Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Kalsium Klorida Dari Cangkang Kerang dan HCl Dengan Kapasitas 5.000 Ton/Tahun
KAPASITAS 5.000 TON/TAHUN
TUGAS AKHIR
Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan Ujian Sidang Sarjana Teknik Kimia
DISUSUN OLEH
JANUAR SASMITRA
120425022
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
(2)
PRA RANCANGAN PABRIK PEMBUATAN KALSIUM KLORIDA DARI CANGKANG KERANG DAN HCl DENGAN KAPASITAS
5.000 TON/TAHUN
TUGAS AKHIR
Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan Ujian Sarjana Teknik Kimia
Oleh :
JANUAR SASMITRA NIM : 120425022
Telah Diperiksa / Disetujui Oleh : Dosen Pembimbing
Farida Hanum, ST, MT NIP. 19780610 200212 2 003
Dosen Penguji I Dosen Penguji II Dosen Penguji III
Farida Hanum, ST, MT Dr. Eng. Rondang Tambun, ST. MT Dr. Erni Misran, ST. MT NIP. 19780610 200212 2 003 NIP : 19720612 200012 1001 NIP : 19730913 200003 2001
Mengetahui,
Kooerdinator Tugas Akhir
Mhd. Hendra S. Ginting, ST. MT NIP : 19700919 199903 1 001 DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN
(3)
i
Dengan mengucapkan puji syukur kehadirat Allah S.W.T atas limpahan rahmat, ridho dan karunianya, sehingga Penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini
dengan judul “Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Kalsium Klorida Dari
Cangkang Kerang dan HCl Dengan Kapasitas 5.000 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. Dalam penyelesaian Tugas Akhir ini, Penulis banyak menerima bantuan dan bimbingan dari berbagai pihak. Pada kesempatan ini Penulis mengucapkan terima kasih kepada :
1. Ibu Farida Hanum, ST. MT, selaku dosen pembimbing yang telah membimbing
Penulis dengan penuh kesabaran serta memberi masukan sehingga Tugas Akhir ini dapat terselesaikan dengan baik.
2. Bapak Mhd. Hendra S.Ginting, ST, MT, selaku Koordinator Tugas Akhir yang
telah banyak memberikan pengarahan dan masukan kepada Penulis selama menyelesaikan Tugas Akhir ini.
3. Bapak Dr. Eng. Rondang Tambun, ST, MT, selaku dosen penguji yang telah
memberikan arahan dan bimbingannya.
4. Ibu Dr. Erni Misran, ST, MT, selaku dosen penguji yang telah memberikan
arahan dan bimbingannya.
5. Seluruh Staf Pengajar dan Pegawai Departemen Teknik Kimia yang telah
memberikan ilmu dan pengalaman yang sangat berharga kepada Penulis.
6. Ibunda Tercinta Rosmida, Ayahanda Lasimun, dan Bukde Sumini yang telah
banyak berkorban dan memberikan didikan serta do’a untuk penulis.
7. Kakak Penulis Yesi Ari Santi, Neneng Sri Wulandari, Yunita Dewi, Juli Sartika
Sari dan adik Azzahra Firdausya yang memberikan dukungan dan semangat kepada penulis.
8. Teman-teman angkatan 2012 dan 2013 ekstensi Teknik Kimia yang memberikan
(4)
Dalam penyusunan Tugas Akhir ini, Penulis menyadari masih banyak terdapat kekurangan. Oleh karena itu, penulis sangat berharap saran dan kritik dari pembaca yang bersifat konstruktif demi kesempurnaan penulis ini.
Medan, 2015
(5)
iii
Pabrik Kalsium Klorida ini direncanakan akan berproduksi dengan kapasitas 5.000 ton/tahun (631,313 kg/jam) dan beroperasi selama 330 hari dalam setahun. Pabrik ini diharapkan dapat mengurangi ketergantungan Indonesia terhadap produk impor dan ditargetkan dapat mengekspor Kalsium Klorida.
Lokasi pabrik yang direncanakan di Tanjung Balai, Asahan dengan luas tanah
yang dibutuhkan sebesar 9.500 m2.
Tenaga kerja yang dibutuhkan untuk mengoperasikan pabrik sebanyak 136 orang. Bentuk badan usaha yang direncanakan adalah Perseroan Terbatas (PT) dan bentuk organisasinya adalah organisasi garis dan staff.
Hasil analisa terhadap aspek ekonomi pabrik kalsium klorida, adalah:
- Modal Investasi = Rp. 129.347.237.976,-
- Biaya Produksi Per Tahun = Rp. 84.398.948.395,-
- Hasil Jual Produk Per Tahun = Rp. 228.572.344.580,-
- Laba Bersih Per Tahun = Rp 100.501.770.444,-
- Profit Margin (PM) = 62,76 %
- Break Even Point (BEP) = 31,08 %
- Return Of Investment (ROI) = 49,30 %
- Pay Out Time (POT) = 2,03 tahun
- Return Of Network (RON) = 82,17 %
- Internal Rate Of Return (IRR) = 65,80 %
Dari hasil analisa aspek ekonomi, maka dapat disimpulkan bahwa pabrik pembuatan Kalsium Klorida ini layak untuk didirikan.
(6)
i
DAFTAR ISI
Hal
KATA PENGANTAR ... i
INTISARI ... iii
DAFTAR ISI ... iv
DAFTAR TABEL ... v
DAFTAR GAMBAR ... viii
DAFTAR LAMPIRAN ... ix BAB I PENDAHULUAN ... I-1
1.1 Latar Belakang ... I-1
1.2 Perumusan Masalah ... I-2
1.3 Tujuan ... I-3
1.4 Manfaat ... I-3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... II-1
2.1 Kalsium Klorida ... II-1
2.2 Kegunaan Kalsium Klorida ... II-1
2.3 Sifat- Sifat Bahan Baku dan Produk ... II-3
2.3.1 Sifat- Sifat Bahan Baku ... II-6 2.3.2 Sifat- Sifat Produk ... II-6
2.4 Proses Pembuatan Kalsium Klorida ... II-10
2.5 Seleksi Proses ... II-14
2.6 Deskripsi Proses ... II-14
BAB III NERACA MASSA ... ...III-1
3.1 Neraca Massa Pada Tangki Pelarutan HCl (TP-01) ... III-1
3.2 Neraca Massa Pada Reaktor Asam (R-01) ... III-1
3.3 Neraca Massa Pada Tangki Pelarutan Ca(OH)2 (TP-02) ... III-2
3.4 Neraca Massa Pada Reaktor Penetral (R-02) ... III-2
3.5 Neraca Massa Pada Evaporator (EV-01) ... III-3
3.6 Neraca Massa Pada Crystallizer (CR-01) ... III-3
3.7 Neraca Massa Pada Rotary Dryer (RD-01) ... III-4
(7)
ii
3.9 Neraca Massa Pada Screening (SC-01) ... III-5
3.10 Neraca Massa Pada Ball Mill (BM-01) ... III-5
BAB IV NERACA PANAS ... IV-1
4.1 Neraca Panas Pada Tangki Pelarutan HCl (TP-01) ... IV-1
4.2 Neraca Panas Pada Reaktor Asam (R-01) ... IV-1
4.3 Neraca Panas Pada Tangki Pelarutan Ca(OH)2 (TP-02) ... IV-1
4.4 Neraca Panas Pada Reaktor Penetral (R-02) ... IV-2
4.5 Neraca Panas Pada Evaporator (EV-01) ... IV-2
4.6 Neraca Panas Pada Crystallizer (CR-01) ... IV-2
4.7 Neraca Panas Pada Rotary Dryer (RD-01) ... IV-3
4.8 Neraca Panas Pada Rotary Cooler (RC-01) ... IV-3
4.9 Neraca Panas Pada Kompressor (JC-01) ... IV-3
BAB V SPESIFIKASI PERALATAN ... V-1
5.1 Gudang Penyimpanan Cangkang kerang (GD-01) ... V-1
5.2 Belt Conveyor (C-01) ... V-1
5.3 Crusher (CH-01) ... V-2
5.4 Tangki Penyimpanan HCl (T-01) ... V-2
5.5 Pompa Tangki Penyimpanan HCl (P-01) ... V-3
5.6 Tangki Pelarutan HCl (TP-01) ... V-3
5.7 Reaktor Asam (R-01) ... V-4
5.8 Pompa Keluaran Reaktor Asam (P-02) ... V-5
5.9 Gudang Penyimpanan Ca(OH)2 (GD-02) ... V-5
5.10 Tangki Pelarutan Ca(OH)2 (TP-02) ... V-6
5.11 Reaktor Penetral (R-02) ... V-7 5.12 Pompa Keluaran Reaktor Penetral (P-03) ... V-7 5.13 Evaporator (EV-01) ... V-8 5.14 Pompa Keluaran Evaporator (P-04) ... V-8 5.15 Crystallizer (CR-01) ... V-9 5.16 Screw Conveyor (C-04) ... V-10 5.17 Rotary Dryer (RD-01) ... V-10 5.18 Rotary Cooler (RC-01) ... V-11 5.19 Screening (SC-01) ... V-11
(8)
iii
5.20 Ball mill (BM-01) ... V-12
5.21 Gudang Penyimpanan Produk CaCl2 (GD-03) ... V-12
5.22 Blower (B-01) ... V-13 5.23 Kompressor (JC-01) ... V-13
5.24 Tangki Penyimpanan CO2 (TP-02) ... V-13
BAB VI INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA ... VI-1
6.1 Instrumentasi ... VI-1 6.2 Keselamatan Kerja ... VI-5
6.3 Keselamatan Kerja Pada Pabrik Pembuatan Kalsium Klorida
dari Cangkang Kerang dan Asam Klorida... VI-6 6.3.1 Pencegahan Terhadap Kebakaran dan Peledakan ... VI-7 6.3.2 Peralatan Perlindungan Diri ... VI-8 6.3.3 Keselamatan Kerja Terhadap Bahaya Listrik ... VI-8 6.3.4 Pencegahan Terhadap Gangguan Kesehatan ... VI-9 6.3.5 Pencegahan Terhadap Bahaya Mekanis ... VI-9
BAB VII UTILITAS ... VII-1
7.1 Kebutuhan Uap (Steam) ... VII-1
7.2 Kebutuhan Air ... VII-2
7.2.1 Screening ... VII-4 7.2.2 Klarifikasi ... VII-4 7.2.3 Filtrasi ... VII-5 7.2.4 Demineralisasi ... VII-5 7.2.5 Dearator ... VII-8 7.3 Kebutuhan Bahan Kimia ... VII-8
7.4 Kebutuhan Listrik ... VII-8
7.5 Kebutuhan Bahan Bakar ... VII-9
7.6 Unit Pengolahan Limbah ... VII-10
7.7 Spesifikasi Peralatan Pengolahan Air ... VII-14
BAB VIII LOKASI DAN TATA LETAK PABRIK ... VIII-1
8.1 Lokasi Pabrik ... VIII-1
8.2 Tata Letak Pabrik ... VIII-4
(9)
iv
BAB IX ORGANISASI DAN MANAJEMEN PERUSAHAAN ... IX-1
9.1 Bentuk Badan Usaha ... IX-1
9.2 Struktur Organisasi ... IX-2
9.3 Tugas Dan Wewenang ... IX-4
9.4 Pembagian Tenaga Kerja ... IX-9
