Pra Rancangan Pabrik Magnesium Sulfat Heptahydrat (MgSO4.7H2O) Dari Bahan Baku Magnesium Karbonat (Mg CO3) Dan Asam Sulfat (H2SO4) Dengan Kapasitas 10.000 Ton/Tahun

PRA RANCANGAN PABRIK

MAGNESIUM SULFAT HEPTAHYDRAT

(MgSO

₄

.7H

₂

O) DARI BAHAN BAKU

MAGNESIUM KARBONAT (MgCO

₃

) DAN ASAM

SULFAT (H

₂

SO

₄

DENGAN KAPASITAS 10.000 TON/TAHUN

)

TUGAS AKHIR

Diajukan untuk Memenuhi Persyaratan Ujian Sarjana Sains Terapan

OLEH :

NIM : 035201030

RISPA HIDAYAT LUBIS

PROGRAM STUDI TEKNOLOGI KIMIA INDUSTRI

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

2007

LEMBAR PENGESAHAN

PRA RANCANGAN PABRIK

MAGNESIUM SULFAT HEPTAHYDRAT (MgSO

4

.7H

2

O) DARI

BAHAN BAKU MAGNESIUM KARBONAT (MgCO

3

) DAN ASAM

SULFAT (H

2

SO

4

DENGAN KAPASITAS 10.000 TON/TAHUN

)

TUGAS AKHIR

Diajukan untuk Memenuhi Persyaratan Ujian Sarjana Sains Terapan

OLEH :

NIM : 035201030 RISPA HIDAYAT LUBIS

Telah Diperiksa/Disetujui

Dosen Pembimbing I Dosen Pembimbing II

(Dr.Ir.Iriany, M.Si) (

NIP. 131882286 NIP. 132126842

Dr.Ir.Irvan, M.Si)

Dosen Penguji I Dosen Penguji II Dosen Penguji III

(Dr.Ir.Iriany, M.Si) (Rondang Tambun, ST. MT) (Ir.Syahrul Fauzi Siregar, MT

NIP. 131882286 NIP. NIP.

)

Mengetahui, Koordinator Tugas Akhir

(Dr.Ir.Irvan, M.Si

NIP. 132126842

)

PROGRAM STUDI TEKNOLOGI KIMIA INDUSTRI

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

2007

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Allah SWT yang telah memberikan kemampuan dan kesabaran kepada penulis sehingga dapat menyelesaikan Tugas Akhir dengan judul “Pra Rancangan Pabrik Magnesium Sulfat Heptahydrat

(Garam Epsom) dari Magnesium Karbonat dan Asam Sulfat dengan Kapasitas 10.000 ton/tahun”.

Tugas Akhir ini ditulis untuk melengkapi salah satu syarat mengikuti ujian sarjana di Departemen Teknik Kimia, Program Studi Teknologi Kimia Industri, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.

Dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini penulis banyak menerima bantuan, bimbingan dan fasilitas dari berbagai pihak. Penulis berterima kasih kepada :

1. Kedua Orang Tua Penulis atas doa, bimbingan dan motivasi yang diberikan hingga saat ini.

2. Ibu Dr.Ir.Iriany, M.Si, selaku Dosen Pembimbing I yang telah banyak memberikan masukan, arahan dan bimbingan selama menyelesaikan Tugas Akhir ini.

3. Bapak Dr.Ir.Irvan, M.T, selaku Koordinator Tugas Akhir dan juga Dosen Pembimbing II yang telah memberikan bimbingan dan masukan kepada penulis dalam penyelesaian Tugas Akhir ini.

4. Bapak Ir.Indra Surya, M.Sc, selaku Ketua Departemen Teknik Kimia 5. Ibu Maya Sarah ST. M.T, selaku Sekretaris Departemen Teknik Kimia

6. Staf Pengajar Departemen Teknik Kimia atas ilmu yang diberikan kepada penulis sehingga penulis dapat mengerjakan Tugas Akhir ini.

7. Para Pegawai Departemen Teknik Kimia atas bantuan dan kemudahan administratif yang diberikan

8. Rekan penulis dalam penyelesaian Tugas Akhir ini Khairi Saputra

9. Teman – teman Penulis Rico, Royan, Ozan, Wahyu, Zulham, Izal, Jumri yang selama ini memberikan semangat dan dukungannya kepada penulis.

10.Teman-teman Stambuk 2003 yang tidak dapat disebutkan satu persatu yang juga telah memberikan semangat kepada penulis.

Penulis menyadari Tugas Akhir ini masih banyak kekurangan dikarenakan keterbatasan pengetahuan dan pengalaman penulis, untuk itu penulis mengharapkan saran dan kritik yang membangun. Semoga Tugas Akhir ini bisa bermanfaat bagi para pembaca.

Medan, Desember 2007 Penulis,

INTI SARI

Salah satu jenis garam Magnesium Sulfat adalah garam Epsom atau Magnesium Sulfat heptahydrat (MgSO4.7H2

Direncanakan Pabrik Garam Epsom memproduksi sekitar 10.000 ton/tahun dengan 320 hari kerja setahun dan didirikan di kabupaten Gresik, Jawa Timur dengan luas areal 10.000 m

O) yang mengandung mineral-mineral magnesium. Garam ini dikenal sebagai jenis garam yang sangat penting dan dapat digunakan dalam industri-industri, seperti: industri tekstil dan dalam bidang pertanian, yaitu pupuk. Selama ini pemerintah Indonesia masih mengandalkan impor terhadap garam Epsom sedangkan penggunaannya sangat besar, sehingga perlu dilakukan penekanan impor garam Epsom.

2

Hasil Analisa Ekonomi Pabrik Garam Epsom adalah sebagai berikut :

. Karyawan operasi yang dibutuhkan berjumlah 100 orang dengan bentuk badan usaha Perseroan Terbatas (PT) yang dipimpin oleh seorang Manager dengan struktur organisasi sistem garis dan staf.

• Modal Investasi = Rp.493.582.846.474,-

• Biaya Produksi = Rp. 308.232.846.100,-

• Laba Bersih = Rp. 109.267.415.300,-

• Profit Margin = 33,61 %

• Break Even Point (BEP) = 31,00 %

• Return on Investment (ROI) = 22,13 %

• Pay Out Time (POT) = 4,5 Tahun

• Return on Network (RON) = 62,03 %

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR………. i

INTISARI……… iii

DAFTAR ISI………... iv

DAFTAR TABEL……… ix

DAFTAR GAMBAR……….. xi

BAB I PENDAHULUAN... I-1 1.1 Latar Belakang... I-1 1.2 Perumusan Masalah... I-2 1.3 Tujuan Perancangan Pabrik... I-2 1.4 Dasar Rancangan Pabrik... I-2 1.4.1 Kapasitas Pabrik... I-2 1.4.2 Lokasi Pabrik... I-2

BAB II TINJAUAN PUSTAKA... II-1 2.1 Landasan Teori... II-1 2.2 Sifat-sifat Reaktan dan Produk... . II-2 2.2.1 Sifat-sifat Reaktan... II-2 2.2.2 Sifat-sifat Produk... II-3 2.3 Deskripsi Proses... II-4 2.4 Diagram Pembuatan Garam Epsom... II-5

BAB III NERACA MASSA... III-1 3.1 Neraca Massa di Tangki Pencampur (T-03)... III-1 3.2 Neraca Massa di Reaktor (R)... III-1 3.3 Neraca Massa di Filter Press (FP)... III-2 3.4 Neraca Massa di Tangki Penetral (T-05)... III-2 3.5 Neraca Massa di Evaporator (EV)... III-3 3.6 Neraca Massa di Crystallizer (CR)... III-3 3.7 Neraca Massa di Sentrifuse (S)... III-4

BAB IV NERACA PANAS... IV-1 4.1 Neraca Panas di Reaktor (R)... IV-1 4.2 Neraca Panas di Filter Press (FP)... IV-1 4.3 Neraca Panas di Tangki Penetral (T-05)... IV-1 4.4 Neraca Panas di Evaporator (EV)... IV-2 4.5 Neraca Panas di Crystalizerr (CR)... IV-2

BAB V SPESIFIKASI ALAT... V-1 5.1 Gudang Bahan Baku (GB)... V-1 5.2 Gudang Produk (GP)... V-1 5.3 Tangki Asam Sulfat 98% (T-01)... V-2 5.4 Tangki H2

5.5 Tangki Pencampur (T-03)... V-3 O (T-02)... V-2

5.6 Bin (T-04)... V-3 5.7 Tangki Penetral (T-05)... V-3 5.8 Bucket Elevator (BE)... V-4 5.9 Reaktor (R)... V-5 5.10 Filter Press (FP)... V-5 5.11 Evaporator (EV)... V-6 5.12 Crystalizerr (CR)... V-6 5.13 Pompa Tangki Asam Sulfat 98% (P-01)... V-7 5.14 Pompa Tangki H2

5.15 Pompa Tangki Pencampur (P-03)... V-8 O (P-02)... V-7

5.16 Pompa Reaktor (P-04)... V-9 5.17 Pompa Filter Press (P-05)... V-9 5.18 Pompa Evaporator (P-06)... V-10 5.19 Pompa Tangki Penetral (P-07)... V-10 5.20 Bak Pengendap (BP)... V-11 5.21 Sentrifuse (S)... V-11 5.22 Belt Conveyor (BC)... V-11

BAB VI INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA... VI-1 6.1 Instrumentasi... VI-1 6.1.1 Tujuan Pengendalian... VI-3 6.1.2 Jenis-jenis Pengendalian dan Alat Pengendali... VI-3 6.1.3 Variabel-variabel Proses dalam Sistem Pengendalian... VI-10 6.1.4 Syarat Perancangan Pengendalian... VI-11 6.2 Keselamatan Kerja Pabrik... VI-14

BAB VII UTILITAS... VII-1 7.1 Kebutuhan Air... VII-1 7.1.1 Pengendapan... VII-5 7.1.2 Klarifikasi... VII-5 7.1.3 Filtrasi... VII-6 7.1.4 Demineralisasi... VII-6 7.1.5 Deaerator... VII-10 7.2 Kebutuhan Bahan Kimia Utilitas... VII-10 7.3 Kebutuhan Listrik... VII-11 7.4 Kebutuhan Bahan Bakar... VII-11 7.5 Unit Pengolahan Limbah... VII-12

BAB VIII LOKASI DAN TATA LETAK PABRIK... VIII-1 8.1 Lokasi Pabrik... VIII-1 8.1.1 Faktor Utama... VIII-1 8.1.2 Faktor Khusus... VIII-2 8.2 Tata Letak Pabrik... VIII-3 8.3 Perincian Luas Tanah... VIII-5

BAB IX ORGANISASI DAN MANAJEMEN PERUSAHAAN………… IX-1 9.1 Organisasi Perusahaan……….. IX-1 9.1.1 Bentuk Organisasi Garis………. IX-2 9.1.2 Bentuk Organisasi Fungsional……… IX-2 9.1.3 Bentuk Organisasi Garis dan Staf……….. IX-3

