Hari Asriyanto I1505011

commit to user

TUGAS AKHIR

PRARANCANGAN PABRIK SODIUM BICARBONAT DARI

SODIUM CARBONAT DAN CO

2

KAPASITAS 100.000 TON/TAHUN

Oleh:

Hari Asriyanto I1505011

JURUSAN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

commit to user

KATA PENGANTAR

Segala puji hanya bagi Tuhan Yang Maha Esa, hanya karena rahmat dan hidayah-Nya, penulis akhirnya dapat menyelesaikan penyusunan laporan tugas akhir dengan judul “Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat dari Sodium Carbonat dan CO2Kapasitas 100.000 ton / tahun”.

Dalam penyusunan tugas akhir ini penulis memperoleh banyak bantuan baik berupa dukungan moral maupun spiritual dari berbagai pihak. Oleh karena itu penulis mengucapkan terima kasih kepada :

1. Dr. Sunu H. Pranolo, selaku Ketua Jurusan Teknik Kimia FT UNS. 2. Ir. Muljadi., M.Si dan Ir. Arif Jumari., M.Sc., selaku Dosen Pembimbing

atas bimbing dan bantuannya dalam penulisan tugas akhir.

3. Wusana Agung W, S.T., M.T dan Dr. Sunu H. Pranolo, selaku penguji. 4. Endang Kwartiningsih, S.T., M.T., selaku Pembimbing Akademis. 5. Segenap Civitas Akademika, atas segala bantuannya.

Penulis menyadari bahwa laporan tugas akhir ini masih jauh dari

sempurna. Oleh karena itu penulis membuka diri terhadap segala saran dan kritik yang membangun. Semoga laporan tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi penulis dan pembaca sekalian.

Surakarta, Juli 2012

commit to user

DAFTAR ISI

Halaman Judul……… i

Lembar Pengesahan……… ii

Kata Pengantar……… iii

Daftar Isi………. iv

Daftar Tabel……… ix

Daftar Gambar………. xi

Intisari………. xii

BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Pendirian Pabrik………. 1

1.2. Kapasitas Perancangan……… 2

1.3. Penentuan Lokasi Pabrik………. 4

1.3.1 Faktor Primer………. 4

1.3.2 Faktor Sekunder……… 6

1.4. Tinjauan Pustaka………. 9

1.4.1. Macam – macam Proses Pembuatan Sodium Bicarbonat………... 9

1.4.2 Kegunaan Produk………... 11

1.4.3 Sifat – sifat Fisis dan Kimia……….. 11

1.4.3.1 Sifat-sifat Fisis dan Kimia Bahan Baku…… 11

1.4.3.2 Sifat-sifat Fisis dan Kimia Bahan Pembantu 12 1.4.3.4 Sifat-sifat Fisis dan Kimia Produk………… 14

commit to user

1.4.4 Tinjauan Proses……….. 15

BAB II DISKRIPSI PROSES 2.1. Spesifikasi Bahan dan Produk………. 16

2.1.1. Spesifikasi Bahan Baku………. 16

2.1.2. Spesifikasi Bahan Pembantu………. 16

2.1.3. Spesifikasi Produk………. 17

2.2. Konsep Proses………. 17

2.2.1. Dasar Reaksi………. 17

2.2.2. Mekanisme Reaksi……… 18

2.2.3. Kondisi Operasi………. 19

2.2.4. Tinjauan Termodinamika……….. 19

2.2.5. Tinjuan Kinetika……… 21

2.3. Diagram Alir Proses dan Langkah Proses…... 22

2.3.1. Diagram Alir Kualitatif………... 22 2.3.2. Diagram Alir Kuantitatif... 22

2.3.3. Diagram Alir Proses...……….. 22

2.3.4. Langkah Proses...……… 26

2.3.4.1 Tahap Penyiapan Bahan Baku……... 26

2.3.4.2. Tahap Reaksi...…… 26

2.3.4.3. Tahap Pemurnian Produk...…… 27

2.4. Neraca Massa Dan Panas... 28

commit to user

2.4.2. Neraca Panas... 33

2.5 Lay Out Pabrik Dan Peralatan... 39

2.5.1. Lay Out Pabrik... 39

2.5.2. Lay Out Peralatan... 42

BAB III SPESIFIKASI PERALATAN PROSES BAB IV UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM 4.1. Unit Pendukung Proses………... 62

4.1.1. Unit Pengadaan Air………... 63

4.1.1.1 Air Pendingin……… 63

4.1.1.2 Air Umpan Boiler………. 64

4.1.1.3 Air Konsumsi Umum dan Sanitasi………... 65

4.1.1.4 Pengolahan Air……… 65

4.1.1.6 Kebutuhan Air………. 68

4.1.2. Unit Pengadaan Steam……….. 70

4.1.3. Unit Pengadaan Udara Tekan……… 70

4.1.4. Unit Pengadaan Listrik……….. 71

4.1.5. Unit Pengadaan Bahan Bakar……… 75

4.1.6. Unit Pengolahan Limbah………... 76

4.2. Laboratorium……….. 77

4.2.1. Laboratorium Fisik………. 79

4.2.2. Laboratorium Analitik……….. . 79

4.2.3. Laboratorium Penelitian danPengembangan………….. 79

commit to user

4.2.4.1 Densitas………. 80

4.2.5. Prosedur Analisa Produk………. 80

4.2.5.1 Infra red Spectrofotometer... 80

4.2.6. Analisa Air……….. 80

BAB V MANAJEMEN PERUSAHAAN 5.1. Bentuk Perusahaan……….. 82

5.2. Struktur Organisasi………... 84

5.3. Tugas dan Wewenang………. 86

5.3.1. Pemegang Saham……… 86

5.3.2. Dewan Komisaris……… 87

5.3.3. Dewan Direksi………. 88

5.3.4. Staf Ahli……….. 89

5.3.5. Kepala Bagian………. 90

5.4. Pembagian Jam Kerja Karyawan……… 98

5.4.1. Karyawan non shift / harian……… 98

5.4.2. Karyawan Shift / Ploog………... 98

5.5. Status Karyawan dan Sistem Upah………. 101

5.6. Penggolongan Jabatan, Jumlah Karyawan, dan Gaji………….. 101

5.6.1. Penggolongan Jabatan………. 101

5.6.2. Jumlah Karyawan dan Gaji………. 102

5.7. Kesejahteraan Sosial Karyawan……….. 104

5.8. Manajemen Perusahaan………... 106

commit to user

5.8.2. Pengendalian Produksi……… 108

BAB VI ANALISA EKONOMI 6.1. Penaksiran HargaPeralatan………. 110

6.2. Dasar Perhitungan………... 112

6.3. Penentuan Total Capital Investment (TCI)……… 112

6.4. Hasil Perhitungan……… 114

6.4.1. Fixed Capital Invesment(FCI)……… 114

6.4.2. Working Capital Investment(WCI)……… 115

6.4.3. Total Capital Investment(TCI)………... 115

6.4.4. Direct Manufacturing Cost(DMC)……… 115

6.4.5. Indirect Manufacturing Cost(IMC)………... 116

6.4.6. Fixed Manufacturing Cost(FMC)……….. 116

6.4.7. Total Manufacturing Cost(TMC)………... 116

6.4.8. General Expense (GE)……… 117

6.4.9. Total Production Cost(TPC)……….. 117

6.4.10. Analisa Kelayakan……….. 117

Daftar Pustaka……… xiv Lampiran

commit to user

DAFTAR TABEL

Tabel 1.1 Data Kapasitas Produksi Sodium Bicarbonat Dunia... 2

Tabel 1.2 Data Import Sodium Bicarbonat Di Indonesia... 3

Tabel 2.1 Neraca Massa di Mixer 1 (M-01)... 28

Tabel 2.2 Neraca Massa di Reaktor (R)... 28

Tabel 2.3 Neraca Massa di Rotary Drum Vacuum Filter (RDVF)... 29

Tabel 2.4 Neraca Massa di Rotary Dryer (RD-01)... 29

Tabel 2.5 Neraca Massa di Cyclone (C01)... 30

Tabel 2.6 Neraca Massa di Bucket Elevator (BE-02)... 30

Tabel 2.7 Neraca Massa di Total... 31

Tabel 2.8 Neraca Panas di Mixer (M-01)... 33

Tabel 2.9 Neraca Panas di Exspansion Valve (Exp-01)... 33

Tabel 2.10 Neraca Panas di HE-01... 34

Tabel 2.11 Neraca Panas di Reaktor (R-01)... 34

Tabel 2.12 Neraca Panas di Rotary Drum Vacuum Filter (RDVF)... 35

Tabel 2.13 Neraca Panas di HE-02... 35

Tabel 2.14 Neraca Panas di Rotary Dryer (RD-01)... 35

Tabel 2.15 Neraca Panas di Cyclone (C-01)... 36

Tabel 2.16 Neraca Panas di Bucket Elevator (BE-02)... 36

Tabel 2.17 Neraca Panas Total... 37

Tabel 4.1 Kebutuhan Air Pendingin dan Air Pemadam... 68

commit to user

Tabel 4.3 Kebutuhan Air Konsumsi Umum danSanitasi... 69

Tabel 4.4 Kebutuhan listrik untuk keperluan proses danutilitas... 72

Tabel 4.5 Jumlah lumen berdasarkan luas bangunan... 73

Tabel 4.6 Total KebutuhanListrik... 74

Tabel 5.1 Perincian Jumlah Karyawan Proses... 91

Tabel 5.2 Perincian Jumlah Karyawan Utilitas... 92

Tabel 5.3 Jadwal Pembagian Kelompok Shift... 99

Tabel 5.4 Jumlah Karyawan Menurut Jabatan... 102

Tabel 5.5 Perincian Golongan dan Gaji Karyawan... 104

Tabel 6.1 Indeks Harga Alat... 111

Tabel 6.2 Fixed Capital Invesment... 114

Tabel 6.3 Working Capital Investment... 115

Tabel 6.4 Direct Manufacturing Cost... 115

Tabel 6.5 Indirect Manufacturing Cost... 116

Tabel 6.6 Fixed Manufacturing Cost... 116

Tabel 6.7 General Expense... 117

commit to user

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1 Grafik Impor Sodium Bicarbonat di Indonesia…... . 3 4

Gambar 1.2 Peta Kota Cilegon……….. 8

Gambar 1.3 Peta Lahan Pendirian Sodium Bicarbonat………... 8

Gambar 2.1 Skema Mekanisme Reaksi...…………. 19

Gambar 2.2 Diagram Alir Kualitatif………... 23

Gambar 2.3 Diagram Alir Kuantitatif... 24

Gambar 2.4 Diagram Alir Proses………... 25

Gambar 2.5 Diagram Arus Neraca Massa Pabrik Sodium Bicarbonat... 32

Gambar 2.6 Diagram Arus Neraca Panas Pabrik Sodium Bicarbonat... 38

Gambar 2.7 Tata LetakPabrik………... 41

Gambar 2.8 Tata Letak Peralatan Proses………... 43

Gambar 4.1 Skema Pengolahan Air KTI……… 68

Gambar 5.1 Struktur Organisasi Pabrik Sodium Bicarbonat... 87

Gambar 6.1 Chemical Engineering Cost Index………. 111

commit to user

INTISARI

Hari Asriyanto, 2012, Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonatdari Sodium

Carbonatdan CO2dengan Kapasitas 100.000 ton/tahun.

Sodium Bicarbonat merupakan bahan bahan kimia berbentuk serbuk putih dan mempunyai peranan penting di berbagai industri khususnya industri makanan. Manfaat

lain dari sodium bicarbonat digunakan dalam industri kosmetik, farmasi, produk

pencuci, dan masih banyak manfaat lainnya. Untuk memenuhi kebutuhan di dalam

negeri, maka dirancang pabrik sodium bicarbonat dengan kapasitas 100.000 ton/tahun.