9.4.1 Tenaga Kerja dengan Shift ... IX-9 9.4.2 Tenaga Kerja dengan Non Shift ... IX-10
9.5 Status Karyawan dan Sistem Upah ... IX-10
9.6 Penggolongan Jabatan, Jumlah Karyawan dan Gaji ... IX-11
9.6.1 Jabatan, Prasyarat, dan Jumlah Karyawan Prasyarat ... IX-11
9.7 Kesejahteraan Sosial Karyawan ... 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 10.2 Biaya Produksi Total (BPT)/Total Cost (TC) ... X-4 10.2.1 Biaya Tetap/Fixed Cost (FC) ... X-4 10.2.2 Biaya Variabel/Variable Cost (VC) ... X-4 10.3 Total Penjualan (Total Sales) ... X-5 10.4 Bonus Perusahaan ... X-5 10.5 Perkiraan Rugi/Laba Usaha ... X-5 10.6 Analisa Aspek Ekonomi ... X-5 10.6.1 Profit Margin (PM) ... X-5 10.6.2 Break Event Point (BEP) ... X-6 10.6.3 Return on Investment (ROI) ... X-6 10.6.4 Pay Out Time (POT) ... X-7 10.6.5 Return On Network (RON) ... X-7 10.6.6 Internal Rate of Return (IRR) ... X-8
(10)
v
DAFTAR TABEL
Hal
Tabel 1.1 Kebutuhan Kalsium Klorida di Indonesia ... I-2
Tabel 2.1 Kandungan Zat Kimia di dalam Air Laut ... II-10
Tabel 2.2 Perbandingan Kelebihan dan Kekurangan dari Beberapa
Proses Pembuatan Kalsium Klorida ... II-13
Tabel 3.1 Neraca Massa Pada Tangki Pelarutan HCl (TP-01). ... III-1
Tabel 3.2 Neraca Massa Pada Reaktor Asam (R-01) ... III-1
Tabel 3.3 Neraca Massa Pada Tangki Pelarutan Ca(OH)2 (TP-02) ... III-2
Tabel 3.4 Neraca Massa Pada Reaktor Penetral (R-02) ... III-2
Tabel 3.5 Neraca Massa Pada Evaporator (EV-01) ... III-3
Tabel 3.6 Neraca Massa Pada Crystallizer (CR-01)... III-3
Tabel 3.7 Neraca Massa Pada Rotary Dryer (RD-01) ... III-4
Tabel 3.8 Neraca Massa Pada Rotary Cooler (RC-01) ... III-4
Tabel 3.9 Neraca Massa Pada Screening (SC-01) ... III-5
Tabel 3.10 Neraca Massa Pada Ball Mill (BM-01) ... III-5
Tabel 4.1 Neraca Panas Pada Tangki Pelarutan HCl (TP-01). ... IV-1
Tabel 4.2 Neraca Panas Pada Reaktor Asam (R-01) ... IV-1
Tabel 4.3 Neraca Panas Pada Tangki Pelarutan Ca(OH)2 (TP-02) ... IV-1
Tabel 4.4 Neraca Panas Pada Reaktor Penetral (R-02) ... IV-2
Tabel 4.5 Neraca Panas Pada Evaporator (EV-01) ... IV-2
Tabel 4.6 Neraca Panas Pada Crystallizer (CR-01) ... IV-2
Tabel 4.7 Neraca Panas Pada Rotary Dryer (RD-01) ... IV-3
Tabel 4.8 Neraca Panas Pada Rotary Cooler (RC-01) ... IV-3
Tabel 4.9 Neraca Panas Pada Kompressor (JC-01) ... IV-3
Tabel 6.1 Daftar penggunaan instrumentasi pada Pra-Rancangan
Pabrik Pembuatan Kalsium Klorida dari Cangkang Kerang dan Asam Klorida ... VI-4
Tabel 7.1 Kebutuhan Uap ... VII-1
Tabel 7.2 Kebutuhan Air Sebagai Air Proses ... VII-2
Tabel 7.3 Pemakaian Air Untuk Kebutuhan ... VII-2
(11)
vi
Tabel 7.5 Kandungan Bahan Kimia Air Sungai Asahan ... VII-3
Tabel 7.6 Analog Perhitungan Pompa Utilitas ... VII-15
Tabel 7.7 Analog Perhitungan Tangki Pelarutan ... VII-17
Tabel 7.8 Analog Perhitungan Tangki Utilitas ... VII-20
Tabel 7.9 Analog Perhitungan Pompa Limbah ... VII-21
Tabel 8.1 Pembagian Penggunaan Areal Tanah ... VIII-6
Tabel 9.1 Sistem Pembagian Shift Kerja ... IX-9
Tabel 9.2 Jabatan, Prasyarat, dan Jumlah Karyawan Prasyarat ... IX-11
Tabel 9.3 Gaji Pegawai Pabrik Kalsium Klorida / Bulan ... IX-13
Tabel LA.1 Neraca Massa Pada Tangki Pelarutan HCl (TP-01). ... LA-2 Tabel LA.2 Neraca Massa Pada Reaktor Asam (R-01) ... LA-5
Tabel LA.3 Neraca Massa Pada Tangki Pelarutan Ca(OH)2 (TP-02) ... LA-6
Tabel LA.4 Neraca Massa Pada Reaktor Penetral (R-02) ... LA-8 Tabel LA.5 Neraca Massa Pada Evaporator (EV-01) ... LA-10 Tabel LA.6 Neraca Massa Pada Crystallizer (CR-01)... LA-11 Tabel LA.7 Neraca Massa Pada Rotary Dryer (RD-01) ... LA-13 Tabel LA.8 Neraca Massa Pada Rotary Cooler (RC-01) ... LA-14 Tabel LA.9 Neraca Massa Pada Screening (SC-01) ... LA-16 Tabel LA.10 Neraca Massa Pada Ball Mill (BM-01) ... LA-17 Tabel LB.1 Nilai konstanta ... LB-1 Tabel LB.2 Nilai Cp untuk perhitungan neraca energi ... LB-1
Tabel LB.3 Nilai ΔHf untuk tiap senyawa ... LB-2
Tabel LB.4 Panas pelarutan ... LB-2
Tabel LB.5 Panas alur 1 pada T = 30oC ... LB-4
Tabel LB.6 Panas alur 2 pada T = 28oC ... LB-4
Tabel LB.7 Panas alur 3 pada T = 29,735oC ... LB-4
Tabel LB.8 Panas alur 5 pada T = 30oC ... LB-6
Tabel LB.9 Panas alur 6 pada T = 32oC ... LB-6
Tabel LB.10 Panas alur 7 pada T = 32oC ... LB-7
Tabel LB.11 Panas alur 8 pada T = 30oC ... LB-8
Tabel LB.12 Panas alur 9 pada T = 28oC ... LB-8
(12)
vii
Tabel LB.14 Panas alur 11 pada T = 32oC ... LB-10
Tabel LB.15 Panas pada alur 12 pada T = 115oC ... LB-11
Tabel LB.16 Panas pada alur 13 pada T = 115oC ... LB-12
Tabel LB.17 Panas pada alur 14 pada T =60oC ... LB-13
Tabel LB.18 Panas pada alur 15 pada T = 40oC ... LB-14
Tabel LB.19 Panas pada alur 16 pada T = 110oC ... LB-18
Tabel LB.20 Panas pada alur 17 pada T = 110oC ... LB-18
Tabel LB.21 Panas pada alur 18 pada T = 30oC ... LB-20
Tabel LB.22 Panas alur 22 pada T = 35oC ... LB-23
Tabel LE.1 Perincian Harga Bangunan, dan Sarana Lainnya ... LE-2
Tabel LE.2 Sarana Transportasi ... LE-3
Tabel LE.3 Harga Indeks Marshall dan Swift ... LE-4
Tabel LE.3 Estimasi Harga Peralatan Proses ... LE-7
Tabel LE.4 Estimasi Harga Peralatan Utilitas ... LE-8
Tabel LE.5 Biaya Sarana Transportasi ... LE-11
Tabel LE.6 Perincian Gaji Pegawai... LE-14
Tabel LE.7 Perincian Biaya Kas selama 3 bulan ... LE-16
Tabel LE.8 Perincian Modal Kerja ... LE-17
Tabel LE.9 Perhitungan Biaya Depresiasi... LE-19
Tabel LE.10 Data Perhitungan BEP ... LE-25 Tabel LE.11 Data Perhitungan IRR... LE-26
(13)
viii
DAFTAR GAMBAR
Hal Gambar 2.1 Cangkang Kerang ... II-3 Gambar 2.2 Proses Solvay Pembuatan Kalsium Klorida ... II-11 Gambar 7.1 Siklus unit pendinginan ... II-3 Gambar 8.1 Peta Lokasi Pabrik Kalsium Klorida ... II-3 Gambar 8.2 Tata Letak Pabrik Kalsium Klorida ... II-3
Gambar 9.1 Bagan Struktur Organisasi Perusahaan Pabrik Pembuatan
Kalsium Klorida dari Cangkang Kerang ... LE-5 Gambar LA.1 Aliran Proses Pada Tangki Pelarutan HCl (TP-01). ... LA-1 Gambar LA.2 Aliran Proses Pada Reaktor Asam (R-01) ... LA-2
Gambar LA.3 Aliran Proses Pada Tangki Pelarutan Ca(OH)2 (TP-02) ... LA-5
Gambar LA.4 Aliran Proses Pada Reaktor Penetral (R-02) ... LA-6 Gambar LA.5 Aliran Proses Pada Evaporator (EV-01)... LA-9 Gambar LA.6 Aliran Proses Pada Crystallizer (CR-01) ... LA-10 Gambar LA.7 Aliran Proses Pada Rotary Dryer (RD-01) ... LA-12 Gambar LA.8 Aliran Proses Pada Rotary Cooler (RC-01) ... LA-13 Gambar LA.9 Aliran Proses Pada Screening (SC-01) ... LA-15 Gambar LA.10 Aliran Proses Pada Ball Mill (BM-01) ... LA-17 Gambar LD.1 Sketsa Sebagian Bar Screen ... LD-2 Gambar LE.1 Harga Peralatan untuk Tangki Penyimpanan (Storage)
dan Tangki Pelarutan ... LE-5 Gambar LE.4 Grafik BEP ... LE-28
(14)
ix
DAFTAR LAMPIRAN
Hal LAMPIRAN A PERHITUNGAN NERACA PANAS ... LA-1 LAMPIRAN B PERHITUNGAN NERACA PANAS ... LB-1 LAMPIRAN C PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN ... LC-1 LAMPIRAN D PERHITUNGAN SPESIFIKASI ALAT UTILITAS ... LD-1 LAMPIRAN E PERHITUNGAN ASPEK EKONOMI ... LE-1
(15)
iii
Pabrik Kalsium Klorida ini direncanakan akan berproduksi dengan kapasitas 5.000 ton/tahun (631,313 kg/jam) dan beroperasi selama 330 hari dalam setahun. Pabrik ini diharapkan dapat mengurangi ketergantungan Indonesia terhadap produk impor dan ditargetkan dapat mengekspor Kalsium Klorida.
Lokasi pabrik yang direncanakan di Tanjung Balai, Asahan dengan luas tanah
yang dibutuhkan sebesar 9.500 m2.
Tenaga kerja yang dibutuhkan untuk mengoperasikan pabrik sebanyak 136 orang. Bentuk badan usaha yang direncanakan adalah Perseroan Terbatas (PT) dan bentuk organisasinya adalah organisasi garis dan staff.
Hasil analisa terhadap aspek ekonomi pabrik kalsium klorida, adalah:
- Modal Investasi = Rp. 129.347.237.976,-
- Biaya Produksi Per Tahun = Rp. 84.398.948.395,-
- Hasil Jual Produk Per Tahun = Rp. 228.572.344.580,-
- Laba Bersih Per Tahun = Rp 100.501.770.444,-
- Profit Margin (PM) = 62,76 %
- Break Even Point (BEP) = 31,08 %
- Return Of Investment (ROI) = 49,30 %
- Pay Out Time (POT) = 2,03 tahun
- Return Of Network (RON) = 82,17 %
- Internal Rate Of Return (IRR) = 65,80 %
Dari hasil analisa aspek ekonomi, maka dapat disimpulkan bahwa pabrik pembuatan Kalsium Klorida ini layak untuk didirikan.