9.1.4 Bentuk Organisasi Fungsional dan Staf………. IX-3 9.2 Manajemen Perusahaan………. IX-3 9.3 Bentuk Hukum Badan Usaha……….... IX-4 9.4 Uraian Tugas, Wewenang dan Tanggungjawab………... IX-5 9.4.1 Rapat Umum Pemegang Saham (RUPS)……….... IX-5 9.4.2 Dewan Komisaris……….... IX-6 9.4.3 Manager………... IX-6 9.4.4 Kepala Bagian Produksi...………. IX-7 9.4.5 Kepala Bagian Teknik……… IX-7 9.4.6 Kepala Bagian SDM / Umum……… IX-7 9.4.7 Kepala Bagian Finansial Marketing………... IX-7 9.4.8 Kepala Seksi Utilitas... IX-7 9.4.9 Kepala Seksi Proses... IX-8 9.4.10 Kepala Seksi Laboratorium... IX-8 9.4.11 Kepala Seksi Maintenance dan Listrik... IX-8 9.4.12 Kepala Seksi Instrumentasi... IX-8 9.4.13 Kepala Seksi Personalia... IX-8 9.4.14 Kepala Seksi General Affair... IX-8 9.4.15 Kepala Seksi Keamanan... IX-9 9.4.16 Kepala Seksi Marketing... IX-9 9.4.17 Kepala Seksi Pembelian ... IX-9 9.4.18 Kepala Seksi Keuangan ... IX-9 9.5 Tenaga Kerja dan Jam Kerja ... IX-9 9.5.1 Jumlah dan Tingkat Pendidikan Tenaga Kerja... IX-10 9.5.2 Pengaturan Jam Kerja... IX-11 9.6 Kesejahteraan Tenaga Kerja... IX-12

BAB X ANALISA EKONOMI………. X-1 10.1 Modal Investasi………. X-1 10.1.1 Modal Investasi Tetap (FCI)……… X-1 10.1.2 Modal Kerja (WC)……….. X-2 10.2 Biaya Produksi Total (BPT)……….. X-3 10.2.1 Biaya Tetap (FC)………. X-3

10.2.2 Biaya Variabel (VC)………... X-4 10.3 Total Penjualan……….………. X-5 10.4 Perkiraan Rugi/Laba Usaha………... X-5 10.5 Analisa Aspek Ekonomi……….... X-5 10.5.1 Profit Margin (PM)………. X-5 10.5.2 Break Even Point (BEP)………. X-5 10.5.3 Return On Investment (ROI)………. X-6 10.5.4 Pay Out Time (POT)………... X-6 10.5.5 Return On Network (RON)……… X-7 10.5.6 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 PANAS………. LB-1 LAMPIRAN C SPESIFIKASI ALAT……… LC-1 LAMPIRAN D SPESIFIKASI PERALATAN UTILITAS……….. LD-1 LAMPIRAN E PERHITUNGAN ANALISA EKONOMI……….. LE-1

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Jenis-jenis Magnesium Sulfat berdasarkan kandungan Hydrat ……. II-1 Tabel 3.1 Neraca Massa di Tangki Pencampur (T-03)………... III-1 Tabel 3.2 Neraca Massa di Reaktor (R)………... III-1 Tabel 3.3 Neraca Massa di Filter Press (FP)………... III-2 Tabel 3.4 Neraca Massa di Tangki Penetral (T-05)………... III-2 Tabel 3.5 Neraca Massa di Evaporator (EV)……….……... III-3 Tabel 3.6 Neraca Massa di Crystalizerr (CR)……….………... III-3 Tabel 3.7 Neraca Massa di Sentrifuse (S)………... III-4 Tabel 4.1 Neraca Panas di Reaktor (R)………... IV-1 Tabel 4.2 Neraca Panas di Filter Press (FP)………... IV-1 Tabel 4.3 Neraca Panas di Tangki Penetral (T-05)………... IV-1 Tabel 4.4 Neraca Panas di Evaporator (EV)……….……... IV-2 Tabel 4.5 Neraca Panas di Crystalizerr (CR)……….………... IV-2 Tabel 6.1 Jenis Variabel dan pengukuran dan controller yang digunakan... VI-9 Tabel 6.2 Jenis Variabel dan pengukuran dan controller

yang digunakan lanjutan ... VI-10 Tabel 6.3 Daftar Penggunaan Instrumentasi pada Pra – Rancangan

Pabrik Pembuatan Magnesium Sulfat ... VI-11 Tabel 7.1 Kebutuhan Air Proses….……….……... VII-1 Tabel 7.2 Kebutuhan steam pada berbagai alat... VII-2 Tabel 7.3 Kebutuhan Air Pendingin... VII-2 Tabel 7.4 Pemakaian air untuk berbagai kebutuhan... VII-4 Tabel 7.5 Karakteristik Air sungai Gresik ... VII-4 Tabel 7.6 Kebutuhan Bahan Kimia Untuk Kebutuhan ... VII-10 Tabel 7.7 Perincian Kebutuhan Listrik... VII-11 Tabel 7.8 Spesifikasi Komposisi Limbah cair Proses... VII-13 Tabel 8.1 Perincian Luas Tanah...……….……... VIII-5 Tabel 9.1 Jumlah Tenaga Kerja Beserta Tingkat Pendidikannya..……..…….. IX-10 Tabel 9.2 Jadwal Kerja Shift………. IX-12 Tabel LA.1 Neraca Massa Pada Tangki Pancampur (T-03)... LA-3

Tabel LA.2 Neraca Massa di Reaktor (R)... LA-8 Tabel LA.3 Neraca Massa Pada Filter Press (FP)... LA-10 Tabel LA.4 Neraca Massa pada Tanki Penetral (T-05)... LA-12 Tabel LA.5 Neraca Massa di Evaporator (EV)... LA-13 Tabel LA.2 Neraca Massa di Crystallizer (CR)... LA-15 Tabel LA.1 Neraca Massa Pada Sentrifusi (S)... LA-16 Tabel LB.1 Panas Bahan Masuk Pada Reaktor (R) Pada 30 O

Tabel LB.2 Perhitungan ∆H

C... LB-3 r2

Tabel LB.3 Perhitungan ∆H

Reaksi 1... LB-3 r2

Tabel LB.4 Perhitungan ∆H

Reaksi 2... LB-4 r2

Tabel LB.6 Panas Bahan Keluar Pada Reaktor (R) Pada T = 90

Reaksi 3... LB-4 O

Tabel LB.7 Panas Bahan Keluar Pada Evaporator (EV) Pada T = 100,69

C... LB-5 O

Tabel LB.8 Panas Bahan Recycle Pada T = 20

C LB-7 O

Tabel LB.9 Panas Bahan Keluar Pada Crystallizer (CR) Pada T = 20

C... LB-8 O

Tabel LC.1 Komposisi Umpan Masuk Reaktor ... LC-15 C.... LB-8

Tabel LC.2 Komposisi Umpan Masuk Filter Press ... LC-21 Tabel LE.1 Harga Indeks Marshall dan Swift..……..….……….…….. LE-2 Tabel LE.2 Estimasi Harga Peralatan Proses...……..….……….…….. LE-5 Tabel LE.3 Estimasi Harga Peralatan Utilitas..……..….……….…….. LE-6 Tabel LE.4 Perincian Harga Bangunan dan Sarana lainnya……….…….. LE-9 Tabel LE.5 Rincian Biaya Sarana Transportasi……..….……….…….. LE-10 Tabel LE.6 Perincian Gaji Pegawai Pabrik Garam Epsom..……….…….. LE-14 Tabel LE.7 Perincian Biaya Kas………...……..….……….…….. LE-16 Tabel LE.8 Perincian Modal Kerja…………...……..….……….…….. LE-17 Tabel LE.9 Aturan Depresiasi UU RI No.17 Tahun 2000..……….…….. LE-18 Tabel LE.10 Perhitungan Biaya Depresiasi UU RI No.17 Tahun 2000….…….. LE-19 Tabel LE.11 Data Hasil Perhitungan Internal Rate Of Return (IRR)…….…….. LE-28

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Diagram Blok Pembuatan Garam Epsom ………... II-5 Gambar 6.1 Diagraam Balok Sistem Pengendalian Feedback... VI-4 Gambar 6.2 Sebuah Loop Pengendalian ... VI-5 Gambar 6.3 Suatu Proses Terkendali ... VI-5 Gambar 6.4 Instrumentasi pada Tanki... VI-12 Gambar 6.5 Instrumentasi pada Pompa... VI-12 Gambar 6.6 Instrumentasi pada Reaktor ... VI-13 Gambar 6.7 Instrumentasi pada Filter Press... VI-13 Gambar 6.8 Instrumentasi pada Crystallisator... VI-14 Gambar 6.9 Tingkat Kerusakan Pada Suatu Pabrik... VI-15 Gambar 9.1 Struktur Organisasi Pabrik Magnesium Sulfat... IX-13 Gambar LD.1 Grafik Kompressi Uap Refrigerasi Pada Diagram P vs H…….. LD-48 Gambar LE.1 Break Even Chart Pabrik Garam Epsom……….. LE-26

INTI SARI

Salah satu jenis garam Magnesium Sulfat adalah garam Epsom atau Magnesium Sulfat heptahydrat (MgSO4.7H2

Direncanakan Pabrik Garam Epsom memproduksi sekitar 10.000 ton/tahun dengan 320 hari kerja setahun dan didirikan di kabupaten Gresik, Jawa Timur dengan luas areal 10.000 m

O) yang mengandung mineral-mineral magnesium. Garam ini dikenal sebagai jenis garam yang sangat penting dan dapat digunakan dalam industri-industri, seperti: industri tekstil dan dalam bidang pertanian, yaitu pupuk. Selama ini pemerintah Indonesia masih mengandalkan impor terhadap garam Epsom sedangkan penggunaannya sangat besar, sehingga perlu dilakukan penekanan impor garam Epsom.

2

Hasil Analisa Ekonomi Pabrik Garam Epsom adalah sebagai berikut :

. Karyawan operasi yang dibutuhkan berjumlah 100 orang dengan bentuk badan usaha Perseroan Terbatas (PT) yang dipimpin oleh seorang Manager dengan struktur organisasi sistem garis dan staf.

• Modal Investasi = Rp.493.582.846.474,-

• Biaya Produksi = Rp. 308.232.846.100,-

• Laba Bersih = Rp. 109.267.415.300,-

• Profit Margin = 33,61 %

• Break Even Point (BEP) = 31,00 %

• Return on Investment (ROI) = 22,13 %

• Pay Out Time (POT) = 4,5 Tahun

• Return on Network (RON) = 62,03 %

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Magnesium Sulfat merupakan garam yang paling penting diantara garam yang lainnya. Salah satu jenis garam Magnesium Sulfat adalah garam Epsom atau Magnesium Sulfat heptahydrat (MgSO4.7H2

Secara umum pemakaian atau kegunaan dari Magnesium Sulfat heptahydrat (MgSO

O) yang mengandung mineral-mineral magnesium. Bertambahnya kemajuan suatu negara maka akan bertambah pula tingkat kebutuhan akan Magnesium Sulfat. Kebutuhan akan Magnesium Sulfat terutama terutama Garam Epsom sebagai pupuk dalam pertanian sangat tinggi, terbukti pada tahun 1997 pupuk epsomit di negara kita masih mengandalkan produk impor dari Jerman. Hal ini secara ekonomis sangat tidak menguntungkan bagi kita, karena selain memerlukan devisa yang cukup besar juga menutup kemungkinan pengembangan teknologi khususnya pengolahan bahan dasar dalam negeri seperti dolomit yang mengandung banyak Magnesium Karbonat yang ditransformasikan menjadi kieserit dan epsomit.

