Pembuatan Silikon Karbida (SiC) dari Pasir Silika (SiO2) dan Karbon (C) dengan Kapasitas 30.000 Ton/Tahun

PRA RANCANGAN PABRIK

PEMBUATAN SILIKON KARBIDA (SiC) DARI PASIR SILIKA

(SiO

2

) DAN KARBON (C) DENGAN KAPASITAS PRODUKSI

30.000 TON/TAHUN

TUGAS AKHIR

Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan Ujian Sarjana Teknik Kimia

OLEH :

SARTIKA M.S. SIMAMORA

NIM : 070405043

D E P A R T E M E N T E K N I K K I M I A

F A K U L T A S T E K N I K

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

M E D A N

Syukur saya kepada Tuhan Yang Maha Esa Tanpa Restu-Nya, tidak ada yang dapat terjadi

Tugas Akhir ini saya dedikasikan untuk:

Papa, Mama dan sahabat atas dukungan dan doa mereka

serta

Semua dosen dan teman-teman di Teknik Kimia USU atas kebersamaan yang tak ternilai selama ini

Judul :

PRA RANCANGAN PABRIK

PEMBUATAN SILIKON KARBIDA (SiC) DARI PASIR SILIKA (SiO2) DAN KARBON (C) KAPASITAS PRODUKSI 30.000 TON/TAHUN

Judul dalam bahasa Inggris :

THE PRELIMINARY DESIGN FOR

SILICON CARBIDE (SiC) PRODUCTION PLAN BY MEANS SILICA SAND (SiO2) AND CARBON (C)

INTISARI

Silikon karbida dibuat dari bahan baku utama pasir silika dan karbon. Bahan baku dicampur di dalam mixer kemudian dilebur di dalam furnace listrik dengan kondisi operasi 16000C dan tekanan 1 atm. Silikon karbida yang dihasilkan berupa granula.

Pabrik silikon karbida ini direncanakan akan berproduksi dengan kapasitas 30.000 ton/tahun (3.787,8788 kg/jam) dan beroperasi selama 330 hari kerja dalam setahun. Lokasi pabrik yang direncanakan adalah daerah hilir Sungai Peusangan, Lhokseumawe, Nanggroe Aceh Darussalam, dengan luas tanah yang dibutuhkan sebesar 12.200 m2. Tenaga kerja yang dibutuhkan untuk mengoperasikan pabrik sebanyak 170 orang. Bentuk Badan usaha yang direncanakan adalah Perseroan Terbatas (PT) yang dipimpin oleh seorang direktur dengan struktur organisasi garis dan staff.

Hasil analisa ekonomi pabrik Silikon karbida adalah sebagai berikut:  Total Modal Investasi : Rp 1.219.742.981.333,-

 Biaya Produksi : Rp 252.146.642.195,-  Hasil Penjualan : Rp 929.999.978.424,-  Laba Bersih : Rp 280.036.930.075,-  Profit Margin : 43,31 %

 Break Even Point : 52,01 %  Return on Investment : 23,78 %  Pay Out Time : 4,21 tahun  Return on Network : 39,63 %  Internal Rate of Return : 36,38

Dari hasil analisa aspek ekonomi dapat disimpulkan bahwa pabrik pembuatan silikon karbida ini layak untuk didirikan.

KATA PENGANTAR

Puji syukur Penulis panjatkan kepada Tuhan yang selalu memberikan kesehatan dan menunjukkan jalan dan pengharapan sehingga Penulis dapat menyelesaikan tugas akhir dengan judul “Pembuatan Silikon Karbida (SiC) dari Pasir Silika (SiO2) dan Karbon (C) dengan Kapasitas 30.000 Ton/Tahun.”

Pra–rancangan pabrik ini disusun untuk melengkapi salah satu syarat dalam menyelesaikan perkuliahan pada Program Studi Strata Satu (S1) Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. Dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini, Penulis banyak menerima bantuan, bimbingan dan fasilitas dari berbagai pihak. Pada kesempatan ini Penulis mengucapkan terima kasih kepada :

1. Bapak Dr. Eng. Ir. Irvan, M.Si., Ketua Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.

2. Ibu Dr. Ir. Fatimah. M.T., Sekretaris Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.

3. Bapak Prof. Ir. Turmuzi, M.S., dosen pembimbing I yang telah banyak memberikan masukan, motivasi dan bimbingan serta pengertian kepada Penulis selama penulisan Tugas Akhir ini.

4. Ibu Ir. Renita Manurung, M.T., Koordinator Tugas Akhir Departemen Teknik Kimia, dosen pembimbing II dan dosen penguji I yang telah banyak memberikan masukan, motivasi dan bimbingan serta pengertian kepada Penulis selama penulisan Tugas Akhir ini.

5. Ibu Dr. Ir. Hamidah Harahap, M.Sc dan Bapak Dr. Eng. Ir. Irvan, M.Si., dosen penguji II dan III, telah banyak memberikan masukan dan evaluasi pada penyelesaian Tugas Akhir ini.

6. Bapak dan Ibu dosen staf pengajar Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.

7. Seluruh pegawai Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.

8. Ayahanda M. Simamora dan Ibunda H. Situmeang, serta kakanda Jackson, Verianty, Sutrisno dan adinda Frans yang selalu memotivasi dan tidak henti berdoa agar penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini.

9. Sriwil Damanik, sebagai teman seperjuangan Penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.

10.Kawan –kawan di Angkatan ’07 (Bresman, Jenal, Ganda L, Ganda S, Julius, Daniel, Boyke, Harmaja, Rumintang, Yanti, Windi, Amelia, dan Ratih) yang telah banyak memberikan masukan, doa dan motivasinya kepada Penulis. Teristimewa buat Frejer, Melva dan Yessi yang sangat membantu dalam memperjuangkan penyelesaian Tugas Akhir ini.

11.KK Shine (kak Titi, kak Imelda, Rumi, Frejer) dan adik-adik KK (Nofriko, Jernika, Dewi, Ruben, Maria, Margareta, Pali) atas doa dan motivasinya kepada Penulis.

12.Bang Simon Tampubolon, atas doa, pengertian, kasih dan inspirasin agar Penulis memberikan yang terbaik selama tahap penyelesaian Tugas Akhir hingga selesai.

13.Teman-teman di Koordinasi UKM KMK UP FT 2010-2011.

14.Abang dan Kakak Alumni dan senior yang tidak tersebutkan namanya yang telah banyak memberikan masukan, doa dan motivasinya kepada Penulis. 15.Adik – Adik di Teknik Kimia USU yang tidak tersebutkan namanya yang

telah banyak memberikan bantuan, masukan, doa dan motivasinya kepada Penulis.

16.Seluruh pihak yang tidak dapat disebutkan satu per satu namanya yang juga turut memberikan bantuan kepada penulis dalam penyelesain tugas akhir ini. Dalam penyusunan Tugas Akhir ini, Penulis menyadari masih banyak terdapat kekurangan baik isi ataupun kesalahan penulisan tugas akhir ini. Oleh karena itu Penulis mengharapkan saran dan kritik yang membangun dari pembaca sehingga tulisan ini dapat bermanfaat bagi kita semua.

(Sartika M.S. Simamora)

DAFTAR ISI

Halaman

KATA PENGANTAR ... i

INTISARI ... iii

DAFTAR ISI ... iv

DAFTAR GAMBAR ... x

DAFTAR TABEL ... xi

DAFTRA PUSTAKA ... xiv BAB I PENDAHULUAN ... I-1 1.1 Latar Belakang ... I-1 1.2 Perumusan Masalah ... I-2 1.3 Tujuan Pra-Rancangan Pabrik ... I-3 BAB II TINJAUAN PUSTAKA... II-1 2.1 Silikon Karbida ... II-1 2.2 Sifat-Sifat Bahan yang Terlibat dalam Proses ... II-2 2.2.1 Sifat-Sifat Bahan-Bahan Baku ... II-2 2.2.1.1 Pasir Silika ... II-2 2.2.1.2 Karbon ... II-3 2.2.1.3 Besi Posfat ... II-3 2.2.1.4 Natrium Silikat ... II-4 2.2.2 Sifat- sifat Produk ... II-4 2.2.2.1 Silikon Karbida (SiC) ... II-4 2.3 Aplikasi Silikon Karbida ... II-4 2.4 Proses Pembuatan Silikon Karbida ... II-6 2.5 Deskripsi Proses ... II-8 2.5.1 Unit Proses Produksi ... II-8 2.5.2 Unit Pemanfaatan Gas Buang ... II-9

BAB III NERACA MASSA... III-1 3.1 Mixer (M-101) ... III-1 3.2 Pelletizing Machine (L-102) ... III-2 3.3 Burner (B-101) ... III-2 3.4 Rotary Kiln Preheater (B-102) ... III-3 3.5 Electric Furnace (B-103) ... III-3 3.6 Mixing Point (M-102) ... III-4 3.7 Steam Boiler (E-201) ... III-4 BAB IV NERACA ENERGI ... IV-1 4.1 Pelletizing Machine (L-102) ... IV-1 4.2 Bucket Elevator (C-110) ... IV-1 4.3 Burner (B-101) ... IV-2 4.4 Rotary KilnPre-Heater (B-102) ... IV-2 4.5 Electric Furnace (B-103) ... IV-3 4.6 Cooling Yard (A-101) ... IV-3 4.6 Mixing Point (M-102) ... IV-4 4.7 Gas Turbine (JJ-201)... IV-4 4.8 Steam Boiler (E-201) ... IV-5 4.9 Steam Turbine (JJ-202) ... IV-5 BAB V SPESIFIKASI PERALATAN ... V-1 5.1 Gudang Penyimpanan FePO4 (TT-101) ... V-1 5.2 Gudang Penyimpanan Pasir Silika (SiO2) (TT-102)... V-1 5.3 Gudang Penyimpanan Coke (TT-103) ... V-2 5.4 Tangki Penyimpanan Larutan 10Na2O.30SiO2.60H2O

(TT-104) ... V-2 5.5 Belt Conveyor (C-101) ... V-3 5.6 Belt Conveyor (C-102) ... V-3 5.7 Belt Conveyor (C-103) ... V-3 5.8 Belt Conveyor (C-104) ... V-4 5.9 Belt Conveyor (C-105) ... V-4 5.10 Belt Conveyor (C-106) ... V-4 5.11 Screen (S-101) ... V-5

5.12 Grinder (SR-101) ... V-5 5.13 Grinder (SR-102) ... V-5 5.14 Pompa (P-101) ... V-6 5.15 Belt Conveyor Feeder (C-107) ... V-6 5.16 Bucket Elevator (C-108) ... V-8 5.17 Storage Bins (TT-105) ... V-9 5.18 Screw Conyeyor (C-109) ... V-10 5.19 Mixer (M-101) ... V-11 5.20 Pelletizing Machine (L-102) ... V-12 5.21 Bucket Elevator (C-110) ... V-12 5.22 Kompresor Udara (JC-101) ... V-13 5.23 Rotary Kiln Preheater (B-102) ... V-13 5.24 Kompresor Udara (JC-102) ... V-13 5.25 Electric Furnace (B-103) ... V-14 5.26 Belt Conveyor (C-111) ... V-14 5.27 Belt Conveyor (C-112) ... V-15 5.28 Crusher (SR-103) ... V-15 5.29 Belt Conveyor (C-113) ... V-15 5.30 Bucket Elevator (C-114) ... V-16 5.31 SiC Silo (TT-106) ... V-16 5.32 Belt Conveyor (C-115) ... V-17 5.33 Gudang Penyimpanan Produk SiC (TT-107) ... V-17 5.34 Kompresor Gas Buang (JC-103) ... V-17 5.35 Kompresor Gas Buang (C-104) ... V-18 5.36 Gas Turbine (JJ-201) ... V-18 5.37 Steam Boiler (E-201) ... V-19 5.38 Steam Turbine (JJ-202) ... V-19 5.39 Cooling Yard (A-101) ... V-20 BAB VI INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA ... VI-1 6.1 Instrumentasi ... VI-1 6.2 Keselamatan Kerja Pabrik ... VI-5 6.3 Keselamatan Kerja Pada Pabrik Pembuatan Silikon Karbida ... VI-6