(16)
I-1
1.1 Latar Belakang
Indonesia merupakan negara maritim (kelautan) yang memiliki potensi sumber daya alam laut yang berlimpah. Salah satunya adalah kerang laut yang banyak mengandung kalsium pada cangkangnya yang sangat berpotensi untuk dijadikan bahan baku penghasil kalsium klorida dengan kapasitas besar. Kerang adalah nama kumpulan moluska dwicangkerang dari family cardiidae yang merupakan salah satu komoditi perikanan yang telah lama dibudidayakan sebagai salah satu usaha sampingan masyarakat pesisir (Porsepwandi, 1998). Kerang laut tersebut banyak ditemukan di sektiar perairan Indonesia (Tomascik, 1997).
Kalsium klorida dapat dihasilkan dari cangkang kerang yang dihaluskan dengan penambahan asam klorida (HCl). Cangkang kerang digunakan dalam pembuatan kalsium klorida karena kulit kerang mengandung kalsium karbonat
(CaCO3) dengan kadar 98,7% (Awang-Hamzi et al, 2012). Bahan baku kulit kerang
di Indonesia juga tersedia dalam jumlah yang banyak dan tersebar hampir merata di seluruh Indonesia. Dari statistik perikanan tangkap perairan laut 2012, jumlah kerang dihasilkan 39.000 ton/tahun, khususnya di Sumatera Utara dihasilkan 17,286 ton/tahun.
Kalsium klorida (CaCl2) merupakan salah satu jenis garam yang mudah larut
dalam air dan bersifat higroskopis, sehingga kalsium klorida sangat luas penggunaannya dalam industri. Senyawa kalsium klorida adalah senyawa ionik yang terdiri dari unsur kalsium (logam alkali) dan klorin. Senyawa ini bersifat padat pada suhu kamar, tidak berbau, dan tidak beracun, sehingga dapat digunakan secara ekstensif di berbagai industri dan aplikasi di seluruh dunia.
Kalsium klorida umumnya digunakan sebagai zat pengering (dessicant), zat pencair es (de-icing), zat aditif dalam industri makanan, zat aditif dalam pemrosen plastik dan pipa, sebagai sumber ion kalsium dan dapat digunakan dalam bidang kedokteran (scribd, 2010). Sebanyak 40% konsumsi kalsium klorida adalah sebagai zat pencair es (de-icing), 20% untuk mengendalikan debu di jalanan pada saat musim panas, 20% untuk proses industri, khususnya dalam industri makanan, industri
(17)
pemrosesan plastik, pipa dan semen, 10% digunakan dalam pengeboran minyak dan gas, 5% untuk pembuatan beton dan 5% untuk kegunaan-kegunaaan lainnya (Ahfiladzum, 2011).
Kemampuan kalsium klorida untuk menyerap banyak cairan merupakan salah satu kualitas yang membuatnya begitu serbaguna. Zat ini bekerja jauh lebih efisien daripada natrium klorida dalam hal mencairkan es. Kalsium klorida juga dapat digunakan dalam sejumlah aplikasi lain. Misalnya sebagai sumber ion kalsium untuk mengurangi erosi beton di dalam kolam renang, untuk mengeringkan rumput laut sehingga dapat menghasilkan abu soda dan untuk keperluan medis (Ahfiladzum, 2011).
Berdasarkan data dari Badan Pusat Statistik, kebutuhan kalsium klorida di Indonesia mengalami kenaikan setiap tahunnya. Hal ini dapat dilihat dari Tabel 1.1 berikut (Badan Pusat Statistik, 2014) :
Tabel 1.1 Kebutuhan Kalsium Klorida di Indonesia
Tahun Nominal (USD) Jumlah Impor (kg)
2009 445.914 2.016.087
2010 483.634 2.111.174
2011 2.385.487 2.167.328
2012 1.399.564 4.003.640
2013 2.484.654 9.035.777
Karena kegunaan kalsium klorida sebagai bahan baku maupun sebagai bahan penunjang pada sektor industri di Indonesia terus meningkat setiap tahun. Berdasarkan data di atas, kebutuhan impor kalsium klorida meningkat pesat pada tahun 2012 ke 2013 sehingga diperlukannya pabrik pembuatan kalsium klorida untuk didirikan sehingga dapat memenuhi kebutuhan impor yang diinginkan.
1.2 Perumusan Masalah
Kebutuhan kalsium klorida di Indonesia belum dapat terpenuhi dan di Indonesia belum berdiri pabrik yang memproduksi kalsium klorida. Untuk
(18)
menanggulangi kebutuhan kalsium klorida di dalam negeri diperlukan pabrik pembuatan kalsium klorida untuk didirikan.
1.3 Tujuan
Pra rancangan pabrik pembuatan kalsium klorida ini bertujuan untuk menerapkan disiplin ilmu Teknik Kimia, khususnya pada mata kuliah Perancangan Pabrik Kimia, Perancangan Proses Teknik Kimia, Teknik Reaktor dan Operasi Teknik Kimia sehingga akan memberikan gambaran kelayakan pra rancangan pabrik kalsium klorida.
Tujuan lain dari pra rancangan pabrik pembuatan kalsium klorida ini adalah untuk memenuhi kebutuhan kalsium klorida dalam negeri yang selama ini masih diimpor dari negara lain dan selanjutnya dikembangkan untuk tujuan ekspor. Selain itu, diharapkan dengan berdirinya pabrik ini akan memberi lapangan pekerjaan dan memicu peningkatan produktivitas rakyat yang ada pada akhirnya akan meningkatkan kesejahteraaan rakyat.
1.4 Manfaat
Pra rancangan pabrik pembuatan kalsium klorida bermanfaat untuk memberikan informasi mengenai pabrik kalsium klorida sebagai intermediet sehingga dapat dijadikan referensi untuk pendirian suatu pabrik kalsium klorida. Pra rancangan pabrik ini juga memberikan manfaat bagi perguruan tinggi sebagai suatu karya ilmiah yang dipergunakan sebagai bahan acuan, masukan serta bahan perbandingan dalam riset dan pengembangan studi di kalangan akademis.
(19)
II-1
2.1 Kalsium Klorida
Kalsium klorida (CaCl2) merupakan salah satu jenis garam yang terdiri dari
unsur kalsium (Ca) dan klorin (Cl). Garam ini berwarna putih dan mudah larut dalam air. Kalsium klorida tidak berbau, tidak berwarna, dan tidak mudah terbakar. Kalsium klorida termasuk dalam tipe ion halida, dan padat pada suhu kamar. Karena sifat higroskopisnya, kalsium klorida harus disimpan dalam kontainer kedap udara rapat-tertutup.
Kalsium klorida dapat berfungsi sebagai sumber ion kalsium dalam larutan, tidak seperti banyak senyawa kalsium lainnya, kalsium klorida mudah larut. Zat ini dapat berguna untuk menggantikan ion dari larutan. Sebagai contoh, fosfat dipindahkan dari larutan oleh kalsium :
3CaCl2 (aq) + 2K3PO4 (aq) → Ca3(PO4)2 (s) + 6KCl (aq)
Larutan kalsium klorida dapat dielektrolisis untuk memberikan logam kalsium dan gas klor (Scribd, 2010) :
CaCl2(l) → Ca(s) + Cl2(g)
2.2 Kegunaan Kalsium Klorida
Kalsium klorida mempunyai banyak kegunaan, antara lain sebagai berikut :
1. Sebagai zat pengering (Dessicant)
Karena sifat higroskopisnya, kalsium klorida sering digunakan dalam pengering tabung untuk menghilangkan uap air. Hal ini digunakan untuk mengeringkan rumput laut, yang kemudian digunakan untuk menghasilkan abu soda. Kalsium klorida telah
disetujui oleh FDA (Food and Drug Administration) sebagai bahan kemasan untuk
memastikan kekeringan. Zatini juga dapat digunakan untuk mengikat partikel debu dan
(20)
2. Sebagai zat pencair es (De-icing) dan penekanan titik beku
Dengan menekan titik beku, kalsium klorida digunakan untuk mencegah terbentuknya es dan untuk mencairkan es pada permukaan jalan. Tidak seperti natrium klorida yang lebih umum digunakan, kalsium klorida relatif tidak berbahaya untuk tanaman dan tanah. Pemakaian kalsium klorida juga lebih efektif pada suhu yang lebih rendah dari pada natrium klorida. Larutan kalsium klorida dapat mencegah pembekuan pada suhu serendah -52 °C (-62 ° F).
3. Sebagai sumber ion kalsium
Kalsium klorida umumnya ditambahkan untuk meningkatkan jumlah kalsium terlarut dalam air kolam renang. Kalsium klorida digunakan untuk meningkatkan kekerasan di kolam renang. Hal ini dapat mengurangi erosi beton di kolam renang.
4. Sebagai zat aditif dalam industri makanan
Kalsium klorida telah terdaftar sebagai zat aditif dalam makanan. Rata-rata konsumsi kalsium klorida sebagai bahan tambahan pangan adalah sekitar 160-345 mg/ hari untuk individu. Kalsium klorida juga digunakan zat pengawet dalam sayuran kalengan, dalam pemrosesan dadih kacang kedelai menjadi tahu dan dalam memproduksi pengganti kaviar dari jus sayuran atau buah. Dalam pembuatan minuman bir, kalsium klorida digunakan untuk memperbaiki kekurangan mineral dalam air pembuatan bir. Ini mempengaruhi rasa dan reaksi kimia selama proses pembuatan bir, dan juga dapat mempengaruhi fungsi ragi selama fermentasi. Kalsium klorida kadang-kadang ditambahkan ke dalam susu olahan untuk mengembalikan keseimbangan kalsium yang hilang selama pemrosesan dan untuk menjaga keseimbangan protein dalam kasein pada pembuatan keju.
5. Dalam bidang kedokteran
Kalsium klorida dapat disuntikkan sebagai terapi intravena untuk pengobatan hipokalsemia, yaitu penyakit berkurangnya kadar kalsium dalam tubuh.
6. Kalsium klorida dapat digunakan sebagai zat aditif dalam pemrosesan plastik,
(21)
2.3 Sifat - Sifat Bahan Baku dan Produk
2.3.1 Sifat - Sifat Bahan Baku
A. Cangkang Kerang Darah (Kerang laut)
Kerang darah terdapat di pantai laut pada substrat lumpur berpasir dengan
kedalaman 10 m sampai 30 m. Kerang darah hidup dengan cara membenamkan diri di
pantai-pantai yang berpasir.
Cangkang kerang darah mengandung 98,7% kalsium karbonat (CaCO3), 0,9%
natrium klorida (NaCl) dan 0,4% magnesium karbonat (MgCO3) (Awang-Hazmi et al,
2012). Cangkang kerang yang dihaluskan maupun yang kasar mempunyai sifat mudah menyerap air serta mudah dihancurkan. Cangkang kerang halus juga mudah larut dalam asam. Cangkang kerang halus yang larut dalam zat asam akan menghasilkan gas karbon dioksida. Cangkang kerang halus akan menjadi semakin tidak larut dalam air dengan naiknya temperatur. Selain jumlah cangkang kerang yang dihasilkan Indonesia cukup banyak juga dapat digunakan sebagai bahan baku pembuatan beton, sebagai katalis pada pembuatan biodiesel, dan bahan baku pembuatan kalsium klorida (Amethyst, 2010).
Gambar 2.1 Cangkang Kerang
B. Asam Klorida (HCl)
Sifat – sifat fisika HCl (ScienceLab, 2009) :
Berat molekul : 36,5 gr/mol
Densitas : 1,19 gr/ml
Konsentrasi dalam pasaran : 37%
Titik didih : 50,5 oC (1atm)
Titik lebur : -25 oC (1 atm)
(22)
Cairan berwarna bening.
Berbau tajam.