4.7H2

1. Dalam skala besar digunakan dalam industri tekstil yaitu sebagai bahan celupan dengan warna anilin, pada pakaian dari bahan katun.

O) dapat dijelaskan sebagai berikut:

2. Digunakan sebagai koagulan dan bahan pengendap pada proses pengolahan air, baik air domestik maupun air buangan.

3. Digunakan sebagai bahan analgesik yaitu suatu obat yang dapat menghilangkan rasa nyeri.

4. Dalam pertanian garam Epsom dapat digunakan sebagai pupuk. (Nurhaida, 1997).

5. Sebagai bahan purgatif yaitu dapat digunakan sebagai obat pencahar atau obat pencuci perut.

1.2 Perumusan Masalah

Melihat perkembangan produksi Magnesium Sulfat hepatahydrat (MgSO4.7H2O), permintaan akan garam Inggris ini untuk keperluan-keperluan seperti industri tekstil, pengolahan limbah dan cat serta pupuk dalam pertanian belum dapat dipenuhi, karena kebutuhan Magnesium Sulfat heptahydrat terus meningkat untuk kebutuhan hidup manusia, sehingga perlu didirikan pabrik Magnesium Sulfat Heptahydrat (MgSO4.7H2O).

1.3 Tujuan Pra Rancangan Pabrik

Mengingat pentingnya Magnesium Sulfat Heptahydrat (MgSO4.7H2O) sebagai bahan baku untuk industri-industri lainnya, sehingga kebutuhan MgSO4.7H2O terus meningkat tiap tahun, maka tujuan didirikan pabrik MgSO4.7H2O ini adalah untuk mengekspor Magnesium Sulfat heptahydrat dan mencukupi kebutuhan akan Epsom di negara kita serta menekan laju impor akan Magnesium Sulfat heptahydrat tersebut.

1.4 Dasar Rancangan Pabrik 1.4.1 Kapasitas Pabrik

Berdasarkan peningkatan akan kebutuhan impor MgSO4.7H2O setiap tahunnya, dimana kebutuhan MgSO4.7H2O mengalami kenaikan per tahun. Pra rancangan pabrik ini direncanakan memiliki kapasitas 10.000 ton/tahun, dan produksinya diharapkan mampu dijadikan sebagai komoditi ekspor dan menekan laju impor MgSO4.7H2O yang dilakukan setiap tahunnya.

1.4.2 Lokasi Pabrik

Pabrik ini direncanakan didirikan di Kabupaten Gresik, tepatnya disekitar daerah Kali tengah, Jawa Timur. Dasar pertimbangan yang dilakukan dalam pemilihan lokasi tersebut adalah sebagai berikut :

 Bahan Baku

Bahan Asam Sulfat diperoleh dari kawasan industri Gresik.

 Transportasi

Lokasi yang dipilih dalam pra rancangan pabrik MgSO4.7H2O ini merupakan daerah yang dilalui jalur jalan raya, kereta api dan pelabuhan dan telah tersedia alat transportasi yang cukup baik.

 Utilitas

Utilitas khususnya air dapat diperoleh di sungai Gresik yang tidak jauh dari lokasi pabrik tepatnya didaerah Kali Tengah. Debit air sungai yang cukup besar menjamin kesinambungan persediaan air. Untuk keperluan generator yaitu solar dapat diperoleh dari Pertamina unit pembekalan dan pemasaran dalam negeri serta tenaga listrik yang berasal dari PLN wilayah Jawa Timur.

 Tenaga Kerja

Tersedianya tenaga kerja yang banyak dan murah. Untuk tenaga kerja berpendidikan SMA dan SMK banyak tersedia, hal ini dapat dilihat dari banyaknya berdiri sekolah – sekolah umum dan kejuruan dan juga beberapa Universitas yang ada di Jawa Timur.

 Kondisi Iklim dan Cuaca

Untuk daerah ini iklimnya relatif stabil sehingga memungkinkan pabrik berjalan dengan lancar. Temperatur udara tidak pernah mengalami penurunan maupun kenaikan yang cukup tajam dimana temperatur udara diantara 25-30 0

C dan tekanan udara pada tekanan 1 atm.

 Biaya untuk Tanah

Tanah yang tersedia untuk lokasi pabrik ini masih cukup luas dengan harga yang terjangkau, sehingga membuka peluang untuk perluasan pabrik nantinya, sebagaimana yang telah dilakukan oleh pabrik lainnya.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Landasan Teori

Magnesium Sulfat merupakan salah satu jenis garam. Magnesium Sulfat memiliki banyak jenis. Dimana masing - masing jenis ini memiliki fungsi tertentu. Hal ini tergantung pada hydrat yang dimiliki. Beberapa macam Magnesium Sulfat berdasarkan kandungan hidratnya dapat dilihat pada tabel 2.1 berikut.

Tabel 2.1 Jenis – jenis Magnesium Sulfat berdasarkan kandungan Hydrat

No Hydrate Nama

Mineral

Rumus Bangun

1 Monohydrate Kieserit MgSO4.H2O

2 Tetrahydrate Starkeyite MgSO4.4H2O 3 Pentahydrate Pentahydrite MgSO4.5H2O 4 Hexahydrate Hexahydrite MgSO4.6H2O 5 Heptahydrate Epsomite MgSO4.7H2O ( Sumber : freepatentsonline, 2007)

Garam Epsom adalah Salah satu jenis Magnesium Sulfat yang dianggap potensial . Garam ini dikenal sebagai salah satu jenis garam yang sangat penting dan dapat digunakan dalam industri-industri, seperti: dalam pewarnaan anilin, untuk produksi pakaian dari bahan katun. Seiring dengan perkembangan industri terutama dalam bidang farmakologi, aplikasi lain yang ditemukan dalam kegunaan garam Epsom ini adalah sebagai obat pencahar (pengobatan konstipasi fungsional dan tidak dapat mengatasi konstipasi yang disebabkan keadaan patologis usus sebelum pemeriksaan radiologi, pemeriksaan rektum dan opersai usus dan untuk menghilangkan racun pada penderita keracunan). Dalam proses pembuatannya, Magnesium Sulfat dibuat dari bahan baku Magnesium Karbonat dan Asam Sulfat. (Asril dkk, 1986).

Reaksinya sebagai berikut :

Secara umum pemakaian atau kegunaan dari Magnesium Sulfat Heptahydrate yang dikenal dengan garan Epsom (MgSO4.7H2

1. Dalam skala besar digunakan dalam industri tekstil yaitu sebagai bahan celupan dengan warna anilin, pada pakaian dari bahan katun.

O) dapat dijelaskan sebagai berikut:

2. Digunakan sebagai koagulan dan bahan pengendap pada proses pengolahan air, baik air minum maupun air buangan.

3. Digunakan sebagai bahan analgesik yaitu suatu obat yang dapat menghilangkan rasa nyeri.

4. Dalam pertanian garam Epsom dapat digunakan sebagai pupuk. (Nurhaida, 1997).

5. Sebagai bahan purgatif yaitu dapat digunakan sebagai obat pencahar atau obat pencuci perut.

2.2 Sifat-sifat Reaktan dan Produk

Sifat-sifat reaktan yang digunakan dan produk yang dihasilkan adalah sebagai berikut:

2.2.1 Sifat-sifat Reaktan : 1. Asam Sulfat (H2SO4

Sifat – sifatnya:

)

(Perry, 1999)

 Specific gravity : 1,834

 Titik lebur : 10,49 O

 Refraktive Indeks : 1,8357 C

 Berat molekul : 98,07 gr/mol

 Titik didih : 340 O

 Densitas : 1,84 gr/ml C

 Merupakan Asam Kuat

 Bersifat korosif terhadap logam

 Merupakan senyawa polar

 Pelarut yang baik untuk senyawa organik

2. Magnesium Karbonat (MgCO3

Sifat-sifatnya :

)

(www.tekmira.esdm.go.id,2006)

 Berat molekul : 84,32 gr/mol

 Spesific gravity : 3.037

 Merupakan garam dari asam lemah dan basa kuat

 Digunakan dalam pembentukan Magnesium Oksida atau MgO Reaksinya :

MgCO3 Mg + CO

 Digunakan sebagai batu kapur

3

 Ion Mg2+ dalam air laut digunakan oleh kerang-kerangan untuk membuat cangkang (MgCO3

 Bereaksi dengan ion Ca )

2+

mambentuk dolomit (CaCO3. MgCO3)

2.2.2 Sifat-sifat Produk :

1. Magnesium Sulfat Heptahydrat (MgSO4.7H2

Sifat-sifatnya :

O) (Kick & Othmer,1969)

 Berat molekul : 246,.8 gr/mol

 Spesifik grafity : 1,68

 Densitas : 1,68 g/cm

 Titik leleh : 70d 3

 Kelarutan pada air dingin per 100 bagian : 72,4

 Kelarutan pada air panas per 100 bagian : 178 0°

 Indeks Refractive : 1,433 40

 Kristalnya berbentuk rhombohedral

2.3 Deskripsi Proses

Magnesium Karbonat dari Gudang Bahan Baku (GB) diangkut dengan Bucket Elevator (BE) yang diumpankan ke dalam Reaktor (R). Sementara itu asam sulfat yang telah diencerkan 12% yang berasal dari Tangki Pencampur (T-03) juga dialirkan dengan pompa (P-03) ke dalam Reaktor (R) pada temperatur 90 OC, dimana asam sulfat 12% diperoleh dari pencampuran antara asam sulfat 98% dari Tangki H2SO4 98% (T-01) yang dialirkan Pompa (P-01) dengan H2O yang berasal dari Tangki H2

Reaksi sebagai berikut :

O (T-02) yang dialirkan Pompa (P-02). Magnesium Karbonat yang berasal dari (GB) dan asam sulfat yang telah diencerkan dari Tangki Pencampur (TP) direaksikan ke dalam Reaktor (R).

MgCO3 + H2SO4 → MgSO4 + CO2 + H2

Produk yang keluar dari Reaktor (R) dipompakan dengan (P-04) ke dalam Filter Press (FP) yang berfungsi untuk memisahkan larutan Magnesium Sulfat yang dalam fasa cair dan cake yang dalam bentuk padatan yang ditampung pada Bak Pengendap (BP). Larutan yang berasal dari Filter Press (FP) dialirkan dengan Pompa (P-05) ke dalam Tanki Penetral (T-05). Pada Tanki (T-05) direaksikan dengan MgO yang berasal dari Bin (T-04) yang bertujuan untuk menghilangkan asam sulfat sisa yang keluar dari Filter Press (FP). Larutan yang berasal dari Tanki Penetral (T-05) dipompakan oleh Pompa (P-06) kedalam Evaporator (FE). Setelah dari Evaporator, larutan dipompakan dengan Pompa (P-07) ke dalam Crystallizer (CR). Hasil dari Crystallizer (CR) yang berbentuk Kristal MgSO

O

4.7H2O dimasukkan kedalam sentrifusi (S) untuk dilakukan pemisahan. Kemudian Kristal MgSO4.7H2O diangkut dengan Belt Conveyor (BC) ke dalam gudang produk (GP) dan yang berbentuk larutan induk yang masih mengandung kristal - kristal terlarut seperti Magnesium Sulfat MgSO4 dan H2O direcycle kembali kedalam Crystallizer (CR).

