PABRIK SODIUM HIPOKLORIT DARI AIR LAUT DENGAN PROSES ELEKTROLISA.

PABRIK SODIUM HIPOKLORIT

DARI AIR LAUT

DENGAN PROSES ELEKTROLISA

PRA RENCANA PABRIK

OLEH :

SAVITRY KURNIASTITI

NPM. 0831010034

PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

UNIVERSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL “VETERAN” JAWA TIMUR

i

LEMBAR PENGESAHAN

TUGAS AKHIR

PABRIK SODIUM HIPOKLORIT DARI AIR LAUT DENGAN

PROSES ELEKTROLISA

Disusun Oleh : SAVITRY KURNIASTITI

NPM : 0831010034

Telah dipertahankan dihadapan dan diterima oleh Tim Penguji Tugas Akhir Program Studi Teknik Kimia FTI UPN ’’Veteran’’ Jawa Timur

pada tanggal, 15 Juni 2012

Tim Penguji, 1.

Ir. Tutuk Harsini, MT NIP. 19520916 198203 2 001 2.

Ir. Bambang Wahyudi, MS NIP. 19580711 198503 1 001 3.

Ir. Siswanto

NIP. 19541212 198303 1 001

Mengetahui :

Dekan Fakultas Teknologi Industri

Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Jawa Timur

Ir. Sutiyono, MT NIP. 19600713 198703 1 001

Pembimbing,

Ir. I Wayan Warsa NIP. 19500515 198503 1 001

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

KATA

PENGANTAR

Puji syukur panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan segala rahmat-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan penyusunan Tugas Akhir ini dengan judul : “Pabrik Sodium Hipoklorit Dari Air Laut Dengan Proses Elektrolisa”.

Tugas Akhir ini diajukan untuk memenuhi sebagian persyaratan dalam memperoleh gelar Sarjana Teknik, Program Studi Teknik Kimia pada Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Jawa Timur.

Dalam penyusunan skripsi ini penulis telah banyak mendapatkan bantuan, bimbingan dan dorongan dari banyak pihak, maka melalui kesempatan ini penulis ingin menyampaikan rasa terima kasih yang sangat mendalam kepada :

1. Bapak Ir. Sutiyono, MT

Selaku Dekan FTI UPN “Veteran” Jawa Timur 2. Ibu Ir. Retno Dewati, MT

Selaku Ketua Program Studi Teknik Kimia, FTI,UPN “Veteran” Jawa Timur.

3. Bapak Ir. I Wayan Warsa

Selaku Dosen Pembimbing yang dengan ketulusan hati menyediakan waktu untuk memberikan bimbingan dan pengarahan kepada penulis sampai selesainya tugas akhir ini.

iii

5. Seluruh Civitas Akademik Program Studi Teknik Kimia , FTI , UPN “Veteran” Jawa Timur.

6. Bapak Siam Prijanto dan Ibu Emidawati selaku kedua orangtua serta kakak-kakakku tercinta yang telah memberikan dukungan dan bantuan baik moril maupun spirituil serta doa kepada penulis.

7. Muh. Rizal Ferdiansyah yang sudah membantu dan memberikan semangat, teman-teman ku tersayang anak B angkatan 2008 yang tidak sempat penulis ungkapkan, penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya atas dukungan dan bantuan kalian semua.

8. Meiswita Romalawati dan Silfi Nurul Hikmah sebagai teman seperjuangan. Semangat Kakak..

9. Pihak – pihak lain yang belum sempat penulis ungkapkan yang telah memberikan dukungan maupun bantuan baik secara langsung ataupun tidak langsung, penulis mengucapkan banyak terima kasih.

Penulis sadar, dalam penulisan tugas akhir ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu penulis mohon maaf yang sebesar-besarnya apabila terjadi kesalahan baik yang disengaja ataupun tidak sengaja selama penulisan tugas akhir ini.

Akhir kata, atas pehatiannya penulis ucapkan terima kasih.

Surabaya , 14 Juni 2012

Penulis

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

DAFTAR ISI

LEMBAR PENGESAHAN ... i

KATA PENGANTAR ... ii

DAFTAR ISI ... iv

DAFTAR TABEL ... v

DAFTAR GAMBAR ... vi

INTISARI ... vii BAB I PENDAHULUAN ... I-1 BAB II SELEKSI DAN URAIAN PROSES ... II-1 BAB III NERACA MASSA ... III-1 BAB IV NERACA PANAS ... IV-1 BAB V SPESIFIKASI ALAT ... V-1 BAB VI PERENCANAAN ALAT UTAMA ... VI-1 BAB VII INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA ... VII-1 BAB VIII UTILITAS ... VIII-1 BAB IX LOKASI DAN TATA LETAK PABRIK... IX -1 BAB X ORGANISASI PERUSAHAAN ... X -1 BAB XI ANALISA EKONOMI ... XI-1 BAB XII PEMBAHASAN DAN KESIMPULAN ... XII-1 DAFTAR PUSTAKA

v

DAFTAR TABEL

Tabel VII.1. Instrumentasi pada Pabrik VII - 5 Tabel VII.2. Jenis Dan Jumlah Fire – Extinguisher VII - 8 Tabel VIII.4.1 Kebutuhan Listrik Untuk Peralatan Proses Dan Utilitas VIII-63 Tabel VIII.4.2. Kebutuhan Listrik Untuk Penerangan Ruang Pabrik

Dan Daerah Proses VIII-64 Tabel IX.1. Pembagian Luas Pabrik IX - 7 Tabel X.1. Jadwal Kerja Karyawan Proses X - 9 Tabel X.2. Perincian Jumlah Tenaga Kerja X - 11 Tabel XI.1. Biaya Total Produksi Dalam Berbagai Kapasitas XI - 7 Tabel XI.2. Modal Sendiri Pada Tahun Konstruksi XI - 7 Tabel XI.3. Modal Pinjaman Pada Tahun Konstruksi XI – 8

Tabel XI.4. Tabel Cash Flow XI - 10

Tabel XI.5. Internal Rate Of Return (IRR) XI - 14

Tabel XI.7. Pay Out Periode XI – 16

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

DAFTAR GAMBAR

Gambar IX.1 Lay Out Pabrik ……….……….………… IX - 8 Gambar IX.2 Peta Lokasi Pabrik ……….……….……… IX - 10 Gambar IX.3 Lay Out Peralatan Pabrik ……….………. IX - 11 Gambar X.1 Struktur Organisasi Perusahaan ……….………… X - 13 Gambar XI.1 Grafik BEP ……….……….……… XI - 18

vii

INTISARI

Perencanaan pabrik Sodium Hipoklorit ini diharapkan dapat berproduksi dengan kapasitas 18.500 ton Sodium Hipoklorit / tahun dalam bentuk cair. Pabrik beroperasi secara continuous selama 330 hari dalam setahun.

Sodium hipoklorit sangat diperlukan oleh berbagai industri kimia di Indonesia karena banyak dipergunakan secara luas pada bidang industri kimia proses seperti pada industri kertas, dimana sodium hipoklorit merupakan bahan baku utama sebagai proses bleaching. Sodium hipoklorit juga berfungsi untuk melumpuhkan (disinfektan) mikroorganisme laut agar tidak bersarang dan merusak (biofouling) pada instalasi-instalasi yang menggunakan air laut. Sodium hipoklorit juga digunakan untuk kebutuhan rumah tangga seperti pemutih pakaian, dan juga untuk pengolahan air.

Secara singkat, uraian proses dari pabrik Sodium hipoklorit sebagai berikut :

Pertama-tama Air laut yang mengandung NaCl dan H2O dielektrolisa membentuk sodium hipoklorit Larutan produk elektrolisa kemudian diumpankan pada kolom distilasi untuk proses pemisahan Sodium Hipoklorit dengan NaCl yang masih terkandung didalam larutan produk. Sodium Hipoklorit dari kolom distilasi kemudian disimpan dalam bentuk liquid sebagai produk akhir.

Pendirian pabrik berlokasi di Sepuluh, Madura dengan ketentuan : Bentuk Perusahaan : Perseroan Terbatas Sistem Organisasi : Garis dan Staff

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

Jumlah Karyawan : 124 orang Sistem Operasi : Continuous

Waktu Operasi : 330 hari/tahun ; 24 jam/hari

Analisa Ekonomi :

* Massa Konstruksi : 2 Tahun

* Umur Pabrik : 10 Tahun

* Fixed Capital Investment (FCI) : Rp. 54.047.813.566,01 * Working Capital Investment (WCI) : Rp. 293.333.333,26 * Total Capital Investment (TCI) : Rp. 54.341.146899,27 * Biaya Utilitas (1 tahun) : Rp. 3.177.508.411,81 * Biaya Produksi Total (Total Production Cost) : Rp. 36.350.672.886,17 * Hasil Penjualan Produk (Sale Income) : Rp. 64.142.174.481 * Bunga Bank (Kredit Investasi Bank BNI) : 12%

* Internal Rate of Return : 36,84%

* Rate On Equity : 53,94%

* Pay Out Periode : 2 Tahun 10 Bulan

* Break Even Point (BEP) : 31,31%

I - 1

--- Pra Rencana Pabrik Sodium Hipoklorit

BAB I

PENDAHULUAN

I.1 LATAR BELAKANG

Natrium hipoklorit adalah senyawa kimia dengan rumus NaClO dikenal juga sebagai sodium hipoklorit. Larutan sodium hipoklorit umumnya dikenal sebagai pemutih atau chlorox, sering digunakan sebagai disinfektan atau pemutih.