Sifat-sifat kimia HCl (Greenwood dkk, 1997) :
Bersifat volatil (mudah menguap).
Merupakan asam kuat.
Berasap di udara karena mudah mengembun bersama dengan uap air.
Dapat teroksidasi oleh oksidator kuat (MnO2, KMnO4, atau K2Cr2O7).
Larut dalam air.
Bereaksi dengan air yang merupakan reaksi eksoterm.
Pada konsentrasi tinggi sangat korosif dan mudah melarutkan zat organik.
Bereaksi dengan basa membentuk garam klorida.
Ba(OH)2 + 2 HCl → BaCl2 + 2H2O
Merupakan hasil elektrolisis dari natrium klorida.
NaCl + H2O ⇔ NaOH + HCl
Dapat menetralisasi Basa membentuk garam.
NaOH + HCl → NaCl + H2O
C. Air Bersih (H2O)
Sifat-sifat fisika H2O (Perry dkk, 1999) :
Berat molekul : 18,016 gr/mol
Titik lebur : 0 °C (1 atm)
Titik didih : 100 °C (1 atm)
Densitas : 1 gr/ml (4 °C)
Spesifik graviti : 1,00 (4 °C)
Indeks bias : 1,333 (20 °C)
Viskositas : 0,8949 cP
Kapasitas panas : 1 kal/gr
Panas pembentukan : 80 kal/gr
Panas penguapan : 540 kal/gr
Temperatur kritis : 374 °C
(23)
Sifat – sifat kimia H2O :
Bersifat polar.
Pelarut yang baik bagi semua senyawa organik.
Memiliki konstanta ionisasi yang kecil.
Merupakan elektrolit lemah.
Memiliki ikatan hidrogen.
Memiliki pH antara 5,0 dan 7,0.
Wadah dan penyimpanannya adalah dalam wadah tertutup rapat.
Aquadest adalah air yang dimurnikan yang diperoleh dengan destilasi, perlakuan
dengan destilasi, perlakuan dengan menggunakan penukar ion, osmosis balik atau proses lain yang sesuai.
D. Kalsium Hidroksida (Ca(OH)2)
Sifat – sifat fisika Ca(OH)2 (ScienceLab, 2008) :
Berat molekul : 74,10 gr/mol
Densitas : 2,24 gr/cm3
Titik lebur : 580 oC
pH : 14
Kelarutan (g/100 g H2O) : 0,185 g (0 °C)
0,173 g (20 °C)
Berwarna putih.
Berbentuk serbuk atau larutan bening.
Sifat – sifat kimia Ca(OH)2 (Greenwood dkk, 1997):
Pada suhu 512oC dapat terurai menjadi kalsium oksida dan air.
Merupakan basa dengan kekuatan sedang.
Senyawa ini juga dapat dihasilkan dalam bentuk endapan melalui pencampuran
larutan kalsium klorida (CaCl2) dengan larutan natrium hidroksida (NaOH).
Banyak digunakan sebagai flokulan dalam air, pengolahan limbah, serta
pengolahan tanah asam.
Larut dalam gliserol dan asam.
(24)
2.3.2 Sifat- Sifat Produk
A. Kalsium Klorida (CaCl2)
Sifat – sifat fisika CaCl2 (ScienceLab, 2008):
Berat molekul : 110,99 g/mol
Densitas : 2,15 g/ml
Konsentrasi di pasaran : 94%
Titik didih : 1670 oC
Titik lebur : 772 oC
pH : 8 - 9 (untuk larutan)
Kelarutan (g/100 g H2O) : 74,5 gr (20 oC)
Berbentuk putih solid.
Sifat – sifat kimia CaCl2 (Patnaik, 2003) :
Bersifat higroskopis.
Larut dalam asam asetat, etanol, dan aseton.
Kalsium klorida dapat bertindak sebagai sumber untuk ion kalsium dalam suatu
larutan, tidak seperti senyawa kalsium lainnya yang tidak dapat larut, kalsium klorida dapat berdisosiasi.
Mempunyai rasa seperti garam sehingga dapat digunakan sebagai bahan untuk
makanan.
B. Magnesium Hidroksida (Mg(OH)2)
Sifat-sifat fisika Mg(OH)2 (Aluchem INC, 2010):
Berat molekul : 58,32 g/mol
Titik lebur : 340 oC
Densitas : 2,3 g/cm3
Kelarutan (g/100 g H2O) : < 0,1
Bentuk putih solid.
Sifat-sifat kimia Mg(OH)2 (Patnaik, 2003):
Entalpi pembentukan standar pada ΔHfo298 : –925 kJ/mol
Entropi molar standar : 63 J K–1 mol–1
(25)
Reaksi pembentukan magnesium hidroksida:
Mg2+ (aq) + 2 OH-(aq) → Mg(OH)2(s)
C. Natrium Hidroksida (NaOH)
Sifat – sifat fisika Natrium Hidroksida (NaOH) (Kirk & Othmer, 1981) :
Berbentuk putih padat dan tersedia dalam bentuk pelet, serpihan, butiran ataupun
larutan jenuh 50%.
Bersifat lembab cair
Sangat larut dalam air dan akan melepaskan panas ketika dilarutkan.
Titik leleh 318 °C
Titik didih 1390 °C.
NaOH membentuk basa kuat bila dilarutkan dalam air
Densitas NaOH adalah 2,1 gr/ml
Senyawa ini sangat mudah terionisasi membentuk ion natrium dan hidroksida
Sifat kimia Natrium hidroksida (NaOH) (Kirk & Othmer, 1981) :
NaOH merupakan zat berwarna putih dan rapuh dengan cepat dapat mengabsorbsi uap
air dan CO2 dari udara, kristal NaOH berserat membentuk anyaman.
NaOH mudah larut dalam air, jika kontak dengan udara akan mencair dan jika
dibakar akan meleleh.
D. Kalsium Karbonat (CaCO3)
Sifat - sifat fisika CaCO3 (ScinceLab, 2008) :
Berat molekul : 100,09 gr/mol
Massa jenis : 2,8 gr/cm3
Titik lebur : 825°C
Berbentuk kristal atau serbuk.
Tidak berwarna atau putih.
Tidak berbau dan tidak berasa.
Sifat - sifat kimia CaCO3 (Patnaik, 2003) :
Tidak mudah terbakar dan bersifat stabil.
(26)
Merupakan endapan yang dapat diperoleh dari reaksi antara kalsium klorida dan natrium karbonat.
CaCl2 + Na2CO3 → CaCO3 + 2NaCl
Bereaksi dalam air.
CaCO3 + 2H2O → Ca(OH)2 + H2O + CO2
Bereaksi dengan asam sulfat membebaskan CO2.
CaCO3 + H2SO4 → CaSO4 + H2O + CO2
D. Karbon Dioksida (CO2)
Sifat - sifat fisika CO2 (Perry dkk, 1999) :
Berupa gas tak berwarna pada suhu kamar
Berat Molekul : 44 gr/mol
Titik didih normal oC : -78,5 oC
Titik lebur pada 5,2 atm oC : -56,6 oC
Densitas pada -87 oC : 0,7196 kg/L
Kelarutan dalam air 0 oC : 179,7 cm3/100 gr air
Kelarutan dalam air 20 oC : 90,1 cm3/100 gr air
ΔHf, pada 25 oC kkal/mol : -94,05 kkal/mol
Sifat - sifat kimia CO2 (Kirk & Othmer, 1978) :
Larut dalam air membentuk asam lemah H2CO3, HCO3-
Bereaksi dengan air membentuk metana, gas hidrogen, karbon monoksida pada
suhu dan tekanan tinggi dengan bantuan katalis.
Bereaksi dengan basa membentuk karbonat.
Bereaksi dengan NH3 dalam asam karbonat membentuk amonium karbonat :
2NH3 + H2CO3→ (NH4)2CO3
Bereaksi dengan NH3kering membentuk karbamat (intermedit ke urea)
E. Magnesium Karbonat (MgCO3)
Sifat – sifat fisika MgCO3 (Perry dkk, 1999) :
(27)
Titik lebur : 540 oC
Densitas : 2,958 gr/cm3
Kelarutan (gr/100ml H2O) : 0,0012 (25 oC)
Berbentuk solid
Berwarna putih
Sifat – sifat kimia MgCO3 (Patnaik, 2003) :
Dapat larut di dalam asam klorida sehingga menghasilkan magnesium
klorida dengan reaksi : MgCO3 + 2 HCl → MgCl2 + CO2 + H2O
Dapat larut di dalam asam sulfat sehingga menghasilkan magnesium klorida
dengan reaksi : MgCO3 + H2SO4→ MgSO4 + CO2 + H2O
Dapat terdekomposisi pada suhu 250-800OCmenghasilkan magnesium oksida
dan karbon dioksida : MgCO3 → MgO + H2O
Reaksi pembentukan magnesium karbonat :
Mg
2+
(aq) + 2 HCO3- (aq) → MgCO3(s) + CO2(g) + H2O(l)
Magnesium karbonat dapat digunakan sebagai drying agent
F. Magnesium Klorida (MgCl2)
Sifat – sifat fisika MgCl2 (Perry dkk, 1999) :
Berat molekul : 95,23 gr/mol
Titik lebur : 712 oC
Titik didih : 1412 oC
Indeks bias : 1,675
Berbentuk solid putih
Kelarutan (gr/100ml H2O) : 54,3 (20 oC)
Sifat – sifat fisika MgCl2 (Greenwood dkk, 1997) :
Larut dalam air dan etanol.
Reaksi pembentukan magnesium klorida pada proses Dow :
Mg(OH)2+ 2 HCl → MgCl2 + 2 H2O
Reaksi pembentukan Mg(OH)2 :
MgCl2 + Ca(OH)2→ Mg(OH)2 + CaCl2
(28)
Dapat digunakan untuk memproduksi bahan tekstil dan semen.
2.4 Proses Pembuatan Kalsium Klorida
Kalsium klorida (CaCl2) diproduksi secara komersial dengan berbagai proses,
antara lain :
1. Proses pemurnian dari air garam alami
Proses pemurnian ini merupakan proses yang paling sederhana dalam pembuatan kalsium klorida, tetapi kemurnian kalsium klorida dari proses ini sangatlah rendah, yaitu di bawah 10% (Tetra, 2010). Air garam alami dalam hal ini air laut, mengandung kalsium, magnesium, natrium, klorida, bromida dan ion lainnya. Dilampirkan pada Tabel 2.1 persentase kandungan kimia yang terdapat dalam air laut adalah sebagai berikut :
Tabel 2.1 Kandungan Zat Kimia di dalam Air Laut
Zat Kimia Konsentrasi Jumlah
(mg/kg) (%)
Klorida (Cl) 19345 55,03
Natrium (Na) 10752 30,59
Magnesium (Mg) 1295 3,68
Calcium (Ca) 416 1,18
Kalium (Ka) 390 1,11
Bromida (Br) 66 0,19
Sumber : Anthoni (2000)
Dalam proses yang lebih tua, elektrolisis digunakan untuk menghilangkan bromida. Pada zaman sekarang, larutan garam ini ditambahi dengan gas klorin untuk mengoksidasi bromida menjadi bromin. Bromin tersebut kemudian ditiup keluar dari larutan dengan udara dan dikumpulkan sebagai bromin bebas atau sebagai bromida. Gas klorin, digunakan dalam proses pemurnian, tapi terbuang dengan pemanasan air garam sebelum kalsium klorida terisolasi. Pada kondisi ini, kalsium klorida dari air garam alam tidak berubah secara kimia.
Larutan tersebut kemudian ditambahi dengan kalsium oksida untuk membuat larutan garam tersebut bersifat alkali. Kalsium oksida yang ditambahkan diperoleh dari
(29)
bahan cangkang kerang (CaCO3) melalui proses pemanasan secara kalsinasi. Ketika
kapur ditambahkan ke larutan air garam, magnesium hidroksida (Mg(OH)2) yang tidak
larut akan mengendap dan tersaring. Beberapa cangkang kerang yang ditambahkan tetap berada dalam air garam sebanyak 0,2% dan terisolasi dengan produk kalsium klorida akhir.