Reaktor (90 O_C)

Tanki Pencampur H2SO4 12 %

Filter Press

Tanki Penetral

Evaporator (100,69 O_C)

Crystallizer (20 O_C)

Sentrifusi

H2SO4 98% H2O

MgCO3

Cake

Filtrat

MgO CO2

H2O

Gudang produk MgSO4

FeSO4

H2O

Kristal MgSO4. 7H2O

2.4 Blok Diagram Proses Blok Diagram Proses Pembuatan Magnesium

Sulfat Heptahydrate (MgSO4.7H2O)

Gambar 2.1 Blok Diagram Proses Pembuatan Magnesium Sulfat Heptahydrate

BAB III

NERACA MASSA

Kapasitas Produksi : 1.302,0833 kg/jam atau 10.000 ton/tahun Waktu Operasi : 320 hari/tahun

3.1Neraca Massa di Tanki Pencampur (T-03)

Tabel 3.1. Neraca Massa di Tanki Pencampur (T-03)

Komponen

Aliran Masuk (kg/jam)

Aliran Keluar (kg/jam)

1 2 3

H2SO4 H 98% 2 H O 2SO4 1.734,633 12% 12.431,534 14.166,167

Sub Total 1.734,633 12.431,534 14.166,167

Total 14.166,167 14.166,167

3.2Neraca Massa di Reaktor (R)

Tabel 3.2. Neraca Massa di Reaktor (R)

Komponen

Aliran Masuk (kg/jam)

Aliran Keluar (kg/jam)

3 4 5

MgCO CaCO

3 FeO

3 H2SO4 H 12% 2 MgSO O 4 CaSO FeSO 4 4 1.699,940 12.466,226 1.261,067 11,328 0,261 29,427 221,731 12.767,086 1.800,403 15,385 0,608

CO2 663,036

Sub Total 14.166,167 1.302,083 15.468,249

Total 15.468,249 15.468,249

3.3Neraca Massa di Filter Press (FP) Tabel 3.3. Neraca Massa di Filter Press

Komponen

Aliran Masuk

(kg/jam) Aliran Keluar (kg/jam)

5 6 7

MgSO4 CaSO FeSO 4 H 4 2 H O 2SO4 CO 12% 1.800,403 2 15,385 0,608 12.767,086 221,731 663,036 90,020 15,385 0,030 638,354 11,087 1.710,383 0,578 12.128, 732 210,644 663,036

Sub Total 15.468,249 754,876 14.713,373

Total 15.468,249 15.468,249

3.4 Neraca Massa di Tanki Penetral (T-05)

Tabel 3.4. Neraca Massa di Tanki Penetral (T-05)

Komponen

Aliran Masuk (kg/jam) Aliran Keluar (kg/jam)

7 8 9

MgSO4 FeSO H 4 2 H O 2SO4 CO MgO 1.710,383 2 0,578 12.128, 732 210,644 663,036 86,586 1.968,959 0,578 12.167,386 663,036

Sub total 14.713,373 86,586 14.799,959 Total 14.799,959 14.799,959

3.5 Neraca Massa di Evaporator (EV)

Tabel 3.5. Neraca Massa di Evaporator (EV)

Komponen

Aliran Masuk

(kg/jam) Aliran Keluar (kg/jam)

9 10 11

MgSO4 FeSO H 4 2 CO O 1.968,959 2 0,578 12.167,386 663,030 10.106,505 663,030 1.968,959 0,578 2.060,881

Sub Total 14.799,959 10.769,541 4.030,418 Total 14.799,959 14.799,959

3.6 Neraca Massa di Crystallizer (CR)

Tabel 3.6. Neraca Massa di Crystallizer (CR)

Komponen

Aliran Masuk (kg/jam)

Aliran Keluar (kg/jam)

11 12 14

MgSO MgSO 4 4. 7H2 FeSO O 4 H2 1.968,959 O 0,578 2.060,881 713,642 2.650,727 713,642 4.029,840 0,578 2.650,727

Sub Total 4.032,360 3.364,369 7.394,729

3.7 Neraca Massa di Sentrifusi (S)

Tabel 3.6. Neraca Massa di Sentrifusi (S)

Komponen

Aliran Masuk

(kg/jam) Aliran Keluar (kg/jam)

14 15 12

MgSO MgSO 4 4. 7H2 FeSO

O 4

H2

713,642

O

4.029,840 0,578

2.650,727

4.029,840

0,578

713,642

2.650,727

Sub Total 7.394,729 4.030,418 3.364,369

BAB IV

NERACA PANAS

Basis Perhitungan : 1 jam operasi

Satuan Operasi : kkal/jam atau kJ/jam Temperatur Referensi : 25 oC

4.1 Neraca panas pada Reaktor (R) Tabel 4.1 Neraca panas pada Reaktor (R)

Masuk (kkal/jam) Keluar (kkal/jam)

Panas umpan 71.338,928 Panas reaksi 27.787,079 Panas steam 740.518,638

Panas produk 839.644,645

Σ 839.644,645 839.644,645

4.2 Neraca panas pada Filter Press (FP) Tabel 4.2 Neraca panas pada Filter Press (FP)

Masuk (kkal/jam) Keluar (kkal/jam)

Panas umpan 839.644,645

Panas produk 839.644,645

Σ 839.644,645 839.644,645

4.3 Neraca panas pada Tangki Penetral (T-05) Tabel 4.3 Neraca panas pada Tangki Penetral (T-05)

Masuk (kkal/jam) Keluar (kkal/jam)

Panas umpan 839.644,645

Panas produk 839.644,645

4.4 Neraca panas pada Evaporator (EV) Tabel 4.4 Neraca panas pada Evaporator (EV)

Masuk (kkal/jam) Keluar (kkal/jam)

Panas umpan 839.644,645 Panas steam 5.679.053,044

Panas uap 6.252.349,433

Panas produk 266.348,256

Σ 6.518.697,689 6.518.697,689

4.5 Neraca panas pada Crystallizer (CR) Tabel 4.5 Neraca panas pada Crystallizer (CR)

Masuk (kkal/jam) Keluar (kkal/jam)

Panas umpan 266.348,256 Panas recycle -13.975,680 Panas sistem -273.711,22

Panas produk -21.338,644

BAB V

SPESIFIKASI PERALATAN

Hasil perhitungan spesifikasi peralatan pada Lampiran C diuraikan sebagai berikut :

5.1 Gudang Bahan Baku MgCO3

Fungsi : menyimpan bahan baku MgCO

(GB)

Tipe : bangunan tertutup

3 Bentuk : empat persegi panjang

Bahan konstruksi : pondasi beton, dinding batu, dan atap seng Jumlah : 1 unit

Kapasitas : 370,431 m Panjang : 9,623 m

3 Lebar : 7,17 m Tinggi : 6 m

5.2 Gudang Produk Garam Epsom (GP)

Fungsi : sebagai tempat untuk menyimpan produk garam Epsom yang akan dipasarkan

Tipe : bangunan tertutup Bentuk : empat persegi panjang

Bahan konstruksi : dinding dari beton dan atap dari seng Jumlah : 1 unit

Kapasitas : 4.030,418 kg/jam Kondisi Fisik :

Panjang : 55 m Lebar : 50 m Tinggi : 12 m

5.3 Tangki Asam Sulfat 98% (T-01)

Fungsi : menyimpan asam sulfat 98 % guna kebutuhan proses Bahan konstruksi : glass lined steel

Bentuk : silider vertikal dengan tutup elipsoidal dan alas datar. Jenis sambungan : double welded butt joints

Jumlah : 1 unit Kapasitas : 1206,24 m Kondisi Operasi :

3

• Suhu masuk : 30 0

• Tekanan : 1 atm C

Kondisi Fisik :

Diameter : 9,641 m = 379,566 in Silinder

Tinggi : 9,641 m Tebal : 1 in

5.4 Tangki H2

Fungsi : mengencerkan H

O (T-02)

2SO4 98% menjadi H2SO4 Bahan konstruksi : carbon steels SA-285 Grade C

12%

Bentuk : silider vertikal dengan tutup elipsoidal dan alas datar. Jenis sambungan : double welded butt joints

Jumlah : 1 unit

Kapasitas : 10.790,816 m Kondisi Operasi :

3

• Suhu masuk : 30 0

• Tekanan : 1 atm C

Kondisi Fisik :

Diameter : 23,955 m = 943,096 in Silinder

Tinggi : 23,955 m Tebal : 2 in

5.5 Tangki Pencampur (T-03)

Fungsi : menyimpan asam sulfat 12 % guna kebutuhan proses Bahan konstruksi : glass lined steel

Bentuk : silider vertikal dengan tutup elipsoidal dan alas datar. Jenis sambungan : double welded butt joints

Jumlah : 1 unit

Kapasitas : 11.379,937 m Kondisi Operasi :

3

• Suhu masuk : 30 0

• Tekanan : 1 atm C

Kondisi Fisik :

Diameter : 23,162 m = 911,869 in Silinder

Tinggi : 23,162 m Tebal : 2in

5.6 Bin (T-04)

Fungsi : sebagai tempat masuknya MgO ke dalam tangki penetral

Jenis : Horizontal Storage Tanks with Underwriter Label (API Standard)

Bahan : Commercial Steel

Kapasitas nominal = 10.000 gallon Diameter = 8’ – 0”

Approx Lenght = 26’ – 7”

Thickness = 1/4 “

Berat (Weight) = 8.860

No of Supports =3

5.7 Tangki Penetral (T-05)

Fungsi : Menetralkan asam sulfat sisa Bahan konstruksi : glass lined steel

Jenis sambungan : double welded butt joints

Jumlah : 1 unit

Kapasitas : 11.763,720 m Kondisi Operasi :

3

• Suhu masuk : 30 0

• Tekanan : 1 atm C

Kondisi Fisik :

Diameter : 23,420 m = 922,045 in Silinder

Tinggi : 23,420 m Tebal : 2in

5.8 Bucket Elevator (BE)

Fungsi : mengangkut bahan baku MgCO3

Jenis : Spaced – Bucket Centrifugal – Discharge Elevator

untuk diproses / dimasukkan ke dalam Reaktor (R)

Bahan : Malleable – iron

Kondisi Operasi :

Temperatur (T) : 30 o

Tekanan (P) : 1 atm (14,696 psi) C

Spesifikasinya adalah sebagai berikut: Tinggi Elevator = 25 ft = 7,62 m Ukuran Bucket = (6 x 4 x 4

4 1 ) in Jarak antar Bucket = 12 in = 0,305 m

Kecepatan Bucket = 225 ft/menit = 68,6 m/menit = 1,143 m/s Kecepatan Putaran = 43 rpm

Lebar Belt = 7 in = 0,1778 m = 17,78 cm Daya = 0,5 hp

5.9 Reaktor (R)

Fungsi : tempat terjadinya reaksi antara magnesium karbonat dan asam sulfat membentuk magnesium sulfat.