Sodium hipoklorit pertama kali diproduksi pada 1789 oleh Claude Louis Berthollet di laboratorium nya di dermaga Javel di Paris, Perancis, dengan melewatkan gas klor melalui suatu larutan natrium karbonat. Cairan yang dihasilkan, yang dikenal sebagai "Eau de Javel" ("Javel air"), adalah larutan sodium hipoklorit lemah. Menjelang akhir abad kesembilan belas, ES Smith mematenkan metode produksi natrium hipoklorit melibatkan elektrolisis air garam untuk menghasilkan natrium hidroksida dan gas klorin, yang kemudian dicampur untuk membentuk natrium hipoklorit.

Sodium hipoklorit sangat diperlukan oleh berbagai industri kimia di Indonesia karena banyak dipergunakan secara luas pada bidang industri kimia proses seperti pada industri kertas, dimana sodium hipoklorit merupakan bahan baku utama sebagai proses bleaching. Sodium hipoklorit juga berfungsi untuk melumpuhkan (disinfektan) mikroorganisme laut agar tidak bersarang dan merusak (biofouling) pada instalasi-instalasi yang menggunakan air laut. Sodium hipoklorit juga digunakan untuk kebutuhan rumah tangga seperti pemutih pakaian, dan juga untuk pengolahan air.

Proses produksi sodium hypochlorite adalah menggunakan elektrolisa. Elektrolisa adalah metode untuk menggunakan arus listrik searah untuk menggerakkan sebuah reaksi kimia non-spontan. Elektrolisa seringkali digunakan untuk memisahkan unsur kimia dalam suatu senyawa

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

I Pendahuluan

2

kimia dan atau untuk memicu reaksi untuk membentuk senyawa kimia baru. Untuk kapasitas besar, diperlukan arus listrik yang tinggi agar proses reaksi kimia menjadi efektif dan efisien.

I.2 TUJUAN

Perencanaan pabrik sodium hipoklorit ini memiliki tujuan utama yaitu untuk memenuhi kebutuhan dalam negeri, dimana kebutuhan akan sodium hipoklorit ini cenderung meningkat setiap tahunnya.

I.3 MANFAAT

Sodium Hipoklorit dibutuhkan untuk memenuhi kebutuhan industri kimia maupun kebutuhan rumah tangga, yaitu kegunaan sodium hipoklorit pada industri kertas pada proses bleaching, pemutih pakaian, tekstil, pengolahan air dan juga desinfektan.

I.4 ASPEK EKONOMI

Kebutuhan sodium hipoklorit di Indonesia khususnya, semakin meningkat dengan peningkatan pertumbuhan kapasitas pada bidang industri kimia. Kebutuhan sodium hipoklorit untuk Indonesia dapat ditabelkan sebagai berikut :

Tabel I.1. Produksi Sodium Hipoklorit di Indonesia.

Tahun Kapasitas (ton/th)

1997 7500

1999 338

2000 6334

2002 10545

2003 10545

2004 10545

2005 11688

2006 12661

2012 18500

I Pendahuluan

3

--- Pra Rencana Pabrik Sodium Hipoklorit

Berdasarkan data dari BPS, dapat kita lihat bahwa kebutuhan Sodium hipoklorit (NaOCl) di Indonesia tidak terlalu besar yaitu antara 9.000– 10.000. ton/Thn. Sehingga dapat kita perkirakan untuk dua – tiga tahun kedepan peningkatan produk NaOCl ± 12.000 ton/thn. Maka untuk kapasitas terpasang pada pabrik ini, direncanakan kapasitas produksi pabrik berlebih 50% untuk konsumsi dalam negeri. Sedangkan harga bahan baku dan produk yang akan kita hasilkan untuk pabrik ini yaitu :

1. Bahan baku yang digunakan pada pabrik NaOCl adalah air laut. Oleh karena sebagian besar wilayah Indonesia dikelilingi lautan, maka persediaan bahan baku yang telah ada sudah dirasa cukup untuk dapat memenuhi kebutuhan bahan baku pabrik Sodium Hipoklorit (NaOCl) ini.

2. Harga jual produk yang akan dihasilkan yaitu NaOCl (Sodium Hipoklorit) dipasaran umumnya berkisar antara Rp 13500 per galon.

Harga diatas sewaktu-waktu juga akan terus berubah seiring perkembangan harga dollar di Indonesia.

I.5 LOKASI PABRIK

Pemilihan lokasi pabrik secara geografis dapat memberikan pengaruh yang besar terhadap lancarnya kegiatan industri. Oleh karena itu harus dipertimbangkan agar dapat memberikan keuntungan yang sebesar-besarnya pada perusahaan. Pabrik Sodium Hipoklorit ini direncanakan akan didirikan di Pulau Madura, Propinsi Jawa Timur. Pemilihan lokasi di Madura mempertimbangkan beberapa hal, diantaranya :

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

I Pendahuluan

4

1. Letak Sumber Bahan Baku

Bahan baku utama yaitu air laut dapat diperoleh dari pulau madura yang memiliki kandungan NaCl tinggi, karena pulau Madura merupakan penghasil utama garam di Indonesia. Pengadaan bahan baku harus benar-benar diperhatikan karena merupakan kebutuhan utama bagi kelangsungan dan kelancaran suatu produksi.

2. Utilitas

Sarana utilitas utama yaitu air dan listrik masing-masing dipenuhi dari pihak pengelola kawasan industri, baik dari sumber air tanah maupun sungai serta jaringan PLN setempat (untuk kebutuhan listrik).

3. Fasilitas Transportasi

Sarana transportasi sangatlah penting, berkaitan dengan kelancaran penyediaan bahan baku dan pemasaran produk. Pemasaran produk terutama dilakukan lewat jalur laut sedangkan transport bahan baku tidak mengalami banyak permasalahan.

4. Tenaga Kerja

Penyediaan tenaga kerja mempertimbangkan beberapa hal, meliputi : jumlah, kualitas, besar upah minimum, keahlian, dan produktifitas tenaga kerja. Jumlah tenaga kerja terlatih dan berpendidikan di Jawa Timur.

5. Pemasaran

Daerah pemasaran sebagian besar berada di pulau Jawa sehingga untuk mempermudah pemasaran ditempuh lewat jalur

I Pendahuluan

5

--- Pra Rencana Pabrik Sodium Hipoklorit

laut. Hal ini tidak menjadi masalah karena sodium hipoklorit adalah bahan baku yang sangat dibutuhkan bagi industri terutama di Pulau Jawa.

I.6 SIFAT BAHAN BAKU DAN PRODUK

I.6.1 Bahan Baku

1. Air Laut

Menurut Kirk & Othmer kandungan garam sekitar 3-4% dimana kandungan NaCl nya sekitar 2,5 %, yaitu :

H2O : 96,58 % wt NaCl : 2,68 % wt Garam Lain : 0,74 % wt

Rho : 1025 kg/m3 at 20oC 101.3 kPa

2. NaCl

Nama Lain : Natrium Chloride, sodium chloric Rumus Molekul : NaCl

Rumus Bangun :

Berat Molekul : 58,44

Warna : Colorles Crystals

Bau : berbau

Bentuk : Crystal

Melting Point : 801°C; 1074 K Boiling Point : 1413°C; 1686 K

Solubility, Water : 359 gr/100 gr H2O (H2O=0°C) Densitas : 2,165 gr/cm3

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

I Pendahuluan

6

I.6.2 Produk utama

1. Sodium Hipoklorit (Wikipedia & Perry 8edpage 2-24) Nama Lain : Natrium Hipoklorit, sodium chlorate (I) Rumus Molekul : NaOCl

Rumus Bangun :

Berat Molekul : 74,44

Warna : hijau kekuningan

Bau : berbau

Bentuk : liquid

Specific Gravity : 1,19 Density : 1,11 gr/cm3 Melting Point : 18°C; 291 K Boiling Point : 101°C; 374 K

Solubility, Water : 29,3 gr/100 gr H2O (H2O=0°C)

I.6.3 Produk Samping :

1. Hydrogen (Wikipedia & Perry 7ed : 1999) Nama Lain : Hydrogen Gas, LH2 (liquifying) Rumus Molekul : H2

Berat Molekul : 2

Warna : tidak berwarna

I Pendahuluan

7

--- Pra Rencana Pabrik Sodium Hipoklorit

Bentuk : gas

Specific Gravity : 0,0709 Melting Point : -259,1°C Boiling Point : -252,7°C

Solubility, Water : 2,1 cc/100 cc H2O (H2O=0°C) Solubility, Water : 0,85 cc/100 cc H2O (H2O=80°C) Kadar produk : minimum 95% (Wikipedia.org)

Kegunaan :

1. Industri Ammonia 68% 2. Industri Methanol 13% 3. Industri Pemurnian 6% 4. Industri Liquifying 1% 5. Industri Lainnya 12%

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

BAB II

PEMILIHAN PROSES DAN URAIAN PROSES

II.1 SECARA UMUM

Sodium hipoklorit (NaOCl) merupakan senyawa kimia yang sangat efektif digunakan untuk pemurnian air. Untuk skala besar senyawa ini digunakan sebagai bleaching, odor removal, dan juga sebagai disinfektan. Pada kehidupan manusia sehari-hari lebih dikenal dengan nama pemutih.

Sodium hipoklorit bewarna kekunningan dengan bau yang khas, merupakan senyawa yang tidak stabil dan dapat bereaksi dengan zat asam, cahaya matahari, beberapa metal, corrosive gas, dll. Sodium hipoklorit juga merupakan basa lemah dan mudah terbakar.