Larutan air garam kemudian dipekatkan lebih lanjut melalui evaporasi. Karena natrium klorida kurang larut dibandingkan kalsium klorida, natrium klorida akan mengendap, dan kemudian disaring. Kalsium klorida tidak terpengaruh pada langkah ini. Larutan kalsium klorida yang tersisa dipekatkan dan dikeringkan (Dow, 2001).
2. Proses Solvay
Metode yang paling umum untuk menghasilkan kalsium klorida "sintetik" adalah proses Solvay. Bahan baku dasar yang digunakan adalah cangkang kerang dan larutan garam (natrium klorida) dengan katalis amoniak.
Natrium karbonat (Na2CO3), juga dikenal dengan nama soda abu dapat
diproduksi dengan proses Solvay. Soda abu ini dapat digunakan dalam pemrosesan gelas, sabun, detergen, pulp dan kertas. Proses ini melibatkan banyak reaksi dan konsentrasi kalsium klorida yang dihasilkan dari proses ini juga rendah, yaitu sekitar 10-15% (Tetra, 2010). Adapun flow diagram alir proses Solvay pembuatan natrium karbonat dengan kalsium klorida sebagai produk sampingnya adalah sebagai berikut (Scribd, 2010) :
(30)
Berikut adalah tahapan proses dan reaksi yang terjadi pada proses Solvay pembuatan soda abu dengan kalsium klorida sebagai hasil produk sampingnya :
a) Purifikasi larutan garam dengan penambahan amoniak dalam amoniak absorber,
dengan reaksi : NH3 + H2O → NH4OH
b) Kalsinasi cangkang kerang dengan pemakaian coke sebagai fuel pada suhu
950-1100 oC, dengan reaksi : CaCO3→ CaO + CO2
c) Mereaksikan amoniak brine dengan CO2 yang dihasilkan pada tahap sebelumnya
dalam carbonating tower pada suhu 20-55 oC, reaksinya :
2 NH4OH + CO2→ (NH4)2CO3 + H2O
(NH4)2CO3 + CO2 +H2O → 2 NH4HCO3
2 NH4HCO3+ 2 NaCl → 2 NH4Cl + 2 NaHCO3
d) NH4Cl dan NaHCO3 yang dihasilkan dipisahkan dalam bicarbonate filter.
e) NaHCO3 yang telah dipisahkan dikalsinasi pada suhu 175-225 oC, dengan reaksi :
2NaHCO3→ Na2CO3 + CO2 + H2O
f) CaO yang dihasilkan pada proses kalsinasi cangkang kerang ditambahkan air
hingga terbentuk larutan kapur Ca(OH)2.
g) NH4Cl direaksikan dengan larutan kapur Ca(OH)2 untuk menghasilkan kalsium
karbonat pada ammonia recovery pada suhu 100 oC, dengan reaksi :
NH4Cl + Ca(OH)2 → 2NH3 + CaCl2 + H2O
h) Na2CO3 yang dihasilkan berupa soda abu ringan dengan densitas 0,59 gr/ml
sebagai produk utama dan CaCl2 sebagai produk samping.
3. Proses pembuatan dari cangkang kerang dan asam klorida (HCl)
Proses ini merupakan proses pembuatan kalsium klorida yang paling umum digunakan di seluruh dunia, disebabkan karena bahan baku yang tersedia banyak dan murah. Cangkang kerang dapat direaksikan dengan larutan asam klorida menghasilkan kalsium klorida, magnesium klorida, karbon dioksida, dan air. Berikut adalah reaksi yang terjadi :
I. CaCO3 + 2 HCl CaCl2 + CO2 + H2O
II. MgCO3 + 2 HCl MgCl2 + CO2 + H2O
Asam klorida dicampur dengan cangkang kerang di dalam reaktor pada
(31)
yang digunakan adalah maksimum 37%, dan konsentrasi CaCl2 dalam larutan yang
dihasilkan adalah sekitar 36%. Semakin tinggi konsentrasi asam klorida yang digunakan, maka semakin tinggi konsentrasi produk kalsium klorida yang dihasilkan.
Dalam proses ini, senyawa magnesium hidroksida (Mg(OH)2) juga dihasilkan sebagai
produk samping dengan penambahan larutan alkali. Proses penguapan lebih lanjut juga diperlukan untuk menghilangkan kadar air dalam kalsium klorida sehingga kalsium klorida yang dihasilkan lebih murni. Kemudian proses pengeringan dibutuhkan untuk menghasilkan produk kalsium klorida dalam bentuk serbuk (Tetra, 2010).
Perbandingan kelebihan dan kekurangan dari beberapa proses pembuatan kalsium klorida dapat dilihat pada Tabel 2.2 (Tetra, 2010).
Tabel 2.2 Perbandingan Kelebihan dan Kekurangan dari Beberapa Proses Pembuatan Kalsium Klorida
No. Proses Kelebihan Kekurangan
1. Pembuatan dari air
asin secara alami
Proses pembuatan CaCl2
lebih sederhana.
Biaya operasional dalam
pembuatan CaCl2 lebih
murah.
Kemurnian CaCl2 yang
dihasilkan lebih rendah.
Gas bromida harus
dihilangkan selama pemrosesan.
2. Solvay (pembuatan
dari cangkang kerang dan natrium klorida dengan katalis amonium)
Biaya bahan baku
murah.
Proses pembuatan CaCl2
rumit.
Biaya operasional
mahal.
CaCl2 sebagai produk
samping.
Kemurnian CaCl2 yang
dihasilkan rendah.
3. Pembuatan dari
cangkang kerang dan asam klorida
Biaya bahan baku
murah.
Bahan baku mudah
didapat.
Kemurnian CaCl2 relatif
lebih tinggi.
Konversi CaCl2 tinggi.
Terdapat senyawa
Mg(OH)2 dalam produk
CaCl2.
Semakin tinggi
konsentrasi HCl yang digunakan, semakin
tinggi kemurnian CaCl2
(32)
2.5 Seleksi Proses
Dengan mempertimbangkan kelebihan dan kekurangan dari ketiga proses diatas, maka dalam pra rancangan pabrik ini, proses yang digunakan adalah proses pembuatan kalsium klorida dari cangkang kerang dan asam klorida. Pemilihan ini didasarkan pada kelebihan proses ini, jika dibandingkan dengan proses pemurnian air garam alami dan proses Solvay, yaitu (Tetra, 2010) :
1. Biaya bahan baku murah.
2. Bahan baku mudah didapat.
3. Kemurnian CaCl2 relatif lebih tinggi.
4. Konversi CaCl2 tinggi.
2.6 Deskripsi Proses
Proses pembuatan kalsium klorida (CaCl2) dari cangkang kerang dan asam
klorida pada pra rancangan pabrik ini adalah sebagai berikut :
Cangkang kerang dimasukkan ke dalam crusher (CH-01) untuk dihancurkan
dengan ukuran produk yang dihasilkan 0,15 mm. Cangkang kerang yang telah dihancurkan kemudian dimasukkan ke dalam Reaktor Asam (R-01). Di dalam Reaktor Asam, Cangkang kerang halus diaduk dengan menambahkan larutan asam klorida (HCl)
30% dari tangki pelarutan HCl (TP-01) pada temperatur 32 oC pada tekanan 1 atm.
Dengan adanya pengadukan terus menerus sehingga terjadi reaksi yang menghasilkan
CaCl2, MgCl2, H2O dan CO2. Adapun reaksi yang terjadi di dalam Reaktor Asam adalah
sebagai berikut :
I. CaCO3(s) + 2 HCl(aq) → CaCl2(s) + CO2(g) + H2O(l)
II. MgCO3(s) + 2 HCl(aq) → MgCl2(s) + CO2(g) + H2O(l)
Hasil reaksi kemudian dipompakan ke dalam Reaktor Penetral (R-02) untuk memisahkan magnesium yang terdapat di dalam cangkang kerang dan menetralisir sisa
asam dengan menambahkan larutan Ca(OH)2 20% dari tangki pelarutan Ca(OH)2
(DT-02) sehingga terbentuk endapan Mg(OH)2 , reaksi yang terjadi di dalam reaktor ini
adalah :
I. MgCl2(s) + Ca(OH)2(aq) → Mg(OH)2(s) + CaCl2s)
(33)
Keluaran dari reaktor penetral kemudian diumpankan ke dalam evaporator (EV-01). Larutan kalsium klorida yang telah dipekatkan dipompakan ke kristalisator
(CR-01) untuk diperoleh kristal kalsium klorida. Setelah itu kristal CaCl2 yang
dihasilkan diangkut ke rotary dryer (RD-01) untuk dikeringkan menjadi serbuk hingga
konsentrasinya 97,08% dan didinginkan dengan rotary cooler (RC-01). Produk CaCl2
yang dihasilkan diseragamkan ukurannya dengan ball mill (BM-01) kemudian bahan
disaring dengan screening (SC-01). Bahan yang tidak lolos dari screening (SC-01)
kemudian direcycle kembali ke ball mill (BM-01). Kemudian disaring kembali dengan
(34)
C-02 Belt Conveyor C-03 Belt Conveyor C-04 Screw Conveyor C-05 Belt Conveyor R-01 Reaktor Asam R-02 Reaktor Penetral TP-01 Tangki Pelarutan HCl TP-02 Tangki Pelarutan Ca(OH)2 CH-01 Crusher BM-01 Ball Mill SC-01 Screening RD-01 Rotary Dryer RC-01 Rotary Cooler B-01 Blower JC-01 Compressor P-01 Pompa P-02 Pompa P-03 Pompa P-04 Pompa
Komponen 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
