126 lbmft 3 Viskositas NaOH, = 0,λθ14 cυ = 0,000θ lbmft.s Laju alir volumetrik: m v = 3 3 , 1520 8032 , 1232 m kg jam kg = 0,0003 m 3 s = 0,008058 ft 3 s Desain pompa: Untuk aliran turbulen, N Re 2100 Di, opt = 0,363 m v 0,45 ρ 0,13 Peters, 2004 = 0,363 × 0,0003 m 3 s 0,45 × 1.520,3 0,13 = 0,0227 m = 0,8951 in Dari Tabel A.5-1 Geankoplis, 2003, dipilih pipa dengan spesifikasi : Ukuran nominal : 18 in Schedule number : 40 Diameter dalam ID : 0,269 in = 0,0224 m = 0,0068 ft Diameter luar OD : 0,405 in = 0,0338 ft Inside sectional area , A : 0,0004 ft 2 Kecepatan linier, V = 8191 , 3 0004 , 008058 , 2 3 ft s ft A m v fts Bilangan Reynold: N Re = 6028 , 29064 0006 , 0068 , 8191 , 3 9127 , 94 D V turbulen Untuk pipa commercial steel diperoleh harga ε = 0,0001η ft υeters, 1λ84 Universitas Sumatera Utara pada N Re = 2λ0θ4,θ028 dan εD = 0022 , 068 , 00015 , ft ft diperoleh harga factor fanning Gambar 2.10-3 , f = 0,00014 Geankoplis, 2003. Friction loss : 1 sharp edge entrance h c = 0,5 gc V A A 2 1 2 1 2 0,51-0 174 , 32 1 2 8191 , 3 2 h c = 0,1133 ft lbflbm 3 elbow 90 o h f = nKf gc V 2 2 30,75 174 , 32 2 8191 , 3 2 0,5100 ft.lbflbm 1 check valve h f = nKf gc V 2 2 12 174 , 32 2 8191 , 3 2 0,4533 ft.lbflbm Pipa lurus 40 ft F f = gc D Lv f 2 4 2 = 4 0,00014 174 , 32 2 0068 , 8191 , 3 40 2 F f = 0.7467 ft.lbflbm 1sharp edge exict h ex = n gc v A A 2 1 2 2 2 1 11-0 2 174 , 32 1 2 8191 , 3 2 h ex = 0,2267 ft.lbflbm Total friction loss Σ F = 2,0η00 ft.lbflbm Dari persamaan Bernoulli : 2 1 1 2 1 2 2 1 2 2 s W F P P z z gc g v v gc Geankoplis, 2003 Dimana : V 1 =V 2 ∆v 2 = 0 P 1 =P 2 ∆P = 0 Tinggi pemompaan, ∆z = 1,2140 m = 3,λ82λ ft. 0500 , 2 9829 , 3 174 , 32 174 , 32 s W -W s = 6,0329 lbflbm Efisiensi pompa, = 80 Peters, 1984 Universitas Sumatera Utara W p = -W s = 7,η411 ft.lbflbm Daya pompa, P = 550 v p m W 550 9127 , 94 008058 , 5411 , 7 0,0105 hp Digunakan daya motor standar ¼ hp. LC.9 Conveyor I C-101 Fungsi : mengangkut bisfenol-a ke reaktor deprotonasi R-101 Bentuk : horizontal screw conveyor Bahan konstruksi : Carbon steel Jumlah : 1 unit Jarak angkut : 5 m Kondisi operasi : Temperatur = 25 °C Tekanan = 1 atm Laju alir bisfenol-a : F = 3513,4890 kgjam =0,00967 kgdetik Densitas bisfenol-a : ρ = 11λη kgm 3 = 164,80944 lb m ft 3 Laju alir volumetrik: Q = 2,9401 m 3 jam. Perhitungan daya motor screw conveyor Direncanakan screw conveyor berdiameter = 20 in Dari Tabel 6.39 , 6.40 dan 6.41 Chopey, 2004 diperoleh nilai A, N dan F P = 10 -6 A.L.σ + Q.ρ.L.F dimana : A = faktor ukuran size factor L = jarak angkut ft N = maksimal rmenit untuk ukuran diameter yang direncanakan Q = Laju alir volumetrik ft 3 jam ρ = densitas material lb m ft 3 F = faktor material material factor Maka : P = 10 -6 510 . 5 . 25 + 0,468 . 164,80944 . 5 . 5 = 0,06568 hp Untuk efisiensi daya motor screw conveyor 80 , maka : Daya motor yang dibutuhkan = 0,06568 0,8 = 0,0821 hp Dipilih daya motor ¼ hp Universitas Sumatera Utara LC.10 Reaktor Deprotonasi R-101 Fungsi : Tempat terjadinya reaksi pembentukan garam bisfenol Tipe : Reaktor Tangki Berpengaduk Bentuk : Silinder vertikal dengan tutup datar dan alas ellipsoidal Bahan konstruksi : Carbon steel SA-212, Grade B Jenis Sambungan : Double welded butt joints Jumlah : 1 unit

a. Volume reaktor