Jenis : double welded butt joints

Bentuk : silinder vertical dengan tutup dan alas ellipsoidal dilengkapi pengaduk dan jaket pendingin.

Bahan konstruksi : stainless steel type 316 (SA-204) Jumlah : 1 unit

Kapasitas : 26,4624 m Kondisi Operasi :

3

• Suhu operasi : 90 0

• Tekanan : 1 atm C

Kondisi Fisik :

Diameter : 2,822 m = 111,108 in = 9,258 ft Reaktor

Tinggi shell : 2,35 m = 7,717 ft Tinggi head : 0,176 m

Tinggi end : 0,176 m Tebal : 1/5 in

Jenis : turbin vertical blade daun 6 Pengaduk

Jumlah baffles : 0 Diameter impeller : 2,777 ft Daya motor : 11 Hp

5.10 Filter Press (FP)

Fungsi : menyaring larutan MgSO Jenis : plate and frame

4 Bahan konstruksi : kayu

Jumlah : 1 unit

Kapasitas : 13.510,903liter

Ukuran : 1450 mm Jumlah plate : 14 buah

5.11 Evaporator (EV)

Fungsi : menguapkan H2O dan CO Jenis : single evaporator, vertical tube

2 Bahan konstruksi : stainless steel type 316

Jumlah : 1 unit Kondisi Operasi :

• Suhu masuk : 90 0

• Suhu operasi : 100,69 C

0

• Tekanan : 1 atm C

Panjang pipa : 12 ft OD pipa pemanas : 11/4 Jumlah tube : 660 buah

in, BWG 14

5.12 Crystallizer (CR)

Fungsi : untuk membuat produk dengan bentuk padatan kristal MgSO4.7H2

Jenis : double welded butt joints

O.

Bentuk : silinder vertical dengan tutup dan alas ellipsoidal Bahan konstruksi : stainless steel type 316 (SA-204)

Jumlah : 1 unit Kapasitas : 4.952,748 m

Kondisi Operasi : 3

• Suhu masuk : 100,69 0

• Suhu keluar : 15

C 0

• Tekanan : 1 atm C

Kondisi Fisik :

Diameter : 18,478 m = 727,479 in = 60,623 ft Reaktor

Tinggi head : 1,155 m Tinggi end : 1,155 m Tebal : 1 in

Jenis : turbin vertical blade daun 6 Pengaduk

Jumlah baffles : 0 Diameter impeller : 2,777 ft Daya motor : 9 Hp

5.13 Pompa Tanki Asam Sulfat 98% (P-01)

Fungsi : Memompa asam sulfat 98% ke dalam Tanki Pencampur (TP-01)

Jenis : centrifugal pump

Bahan Konstruksi : Stainless steel

Jumlah : 1 unit Spesifikasinya adalah sebagai berikut :

Laju alir volumetric, Q = 0,009 ft3/s

Diameter pompa, D i,opt

Ukuran pipa nominal = 1 in

= 0,023 m = 0,899 in

Schedule pipa = 80

Diameter dalam (ID) = 0,957 in = 0,080 ft Diameter Luar (OD) = 1,32 in = 0,110 ft Luas Penampang dalam (At) = 0,005 ft2

Total Friksi, Σ F = 2,032 ft.lb f/lb Kerja pompa, W = 10,032 ft. lb

m f/lb Daya pompa = 0,05 Hp

m

5.14 Pompa Tanki H2

Fungsi : Memompa air ke dalam Tanki Pencampur (TP-01)

O (P-02)

Jenis : centrifugal pump

Jumlah : 1 unit Spesifikasinya adalah sebagai berikut :

Laju alir volumetric, Q = 0,123ft3/s

Diameter pompa, D i,opt

Ukuran pipa nominal = 3 in

= 0,070 m = 2,769 in

Schedule pipa = 80

Diameter dalam (ID) = 2,9 in = 0,242 ft Diameter Luar (OD) = 3,5 in = 0,292 ft Luas Penampang dalam (At) = 0,046 ft2

Total Friksi, Σ F = 7,922 ft.lb f/lb Kerja pompa, W = 17,92 ft. lb

m f/lb Daya pompa = 0,35 Hp

m

5.15 Pompa Tangki Pencampur (P-03)

Fungsi : Memompa asam sulfat 12 % ke dalam Reaktor (R) Jenis : centrifugal pump

Bahan Konstruksi : Stainless steel

Jumlah : 1 unit Spesifikasinya adalah sebagai berikut :

Laju alir volumetric, Q = 0,129 ft3 Diameter pompa, D

/s i,opt

Ukuran pipa nominal = 3 in

= 0,075 m = 2,95 in

Schedule pipa = 80

Diameter dalam (ID) = 2,9 in = 0,242 ft Diameter Luar (OD) = 3,5 in = 0,292 ft Luas Penampang dalam (At) = 0,046 ft

Total Friksi, Σ F = 0,73 ft.lb 2

f/lbm Kerja pompa, W = 10,73 ft. lb

f/lb Daya pompa = 0,3 Hp

5.16 Pompa Reaktor (P-04)

Fungsi : Memompakan larutan ke Filter Press (FP) Jenis : centrifugal pump

Bahan Konstruksi : Stainless steel

Jumlah : 1 unit Spesifikasinya adalah sebagai berikut :

Laju alir volumetric, Q = 0,144 ft3 Diameter pompa, D

/s i,opt

Ukuran pipa nominal = 3 in

= 0,075 m = 2,95 in

Schedule pipa = 80

Diameter dalam (ID) = 2,9 in = 0,242 ft Diameter Luar (OD) = 3,5 in = 0,292 ft Luas Penampang dalam (At) = 0,046 ft

Total Friksi, Σ F = 1,695 ft.lb 2

f/lb Kerja pompa, W = 11,69 ft. lb

m f/lb Daya pompa = 0,25 Hp

m

5.17 Pompa Filter Press (P-05)

Fungsi : Memompakan larutan ke Filter Press (FP) Jenis : centrifugal pump

Bahan Konstruksi : Stainless steel

Jumlah : 1 unit Spesifikasinya adalah sebagai berikut :

Laju alir volumetric, Q = 0,140 ft3 Diameter pompa, D

/s i,opt

Ukuran pipa nominal = 3 in

= 0,075 m = 2,93 in

Schedule pipa = 80

Diameter dalam (ID) = 2,9 in = 0,242 ft Diameter Luar (OD) = 3,5 in = 0,292 ft Luas Penampang dalam (At) = 0,046 ft

Total Friksi, Σ F = 8,584 ft.lb 2

f/lb Kerja pompa, W = 18,584 ft. lb

m f/lbm

Daya pompa = 0,45 Hp

5.18 Pompa Tanki Penetral (P-06)

Fungsi : Memompakan larutan ke Evaporator (EV) Jenis : centrifugal pump

Bahan Konstruksi : Stainless steel

Jumlah : 1 unit Spesifikasinya adalah sebagai berikut :

Laju alir volumetric, Q = 0,133 ft3 Diameter pompa, D

/s i,opt

Ukuran pipa nominal = 3 in

= 0,075 m = 2,93 in

Schedule pipa = 80

Diameter dalam (ID) = 2,9 in = 0,242 ft Diameter Luar (OD) = 3,5 in = 0,292 ft Luas Penampang dalam (At) = 0,046 ft

Total Friksi, Σ F = 1,447 ft.lb 2

f/lb Kerja pompa, W = 11,447 ft. lb

m f/lb Daya pompa = 0,25 Hp

m

5.19 Pompa Evaporator (P-07)

Fungsi : Memompakan larutan ke Evaporator (EV) Jenis : centrifugal pump

Bahan Konstruksi : Stainless steel

Jumlah : 1 unit Spesifikasinya adalah sebagai berikut :

Laju alir volumetric, Q = 0,036 ft3 Diameter pompa, D

/s i,opt

Ukuran pipa nominal = 2 in

= 0,04 m = 1,575 in

Schedule pipa = 80

Diameter dalam (ID) = 1,939 in = 0,162 ft Diameter Luar (OD) = 2,38 in = 0,198 ft Luas Penampang dalam (At) = 0,021 ft2

Total Friksi, Σ F = 0,1685 bf/lb Kerja pompa, W = 10,169 lb

m f/lb Daya pompa = 0,1 Hp

m

5.20 Bak Pengendap Cake (BP)

Fungsi : Menampung cake dari unit filter press Bentuk : persegi panjang

Bahan konstruksi : kayu Jumlah : 1 unit Sapesifikasinya adalah sebagai berikut:

Volume = 19,987 m Panjang = 3,107 m 3 lebar = 3,107 m tinggi = 2,050 m

5.21 Sentrifusi (S)

Fungsi : Memisahkan larutan induk dengan kristal yang terbentuk

Jenis : Disk-bwl centrifuge

Sapesifikasinya adalah sebagai berikut:

Laju volumetric = 41,331ft3/ jam

diameter partikel kritis = 0,024mm

volume sentrifuge = 0,00437 ft

waktu tinggal = 0,0001 jam = 0,006 menit = 0,36 s 3

tinggi sentrifusi = 0,002 m daya = 0,1 Hp

LC.22 Belt Conveyor (BC)

Fungsi : mengangkut garam epsom dari sentrifuse (SF) untuk dimasukkan ke dalam gudang produk (GP)

Jenis : Horizontal Belt Conveyor

Lebar Belt = 14 in = 35 cm Luas Area = 0,11 ft2 = 0,010 m

Kecepatan Belt normal = 200 ft/menit = 61 m/menit 2

Kecepatan Belt maksimum = 300 ft/menit = 91 m/menit

Belt Plies minimum = 3

Belt Plies maksimum =5

Kecepatan Belt = 100 ft/menit = 30,5 m/menit Daya motor yang digunakan = 0,44 Hp

BAB VI

INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA

6.1 Instrumentasi

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

Fungsi instrumentasi adalah sebagai pengontrol, penunjuk (indicator), pencatat (recorder), dan pemberi tanda bahaya (alarm). Instrumentasi bekerja dengan tenaga mekanik atau tenaga listrik dan pengontrolannya dapat dilakukan secara manual atau otomatis. Instrumen digunakan dalam industri kimia untuk mengukur variabel-variabel proses seperti temperatur, tekanan, densitas, viskositas, panas spesifik, konduktifitas, pH, kelembaban, titik embun, tinggi cairan (liquid level), laju alir, komposisi, dan moisture content. Instrumen-instrumen tersebut mempunyai tingkat batasan operasi sesuai dengan kebutuhan pengolahan (Timmerhaus, 2004).