CaCO3 (kg/jam) 0 0 0 550,410 0 5,504 0 0 0 5,504 0 5,504 0 5,504 0 5,504 5,504 5,559 0,055 5,504 MgCO3 (kg/jam) 0 0 0 2,231 0 0,223 0 0 0 0,223 0 0,223 0 0,223 0 0,223 0,223 0,225 0,002 0,223 NaCl (kg/jam) 0 0 0 5,019 0 5,019 0 0 0 5,019 0 5,019 0 5,019 0 5,019 5,019 5,069 0,050 5,019 HCl (kg/jam) 403,365 0 403,365 0 0 4,634 0 0 0 0,463 0 0,463 0 0,463 0 0,463 0,463 0,468 0,005 0,463 MgCl2 (kg/jam) 0 0 0 0 0 2,267 0 0 0 0,680 0 0,680 0 0,680 0 0,680 0,680 0,687 0,007 0,680 CaCl2 (kg/jam) 0 0 0 0 0 604,220 0 0 0 612,417 0 612,417 0 612,417 0 612,417 612,417 618,541 6,124 612,417 H2O (kg/jam) 686,811 254,375 941,186 0 0 1039,696 0 44,725 44,725 1086,482 869,186 217,296 152,107 0 64,863 0,326 0,326 0,329 0,003 0,326 Ca(OH)2 (kg/jam) 0 0 0 0 0 0 11,181 0 11,181 5,709 0 5,709 0 5,709 0 5,709 5,709 5,766 0,057 5,709 CO2 (kg/jam) 0 0 0 0 240,648 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 Mg(OH)2 (kg/jam) 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0,972041 0 0,97204 0 0,97204 0 0,97204 0,972 0,98176 6,303 0,972
Temperatur (oC) 30 28 25 30 32 32 30 28 28,147 32 115 115 60 60 120 120 30 30 30 30
Tekanan (atm) 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
DIAGRAM ALIR PRA RANCANGAN PABRIK KALSIUM KLORIDA DARI CANGKANG KERANG DAN HCl KAPASITAS PRODUKSI
5.000 TON/TAHUN
Skala : Tanpa skala Tanggal Tanda Tangan Digambar
Diperiksa/Disetujui
Nama : Januar Sasmitra NIM : 120425022 Nama : Farida Hanum, ST. MT NIP : 19780610 200212 2 003
TC TC TC TC TC FC LC FC PI LC FC FC LC LC HCl Kulit Kerang FC LC Ca(OH)2 LC TC PI TC CaCl2 PC LI CO2 PC T-01 GD-01 C-01 TP-01 P-01 B-01 GD-02 C-03 CH-01 C-02 R-01 P-02 P-03 R-02 EV-01 P-04 TP-02 JC-01 T-02 CR-01 C-04 RD-01 RC-01 C-05 SC-01 BM
Udara Pendingin Bekas Kondensat 1 3 4 7 6 5 8 9 10 11 12 13 14 16 17 18 19 GD-03 15 20
(35)
III-1
BAB III
HASIL PERHITUNGAN NERACA MASSA
3.1 Tangki Pelarutan HCl (TP-01)
Tabel 3.1 Neraca Massa pada Tangki Pelarutan HCl (TP-01)
Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)
Alur 1 Alur 2 alur 3
HCl 403,365 403,365
H2O 686,811 254,375 941,186
Subtotal 1.090,177 254,375 1.344,551
Total 1.344,551 1.344,551
3.2 Reaktor Asam (R-01)
Tabel 3.2 Neraca Massa pada Reaktor Asam (R-01)
Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)
Alur 4 Alur 3 alur 5 alur 6
CaCO3 550,410 5,504
MgCO3 2,231 0,223
NaCl 5,019 5,019
HCl 403,365 4,634
MgCl2 2,267
CaCl2 604,220
H2O 941,186 1.039,696
CO2 240,648
Subtotal 557,660 1.344,551 240,648 1.661,562
(36)
3.3 Tangki Pelarutan Ca(OH)2 (TP-02)
Tabel 3.3 Neraca Massa pada Tangki Pelarutan Ca(OH)2 (TP-02)
Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)
Alur 7 Alur 8 Alur 9
Ca(OH)2 11,181 11,181
H2O 44,725 44,725
Subtotal 11,181 44,725 55,907
Total 55,907 55,907
3.4 Reaktor Penetral (R-02)
Tabel 3.4 Neraca Massa pada Reaktor Penetral (R-02)
Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)
Alur 6 Alur 9 Alur 10
CaCO3 5,504 5,504
MgCO3 0,223 0,223
NaCl 5,019 5,019
HCl 4,634 0,463
MgCl2 2,267 0,680
CaCl2 604,220 612,417
H2O 1.039,696 44,725 1.086,482
Ca(OH)2 11,181 5,709
Mg(OH)2 0,972
Subtotal 1.661,562 55,907 1.717,469
(37)
3.5 Evaporator(EV-01)
Tabel 3.5 Neraca Massa pada Evaporator (EV-01)
Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)
Alur 10 Alur 11 Alur 12
CaCO3 5,504 5,504
MgCO3 0,223 0,223
NaCl 5,019 5,019
HCl 0,463 0,463
MgCl2 0,680 0,680
CaCl2 612,417 612,417
H2O 1.086,482 869,186 217,296
Ca(OH)2 5,709 5,709
Mg(OH)2 0,972 0,972
Subtotal 1.717,469 869,186 848,284
Total 1.717,469 1.717,469
3.6 Crystallizer (CR-01)
Tabel 3.6 Neraca Massa pada Crystallizer (CR-01)
Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)
Alur 12 Alur 13 Alur 14
CaCO3 5,504 5,504
MgCO3 0,223 0,223
NaCl 5,019 5,019
HCl 0,463 0,463
MgCl2 0,680 0,680
CaCl2 612,417 612,417
H2O 217,296 152,107 65,189
Ca(OH)2 5,709 5,709
Mg(OH)2 0,972 0,972
Subtotal 848,284 152,107 696,176
(38)
3.7 Rotary Dryer (RD-01)
Tabel 3.7 Neraca Massa pada Rotary Dryer (RD-01)
Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)
Alur 14 Alur 15 Alur 16
CaCO3 5,504 5,504
MgCO3 0,223 0,223
NaCl 5,019 5,019
HCl 0,463 0,463
MgCl2 0,680 0,680
CaCl2 612,417 612,417
H2O 65,189 64,863 0,326
Ca(OH)2 5,709 5,709
Mg(OH)2 0,972 0,972
Subtotal 696,176 64,863 631,313
Total 696,176 696,176
3.8 Rotary Cooler (RC-01)
Tabel 3.8 Neraca Massa pada Rotary Cooler (RC-01)
Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)
Alur 16 Alur 17
CaCO3 5,504 5,504
MgCO3 0,223 0,223
NaCl 5,019 5,019
HCl 0,463 0,463
MgCl2 0,680 0,680
CaCl2 612,417 612,417
H2O 0,326 0,326
Ca(OH)2 5,709 5,709
Mg(OH)2 0,972 0,972
Subtotal 631,313 631,313
(39)
3.9 Ball Mill (BM-01)
Tabel 3.9 Neraca Massa pada Ball Mill (BM-01)
Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)
Alur 17 Alur 19 Alur 18
CaCO3 5,504 0,055 5,559
MgCO3 0,223 0,002 0,225
NaCl 5,019 0,050 5,069
HCl 0,463 0,005 0,468
MgCl2 0,680 0,007 0,687
CaCl2 612,417 6,124 618,541
H2O 0,326 0,003 0,329
Ca(OH)2 5,709 0,057 5,766
Mg(OH)2 0,972 0,010 0,982
Subtotal 631,313 6,313 637,626
Total 637,626 637,626
3.10 Screening (SC-01)
Tabel 3.10 Neraca Massa pada Screening (SC-01)
Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)
Alur 18 Alur 19 Alur 20
CaCO3 5,559 0,055 5,504
MgCO3 0,225 0,002 0,223
NaCl 5,069 0,050 5,019
HCl 0,468 0,005 0,463
MgCl2 0,687 0,007 0,680
CaCl2 618,541 6,124 612,417
H2O 0,329 0,003 0,326
Ca(OH)2 5,766 0,057 5,709
Mg(OH)2 0,982 0,010 0,972
Subtotal 637,626 6,313 631,313
(40)
IV-1
BAB IV
HASIL PERHITUNGAN NERACA PANAS
4.1 Tangki Pelarutan HCl (TP-01)
Tabel 4.1 Neraca Panas pada TP-01
Alur Masuk
(kj/jam)
Keluar (kj/jam)
Umpan 17.567,536
Produk 18.395,043
∆Hs 827,507
Total 18.395,043 18.395,043
4.2 Reaktor Asam (R-01)
Tabel 4.2 Neraca Panas pada R-01
Alur Masuk
(kj/jam)
Keluar (kj/jam)
Umpan 21.101,080
Produk 32.656,897
∆Hr 372,274
Beban Panas 11.928,091
Total 33.029,172 33.029,172
4.3 Tangki Pelarutan Ca(OH)2 (TP-02)
Tabel 4.3 Neraca Panas pada TP-02
Alur Masuk
(kj/jam)
Keluar (kj/jam)
Umpan 629,081
Produk 631,525
∆Hs 2,445
(41)
4.4 Reaktor Penetral (R-02)
Tabel 4.4 Neraca Panas pada R-02
Alur Masuk
(kj/jam)
Keluar (kj/jam)
Umpan 31.861,017
Produk 38.836,129
∆Hr -7,374
Beban Panas 6.967,738
Total 38.828,755 38.828,755
4.5 Evaporator (EV-01)
Tabel 4.5 Neraca Panas pada EV-01
Alur Masuk
(kj/jam)
Keluar (kj/jam)
Umpan 38.836,129
Produk 2.602.977,152
Steam 2.564.141,023
Total 2.602.977,152 2.602.977,152
4.6 Crystallizer (CR-01)
Tabel 4.6 Neraca Panas pada CR-01
Alur Masuk
(kj/jam)
Keluar (kj/jam)
Umpan 111.820,761
Produk 217.131,400
Udara
Pendingin 354.265,765
∆Hs 459.576,405
(42)
4.7 Rotary Dryer (RD-01)
Tabel 4.7 Neraca Panas pada RD-01
Alur Masuk
(kj/jam)
Keluar (kj/jam)
Umpan 27.388,047
Produk 233.016,302
Steam 205.628,255
Total 233.016,302 233.016,302
4.8 Rotary Cooler (RC-01)
Tabel 4.8 Neraca Panas pada RC-01
Alur Masuk
(kj/jam)
Keluar (kj/jam)
Umpan 35.378,117
Produk 2.060,798
Udara
Pendingin 33.317,319
Total 35.378,117 35.378,117
4.9 Kompressor (JC-01)
Tabel 4.9 Neraca Panas pada JC-01
Alur Masuk
(kj/jam)
Keluar (kj/jam)
Umpan 1.427,405
Produk 2.114,809
Beban Panas 687,404
(43)
V-1
1. Gudang Penyimpanan Cangkang kerang (GD-01)
Fungsi : Menyimpan bahan baku cangkang kerang sebelum diproses
Bahan konstruksi : Dinding : beton Lantai : aspal Atap : asbes
Bentuk : Gedung berbentuk persegi-panjang ditutup atap
Jumlah : 1 unit
Kondisi operasi : Temperatur : 30°C
Tekanan : 1 atm
Kapasitas : 103,645 m3
Ukuran : Panjang = 6,621 m
Lebar = 6,621 m Tinggi = 3,310 m
2. Belt Conveyor (C-01)
Fungsi : Mengangkut cangkang kerang menuju Crusher (CH-01)
Jenis : Horizontal belt conveyor
Bahan Konstruksi : Carbon steel
Kondisi operasi : Temperatur = 30°C
Tekanan = 1 atm
Jumlah : 1 unit
Laju alir : 558,067 kg/jam = 0,155 kg/s
(44)
Belt conveyor Laju alir (kg/jam)
Densitas
(kg/m3) Daya (Hp)
Daya Standart (Hp)
C-01 0,155 2.713,689 0,008 1/8
C-02 0,155 2.713,689 0,008 1/8
C-03 0,016 2.240,000 0,001 1/8
C-05 0,175 2.161,778 0,009 1/8
3. Crusher (CH-01)
Fungsi : Menggiling cangkang kerang menjadi butir-butiran halus.