6.3.1 Pencegahan Terhadap Kebakaran dan Ledakan ... VI-6 6.3.2 Pencegahan Terhadap Bahaya Mekanis ... VI-8 6.3.3 Pencegahan Terhadap Bahaya Listrik ... VI-9 6.3.4 Menggunakan Alat Pelindung Diri (ADP) ... VI-10 6.3.5 Penyediaan Poliklinik di Lokasi Pabrik ... VI-11 BAB VII UTILITAS... VII-1

7.1 Kebutuhan Air ... VII-1 7.1.1 Penyaringan ( Screening) ... VII-4 7.1.2 Pengendapan ... VII-4 7.1.3 Klarifikasi ... VII-5 7.1.4 Filtrasi ... VII-6 7.1.5 Demineralisasi ... VII-8 7.1.6 Deaerasi ... VII-12 7.2 Kebutuhan Listrik ... VII-12 7.3 Kebutuhan Bahan Bakar ... VII-12 7.4 Kebutuhan Bahan Kimia ... VII-13 7.5 Unit Pengolahan Limbah ... VII-13

7.5.1 Bak Penampungan (BP) ... VII-14 7.5.2 Bak Pengendapan Awal (BPA) ... VII-15 7.5.3 Bak Netralisasi (BN) ... VII-15 7.5.5 Tangki Sedimentasi (TS)... VII-17 7.6 Spesifikasi Peralatan Utilitas ... VII-18 7.6.1 Screening (SC) ... VII-18 7.6.2 Bak Sedimentasi (BS) ... VII-18 7.6.3 Clarifier (CL-01) ... VII-18 7.6.4 Tangki Pelarutan Alum (TP-01)... VII-19 7.6.5 Tangki Pelarutan Soda Abu (TP-02) ... VII-19 7.6.6 Bak Penampung Hasil Clarifier (BP-02) ... VII-20 7.6.7 Tangki Sand Filter (SF-01) ... VII-20 7.6.8 Tangki Utilitas (TU-01) ... VII-20 7.6.9 Menara Air (M-01) ... VII-21 7.6.10 Tangki Pelarutan Asam Sulfat (TP-03) ... VII-21

7.6.11 Cation Exchanger (CE-01) ... VII-22 7.6.12 Tangki Pelarutan NaOH (TP-04) ... VII-22 7.6.13 Anion Exchanger (AE-01)... VII-23 7.6.14 Dearator (DE-01) ... VII-23 7.6.15 Tangki Pelarutan Kaporit ... VII-24 7.6.16 Tangki Domestik ... VII-24 7.6.17 Pompa Screening (PU-01) ... VII-24 BAB VIII LOKASI DAN TATA LETAK PABRIK ... VIII-1 8.1 Landasan Teori ... VIII-1 8.2 Lokasi Pabrik ... VIII-1 8.3 Tata Letak Pabrik ... VIII-4 8.4 Perincian Luas Tanah ... VIII-7 BAB IX ORGANISASI DAN MANAJEMEN PERUSAHAAN ... IX-1 9.1 Manajemen Perusahaan ... IX-2 9.1.1 Perencanaan (planning) ... IX-2 9.1.2 Pengorganisasian (organizing) ... IX-3 9.1.3 Pengarahan (coordinating) ... IX-3 9.1.4 Pengendalian (controling) ... IX-3 9.2 Uraian Tugas, Wewenang dan Tanggung Jawab ... IX-8 9.2.1 Rapat Umum Pemegang Saham (RUPS) ... IX-8 9.2.2 Dewan Komisaris ... IX-8 9.2.3 Direktur... IX-8 9.2.4 Staf Ahli... IX-9 9.2.5 Sekretaris ... IX-9 9.2.6 Manajer Produksi... IX-9 9.2.7 Manajer Teknik ... IX-9 9.2.8 Manajer Umum dan Keuangan ... IX-10 9.2.9 Manajer Pembelian dan Pemasaran ... IX-10 9.3 Sistem Kerja ... IX-10 9.4 Jumlah Karyawan dan Tingkat Pendidikan ... IX-12 9.5 Sistem Penggajian ... IX-13 9.6 Tata Tertib ... IX-15

9.7 JAMSOSTEK dan Fasilitas Tenaga Kerja ... IX-16 BAB X ANALISIS 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 (BT) / Fixed Cost (FC) ... X-4 10.2.2 Biaya Variabel (BV)/ Variable Cost (VC) ... X-4 10.3 Total Penjualan ... 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 Even 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-7 BAB XI KESIMPULAN ... XI-1 DAFTAR PUSTAKA ... LAMPIRAN A PERHITUNGAN NERACA MASSA ... LA-1 LAMPIRAN B PERHITUNGAN NERACA ENERGI ... LB-1 LAMPIRAN C PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN ... LC-1 LAMPIRAN D PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN UTILITAS . LD-1 LAMPIRAN E PERHITUNGAN ASPEK EKONOMI ... LE-1

DAFTAR GAMBAR

Gambar 8.1 Peta lokasi pabrik Silikon Karbida ... VIII-2 Gambar 8.2 Tata Letak Pabrik Silikon Karbida ... VIII-8 Gambar 9.1 Struktur Organisasi Pabrik Pembuatan Silikon Karbida dari

Pasir Silika dan Karbon ... IX-7 Gambar D.1 Sketsa Sebagian Bar Screen (dilihat dari atas) ... LD-1 Gambar D.2 Sketsa pompa PU-01 (dilihat dari samping) ... LD-2 Gambar D.3 Sketsa 3D Bak Sedimentasi ... LD-7 Gambar D.4 Sketsa clarifier (C-701)... LD-8 Gambar D.5 Sketsa pengaduk tangki pelarutan alum ... LD-14 Gambar D.6 Sketsa pengaduk tangki pelarutan soda... LD-18 Gambar D.7 Sketsa 3D Bak penampung sementara hasil clarifier ... LD-19 Gambar D.8 Sketsa menara air (M-01) ... LD-25 Gambar D.9 Sketsa pengaduk tangki pelarutan asam sulfat ... LD-30 Gambar D.10 Sketsa pengaduk tangki pelarutan NaOH ... LD-35 Gambar D.11 Sketsa pengaduk tangki pelarutan Kaporit ... LD-42 Gambar E.1 Linearisasi cost index dari tahun 2003 – 2008 ... LE-4 Gambar E.2 Harga Peralatan untuk Tangki Penyimpanan (Storage) dan

Tangki Pelarutan (Peters et.al., 2004) ... LE-5 Gambar E.3 Grafik BEP ... LE-29

DAFTAR TABEL

Tabel 1.1 Data Statistik Impor Silikon Karbida ... I-2 Tabel 3.1 Neraca massa pada Tangki Mixer (M-101) ... III-1 Tabel 3.2 Neraca massa pada Pelletizing Machine (L-102)... III-2 Tabel 3.3 Neraca massa pada Burner (B-101) ... III-2 Tabel 3.4 Neraca Massa Rotary Kiln Preheater (B-102) ... III-3 Tabel 3.5 Neraca Massa di Electric Furnace (B-103) ... III-3 Tabel 3.6 Neraca Massa di Mixing Point (M-102) ... III-4 Tabel 3.7 Neraca Massa di Steam Boiler (E-201) ... III-4 Tabel 4.1 Neraca Panas Pelletizing Machine (L-101)... IV-1 Tabel 4.2 Neraca Panas Bucket Elevator (C-110) ... IV-1 Tabel 4.3 Neraca Panas pada Burner (B-101) ... IV-2 Tabel 4.4 Neraca Panas Rotary KilnPre-Heater (B-102) ... IV-2 Tabel 4.5 Neraca Panas Electric Furnace (B-103) ... IV-3 Tabel 4.6 Neraca Panas Cooling Yard (A-101) ... IV-3 Tabel 4.6 Neraca Panas Mixing Point (M-102) ... IV-4 Tabel 4.7 Neraca Panas Turbin Gas (JJ-201) ... IV-4 Tabel 4.8 Neraca Panas Steam Boiler (E-201) ... IV-5 Tabel 4.9 Neraca Panas Turbin Uap (JJ-202) ... IV-5 Tabel 6.1 Daftar Instrumentasi pada Pra Rancangan Pabrik Pembuatan

Silikon Karbida ... VI-5 Tabel 7.1 Kebutuhan air untuk proses ... VII-1 Tabel 7.2 Pemakaian air untuk berbagai kebutuhan ... VII-3 Tabel 7.3 Kualitas Air Sungai Peusagan, daerah Lhouksumawe ... VII-3 Tabel 7.4 Spesifikasi Pompa Pengolahan Air ... VII-25 Tabel 8.1 Perincian Luas Areal Pabrik... VIII-7 Tabel 9.1 Jadwal Kerja Karyawan Shift ... IX-10 Tabel 9.2. Jumlah Karyawan dan Kualifikasinya ... IX-11 Tabel 9.3 Perincian Gaji Karyawan ... IX-12 Tabel A.1 Neraca massa pada Tangki Mixer (M-101) ... LA-4 Tabel A.2 Neraca massa pada Pelletizing Machine (L-102)... LA-5 Tabel A.3 Neraca massa pada Burner (B-101) ... LA-10

Tabel A.4 Neraca massa pada Rotary Kiln Preheater (B-102) ... LA-12 Tabel A.5 Neraca massa pada Electric Furnace (B-103) ... LA-15 Tabel A.6 Neraca Massa pada Mixing Point (M-102) ... LA-17 Tabel A.7 Neraca massa pada Steam Boiler (E-201) ... LA-18 Tabel B.1 Data Kapasitas Panas Komponen Cair ( J/mol K) ... LB-2 Tabel B.2 Data Kapasitas Panas Komponen Gas ( J/mol K) ... LB-2 Tabel B.3 Kapasitas Panas Padatan (s) ... LB-2 Tabel B.4 Data Panas Reaksi Pembentukan ... LB-3 Tabel B.5 Neraca Energi pada Pelletizing Machine (L-102) ... LB-5 Tabel B.6 Neraca Energi pada Bucket Elevator... LB-7 Tabel B.7 Neraca Energi pada Burner (B-101) ... LB-14 Tabel B.8 Neraca Energi pada Rotary KilnPre-Heater (B-102) ... LB-17 Tabel B.9 Neraca Panas pada Electric Furnace (B-103) ... LB-22 Tabel B.10 Neraca Energi Mixing Point (M-102) ... LB-26 Tabel B.11 Neraca Energi Turbin Gas (JJ-201)... LB-29 Tabel B.12 Neraca Energi pada Steam Boiler (E-201) ... LB-32 Tabel B.13 Neraca Energi pada Turbin Uap (JJ-202)... LB-35 Tabel C.1 Komposisi bahan yang masuk ke mixer (M-101) ... LC-39 Tabel C.2 Komposisi bahan yang masuk ke Pelletizing Machine (L-102) . LC-42 Tabel C.3 Komposisi bahan yang masuk Rotary kiln Preheater (B-102) ... LC-47 Tabel C.4 Komposisi bahan yang masuk ke Reduction Furnace (B-103) ... LC-51 Tabel C.5 Perhitungan Densitas Campuran ... LC-61 Tabel C.6 Komposisi bahan yang masuk ke Kompresor Gas Buang