Ada dua macam proses dalam pembuatan sodium hipoklorit, yaitu 1. Pembuatan NaOCl dari air laut dengan proses elektrolisa, dengan

cara melarutkan NaCl dengan air yang menghasilkan larutan garam. Larutan garam di elektrolisa menghasilkan larutan sodium hipoklorit dan juga gas hidrogen.

2. Pembuatan NaOCl dengan pencampuran gas klorine dan NaOH, dengan penambahan gas chlorine (Cl2) dengan caustic soda (NaOH) menghasilkan sodium hipoklorit, air (H2O) dan juga garam (NaCl).

Dimana bahan baku yang dipergunakan untuk kedua proses diatas berbeda-beda.

II Seleksi & Uraian Proses

2

--- Pra Rencana Pabrik Sodium Hipoklorit

II.2 URAIAN PROSES

II.2.1 Pembuatan NaOCl dari air laut dengan proses elektrolisa

(electrochlorination).

Gambar II.1 Flowsheet dasar PLTU BANTEN SURALAYA

Pada pembuatan Sodium hipoklorit dengan proses elektrolisa, sebenarnya serupa dengan pembuatan natrium hidroksida dengan proses elektrolisa, Bahan baku yang digunakan dari air laut.

Electrochlorination adalah suatu metode produksi senyawa chlorine yaitu NaOCl (sodium hypochlorite) dengan cara elektrolisis pada air laut. Proses produksi sodium hypochlorite adalah menggunakan elektrolisa. Elektrolisa adalah metode untuk menggunakan arus listrik searah untuk menggerakkan sebuah reaksi kimia non-spontan. Elektrolisa seringkali digunakan untuk memisahkan unsur kimia dalam suatu senyawa kimia dan atau untuk memicu reaksi untuk membentuk senyawa kimia baru. Untuk kapasitas besar, diperlukan arus listrik yang tinggi agar proses reaksi kimia menjadi efektif dan efisien.

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

II Seleksi & Uraian Proses

3

Air laut yang mengandung garam sekitar 3-4 %, dimana kandungan NaCl-nya sekitar 2,5 % dielektrolisa dengan menggunakan electrolyzer yang terhubung dengan arus DC. Dengan adanya aliran arus listrik DC, maka air laut yang masuk kedalam cell akan terurai menjadi : • Garam (NaCl) menjadi ion Na+ dan ion Cl

-• Air (H2O) menjadi ion 2H+ dan ion O

2-Karena ion 2H+ cenderung lebih stabil jika berdiri sendiri, maka ion 2H+ merubah bentuk molekul gas gas hydrogen yaitu H2. Sedangkan ion O2- cenderung lebih negative terhadap ion Na+ dan ion Cl-. Akibat ketiga ion tersebut bersatu membentuk ikatan yang lebih stabil yaitu molekul NaOCl atau sodium hipoklorit.

Reaksinya adalah sebagai berikut:

1. Reaksi Oksidasi ion chloride pada sisi anoda diikuti reaksi hidrolisis dari gas chlorine :

2Cl- Cl2 + 2e

Cl2 + H2O HOCl + HCl

2. Reaksi reduksi ion sodium pada sisi katoda diikuti secara cepat terjadi reaksi hidrolisa dari sodium :

Na+ + e- Na

II Seleksi & Uraian Proses

4

--- Pra Rencana Pabrik Sodium Hipoklorit

3. Asam HCl dan HOCl dihasilkan di anoda bereaksi dengan basa NaOH yang dihasilkan pada katoda :

HCl + NaOH NaCl + H2O HOCl + NaOH NaOCl + H2O

Total Reaksi:

NaCl + H2O ( Electrolisis ) NaOCl + H2

Berdasarkan Tabel diatas untuk proses pembentukan Sodium Hipoklorit memerlukan nilai potensial sel sebesar 2,5 V.

Prinsip kerja Electrochlorination adalah proses elektrolisa air laut yang telah dijelaskan. Mula-mula air laut dipompa masuk oleh seawater booster pump ke modul generator / elektroliser. Air laut ini terlebih dahulu melewati filter untuk penyaringan kotoran. Setelah melalui filter air laut memasukki elektroliser yang dialiri arus listrik searah (DC). Arus untuk elektrolisa air laut dapat diatur besarannya dan periode kenaikkannya hingga mencapai nilai yang telah ditetapkan.. Arus listrik dinaikkan secara bertahap hingga mencapai besaran yang diinginkan. Dengan arus listrik sebesar 1000-1500A target kadar Chlorine yang dibutuhkan telah mencukupi. Produk sodium hypochlorite yang dihasilkan disimpan dalam

Nilai Potensial Sel Teoritis

Bayu Prianto, Pusat Teknologi Dirgantara Terapan, LAPAN. 2008

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

II Seleksi & Uraian Proses

5

storage tank. Gas Hidrogen di kompresor masuk kedalam gas holder, sedangkan NaOCl masuk ke distilasi untuk memisahkan NaOCl, agar mendapatkan konsentrasi larutan yang lebih baik.. Selanjutnya di package dalam bentuk solution.

Flow sheet dasar

II.2.2 Pembuatan NaOCl dengan pencampuran gas klorine dan NaOH

dengan proses elektrolisa

Sodium hipoklorit dihasilkan menambahkan Klorin gas (CL2) untuk kaustik soda (NaOH). Bila ini dilakukan, Sodium hipoklorit (NaOCl), air (H2O) dan garam (NaCl) yang diproduksi sesuai dengan reaksi berikut: Cl2 + 2NaOH → NaOCl + NaCl + H2O

Klor bereaksi dengan sodium hidroksida menjadi natrium hipoklorit (NaOCl). Natrium hipoklorit dikenal sebagai Bleach. Pemutih (NaOCl) tidak dapat dikombinasikan dengan asam. Ketika NaOCl terjadi kontak dengan asam, hipoklorit menjadi tidak stabil, menyebabkan Klor gas beracun (CL2) untuk keluar.

Pertama-tama gas Cl2 direaksikan dengan NaOH cair dalam keadaan dingin (40oC) akan menghasilkan NaOCl dan juga NaCl sebagai

Filtrasi

Reaktor elektrolisa Gas Holder

Heat

Exchanger Distilasi Air Laut

H

II Seleksi & Uraian Proses

6

--- Pra Rencana Pabrik Sodium Hipoklorit

produk samping. Proses yang dilakukan sama dengan proses sebelumnya hanya saja bahan baku yang digunakan berbeda.

Seleksi Proses

Parameter Macam Proses

Cl2- + NaOH Elektrolisa

Bahan Baku Utama Cl2 – dan NaOH Air laut

Proses Pencampuran dan

elektrolisa

Pemisahan dan Elektrolisa

Bahan Baku Pembantu - -

Produk samping NaCl H2

Suhu operasi 40oC 40oC

Utilitas Ekonomis Ekonomis

Aliran Proses Sederhana Sederhana

Kadar Produk 5-10% 15%

Dari tinjauan proses pembuatan sodium hipoklorit diatas, maka dapat kami buat kesimpulan bahwa proses yang dipilih adalah proses yang pertama yaitu Pembuatan Sodium Hipoklorit Dari Air Laut Dengan Proses Elektrolisa dengan beberapa faktor pendukung :

a. Bahan baku mudah didapat dan ekonomis.

b. Kebutuhan utilitas lebih ekonomis dengan suhu operasi yang rendah.

c. Kadar produk yang dihasilkan memenuhi pasar. d. Produk samping lebih memiliki nilai jual yang tinggi. e. Kadar produk yang tinggi dapat menaikkan harga jual.

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

II Seleksi & Uraian Proses

III - 1

--- Pra Rencana Pabrik Sodium Hipoklorit

BAB III

NERACA MASSA

Kapasitas produksi = 18.500 ton/tahun Waktu operasi = 330 hari/tahun

1. SEL ELEKTROLISA (R-220)

Neraca Massa Sel Elektrolisa (R-220)

Masuk Keluar

Komponen Kg/jam Komponen Kg/jam a. Dari tangki penyimpanan a. Menuju Sel Elektrolisa

NaCl 289,6102 NaCl 14,4805

H2O 10436,9882 H2O 10352,3330

Garam Lain

79,7509 Garam Lain 79,7509

NaOCl 350,3788

_{b. Menuju F-330}

H2 9,4061

10806,3493 10806,3493

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

III Neraca Massa

2

2. DISTILASI ( D - 310 )

Neraca Massa Distilasi (D-310)

Masuk Keluar

Komponen Kg/jam Komponen Kg/jam b. Dari tangki sel elektrolisa (R-220) a.Produk atas

NaOCl 350,3788 NaOCl 350,3788

NaCl 14,4805 H2O 1985,4798

H2O

10352,3330

_{b.Produk Bawah}

NaCl 14,4805

H2O 8366,8532

IV - 1

--- Pra Rencana Pabrik Sodium Hipoklorit

BAB IV

NERACA PANAS

1. SEL ELEKTROLISA (R-220)

Neraca Panas Sel Elektrolisa (R-220)

Masuk Keluar

Komponen Kkal/jam Komponen Kkal/jam

NaCl 393,5728 NaCl 2984,4765

H2O 67965,0199 H2O 67413,7500

Garam Lain

80,8826 NaOCl 15,4524

70413,6788

Garam lain 80,6271

a. Menuju F-330

DH reaksi

410208,4349 H2 484,4805

_{Q Elektrolisa 407669,1237}

478647,9102 478647,9102

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

IV Neraca Panas

2

2. HEATER DISTILASI ( E - 212)

Neraca Panas Heater Distilasi (E-212)