Hal ini di dasarkan atas kebutuhan sodium bicarbonat yang terus meningkat setiap

tahunnya. Kebutuhan bahan baku pabrik sodium bicarbonat pada kapasitas tersebut

adalah sodium carbonate sebesar 63080,58 ton/tahun, H2O sebesar 15858,68 ton/tahun

dan CO2sebesar 30436,97 ton/tahun.

Pabrik ini direncanakan berdiri di kawasan industri Cilegon, Banten, pada tahun 2014. Pabrik dibangun di atas tanah dengan luas 10.000 m2. Pemilihan lokasi tersebut didasarkan pertimbangan penyediaan bahan baku, pemasaran, transportasi, tenaga kerja, dan ketersediaan sarana-sarana pendukung lain. Pabrik beroperasi selama 24 jam per hari,

dan 330 hari per tahun dengan waktu shut downsatu bulan.

Sodium bicarbonat dibuat dari sodium carbonat dan CO2 pada suhu 40ºC dan tekanan 3 atm dalam reaktor gelembung dengan kondisi isothermal non adiabatik.

Bahan baku yang dibutuhkan adalah sodium carbonat 99,8 %. Bahan penunjang

prosesnya antara lain CO2100%, dan air sebagai pelarut. Konversi untuk reaksi ini 98%

dengan yield 98%. Reaksi pembentukan sodium carbonatberlangsung secara eksotermis

sehingga diperlukan pendingin. Tahap proses meliputi tahap penyiapan bahan baku, tahap

reaksi pembentukan sodium bicarbonat, dan tahap pemurnian produk. Pemurnian produk

dilakukan dengan proses filterisasi, dan pengeringan. Produk yang dihasilkan adalah

sodium bicarbonatdengan kemurnian 99,9% dan impuritas berupa air.

Unit pendukung proses pabrik meliputi unit recovery, unit pengadaan air pendingin sebanyak 93.991,038 ton/jam, unit pengadaan air sebanyak 121.675,835 kg/jam, steam sebanyak 2.027,110 kg/jam, udara tekan sebanyak 100 m3/jam, tenaga listrik sebesar 228,2 kW, dan bahan bakar berupa batu bara sebanyak 204,682 kg/jam dan solar sebanyak 22,471 L/jam. Pabrik juga didukung laboratorium yang mengontrol mutu bahan baku, produk, air, serta pengolahan limbah.

Bentuk perusahaan yang dipilih adalah Perseroan Terbatas (PT), dengan struktur

organisasi line and staff. Sistem kerja karyawan berdasarkan pembagian jam kerja yang

terdiri dari karyawan shift dan non-shift. Jumlah kebutuhan tenaga kerja sebanyak 179 orang.

Dari hasil analisis ekonomi diperoleh ROI (Return of Investment) sebelum dan

sesudah pajak sebesar 41,42% dan 31,06%, POT (Pay Out Time) sebelum dan sesudah

pajak selama 1,79 tahun dan 2,19 tahun, BEP (Break Even Point) 46,13%, dan SDP (Shut

Down Point) 18,45%. Sedangkan DCF (Discounted Cash Flow) sebesar 30,18 %.

Berdasarkan hasil evaluasi diatas, maka pabrik sodium bicarbonatdari sodium carbonat

dan CO2 dengan kapasitas 100.000 ton/tahun dinilai layak didirikan karena memenuhi standar persyaratan pendirian suatu pabrik.

commit to user

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Pendirian Pabrik

Perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi disertai dengan kemajuan sektor industri telah menuntut semua negara ke arah industrialisasi. Indonesia sebagai negara berkembang banyak melakukan pembangunan di segala bidang. Sampai saat ini pembangunan sektor industri mengalami peningkatan, salah satunya adalah pembangunan sektor industri kimia. Namun ketergantungan impor luar negeri masih lebih besar dibandingkan ekspornya. Indonesia masih banyak mengimpor bahan baku atau produk industri kimia dari luar negeri. Sebagai contoh, Sodium Bicarbonatyang menempati peranan penting dalam industri hulu maupun hilir.

Ketergantungan impor telah menyebabkan devisa negara berkurang, sehingga diperlukan suatu usaha penanggulangan. Salah satu upaya adalah mendirikan pabrik untuk memenuhi kebutuhan dalam negeri. Dengan pendirian pabrik diharapkan dapat membuka kesempatan untuk alih teknologi, membuka lapangan kerja baru, menghemat devisa negara dan membuka peluang berdirinya pabrik lain yang menggunakan produk dari pabrik tersebut.

Sodium Bicarbonat, juga dikenal sebagai Baking soda, adalah senyawa kimia dengan rumus kimia NaHCO3. Sodium Bicarbonatmerupakan bahan kimia yang berbentuk serbuk putih yang banyak digunakan dalam industri makanan,

commit to user

farmasi, pemadam kebakaran dan bermacam-macam industri yang lain seperti kosmetika, karet, plastik, produk pencuci maupun dalam proses texstil.

1.2 Kapasitas Perancangan

Dalam penentuan kapasitas perancangan pabrik Sodium Bicarbonat diperlukan beberapa pertimbangan yaitu kebutuhan produk dan ketersediaan bahan baku.

1.2.1 Kapasitas PabrikSodium Bicarbonatdi Dunia

Untuk memproduksi Sodium Bicarbonatharus diperhitungkan juga kapasitas produksi yang menguntungkan. Kapasitas produksi secara komersial yang telah ada terlihat pada tabel berikut:

Tabel 1.1 Kapasitas Produksi Sodium Bicarbonatdi Luar Negeri

No. Pabrik Negara Kapasitas (ton/tahun)

1 Solvay Chemical. Inc Amerika Serikat 125.000

2 Natural Soda Amerika Serikat 125.000

3 Penrice Soda Pruduct PT. Ltd Australia 500.000

4 Sinochen Nanjing Cina 200.000

5 Tianjin Soda Cina 50.000

1.2.2 Kebutuhan Sodium Bicarbonatdi Indonesia

Berdasarkan data statistik, kebutuhan Sodium Bicarbonat di Indonesia mengalami fluktuasi. Kebutuhan jumlah Sodium Bicarbonat yang diimpor Indonesia dari luar negeri setiap tahun dari tahun 2004 sampai tahun 2009 dapat dilihat pada Tabel 1.2 dan pada Gambar 1.1

commit to user

Tabel 1.2 Data Impor Sodium Bicarbonatdi Indonesia Tahun Jumlah Sodium Bicarbonat (kg)

2004 _45.016.004

2005 _40.446.591

2006 _49.347.356

2007 _51.029.512

2008 _59.499.189

2009 _79.721.344

(Sumber : BPS, 2011) Dari data di atas akan diperoleh grafik sebagai berikut :

Gambar 1.1 Grafik impor Sodium Bicarbonatdi Indonesia Bila dilakukan pendekatan regresi linier, akan diperoleh persamaan : y = 7.000.000 x + 30.000.000

dengan : y = jumlah imporSodium Bicarbonat(kg/tahun) x = tahun ke

Jadi untuk tahun 2014 diperkirakan Indonesia membutuhkan Sodium Bicarbonat± sebesar 107.000.000 kg/tahun.

commit to user

1.2.3 Ketersedian Bahan Baku

Untuk menjamin kelangsungan pabrik Sodium Bicarbonat, maka penyediaan bahan baku harus benar – benar dipikirkan. Bahan baku pembuatan Sodium Bicarbonat yaitu Sodium Carbonat yang dapat diperoleh dari PT. Sinochem Nanjing, Cina, yang mempunyai kapasitas produksi 300.000 ton/tahun dengan harga U$. 0,15 /kg. Dalam proses ini Sodium Carbonat yang dibutuhkan sekitar 63.207 ton/tahun. Sedangkan sumber CO2 diperoleh dari Samator Gas, Cilegon, Banten, dengan harga U$. 0,6 /kg. CO2 yang dibutuhkan dalam proses ini sekitar 31.436,972 ton/tahun.

Dengan data kapasitas tersebut di atas maka ditetapkan kapasitas pabrik Sodium Bicarbonat sebesar 100.000 ton/tahun, dengan harapan : 1. Dapat memenuhi kebutuhan Sodium Bicarbonatdalam negeri. 2. Dapat merangsang berdirinya industri-industri lainnya yang

menggunakan Sodium Bicarbonat.

1.3 Pemilihan Lokasi Pabrik

Pemilihan lokasi pabrik sangat penting dalam menentukan kelangsungan hidup suatu pabrik. Pada dasarnya ada 2 faktor yang menentukan dalam pemilihan lokasi pabrik yaitu:

commit to user

1.3.1 Faktor Primer

a. Letak pabrik terhadap bahan baku

Sumber bahan baku merupakan faktor yang paling penting dalam pemilihan lokasi pabrik terutama pada pabrik yang membutuhkan bahan baku dalam jumlah besar. Hal ini dapat mengurangi biaya transportasi dan penyimpanan sehingga perlu diperhatikan harga bahan baku, jarak dari sumber bahan baku, biaya transportasi, ketersediaan bahan baku yang berkesinambungan dan penyimpanannya. Apabila bahan baku didapatkan dengan cara mengimpor maka yang harus diperhatikan adalah jarak pabrik ke pelabuhan. Bahan baku CO2 diperoleh dari Samator Gas Indonesia yang berlokasi di Cilegon, sedangkan Sodium Carbonat, didapatkan dengan cara mengimpornya dari Cina. Kawasan industri Cilegon cukup dekat dengan pelabuhan sehingga tidak memberatkan biaya operasional.

b. Pemasaran Produk

Dengan pesatnya pembangunan industri di tempat tersebut maka pasar untuk penjualan produk cukup baik.

c. Sarana Transportasi

Sarana dan prasarana transportasi sangat diperlukan untuk proses penyediaan bahan baku dan pemasaran produk. Kawasan Industri Cilegon dekat dengan Pelabuhan Merak yang mempermudah pengiriman produk maupun penerimaan bahan baku. Selain itu kawasan ini juga dekat dengan sarana dan prasarana transportasi seperti bandara Soekarno-Hatta dan sarana

commit to user

pengangkutan dengan kereta api maupun jalan raya, sehingga memberi kemudahan dalam operaisional adsministrasi dan pengelolaan manajemen. d. Tersedianya utilitas (sumber air dan tenaga listrik)

Perlu diperhatikan sarana – sarana pendukung seperti tersedianya air, listrik dan saran lainnya sehingga proses produksi dapat berjalan dengan baik. Kawasan industri cilegon merupakan kawasan industri yang terencana sehingga kebutuhan utilitas seperti tenaga listrik, air dan bahan bakar dapat diatasi. Kebutuhan air dapat diperoleh dari PT.KTI yang memiliki kapasitas 57.024.000.000 m3/tahun (57.024 ton/tahun). (www.krakatautirta.co.id). Sedangkan unit pengadaan listrik diambil dari PLN setempat dan generator sebagai cadangan.

e. Tenaga Kerja

Tersedianya tenaga kerja yang terampil mutlak diperlukan untuk menjalankan mesin – mesin produksi dan juga bagian pemasaran dan administrasi. Tenaga kerja dapat direkrut dari daerah Jakarta, Jawa Barat, Jawa Tengah dan sekitarnya.