(C-103) ... LC-65 Tabel C.7 Komposisi bahan yang masuk ke Kompresor Gas Buang

(C-104) ... LC-67 Tabel E.1 Perincian Harga Bangunan ... LE-2 Tabel E.2 Harga Indeks Marshall dan Swift ... LE-3 Tabel E.3 Estimasi Harga Peralatan Proses ... LE-6 Tabel E.4 Estimasi Harga Peralatan Utilitas... LE-7 Tabel E.5 Biaya Sarana Transportasi ... LE-11 Tabel E.6 Perincian Gaji Pegawai ... LE-15

Tabel E.7 Perincian Biaya Kas ... LE-17 Tabel E.8 Perincian Modal Kerja ... LE-18 Tabel E.9 Aturan depresiasi sesuai UU Republik Indonesia No. 17 Tahun

2000 ... LE-19 Tabel E.10 Perhitungan Biaya Depresiasi sesuai UURI No. 17 Tahun 2000 LE-20 Tabel E.11 Data Perhitungan Internal Rate of Return (IRR) ... LE-28 Tabel E.12 Data Perhitungan BEP... LE-30

INTISARI

Silikon karbida dibuat dari bahan baku utama pasir silika dan karbon. Bahan baku dicampur di dalam mixer kemudian dilebur di dalam furnace listrik dengan kondisi operasi 16000C dan tekanan 1 atm. Silikon karbida yang dihasilkan berupa granula.

Pabrik silikon karbida ini direncanakan akan berproduksi dengan kapasitas 30.000 ton/tahun (3.787,8788 kg/jam) dan beroperasi selama 330 hari kerja dalam setahun. Lokasi pabrik yang direncanakan adalah daerah hilir Sungai Peusangan, Lhokseumawe, Nanggroe Aceh Darussalam, dengan luas tanah yang dibutuhkan sebesar 12.200 m2. Tenaga kerja yang dibutuhkan untuk mengoperasikan pabrik sebanyak 170 orang. Bentuk Badan usaha yang direncanakan adalah Perseroan Terbatas (PT) yang dipimpin oleh seorang direktur dengan struktur organisasi garis dan staff.

Hasil analisa ekonomi pabrik Silikon karbida adalah sebagai berikut:  Total Modal Investasi : Rp 1.219.742.981.333,-

 Biaya Produksi : Rp 252.146.642.195,-  Hasil Penjualan : Rp 929.999.978.424,-  Laba Bersih : Rp 280.036.930.075,-  Profit Margin : 43,31 %

 Break Even Point : 52,01 %  Return on Investment : 23,78 %  Pay Out Time : 4,21 tahun  Return on Network : 39,63 %  Internal Rate of Return : 36,38

Dari hasil analisa aspek ekonomi dapat disimpulkan bahwa pabrik pembuatan silikon karbida ini layak untuk didirikan.

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Saat ini pemerintah Indonesia menitikberatkan pembangunan pada sektor industri, termasuk industri kimia sebagai salah satu strategi pembangunan nasional. Pembangunan sektor industri bertujuan untuk memperkuat struktur ekonomi nasional, meningkatkan daya tahan perekonomian nasional dan menciptakan iklim usaha yang baik, yang dapat menyerap tenaga kerja sehingga dapat mendorong berkembangnya sektor lain. Perkembangan industri kimia di Indonesia telah mengalami peningkatan dari tahun ke tahun. Hal ini tampak dengan bertambahnya jumlah pabrik kimia di Indonesia.

Untuk menopang kelangsungan industri-industri yang bergerak dalam

menghasilkan barang jadi maka dibutuhkan industri yang dapat menghasilkan bahan intermediet. Sampai saat ini kebutuhan bahan baku dan bahan penunjang di

Indonesia masih banyak didatangkan dari luar negeri. Jika bahan baku dan bahan penunjang tersebut bisa dihasilkan di dalam negeri, hal ini tentu akan menghemat devisa. Di samping dapat menghasilkan barang jadi, kebutuhan akan bahan baku dan bahan penunjang lain ada di Indonesia.

Salah satu industri yang dimaksudkan adalah industri bahan yang beroperasi pada suhu tinggi sehingga memerlukan penggunaan tanur. Contoh produk yang dihasilkan dengan cara ini antara lain bahan-bahan keramik, refraktori dan abrasif, seperti, silikon karbida, aluminium oksida, kalsium karbida dan sebagainya. Silikon karbida merupakan salah satu material keramik non-oksida paling penting, dihasilkan pada skala besar dalam bentuk bubuk (powder), bentuk cetakan, dan lapisan tipis. Sekarang ini, SiC merupakan salah satu material yang memiliki kegunaan yang besar dan memiliki peranan penting dalam berbagai industri seperti industri penerbangan dan angkasa, elektonik, industri tanur, dan industri-industri komponen mekanik berkekuatan tinggi. Umumnya, industri metalurgi, abrasif dan refraktori juga merupakan pengguna SiC dalam jumlah paling besar (Kirk dan Othmer, 1981). Penggunaan sebagai refraktori dan untuk metalurgi hampir sekitar 70 % dari produksi silikon karbida (Austin, 1996).

China merupakan negara produsen SiC terbesar di dunia dengan produksi SiC hampir 600.000 ton per tahun dan diikuti oleh Amerika Serikat, Jepang, Korea, Meksiko dan negara-negara Eropa. Adapun Amerika Serikat, Jepang, Korea, dan Meksiko sendiripun masih mengimpor bahan SiC dari Cina. Sedangkan di Indonesia, untuk keperluan industri, masih mengimpor SiC dari negara lain karena belum ada pabrik pembuatan SiC di Indonesia (Asian Metal Ltd, 2007). Tabel 1.1 menunjukkan statistik data impor kebutuhan SiC di Indonesia .

Tabel 1.1 Data Statistik Impor Silikon Karbida

Tahun Kebutuhan Silika Karbida (kg) 2004

2005 2006 2007 2008 2009 2010

3.716.331 3.827.861 2.808.650 2.879.071 4.540.125 1.898.652 3.051.087 (sumber: www.bps.go.id, 2011)

Industri pembuatan SiC patut di kembangkan, mengingat jumlah bahan baku pembuatan silikon karbida yang sangat melimpah di Indonesia. Di samping itu, pertimbangan lain yang melatarbelakangi berdirinya pabrik SiC ini, pada prinsipnya adalah sama dengan sektor-sektor lain yaitu untuk melakukan usaha yang secara sosial-ekonomi cukup menguntungkan, karena lokasi Indonesia yang strategis untuk mengekspor produk ke negara-negara yang maju yang membutuhkan SiC.

1.2 Perumusan Masalah

Silikon karbida (SiC) cenderung masih dibutuhkan untuk memenuhi keperluan dalam negeri dan luar negeri, sehingga perlu dikaji untuk memproduksi silikon karbida di Indonesia dengan cara menganalisa pra rancangan pabrik.

1.3 Tujuan Pra Rancangan Pabrik

Pra rancangan pabrik pembuatan silikon karbida 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 pembuatan silikon karbida.

Tujuan lain dari pra rancangan pabrik pembuatan silikon karbida ini adalah untuk memenuhi kebutuhan dalam negeri yang selama ini masih banyak diimpor dari negara lain dan selanjutnya dikembangkan untuk tujuan ekspor. Selain itu, diharapkan dengan berdirinya pabrik ini akan memberi lapangan pekerjaan dan memicu peningkatan produktifitas rakyat yang pada akhirnya akan meningkatkan kesejahteraan masyarakat.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Silikon Karbida

Sebelum tahun 1891, semua kebutuhan bahan abrasif yang digunakan adalah bahan-bahan alam, seperti intan, korundum, dan kuarsa. Adapun bahan-bahan abrasif terus berkembang karena dibutuhkan dalam pembuatan berbagai suku alat presisi untuk kendaraan bermotor, pesawat terbang, mesin, cetakan dan berbagai barang-barang buatan industri lainnya. Karena jumlahnya yang sedikit di alam, maka mulai dipikirkan untuk memproduksi bahan-bahan tersebut secara sintetis. Produksi SiC sintetis pertama kali dipatenkan oleh Edward Acheson pada 1893 serta memperkenalkan electric batch furnace sebagai alat produksi SiC yang sampai saat ini masih dipakai dan mendirikan The Carborundum Company, untuk membuat SiC yang secara luas digunakan sebagai bahan abrasive (Anonim, 2011a).

Silkon karbida atau juga dikenal dengan carborundum adalah suatu turunan senyawa silikon dengan rumus molekul SiC, terbentuk melalui ikatan kovalen antara unsur Si dan C (Anonim, 2011a). Silikon karbida merupakan salah satu material keramik non-oksida paling penting, dihasilkan pada skala besar dalam bentuk bubuk (powder), bentuk cetakan, dan lapisan tipis. Teknik untuk membentuk bubuk SiC menjadi bentuk keramik dengan menggunakan agen pengikat, kemudian memberi pengaruh yang besar terhadap nilai komersial SiC. Sekarang ini, SiC merupakan salah satu material yang memiliki kegunaan yang besar dan memiliki peranan penting dalam berbagai industri seperti industri penerbangan dan angkasa, elektonik, industri tanur, dan industri-industri komponen mekanik berkekuatan tinggi. Umumnya, industri metalurgi, abrasif dan refraktori juga merupakan pengguna SiC dalam jumlah paling besar (Kirk dan Othmer, 1981).

Aplikasi silikon karbida (SiC) dalam industri karena sifat mekaniknya yang sangat baik, konduktivitas listrik dan termal tinggi, ketahanan terhadap oksidasi kimia sangat baik, dan SiC berpotensi untuk fungsi keramik atau semikonduktor temperatur tinggi. SiC juga memiliki sifat-sifat penting sebagai berikut: unggul tahan oksidasi, unggul tahan rayapan, kekerasan tinggi, kekuatan mekanik baik, Modulus Young sangat tinggi, korosi baik dan tahan erosi, dan berat relatif rendah.

Material-material mentah SiC relatif murah, dan dapat dibuat dalam bentuk-bentuk kompleks, dimana memungkinkan disiasati melalui proses fabrikasi konvensional. Hasil akhir mempunyai harga kompetitif disamping menawarkan keuntungan-keuntungan teknis yang unggul dan berdaya guna lebih dari material-material penyusunnya (Suparman, 2010).