Masuk Keluar

Komponen Kkal/jam Komponen Kg/jam

∆H1 ∆H2

∆HNaOCl 2984,4765 ∆HNaOCl 9734,3139

∆HNaCl 15,4523 ∆HNaCl 255,8223

∆HH2O

67413,7499 ∆HH2O 66462,6502

QSteam 6356,9555 QLoss 317,8478

IV Neraca Panas

3

--- Pra Rencana Pabrik Sodium Hipoklorit

3. DISTILASI (D - 310)

Neraca Panas Distilasi (D-310)

Masuk Keluar

Komponen Kkal/jam Komponen Kkal/jam

∆H1 ∆H3

∆HNaOCl 9734,3139 ∆H NaOCl 11230,5255

∆HNaCl 255,8223 ∆H H2O 16351,6395

∆HH2O

66462,6502 ∆H5

∆H NaCl 3035,1131

∆H H2O 501630,5833

QReaksi

235344,9987 QK -235297,590

Q Loss 14847,5136

311797,7852 311797,7852

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

IV Neraca Panas

4

4. KONDENSOR DISTILASI (E - 311)

Neraca Panas Kondensor Distilasi (E-311)

Masuk Keluar

Komponen Kkal/jam Komponen Kkal/jam

∆H2 33469,8781 ∆H 3 27852,1650

∆H4 241185,3029 Qterserap 247073,0159

274655,1810 274655,1810

5. REBOILER DISTILASI (E - 313)

Neraca Panas Reboiler Distilasi (E-313)

Masuk Keluar

Komponen Kkal/jam Komponen Kkal/jam

QSteam 247731,5776 QR 235344,9987

QLoss 12386,5789

247731,5776 247731,5776

6. COOLER SODIUM HIPOKLORIT (E - 315)

Neraca Panas Cooler Sodium Hipoklorit (E-315)

Masuk Keluar

Komponen Kkal/jam Komponen Kkal/jam

∆H1 78268,1636 ∆H2 15565,1710

Qterserap 62702,9926

V - 1

--- Pra Rencana Pabrik Sodium Hipoklorit

BAB V

SPESIFIKASI ALAT

1. AUTOMATIC WASHING FILTER

Fungsi : Menyaring kotoran-kotoran yang terikut dari air laut

Spesifikasi :

Tipe : Low Pressure Filter Merk : Automatic Filter Tekleen Kapasitas : 47 gpm

Flange Size : 3 inci Screen Area : 1,4 ft2 Jumlah : 1

2. POMPA - 1 ( L - 121 )

Fungsi : Mengalirkan liquida dari filter menuju tangki penampung

Spesifikasi :

Tipe : Centrifugal pump

Bahan konstruksi : Commersial Steel Kapasitas Pompa : 47 gpm

Daya : 2,5 hp

EfisiensiMotor : 80%

Jumlah : 1 buah

3. TANGKI PENAMPUNG ( F – 130 )

Fungsi : Menampung air laut yang sudah di filter

Spesifikasi :

Tipe : Bak berbentuk persegi panjang terbuat dari beton

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

V Spesifikasi Alat

2

Kapasitas : 152,5602 m3

Bentuk : Empat persegi panjang terbuka Ukuran : Panjang = 8,6 m

Lebar = 5,16 m Tinggi = 3,44 m Bahan konstruksi : Beton

Jumlah : 2 buah

4. POMPA – 2 ( L – 131 )

Fungsi : Mengalirlan liquida dari tangki penampung menuju elektrolisa

Spesifikasi :

Tipe : Centrifugal Pump Bahan Konstruksi : Comercial steel Kapasitas Pompa : 46,9858 gpm Daya : 2,5 Hp Efisiensi Pompa : 80 % Jumlah : 1 buah

5. POMPA – 3 ( L – 211 )

Fungsi : Mengalirkan liquida dari elektrolisa menuju distilasi

Spesifikasi :

Tipe : Centrifugal Pump Bahan Konstruksi : Comercial steel Kapasitas Pompa : 47,0593 gpm Daya : 2,5 Hp

V Spesifikasi Alat

3

--- Pra Rencana Pabrik Sodium Hipoklorit

Efisiensi Pompa : 80 % Jumlah : 1 buah

6. HEATER DISTILASI ( E – 212 )

Fungsi : Menaikkan suhu liquid umpan ke distilasi

Spesifikasi :

Tipe : Double pipe exchanger Bahan konstruksi : Carbon steel

Jumlah : 1 buah

Diameter luar pipa : 0,2917 ft Diameter dalam pipa : 0,1342 ft

Panjang pipa : 20 ft

Jumlah hair pin : 1 buah Luas pemukaan pipa : 0,0141 ft2 Luas permukaan anulus : 0,0029 ft2 Diameter dalam anulus : 0,1583 ft Diameter luar anulus : 0,2557 ft

7. KONDENSOR ( E - 311 )

Fungsi : Mengembunkan larutan NaOCl

Spesifikasi :

Tipe : Double pipe exchanger

Bahan konstruksi : Carbon steel

Jumlah : 1 buah

Diameter luar pipa : 0,1983 ft Diameter dalam pipa : 0,115 ft

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

V Spesifikasi Alat

4

Panjang pipa : 20 ft

Jumlah hair pin : 3 buah Luas pemukaan pipa : 0,0104 ft2 Luas permukaan anulus : 0,0083 ft2

Diameter dalam anulus : 0,1383 ft Diameter luar anulus : 0,1723 ft

8. POMPA – 4 ( L – 312 )

Fungsi : Mengalirkan liquida dari kondensor menuju tangki penampung

Spesifikasi :

Tipe : Centrifugal Pump

Bahan Konstruksi : Comercial steel Kapasitas Pompa : 8,5702 gpm

Daya : 1 Hp

Efisiensi pompa : 80 %

Jumlah : 1 buah

9. REBOILER ( E – 313 )

Fungsi : Untuk menguapkan kembali sebagian liquida yang keluar dari bottom distilasi

Spesifikasi :

Tipe : Double Pipe Heat Exchanger Bahan konstruksi : Carbon steel

Jumlah : 1 buah

Diameter luar pipa : 0,375 ft Diameter dalam pipa : 0,1723 ft

V Spesifikasi Alat

5

--- Pra Rencana Pabrik Sodium Hipoklorit

Panjang pipa : 20 ft Jumlah hair pin : 12 buah Luas pemukaan pipa : 0,0233 ft2 Luas permukaan anulus : 0,0575 ft2 Diameter dalam anulus : 0,1983 ft Diameter luar anulus : 0,3355 ft

10. COOLER ( E – 315 )

Fungsi : Untuk mendinginkan kembali sebagian liquida yang keluar dari distilat

Spesifikasi :

Tipe : Double Pipe Heat Exchanger Bahan konstruksi : Carbon steel

Jumlah : 1 buah

Diameter luar pipa : 0,1983 ft Diameter dalam pipa : 0,1150 ft Panjang pipa : 20 ft Jumlah hair pin : 2 buah Luas pemukaan pipa : 0,0104 ft2 Luas permukaan anulus : 0,0083 ft2 Diameter dalam anulus : 0,1383 ft Diameter luar anulus : 0,1723 ft

11. STORAGE TANK SODIUM HIPOKLORIT ( F – 320 )

Fungsi : Menampung produk larutan sodium hipoklorit Tipe : Silinder horizontal dengan tutup atas dished head

Spesifikasi :

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

V Spesifikasi Alat

6

Bahan Konstruksi : Fiberglass Reinforced Plastics Kapasitas : 10491,1321 ft3

Tebal Shell : 0,4078 in Tebal tutup : 0,7495 in Tinggi tangki : 15 ft Jumlah tangki : 2 buah

12. GAS HOLDER ( F – 330 )

Fungsi : Menampung gas hidrogen dalam bentuk liquid

Spesifikasi :

Tipe : Silinder horizontal dengan tutup dished Bahan Konstruksi : Carbon Steel SA-212 Grade B

Volume : 120,35 ft3 = 3,41 m3 Diameter : 3,7 ft

Panjang : 11,1 ft Tebal shell : ½ in Tebal tutup : 7/8 in Jumlah : 2 buah

13. COMPRESSOR ( G – 331 )

Fungsi : Menaikkan tekanan gas Hydrogen sampai dengan 17 atm.

Spesifikasi :

Tipe : Sliding Van Rotary Compressor Bahan Konstruksi : Comercial Steel

Rate Volumetrik : 69,53 ft3/menit Adiabatic Head : 15000 ft.lbf/lbm gas Efisiensi Motor : 80 %

Power : 16,3 hp Jumlah : 1 buah

VI - 1

--- Pra Rencana Pabrik Sodium Hipoklorit

BAB VI

PERENCANAAN ALAT UTAMA

VI.1 SEL ELEKTROLISA ( R - 210 )

Fungsi : Elektrolisa NaCl menjadi NaOCl

Type : Tangki persegi dengan datar dilengkapi cell electrolyzer

Kondisi operasi :

Tekanan operasi : 0,03 Mpa = 0,29 atm Suhu operasi : 40oC

Feed masuk :

Komponen

Berat (Kg/jam)

Fraksi Berat Rho, ρ (gr/cc)

H2O 10436,9882 0,96582 1,000

NaCl 289,6102 0,0268 2,165

Garam Lain 79,7509 0,00738 1,011

10806,349 1

Produk gas Hydrogen = 9,4061 kg/jam

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

VI Perencanaan Alat Utama

2

Perhitungan :

ρ campuran = 62,43

komponen berat fraksi

1 _×

ρ

∑

= .... lb/cuft (1 gr/cc = 62,43 lb/cuft)

ρ campuran = 62,43

1,011 0,00738 2,165 0,0268 1 0,96582 1 × + +

= 63,35 lb/cuft

Rate massa = 10806,349 kg/jam = 23823,6770 lb/jam (1 kg = 2,2046 lb)

ρ campuran = 62,43

komponen berat fraksi

1 _×

ρ

∑

= 63,35 lb/cuft

rate volumetric =

densitas massa rate = cuft lb jam lb / / 63,35 23823,6770

= 376,064 cuft/jam

Waktu operasi = 1 jam continuous

Maka volume liquid = 376,064 cuft/jam x 1 jam = 376,064 cuft

Sel elektrolisa berbentuk persegi panjang.