Jenis : Roll crusher
Bahan konstruksi : Carbon steel
Jumlah : 1 unit
Kapasitas : 558,067 kg/jam = 0,155 kg/s
Ukuran produk : 0,15 mm
Daya : 11 hp
4. Tangki Penyimpanan HCl (T-01)
Fungsi : Untuk menyimpan asam klorida (HCl)
Bahan konstruksi : 304 Stainless steel
Bentuk : Silinder vertikal dengan alas datar dan tutup ellipsoidal
Jenis Sambungan : Double welded butt joints
Jumlah : 1 unit
Kondisi Operasi : Temperatur = 30oC
Tekanan = 1 atm
Kapasitas : 549,925 m3
(45)
Tinggi total tangki : 9,840 m
Pdesain : 372,524 kPa = 3,677 atm = 54,030 psi
Tebal dinding tangki : 2 in Tebal dinding head : 2 in
5. Pompa Tangki Penyimpanan HCl (P-01)
Fungsi : Untuk memompa asam klorida dari T-01 ke Tangki Pelarutan
HCl (TP-01)
Jenis : Pompa sentrifugal
Jumlah : 1 unit
Bahan Konstruksi : Stainless Steel
Kondisi Operasi : Temperatur = 30oC
Tekanan = 1 atm
Diameter pipa : 1 in
Panjang pipa : 53,620 ft
Kapasitas : 0,000094 m3/s = 0,003328 ft3/s
Daya : 1/8 Hp
6. Tangki Pelarutan HCl (TP-01)
Fungsi : Mencampurkan HCl dan H2O untuk membuat larutan HCl 30%
Jenis Konstruksi : Tangki berpengaduk dengan alas dan tutup ellipsoidal Bahan konstruksi : Carbon steel SA-285 grade C
Jumlah : 1 unit
Kondisi Operasi : Temperatur = 30oC
Tekanan = 1 atm
(46)
Diameter tangki : 1,134 m Tinggi total tangki : 1,512 m
Pdesain : 23,875 kPa = 0,236 atm = 3,463 psia
Tebal dinding tangki : 2 in Tebal dinding head : 2 in
Jenis pengaduk : flat six blade open turbine (turbin datar enam daun)
Jumlah Baffle : 4
Daya Pengaduk : 1/8 HP
7. Reaktor Asam (R-01)
Fungsi : Tempat berlangsungnya reaksi pembentukan kalsium klorida
dengan penambahan HCl
Jenis : Reaktor tangki berpengaduk
Bentuk : silinder vertikal dengan alas dan tutup ellipsoidal
Bahan konstruksi : Carbon steel SA-285 grade C
Jenis pengaduk : flat 6 blade open turbine (turbin datar enam daun)
Jenis sambungan : double welded butt joins
Jumlah baffle : 4 buah
Jumlah : 3 unit
Kondisi Operasi : Temperatur = 30oC
Tekanan = 1 atm
Kapasitas : 1,596 m3
Diameter tangki : 1,151 m = 45,306 in Tinggi total tangki : 1,534 m
Pdesain : 24,854 kPa = 0,245 atm = 3,605 psia
(47)
Tebal dinding head : 1,5 in Tebal jaket pemanas : 1,5 in
Jenis pengaduk : flat six blade open turbine (turbin datar enam daun)
Jumlah Baffle : 4
Daya Pengaduk : 1/8 HP
8. Pompa Keluaran Reaktor Asam (P-02)
Fungsi : Untuk memompa hasil keluaran R-01 menuju ke Reaktor
Penetral (R-02)
Jenis : Positive displacement (rotary pump)
Jumlah : 1 unit
Bahan Konstruksi : Commercial Steel
Kondisi Operasi : Temperatur = 30oC
Tekanan = 1 atm
Diameter pipa : 2 in
Panjang pipa : 121,856 ft
Kapasitas : 0,011389 ft3/s = 0,000323 m3/s
Daya : 1/8 hp
9. Gudang Penyimpanan Ca(OH)2 (GD-02)
Fungsi : Menyimpan bahan baku Ca(OH)2 sebelum diproses
Bentuk bangunan : Gedung berbentuk persegi-panjang ditutup atap Bahan konstruksi : Dinding : beton
Lantai : aspal
Atap : asbes
(48)
Kondisi operasi : Temperatur = 30°C
Tekanan = 1 atm
Kebutuhan : 30 hari
Kapasitas : 4,678 m3
Ukuran : Tinggi = 2,970 m
Lebar = 1,485 m
Panjang = 1,485 m
10. Tangki Pelarutan Ca(OH)2 (TP-02)
Fungsi : Mencampurkan Ca(OH)2 dan H2O untuk membuat larutan
Ca(OH)2 20%
Jenis Konstruksi : Tangki berpengaduk dengan alas dan tutup ellipsoidal Bahan konstruksi : Carbon steel SA-285 grade C
Jumlah : 1 unit
Kondisi operasi : Temperatur = 30°C
Tekanan = 1 atm
Kapasitas : 0,060 m3
Diameter tangki : 0,826 m Tinggi total tangki : 1,101 m
Pdesain : 123,410 kPa = 17,899 psia
Tebal dinding tangki : 2 in Tebal dinding head : 2 in
Jenis pengaduk : flat six blade open turbine (turbin datar enam daun)
Jumlah Baffle : 4
(49)
11. Reaktor Penetral (R-02)
Fungsi : Tempat berlangsungnya reaksi penetralan sisa asam dengan
penambahan Ca(OH)2
Jenis : Reaktor tangki berpengaduk
Bentuk : silinder vertikal dengan alas dan tutup ellipsoidal
Bahan konstruksi : Carbon steel SA-285 grade C
Jenis pengaduk : flat six blade open turbine (turbin datar enam daun)
Jenis sambungan : double welded butt joins
Jumlah baffle : 4 buah
Jumlah : 4 unit
Kondisi Operasi : Temperatur = 30oC
Tekanan = 1 atm
Kapasitas : 0,031 m3
Diameter tangki : 0,309 m =12,173 in Tinggi total tangki : 0,412 m
Pdesain : 126,632 kPa = 18,366 psia
Tebal dinding tangki : 1,5 in Tebal dinding head : 1,5 in
Tebal insulator : 0,125 in
Jenis pengaduk : flat six blade open turbine (turbin datar enam daun)
Jumlah Baffle : 4
Daya Pengaduk : 1/8 HP
12. Pompa (P-03)
Fungsi : Untuk memompa hasil keluaran Reaktor Penetral (R-02) ke
(50)
Jenis : Positive displacement (rotary pump)
Jumlah : 1 unit
Bahan Konstruksi : Commercial Steel
Kondisi Operasi : Temperatur = 30oC
Tekanan = 1 atm
Diameter pipa : 2 in
Panjang pipa : 81,521 ft
Kapasitas : 0,013548 ft3/s = 0,000384 m3/s
Daya : 1/8 HP
13. Evaporator (EV-01)
Fungsi : Untuk memekatkan CaCl2 dan mengurangi kadar air
Bentuk : Long-tube Vertical Evaporator
Tipe : Single Effect Evaporator
Jenis : 1-4 shell and tube exchanger
Dipakai : 1 ¼ in OD Tube 10 BWG, panjang = 20 ft, 4 pass
Luas Permukaan : 91,588 ft2
Jumlah : 1 unit
14. Pompa (P-04)
Fungsi : Untuk memompa hasil keluaran EV-01 menuju Crystallizer
(CR-01)
Jenis : Positive displacement (rotary pump)
Jumlah : 1 unit
Bahan Konstruksi : Commercial Steel
(51)
Tekanan = 1 atm
Diameter pipa : 2 in
Panjang pipa : 38,948 ft
Kapasitas : 0,005011 ft3/s = 0,000142 m3/s
Daya : 1/8 HP
15. Crystallizer (CR-01)
Fungsi : Mengkristalkan CaCl2
Jenis : Direct contact air cooling crystallizer
Bahan Konstruksi : Carbon Steel SA-285 Grade C
Jumlah : 1 unit
Tekanan desain : 149,589 kPa
Dimensi vapour space
Diameter : 0,368 m = 14,486 in
Tinggi shell : 0,368 m
Tinggi tutup : 0,061 m
Diameter liq/cr. chan. : 0,055 m
Tinggi conical section : 0,090 m
Tebal plat tutup : 1,5 in
Dimensi liquid/crystal channel
Sudut apex konis : 30o
Diameter : 1,650 m = 64,95855 in
Tinggi shell : 1,650 m
Tebal plat shell : 1,5 in
Tinggi tutup : 0,275 m
(52)
Tinggi conical section : 1,309 m
Panjang liq/cr. chan. : 0,917 m
Tebal plat tutup : 1,5 in
16. Screw Conveyor (C-04)
Fungsi : Mengangkut kristal kalsium klorida yang keluar dari RC-01
Jenis : Horizontal screw conveyor
Bahan konstruksi : Carbon steel
Kondisi operasi : Temperatur = 30°C
Tekanan = 1 atm
Kapasitas : 696,685 kg/jam
Jarak angkut : 10 m
Diameter screw : 0,75 in Kecepatan motor : 1rpm
Daya : 1/4 HP
17. Rotary Dryer (RD-01)
Fungsi : Mengeringkan CaCl2 yang keluar dari kristalisator.
Tipe : Rotary Dryer
Bentuk : Indirect fired rotary dryer
Bahan konstruksi : Carbon steel SA-283, Grade C Jenis sambungan : Double welded butt joints
Jumlah : 1 unit
Diameter : 0,214 m = 0,703 ft
Panjang : 2,142 m = 7,029 ft
(53)
Daya : 1/2 HP
18. Rotary Cooler (RC-01)
Fungsi : Mendinginkan CaCl2 agar diperoleh suhu 40oC
Jenis : Counter current direct heat rotary cooler
Bahan konstruksi : Carbon Steels SA-283, grade C
Jumlah : 1 unit
Diameter : 0,871 m = 2,857 ft
Panjang : 3,484 m = 11,430 ft
Kecepatan putaran : 7,238 rpm
Daya : 5 HP
19. Screening (SC-01)
Fungsi : Untuk mengayak partikel yang keluar dari RC-01 agar
mempunyai diameter partikel yang seragam
Jenis : Sieve Tray, Tyler Standart Screen
Bahan konstruksi : Carbon Steels SA-283, grade C
Jumlah : 1 unit
ayakan dengan spesifikasi:
• Ukuran = 80 mesh
• Bukaan ayakan = 0,175 mm
• Nominal diameter kawat = 0,142 mm
(54)
20. Ball mill (BM-01)
Fungsi : Menggiling kalsium klorida yang tertahan pada bagian atas
SC-01 menjadi partikel yang lebih halus Bahan konstruksi : Carbon Steels SA-283, grade C
Jumlah : 1 unit
Kondisi Operasi : Temperatur = 30oC
Tekanan = 1 atm
Kapasitas : 6,313 kg/jam = 0,001754 kg/s
Daya : 1/8 HP
21. Gudang Penyimpanan Produk CaCl2 (GD-03)
Fungsi : Menyimpan produk CaCl2
Bentuk bangunan : Gedung berbentuk persegi-panjang ditutup atap Bahan konstruksi : Dinding : beton
Lantai : aspal
Atap : asbes
Jumlah : 1 unit
Kondisi ruangan : Temperatur = 30°C
Tekanan = 1 atm
Kebutuhan : 7 hari
Kapasitas : 66,974 m3
Ukuran : Panjang = 7,212 m
Lebar = 3,606 m
(55)
22. Blower (B-01)
Fungsi : Mengalirkan gas CO2 ke tangki penyimpanan CO2 (T-02)
Jenis : Centrifugal Blower
Bahan konstruksi : Carbon Steels SA-283, grade C
Kondisi operasi : Temperatur = 30°C
Tekanan = 1 atm
Kapasitas : 240,824 kg/jam = 8,849 lb/menit
Daya : 1/8 HP
23. Kompresor (JC-01)
Fungsi : Untuk menaikkan tekanan dan mancairkan gas CO2
Jenis : Three stage compressor
Diameter dalam (ID) : 1,049 in Diameter luar (OD) : 1,320 in
Luas penampang (A) : 0,804 ft2
24. Tangki Penyimpanan CO2 (TP-02)
Fungsi : Untuk menyimpan CO2 cair
Bahan konstruksi : Carbon steel SA-285 grade C
Bentuk : Silinder vertikal dengan alas datar dan tutup ellipsoidal
Jenis Sambungan : Double welded butt joints
Jumlah : 1 unit
Kondisi Operasi : Temperatur = 35oC
Tekanan = 15 atm
(56)
Diameter tangki : 5,403 m = 212,712 in Tinggi total tangki : 6,303 m
Pdesain : 1.868,302 kPa = 18,439 atm = 270,975 psi
Tebal dinding tangki : 4 in Tebal dinding head : 4 in
(57)
VI-1
6.1 Instrumentasi
Instrumentasi adalah peralatan yang dipakai di dalam suatu proses kontrol untukmengatur jalannya suatu 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. Alat-alat instrumentasi dipasang pada setiap peralatan proses dengan tujuan agar sarjana teknik dapat memantau dan mengontrol kondisi di lapangan. Dengan adanya instrumentasi ini pula, para sarjana teknik dapat segera melakukan tindakan apabila terjadi kejanggalan dalam proses. 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 (Considine, 1985).