2.2 Sifat-Sifat Bahan yang Terlibat dalam Proses 2.2.1 Sifat-Sifat Bahan-Bahan Baku

2.2.1.1 Pasir Silika

1. Nama : Silica Dioxide

2. Rumus molekul : SiO2

3. Berat molekul : 60,08 g/mol

4. Bentuk : Padatan

5. Warna : Putih

6. Densitas : 2.648 kg/m3 7. Titik leleh : 1.515°C 8. Titik didih : 2.230 °C

9. Kelarutan dalam air : 0,012 g/100 mL

10. Kapasitas panas : - c, quartz, α : 10,87 + 0,008712T – 241200/T2 (273 K-873 K)

11. Panas pembentukan (ΔH) pada 2η ºC : - 203,35 kcal/mol 12. Energi bebas pembentukan pada 25 ºC : - 190,4 kcal/mol 13. Dekomposisi tetraetil ortosilikat pada suhu 680 – 730°C

menghasilkan silika dioksida:

Si(OC2H5)4 SiO2 + H2O + 2C2H4

14. Oksidasi SiH4 pada suhu 400-4500C menghasilkan silika dioksida SiH4 + 2O2 SiO2 + 2H2O

2.2.1.2. Karbon

1. Nama : Carbon

2. Rumus molekul : C

3. Bentuk : Padatan

4. Warna : Hitam

5. Struktur atom : heksagonal

6. Berat atom : 12,0107 g/mol

7. Titik lebur : 3652 oC

8. Densitas : 1,9 – 2,3 g/cm3

9. Kapasitas panas pada 25 oC : 8,517 J/mol K

Kapasitas panas :2,673 + 0,002617T-116900/T2

(273 K-1373 K)

(Sumber : Anonim 2011c ; Perry’s, 2007; Barin dan Gregor, 199η)

2.2.1.3Besi Posfat

1. Nama : Iron phosphate

2. Rumus molekul : FePO4

3. Bentuk : Padatan

4. Warna : krem

5. Berat molekul : 150,8164 g/mol

6. Titik lebur : 1240 oC

7. Densitas : 2870 kg/m3

8. Kapasitas panas pada 25 oC : 93,5 J/mol K

9. Panas pembentukan (ΔH) pada 2η ºC : - 1287,5 kJ/mol 10. Energi bebas pembentukan pada 25 ºC : 12.284,607 kJ/mol (Sumber : Anonim. 2011d; Perry’s, 2007; Barin dan Gregor, 199η)

2.2.1.4Natrium Silikat

1. Nama : Sodium silicate

2. Rumus molekul : 10NaO.30SiO2.60H2O

3. Wujud : Larutan

4. Warna : Putih

5. Berat molekul : 140,0806 gr/mol

6. Densitas : 1428,889 kg/m3

7. Entalpi pembentukan standar : 1561,43 kJ/mol (Sumber : Anonim, 2011e)

2.2.2 Sifat-Sifat Produk

2.2.2.1 Silikon Karbida (SiC)

1. Nama : Silicon carbide

2. Rumus molekul : SiC

3. Berat molekul : 40,0962 gr/mol

4. Young’s modulus of elasticity : 3896 Kbar

5. Densitas : 2.923,8574 kg/m3

6. Titik leleh : 2830 oC

7. Indeks refraksi (nD) : 2,55

8. Mobilitas elektron : 900 cm2/(V-s) (Sumber : Anonim, 2011f dan Anonim, 2011g)

2.3 Aplikasi Silikon Karbida

SiC yang termasuk dalam bahan keramik memiliki beberapa kelebihan yang dapat digunakan pada bidang industri dan otomotif. Pada kondisi tertentu dapat lebih memenuhi criteria yang diperlukan bila dibandingkan dengan logam, karena keunggulannya yang tahan korosi, gesekan, dan temperatur tinggi. Selanjutnya akan dijelaskan berbagai aplikasi silicon karbida sebagai bahan keramik.

1. Furnace

Proses-proses industri kebanyakan selalu membutuhkan temperatur tinggi dan bahan yang tetap stabil pada temperatur dan kondisi lingkungan tertentu. Pada kasus pembentukan logam diperlukan suatu bahan yang

mampu bertahan pada sifat kimia yang korosif, temperatur, dan tekanan tinggi. Satu-satunya bahan yang mampu memenuhi syarat diatas adalah bahan keramik seperti SiC. Dengan penggunaan SiC sebagai bahan dinding

furnace maka temperatur, tekanan, dan sifat kimia yang korosif bukan masalah lagi.

2. Elemen Panas

Beberapa bahan keramik memiliki suatau derajat tingkat hantaran elektrik terbatas dengan hambatan listrik tertentu. Pada saat listrik berusaha untuk melewatinya, panas akan dihasilkan. Contoh keramik yamg dapat digunakan elemen pemanas adalah SiC.

3. Alat Penukar Panas

Alat penukar panas atau heat exchanger memiliki tujuan untuk menggunakan kembali panas yang merupakan buangan untuk memanaskan udara yang akan digunakan untuk proses pembakaran. Dengan menggunakan bahan keramik dapat dihasilkan pengurangan bahan bakar yang digunakan sampai 50%.

4. Motor Bakar

Salah satu contoh penggunaan SiC dalam motor bakar adalah turbine inlet guide vanes. Komponen turbine inlet guide vanes digunakan untuk menghasikan aliran udara pendingin gas turbine engine. Pada penggunaan keramik SiC yang lebih tahan terhadap temperatur tinggi dapat membuat sistem pendingin bekerja dengan baik bila dibandingkan dengan material lainnya. Apabila sistem pendingin pada turbine engine dapat bekerja dengan baik akan berdampak pada emisi gas buang NOx dan CO yang dihasilkan sebagai hasil dari pembakaran.

5. Seal

Seal adalah suatu alat untuk mencegah kebocoran pada dua permukaan material yang bersinggungan. Pemakaian seal biasanya banyak digunakan pada mesin-mesin yang bertemperatur dan bertekanan tinggi. Oleh karena itu, karateristik material seal haruslah bertahan baik pada temperatur dan tekanan tinggi untuk jangka waktu yang lama, seperti bahan keramik.

6. Ceramic Ball

Ceramic ball biasanya digunakan pada bearing, valve, dan sebagai

grinding ball.

7. Bahan Abrasif

SiC merupakan bahan keramik yang juga bersifat abrasive sehingga dapat digunakan untuk berbagai keperluan industri seperti mengikis, menghaluskan, membuat kasar mauoun memotong permukaan benda kerja. (Kirk dan Othmer, 1981)

2.4 Proses Pembuatan Silikon Karbida

Proses Pembuatan Silikon Karbida merupakan reaksi karbotermal yakni proses yang melibatkan reaksi antara kuarsa dengan tingkat kemurnian tinggi atau pecahan-pecahan kuarsit dengan karbon (grafit, karbon black atau batu bara pada temperatur antara 1600°C - 2500°C). Disebut reaksi Acheson karena pertama kali ditemukan Edward Acheson dengan menggunakan tanur listrik yang pada saat itu juga baru diperkenalkan (Austin, 1996).

Karbon didapat dari kokas migas dan pasirnya mengandung 98 sampai 99,5 % silika. Persamaan reaksinya dapat digambarkan menurut reaksi berikut:

1. SiO2 + 2C Si + 2CO ∆H = + θ0θ kJ 2. Si + C SiC ∆H = - 127,7 kJ Sehingga reaksi totalnya dapat dituliskan sebgai berikut:

SiO2 + 3C SiC + 2CO ∆H = + 478,3 kJ

Lowe, 1958, menemukan proses pembuatan bubuk silikon karbida dengan menambahkan komposisi dan campuran bahan baku yang berbeda untukmendapatkan konversi yang lebih tinggi seperti di berikut ini.

Komposisi % berat

Pasir silika, SiO2 160 mesh 56,5

Karbon, C 160 mesh 36

Larutan natrium silikat, 10Na2O30SiO260H2O 6,5

Campuran dipanaskan dalam tanur bersuhu 16000C selama dua jam, diperoleh hasil berupa 87% berat silikon karbida, sisanya impurities berupa SiO2 (4,93%), C (3,21%), Na2O (2,60%) dan FePO4 (2,26%) (Lowe, 1958).

Proses pembuatan silikon karbida meliputi tahap-tahap sebagai berikut:

2.4.1 Tahap Persiapan Bahan Baku

Pada tahap ini dilakukan pemisahan bahan baku dari pengotor-pengotornya, penggilingan, penimbangan serbuk bahan baku sesuai komposisi masing-masing.

2.4.2 Tahap Pencampuran Bahan Baku

Pada tahap ini seluruh bahan baku yang sudah sesuai komposisi dicampur dalam mixer. Dilakukan pengadukan seluruh campuran bahan baku agar campuran menjadi homogen dan mempermudah saat peleburan.

2.4.3Tahap Peleburan (Melting)

Pada tahap ini bahan baku yang sudah homogen dibuat dalam bentuk pellet dahulu sebelum dimasukkan ke dalam tungku (furnace) bersuhu 16000C. Selama proses peleburan, masing-masing bahan baku akan saling berinteraksi membentuk reaksi kimia. Pada tahap inilah terbentuk silika karbida (SiC). Tungku yang digunakan sebagai tempat meleburkan (meleburkan) campuran bahan baku adalah tanur listrik.

2.4.4 Tahap Pendinginan

Pada tahap pendinginan, bongkahan SiC yang terbentuk diturunkan temperaturnya pada cooling yard.

2.4.4 Tahap Pengemasan Produk

Pada tahap akhir, produk di haluskan dengan grinder untuk mendapatkan serbuk SiC yang diinginkan, lalu dikeringkan sebelum disimpan ke dalam silo SiC, dan di-packing. Kemasan prosuk dikirim ke gudang penyimpanan produk, dan siap dipasarkan.

2.5 Deskripsi Proses

2.5.1 Unit Proses Produksi

Bahan baku pasir silika di tampung dalam gudang penyimpanan (TT-102), lalu disalurkan dengan conveyor (C-102) menuju screening (S-101) kemudian dihaluskan dengan grinder (SR-101) menjadi serbuk berukuran 160 mesh. Karbon di alur yang berbeda dari tangki penyimpanan (TT-103) dihaluskan dengan grinder (SR-102) sampai berukuran 160 mesh. Seluruh bahan baku yang telah halus kemudian diangkut melalui belt conveyor untuk dibawa ke belt conveyor feeder (C-107). Dengan menggunakan bucket conveyor (C-108) bahan baku diangkut ke dalam

storage bins (TT-105), lalu diangkut melalui screw conveyor (C-109) untuk kemudian ditimbang sesuai komposisi masing-masing bahan baku yang diperlukan dengan menggunakan weigh scale (L-101). Bahan baku yang sudah sesuai dengan komposisi dimasukkan ke dalam mixer (M-101) untuk diaduk secara merata. Pengadukan campuran bahan baku dalam suatu mixer dilakukan agar campuran menjadi homogen dan mempermudah proses peleburan (melting). Bahan baku yang sudah homogen dilewatkan pada pelletizing machine (L-102), selanjutnya dialirkan melalui bucket elevator (C-110) menuju rotary kiln pre-heater (B-102). Di dalam

rotary kiln pre-heater, bahan dipanaskan hingga suhu mencapai 617 0C. Panas yang digunakan dalam proses pemanasan ini berasal dari proses pembakaran gas alam dengan suhu pembakaran 863 0C di dalam burner (B-101). Dari rotary kiln pre-heater (B-102) bahan menuju electric furnace (B-103). Pada electric furnace terjadi reaksi antara karbon dengan silika pada suhu 16000C yang menghasilkan silikon karbida (SiC). Selama proses, masing-masing bahan baku akan saling berinteraksi membentuk reaksi kimia berikut:

SiO2 + 3C SiC + 2CO

Dengan konversi 96 %, diperoleh SiC dengan kemurnian 87%, sisa karbon 3,21 %, selebihnya silika dan abu. Setelah tahap reduksi, produk akan diteruskan ke

cooling yard (A-101) untuk diturunkan suhunya. Bongkahan silikon karbida berukuran besar diperkecil dengan crusher (SR-103), sehingga diperoleh produk berupa butiran granula silikon karbida yang disimpan ke dalam silo penyimpanan SiC (TT-106). Dari silo penyimpanan produk SiC dikemas di packaging machinery

2.5.3 Unit Pemanfaatan Gas Buang

Selama proses dihasilkan gas panas dalam jumlah yang besar, yakni gas buang dari rotary kiln pre-heater (B-102) yang terdiri dari oksigen (O2), nitrogen (N2), karbon dioksida (CO2) dan uap air (H2O), dengan suhu 6250C, tekanan 1 atm, serta gas buang dari electric furnace (B-103), yang terdiri dari gas karbodioksida (CO2) dan nitrogen (N2), dengan suhu 1400 0C, tekanan 1 atm. Dimana gas karbon monoksida (CO) yang dihasilkan dari reaksi peleburan dioksidasi oleh oksigen dari udara menghasilkan CO2. Gas buang dari rotary kiln pre-heater (B-102) dan gas buang dari electric furnace (B-103) dinaikkan tekanannya menjadi 5 atm, masing-masing dengan menggunakan compressor (JC-102) dan compressor (JC-103), untuk dialirkan menuju mixing point (M-201). Pada mixing point (M-201), gas-gas dari

rotarykiln pre-heater (B-102) dan electric furnace (B-103) dicampurkan, dan keluar sebagai gas panas dengan suhu 1.0310C, tekanan 5 atm. Campuran gas dimanfaatkan dalam gas turbine (JJ-201) untuk menghasilkan energi kinetik yang akan menggerakkan generator menghasilkan energi listrik. Gas keluar dari turbin pada suhu 600 0C, 1 atm, masih dapat dimanfaatkan untuk membangkitkan uap. Uap dihasilkan dengan menggunakan steam boiler (E-201). Air umpan boiler dipompakan dari boiler feed water pump dengan tekanan 15 MPa, pada suhu 900C ke

steam boiler (E-201) untuk menghasilkan steam tekanan tinggi. Uap yang dihasilkan kemudian digunakan untuk menggerakkan turbin uap (JJ-202) yang akan menggerakkan generator dan menghasilkan energi listrik. Energi listrik yang dihasilkan dapat digunakan pada unit proses.

BAB III

NERACA MASSA

Hasil perhitungan mundur neraca massa pada proses produksi silikon karbida dari pasir silika dan karbon dengan kapasitas 20.000 ton/tahun, dapat diuraikan sebagai berikut :

Basis perhitungan = 1 jam operasi Waktu bekerja/tahun = 330 hari

1 hari = 24 jam

Satuan operasi = kg/jam

3.1 Mixer (M-101)

Tabel 3.1 Neraca massa pada Tangki Mixer (M-101)

Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam) Alur 5 Alur 4 Alur 6

10Na2O.30SiO2.60H2O 556,6371 - -

SiO2 - 4.838,4606 5.125,1287

C - 3.082,9129 3.082,9129

FePO4 - 85,6365 85,6365

Na2O - - 98,5025

H2O - - 171,4665

Subtotal 556,6371 8.007,0100 8.563,6471

3.2 Pelletizing Machine (L-102)

Tabel 3.2 Neraca massa pada Pelletizing Machine (L-102)

Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam) Alur 6 Alur 7 Alur 8

SiO2 5.125,1287 - 5.125,1287

C 3.082,9129 - 3.082,9129

FePO4 85,6365 - 85,6365

Na2O 98,5025 - 98,5025

H2O 171,4665 1.183,3687 1.354,8352

Subtotal 8.563,6471 1.183,3687 9.747,0158

Total 9.747,0158 9.747,0158

3.3 Burner (B-101)

Tabel 3.3 Neraca massa pada Burner (B-101)

Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam) Alur 10 Alur 11 Alur 13

CH4 482,0449 - -

C2H6 75,2953 - -

C3H6 18,4027 - -

C4H8 24,2571 - -

O2 - 3.949,9115 1.592,9880

N2 - 13.008,5023 13.008,5023

CO2 - - 1.671,2871

H2O - - 1.285,6364

Subtotal 600,0000 16.958,4138 17.558,4138

3.4 Rotary Kiln Preheater (B-102)

Tabel 3.4 Neraca Massa Rotary Kiln Preheater (B-102)

Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam) Alur 9 Alur 13 Alur 15 Alur 14

SiO2 5.125,1287 - 5.125,1287 -

C 3.082,9129 - 3.082,9129 -

FePO4 85,6365 - 85,6365 -

Na2O 98,5025 - 98,5025 -

O2 - 1.592,9880 - 1.592,9880

N2 - 13.008,5023 - 13.008,5023

CO2 - 1.671,2871 - 1.671,2871

H2O 1.354,8352 1.285,6364 - 2.640,4716

Subtotal 9.747,0158 17.558,4138 8.392,1806 18.913,2490

Total 27.305,4296 27.305,4296

3.5 Electric Furnace (B-103)

Tabel 3.5 Neraca Massa di Electric Furnace (B-103)

Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam) Alur 15 Alur 16 Alur 17 Alur 18

SiO2 5.125,1287 - - 186,8109

C 3.082,9129 - - 121,5447

FePO4 85,6365 - - 85,6365

Na2O 98,5025 - - 98,5025

O2 - 2.629,8837 - -

N2 - 8.661,1680 8661,1680 -

CO2 - - 7234,1854 -

SiC - - - 3.295,3842

Total 19.683,2323 19.683,2323

3.6 Mixing Point (M-102)

Tabel 3.6 Neraca Massa di Mixing Point (M-102)

Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)

Alur 22 Alur 23 Alur 24

O2 1.592,9880 - 1.592,9880

N2 13.008,5023 8661,1680 21.669,6703

CO2 1.671,2871 7234,1854 8.905,4725

H2O 2.640,4716 - 2.640,4716

Subtotal 18.913,2490 15895,3534 34.808,6025

Total 34.808,6025 34.808,6025

3.7 Steam Boiler (E-201)

Tabel 3.7 Neraca Massa di Steam Boiler (E-201)

Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam) Alur 24 Alur 26 Alur 28 Alur 27

O2 1.592,9880 - - 1.592,9880

N2 21.669,6703 - - 21.669,6703

CO2 8.905,4725 - - 8.905,4725

H2O 2.640,4716 24.016,2058 24.016,2058 2.640,4716 Subtotal 34.808,6025 24.016,2058 24.016,2058 34.808,6025

BAB IV

NERACA ENERGI

Basis perhitungan = 1 jam Satuan operasi = kJ/jam Temperatur referensi = 25oC (298 K)

4.1 Pelletizing Machine (L-102)

Tabel 4.1 Neraca Panas Pelletizing Machine (L-102)

Komponen Masuk (kJ) Keluar (kJ)

SiO2 156.994,2867 196.313,0313

C 135.896,1639 159.650,8941

Na2O 269,4703 1.668,7526

FePO4 550,6137 830,4358

H2O 3.566,2332 10.714,6635

Jumlah 297.276,7679 369.177,7774

Q 71.901,0095 -

Total 369.177,7774 369.177,7774

4.2 Bucket Elevator (C-110)

Tabel 4.2 Neraca Panas Bucket Elevator (C-110)

Komponen Masuk (kJ/jam) Keluar (kJ/jam)

H8 H9

SiO2 196.313,0313 176.541,0481

Na2O 1.668,7526 1.107,0712

FePO4 830,4358 546,0781

H2O 10.714,6635 7.137,8942

Jumlah 369.177,7774 332.962,9448

Q - 36.214,8326

Total 369.177,7774 369.177,7774 4.3 Burner (B-101)

Tabel 4.3 Neraca Panas pada Burner (B-101)

Komponen Masuk (kJ/jam) Keluar (kJ/jam)

H10 H12 H13

CH4 7.669,0199 - -

C2H6 665,6076 - -

C3H8 154,4995 - -

C4H10 204,7761 - -

O2 - 18.181,0788 1.368.687,9449

N2 - 77.862,7303 22.986.992,0204

CO2 - - 1.551.678,4385

H2O - - 3.721.043,2095

Jumlah 8.693,9032 96.043,8091 29.628.401,6133

Sub Total 104.737,7123 29.628.401,6133

∆Hr 29.523.663,9010 -

Total 29.628.401,6133 29.628.401,6133

4.4 Rotary KilnPre-Heater (B-102)

Tabel 4.4 Neraca Panas Rotary KilnPre-Heater (B-102)

Komponen Masuk (kJ/jam) Keluar (kJ/jam)

H9 H13 H15 H14

SiO2 176.541,0481 - 4.007.033,8625 -

C 147.630,8532 - 2.510.690,8311 -

FePO4 546,0781 - 56.396,8703 -

H2O 7.137,8942 3.721.043,2095 - 7.401.502,9396

N2 - 22.986.992,0204 - 13.713.556,8035

CO2 - 1.551.678,4385 - 1.231.122,8678

Jumlah 332.962,9448 29.628.401,6133 666.2154,0641 23.299.210,4939

Sub Total 29.961.364,5581 29.961.364,5581

Total 29.961.364,5581 29.961.364,5581

4.5 Electric Furnace (B-103)

Tabel 4.5 Neraca Panas Electric Furnace (B-103)

Komponen Masuk (kJ/jam) Keluar (kJ/jam)

H15 H16 H17 H18

SiO2 4.007.033,8625 - - 383.393,0281

C 2.510.690,8311 - - 356.468,8006

FePO4 56.396,8703 - - 214.863,0053

Na2O 88.032,5002 - - 328.883,9479

SiC - - - 6.298.498,8766

O2 - 12.105,1121 - -

N2 - 57.577,1166 37.057.546,7412 -

CO2 - 11.774.571,9283 -

Jumlah

6.662.154,0641 69.682,2287 48.832.118,6695 7.582.107,6585

Sub Total

6.731.836,2929

56.414.226,3280

∆Hr

4.692.961,5647 -

Q

44.989.428,4704 -

Total 56.414.226,3280 56.414.226,3280

4.6 Cooling Yard (A-101)

Komponen Qin (kJ/jam) Qout (kJ/jam)

Umpan 7.582.107,6585 -

Produk - 96.114,6300

Udara - 7.485.993,0285

Total 7.582.107,6585 7.582.107,6585

4.7 Mixing Point (M-102)

Tabel 4.7 Neraca Panas Mixing Point (M-102)

Komponen Masuk (kJ/jam) Keluar (kJ/jam)

H22 H23 H24

O2 953.027,8831 1.667.505,3763

H2O 7.427.193,9471 8.128.105,6669

N2 13.713.556,8035 37.057.546,7412 52.175.099,9145 CO2 1.231.122,8678 11.774.571,9283 10.186.309,2133 Jumlah 23.324.901,5015 48.832.118,6695 72.157.020,1709 Sub Total 72.157.020,1709 72.157.020,1709

∆Hr -

Q -

Total 72157020.1709 72.157.020,1709

4.8 Gas Turbine (JJ-201)

Tabel 4.8 Neraca Panas Gas Turbine (JJ-201)