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

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

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

Secara umum, kerja dari alat-alat instrumentasi dapat dibagi dua bagian yaitu operasi secara manual dan operasi secara otomatis. Penggunaan instrumen pada suatu peralatan proses bergantung pada pertimbangan ekonomis dan sistem peralatan itu sendiri. Pada pemakaian alat instrumentasi juga harus ditentukan apakah alat-alat itu dipasang pada peralat-alatan proses (manual control) atau disatukan dalam suatu ruang kontrol yang dihubungkan dengan bagian peralatan (automatic control). (Perry,1999).

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

 Pengendalian secara manual

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

 Pengendalian secara otomatis

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

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

 Kualitas produk dapat diperoleh sesuai dengan yang diinginkan

 Pengoperasian sistem peralatan lebih mudah

 Sistem kerja lebih efisien

 Penyimpangan yang mungkin terjadi dapat diketahui dengan cepat

Faktor-faktor yang perlu diperhatikan dalam instrumen-instrumen adalah (Timmerhaus, 2004):

1. Range yang diperlukan untuk pengukuran 2. Level instrumentasi

3. Ketelitian yang dibutuhkan 4. Bahan konstruksinya

6.1.1 Tujuan Pengendalian

Tujuan perancangan sistem pengendalian pabrik pembuatan magnesium sulfat dari magnesium karbonat dan asam sulfat adalah sebagai keamanan operasi pabrik yang mencakup :

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

• Mendeteksi situasi berbahaya kemungkinan terjadinya kebocoran alat, karena komponen zat yang digunakan pada pabrik pembuatan magnesium sulfat ini sangat mudah terbakar. Pendeteksian dilakukan dengan menyediakan alarm

dan sistem penghentian operasi secara otomatis (automatic shut down systems).

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

6.1.2 Jenis-Jenis Pengendalian dan Alat Pengendali

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

1. Feedback control

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

2. Feedforward control

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

3. Adaptive control

Sistem pengendalian yang dapat menyesuaikan parameternya secara otomatis sedemikian rupa untuk mengatasi perubahan yang terjadi dalam proses yang dikendalikannya, umumnya ditandai dengan adanya reset input pada controller

4. Inferentialcontrol

Seringkali variabel yang ingin dikendalikan tidak dapat diukur secara langsung, sebagai solusinya digunakan sistem pengendalian dimana variabel yang terukur digunakan untuk mengestimasi variabel yang akan dikendalikan, variabel terukur dan variabel tak terukur tersebut dihubungkan dengan suatu persamaan matematika.

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

Gambar 6.1 Diagram Balok Sistem Pengendalian Feedback

Pengukuran nilai keempat variabel di atas menggunakan bantuan sensor

untuk mendeteksi nilai masing-masing variabel proses. Sedangkan variabel proses yang lain termasuk dalam kategori tertentu karena variabel itu tergantung kebutuhan akan proses yang melibatkannya. Variabel proses tersebut antara lain:

a. Konsentrasi :

b. Kepadatan (density) dan spesific gravity

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

d. Kekeruhan zat cair (turbidity) dan derajat warna zat cair (clarity) controller

Elemen Pengendali

Akhir

Proses

measuring device

+

gangguan (disturbances)

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

Gambar 6.2 Sebuah Loop Pengendalian

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

Gambar 6.3 Suatu Proses Terkendali h

LEVEL CONTROLER

CONTROL VALVE POMPA BUANG

LEVEL TRANSMITTER

SUPLAI AIR

ELEMEN PENGENDALI

PROSES ELEMEN

PENGUKURAN ELEMEN

PRIMER

ELEMEN PENGENDALI

GANGGUAN SET POINT

Pada dasarnya sistem pengendalian terdiri dari (Considine,1985):

a. Elemen Primer (Primary Element)

Elemen Primer berfungsi untuk menunjukkan kualitas dan kuantitas suatu variabel proses dan menerjemahkan nilai itu dalam bentuk sinyal dengan menggunakan transducer sebagai sensor. Ada banyak sensor yang digunakan tergantung variabel proses yang ada.

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

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

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

 Sensor untuk aliran atau flow, yaitu orifice, nozzle dll.

b. Elemen Pengukuran (Measuring Element)

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

 Tipe Konvensional

Tipe ini menggunakan prinsip perbedaan kapasitansi.

 Tipe Smart

Tipe smart menggunakan microprocessor elektronic sebagai pemroses sinyal.

c. Elemen Pengendali (Controlling Element)

Elemen pengendali berfungsi menerima sinyal dari elemen pengukur yang kemudian dibandingkan dengan set point di dalam pengendali (controller). Hasilnya berupa sinyal koreksi yang akan dikirim ke elemen pengendali menggunakan processor (computer, microprocessor) sebagai pemroses sinyal pengendalian. Jenis elemen pengendali yang digunakan tergantung pada variabel prosesnya.

Untuk variabel proses yang lain misalnya:

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

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

d. Elemen Pengendali Akhir

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

control valve dan pompa sebagai elemen pengendali akhir. 1. Controlvalve

Controlvalve mempunyai tiga elemen penyusun, yaitu:

 Positioner yang berfungsi untuk mengatur posisi actuator.

 Actuatorvalve berfungsi mengaktualisasikan sinyal pengendali (valve). Ada dua jenis actuatorvalve berdasarkan prinsip kerjanya yaitu :

a. Actuatorspring/per

Actuator ini menggunakan spring/per sebagai penggerak piston actuator.

b. Actuator aksi ganda (double acting)

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

 Valve, merupakan elemen pengendali proses. Ada banyak tipe valve berdasarkan bentuknya seperti butterfly valve, valve bola, dan valve segmen.

2. Pompa Listrik

Elemen pompa terdiri dari dua bagian, yaitu:

 Actuator Pompa.

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

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

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

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

Adapun instrumentasi yang digunakan di pabrik magnesium sulfat ini mencakup:

1. Temperature Controller (TC)

Adalah alat/instrumen yang digunakan sebagai alat pengatur suhu atau pengukur sinyal mekanis atau listrik. Pengaturan temperatur dilakukan dengan mengatur jumlah material proses yang harus ditambahkan/dikeluarkan dari dalam suatu proses yang sedang bekerja.

Prinsip kerja:

Rate fluida masuk atau keluar alat dikontrol oleh diafragma valve. Rate fluida ini memberikan sinyal kepada TC untuk mendeteksi dan mengukur suhu sistem pada set point.

2. Pressure Controller (PC)

Adalah alat/instrumen yang dapat digunakan sebagai alat pengatur tekanan atau pengukur tekanan atau pengubah sinyal dalam bentuk gas menjadi sinyal mekanis. Pengatur tekanan dapat dilakukan dengan mengatur jumlah uap/gas yang keluar dari suatu alat dimana tekanannya ingin dideteksi.

Prinsip kerja:

Pressure control (PC) akibat tekanan uap keluar akan membuka/menutup diafragma valve. Kemudian valve memberikan sinyal kepada PC untuk mengukur dan mendeteksi tekanan pada set point.

3. Flow Controller (FC)

Adalah alat/instrumen yang bisa digunakan untuk mengatur kecepatan aliran fluida dalam pipa line atau unit proses lainnya. Pengukuran kecepatan aliran fluida dalam pipa biasanya diatur dengan mengatur out put dari alat, yang mengakibatkan fluida mengalir dalam pipa line.

Prinsip kerja:

Kecepatan aliran diatur oleh regulating valve dengan mengubah tekanan discharge

dari pompa. Tekanan discharge pompa melakukan bukaan/tutupan valve dan FC menerima sinyal untuk mendeteksi dan mengukur kecepatan aliran pada set point. 4. Level Controller (LC)

Adalah alat/instrumen yang dipakai untuk mengatur ketinggian (level) cairan dalam suatu alat dimana cairan tersebut bekerja. Pengukuran tinggi permukaan cairan

dilakukan dengan operasi dari sebuah control valve, yaitu dengan mengatur rate

cairan masuk atau keluar proses. Prinsip kerja:

Jumlah aliran fluida diatur oleh control valve. Kemudian rate fluida melalui valve ini akan memberikan sinyal kepada LC untuk mendeteksi tinggi permukaan pada set point.

Alat sensing yang digunakan umumnya pelampung atau transduser diafragma untuk mendeteksi dan menunjukkan tinggi permukaan cairan dalam alat dimana cairan bekerja.

Proses pengendalian pada pabrik ini menggunakan feedback control configuration karena selain biayanya relatif lebih murah, pengaturan sistem pengendaliannya menjadi lebih sederhana. Konfigurasi ini mengukur secara langsung variabel yang ingin dikendalikan untuk mengatur harga variabel yang dimanipulasi. Tujuan pengendalian ini adalah untuk mempertahankan variabel yang dikendalikan pada level yang diinginkan (set point).

Sinyal output yang dihasilkan oleh pengendali feedback ini berupa pneumatic signal yaitu dengan menggunakan udara tekan. Tipe pengendali feedback yang digunakan pada perancangan ini, yaitu :

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

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

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

Tabel 6.1 Jenis variabel pengukuran dan controller yang digunakan

Variabel Controller

Flow dan Tekanan Cairan PI

Tabel 6.2 Jenis variabel pengukuran dan controller yang digunakan (lanjutan)

Variabel Controller

Temperatur PID

Komposisi P, PI, PID

Sumber : Walas (1988)

6.1.3 Variabel-Variabel Proses dalam Sistem Pengendalian 1. Tekanan

Peralatan untuk mengukur tekanan fluida adalah kombinasi silikon oil dalam membran / plat tipis dengan pengukur kuat arus listrik. Prinsipnya adalah perubahan kuat arus listrik akibat perubahan tekanan. Instrumen ini digunakan antara lain untuk mengukur tekanan pada reaktor, dan tekanan keluaran blower.

2. Temperatur

Peralatan untuk mengukur temperatur adalah thermocouple. Instrumen ini digunakan antara lain dalam pengukuran temperatur dalam reaktor, evaporator, dan

crystallizer .

3. Laju Alir

Peralatan yang digunakan untuk mengukur laju alir fluida adalah venturimeter. Instrumen ini digunakan antara lain dalam pengukuran laju alir zat masukan reaktor.

4. Perbandingan Laju Alir

Peralatan yang digunakan adalah sambungan mekanik (mechanical linkage) yang dapat disesuaikan (adjustable), pneumatik, atau elektronik. Hasil pengukuran laju alir aliran yang satu menentukan (me-reset) set point laju alir aliran lainnya. Instrumen ini digunakan pada pengukuran laju alir umpan reaktor

5. Permukaan Cairan

Peralatan untuk mengukur level permukaan cairan adalah pelampung dan lengan gaya. Prinsipnya adalah perubahan gaya apung yang dialami pelampung akibat perubahan level cairan. Pelampung yang mengapung pada permukaan cairan selalu mengikuti tinggi permukaan cairan sehingga gaya apung pelampung dapat diteruskan ke lengan gaya, sehingga dapat diketahui tinggi cairan. Penggunaannya

adalah untuk mengukur level permukaan fluida seperti pada kolom waste heat boiler,

dan tangki.