Volume liquid = 376,064 cuft

Asumsi volume liquid mengisi 80% volume sel.

Maka volume sel = 376,064 cuft x (100/80) = 470,080 cuft Perbandingan Panjang, Lebar dan Tinggi = 1 : 1,07 : 1,43 (Pulsar-6; www.intensys.com)

Volume Sel = P x 1,07 P x 1,43 P 470,080 = 1,5301 P3

P = 6,75 ft = 2,1 m

VI Perencanaan Alat Utama

3

--- Pra Rencana Pabrik Sodium Hipoklorit

Tinggi = 1,43 P = 1,43 x 2,1 m = 3 m

Panjang total = Panjang Bagian Katoda + Anoda Panjang total = 2 x 2,1 m = 4,2 m

Perhitungan bagian katoda dan anoda :

Perbandingan Tebal cell dan Tinggi tangki = 1 : 16,67 (tero.ranta@bigfoot.com) Tinggi tangki = 3 m

Tebal cell = 3 m / 16,67 = 0,18 m

Perbandingan Tebal cell dan Spasi Cell = 1 : 0,25 (tero.ranta@bigfoot.com) Spasi cell = 0,18 m x 0,25 = 0,045 m

Total tebal cell = tebal cell + spasi cell Total tebal cell = 0,18 + 0,045 = 0,225 m Lebar Tangki = 2,2 m

Jumlah cell =

Cell Tebal Total

Tangki Lebar

= 0,225

2,2 _{≈ 10 buah}

Jumlah cell katoda dan anoda = 10 buah

Perhitungan Produksi Gas Berdasarkan persamaan Faraday :

V =

z p F

t T I R

× ×

× × ×

Keterangan : V = Volume gas ; (lt)

R = Konstanta gas ideal ; (0,0820577 lt.atm/mol.K) I = Kuat arus listrik ;

T = Temperatur ; (40oC = 313,15 Kelvin)

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

VI Perencanaan Alat Utama

4

t = Waktu ; (3600 detik)

F = Konstanta Faraday ; (96485,31 As/mol) p = Tekanan ; (0,29 atm)

z = Jumlah elektron ; (H2 = 2)

Volume Produksi Gas Hydrogen :

Jumlah elektron H2 = 2 , maka z = 2

V =

z p F

t T I R

× ×

× × ×

=

2 0,29 96485,31

3600 313,15 1000

0,0820577

× ×

× ×

×

= 1653 lt

Volume produksi gas = 1653 lt untuk 1000 ampere = 1,653 lt/A

Kuat arus tiap jam = 1,653 x 2,5423

= 4,202 A/lt.jam (1 lt/A = 2,5423 A/lt per cell) Jumlah cell = 10 buah

Kuat arus cell = 4,202 x 10 = 42,02 A/lt.jam Power input = 12 V

Digunakan power faktor = 80%

Power terpakai = 80% x 12 V = 9,6 V Kuat arus cell = 3,6609 A/lt.jam

Maka kebutuhan listrik = 9,6 V x 42,020 A/lt.jam = 403,432 W/lt.jam

VI Perencanaan Alat Utama

5

--- Pra Rencana Pabrik Sodium Hipoklorit

Perhitungan volume produk gas hasil reaksi :

Gas Hydrogen :

Berat H2 = 9,4061 kg/jam = 20,7367 lb/jam Suhu operasi = 40°C = 313,15 K

BM H2 = 2

ρ gas H2 =

359 2 1

1 15 , 313

492 _{× ×}

atm atm

= 0,009 lb/cuft

Volume H2 =

cuft lb

jam lb

/ / 0,009 20,7367

= 2304,0778 cuft/jam = 81,3587 lt/jam

(1 lt = 28,32 cuft)

Kebutuhan listrik anoda = 403,432 W/lt.jam Volume produk gas H2 = 81,3587 lt/jam

Total Kebutuhan listrik anoda = 81,3587 lt/jam x 403,432 W/lt.jam = 32822,74 W

Kebutuhan listrik katoda dan anoda = 2 x 32822,74 W = 65645,5 W ≈ 65 kWh

Spesifikasi :

Fungsi : Elektrolisa NaCl menjadi NaOCl

Type : Tangki persegi dengan datar dilengkapi cell electrolyzer

Merk : -

Panjang : 4,2 m Lebar : 2,2 m Tinggi : 3 m

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

VI Perencanaan Alat Utama

6

Cell Electrolyzer : (Katoda dan Anoda) - Tebal Cell = 0,18 m - Spasi Cell = 0,045 m - Jumlah Cell = 10 buah Bahan Konstruksi Cell :

Kapasitas power : 12 Volt Power Faktor : 80%

Kebutuhan Listrik : 65 kWh = 87,1 HP ( 1 kwh = 1,3410 HP) Bahan Konstruksi : Carbon Steel

VI Perencanaan Alat Utama

7

--- Pra Rencana Pabrik Sodium Hipoklorit

VI.2 DISTILASI ( D – 310)

Nama Alat : Distilasi Pemisahan Sodium Hipoklorit dari campuran liquida masuk dengan berdasarkan perbedaan titik didih

Fungsi : Memisahkan Sodium Hipoklorit dari fraksi-fraksi yang lain.

Jenis : Kolom distilasi sieve tray dilengkapi dengan kondensor dan reboiler.

Kondisi operasi :

Tekanan operasi : 1 atm

Umpan dan daur ulang dalam keadaan liquid jenuh (q = 1)

A. Neraca Massa

Dari hasil perhitungan neraca massa (Appendiks A) diperoleh aliran massa sebagai berikut :

Aliran Umpan (F)

Komponen mol (kgmol) massa (kg) fraksi mol fraksi berat

NaOCl 4,7031 350,3788 0,0081 0,0327

NaCl 0,2475 14,4805 0,0004 0,0014

H2O 575,1296 10352,3330 0,9915 0,9660

Total 580,0802 10717,1923 1,0000 1,0000

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

VI Perencanaan Alat Utama

8

Aliran Distilat (D) :

Komponen massa (kg) mol (kgmol) xi

NaOCl 350,3788 4,7031 0,0409

H2O 1985,4798 110,3044 0,9591

Total 2335,8586 115,0075 1,0000

Aliran Bagian Bawah (B) :

Komponen massa (kg) mol (kgmol) xi

NaCl 14,4805 0,2475 0,0005

H2O 8366,8532 464,8252 0,9995

Total 8381,3337 465,0727 1,0000

A.1. Menghitung BM Rata-rata

a) Bagian Enriching

Tabel VI.2.1. Perhitungan BM campuran zat cair

Komponen Xi BM Xi . BM

NaOCl 0,0409 74,44 3,0441

H2O 0,9591 18 17,2639

Total 1,0000 20,3080

BM campuran zat cair = 20,3080 lb/lbmol Tabel VI.2.2. Perhitungan BM campuran uap

Komponen Yi BM Yi . BM

NaOCl 0,0411 74,44 3,0602

H2O 0,9589 18 17,2602

Total 1,0000 20,3204

VI Perencanaan Alat Utama

9

--- Pra Rencana Pabrik Sodium Hipoklorit

b) Bagian tray umpan

Table VI.2.3. Perhitungan BM campuran zat cair

Komponen Xi BM Xi . BM

NaOCl 0,0081 74,44 0,6035

NaCl 0,0004 58,44 0,0249

H2O 0,9915 18 17,8464

Total 1,0000 18,4749

BM campuran zat cair = 18,4749 lb/lbmol

Tabel VI.2.4. Perhitungan BM campuran uap

Komponen Yi BM Yi . BM

NaOCl 0,0082 74,44 0,6070

NaCl 0,000 58,44 0

H2O 0,9918 18 17,8524

Total 1,0000 18,4594

BM campuran uap = 18,4594 lb/lbmol c) Bagian Exhausting

Table VI.2.5. Perhitungan BM campuran zat cair

Komponen Xi BM Xi . BM

NaCl 0,0005 58,44 0,0311

H2O 0,9995 18 17,9904

Total 1,0000 18,0215

BM campuran zat cair = 18,0215 lb/lbmol

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

VI Perencanaan Alat Utama

10

Tabel VI.2.6. Perhitungan BM campuran uap

Komponen Yi BM Yi . BM

NaCl 0 58,44 0

H2O 1 18 18

Total 1,0000 18

BM campuran uap = 18 lb/lbmol

Table VI.2.7. Ringkasan perhitungan BM campuran

Enriching Tray umpan Exhausting BM zat cair

BM uap

20,3080 20,3204

18,4749 18,4594

18,0215 18

B. Penentuan Spesifikasi Kolom

Asumsi : Equimolar overflow

Dari neraca massa diperoleh data : Rop = 0,2135 L = Lo = Rop x D

= 0,2135 x 115,0075 = 24,5496 kgmol/jam = 54,1221 lbmol/jam V = (Rop + 1) x D

= (0,2135 + 1) x 115,0075 = 139,5571 kgmol/jam = 307,6676 lbmol/jam Umpan masuk dalam keadaan liquid jenuh, sehingga q = 1