Komponen Masuk (kJ/jam) Keluar (kJ/jam)

H24 H25

O2 1.667.505,3763 911.312,2941

N2 52.175.099,9145 21.514.581,4122

CO2 10.186.309,2133 5.381.293,3871

Jumlah 72.157.020,1709 35.010.752,7095

W 17.317.828,1748

∆Hr - -

Q - 19.828.439,2866

Total 72.157.020,1709 72.157.020,1709

4.9 Steam Boiler (E-201)

Tabel 4.9 Neraca Panas Steam Boiler (E-201)

Komponen Masuk (kJ/jam) Keluar (kJ/jam)

H25 H26 H28 H27

O2 1.667.505,3763 - - 111.138,3809

CO2 10.186.309,2133 - - 589.563,7085

N2 52.175.099,9145 - - 2.019.369,1017

H2O 8.128.105,6669 2.983.999,0374 28.258.095,2870 7.016.585,2688 Jumlah 35.010.752,7095 2.983.999,0374 28.258.095,2870 9.736.656,4599

Sub Total 37.994.751,7469 37.994.751,7469

∆Hr - -

Q - -

Total 37.994.751,7469 37.994.751,7469

4.10 Steam Turbine (JJ-202)

Tabel 4.10 Neraca Panas Steam Turbine (JJ-202)

Komponen Masuk (kJ/jam) Keluar (kJ/jam)

H28 H29

Jumlah 28258095.2870 22774138.5000

Sub Total 28258095.2870 22774138.5000

W - 11146112.8575

∆Hr - -

Q 5662156.0705 -

Total 33920251.3575 33920251.3575

LAMPIRAN C

SPESIFIKASI PERALATAN

5.1 Gudang Penyimpanan FePO4 (TT-101)

Fungsi : Menyimpan bahan-bahan FePO4 sebelum

diproses selama 30 hari.

Jenis : Gedung berbentuk balok dengan atap berbentuk

limas.

Bahan Kontruksi : Bangunan Beton

Kondisi : Tekanan : 1 atm

Suhu : 300C

Kapasitas : 21,4983 m3

Ukuran : Panjang = 4 m

Lebar = 4 m Tinggi = 5 m

Fungsi : Menyimpan bahan-bahan SiO2 sebelum diproses selama 30 hari.

Jenis : Gedung berbentuk balok dengan atap berbentuk

limas.

Bahan Kontruksi : Bangunan Beton

Kondisi : Tekanan : 1 atm

Suhu : 300C Kapasitas : 1.841,8309 m3

Ukuran : Panjang = 28 m

Lebar = 33 m Tinggi = 5 m

5.3 Gudang Penyimpanan Coke (TT-103)

Fungsi : Menyimpan bahan-bahan coke sebelum

diproses selama 30 hari.

Jenis : Gedung berbentuk balok dengan atap berbentuk

limas.

Bahan Kontruksi : Bangunan Beton

Kondisi : Tekanan : 1 atm

Suhu : 300C Kapasitas : 4.035,8133 m3

Ukuran : Panjang = 40 m

Lebar = 51 m Tinggi = 5 m

5.4 Tangki Penyimpanan Larutan 10Na2O.30SiO2.60H2O (TT-104)

Fungsi : Menyimpan bahan 10Na2O.30SiO2.60H2O

sebelum diproses selama 30 hari Bahan konstruksi : Carbon Steel SA –285Grade C

Bentuk : Silinder vertikal dengan alas datar dan tutup ellipsoidal

Jenis sambungan : Double welded butt joints

Jumlah : 1 unit

Kondisi operasi : Tekanan : 1 atm Temperatur : 30 oC Kebutuhan perancangan : 30 hari

Diameter dalam tangki : 6,5873 m Tinggi silinder : 10,4299 m Tebal dinding tangki : 5/8 in

5.5 Belt Conveyor (C-101)

Fungsi : Mengangkut FePO4 dari gudang penyimpanan

ke belt conveyor feeder

Jenis : Horizontalbelt conveyor

Jumlah : 1 unit

Kondisi : Tekanan : 1 atm

Suhu : 300C Kapasitas materi : 102,7638 kg/jam

Panjang : 100 ft

Daya conveyor : 1 hp

5.6 Belt Conveyor (C-102)

Fungsi : Mengangkut pasir silika (SiO2) dari gudang penyimpanan ke screen

Jenis : Horizontalbelt conveyor

Jumlah : 1 unit

Suhu : 300 Kapasitas materi : 5.806,1527 kg/jam

Panjang : 50 ft

Daya conveyor : 2 hp

5.7 Belt Conveyor (C-103)

Fungsi : Mengangkut pasir silika (SiO2) dari screen ke

grinder

Jenis : Horizontalbelt conveyor

Jumlah : 1 unit

Kondisi : Tekanan : 1 atm

Suhu : 300 Kapasitas materi : 5.806,1527 kg/jam

Panjang : 30 ft

Daya conveyor : 1½ hp.

5.8 Belt Conveyor (C-104)

Fungsi : Mengangkut pasir silika (SiO2) dari grinder ke

belt conveyor feeder

Jenis : Horizontalbelt conveyor

Jumlah : 1 unit

Kondisi : Tekanan : 1 atm

Suhu : 300 Kapasitas materi : 5.806,1527 kg/jam

Panjang : 50 ft

Daya conveyor : 2 hp

5-9 Belt Conveyor (C-105)

Fungsi : Mengangkut coke dari gudang penyimpanan ke

grinder

Jenis : Horizontalbelt conveyor

Jumlah : 1 unit

Suhu : 300C Kapasitas materi : 3.699,4955 kg/jam

Panjang : 50 ft

Daya conveyor : 1½ hp

5. 10 Belt Conveyor (C-106)

Fungsi : Mengangkut coke dari grinder ke belt conveyor feeder

Jenis : Horizontalbelt conveyor

Jumlah : 1 unit

Kondisi : Tekanan : 1 atm

Suhu : 300C Kapasitas materi : 3.699,4955 kg/jam

Panjang : 50 ft

Daya conveyor : 1½ hp

5.11 Screen (S-101)

Fungsi : Sebagai alat untuk memisahkan pasir silika (SiO2) dari partikel-partikel lain yang berukuran lebih besar

Jenis : Vibrating Screen

Bahan konstruksi : Stainless steel

Jumlah : 1 unit

Kapasitas screen : 1,8272 m3/jam

Screen Size : 30” x θ0 “

Sieve Clear Opening : 0,0195 in = 0,495 mm

Nominal Wire Diameter = 0,3 mm: 0,0118 in

Daya motor : 2 Hp Kecepatan : 1800 rpm

5.12 Grinder (SR-101)

Fungsi : Sebagai alat untuk lebih menghaluskan pasir silika (SiO2)

Jenis : Ring-Roll Grinder

Bahan konstruksi : Carbon steel

Jumlah : 1 unit

Kapasitas : 4.838,4606 kg/jam

Daya motor : 10 Hp

Diameter Ring : 24 in Diameter Roll :14 in Kecepatan Roll : 125 rpm

5.13 Grinder (SR-102)

Fungsi : Sebagai alat untuk lebih menghaluskan coke

Jenis : Ring-Roll Grinder

Bahan konstruksi : Carbon steel

Jumlah : 1 unit

Kapasitas : 3.699,4955 kg/jam

Ukuran grinder : Daya motor = 75 Hp Diameter Ring = 44 in Diameter Roll = 18 in Kecepatan Roll = 70 rpm

5.14 Pompa (P-101)

Fungsi : Memompa larutan natrium silikat 10Na2O.30SiO2.60H2O dari tangki ke Mixer

Jenis Pompa : Centrifugal Pump

Jumlah : 1 unit

Kondisi operasi :

Tekanan = 1 atm

Temperatur = 30 oC Spesifikasi :

Ukuran nominal pipa = 3/8 in

- Inside Diameter = 0,493 in = 0,0411 ft (0,0125 m) - Outside Diameter = 0,675 in

- Luas penampang pipa (A) = 0,00133ft2

Kerja Poros = 5.796,0270 J/kg

Daya pompa, P = 1½ hp.

5.15 Belt Conveyor Feeder (C-107)

5.15.1 Belt Conveyor Feeder SiO2

Fungsi : Mengangkut semua bahan baku dari belt conveyor pasir silika (SiO2) bahan ke bucket elevator

Jenis : Horizontal Belt Conveyor withhopper

Jumlah : 1 unit

Kondisi operasi : Temperatur (T) : 30 0C, Tekanan (P) : 1 atm Kapasitas materi : 5.806,1527 kg/jam

Panjang : 20 ft

Daya conveyor : 1½ hp.

Ukuran Hopper : panjang hopper = 1 m

tinggi hopper = 2 m

lebar hopper = 1,3 m

5.15.2 Belt Conveyor Feeder Coke

Fungsi : Mengangkut semua bahan baku dari belt conveyor coke bahan ke bucket elevator

Jenis : Horizontal Belt Conveyor withhopper

Jumlah : 1 unit

Kondisi operasi : Temperatur (T) : 30 0C Tekanan (P) : 1 atm Kapasitas materi : 3.699,4955 kg/jam

Panjang : 20 ft

Ukuran Hopper : panjang hopper = 1,5 m tinggi hopper = 2 m lebar hopper = 1,3 m

5.15.3 Belt Conveyor Feeder FePO4

Fungsi : Mengangkut semua bahan baku dari belt conveyor FePO4 bahan ke bucket elevator

Jenis : Horizontal Belt Conveyor withhopper

Jumlah : 1 unit

Kondisi operasi : Temperatur (T) : 30 0C Tekanan (P) : 1 atm Faktor kelonggaran : 20 %

Kapasitas materi : 102,7638 kg/jam

Panjang : 20 ft

Daya : 1 hp

Ukuran Hopper : panjang hopper = 0,25 m

tinggi hopper = 0,5 m

lebar hopper = 0,5 m

5.16 Bucket Elevator (C-108)

5.16.1 Bucket Elevator SiO2

Fungsi : Mengangkut pasir silika SiO2 dari belt conveyor feeder ke storage bins

Jenis : Continuous-bucket Elevator

Bahan : Malleable-iron

Jumlah : 1 unit

Kondisi operasi : Temperatur (T) : 30 0C Tekanan (P) : 1 atm Laju alir masuk : 4.838,4606 kg/jam

Faktor kelonggaran : 12 %

Kapasitas materi : 5.419,0759 kg/jam

 Tinggi elevator = 25 ft

 Ukuran bucket = (6 x 4 x 4 ¼ ) in

 Jarak antar bucke t = 12 in

Daya : 1½ hp.

5.16.2 Bucket Elevator Coke

Fungsi : Mengangkut Coke dari belt conveyor feeder ke

storage bins

Jenis : Continuous-bucket Elevator

Bahan : Malleable-iron

Jumlah : 1 unit

Kondisi operasi : Temperatur (T) : 30 0C

Tekanan (P) : 1 atm Kapasitas materi : 3.452,8625 kg/jam

Spesifikasi :

 Tinggi elevator = 25 ft

 Ukuran bucket = (6 x 4 x 4 ¼ ) in

 Jarak antar bucke t = 12 in

Daya : 1 hp

5.16.3 Bucket Elevator FePO4

Fungsi : Mengangkut pasir silika FePO4 dari belt conveyor feeder ke storage bins

Jenis : Continuous-bucket Elevator

Bahan : Malleable-iron

Jumlah : 1 unit

Kondisi operasi : Temperatur (T) : 30 0C Tekanan (P) : 1 atm Kapasitas materi : 95,9128 kg/jam

Spesifikasi :

 Tinggi elevator = 25 ft

 Jarak antar bucket = 12 in

Daya : 1/2 hp.