6.1.4 Syarat Perancangan Pengendalian

Beberapa syarat penting yang harus diperhatikan dalam perancangan pabrik antara lain :

1. Tidak boleh terjadi konflik antar unit, dimana terdapat dua pengendali pada satu aliran.

2. Penggunaan supervisory computer control untuk mengkoordinasikan tiap unit pengendali.

3. Control valve yang digunakan sebagai elemen pengendali akhir memiliki opening position 70 %.

4. Dilakukan pemasangan check valve pada mixer dan pompa dengan tujuan untuk menghindari fluida kembali ke aliran sebelumnya. Check valve yang dipasangkan pada pipa tidak boleh lebih dari satu dalam one dependent line. Pemasangan check valve diletakkan setelah pompa.

5. Seluruh pompa yang digunakan dalam proses diletakkan di permukaan tanah dengan pertimbangan syarat safety dari kebocoran.

6. Pada perpipaan yang dekat dengan alat utama dipasang flange dengan tujuan untuk mempermudah pada saat maintenance.

Tabel 6.3 Daftar penggunanan instrumentasi pada Pra-rancangan Pabrik Pembuatan Magnesium Sulfat Heptahydrat

No Nama alat Instrumentasi Kegunaan

1. Tangki cairan LI Menunjukkan tinggi cairan dalam tangki 2. Pompa FC Mengontrol laju alir cairan dalam pipa 3. Reaktor TC Mengontrol temperature dalam reaktor

PC Mengontrol tekanan dalam reaktor LC Mengontrol tinggi cairan dalam reaktor 4. Filter Press PC Mengontrol tekanan dalam filter

5. Evaporator TC Mengontrol temperatur dalam evaporator

6. Crystallizer TC Mengontrol temperatur dalam crystallizer

1. Instrumentasi Tangki

Tangki dapat berfungsi untuk tempat penyimpanan atau penampungan zat cair. Pada tangki ini dilengkapi dengan level indicator (LI) yang berfungsi untuk mengontrol ketinggian cairan di dalam tangki. Prinsip kerja dari level indicator (LI) ini adalah dengan menggunakan pelampung (floater) sehingga isi tangki dapat terlihat dari posisi jarum penunjuk di luar tangki yang digerakkan oleh pelampung. Pengontrolan ketinggian permukaan cairan ini dilakukan dengan mengatur laju cairan yang masuk atau keluar dari tangki.

LI

Gambar 6.4 Instrumentasi pada tangki

2. Instrumentasi Pompa

Variabel yang dikontrol pada pompa adalah laju aliran (flow rate). Untuk mengetahui laju aliran pada pompa dipasang flow controller (FC) yang berfungsi untuk mengendalikan aliran agar kecepatan alirnya seperti yang diharapkan. Jika laju aliran pompa lebih besar dari yang diinginkan maka secara otomatis katup pengendali (control valve) akan menutup atau memperkecil pembukaan katup.

Gambar 6.5 Instrumentasi pada pompa

Produk keluaran Umpan masuk

TC

PC _LC

Steam pemanas / Air

pendingin

Kondensat/Air pendingin

keluaran

3. Instrumentasi Reaktor

Reaktor sebagai alat tempat berlangsungnya reaksi antara bahan-bahan yang digunakan. Dalam pabrik ini, reaktor sebagai tempat terjadinya reaksi magnesium karbonat dengan asam sulfat. Instrumentasi pada reaktor mencakup level controller

(LC), pressure controller (PC) dan temperature controller (TC). LC berfungsi untuk mempertahankan tinggi cairan dalam reaktor, mengendalikan ketinggian cairan dalam reaktor digunakan level control (LC) dengan tujuan agar tidak terjadi kelebihan muatan. PC berfungsi untuk mempertahankan tekanan dalam reaktor agar tetap 1 atm. Sedangkan TC berfungsi untuk mempertahankan temperatur operasi dalam reaktor agar tetap 80 °C.

Gambar 6.6 Instrumentasi pada Reaktor

6. Instrumentasi filter

Instrumentasi pada filter mencakup pressure controller (PC). PC berfungsi untuk mempertahankan tekanan pada filter.

Gambar 6.7 Instrumentasi pada filter PC

TC

TC

7. Instrumentasi cooling cryztallizer

Instrumentasi pada kristalisator mencakup temperature controller (TC). TC berfungsi untuk mempertahankan temperatur pada kristalisator agar tetap 20 °C.

Gambar 6.8 Instrumentasi pada kristalisator

6.2Keselamatan Kerja Pabrik

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

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

Statistik menunjukkan bahwa angka kecelakan rata-rata dalm pabrik kimia relatif tidak begitu tinggi. Tetapi situasi beresiko memiliki bentuk khusus, misalnya reaksi kimia yang berlangsung tanpa terlihat dan hanya dapat diamati dan

dikendalikan berdasarkan akibat yang akan ditimbulkannya. Kesalahan-kesalahan dalam hal ini dapat mengakibatkan kejadian yang fatal. (Bernasconi, 1995)

Gambar 6.9 Tingkat kerusakan di suatu pabrik

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

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

Lokasi pabrik

• Sistem pencegahan kebocoran

• Sistem perawatan

• Sistem penerangan

• Sistem penyimpanan material dan perlengkapan

• Sistem pemadam kebakaran

Disamping itu terdapat beberapa peraturan dasar keselamatan kerja yang harus diperhatikan pada saat bekerja di setiap pabrik-pabrik kimia, yaitu:

• Tidak boleh merokok atau makan

• Tidak boleh minum minuman keras (beralkohol) selama bertugas

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

Dari 330 peristiwa

28 2

300 Hanya kerusakan

benda

Cedera ringan Cedera berat sampai

Berikut ini upaya-upaya pencegahan terhadap bahaya-bahaya yang mungkin terjadi pada pra-rancangan pabrik pembuatan magnesium sulfat dapat dilakukan dengan cara :

1. Pencegahan terhadap kebakaran

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

power station, laboratorium dan ruang proses.

• Mobil pemadam kebakaran harus selalu dalam keadaan siap siaga di fire station.

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

• Fire extinguisher disediakan pada bangunan pabrik untuk memadamkan api yang relatif kecil.

• Smoke detector ditempatkan pada setiap sub-stasiun listrik untuk mendeteksi kebakaran melalui asapnya.

2. Memakai peralatan perlindungan diri

Di dalam pabrik disediakan peralatan perlindungan diri, seperti :

• Pakaian pelindung

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

• Sepatu pengaman

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

• Topi pengaman

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

• Sarung tangan

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

• Masker

Berguna untuk memberikan perlindungan terhadap debu-debu yang berbahaya ataupun uap bahan kimia agar tidak terhirup.

(Bernasconi, 1995)

3. Pencegahan terhadap bahaya mekanis

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

• Alat-alat dipasang dengan penahan yang cukup kuat

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

4. Pencegahan terhadap bahaya listrik

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

• Sistem perkabelan listrik harus dipasang secara terpadu dengan tata letak pabrik, sehingga jika ada perbaikan dapat dilakukan dengan mudah

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

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

• Setiap peralatan atau bangunan yang menjulang tinggi harus dilengkapi dengan penangkal petir yang dibumikan

5. Menerapkan nilai-nilai disiplin bagi karyawan

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

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

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

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

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

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

• Mematikan seluruh kegiatan pabrik, baik mesin maupun listrik.

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

•Instalasi pemadam dengan air

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

• Instalasi pemadam dengan CO CO

2

2 yang digunakan berbentuk cair dan mengalir dari beberapa tabung gas yang bertekanan yang disambung secara seri menuju nozel-nozel. Instalasi ini digunakan untuk kebakaran dalam ruang tertutup, seperti pada tempat tangki penyimpanan dan juga pemadam pada instalasi listrik.

BAB VII

UTILITAS

Utilitas merupakan penunjang kelancaran suatu proses produksi pabrik. Oleh karena itu, unit-unit harus dirancang sedemikian rupa sehingga dapat menjamin kelangsungan operasi suatu pabrik. Berdasarkan kebutuhannya, utilitas pabrik Magnesium Sulfat heptahydrat (garam Epsom) diklasifikasikan sebagai berikut :

1. Kebutuhan Air

Kebutuhan air ini terdiri dari:

 Kebutuhan air proses

 Kebutuhan steam

 Kebutuhan air pendingin

 Air untuk berbagai kebutuhan 2. Kebutuhan Bahan Kimia untuk utilitas 3. Kebutuhan Tenaga Listrik

4. Kebutuhan Bahan Bakar 5. Unit Pengolahan Limbah

7.1 Kebutuhan Air

Air memegang peranan penting baik untuk kebutuhan proses maupun kebutuhan domestik. Kebutuhan air dalam suatu pabrik meliputi air proses, air domestik, air pemanas, air pendingin, air keperluan ketel uap dan air pencucian peralatan. Kebutuhan air pada pabrik garam Epsom adalah sebagai berikut :

Keperluan Air Proses

Kebutuhan air proses pada pabrik garam Epsom dapat dilihat pada tabel 7.1 di bawah ini :

Tabel 7.1 Kebutuhan Air Proses pada Berbagai Alat

No Nama Alat Kode Alat Kebutuhan (kg/jam) 1 Tangki H2O T-02 12.431,534

Kebutuhan Steam

Kebutuhan Steam pada pabrik garam Epsom dapat dilihat pada tabel 7.2 di bawah ini :

Tabel 7.2 Kebutuhan steam pada Berbagai Alat

Steam yang digunakan adalah saturated steam dengan temperatur 120 0C dan tekanan 198,54 kPa. Jumlah total steam yang dibutuhkan adalah 12.194,504 kg/jam.

Tambahan untuk faktor keamanan diambil sebesar 20 % dan faktor kebocoran sebesar 10%. (Perry, 1999) maka;

Jadi total steam yang dibutuhkan = 1,3 x 12.194,504 kg/jam = 15.852,855 kg/jam.

Diperkirakan 80% kondensat dapat digunakan kembali (Evans,1978), sehingga:

Kondensat yang digunakan kembali = 80% × 15.852,855 = 12.682,284 kg/jam Kebutuhan air tambahan untuk ketel = 20% × 15.852,855 = 3.170,571 kg/jam

Kebutuhan Air Pendingin

Kebutuhan air pendingin pada pabrik garam Epsom dapat dilihat pada tabel 7.3 di bawah ini :

Tabel 7.3 kebutuhan Air Pendingin pada Berbagai Alat

No Nama Alat Kode Alat Kebutuhan (kg/jam) 1 Crystallizer K 54.681,487

Total 54.681,487

Air pendingin bekas digunakan kembali setelah didinginkan dalam menara pendingin air. Dengan menganggap terjadi kehilangan air selama proses sirkulasi,

No Nama Alat Kode Alat Kebutuhan (kg/jam) 1 Evaporator EV 10.787,826

2 Reaktor R 1.406,678

maka air tambahan yang diperlukan adalah jumlah air yang hilang karena penguapan,

drift loss, dan blowdown (Perry, 1999).