1.3.2 Faktor Sekunder a. Perluasan Area Pabrik

Cilegon memiliki kemungkinan untuk perluasan pabrik karena mempunyai areal yang cukup luas. Hal ini perlu diperhatikan karena dengan semakin meningkatnya permintaan produk, akan menuntut adanya perluasan pabrik.

commit to user

b. Karakteristik Lokasi

Menyangkut iklim di daerah tersebut serta kondisi sosial dan sikap masyarakatnya yang sangat mendukung bagi sebuah kawasan industri terpadu. Maka dari itu Cilegon bisa digunakan sebagai lokasi pendirian Pabrik Sodium Bicarbonat.

c. Kebijaksanaan Pemerintah

Sesuai dengan kebijaksanaan pengembangan industri, pemerintah telah menetapkan daerah Cilegon sebagai kawasan industri yang terbuka bagi investor asing. Pemerintah sebagai fasilitator telah memberikan kemudahan-kemudahan dalam perizinan, pajak, dan lain-lain yang menyangkut teknis pelaksanaan pendirian suatu pabrik.

d. Kemasyarakatan

Dengan masyarakat yang akomodatif terhadap perkembangan industri dan tersedianya fasilitas umum untuk hidup bermasyarakat, maka lokasi di Cilegon dirasa tepat untuk didirikan Pabrik Sodium Bicarbonat.

commit to user

Gambar 1.1 Peta Kota Cilegon

Gambar 1.2 Peta lahan pendirian pabrik Sodium Bicarbonat Keterangan : Kawasan dalam lingkaran merah adalah lahan pendirian pabrik

commit to user

Dengan memperhatikan faktor-faktor tersebut di atas maka lokasi pabrik akan didirikan di wilayah KIEC (Krakatau Industri Estate Cilegon) lokasi di Cilegon, Banten dengan luas -/+ 2,5 Ha.

1.4 Tinjauan Pustaka

1.4.1 Macam-macam Proses

Dalam pembuatan Sodium Bicarbonat didasarkan beberapa proses penting, antara lain

1.4.1.1 Proses Amonium-Soda

Proses Amonium-Soda sering juga disebut proses Solvey. Merupakan salah satu metode dalam pembuatan industri alkali Sodium Carbonatdan Sodium Bicarbonat. Dalam proses ini Sodium Carbonat ataupun Sodium Bicarbonatakan dihasilkan dari mereaksikan amonia, karbon dioksida dengan air. Proses Solvey merupakan proses yang paling tua dan bahkan masih digunakan dalam pembuatan Sodium Carbonat dan Sodium Bicarbonat. Dalam proses ini, air laut atau air garam disemprotkan dari atas menara, sedangkan amonia dan karbon dioksida dialirkan melalui bawah menara. Menara yang biasa dipake adalah menara perforated plates dan rotaring blades. Selama reaksi berlangsung, produk yang dihasilkan yaitu Sodium Bicarbonat akan mengalir ke arah samping menara, rotaring scrubber atau blades bergerak kearah samping menara dan membawanya dengan screw conveyor.

Reaksinya :

NH3(g) + H2O + CO2(g) NH4HCO3(aq)

commit to user

Dalam proses ini dihasilkan hasil samping berupa amonium chlorida. Dan amonium chlorida ini dimurnikan dengan cara sublimasi. Sodium Bicarbonat ini apabila diberi perlakuan pemanasan 2000C maka akan terbentuk menjadi Sodium Carbonat, air, dan karbon dioksida.

2NaHCO3(s) Na2CO3(s) + H2O + CO2 (http://farisarizki.blogspot.com/2010/11)

1.4.1.2 Proses Sodium Bicarbonat Murni

Proses ini merupakan proses pembuatan Sodium Bicarbonat yang terbuat dari larutan Sodium Carbonat jenuh yang direaksikan dengan gas carbon dioksida secara berlawanan arah di dalam suatu reaktor pada suhu 400C. Suspensi Sodium Bicarbonat yang terbentuk kemudian akan dikeluarkan dari dasar menara. Disaring suatu filter daun putar. Ampas saringan akan dikeringkan di rotary dryer. Sodium Bicarbonatyang dibuat dengan cara ini mempunyai kemurnian 99,9%. Reaksi :

Na2CO3(s) + H2O + CO2(g) 2 NaHCO3 (Shreve, hal 230, 1956)

Proses ini tidak menghasilkan hasil samping, dan hampir tidak ada limbah yang dihasilkan. Sedangkan proses ini dikenal sebagai teknologi ramah lingkungan.

Dengan membandingkan kedua proses pembuatan Sodium Bicarbonat yang telah diuraikan diatas, maka dalam perancangan ini dipilih proses Sodium Bicarbonat murni. Pemilihan ini didasarkan atas beberapa kelebihan yang dimiliki proses ini dibandingkan dengan proses yang lain yaitu :

1. Produk yang dihasilkan mempunyai konversi yang tinggi.

2. Tidak menghasilkan hasil samping dan sedikit menghasilkan limbah.

commit to user

1.4.2. Kegunaan Produk

Sodium Bicarbonat atau baking soda sangat banyak dipakai dalam industri makanan, pada pembuatan karet, dalam produk farmasi sebagai anti asam dalam natrium api, untuk pengurasan asap cerobang dan berbagai pemakaian kecil yang sangat beragam.

1.4.3. Sifat Fisis dan Kimia

1.4.3.1. Bahan Baku

1. Sodium Carbonat

Sifat Fisis (Kirk and othmer. 1979) :  Rumus Molekul : Na2CO3

 Wujud : Serbuk

 Berat Molekul : 106 g/gmol  Titik Didih (1 atm) : 851 º C

 Kelarutan : 32,3 g/100g air pada 400C  Densitas : 2,533 g/cm3pada 300C Sifat Kimia(Perry. RH, 1999) :

 Bereaksi dengan SiO2menghasilkan Na2O Na2CO3+ SiO2 Na2O + SiO2+ CO2  Bereaksi dengan Ca(OH)2menghasilkan NaOH

Na2CO3+ Ca(OH)2 2 NaOH + CaCO3  Bereaksi dengan CaCl2menjadi CaCO3

commit to user

2. CO2

Sifat Fisis(www.wikipedia.com/2010) :  Rumus Kimia : CO2

 Berat Molekul : 44 g/gmol  Titik Lebur : -570C  Titik Didih : -780C

 Kemurnian : 100%

Sifat Kimia(www.wikipedia.com/2010) :

 Carbon Dioksida sangat stabil pada suhu biasa. Jika dipanaskan sampai diatas 17000C reaksi berjalan ke kanan (1,5% pada 22270C).

2 CO2 CO + O2

 Carbon Dioksida dapat direduksi dengan H2. CO2+ H2 CO + H2O

 Carbon Dioksidadapat bereaksi dengan amoniummembentuk amonium carbonat.

CO2+ 2 NH3 NH2COONH4 1.4.3.2. Bahan Pembantu

3. Air

Sifat Fisis (Perry, RH, 2008) :  Rumus molekul : H2O  Berat molekul : 18 g/gmol  Titik didih (1 atm) : 100 °C

commit to user

 Tekanan kritis : 218 atm  Temperatur kritis : 374,2 °C  Panas difusi : 1,43 kkal/gmol  Panas penguapan : 9,71 kkal/gmol  Panas pembentukan : -68,31 kkal/gmol

 Indeks bias : 1,333

 Densitas : 0,9982 g/cm3

 Viskositas (cp) : 0,6985

Sifat Kimia(Pudjaatmaka, 1984) :  Merupakan senyawa kovalen polar.

 Merupakan elektrolit lemah dan mampu menghantarkan listrik karena terionisasi.

H2O H++ OH - Bersifat netral.

 Dapat menguraikan garam menjadi asam dan basa.  Pelarut yang baik.

 Bereaksi dengan oksida logam membentuk hidroksida yang bersifat basa dan apabila bereaksi dengan oksida non logam membentuk asam.

commit to user

1.4.3.3. Produk

1. Sodium Bicarbonat

Sifat Fisis(www.wikipedia.com/2010) :

 Rumus Molekul : NaHCO3

 Berat Molekul : 84,007 g/gmol

 Titik Lebur : 2700C

 Densitas : 2,173 g/cm3pada 300C

 Kelarutan : 12,7 g/100 g air pada suhu 400C  Penampakkan : serbuk putih

 Kemurnian : 99,9%

Sifat-sifat Kimia(www.wikipedia.com/2010) :

 Bereaksi dengan asam akan menghasilkan Natrium dan Gas NaHCO3+ H+ Na++ H2O + CO2

commit to user

1.4.4. Tinjauan Proses Secara Umum

Menurut Sherve 1956, proses pembuatan Sodium Bicarbonat terbuat dari larutan Sodium Carbonat jenuh yang direaksikan dengan gas Carbon Dioksidasecara berlawanan arah di dalam suatu reaktor gelembung pada suhu 400C dan tekanan 3 atm. Konversi yang dicapai dalam proses ini adalah 98%. Reaksi yang terjadi :

Na2CO3(s) + H2O + CO2(g) NaHCO3(s)

Suspensi Sodium Bicarbonatyang terbentuk kemudian akan dikeluarkan dari dasar menara, disaring di dalam suatu filter daun putar. Ampas saringan akan akan dikeringkan di dalam rotary dryer. Sodium Bicarbonat yang dibuat dengan cara ini mempunyai kemurnian 99,9%.

commit to user

BAB II

DESKRIPSI PROSES

2.1 Spesifikasi Bahan dan Produk 2.1.1. Spesifikasi Bahan Baku

1. Sodium Carbonat (Na2CO3)

Sumber : PT. Sinochem Nanjing

Fase : Serbuk (30 ºC, 1 atm)

Berat Molekul : 106 g/gmol

Kemurnian : 99,8%

Impuritas (air) : 0,2% 2. CO2

Sumber : PT. Samator Gas

Fase : Gas (30 ºC, 1 atm)

Berat Molekul : 44 g/gmol

Kemurnian : 100%

2.1.2. Spesifikasi Bahan Pembantu 1. Air (H2O)

Sumber : PT. KTI

Fase : Cair (30 ºC, 1 atm)

Berat Molekul : 18 g/gmol Spesific Gravity : 1

Titik Didih : 100 ºC

commit to user

2.1.3. Spesifikasi Produk

1. Sodium Bicarbonat (www.wikipedia.com/2010) :

Fase : Serbuk (30 ºC, 1 atm)

Warna : Putih

Berat Molekul : 84,01 g/gmol

Densitas : 2,173 g/cm3

Melting point : 270 ºC

Kemurnian : min 99,9 %

Impuritas : max 0,1 %

2.2. Konsep Proses 2.2.1 Dasar Reaksi

Reaksi pembuatan Sodium Bicarbonat yaitu reaksi antara larutan Sodium Carbonat dengan Carbon Dioksida sehingga menghasilkan Sodium Bicarbonat. Reaksi :

Na2CO3 + H2O + CO2 2NaHCO3 Sodium Carbonat Air Carbon Dioksida Sodium Bicarbonat

Reaksi yang terjadi adalah eksotermis dan merupakan reaksi irreversible, dan dijalankan secara isotermis pada suhu 400C dan tekanan 3 atm.

2.2.2. Mekanisme Reaksi

Menurut Levenspiel, 1999, reaksi pembuatan Sodium Bicarbonat merupakan reaksi heterogen pada fase gas–cair. Untuk mengetahui mekanisme reaksi dalam reaksi fase gas-cair terlebih dahulu harus

commit to user

mengetahui faktor yang paling berpengaruh dalam proses yaitu: reaksi kimia, transfer massa maupun keduanya.

Faktor yang paling berpengaruh dalam proses bisa diketahui dengan menghitung nilai Hatta Number (MH).

Bila :

MH> 2 = reaksi kimia relatif sangat cepat dibandingkan dengan transfer massa, sehingga transfer massa yang paling berpengaruh.

0,02 < MH < 2 = transfer massa dan reaksi kimia sama – sama berpengaruh.

MH< 0,02 = reaksi kimia relatif sangat lambat dibandingkan transfer massa, sehingga reaksi kimia yang paling berpengaruh.

Dalam perhitungan diperoleh MH sebesar 0,09411, sehingga dapat dketahui bahwa transfer massa dan reaksi kimia sama-sama berpengaruh. Jadi reaksi terjadi di antara film dan badan cairan.