L’ = (q x F) + L

= (1 x 580,0802) + 24,5496

VI Perencanaan Alat Utama

11

--- Pra Rencana Pabrik Sodium Hipoklorit

V’ = (q – 1) x F + V

= (1 – 1) x 580,0802 + 139,5571 = 139,5571 kgmol/jam

= 307,6676 lbmol/jam

Laju Alir Gas Laju Alir Zat Cair kgmol/jam kg/jam kgmol/jam kg/jam Enriching

Atas Bawah Exhausting

Atas Bawah

139,5571 139,5571

139,5571 139,5571

2835,8550 2576,1469

2576,1469 2511,9839

24,5496 24,5496

604,6298 604,6298

498,5542 453,5502

11170,4455 10896,3505 Untuk menjamin pembasahan packing yang cukup baik maka dipilih rate liquida yang paling kecil, yaitu bagian enrichig bawah :

L = 453,5502 kg/jam = 999,8969 lb/jam V = 2576,1469 kg/jam

= 5679,3735 lb/jam BMcair = 18,4749 lb/lbmol BMuap = 18,4594 lb/lbmol Densitas uap :

BM To P1

ρuap = x x Vo T1 Po 18,4594 x 273,15 x 1

ρuap =

359 x 373,16 x 1

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

VI Perencanaan Alat Utama

12

= 0,0376 lb/ft3 = 0,0171 gr/cm3 = 0,000171 grmol/cm3 Table VI.3.1. Perhitungan densitas zat cair ρ =

) ) 3 1 ( 1

( 4

2 1

C

C T

C C

−

+ kmol/m

3

(Perry ed.7 hal 2-98)

T = 373,16 K

Komponen Xi C1 C2 C3 C4 ρ Xi . ρ

NaOCl 0,0081 69,2973 2,8338

NaCl 0,0004 135,4731 0,0578

H2O 0,9915 5,4590 0,30540 647,1300 0,08100 54,0419 51,8319

Total 1,0000 54,6657

ρcair = 54,2003 kmol/m3 = 200,3743 lb/ft3 = 0,0542 mol/cm3

Surface Tension (Tegangan Permukaan)

Harga-harga tegangan permukaan diprediksi dengan menggunakan persamaan (2– 152) Perry, Chemical Engineers’ Handbook, Edisi 6.

σmix1/4

= ∑[Pi] (ρL mix . Xi – ρG mix . Yi)

Dari table 2 – 360 Perry ed.6 hal 2-514, diperoleh harga-harga sebagai berikut : a) Sodium Hipoklorit (NaOCl)

[P] = 21,67 + 70,39 = 92,06

VI Perencanaan Alat Utama

13

--- Pra Rencana Pabrik Sodium Hipoklorit

b) NaCl

[P] = 0 + 70,39 = 70,39 c) Air (H2O)

[P] = 15,5 + 29,8 = 45,3

Komponen Pi ρG mix yi NaOCl 92,06 0,0170727 0,0411

H2O 45,3 0,0170727 0,9589

Total 47,22314 1,0000

Komponen Pi ρ mix xi NaCl 70,39 54,2003196 0,0005

H2O 45,3 54,2003196 0,9995

Total 45,31335 1,0000

σmix1/4 = ( Pl ρL mix - ρG mix Pg )

1000 1000

σmix1/4 = _{( 45,3134} 54,2003 _- 0,0171 _{47,22314 )}

1000 1000

= 36,3364 dyne / cm

B.1. Diameter Kolom

Dengan mengambil jarak antar tray = 18 dan tegangan permukaan sebesar 36,3364 dyne/cm maka dari figure 8.50 Ludwig volume II hal 67 didapatkan :

Cfaktor = 580

W = C x [ρuap (ρcairan – ρuap)]1/2

= 580 x [0,0376382 ( 200,3743– 0,037632)]1/2

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

VI Perencanaan Alat Utama

14

= 1592, 6588 lb/jam ft2 Vm D = 1,13 x { }1/2

W 5679,3735 = 1,13 x { }1/2 1592,6588 = 2,1339 ft

Ditetapkan diameter kolom = 2,5 ft

B.2. Spesifikasi Kolom

V Vm =

3600 x ρuap 5679,3735 Vm =

3600 x 0,0376382 = 41,9150 ft3/detik

L x 7,48 Qm =

60 x ρcairan 999,8969 x 7,48 Qm =

60 x 200,3743 = 0,6211 gpm a) Beban maksimum

Vmaks = 1,3 x Vm = 1,3 x 41,9150 = 54,4894 ft3/detik Qmaks = 1,3 x Qm

VI Perencanaan Alat Utama

15

--- Pra Rencana Pabrik Sodium Hipoklorit

= 1,3 x 0,6221 = 0,8087 gpm b) Beban minimum

Vmin = 0,7 x Vm = 0,7 x 41,9150 = 29,3405 ft3/detik

Qmin = 0,7 x Qm = 0,7 x 0,6211 = 0,4355 gpm

Jenis tray : Cross flow(dari table 8.3 Ludwig volume II hal 69) c) Menentukan panjang weir dan tinggi zat cair diatas weir.

Panjang weir antara 55% sampai 85% diameter Q

how = { }2/3 2,98 x Lw Lw/D

Lw how maks how min

0,55 19,800 0,0573 0,0379 0,60 21,600 0,0540 0,0358 0,65 23,400 0,0512 0,0339 0,70 25,200 0,0488 0,0323 0,75 27,000 0,0466 0,0308 0,80 28,800 0,0446 0,0295 0,85 30,600 0,0428 0,0284

Dengan ketentuan 4 ≥ hw + how≥ 2 , dan hw = 1,5 – 2 inci Pada table diatas diambil harga berubah setiap 0,5 inci. d) Tinggi zat cair diatas plate (hl)

hl = hw + how + Δ ; Δ diabaikan

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

VI Perencanaan Alat Utama

16

how = how maks ; diambil hw = 2 inci Lw/D

how maks hl

0,55 0,0573 2,0573

0,60 0,0540 2,0540

0,65 0,0512 2,0512

0,70 0,0488 2,0,488

0,75 0,0466 2,0466

0,80 0,0466 2,0466

0,85 0,0428 2,0428

e) Downcomer Clearance (hc)

Dengan ketentuan hw – hc = ¼ - ½ inci Diambil hw – hc = ¼ inci

f) Kehilangan zat cair head dalam downcomer (hd) Q

hd = 0,03 { }2 100 x Ap

Q = 0,8087 gpm (Qmaks)

Ap diambil dari harga yang terkecil antara harga Adc dan Ad.

Ad/At diambil dari Matthew van Winkle, “Distillation”, table 14.10 hal 589 π

At = x D2 4

= (3,14 / 4) x 2,52 = 4,9603 ft2 hc = hw – 0,250

= 2 – 0,250 = 1,750 inci hc x Lw Adc = ft2

VI Perencanaan Alat Utama

17

--- Pra Rencana Pabrik Sodium Hipoklorit

Lw/D Ad/At Ad Adc Ap hd 0,55 0,0392 0,1923 0,2406 0,2406 0,00003 Ok 0,60 0,0520 0,2551 0,2625 0,2625 0,00003 Ok 0,65 0,0680 0,3336 0,2844 0,2844 0,00002 ok 0,70 0,0878 0,4308 0,3063 0,3063 0,0002 Ok 0,75 0,1122 0,5505 0,3281 0,3281 0,00002 ok 0,80 0,1424 0,6987 0,3500 0,3500 0,00002 ok 0,85 0,1808 0,8871 0,3719 0,3719 0,00001 Ok

Syarat hd ≤ 1 inci

g) Luas untuk aliran uap dalam kolom Ac = At - Ad

Dimana : Ac = luas untuk aliran uap dalam kolom Lw/D Ad Ac 0,55 0,1923 4,7139 0,60 0,2551 4,6511 0,65 0,3336 4,5726 0,70 0,4308 4,4755 0,75 0,5505 4,3558 0,80 0,6987 4,2076 0,85 0,8871 4,0192 h) Luas untuk lubang (Aa)

Untuk jenis : cross flow

Aa = 2 [x (r2 – x2)1/2 + r2 sin-1(x / r)] D Wd + Ws

x = –

2 12 D Wl r = –

2 12

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

VI Perencanaan Alat Utama

18

Karena diameter kolom < 5 ft, maka digunakan : Ws = 3 inci

Wl = 2 inci Wd = (H/D) x D

Ws = lebar daerah penenang, inci Wl = clearance terhadap dinding, inci Wd = lebar downcomer, inci

Lw/D (H / D)

Wd x (ft) r (ft) Aa (ft2)

Ad (ft2)

0,55 0,0825 2,9700 0,7525 1,0833 4,4010 ok 0,1923 not ok 0,60 0,1000 3,6000 0,7000 1,0833 4,3070 ok 0,2551 ok 0,65 0,1200 4,3200 0,6400 1,0833 4,1670 not ok 0,3336 ok 0,70 0,1430 5,1480 0,5710 1,0833 3,9680 not ok 0,4308 ok 0,75 0,1695 6,1020 0,4915 1,0833 3,6960 not ok 0,5505 ok 0,80 0,2000 7,2000 0,4000 1,0833 3,3380 not ok 0,6987 ok 0,85 0,2365 8,5140 0,2905 1,0833 2,8560 not ok 0,8871 not ok