5.17 Storage Bins (TT-105)

5.17.1 Storage Bins SiO2

Fungsi : Menampung pasir silika (SiO2) dari bucket elevator

Jenis : Mass-Flow Bins

Jumlah : 1 unit

Kondisi operasi : Temperatur (T) : 30 0C Tekanan (P) : 1 atm Kapasitas materi : 5.806,1527 kg/jam

Volume : 442,0394 m3

Diameter valley : 1,1451m

Tinggi valley : 3,4354m

Ukuran Bin opening(valley) B : 1,2 m sesuai : 220.

5.17.2 Storage Bins Coke

Fungsi : Menampung coke dari bucket elevator

Jenis : Mass-Flow Bins

Jumlah : 2 unit

Kondisi operasi : Temperatur (T) : 30 0C Tekanan (P) : 1 atm Volume : 484,2976m3

Diameter valley : 1,1805m

Tinggi valley : 3,5415m

Ukuran Bin opening(valley) B: 1,2 m sesuai : 220.

5.17.3 Storage Bins FePO4

Jenis : Mass-Flow Bins

Jumlah : 1 unit

Kondisi operasi : Temperatur (T) : 30 0C Tekanan (P) : 1 atm

Volume : 7,2183 m3

Diameter valley : 0,2905m

Tinggi valley : 0,8716m

Ukuran Bin opening(valley) B : 0,3 m yang sesuai : 220.

5.18 Screw Conyeyor (C-109)

5.18.1 Screw Conyeyor SiO2

Fungsi : Mengangkut SiO2 dari storage bins menuju

weigh scale

Jenis : horizontal screw conveyor

Bahan konstruksi : carbon steel

Panjang : 10 m

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

Daya : 1½ hp.

5.17.2 Screw Conyeyor Coke

Fungsi : Mengangkut coke dari storage bins menuju

weigh scale

Jenis : horizontal screw conveyor

Bahan konstruksi : carbon steel

Panjang : 10 m

Kondisi operasi : Temperatur : 30°C Tekanan : 1 atm Daya conveyor : 1½ hp.

Fungsi : Mengangkut FePO4 dari storage bins menuju

weigh scale

Jenis : horizontal screw conveyor

Bahan konstruksi : carbon steel

Panjang : 10 m

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

Daya : 1/2 hp.

5.19 Mixer (M-101)

Fungsi : Mencampurkan semua bahan baku agar menjadi homogen

Jenis : Pan Muller

Jumlah : 1 unit

Bahan Konstruksi : Carbon steel, SA – 285, Grade C Kondisi operasi :

Temperatur = 30°C

Tekanan = 1 atm

Dimensi Pencampur :

Volume Tangki, Vt = 15,0009 m³ Diameter, D_t = 2,5396 m Tinggi tangki = 3,5597 m

Tebal shell tangki = 5/16 in Daya standard = 280 hp (Perrys)

5.20 Pelletizing Machine (L-1023)

Fungsi : Mengubah dan membentuk slurry bahan baku menjadi pellet Jenis : Rotary drum Granulator

Jumlah : 1 unit

Bahan konstruksi : Carbon steel, SA – 285, Grade C

Volume : 12,3982 m3

Panjang tangki, L : 3,9741 m Daya : 14,3907 hp. Tebal shell : 5/16 in

5.21 Bucket Elevator (C-110)

Fungsi : Mengangkut semua bahan baku dari pelletizing machine ke rotary kiln preheater

Jenis : Continuous-bucket Elevator

Bahan : Malleable-iron

Jumlah : 1 unit

Kondisi operasi : Temperatur (T) : 30 0C Tekanan (P) : 1 atm Kapasitas materi : 10916,6577 kg/jam Spesifikasi :

 Tinggi elevator = 25 ft

 Ukuran bucket = (6 x 4 x 4 ¼ ) in

 Jarak antar bucket = 12 in

Daya : 2 hp.

5. 22 Kompresor Udara (JC-101)

Fungsi : Menaikkan tekanan udara sebelum diumpankan ke burner Tipe : reciprocating compressor

Jumlah : 4 unit dengan 1 tahap Laju alir udara masuk : 4.239,6035 kg/jam

P1 : tekanan masuk = 1 atm = 101,325 kPa P2 : tekanan keluar = 2 atm = 202,650 kPa

Daya : 132 hp

5.23 Rotary kiln Preheater (B-102)

Fungsi : Memanaskan campuran bahan baku sampai suhu 6000C sebelum diumpankan ke Electric furnace (B-103). Jenis : Direct Fired Rotary Kiln

Material konstruksi : Carbon Steel SA-285 grade C

Jumlah : 1 unit

Diameter : 3,7575 m

Panjang : 8,390

Kecepatan putaran : 5 rpm Sudut inklinasi : 50.

Daya motor penngerak: 42,3274 hp Tebal shell : 3/8 in

5. 24 Kompresor Udara (JC-102)

Fungsi : Menaikkan tekanan udara pembakar CO pada Electric furnace (B-103)

Tipe : reciprocating compressor

Jumlah : 2 unit

Laju alir udara masuk : 5.645,5256 kg/jam P1 tekanan masuk : 1 atm = 101,325 kPa P2, tekanan keluar :1,2 atm = 121,59 kPa Daya motor : 43 hp

5.25 Electric Furnace (B-103)

Fungsi : Tempat terjadinya reaksi pembentukan terbentuknya produk SiC.

Jenis : Electric Arc Furnace

Material konstruksi : Refractorybrick dengan dinding dalam magnesite (86.8% MgO, 6.3% Fe2O3, 3%, CaO, 2.6% SiO2), dinding tengah

kaolin insulating firebrick, dinding luar carbon steel plate SA-Grade B, dengan elektroda grafit.

Jumlah : 2 unit

Diameter : 3,1291 m

Tinggi : 3,1291 m

magne

sit

e

fi

re

bri

ck

T0

T1

T2

T3

Tebal diding tungku reduksi

Magnesite : 0,028 m

Kaolin insulating firebrick : 0,008 m

Carbon steel plate SA-135 Grade B : 0,028 m

Daya, P : 1616,1009 hp

5.25 Belt Conveyor (C-111)

Fungsi : Mengangkut produk dari electric furnace ke

cooling yard

Jenis : Horizontalbelt conveyor

Jumlah : 1 unit

Kondisi : Tekanan : 1 atm

Suhu : 16000C Jumlah materi : 3.787,8788 kg/jam Faktor kelonggaran : 20 %

Kapasitas materi : 4.545,4646 kg/jam

Panjang : 30 ft

Daya : 1 hp

5.26 Belt Conveyor (C-112)

Fungsi : Mengangkut produk dari cooling yard ke

crusher

Jumlah : 1 unit

Kondisi : Tekanan : 1 atm

Suhu : 300C Jumlah materi : 3.787,8788 kg/jam Faktor kelonggaran : 20 %

Kapasitas materi : 4.545,4646 kg/jam

Panjang : 30 ft

Daya : 1 hp

5.27 Crusher (SR-103)

Fungsi : Memecah/mengecilkan ukuran produk

Jenis : Smooth Roll crusher

Bahan konstruksi : Carbon steel

Jumlah : 1 unit

Kapasitas : 3.787,8788 kg/jam = 1,0522 kg/s

Diamete Roll : 24 in

Diameter Lump Max : 14 in Kecepatan Roll : 125 rpm

Daya : 7 hp

5. Belt Conveyor (C-113)

Fungsi : Mengangkut produk dari crusher ke bucket elevator

Jenis : Horizontalbelt conveyor

Jumlah : 1 unit

Kondisi : Tekanan : 1 atm

Suhu : 300C Kapasitas materi : 4.545,4646 kg/jam

Panjang : 15 ft

Daya : 1 hp

5.28 Bucket Elevator (C-114)

Jenis : Continuous-bucket Elevator

Bahan : Malleable-iron

Jumlah : 1 unit

Kondisi operasi : Temperatur (T) : 30 0C

Tekanan (P) : 1 atm Kapasitas materi : 1,1785 kg/s

Spesifikasi :

 Tinggi elevator = 25 ft

 Ukuran bucket = (6 x 4 x 4 ¼ ) in

 Jarak antar bucket = 12 in

Daya : 1 hp

5.29 SiC Silo (TT-106)

Fungsi : Menampung produk dari bucket elevator

Jenis : Mass-Flow Bins

Jumlah : 1 unit

Kondisi operasi : Temperatur (T) : 30 0C Tekanan (P) : 1 atm Jumlah materi : 3.787,8788 kg/jam

Faktor kelonggaran : 20 %

Kapasitas materi : 4.545,4546 kg/jam

Volume : 313,4091 m3

Diameter valley : 1,0211m

Tinggi valley : 3,0633m

Ukuran Bin opening(valley) B : 1 m

: 220.

5.30 Belt Conveyor (C-115)

Fungsi : Mengangkut produk dari Silo ke Gudang

Produk (TT-107)

Jenis : Horizontalbelt conveyor

Kondisi : Tekanan : 1 atm Suhu : 300C Kapasitas materi : 4.545,4546 kg/jam

Panjang : 100 ft

Daya : 2½ hp.

5.31 Gudang Penyimpanan Produk SiC (TT-107)

Fungsi : Menyimpan produk SiC selama 7 hari.

Jenis : Gedung berbentuk balok dengan atap berbentuk

limas.

Bahan Kontruksi : Bangunan Beton

Kondisi : Tekanan : 1 atm

Suhu : 300C

Ukuran : Panjang = 24 m

Lebar = 28 m Tinggi = 5 m

5.32 Kompresor Gas Buang (JC-103)

Fungsi : Menaikkan tekanan dan mengalirkan gas buang dari rotary kiln pre-heater menuju mixing point .

Tipe : reciprocating compressor

Jumlah : 5 unit

Laju alir udara masuk : 3.782,6347 kg/jam P1, tekanan masuk : 1 atm = 101,325 kPa P2, tekanan keluar : 5 atm = 506,625 kPa daya motor : 994 hp

5.33 Kompresor Gas Buang (JC-104)

Fungsi : Menaikkan tekanan dan mengalirkan gas buang dari Electric furnace menuju mixing point .