Mekanisme reaksinya adalah sebagai berikut :

2 AL A B 2 H k . .C k

M 



film melewati difusi transfer film di maksimum konversi M_H2 

commit to user

Liquid

Gas

PA

CB

CA

Gambar 2.1 Skema Mekanisme Reaksi

2.2.3. Kondisi Operasi

Menurut Shreve 1956, pembuatan Sodium Bicarbonat dari Sodium Carbonat dan CO2 dilakukan dalam reaktor gelembung (bubble reactor) pada suhu 40 °C dan pada tekanan 3 atm. Reaksi berlangsung secara eksotermis, sehingga membutuhkan pendingin. Pembuatan Sodium Bicarbonat ini memiliki konversi 98 % dan diperoleh kemurnian produk sebesar 99,9%.

2.2.4. Tinjauan Termodinamika

Menurut Perry 1999, untuk menentukan sifat reaksi apakah berjalan secara eksotermis atau endotermis, maka perlu pembuktian dengan menggunakan panas reaksi (ΔH) pada reaksi 3 atm. Panas reaksi (ΔH) dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan:

ΔH° = Σ ΔH°f produk -Σ ΔH°f reaktan Persamaan reaksi :

Na2CO3 + H2O + CO2 2NaHCO3

Keterangan gambar :

PA = tekanan larutan Na2CO3 CA= konsentrasi larutan Na2CO3 CB = konsentrasi CO2

commit to user

Data-data harga ΔH°f untuk masing-masing komponen pada 298°K adalah:

ΔH°f Na2CO3 = -275.230 kcal/kmol ΔH°f H2O = -57.796 kcal/kmol ΔH°f CO2 = -94.052 kcal/kmol

ΔH°f NaHCO3 = -222.100 kcal/kmol Jika ΔH = (-) maka reaksi bersifat eksotermis

Jika ΔH = (+) maka reaksi bersifat endotermis ΔH°reaksi = Σ ΔH°f produk -Σ ΔH°f reaktan

= 2(-222.100 ) – ((-275.230)+(-57.796)+(94.052)) = -17.220 kcal/kmol

Menurut Yaws, 1999, dari harga ΔH sebesar -17.220 kcal/kmol dapat disimpulkan bahwa reaksi ini adalah eksotermis. Untuk mengetahui reaksi pembuatan Sodium Bicarbonat termasuk reaksi reversible atau irreversible, maka harus dihitung harga tetapan kesetimbangan (K)

Diketahui data-data sebagai berikut : ΔG°f Na2CO3 = -251.360 kcal/kmol ΔG°f H2O = -54.635 kcal/kmol ΔG°f CO2 = -94.260 kcal/kmol

commit to user

Perubahan energi Gibbs reaksi dapat dihitung dengan persamaan : ΔG°reaksi = Σ ΔG°f produk -Σ ΔG°f reaktan

=2 (-202.870) – ((-251.360)+(-54.635)+(-94.260)) = -22.949 kcal/kmol

ΔG°reaksi 1 = -RT ln K

298,15K ol.K 1,987kca/m kcal/kmol 22.949 -RT -ΔG K ln     = 38,737

K = 6,66 x 1016

Untuk harga tetapan kesetimbangan pada T = 313,15 K

          1 o 1 T 1 T 1 R -ΔH K K ln

Kreaksi = 1,654 x 1016

Dari perhitungan diatas tampak bahwa harga K sangat besar, sehingga reaksi yang terjadi merupakan reaksi irreversible.

2.2.5. Tinjauan Kinetika

Proses pembuatan Sodium Bicarbonatmerupakan reaksi eksotermis. Reaksi yang terjadi :

Reaksi

Na2CO3 + H2O + CO2 2NaHCO3 A + B C Reaksi di atas merupakan reaksi tunggal :

Dapat dituliskan : -rA= k x CAx CB

commit to user

Dari perhitungan yang terlampir diperoleh nilai k sebesar : = 3,021 m3/kmol.menit

= 0,05035 m3/kmol.s = 181,3 m3/kmol.jam

2.3. Diagram Alir Proses dan Langkah Proses 2.3.1. Diagram Alir Kualitatif

Diagram alir kualitatif dapat dilihat pada gambar 2.2 2.3.2. Diagram Alir Kuantitatif

Diagram alir kuantitatif dapat dilihat pada gambar 2.3 2.3.3. Diagram Alir Proses

commit to user

2.3.4. Langkah Proses

Secara garis besar, langkah proses pembuatan Sodium Bicarbonat dapat dibagi menjadi 3 tahap utama :

1.Tahap penyiapan bahan baku 2.Tahap reaksi

3.Tahap pemurnian produk 2.3.4.1 Tahap Penyiapan Bahan Baku

Sodium Carbonat yang disimpan fase padat pada suhu 30°C dan tekanan 1 atm diumpankan ke Mixer-01 dicampur dengan air dari Tangki-01 pada suhu 30 °C di tambah arus recycle 7, diaduk hingga menjadi larutan jenuh Na2CO3.

2.3.4.2 Tahap Reaksi Pembentukan Sodium Bicarbonat

Umpan reaktor dari Mixer-01 dipompakan ke dalam reaktor menggunakan bantuan pompa (P-02). Gas CO2diumpankan pada tekanan 3,42 atm dan suhu 40°C melalui bagian bawah reaktor, dimana gas CO2 sebelumnya dilewatkan ekspander (E-01) dan dipanaskan dengan heat exchanger (HE-01). Didalam reaktor gelembung terjadi reaksi antara larutan Na2CO3dan gas CO2 membentuk NaHCO3. Reaksi berlangsung secara eksotermis sehingga diperlukan pendingin agar suhu dalam reaktor tetap pada 40°C. Pendingin reaktor menggunakan air yang masuk pada suhu 30°C dan keluar pada suhu 35°C. Untuk menjaga tekanan didalam reaktor tetap 3 atm, reaktor dilengkapi dengan exhaust valve yang akan membuang gas CO2sisa ke atmosfer. Produk yang diperoleh dari reaktor

commit to user

adalah Sodium Bicarbonat, produk samping berupa air, serta sisa reaktan berupa Sodium Carbonat. Dimana hasil samping ini digunakan kembali sebagai umpan Mixer-01 (recycle). Produk reaktor kemudian diumpankan ke unit pemurnian.

2.3.4.3 Tahap Pemurnian Produk

Produk reaktor, diumpankan ke Rotary filter (RDVF-01) untuk dipisahkan dari filtratnya, NaHCO3 yang terbawa filtrat ikut dimasukkan ke mixer (M-01) dengan menggunakan pompa (P-03) sehingga tidak ada yang terbuang. Cake yang terbentuk mengandung air dengan kadar 5% berat cake. Cake keluar filter diangkut dengan menggunakan screw conveyor (SC) kemudian dikeringkan di dalam Rotary dryer (RD-01) dengan menggunakan udara panas pada suhu 1750C dan tekanan 1 atm. Udara diperoleh dari lingkungan dengan blower (B-01) dan dipanaskan dalam heat exchanger(HE-02) sampai suhu 1750C dan dialirkan ke Rotary dryer (RD-01). Debu NaHCO3 yang terbawa keluar udara ditangkap kembali dengan Cyclone (C-01) sekitar 90% berat dan bersama hasil keluaran Rotary dryer (RD-01) diangkut dengan belt conveyor (BC-02) dan Bucket elevator (BE-01) ke Silo produk (S-02) yang kemudian langsung dikemas di unit pengemasan produk.

2.4. Neraca Massa dan Neraca Panas

Produk : Sodium Bicarbonat99,9% berat

Kapasitas perancangan : 100.000 ton/tahun Waktu operasi selama 1 tahun : 330 hari

commit to user

2.4.1. Neraca Massa

a. Neraca Massa di Mixer 1 (M-01) Tabel 2.1. Neraca Massa di Mixer 1 (M-01)

Komponen INPUT (kg/jam)

OUTPUT (kg/jam) Arus 1 Arus 2 Arus 7 Arus 3

Na2CO3 7.964,720 _{162,545 8.127,266}

H2O 15,961 2.002,359 _{23.143,493 25.161,813}

NaHCO3 _{127,538 127,538}

CO2 Udara Jumlah

7.980,682 2.002,359 23.433,577 33.416,617 33.416,617 33.416,617

b. Neraca Massa di Reaktor (R) Tabel 2.2. Neraca Massa di Reaktor (R)

Komponen INPUT (kg/jam) OUTPUT (kg/jam) Arus 3 Arus 4 Arus 5 Arus 6

Na2CO3 8.127,266 162,545

H2O 25.161,813 23.808,033

NaHCO3 127,538 12.753,801

CO2 3.969,315 661,552

Udara 3,363

Jumlah 33.416,617 3.969,315 661,552 36.724,379

commit to user

c. Neraca Massa di Rotary Filter (RDVF-01) Tabel 2.3. Neraca Massa di Rotary Filter 1 (MD-01)

Komponen

INPUT

(kg/jam) OUTPUT (kg/jam)

Arus 6 Arus 7 Arus 8

Na2CO3 162,545 162,545

H2O _{23.808,033 23.143,493 664,540}

NaHCO3 12.753,801 127,538 12.626,263

CO2 Udara

Jumlah 36.724,379 23.433,577 13.290,803 36.724,379

d. Neraca Massa Rotary Dryer (RD-01)

Tabel 2.4. Neraca Massa di Rotary Dryer (RD-01)

Komponen INPUT (kg/jam) OUTPUT (kg/jam) Arus 8 Arus 9 Arus 10 Arus 11 Na2CO3

H2O 664,540 _{12,513 652,028}

NaHCO3 12.626,263 _12.500,000

126,263 CO2

Udara

28.866,091 28.866,091

Jumlah 13.290,803 28.866,091 12.512,513 29.644,381

commit to user

e. Neraca Massa Cyclone (C-01)

Tabel 2.5. Neraca Massa di Cyclone (C-01)

Komponen

INPUT

(kg/jam) OUTPUT (kg/jam)

Arus 11 Arus 12 Arus 13

Na2CO3 H2O

652,028 651,914 0,114

NaHCO3

126,263 12,626 113,636

CO2 Udara

28.866,091 28.866,091

Jumlah 29.644,381 29.530,631 113,750

29.644,381

f. Neraca Massa Bucket Elevator (BE-01)

Tabel 2.6. Neraca Massa di Bucket Elevator (BE-01)

Komponen

INPUT (kg/jam) OUTPUT (kg/jam)

Arus 10 Arus 13 Arus 14

Na2CO3

H2O _{12,513 0,114 12,626}

NaHCO3 _{12.500,000 113,636 12.613,636}

CO2 Udara

Jumlah 12.512,513 113,750 12.626,263

commit to user

NERACA MASSA TOTAL

Tabel 2.7. Neraca Massa Total

Komponen

INPUT (kg/jam) OUTPUT (kg/jam)

Arus 1 Arus 2 Arus 4 Arus 9 Arus 5 Arus 12 Arus 14

Na2CO3 7.964,720

H2O 15,961 2.002,359 651,914 12,626

NaHCO3 12,626 12.613,636

CO2 3.969,315 661,552

Udara 28.866,091 28.866,091

Jumlah

7.980,682 2.002,359 3.969,315 28.866,091 661,552 29.530,631 12.626,263

.u

n

s.

a

c.

id

d

ig

ilib

.u

n

s.

a

c.

id

c

o

m

m

it

t

o

u

ser

P ra ra n ca n g a n P a b rik S o d iu m B ic a rb o n a t d a ri S o d iu m C a rb o m a t d a n C O 2 K a p a si ta s 1 0 0 .0 0 0 t o n /t a h u n knik Kimi a UNS 43 MIXER 1 atm 40 C REAKTOR 3 atm 40 C FILTER 1 atm 40 C CYCLONE 1 atm 40 C DRYER 1 atm 70 C