Syarat hd≤ 1 inci

Aa : sekitar 60 – 75 % dari luas total Ad : sekitar 5 – 15 % dari luas total

Untuk Lw = 60 – 70 % diameter, syarat-syarat diatas sudah terpenuhi i) Diameter lubang dan tebal tray

Diameter lubang pada umumnya adalah : 3/32 , 1/8 , dan 3/16 inci Digunakan diameter lubang (do) = 1/8 inci

VI Perencanaan Alat Utama

19

--- Pra Rencana Pabrik Sodium Hipoklorit

Dipilih tebal tray = 5/16 inci j) Total luas lubang (Ao)

Untuk perhitungan total luas lubang, dipilih pitch bentuk segitiga π

Ao (luas lubang) = ½ x x do2 4

Aa (luas lubang aktif) = 0,5 (n . do) . (n . do . sn 60)

β (= Ao / Aa) = 0,9065 / n2

Menurut Hunt harga n umumnya berkisar antara 2,5 – 4. N

Ao

2,5 0,6250

3,0 0,4340

3,5 0,3190

4,0 0,2440

k) Pressure drop untuk uap

Pressure drop untuk plate kering

hp = 12 (ρuap – ρliq) 1,14 Uo2 / (2 gc) (0,4(1,25 – Ao/Ac)+(1 – Ao/Ac)2 Uo = Vmaks / Ao ; Vmaks = 24,7170 ft3/detik

ρuap/ρliq = 0,03765 / 200,3743 = 0,00002 N

2,5 3,0 3,5 4,0

Ao / Ac Uo maks hp (inci)

0,1326 87,1831

0,3640

0,0933 125,5517

0,8087

0,0698 170,8133

1,5583

0,0545 223,3174

2,7326

l) Residual pressure drop (hr) hr = 31,2 / ρliq

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

VI Perencanaan Alat Utama

20

= 31,2 / 200,3743 = 0,1557 inci m) Total pressure drop (ht)

ht = hp + hr + hl maks n

ht (inci)

2,5 2,5770

3,0 3,0185

3,5 3,7653

4,0 4,9371

n) Tinggi zat cair dalam downcomer (hb) hb = hl + ht + hd

n hb (inci)

2,5 4,6343

3,0 5,0276

3,5 5,8165

4,0 6,9859

o) Jarak antar tray Syarat : T ≥ 2 hb - hw

n 2 hb – 1,5”

2 hb – 2”

2,5 7,7687 7,2687

3,0 8,6451 8,1451

3,5 10,1330

9,6330

4,0 12,4717 11,9717

VI Perencanaan Alat Utama

21

--- Pra Rencana Pabrik Sodium Hipoklorit

Dari table diatas dapat diketahui bahwa jarak antar tray, T = 18 inci memenuhi syarat untuk hw = 1,5 – 2 inci

n = 2,5 dan 3,0 inci p) Stabilitas

Syarat operasi stabil : hpm ≥ hpw hpw = 0,2 + 0,05 x hl hw = 2 inci

hpm = 12 (ρuap/ ρliq) 1,14 Uo2 / (2 gc) (0,4(1,25 – Ao/Ac)+(1 – Ao/Ac)2) Uo = Vmin / Ao

Vmin = 29,3405 ft3/detik N

Ao / Ac Uo hpw hpm

2,5 0,1326 46,9447

0,3029 0,3640

3,0 0,0933 67,6048

0,3027 0,8087

Dari table diatas, hpm ≥ hpw memenuhi syarat untuk : Lw = 60 %

n = 3 inci q) Entrainment :

e = 0,22 x (73 / σ) x (Vc / S’) x 3,2 S’ = St – 2,5 x hl

Vc = Dari grafik S’ vs Vc (figure 8.90; Ludwig) σ = 36,3364 dyne/cm

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

VI Perencanaan Alat Utama

22

eo = 0,1 Syarat : eo / e ≥ 1

n 3,0

Uc 7,4000

Tl 12,8649

Eo 0,1

eo / e 1,3279

Ok

Dari table diatas, syarat terpenuhi untuk : Lw = 60 %

n = 3 inci

r) Pelepasan uap dalam downcomer

W = 0,8 x (how x (T + hw – hb))1/2 how = how maks ; hw diambil 2 inci Syarat = W1 / Wd ≤ 0,6

n 3,0

hb 5,0726

Wl 0,7186

Wd 3,6000

Wl / Wd 0,1996

Ok

Dari table diatas, memenuhi syarat untuk : Lw = 60 %

n = 3 inci s) Fleksibilitas

Syarat :

VI Perencanaan Alat Utama

23

--- Pra Rencana Pabrik Sodium Hipoklorit

hpm / hpw ≥ 1 N

3

hb / (T + hw) 0,3493

hpm / hpw 2,6717

Ok Dari table diatas, syarat terpenuhi untuk :

Lw = 60 % n = 3 inci

Untuk selanjutnya dipilih Lw / D = 60 % n = 3 hw= = 2 inci

C. Penentuan Tinggi Kolom Total

C.1. Tinggi Total Tray Yang Dibutuhkan

a) Menentukan jumlah plate minimum (metode Fenske)

Nm =

avg B LK HK D HK LK X X X X α log log                

(Geankoplis pers. 11.7-12 hal 683)

αAvg = αLD.αLB = 1,0294. 1,0283 (Geankoplis pers. 11.7-13 hal 683) = 4,0155 Nm = 0115 , 4 log 0005 , 0 99955 , 0 0409 , 0 9591 , 0 log _                  B D

= 7,6974

b) Menentukan jumlah stage teorotis (Metode Gilliland) Dari perhitungan neraca massa (Appendiks A) :

Diperoleh Rm + 1 = 1,1423

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

VI Perencanaan Alat Utama

24

Rm = 1,1423 – 1 = 0,1423

Ditetapkan : R = 1,5 x Rm (Geankoplis hal 668) R = 1,5 x 0,1423 R = 0,2135

Jumlah Stage Teoritis – Metode Gilliland

05863693 , 0 1 2135 , 0 1423 , 0 2135 , 0

1 + =

− = + − R R R _m

Nmin = 6 s/d 8 (Van Winkle,fig 5.17) Digunakan Nmin = 8

Dari fig.19.5 Mc.Cabe, fifth edition hal 609 diperoleh :

1 + − N N N _m = 0,7 1 8 + − N N = 0,7

N = 29,000

T bubble feed = 100,01°C

Komponen Xi µ Xi . µ

NaOCl 0,0081 3,45 0,0280

NaCl 0,0004 0,56 0,0002

H2O 0,9915 0,24 0,2380

Total 1,0000 0,2662

Data µ dari Mc.Cabe 5ed_{,app.9 hal 1094,1993} µ camp = 0,2662 cP

αAvg x µ camp = 1,0677

VI Perencanaan Alat Utama

25

--- Pra Rencana Pabrik Sodium Hipoklorit

Effisiensi tray = 55 % N sesungguhnya = 29 / 0,55

= 52,7273 = 53 plate Tray spacing = 18 in

Tinggi total tray = T x N sesungguhnya = 18 x 52,7273 = 949,091 in

= 79,0909 ft = 24,1414 m c) Menentukan plate umpan :

Log (Ne/Ns) = 0,260 x log ((Xhf / Xlf) (B/D) (Xlb / Xhd)2) (Geankoplis hal 687) Dimana :

Ne = Jumlah plate teoritis di atas umpan Ns = Jumlah plate teoritis di bawah umpan

Log (Ne/Ns) = 0,206 x log ((0,0004 / 0,0081) x (8381,3337/ 2335,8586) x (0,9995 / 0,0409)2)

log (Ne/Ns) = 0,4228 (Ne/Ns) = 2,6472

Ne = 2,6472 Ns N = Ne + Ns 53 = 2,6472 Ns + Ns Ns = 15

Ne = 53 – 15

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

VI Perencanaan Alat Utama

26

= 38

C.2. Tinggi Ruang Kosong Diatas Tray

Ditetapkan tinggi ruang kosong diatas tray = 3 ft

(masing-masing 2 ft diatas dan 1 ft dibawah lubang pemasukan daur ulang)

C.3. Tinggi Hold Up Zat Cair (Bagian Bawah Kolom)

Ditetapkan hold up time zat cair = 10 menit L = 999,8969 lb/jam

D = 2,5 ft

ρzat cair = 200,3743 lb/ft3 A = ¼ x π x D2

= ¼ x π x 2,52 = 4,90625 ft2 Tinggi menara bagian penampung zat cair :

= L x (hold up time / 60) x (1 / ρzat cair) x (1 / A)

= 999,8969 x (10 / 60) x (1 / 200,3743) x (1 / 4,90625) = 0,1695 ft

C.4. Tinggi Ruang Kosong Diatas zat Cair

Ditetapkan tinggi ruang kosong diatas zat cair = 2 ft

C.5. Tinggi Tutup

Direncanakan tutup atas = tutup bawah Jenis tutup adalah torisperical dished head. a) Tebal tutup minimum