Air yang hilang karena penguapan dapat dihitung dengan persamaan ;

We = 0,00085 Wc (Pers.12-10, Perry, 1999) Dimana :

Wc = Jumlah air pendingin yang diperlukan = 54.681,487kg/jam T1 = Temperatur air pendingin masuk = 5 oC = 66,6 oF

T2 = Temperatur air pendingin keluar = 10 oC = 75,6 oF Maka :

We = 0,00085 x 54.681,487x (10-5) = 232,396 kg/jam

Air yang hilang karena drift loss biasanya 0,1 – 0,2 % dari pendingin yang masuk ke menara air (Perry, 1999). Diperkirakan drift loss 0,2 %, maka :

Wd = 0,002 x 232,396 = 0,465 kg/jam

Air yang hilang blowdown bergantung pada jumlah siklus sirkulasi air pendingin, biasanya antara 3 – 5 siklus (Perry, 1999). Diperkirakan 5 siklus, maka :

Wb kg jam

S W_e

/ 099 , 58 1 5 232,396

1= − =

−

=

Sehingga air tambahan yang diperlukan = 232,396 + 0,465 + 58,099 = 290,960 kg/jam

Air untuk berbagai kebutuhan

Tabel 7.4 Pemakaian Air untuk Berbagai Kebutuhan

No Kebutuhan Jumlah Air (Kg/jam) 1 Domestik dan kantor 250

2 Laboratorium 75

3 Kantin dan tempat ibadah 100

4 Poliklinik 75

Total 500

Maka total kebutuhan air yang diperlukan pada pengolahan awal tiap jamnya adalah = air proses + air tambahan pendingin + air berbagai kebutuhan + 20% kebutuhan steam

Sumber air untuk pabrik pembuatan garam Epsom ini berasal dari air sungai yang diperoleh di daerah pabrik yaitu di daerah Gresik, Jawa Timur. Karakteristik air sungai Gresik dapat diasumsikan sebagai berikut :

Tabel 7.5 Karakteristik Air Sungai kabupaten Gresik ( Kali tengah), Jawa Timur

Parameter Satuan Kadar

A. Fisika Kekeruhan TDS Suhu NTU mg/L 0 - 270,5 Normal C

B. Kimia Anorganik Air raksa (Hg) Cadmium (Cd) Timbal (Pb) Kromium (Cr) Cuprum (Cu) Kesadahan Kalsium Seng (zn) Sulfat (SO4) H2 mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L S Cl Nitrit 0,001 0,01 1,000 0,1 0,05 0,02 5-9 5 0,02 1,5 0,5 C. Kimia Organik

BOD DO COD mg/L mg/L mg/L 4 5 8 (Sumber : PDAM Gresik, 2007)

Untuk pengolahan awal dilakukan penyaringan selanjutnya air dipompakan ke lokasi pabrik untuk diolah dan digunakan sesuai dengan keperluannya. Pengolahan air pabrik garam Epsom terdiri dari beberapa tahap yaitu :

1.Pengendapan 2.Klarifikasi

E.3.1.6 Laboratory Charge

Diperkirakan 10 % dari total gaji karyawan (Peters, dkk. 2004). Laboratory Charge (U) = 0,10 x Rp. 6.419.000.000

= Rp. 641.900.000 E.3.1.7 Paten dan Royalti

Diperkirakan 1 % dari Modal Investasi Langsung (Peters, dkk. 2004). Paten & Royalti (V) = 0,01 x Rp. 115.247.021.065

= Rp. 1.152.470.210 E.3.1.8 Asuransi

Biaya asuransi pabrik adalah 1 % dari Modal Investasi Tetap (MIT) = 0,01 x Rp. 167.333.866.654,-

= Rp. 1.673.338.666,54,-

Asuransi karyawan 2,54% dari gaji karyawan, dimana 1% ditanggung oleh karyawan dan 1,54%ditanggung oleh perusahaan.

= 0,0154 x (12/3) x Rp 1.375.500.000,- = Rp 84.730.800,- Total biaya asuransi = Rp 1.758.069.466,-

E.3.1.9 General Expances Administrasi

Biaya administrasi per 3 bulan = Rp. 206.325.000,- Biaya administrasi per tahun = Rp. 825.300.000,-

Pemasaran dan Distribusi

Biaya pemasaran per 3 bulan = Rp. 137.550.000,- Biaya pemasaran per tahun = Rp. 550.200.000,-

Biaya distribusi diperkirakan 20 % dari pemasaran (Peters, dkk. 2004). Biaya distribusi = 0,20 x Rp. 550.200.000,-

= Rp. 110.040.000,- Research and Development

Diperkirakan 3 % dari Modal Investasi Tetap (Peters, dkk. 2004). = 0,1 x Rp. 293,582,846,474,- = Rp. 8.807.485.392,-

Total General Expance (X) = Rp. 10.293.025.395,-

E.3.1.10 PBB

Dasar perhitungan Pajak Bumi dan Bangunan (PBB) mengacu kepada Undang-Undang RI No. 20 Tahun 2000 Jo UU No. 21 Tahun 1997 tentang Bea Perolehan Hak atas Tanah dan Bangunan sebagai berikut :

1. Yang menjadi objek pajak adalah perolehan hak atas tanah dan atas bangunan (Pasal 2 Ayat 1 UU No. 20/00)

2. Dasar pengenaan pajak adalah Nilai Perolehan Objek Pajak (Pasal 6 Ayat 1 UU No. 20/00)

3. Tarif pajak ditetapkan sebesar 5 % (Pasal 5 UU No. 21/97)

4. Nilai Perolehan Objek Pajak Tidak Kena Pajak ditetapkan sebesar Rp.30.000.000,- (Pasal 7 Ayat 1 UU No. 21/97)

5. Besarnya pajak yang terutang dihitung dengan cara mengkalikan tariff pajak dengan Nilai Objek Kena Pajak (Pasal 8 Ayat 2 UU No. 21/97)

Maka berdasarkan penjelasan diatas, perhitungan PBB ditetapkan sebagai berikut :

• Tanah = Rp. 2.100.000.000,-

Wajib Pajak Pabrik Magnesium Sulfat Heptahydrate

Nilai Perolehan Objek Pajak

Bangunan = Rp. 11.012.500.000,-

Total NJOP Rp. 13.112.500.000,-

Nilai Perolehan Objek Pajak Tidak kena Pajak Rp. 30.000.000,- Nilai Perolehan Objek Pajak Kena Pajak Rp. 13.082.500.000,- Pajak Bumi dan Bangunan (Y) adalah Rp. 654.125.000,-

Total Biaya Tetap = P + Q + R + S + T + U + V + W + X + Y = Rp. 77.547.165.581

(+)

E.3.2 Variabel

E.3.2.1 Biaya Variabel Bahan Baku Proses dan Utilitas per tahun

Biaya persediaan bahan baku proses dan utilitas selama 90 hari adalah Rp. 65.757.528.030

Total biaya bahan baku dan utilitas selama 1 tahun :

112.100,-2.630.300.

Rp

.030,-65.757.528 xRp

3 12 =

   

  =

E.3.2.2 Biaya Variabel Tambahan

1. Perawatan dan Penanganan Lingkungan

Diperkirakan 0,1 % dari biaya variabel bahan baku.

Biaya perawatan lingkungan = 0,001 x Rp. 2.630.300.112.100,- = Rp. 26.303.001.121,-

2. Biaya Variabel Pemasaran dan Distribusi Diperkirakan 0,5 % dari variabel bahan baku

Biaya variabel pemasaran = 0,005 x Rp. 2.630.300.112.100,- = Rp. 13.151.500.560,-

E.3.2.3 Biaya Variabel Lainnya

Diperkirakan 0,2 % dari variabel tambahan = 0,002 x Rp.40.028.272.650,- = Rp. 8.565.452,900

Total Biaya Variabel = Rp. 2.670.320.067.000

Total Biaya Produksi = Biaya Tetap + Biaya Variabel

= Rp 77.547.165.581 + Rp. 2.670.320.067.000 = Rp.

2.747.867.232.000,-E.4 Perkiraan Laba / Rugi Perusahaan

Laba sebelum pajak = total penjualan – total biaya produksi

= Rp. 464.304.153.600,- – Rp.308.232.846.100,- = Rp. 156.071.307.500,-

E.4.1 Pajak Penghasilan

Berdasarkan UURI Nomor 17 Ayat 1 Tahun 2000, tentang Perubahan ketiga atas Undang – Undang Nomor 7 Tahun 1983 tentang Pajak Penghasilan adalah sebagai berikut (Rusdji, 2004) :

1. Penghasilan sampai dengan Rp. 50.000.000,- dikenakan pajak sebesar 10 %. 2. Penghasilan antara Rp. 50.000.000,- sampai dengan Rp. 100.000.000,-

dikenakan pajak sebesar 15 %.

3. Penghasilan diatas Rp. 100.000.000,- dikenakan pajak sebesar 30 %. Maka pajak penghasilan yang harus dibayar adalah sebagai berikut :  10 % x Rp. 50.000.000,- = Rp. 5.000.000,-  15 % x (Rp. 100.000.000 – Rp. 50.000.000) = Rp. 7.500.000,- 30%x(Rp.156.071.307.500,- – Rp.100.000.000) = Rp.46.791.392.250,-

Total PPh Rp. 46.803.892.250,- E.4.2 Laba setelah Pajak

Laba setelah pajak = laba sebelum pajak – PPh

= Rp. 156.071.307.500,-– Rp. 46.803.892.250,- = Rp. 109.267.415.300,-

E.5 Analisa Aspek Ekonomi E.5.1 Profit Margin (PM)

PM = x100%

Penjualan Total

pajak sebelum Laba

= 100 %

3.600,-464.304.15

.

.307.500,-Rp.156.071

x Rp

= 33,61 %

E.5.2 Break Even Point (BEP)

BEP = x100%

Variabel Biaya

Penjualan Total

Tetap Biaya

−

BEP = 100%

2.220,-238.113.38

. 3.600,-464.304.15 .

,915,-70,119,463 .

x Rp

Rp

Rp

−

= 31,00 %

Kapasitas produksi pada titik BEP = 31,00 % x 10.000 ton/tahun = 3.100 ton/tahun

Nilai penjualan pada titik BEP = 31,00 % x Rp. 464.304.153.600,- = 143.934.287.600

Gambar LE.1 Break Even Chart Pabrik Magnesium Sulfat Heptahydrat

ROI = 100% modal Investasix Total

pajak setelah Laba

ROI = 100%

46.474,-.293.582.8

5.300,-109.267.41

.

x Rp

Rp

= 37,21 % E.5.4 Pay Out Time (POT)

POT = x Tahun ROI 1

1

POT = x1Tahun 372

, 0

1

POT = 2,68 Tahun

E.5.5 Return On Network (RON)

RON = x100%

sendiri Modal

pajak setelah Laba

RON = 100%

7.800 176.149.70 .

5.300,-109.267.41

.

x Rp

Rp

RON = 62,03 %

E.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 :

1. Laba kotor diasumsikan mengalami kenaikan 10 % tiap tahun 2. Masa pembangunan disebut tahun ke nol

3. Jangka waktu cash flow dipilih 10 tahun

4. Perhitungan dilakukan dengan menggunakan nilai pada tahun ke 10 5. Cash flow adalah laba sesudah pajak ditambah penyusutan