H2O umpan _CO2

Na2CO3

H2O

Gambar 2.5 Diagram Arus Neraca Massa Pabrik Sodium Bicarbonat

Na2CO3

H2O

NaHCO3

Na2CO3

H2O

NaHCO3

Na2CO3

NaHCO3

H2O

NaHCO3

H2O

udara NaHCO3

H2O

udara

NaHCO3

H2O

NaHCO3

H2O

udara 1 2 3 5 4 6 7 8 9 11 10 12 13 BIN PRODUK NaHCO3

H2O

LOOP 1 LOOP 2

14

NaHCO3

commit to user

2.4.2. Neraca Panas

Basis perhitungan : 1 jam

a. Neraca Panas di Mixer 01 (M-01) Tabel 2.8. Neraca Panas di Mixer 1 (M-01)

Komponen Panas Masuk

(kJ/Jam)

Panas Keluar (kJ/Jam)

Arus 1 _66.065,192

Arus 2 _41.957,434

Arus 7 _{1.460.195,616}

Arus 3 1.568.218,242

Jumlah _{1.568.218,242 1.568.218,242}

b. Neraca Panas di Exspansion Valve (Exp-01) Tabel 2.9. Neraca Panas di Exspansion Valve (Exp-01)

Komponen Panas Masuk

(kJ/Jam)

Panas Keluar (kJ/Jam)

Arus 4a _17.357,945

Arus 4b 4.434,950

Panas karena Ekspansi 12.922,995

Jumlah

commit to user

c. Neraca Panas di HE 01

Tabel 2.10. Neraca Panas di HE-01

Komponen Panas Masuk

(kJ/Jam)

Panas Keluar (kJ/Jam)

Arus 4b _4.434,950

Arus 12 _{6.083.549,148}

Arus 4 45.917,504

Beban Arus 12 a 6.042.066,594

Jumlah _{6.087.549,098 6.087.549,098}

d. Neraca Panas di Reaktor (R-01) Tabel 2.11. Neraca Panas di reaktor (R-01)

Komponen Panas Masuk

(kJ/Jam)

Panas Keluar (kJ/Jam)

Umpan arus 3 _{1.568.218,242}

Udara arus 4 _45.917,504

Panas Reaksi _{2.106.905,864}

Arus 5 _8.714,451

Arus 6 _{1.819.587,621}

Panas yang diserap _{1.892.739,538}

commit to user

e. Neraca Panas di Rotary Filter-01

Tabel 2.12. Neraca Panas di Rotary Filter (RDVF-01)

Komponen Panas Masuk

(kJ/Jam)

Panas Keluar (kJ/Jam)

Arus 6 _{1.819.587,621}

Arus 7 _{1.460.195,616}

Arus 8 359.392,006

Jumlah _{1.819.587,621 1.819.587,621}

f. Neraca Panas di HE- 02

Tabel 2.13. Neraca Panas di HE-02

Komponen Panas Masuk

(kJ/Jam)

Panas Keluar (kJ/Jam)

Arus 9a _{2.735.447,955}

Arus 9 _{4.245.269,517}

Panas yang ditambahkan _{6.980.717,472}

Jumlah _{6.980.717,472 6.980.717,472}

g. Neraca Panas di Rotary Dryer (RD-01) Tabel 2.14. Neraca Panas di Rotary Dryer (RD-01)

Komponen Panas Masuk

(kJ/Jam)

Panas Keluar (kJ/Jam)

Arus 8 _359.392,006

Arus 9 _{6.980.717,472}

Arus 10 _{1.108.484,581}

Arus 11 _{6.093.611,581}

commit to user

Jumlah _{7.340.109,478 7.340.109,478}

h. Neraca Panas di Cyclone (C-01)

Tabel 2.15. Neraca Panas di Cyclone (C-01)

Komponen Panas Masuk

(kJ/Jam)

Panas Keluar (kJ/Jam)

Arus 11 _{6.093.611,950}

Arus 12 _{6.083.549,148}

Arus 13 _10.062,803

Jumlah _{6.093.611,950 6.093.611,950}

i.Neraca Panas di Bucket Elevator (BE-01)

Tabel 2.16. Neraca Panas di Bucket Elevator (BE-01)

Komponen Panas Masuk

(kJ/Jam)

Panas Keluar (kJ/Jam)

Arus 10 _{1.108.484,581}

Arus 13 _10.062,803

Arus 14 _{1.118.547,384}

commit to user

NERACA PANAS TOTAL

Tabel 2.17. Neraca Panas Total

Komponen

PANAS MASUK (KJ/Jam)

PANAS KELUAR (KJ/Jam)

Arus Arus

Sodium Carbonat 1 _66.065,192

Air 2 41.957,434

Carbon Dioksida 4a 17.357,945

Udara 9a 2.735.447,955

HE-02 4.245.269,517

Panas Reaksi R-01 2.106.905,864

Carbon Dioksida 5 8.714,451

Sodium Bicarbonat 14 1.118.547,384

HE-01 12 6.042.066,594

Panas Exp-01 12.922,995

Panas hilang di RD-01 138.012,946

Panas di buang di R-01 1.892.739,538

.u

n

s.

a

c.

id

d

ig

ilib

.u

n

s.

a

c.

id

c

o

m

m

it

t

o

u

ser

P ra ra n ca n g a n P a b rik S o d iu m B ic a rb o n a t d a ri S o d iu m C a rb o m a t d a n C O 2 K a p a si ta s 1 0 0 .0 0 0 t o n /t a h u n knik Kimi a UNS 49 M-01

R-01 RDVF-₀₁ RD-01

HE-01 EV-01 HE-02 C-01 S-02 Na2CO3 H2O CO2 UDARA

Gambar 2.6 Diagram arus Neraca Panas Pabrik Sodium Bicarbonat

Condensat 1 7 2 2 3 4 5 6 7 8 9 4 4b 4a 9 9a 11 10 12 13 14 P. Reaksi Pendingin 12 12a

commit to user

2.5. Lay Out Pabrik dan Peralatan

2.5.1. Lay Out Pabrik

Tata letak pabrik merupakan suatu pengaturan yang optimal dari seperangkat fasilitas-fasilitas dalam pabrik. Tata letak yang tepat sangat penting untuk mendapatkan efisiensi, keselamatan, dan kelancaran kerja para pekerja serta keselamatan proses.

Untuk mencapai kondisi yang optimal, maka hal-hal yang harus diperhatikan dalam menentukan tata letak pabrik adalah :

1. Pabrik Sodium Bicarbonat ini merupakan pabrik baru (bukan pengembangan), sehingga penentuan lay out tidak dibatasi oleh bangunan yang ada.

2. Kemungkinan perluasan pabrik sebagai pengembangan pabrik di masa depan.

3. Faktor keamanan sangat diperlukan untuk bahaya kebakaran dan ledakan, maka perencanaan lay outselalu diusahakan jauh dari sumber api, bahan panas, dan dari bahan yang mudah meledak, juga jauh dari asap atau gas beracun.

4. Sistem kontruksi yang direncanakan adalah out door untuk menekan biaya bangunan dan gedung, dan juga karena iklim Indonesia memungkinkan konstruksi secara out door.

5. Harga tanah amat tinggi sehingga diperlukan efisiensi dalam pemakaian dan pengaturan ruangan / lahan.

commit to user

a. Daerah administrasi / perkantoran, laboratorium dan ruang kontrol Merupakan pusat kegiatan administrasi pabrik yang mengatur kelancaran operasi. Laboratorium dan ruang kontrol sebagai pusat pengendalian proses, kualitas dan kuantitas bahan yang akan diproses serta produk yang dijual

b. Daerah proses

Merupakan daerah dimana alat proses diletakkan dan proses berlangsung.

c. Daerah penyimpanan bahan baku dan produk.

Merupakan daerah untuk tangki bahan baku dan produk. d. Daerah gudang, bengkel dan garasi.

Merupakan daerah untuk menampung bahan-bahan yang diperlukan oleh pabrik dan untuk keperluan perawatan peralatan proses.

e. Daerah utilitas

Merupakan daerah dimana kegiatan penyediaan bahan pendukung proses berlangsung dipusatkan. (Vilbrant, 1959)

commit to user

N

S E W

TR UK

TR UK

commit to user

2.5.2 Lay Out Peralatan

Beberapa hal yang harus diperhatikan dalam menentukan lay out peralatan proses pada pabrik Sodium Bicarbonat, antara lain :

1. Aliran bahan baku dan produk

Pengaliran bahan baku dan produk yang tepat akan memberikan keuntungan ekonomi yang besar serta menunjang kelancaran dan keamanan produksi.

2. Aliran udara

Aliran udara di dalam dan di sekitar area proses perlu diperhatikan kelancarannya. Hal ini bertujuan untuk menghindari terjadinya stagnasi udara pada suatu tempat sehingga mengakibatkan akumulasi bahan kimia yang dapat mengancam keselamatan pekerja.

3. Cahaya

Penerangan seluruh pabrik harus memadai dan pada tempat-tempat proses yang berbahaya atau beresiko tinggi perlu adanya penerangan tambahan.

4. Lalu lintas manusia

Dalam perancangan lay out pabrik perlu diperhatikan agar pekerja dapat mencapai seluruh alat proses dangan cepat dan mudah. Hal ini bertujuan apabila terjadi gangguan pada alat proses dapat segera diperbaiki. Keamanan pekerja selama menjalani tugasnya juga diprioritaskan.

commit to user

BAB III

SPESIFIKASI PERALATAN PROSES

3.1. Reaktor

Kode : R

Fungsi : Sebagai tempat berlangsungnya reaksi antara reaktan utama Sodium Carbonat dengan CO2, membentuk Sodium Bicarbonat sebagai produk utama, dan air sebagai hasil samping.

Tipe : Bubble reactor (reaktor gelembung) Jumlah : 1

Volume : 25,171 m3

Kondisi Operasi : T = 40 ºC P = 3 atm Waktu Tinggal : 1 jam

Material :Low-alloy steel SA-204 grade C

Diameter : 3,167 m

Tinggi : 2,848 m

Tebal shell : 0,75 in

Jenis head : elliptical dished head

Tebal head : 0,75 in

Tinggi head : 0,903 m

commit to user

Luas lubang masuk (orifice)

 Diameter : 0,003 m

 Jumlah : 102.573,776 buah Pendingin

 Tipe : Coil

 Bahan : Stainless stell 308  Susunan : Helix (single)  Tinggi Coil : 2,944 m  Volume Coil : 0,314 m3 Pipa pemasukan dan pengeluaran

 Pipa pemasukan reaktan cair

IPS : 4 in

OD : 4,5 in

ID : 3,826 in

SN : 80

 Pipa pemasukan reaktan gas

IPS : 8 in

OD : 8,625 in

ID : 7,625 in

SN : 80

 Pipa pengeluaran produk cair

IPS : 6 in

commit to user

ID : 5,761 in

SN : 80

 Pipa pengeluaran produk gas

IPS : 4 in

OD : 4,5 in

ID : 4,026 in

SN : 40

3.2. Mixer 01

Kode : M-01

Fungsi : Mencampur Sodium Carbonatdan Air Tipe : Tangki berpengaduk, silinder tegak dengan torispherical head

Jumlah : 1 buah

Kondisi operasi : T out = 38,18oC P = 1 atm

Material : SA-283 grade C

Volume : 8,8 m3

Diameter : 2,2283 m

Tinggi : 2,2283 m

Tebal shell : 0,25 in

Tebal head : 0,313 in

commit to user

Tinggi total : 3,1185 m

Pengaduk

 Jenis pengaduk : Flat Blade Turbinedenganbaffle  Jumlah Pengaduk: 1 buah

 Diameter : 0,7428 m  Kecepatan : 30 rpm

 Daya : 0,05 Hp

Pipa pemasukan dan pengeluaran

 Pipa pemasukanSodium Carbonat fresh feed

IPS : 1,5 in

OD : 1,9 in

ID : 1,61 in

SN : 40

 Pipa pemasukan Airfresh feed

IPS : 1,25 in

OD : 1,66 in

ID : 1,278 in

SN : 40

 Pipa pemasukanFiltrathasil hasil filter/ recycle(Arus 7)

IPS : 4 in

OD : 4,5 in

ID : 3,826 in

commit to user

 Pipa pengeluran produk mixerM-01

IPS : 12 in

OD : 12,75 in

ID : 12,09 in

SN : 80

3.3. Filter

Kode : RDVF 01

Fungsi : Memisahkan padatan produk keluaran reaktor dari cairan

Tipe : Rotary Drum Vacum Filter

Jumlah : 1

Material : Stainless steel283 grade C

P : 1 atm

Dimensi

 Luas filter : 32,365 m2  Diameter Drum : 1,595 m  Lebar Drum : 2,393 m  Putaran filter : 0,637 rpm  Power motor : 35 hp

commit to user

3.4. Dryer

Kode : RD-01

Fungsi : Mengurangi kadar cairan (air) hingga didapatkan NaHCO399,9%

Tipe : Direct contact counter current Rotary dryer

Jumlah : 1

Material : Carbon Steel SA-283 grade C

P : 1 atm

Dimensi

 Diameter : 2,66 m

 Panjang : 19,61 m

 L/D : 7,3837

 Kecepatan putar : 2,7410 rpm  Power motor : 20 hp

3.5. Cyclone 01

Kode : C-01

Fungsi : memisahkan produk NaHCO3 yang terbawa oleh aliran gas keluar rotary dryer.