Fungsi instrumentasi adalah sebagai pengontrol (controller), 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. Penggunaan instrumen pada suatu peralatan proses tergantung pada pertimbangan ekonomi dan sistem peralatan itu sendiri. Pada pemakaian alat-alat instrumen juga harus ditentukan apakah alat-alat tersebut dipasang di atas papan instrumen dekat peralatan proses (kontrol manual) atau disatukan dalamsuatu ruang kontrol yang dihubungkan dengan bangsal peralatan (kontrol otomatis)(Peters & Timmerhaus, 1991).
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 variabellainnya.
(58)
Pada dasarnya sistem pengendalian terdiri dari (Considine,1985) : 1. Sensing Elemen/Elemen Perasa (Primary Element)
Elemen yang merasakan (menunjukkan) adanya perubahan dari harga variabel yang diukur.
2. Elemen pengukur (measuring element)
Elemen pengukur adalah suatu elemen yang sensitif terhadap adanya perubahan temperatur, tekanan, laju aliran, maupun tinggi fluida. Perubahan ini merupakan sinyal dari proses dan disampaikan oleh elemen pengukur ke elemen pengontrol.
3. Elemen pengontrol (controlling element)
Elemen pengontrol yang menerima sinyal kemudian akan segera mengatur perubahan-perubahan proses tersebut sama dengan nilai set point (nilai yang diinginkan). Dengan demikian elemen ini dapat segera memperkecil ataupun meniadakan penyimpangan yang terjadi.
4. Elemen pengontrol akhir (final control element)
Elemen ini merupakan elemen yang akan mengubah masukan yang keluar darielemen pengontrol ke dalam proses sehingga variabel yang diukur tetap berada dalam batas yang diinginkan dan merupakan hasil yang dikehendaki.
Pengendalian peralatan instrumentasi dapat dilakukan secara otomatis dan semiotomatis. Pengendalian secara otomatis adalah pengendalian yang dilakukan dengan mengatur instrumen pada kondisi tertentu, bila terjadi penyimpangan variabel yang dikontrol maka instrumen akan bekerja sendiri untuk mengembalikan variabel pada kondisi semula, instrumen ini bekerja sebagai controller. Pengendalian secara semiotomatis adalah pengendalian yang mencatat perubahan-perubahan yang terjadi pada variabel yang dikontrol. Untuk mengubah variabel-variabel ke nilai yang diinginkan dilakukan usaha secara manual, instrumen ini bekerja sebagai pencatat (indicator).
Faktor-faktor yang perlu diperhatikan dalam instrumen-instrumen adalah (Peters& Timmerhaus, 1991) :
1. Range yang diperlukan untuk pengukuran 2. Level instrumentasi
(1)
2.
Biaya asuransi karyawan
Asuransi karyawan 1,54% dari total gaji karyawan
(Biaya untuk asuransi tenaga kerja adalah 2,54% dari gaji karyawan, dimana 1%
ditanggung oleh karyawan dan 1,54% ditanggung oleh perusahaan)
= 0,0154 x Rp 6.622.800.000,-
= Rp 101.991.120,-
Total biaya asuransi
= Rp 1.398.283.509,-
3.1.10
Pajak Bumi dan Bangunan
Pajak Bumi dan Bangunan adalah
= Rp 69.752.500,-
Total Biaya Tetap (Fixed Cost)
= Rp 65.006.737.649,-
3.2
Biaya Variabel
3.2.1
Biaya Variabel Bahan Baku Proses dan Utilitas per tahun
Biaya persediaan bahan baku proses dan utilitas selama 90 hari adalah
Rp 4.819.618.895,-
Total biaya persediaan bahan baku proses dan utilitas selama 1 tahun adalah :
= Rp 4.819.618.895,- ×
90
330
= Rp 17.671.935.947,-
3.2.2
Biaya Variabel Tambahan
Biaya variabel tambahan terbagi menjadi:
1. Biaya Perawatan
Diperkirakan 15
dari biaya tetap perawatan
Biaya perawatan = 0,15 x Rp 7.832.452.374,-
= Rp 1.174.867.856,-
2. Biaya Variabel Pemasaran dan Distribusi
Diperkirakan 10
dari biaya tetap pemasaran
Biaya pemasaran dan distribusi = 0,1 x Rp 2.586.944.760,-
= Rp 258.694.476,-
Total biaya variabel tambahan
= Rp 1.433.562.332,-
3.2.3
Biaya Variabel Lainnya
(2)
Biaya variabel lainnya
= 0,2 x Rp 1.433.562.332,-
= Rp 286.712.466,-
Total Biaya Variabel
= Rp 19.392.210.745,-
Total Biaya Produksi
= Biaya Tetap + Biaya Variabel
= Rp 65.006.737.649,- + Rp 19.392.210.745,-
= Rp 84.398.948.395,-
4
Perkiraan Laba/Rugi Perusahaan
4.1
Laba Sebelum Pajak (Bruto)
Laba atas penjualan = Total penjualan
–
Total biaya produksi
= Rp 228.572.344.581,-
–
Rp 84.398.948.395,-
= Rp 144.173.396.186,-
Bonus perusahaan diberikan untuk karyawan 0,5% dari keuntungan perusahaan.
Bonus perusahaan = 0,005 × Rp 144.173.396.186,-
= Rp 720.866.981,-
Pengurangan bonus atas penghasilan bruto sesuai dengan UU RI No. 17/00 Pasal 6
ayat 1 sehingga :
Laba sebelum pajak (bruto) = Rp 143.452.529.205,-
4.2
Pajak Penghasilan
Berdasarkan UURI Nomor 17 ayat 1 Tahun 2012, Tentang Perubahan
Keempat atas Undang-undang Nomor 7 Tahun 1983 Tentang Pajak Penghasilan
adalah (www.pajak.go.id, 2012):
Penghasilan sampai dengan Rp 50.000.000,- dikenakan pajak sebesar 5
.
Penghasilan Rp 50.000.000,- sampai dengan Rp 250.000.000,- dikenakan pajak
sebesar 15
.
Penghasilan Rp 250.000.000,- sampai dengan Rp 500.000.000,- dikenakan pajak
sebesar 25
.
Penghasilan di atas Rp 500.000.000,- dikenakan pajak sebesar 30
.
Maka pajak penghasilan yang harus dibayar adalah:
-
5
Rp 50.000.000
= Rp 2.500.000,-
-
15
(Rp 250.000.000 - Rp 50.000.000)
= Rp 30.000.000,-
-
25
(Rp 500.000.000 - Rp 250.000.000)
= Rp 62.500.000,-
(3)
- 30
(Rp 142.952.529.205, - Rp 100.000.000)
= Rp 42.855.758.762,-
Total PPh
= Rp 42.950.758.762,-
4.3
Laba setelah pajak
Laba setelah pajak
= Laba sebelum pajak
–
PPh
= Rp 143.452.529.205,-
–
Rp 42.913.997.307,-
= Rp 100.501.770.444,-
5
Analisa Aspek Ekonomi
5.1
Profit Margin (PM)
PM =
penjualan
Total
pajak
sebelum
Laba
100
PM =
100
%
4.581
228.572.34
Rp
9.205
143.452.52
Rp
PM = 62,76%
5.2
Break Even Point (BEP)
BEP =
Biaya Tetap
Total Penjualan
Biaya Variabel
100
BEP =
100
%
.745
19.392.210
Rp
4.581
228.572.34
Rp
.649
65.006.737
Rp
BEP = 31.08%
Kapasitas produksi pada titik BEP = 31.08%
5.000 ton/tahun
= 1.553 ton/tahun
Nilai penjualan pada titik BEP
= 31.08% × Rp 228.572.344.581,-
= Rp 71.033.238.986,-
5.3
Return on Investment (ROI)
ROI =
Investasi
M odal
Total
pajak
setelah
Laba
100
ROI =
100
%
9.555
203.853.81
Rp
0.444
100.501.77
Rp
ROI = 49,30%
(4)
5.4
Pay Out Time (POT)
POT =
1
tahun
49,30
1
POT = 2,03 tahun
5.5
Return on Network (RON)
RON =
sendiri
M odal
pajak
setelah
Laba
100
RON =
100
%
1.733
122.312.29
Rp
0.444
100.501.77
Rp
RON = 82,17%
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.
(5)
Dari Tabel LE.11, diperoleh nilai IRR = 65,80
.
Tabel LE.10 Data Perhitungan BEP
%
Kapasitas
Biaya tetap
Biaya variabel
Total biaya
produksi
Penjualan
0
65.006.737.649,17
0,00
65.006.737.649,17
0,00
10
65.006.737.649,17
1.939.221.074,54
66.945.958.723,71
22.857.234.458,10
20
65.006.737.649,17
3.878.442.149,08
68.885.179.798,24
45.714.468.916,19
30
65.006.737.649,17
5.817.663.223,61
70.824.400.872,78
68.571.703.374,29
40
65.006.737.649,17
7.756.884.298,15
72.763.621.947,32
91.428.937.832,38
50
65.006.737.649,17
9.696.105.372,69
74.702.843.021,86 114.286.172.290,48
60
65.006.737.649,17
11.635.326.447,23
76.642.064.096,39 137.143.406.748,57
70
65.006.737.649,17
13.574.547.521,76
78.581.285.170,93 160.000.641.206,67
80
65.006.737.649,17
15.513.768.596,30
80.520.506.245,47 182.857.875.664,76
90
65.006.737.649,17
17.452.989.670,84
82.459.727.320,01 205.715.110.122,86
100
65.006.737.649,17
19.392.210.745,38
84.398.948.394,54 228.572.344.580,95
Gambar LE.2 Grafik BEP
050.000.000.000 100.000.000.000 150.000.000.000 200.000.000.000 250.000.000.000
0 15 30 45 60 75 90 105
Har
g
a
(R
p
)
Kapasitas produksi (%)
Biaya tetap Biaya variabel Total biaya produksi Penjualan Garis BEP
BEP = 31,08%
(6)
Tabel LE.11 Data Perhitungan IRR
Thn Laba sebelum
pajak Pajak
Laba Sesudah
pajak Depresiasi Net Cash Flow
P/F
(60%) PV pada i = 60%
P/F
(70%) PV pada i = 70%
0
-
-
-
-
-203.853.819.555
1
-203.853.819.555
1
-203.853.819.555
1
143.452.529.205 43.035.758.762
100.416.770.444 17.094.220.222
117.510.990.666
0,6250
73.444.369.166
0,5882
69.119.964.710
2
157.797.782.126 47.339.334.638
110.458.447.488 17.094.220.222
127.552.667.710
0,3906
49.822.072.008
0,3460
44.133.223.028
3
173.577.560.339 52.073.268.102
121.504.292.237 17.094.220.222
138.598.512.459
0,2441
33.831.896.891
0,2035
28.204.797.285
4
190.935.316.372 57.280.594.912
133.654.721.461 17.094.220.222
150.748.941.683
0,1526
23.004.288.501
0,1170
17.637.626.177
5
210.028.848.010 63.008.654.403
147.020.193.607 17.094.220.222
164.114.413.829
0,0954
15.656.515.079
0,0704
11.553.654.734
6
231.031.732.811 69.309.519.843
161.722.212.968 17.094.220.222
178.816.433.189
0,0596
10.657.459.418
0,0414
7.403.000.334
7
254.134.906.092 76.240.471.828
177.894.434.264 17.094.220.222
194.988.654.486
0,0373
7.273.076.812
0,0244
4.757.723.169
8
279.548.396.701 83.864.519.010
195.683.877.691 17.094.220.222
212.778.097.912
0,0233
4.957.729.681
0,0143
3.042.726.800
9
307.503.236.371 92.250.970.911
215.252.265.460 17.094.220.222
232.346.485.682
0,0146
3.392.258.691
0,0084
1.951.710.480
10