Tipe : Reciprocating Compressor

Laju alir gas masuk : 3.178,9704 kg/jam P1,tekanan masuk : 1 atm = 101,325 kPa P2: tekanan keluar : 5 atm = 506,625 kPa

Daya : 1233,08 hp

5. 36 Gas Turbine (JJ-201)

Fungsi : Pembangkit listrik

Desain : Automatic Exctraction Turbine

Bahan konstruksi : Carbon Steel

Jumlah : 1 unit

Kondisi operasi:

Laju alir, F = 34.808.0257 kg/jam Tekanan suction, P1= 5 atm

Suhu suction, T1 = 1031 oC

Entalpi suction, h1= 1400,728 kJ/kg Tekanan discharge, P2= 1 atm Suhu discharge, T2= 600 oC = 873 K Effisiensi turbin, t = 80%

Effisiensi generator, G = 94% Effisiensi transmisi, tr = 100%

Daya turbin,Pt = 17.317.828,1748 kJ/jam Daya semu (NG)= 13.023.006,7975 kJ/jam

P (daya nyata) = 10.418.405,43 kJ/jam= 2,894 MW

5.37 Steam Boiler (E-201)

Fungsi : Menyediakan superheated steam

Jenis : Water tube boiler

Bahan Konstruksi : Carbon steel

Jumlah : 1 unit

Tube dengan spesifikasi: -Panjang tube, L = 30 ft -Diameter tube 16 in

-Luas permukaan pipa, a = 4,189 ft2/ft -Jumlah tube, 559 buah

5. 38 Steam Turbine (JJ-202)

Fungsi : Mengubah energi dari uap yang dibangkitkan boiler menjadi energi mekanik berupa putaran poros turbin untuk

menggerakkan generator pembangkit listrik Desain : Automatic Exctraction Turbine

Bahan konstruksi : Carbon Steel

Jumlah :1 unit

Kondisi operasi:

Laju alir, F = 10.950 kg/jam Tekanan suction, P1 = 148 atm

Suhu suction, T1 = 565 oC

Tekanan discharge, P2 = 0,1 atm Suhu discharge, T2 = 46 oC

Effisiensi turbin, t = 85% Effisiensi generator, G = 94 % Effisiensi transmisi, tr = 100% Pt, = 11.146.112,8575 kJ/jam

Daya Semu (NG) = 10.477.346,0861 kJ/jam Daya Nyata= 8.905.744,1731 kJ/jam

5.39 Cooling Yard (A-101)

Fungsi : Mendinginkan produk selama 3 hari

Jenis : Gedung berbentuk balok dengan atap berbentuk

limas dengan satu sisi dinding terbuka

Bahan Kontruksi : Bangunan Beton

Kondisi : Tekanan : 1 atm

Suhu : 300C

Laju alir : 3.787,8788 kg/jam

Desain bangunan :

Panjang = 20 m Lebar = 13 m Tinggi = 8 m

BAB VI

INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA

6.1 Instrumentasi

Instrumentasi adalah alat-alat yang digunakan untuk pengukuran dan pengendalian dalam suatu sistem yang lebih besar dan lebih kompleks. Untuk memenuhi persyaratan tersebut diperlukan pengawasan (monitoring) yang terus menerus terhadap operasi pabrik kimia dan intervensi dari luar (external intervention) untuk mencapai tujuan operasi. Hal ini dapat terlaksana melalui suatu rangkaian peralatan (alat ukur, kerangan, pengendali, dan komputer) dan intervensi manusia (plant managers, plants operators) yang secara bersama membentuk control system. Dalam pengoperasian pabrik diperlukan berbagai prasyarat dan kondisi operasi tertentu sehingga diperlukan usaha-usaha pemantauan terhadap kondisi

operasi pabrik dan pengendalian proses supaya kondisi operasinya stabil (Poerwanto, 2008).

Agar proses selalu stabil dibutuhkan instalasi alat-alat pengendalian. Alat-alat pengendalian dipasang dengan tujuan (Hutagalung, 2008):

1. Menjaga keamanan dan keselamatan kerja

Keamanan dalam operasi suatu pabrik kimia merupakan kebutuhan primer untuk orang-orang yang bekerja di pabrik dan untuk kelangsungan perusahaan. Untuk menjaga terjaminnya keamanan, berbagai kondisi operasi pabrik seperti tekanan operasi, temperatur, konsentrasi bahan kimia, dan lain sebagainya harus dijaga tetap pada batas-batas tertentu yang diizinkan.

2. Memenuhi spesifikasi produk yang diinginkan

Pabrik harus menghasilkan produk dengan jumlah tertentu (sesuai kapasitas desain) dan dengan kualitas tertentu sesuai spesifikasi. Untuk itu dibutuhkan suatu sistem pengendali untuk menjaga tingkat produksi dan kualitas produk yang diinginkan.

3. Menjaga peralatan proses dapat berfungsi sesuai yang diinginkan dalam desain.

Peralatan-peralatan yang digunakan dalam operasi proses produksi memiliki kendala-kendala operasional tertentu yang harus dipenuhi. Pada pompa harus dipertahankan NPSH, temperatur dan tekanan pada reaktor harus dijaga agar tetap beroperasi aman dan konversi menjadi produk optimal, isi tangki tidak boleh luber ataupun kering, serta masih banyak kendala lain yang harus diperhatikan.

4. Menjaga agar operasi pabrik tetap ekonomis.

Operasi pabrik bertujuan menghasilkan produk dari bahan baku yang memberi keuntungan yang maksimum, sehingga pabrik harus dijalankan pada kondisi yang menyebabkan biaya operasi menjadi minimum dan laba yang diperoleh menjadi maksimum.

5. Memenuhi persyaratan lingkungan

Operasi pabrik harus memenuhi berbagai peraturan lingkungan yang memberikan syarat-syarat tertentu bagi berbagai buangan pabrik kimia.

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

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

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

Pada dasarnya sistem pengendalian terdiri dari : 1. Elemen Perasa / sensing (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 dari elemen 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 semi otomatis. 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 semi otomatis 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

-

Laba kotor diasumsikan mengalami kenaikan 10



tiap tahun

-

Masa pembangunan disebut tahun ke nol

-

Jangka waktu

cash flow

dipilih 10 tahun

-

Perhitungan dilakukan dengan menggunakan nilai pada tahun ke

–

10

-

Cash flow

adalah laba sesudah pajak ditambah penyusutan.

Tabel E.11 Data Perhitungan

Internal Rate of Return

(IRR)

Thn

Laba sebelum

pajak (Rp)

Pajak (Rp)

Laba Sesudah

pajak (Rp)

Penyusutan

(Rp)

Net Cash Flow

(Rp)

P/F

pada i

= 36%

PV pada i = 36%

P/F

pada i

= 37%

PV pada i = 37%

0

- - - - -1219.742.981.333 1 -1.219.742.981.333 1 -1219.742.981.333

1

402.829.069.548 112.792.139.474 290.036.930.075 115.572.638.888 405.609.568.962 0,7353 298.242.330.119 0,7299 296.065.378.805

2

443.111.976.503 124.071.353.421 319.040.623.082 115.572.638.888 434.613.261.970 0,5407 234.976.893.366 0,5328 231.559.093.170

3

487.423.174.153 136.478.488.763 350.944.685.390 115.572.638.888 466.517.324.278 0,3975 185.460.339.707 0,3889 181.428.735.875

4

536.165.491.569 150.126.337.639 386.039.153.929 115.572.638.888 501.611.792.817 0,2923 146.626.377.325 0,2839 142.391.960.480

5

589.782.040.726 165.138.971.403 424.643.069.322 58.307.789.133 482.950.858.455 0,2149 103.802.640.361 0,2072 100.069.125.977

6

648.760.244.798 181.652.868.543 467.107.376.255 21.658.285.290 488.765.661.544 0,1580 77.244.441.336 0,1512 73.922.608.571

7

713.636.269.278 199.818.155.398 513.818.113.880 21.658.285.290 535.476.399.170 0,1162 62.225.439.927 0,1104 59.114.819.003

8

784.999.896.206 219.799.970.938 565.199.925.268 21.658.285.290 586.858.210.558 0,0854 50.144.339.836 0,0806 47.289.927.456

9

863.499.885.826 241.779.968.031 621.719.917.795 21.658.285.290 643.378.203.085 0,0628 40.421.848.320 0,0588 37.842.623.681

10

949.849.874.409 265.957.964.835 683.891.909.574 21.658.285.290 705.550.194.864 0,0462 32.594.087.902 0,0429 30.291.602.179 11.995.756.867 -19.767.106.136

0

100,000,000,000

200,000,000,000

300,000,000,000

400,000,000,000

500,000,000,000

600,000,000,000

700,000,000,000

800,000,000,000

900,000,000,000

1,000,000,000,000

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

H

as

il

P

en

ju

al

an

(

R

p

)

Kapasitas Produksi (%)

biaya tetap biaya variabel biaya produksi total penjualan

Tabel E.12 Data Perhitungan BEP

% Kapasitas

Biaya tetap

Biaya variabel

Total biaya produksi

Penjualan

0

438.817.340.314

0

438.817.340.314

0

10

438.817.340.314

8.632.930.188

447.450.270.502

92.999.997.842

20

438.817.340.314

17.265.860.376

456.083.200.690

185.999.995.685

30

438.817.340.314

25.898.790.564

464.716.130.878

278.999.993.527

40

438.817.340.314

34.531.720.752

473.349.061.066

371.999.991.370

50

438.817.340.314

43.164.650.940

481.981.991.254

464.999.989.212

60

438.817.340.314

51.797.581.128

490.614.921.442

557.999.987.054

70

438.817.340.314

60.430.511.316

499.247.851.630

650.999.984.897

80

438.817.340.314

69.063.441.504

507.880.781.819

743.999.982.739

90

438.817.340.314

77.696.371.692

516.513.712.007

836.999.980.582

TT-105 L-101 C-107 C-108 C-109 S-101 SR-101 SR-102 L-102 TT-107 T-101 T-102 T-103 TT-106 C-114 L-103 Udara

Dibuang ke Udara

Boiler Feed Water Gas Alam C -110 JC-101 B-102 B-102 B-103 M-102 A-101 FC PC PC PC TC -TC PC Udara JC-102 JC-103 JC-104 P-101 FC FC FC LC FC

E - 201

Air JJ-201 Generator LI T-104 LC C-101 FC C-102 FC C-103 FC C-104 FC C-105 FC C-106 FC M-101 L-102 TC B-102 FC C-112 FC A-101 SR-103 C-113 FC C-115 FC C-116 FC 1 2 3 4 5 6 7 8 9 13 14 15 18 19 10 11 12 20 21 22 16 17 23 24 25 26 27 28 Generator JJ-202 C-111 Keterangan: A-101 : Cooling Yard

B-101 : Burner

B-102 : Rotary Kiln Pre-heater

B-103 : Electric Furnace

C-101 : Belt Conveyor

C-101 : Belt Conveyor

C-102 : Belt Conveyor

C-103 : Belt Conveyor

C-104 : Belt Conveyor

C-105 : Belt Conveyor

C-105 : Belt Conveyor

C-106 : Belt Conveyor

C-107 : Belt Conveyor Feeder

C-108 : Bucket Elevator

C-109 :Screw Conveyor

C-110 : Bucket Elevator

C-111 : Belt Conveyor

C-112 : Belt Conveyor

C-113 : Belt Conveyor

C-114 : Bucket Elevator

C-115 : Belt Conveyor

C-116 : Belt Conveyor

E-201 : Steam Boiler

JC-101 : Compressor

JC-102 : Compressor

JC-103 : Compressor

JC-104 : Compressor

JJ-201 : Gas Turbine

JJ-202 : Steam Turbine

L-101 : Weigh Scale

L-102 : Pelletizing Machine

L-103 : Packaging Machine

M-101 : Mixer

M-102 : Mixing Point

P-101 : Pompa S-101 : Screen

SR-101 : Grinder

SR-102 : Grinder

SR-103 : Crusher

TT-101 : Gudang FePO4

TT-102 : Gudang Pasir Silika TT-103 : Gudang Karbon TT-104 : Tangki Natrium Silikat TT-105 : Storage Bins

TT-106 : SiC Silo