Tipe : Centrifugal cyclone Dimensi

commit to user

 Tinggi : 7,316 m

 Diameter pengeluaran gas : 1,37 m  Diameter pengeluaran padatan : 0,685 m

3.6. Tangki Air (T-01)

Kode : T-01

Fungsi : Menyimpan Air selama 1 bulan

Tipe : Tangki silinder vertikal, flat bottomed dan atap Torispherical

Jumlah : 1 buah

Kondisi operasi : T = 30oC P = 1 atm

Material : Carbon steel SA-283 grade C

Kapasitas : 1734,79m3

Diameter : 13,716 m

Tinggi : 12,802 m

Tebal shell : Course1 = 1,125 in Course2 = 1 in

Course 3 =1 in Course 4 = 0,875 in Course 5 =0,875 in Course 6 =0,75 in Course 7 =0,625 in

commit to user

Tebal head : 0,438 in

Tinggi head : 2,496 m

Tinggi total : 15,298 m

3.7. Silo 01

Kode : S-01

Fungsi : Menyimpan bahan baku Na2CO3

Tipe : Silinder tegak dengan bagian bawahcone 600 Material : Carbon steel SA 283grade C

Jumlah : 2

Kondisi operasi : T = 30 °C P = 1 atm Kapasitas : 1.361,796 m3

Diameter : 9,899 m

Tinggi : 14,848 m

Tebal shell : 0,4375 in

Tebal cone : 0,5 in

Tinggi total : 23,496 m

3.8. Silo 02

Kode : S-02

commit to user

Tipe : Silinder tegak dengan bagian bawahcone 600 Material : Carbon steel SA 283grade C

Jumlah : 1

Kondisi operasi : T = 30 °C P = 1 atm Kapasitas : 1.172,875 m3

Diameter : 9,418 m

Tinggi : 14,172 m

Tebal shell : 0,4375 in

Tebal cone : 0,5 in

Tinggi total : 22,334 m

3.9. Exspander 01

Kode : EX-01

Fungsi : Menurunkan tekanan CO2 yang akan masuk ke reaktor.

Jumlah : 1

3.10. Heat Exchanger 01

Kode : HE-01

Fungsi : Memanaskan CO2masuk reaktor

Jenis : Double pipe heat exchanger

commit to user

Luas transfer panas : 41,76 ft2

Tube

 Fluida : Fluida panas hasil keluaran cyclone  Kapasitas : 65.103,229 lb/jam

 Material : Carbon steel SA 283 grade C

 Suhu : T in = 84,80oC

Tout = 77,82oC  OD tube : 1,66 in

 Delta P : 0,0000223 Psi Anulus

 Fluida : Fluida dingin CO2umpan reaktor  Kapasitas : 8.750,751 lb/jam

 Material : Carbon Steel SA 283 grade C

 Suhu : T in = 26,28oC

T out = 40oC

 ID Anulus : 2,067 in

 JumlahHairpin : 4

 Delta P : 0,0496 Psi

 Panjang Anulus : 12 ft

Uc : 26,80388 Btu/j.F.ft2

Ud : 12,54585 Btu/j.F.ft2

commit to user

Rd : 0,00269 j.F.ft2/Btu

3.11. Heat Exchanger 02

Kode : HE-02

Fungsi : Memanaskan udara sebagai umpan rotary dryer Tipe : Shell and tube heat exchanger

Beban panas : 4.023.723,311 Btu/jam Luas transfer panas : 1576,19 ft2

Tube

 Fluida : Udara

 Kapasitas : 63.638,184 lb/jam

 Material : Carbon steel SA 283 grade C

 Suhu : T in = 30oC

Tout = 175oC

 OD tube : 1 in

 Susunan : Triangular pitch

 BWG : 18

 Pitch : 1,25 in

 Panjang tube : 16 ft  Delta P : 0,008 Psi Shell

 Fluida : Fluida panas Steam

 Kapasitas : 4.680,731 lb/jam

commit to user

 Suhu : T in = 185oC

T out = 185oC

 ID shell : 29 in

 Passes : 1

 Delta P : 0,004 Psi

Uc : 28,042 Btu/j.F.ft2

Ud : 26,3 Btu/j.F.ft2

Rd required : 0,002 j.F.ft2/Btu

Rd : 0,00240 j.F.ft2/Btu

3.12. Belt Conveyor 01

Kode : BC-01

Fungsi : Mengangkut Na2CO3 dari silo untuk diumpankan ke Mixer

Tipe : closed belt conveyor

Bahan : Kanvas

Kapaitas : 3,146 m3jam

Lebar belt : 14 in

Panjang belt : 16,487 m

commit to user

3.13. Belt Conveyor 02

Kode : BC-02

Fungsi : Mengangkut NaHCO3 keluaran RD untuk di umpankan ke silo

Tipe : closed belt conveyor

Bahan : Kanvas

Kapaitas : 5,761 m3jam

Lebar belt : 14 in

Panjang belt : 5,88 m

Power motor : 0,5 Hp

3.14. Belt Conveyor 03

Kode : BC-03

Fungsi : Mengangkut NaHCO3 keluaran Cyclone untuk di umpankan ke silo

Tipe : closed belt conveyor

Bahan : Kanvas

Kapaitas : 0,052 m3/jam

Lebar belt : 14 in

Panjang belt : 5,88 m

commit to user

3.15. Screw Conveyor 01

Kode : SC-01

Fungsi : Memindahkan hasil filter/cake menuju ke Rotary dryer

Kapsitas : 13,112 m3/Jam

Panjang Screw Conveyor : 15 ft Kecepatan putar : 45 rpm

Power motor : 1 Hp

3.16. Hopper 01

Kode : H-01

Fungsi : Tempat menampung Na2CO3dari silo sebelum diumpankan ke Mixer

Tipe : tangkisilinder denganconical bottom

Kapsitas : 3,15 m3/Jam

Diameter : 1,639 m

Tinggi total : 1,932 m

3.17. Hopper 02

Kode : H-02

Fungsi : Tempat menampung NaHCO3 dari RD dan Cyclone sebelum diumpankan ke Silo-02 Tipe : tangkisilinder denganconical bottom

commit to user

Kapsitas : 5,81 m3/Jam

Diameter : 2,012 m

Tinggi total : 2,372 m

3.18. Bucket Elevator 01

Kode : BE-01

Fungsi : Memindahkan Na2CO3ke Silo Bahan baku

Tipe : Continuous bucket elevator

Kapsitas : 1338,007 ton/Jam

Ukuran bucket : 11x18x11,75 in Kecepatan bucket : 225 ft/menit

Power motor : 5 Hp

3.19. Bucket Elevator 02

Kode : BE-02

Fungsi : Memindahkan NaHCO3dari Belt Conveyorke Hopper-02

Tipe : Continuous bucket elevator

Kapsitas : 12,63 ton/Jam

Ukuran bucket : 8x5,5x7,75 in Kecepatan bucket : 150 ft/menit

commit to user

3.20. Pompa 1

Kode : P-01

Fungsi : Mengalirkan H2O fresh feed dari T-01 ke Mixer

Tipe : Sentrifugal

Jumlah : 1

Kapasitas (gpm) : 10,304 Tenaga pompa : 0,25 Hp Tenaga motor : 0,5 Hp NPSH required : 1,3474 ft NPSH available : 35,3181 ft

Pipa

 IPS : 11/4 in

 OD : 1,66 in

 ID : 1,278 in

 SN : 80

3.21. Pompa 2

Kode : P-02

Fungsi : Mengalirkan output mixer-01 ke reaktor-01

Tipe : Sentrifugal

Jumlah : 1

commit to user

Tenaga pompa : 5 Hp

Tenaga motor : 5 Hp

NPSH required : 8,411 ft NPSH available : 35,781 ft Pipa

 IPS : 4 in

 OD : 4,5 in

 ID : 3,826 in

 SN : 80

3.22. Pompa 3

Kode : P-03

Fungsi : Mengalirkan hasil bawah RDVF-01 menuju ke Mixer-01

Tipe : Sentrifugal

Jumlah : 1

Kapasitas (gpm) : 120,6188

Tenaga pompa : 1 Hp

Tenaga motor : 1 Hp

NPSH required : 6,9296 ft NPSH available : 43,4174 ft Pipa

commit to user

 OD : 4,5 in

 ID : 3,826 in

commit to user

BAB IV

UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM

4.1. Unit Pendukung Proses

Unit pendukung proses atau yang lebih dikenal dengan sebutan utilitas merupakan bagian penting untuk penunjang proses produksi dalam pabrik. Utilitas di pabrik Sodium Bicarbonat yang dirancang antara lain :

1. Unit pengadaan air

Unit ini bertugas menyediakan dan mengolah air untuk memenuhi kebutuhan air sebagai berikut:

a. Air pendingin dan air proses b. Air umpan boiler

c. Air konsumsi umum dan sanitasi d. Air pemadam kebakaran

2. Unit pengadaan steam

Unit ini bertugas untuk menyediakan kebutuhan steamsebagai media pemanas pada ( HE-02)

3. Unit pengadaan udara tekan

Unit ini bertugas untuk menyediakan udara tekan untuk kebutuhan instrumentasi pneumatic, untuk penyediaan udara tekan di bengkel, dan untuk kebutuhan umum yang lain.

commit to user

Unit ini bertugas menyediakan listrik sebagai tenaga penggerak untuk peralatan proses, keperluan pengolahan air, peralatan -peralatan elektronik atau listrik AC, maupun untuk penerangan. Listrik di-supplay dari PLN dan dari generator sebagai cadangan bila listrik dari PLN mengalami gangguan.

5. Unit pengadaan bahan bakar

Unit ini bertugas menyediakan bahan bakar untuk boiler dan generator cadangan.

6. Unit pengolahan limbah

4.1.1. Unit Pengadaan Air

Air umpan boiler, air proses, air pendingin, air pemadam kebakaran, air konsumsi umum dan sanitasi yang digunakan adalah air yang diperoleh dari PT. Krakatau Tirta Industri (PT. KTI) yang tidak jauh dari lokasi pabrik.

4.1.1.1. Air pendingin dan Air pemadam kebakaran

Air pendingin yang digunakan adalah air yang diperoleh dari PT. KTI yang tidak jauh dari lokasi pabrik.

commit to user

4.1.1.2. Air Umpan Boiler

Untuk kebutuhan umpan boiler, sumber air yang digunakan adalah air dari PT. KTI. Beberapa hal yang harus diperhatikan dalam penanganan air umpan boiler adalah sebagai berikut:

a. Kandungan yang dapat menyebabkan korosi

Korosi yang terjadi di dalam boiler disebabkan karena air mengandung larutan-larutan asam dan garam-garam terlarut

b. Kandungan yang dapat menyebabkan kerak (scale reforming) Pembentukan kerak disebsbkan karena kesadahan dan suhu yang tinggi, yang biasanya berupa garam-garam silikat dan karbonat c. Kandungan yang dapat menyebabkan pembusaan (foaming)

Air yang biasanya diambil dari proses pemanasan bisa menyebabkan foaming pada boiler, karena adanya zat-zat organik, anorganik, dan zat-zat tidak larut dalam jumlah yang besar. Efek pembusaan terjadi pada alkalinitas tinggi.

Pengolahan Air Umpan Boiler

Air yang berasal dari PT. KTI belum memenuhi persyaratan untuk digunakan sebagai air umpan boiler, sehingga harus menjalani proses pengolahan terlebih dahulu. Air umpan boiler harus memenuhi persyaratan tertentu agar tidak menimbulkan masalah-masalah, seperti:

 Pembentukan kerak pada boiler  Terjadinya korosi pada boiler

commit to user

Tahapan pengolahan air agar dapat digunakan sebagai air umpan boiler meliputi:

a. Filtrasi b. Demineralisasi c. Deaerasi

4.1.1.3. Air Konsumsi Umum dan Sanitasi

Air ini digunakan untuk memenuhi kebutuhan air minum, laboratorium, kantor, perumahan, dan pertamanan. Air konsumsi dan sanitasi harus memenuhi beberapa syarat yang meliputi syarat fisik, syarat kimia, dan syarat bakteriologis.

Syarat fisik :

 Suhu air sama dengan suhu lingkungan  Warna jernih

 Tidak mempunyai rasa dan tidak berbau Syarat kimia:

 Tidak mengandung zat organik maupun zat anorganik  Tidak beracun

Syarat bakteriologis:

 Tidak mengandung bakteri-bakteri, terutama bakteri yang patogen 4.1.1.4. Pengolahan Air

Pengolahan air untuk kebutuhan pabrik meliputi pengolahan secara fisik dan kimia, penambahan desinfektan maupun penggunaan ion exchanger. Pengolahan air melalui beberapa tahapan:

commit to user

a. Unit demineralisasi

Unit ini berfungsi untuk menghilangkan mineral-mineral yang terkandung dalam air seperti Ca2+, Mg 2+, K+, Fe2+, Al3+, HCO3-, SO42-, Cl- dan lain-lain dengan bantuan resin. Air yang diperoleh adalah air bebas mineral yang sebagian akan diproses lebih lanjut menjadi air umpan boiler dan lainnya sebagai air proses. Demineralisasi diperlukan karena air umpan ketel dan air proses membutuhkan syarat-syarat sebagai berikut:

 Tidak menimbulkan kerak pada boiler maupun pada tube alat  Penukar panas jika steam digunakan sebagai pemanas. Kerak

akan mengakibatkan turunnya efisiensi operasi.

 Babas dari semua gas-gas yang mengakibatkan terjadinya korosi, terutama gas O2dan gas CO2

Air diumpankan ke cation exchanger yang berfungsi untuk menukar ion-ion positif/kation (Ca2+, Mg 2+, K+, Fe2+, Al3+) yang ada di air umpan. Alat ini sering disebut softeneryang mengandung resin jenis hydrogen-zeolite dimana kation-kation dalam umpan akan ditukar dengan ion H+yang ada pada resin.

Akibat tertukarnya ion H+ dari kation-kation yang ada dalam air umpan, maka air keluaran cation exchanger mempunyai pH rendah (3,7) dan Free Acid Material (FMA) yaitu CaCO3 sekitar 12 ppm. FMA merupakan salah satu parameter untuk mengukur tingkat kejenuhan resin. Pada operasi normal FMA stabil sekitar 12 ppm,

commit to user

apabila FMA turun berarti resin telah jenuh sehingga perlu diregenerasi dengan H2SO4dengan konsentrasi 4 %.

Air kemudian diumpankan ke anion exchanger. Anion exchanger berfungsi sebagai alat penukar anion-anion (HCO3-, SO42-, Cl-, NO3+, dan CO3-) yang terdapat di dalam air umpan. Di dalam anion exchanger mengandung resin jenis Weakly Basic Anion Exchanger (WBAE) dimana anion-anion dalam air umpan ditukar dengan ion OH-dari asam-asam yang terkandung di dalam umpan.

Batasan yang diijinkan pH (8,8-9,1), kandungan Na+ = 0,08-2,5 ppm. Kandungan silica pada air keluaran anion exchanger merupakan titik tolak bahwa resin telah jenuh (12 ppm). Resin digenerasi menggunakan larutan NaOH 4%. Air keluaran cation dan anion exchangerditampung dalam tangki air demineralisasi sebagai penyimpan sementara sebelum dipakai sebagai air proses dan sebelum diproses lebih lanjut di unit deaerator

b. Unit deaerator

Air yang sudah diolah di unit demineralisasi masih mengandung sedikit gas-gas terlarut terutama O2. Gas-tersebut dihilangkan dari unit deaerator karean menyebabkan korosi. Pada deaerator kadarnya diturunkan sampai kurang dari 5 ppm.

Proses pengurangan gas-gas dalam unit deaerator dilakukan secara mekanis dan kimiawi. Proses mekanis dilakukan dengan cara mengontakkan air umpan boiler dengan uap tekanan rendah,

commit to user

mengakibatkan sebagian besar gas terlarut dalam air umpan terlepas dan dikeluarkan ke atmosfer. Selanjutnya dilakukan proses kimiawi dengan penambahan bahan kimia hidrazin (N2H4). Adapun reaksi yang terjadi adalah:

N2H4(aq) + O2 N2+ 2 H2O

Gambar 4.1 Skema Pengolahan Air KTI 4.1.1.5. Kebutuhan air

a. Kebutuhan Air Pendingin dan Air pemadam kebakaran

Kebutuhan Air Pendingin dan Air pemadam kebakaran dapat dilihat pada tabel berikut :

Tabel 4.1 Kebutuhan Air Pendingin dan Air pemadam

Nama Alat lb/jam kg/jam

Air proses 4.004,718 2.002,359

R-01 220.151,598 110.075,799

Pemadam 44.030,32 22.015,160

commit to user

Jumlah air yang dibutuhkan sebagai air proses, media pendingin untuk coil pendingin, maupun air pemadam kebakaran adalah sebesar

=118.008,556 kg/jam b. Kebutuhan Air untuk Steam

Kebutuhan Air untuk steam dapat dilihat pada table berikut: Tabel 4.2 Kebutuhan Air untuk Steam

Alat Kebutuhan (kg/jam)

HE-02 1.842,827

Jumlah air 1.842,827

Kebutuhan air untuk steam = 1.842,827 kg/jam

Diperkirakan air yang hilang sebesar 20% sehingga kebutuhan make up air untuk steam = 442,278 kg/jam

c. Kebutuhan Air Konsumsi Umum dan Sanitasi

Kebutuhan Air Konsumsi Umum dan Sanitasi dapat dilihat pada tabel berikut:

Tabel 4.3 Kebutuhan Air Konsumsi Umum dan Sanitasi Kebutuhan (m3/jam)

Perkantoran 0,5

Laboratorium 0,1042

Hidran/Taman 0,4167

Perumahan 1.6667

Jumlah air 2,688

Kebutuhan air konsumsi umum dan sanitasi = 2,688 m3/jam = 2.687,500 Kg/jam

Total air yang disuplay dari PT. KTI = make up air umpan boiler + air konsumsi = 121.760,596 Kg/jam

commit to user

4.1.2. Unit Pengadaan Steam

Steam yang diproduksi pada pabrik Sodium Bicarbonat ini digunakan sebagai pemanas HE. Steam yang dihasilkan dari boiler ini merupakan saturated steamdengan suhu 185 °C dan tekanan 11,224 atm.

Untuk menjaga kemungkinan kebocoran steam pada saat distribusi, jumlah steam dilebihkan sebanyak 10%. Jadi jumlah steam yang dibutuhkan adalah 2.027,110 Kg/jam.

Spesifikasi boiler:

Kode : BO-01

Jenis : Boiler pipa api

Jumlah : 1 buah

Heating surface : 1.173,9664 ft2 Rate of steam : 4.469,007 lb/jam Tekanan steam : 11,224 atm

Suhu steam : 185 °C

Efisiensi : 80%

Bahan bakar : Batubara

Kebutuhan bahan bakar : 204,682 kg/jam

4.1.3. Unit Pengadaan Udara Tekan

Kebutuhan udara tekan untuk perancangan pabrik Sodium Bicarbonatini diperkirakan sebesar 100 m3/jam, tekanan 6,8 atm dan suhu

commit to user

30 °C. Alat untuk menyediakan udara tekan berupa kompresor yang dilengkapi dengan dryer yang berisi silika untuk menyerap air

Spesifikasi kompressor yang dibutuhkan:

Kode : KU-01

Fungsi : Memenuhi kebutuhan udara tekan

Jenis : Single Stage Reciprocating Compressor

Jumlah : 1 buah

Kapasitas : 100 m3/jam

Tekanan suction : 1 atm Tekanan discharge : 6,8 atm

Efisiensi : 80%

Daya kompressor : 15 Hp 4.1.4. Unit Pengadaan Listrik

Kebutuhan tenaga listrik di pabrik Sodium Bicarbonat ini dipenuhi oleh PLN dan generator pabrik. Hal ini bertujuan agar pasokan tenaga listrik dapat berlangsung secara kontinyu, meskipun ada gangguan pasokan dari PLN.

Generator yang digunakan adalah generator bolak-balik karena tenaga listrik yang dihasilkan cukup besar dan tegangannya dapat dinaikan atau diturunkan sesuai kebutuhan.

Kebutuhan listrik di pabrik ini antara lain terdiri dari : 1. Listrik untuk keperluan proses dan utilitas

commit to user

3. Listrik untuk penerangan

4. Listrik untuk AC

Besarnya kebutuhan listrik masing-masing keperluan di atas dapat diperkirakan sebagai berikut:

1. Listrik untuk keperluan proses dan utilitas

Kebutuhan listrik untuk keperluan proses and keperluan pengolahan air diperkirakan sebagai berikut:

Tabel 4.4 Kebutuhan listrik untuk keperluan proses dan utilitas

Nama Alat Jumlah HP Total HP

PP-01 2 0,5 0,5

PP-02 2 5 5

PP-03 2 1 1

PU-01 2 10,00 10,00

PU-02 2 2,50 2,50

PU-03 2 1,00 1,00

PU-04 2 1,25 1,25

PU-05 2 0,75 0,75

PU-06 2 1,00 1,00

PU-07 2 0,50 0,50

PS-01 1 97,83 97,83

RD-01 1 18,0 18

Jumlah 16 139,33

Jadi jumlah listrik yang dikonsumsi untuk keperluan proses dan utilitas sebesar 139,33 Hp = 114,29 kW

commit to user

2. Listrik untuk laboratorium dan instrumentasi

Diperlukan menggunakan tenaga listrik sebesar 10 kW 3. Listrik untuk penerangan

Untuk menentukan besarnya tenaga listrik digunakan persamaan;

Dengan: L : Lumen per outlet a : Luas area, ft2

F : Foot candleyang diperlukan (tabel 13 Perry 3thed) U : Koefisien utilitas (tabel 16 Perry 3thed)

D : Efisiensi lampu (tabel 16 Perry 3thed) Perhitungan jumlah lumendapat dilihat pada tabel 4.6 Tabel 4.5 Jumlah lumen berdasarkan luas bangunan :

Bangunan Luas, m2 Luas, ft2 F U D F/U.D Lumen

Pos keamanan 26 279,85 20 0,42 0,75 63,49 17768,56

Parkir 640 6888,74 10 0,49 0,75 27,21 187448,57

Musholla 64 688,87 20 0,55 0,75 48,48 33399,93

Kantin 80 861,09 20 0,51 0,75 52,29 45024,41

Kantor 800 8610,92 35 0,6 0,75 77,78 669738,14

Ruang kontrol 200 2152,73 40 0,56 0,75 95,24 205021,88

Laboratorium 200 2152,73 40 0,56 0,75 95,24 205021,88

Proses 1500 16145,47 30 0,59 0,75 67,80 1094608,34

Utilitas 1000 10763,65 10 0,59 0,75 22,60 243246,30

Ruang

generator 192 2066,62 10 0,51 0,75 26,14 54029,30

Bengkel 144 1549,97 40 0,51 0,75 104,58 162087,89

Garasi 220 2368,00 10 0,51 0,75 26,14 61908,57

Gudang 100 1076,36 5 0,51 0,75 13,07 14070,13

Pemadam 144 1549,97 20 0,51 0,75 52,29 81043,94

Tangki bahan

baku 500 5381,82 10 0,51 0,75 26,14 140701,29

Tangki produk 500 5381,82 10 0,51 0,75 26,14 140701,29

Jalan dan

taman 2544 27382,72 5 0,55 0,75 12,12 331911,78

Area perluasan 1000 10763,65 5 0,57 0,75 11,70 125890,63

Jumlah 9854 106064,99 3813622,82

D

U.

F

.

a

L



commit to user

Untuk penerangan luar ruangan = 457.802,4 lumen Untuk penerangan dalam bangunan = 3.335.820,4 lumen

Untuk semua area luar bangunan direncanakan menggunakan lampu merkuri 100 Watt, dimana lumen output tiap lampunya 3000 lumen/buah.

Jadi jumlah lampu luar ruangan = 457.802,4/3000 = 153 buah

Untuk semua area dalam bangunan direncanakan menggunakan lampu flourescent 40 Watt, dimana satu lampu instant Starting Daylight40 W mempunyai lumen output = 1920 lumen/buah

Jadi jumlah lampu dalam ruangan = 3.335.820,4/1920 = 1748 buah

Total daya penerangan adalah = (40 W x 1748 + 100 W x 153) = 85,17 kW

Tabel 4.6 Total Kebutuhan Listrik

No Kebutuhan Listrik Tenaga Listrik, kW

1. Listrik untuk keperluan proses dan utilitas 114,29 2. Listrik untuk laboratorium dan instrumentasi 10

3. Listrik untuk penerangan 85,17

Total 224,46

Generator yang digunakan sebagai cadangan sumber listrik mempunyai efisiensi 80%, sehingga generator yang disiapakan harus mempunyai output sebesar 180 kW

commit to user

Spesifikasi generator yang diperlukan:

Kode : GU-01

Fungsi : Memenuhi kebutuhan listrik

Jenis : AC Generator

Jumlah : 1 buah

Kapasitas : 190 kW

Tegangan : 220/360 V

Efisiensi : 80%

Bahan bakar : Solar

Kebutuhan bakan bakar : 22,471 L/Jam 4.1.5. Unit Pengadaan Bahan Bakar

Unit pengadaan bahan bakar mempunyai tugas untuk memenuhi kebutuhan bahan bakar boiler dan generator. Jenis bahan bakar yang digunakan adalah batubara untuk boiler dan solar untuk generator.

Pemilihan Batubara sebagai bahan bakar didasarkan pada alasan: 1. Mudah didapat

2. Lebih ekonomis

3. Mudah dalam penyimpanan

Bahan bakar yang digunakan mempunyai spesifikasi sebagai berikut:

 Batubara

Heating Value : 25000 Btu/kg

commit to user

Efisiensi boiler : 80%

 Solar

Heating Value : 18800 Btu/lb

Efisiensi : 80%

Sp. Gravity : 0,6891

Densitas : 54,319 lb/ft3

Kebutuhan bahan bakar dapat diperkirakan sebagai berikut: a. Kebutuhan bahan bakar untuk boiler

Kapasitas boiler = 3.274.911,338 Btu/jam

Bahan bakar =

Kebutuhan bahan bakar = 204,682 kg/jam b. Kebtuhan bahan bakar untuk generator

Kapasitas generator = 190 kW

Bahan bakar =

Kebutuhan bahan bakar = 22,471 L/jam

4.1.6. Unit Pengolahan Limbah

Limbah yang dihasilkan dari pabrik Sodium Bicarbonat ini adalah limbah hasil pembakaran batubara. Limbah yang dihasilkan dari

Kapasitas alat Eff. .h

Kapasitas alat Eff. ρ.h

commit to user

pembakaran ini adalah gas buang pembakaran dan abu terbang (fly ash). Limbah ini perlu penangan khusus agar tidak mencemari lingkungan. Maka dilakukan penangan sebagai berikut :

 Abu terbang (fly ash)

Untuk meningkatkan nilai ekonomisnya serta mengurangi dampak lingkungan. Saat ini abu terbang umumnya abu terbang digunakan dalam pabrik semen sebagai salah satu campuran pembuat beton, selain itu abu terbang memiliki berbagai kegunaan yang amat beragam :

o Penyususn beton untuk jalan dan bangunan o Penimbun bekas lahan pertambangan

o Aditif dalam pengolahan limbah (waste stabilization) o Konversi menjadi zeolit dan absorben

 Gas buang

Untuk mengurangi kandunga NOx yang terlepas ke udara, dengan mengunakan teknologi baru. Teknologi ini bekerja seperti “scrubber” yang membersihkan NOx dari flue gas (asap) dari boiler batubara. Alat ini menggunakan bahan kimia khusus yang disebut katalis untuk mengurangi bagian NOxmenjadi gas tidak terpolusi.

4.2. Laboratorium

Laboratorium memiliki peranan sangat besar di dalam suatu pabrik untuk memperoleh data – data yang diperlukan. Data – data tersebut digunakan untuk evaluasi unit-unit yang ada, menentukan tingkat efisiensi, dan untuk pengendalian mutu.

commit to user

Pengendalian mutu atau pengawasan mutu di dalam suatu pabrik pada hakekatnya dilakukan dengan tujuan mengendalikan mutu produk yang dihasilkan agar sesuai dengan standar yang ditentukan. Pengendalian mutu dilakukan mulai bahan baku, saat proses berlangsung, dan juga pada hasil atau produk.

Pengendalian rutin dilakukan untuk menjaga agar kualitas dari bahan baku dan produk yang dihasilkan sesuai dengan spesifikasi yang diinginkan. Dengan pemeriksaan secara rutin juga dapat diketahui apakah proses berjalan normal atau menyimpang. Jika diketahui analisa produk tidak sesuai dengan yang diharapkan maka dengan mudah dapat diketahui atau diatasi.

Laboratorium berada di bawah bidang teknik dan perekayasaan yang mempunyai tugas pokok antara lain :

a. Sebagai pengontrol kualitas bahan baku dan pengontrol kualitas produk

b. Sebagai pengontrol terhadap proses produksi

c. Sebagai pengontrol terhadap mutu air pendingin, air umpan boiler,dan lain-lain yang berkaitan langsung dengan proses produksi

Laboratorium melaksanakan kerja 24 jam sehari dalam kelompok kerja shift dan nonshift.

1. Kelompok shift

Kelompok ini melaksanakan tugas pemantauan dan analisa – analisa rutin terhadap proses produksi. Dalam melaksanakan tugasnya,

commit to user

kelompok ini menggunakan sistem bergilir, yaitu sistem kerja shift selama 24 jam dengan dibagi menjadi 3 shift dalam 4 regu kerja. Masing – masing shiftbekerja selama 8 jam.

2. Kelompok nonshift

Kelompok ini mempunyai tugas melakukan analisa khusus yaitu analisa yang sifatnya tidak rutin dan menyediakan reagen kimia yang diperlukan di laboratorium. Dalam rangka membantu kelancaran pekerjaan kelompok shift, kelompok ini melaksanakan tugasnya di laboratorium utama dengan tugas antara lain :

a. Menyediakan reagen kimia untuk analisa laboratorium

b. Melakukan penelitian atau percobaan untuk membantu kelancaran produksi

Dalam menjalankan tugasnya, bagian laboratorium dibagi menjadi : 1. Laboratorium fisik

2. Laboratorium analitik

3. Laboratorium penelitian dan pengembangan 4.2.1. Laboratorium Fisik

Bagian ini bertugas mengadakan pemeriksaan atau pengamatan terhadap sifat – sifat bahan baku, produk, dan air. Pengamatan yang dilakukan yaitu antara lain :

 specific gravity  kandungan air 4.2.2. Laboratorium Analitik

Nt = koil Kell Lc = m 14,709 m 395,516

= 26,89

Untuk perancangan dipilih jumlah koil (Nt) = 27 lilitan Koreksi

Lckoreksi = kell koil . Nt

= 14,709 m x 27 = 397,131 m

Atkoreksi = Lc . a”

= 318,752 m x 0,230 m2/m = 91,148 m2

Udkoreksi =

LMTD ΔT . At Q = F 769 , 4 6 x ft 089 , 981 Btu/j 78 , 939 . 483 . 1 2

= 23,353Btu/jam.ft2.oF

k. Tinggi koil (Hc) dan Volume koil (Vc)

Hc = (Nt-1) x jarak lilitan + (Nt + OD koil) = (27-1) x 0,11 m + (27 + 0,073 m) = 4,828 m

Vc = ¼.π.(Odkoil)2x Lc

= ¼.π.(0,07315m)2x 397,131 m = 1,668 m3

9. Perancangan Pipa

Di, opt = 3,9 . Q0,43. ρ0,13 (Wallas, 1988, pers. 6.32)

Dengan Di = diameter pipa optimum, in

a. Ukuran pipa pemasukan umpan dari Tangki Pencampur

Debit cairan = 24,053 m3/jam = 0,236 ft3/s

ρcairan = 1,389 gr/ml = 86,730 lbm/ft3

Di, opt = 3,637 in

Dari tabel 11 Kern, 1950 dipilih pipa dengan spesifikasi :

ID = 3,826 in

OD = 4,5 in

IPS = 4 in

ao = 11,5 in2

SN = 80

b. Ukuran pipa pemasukan umpan gas (CO2)

Debit gas = 572,703 m3/jam = 5,618 ft3/s

ρgas = 6,931 kg/m3 = 0,433 lbm/ft3

Di, opt = 7,605 in

Dari tabel 11 Kern, 1950 dipilih pipa dengan spesifikasi :

ID = 7,625 in

OD = 8,625 in

IPS = 8 in

ao = 45,7 in2

SN = 80

c. Ukuran pipa pengeluaran produk cair

Debit cairan = 36.724,379 m3/jam = 0,427 ft3/s

ρcairan = 842,945 kg/m3 = 52,623 lbm/ft3

Di, opt = 4,453 in

Dari tabel 11 Kern, 1950 dipilih pipa dengan spesifikasi :

ID = 5,761 in

OD = 6,625 in

IPS = 6 in

ao = 26,1 in2

d. Ukuran pipa pengeluaran produk gas (CO2)

Debit gas = 95,450 m3/jam = 0,936 ft3/s

ρgas = 6,931 kg/m3 = 0,433 lbm/ft3

Di, opt = 3,396 in

Dari tabel 11 Kern, 1950 dipilih pipa dengan spesifikasi :

ID = 4,026 in

OD = 4,5 in

IPS = 4 in

ao = 12,7 in2