VI Perencanaan Alat Utama

27

--- Pra Rencana Pabrik Sodium Hipoklorit

Dari Brownell & Young, persamaan 13.12, diperoleh : 0,885 x P x Rc

tmn = + C f . E – 0,1 . P Dgunakan Rc = ID = 2,5 ft

ρzat cair = 200,3743 lb/ft3

h = Tinggi total tray + tinggi ruang kosong diatas tray = 79,09 + 3

= 82,09 ft

Phid = (ρcairan x (g / gc) x h) = 200,3743 x 1 x 82,09

= 16448,9121 lb/ft2 = 114,2286 psig Pop = 760 mmHg

= 14,696 psia = 0 psig Pt = Phidrostatik + Poperasi

= 114,2286 psig Pdesign = 1,050 x Pt

= 1,050 x 114,2286 = 119,94 psig

Bahan konstruksi : Baja stanless SA 240 grade M tipe 316 Stress yang diijinkan, f = 18750 psi

Pengelasan dengan double welded butt joint dengan thermally stress relieved. E = 0,850

C = 0,125

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

VI Perencanaan Alat Utama

28

0,885 x 119,94 x 30

tmin = + 0,125 (18750 x 0,85 – 0,1 x 119,94)

= 0,3250 inci Digunakan tebal tutup 3,8 inci b) Tinggi Tutup

Rc = ID = 2,5 x 12 = 30 inci

icr = 1,5 inci (table 5.4 Brownell & Young hal 847) Tinggi tutup = t + OB + sf

Untuk t = 0,25 inci, maka sf = 1,5 inci (table 5.6 Brownell & Young) AB = 0,5 x ID – icr

AC = Rc – icr OB = Rc - BC Dimana :

BC = (AC2 + AB2)1/2 AB = 0,5 x 30 – 1,5

= 13,5 AB2 = 182,25 AC2 = (30 – 1,5)2

= 812,25

OB = Rc – (AC2 – AB2)1/2 = 30 – (812,25 – 182,25)1/2 = 4,9002 inci

VI Perencanaan Alat Utama

29

--- Pra Rencana Pabrik Sodium Hipoklorit

Tinggi tutup (OE) = 0,25 + 1,5 + 4,9902 = 6,6502inci Tinggi tutup atas + tinggi tutup bawah = 6,6502 + 6,6502

= 13,3004 inci = 1,1084 ft Tinggi kolom total = 79,09 + 2 + 0,1695 + 1,1084

= 82,,3688 ft

D. Penentuan Tebal Bejana dan Tebal Tutup

D.1. Penentuan Tebal Minimum Bejana

Menurut ASME Code : P . ri

tmin = + C f . E – 0,6 . P dimana :

t = Tebal dinding, inci

P = Tekanan dalam bejana, psig ri = Jari-jari bejana, inci

E = Effisiensi las

C = Allowable corrosion = 1/8 inci f = Allowable stress

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

VI Perencanaan Alat Utama

30

Bahan konstruksi : Stainless steel SA 240 grade M tipe 316 f = 18750 psi

Pengelasan dengan double welded butt joint dengan thermally stress relieved. E = 0,850

ri = (3 x 12) / 2 = 18 inci Menghitung tekanan kolom :

Phid = ρliq x (g / gc) x h

h = 82,3688 ft (dianggap bejana terisi penuh zat cair)

ρliquid = 200,3743 lb/ft3 Phid = (ρcairan x (g / gc) x h)

= 200,3743 x (32,174 / 32,174) x 82,3688 ft = 16504,5927 lbf/ft2

= 114,6152 psig Pop = 760 mmHg

= 14,696 psia = 0 psig Pt = Phidrostatik + Poperasi

= 114,6152 + 0 = 114,6152 psig Pdesign = 1,050 x Pt

= 1,050 x 114,6152 = 120,3460 psig

VI Perencanaan Alat Utama

31

--- Pra Rencana Pabrik Sodium Hipoklorit

120,3460 x 18

tmin = + 0,125 (18750 x 0,85 – 0,1 x 120,3460)

= 0,2610 inci

Maka digunakan tebal plat 3/16 inci

D.2. Penentuan Tebal Tutup

Ditetapkan tutup kolom atas dan bawah berbentuk torispherical dished head. Dari perhitungan tebal tutup diatas, diperoleh tmin = 0,3250 inci. Digunakan tebal tutup sebesar 3/8 inci.

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

BAB VII

INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA

VII.1 Instrumentasi

Dalam rangka pengoperasian pabrik, pemasangan alat-alat instrumentasi sangat dibutuhkan dalam memperoleh hasil produksi yang optimal. Pemasangan alat-alat instrumentasi disini bertujuan sebagai pengontrol jalannya proses produksi dari peralatan-peralatan pada awal sampai akhir produksi. dimana dengan alat instrumentasi tersebut, kegiatan maupun aktifitas tiap –tiap unit dapat dicatat kondisi operasinya sehingga sesuai dengan kondisi operasi yang dikehendaki serta mampu memberikan tanda-tanda apabila terjadi penyimpangan selama proses produksi berlangsung.

Pada uraian diatas dapat disederhanakan bahwa dengan adanya alat instrumentasi maka :

a. Proses produksi dapat berjalan sesuai dengan kondisi-kondisi yang telah ditentukan sehingga diperoleh hasil yang optimum.

b. Proses produksi berjalan sesuai dengan effisiensi yang telah ditentukan dan kondisi proses tetap terjaga pada kondisi yang sama. c. Membantu mempermudah pengoperasian alat.

d. Bila terjadi penyimpangan selama proses produksi, maka dapat segera diketahui sehingga dapat ditangani dengan segera.

VII Instrumentasi & Keselamatan Kerja

2

---Pra Rencana Pabrik Sodium Hipoklorit

Adapun variabel proses yang diukur dibagi menjadi 3 bagian, yaitu : a. Variabel yang berhubungan dengan energi, seperti temperatur,

Tekanan, dan Radiasi.

b. Variabel yang berhubungan dengan kuantitas dan rate, seperti pada kecepatan aliran fluida, ketinggian liquid dan ketebalan.

c. Variabel yang berhubungan dengan karakteristik fisik dan kimia, seperti densitas, kandungan air.

Yang harus diperhatikan didalam pemilihan alat instrumentasi adalah:

- Level, Range dan Fungsi dari alat instrumentasi. - Ketelitian hasil pengukuran.

- Konstruksi material.

- Pengaruh yang ditimbulkan terhadap kondisi operasi proses yang berlangsung.

- Mudah diperoleh di pasaran.

- Mudah dipergunakan dan mudah diperbaiki jika rusak.

Instrumentasi yang ada dipasaran dapat dibedakan dari jenis pengoperasian alat instrumentasi tersebut, yaitu alat instrumentasi manual atau otomatis. Pada dasarnya alat-alat kontrol yang otomatis lebih disukai dikarenakan pengontrolannya tidak terlalu sulit, kontinyu, dan effektif, sehingga menghemat tenaga kerja dan waktu, Akan tetapi mengingat faktor-faktor ekonomis dan investasi modal yang ditanamkan pada alat instrumentasi berjenis otomatis ini , maka pada perencanaan pabrik ini sedianya akan menggunakan kedua jenis alat instrumentasi tersebut.

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

VII Instrumentasi & Keselamatan Kerja

3

Adapun fungsi utama dari alat instrumentasi otomatis adalah : § Melakukan pengukuran.

§ Sebagai pembanding hasil pengukuran dengan kondisi yang harus dicapai.

§ Melakukan perhitungan. § Melakukan koreksi.

Alat instrumentasi otomatis ini dapat dibagi menjadi tiga jenis, yaitu:

1. Sensing / Primary Element.

Alat kontrol ini langsung merasakan adanya perubahan pada variabel yang diukur, misalnya temperatur. Primary Element merubah energi yang dirasakan dari medium yang sedang dikontrol menjadi signal yang bisa dibaca ( yaitu dengan tekanan fluida ).

2. Recieving Element / Elemen Pengontrol.

Alat kontrol ini akan mengevaluasi signal yang didapat dari sensing element dan diubah menjadi skala yang bisa dibaca, digambarkan dan dibaca oleh error detector. Dengan demikian sumber energi bisa diatur sesuai dengan perubahan-perubahan yang terjadi.

3. Transmitting Element.

Alat kontrol ini berfungsi sebagai pembawa signal dari sensing element ke receiving element.

Disamping ketiga jenis tersebut, masih terdapat peralatan pelengkap yang lain, yaitu : Error Detector Element, alat ini akan membandingkan besarnya harga terukur pada variabel yang dikontrol dengan harga yang

VII Instrumentasi & Keselamatan Kerja

4

---Pra Rencana Pabrik Sodium Hipoklorit

diinginkan dan apabila terdapat perbedaan alat ini akan mengirimkan signal error. Amplifier akan digunakan sebagai penguat signal yang dihasilkan oleh error detector jika signal yang dikeluarkan lemah. Motor Operator Signal Error yang dihasilkan harus diubah sesuai dengan kondisi yang diinginkan , yaitu dengan penambahan variabel manipulasi.

Kebanyakan sistem kontrol memerlukan operator atau motor untuk menjalankan Final Control Element. Final Control Element adalah untuk mengoreksi harga variabel manipulasi. Instrumentasi pada perencanaan pabrik ini:

1. Flow Control ( F C ) : Mengontrol aliran setelah keluar pompa.

2. Flow Ratio Control ( F R C ) : Mengontrol ratio aliran yang bercabang setelah pompa

3. Level Control ( L C ) : Mengontrol ketinggian bahan didalam tangki dapat juga digunakan sebagai ( W C ) Weight Control

4. Level Indicator ( L I ) : Mengindikasikan / informatif ketinggian bahan didalam tangki

5. Pressure Control ( P C ) : Mengontrol tekanan pada aliran / alat

6. Pressure Indicator ( P I ) : Mengindikasikan / informatif tekanan pada aliran / alat

7. Temperature Control ( T C ) : Mengontrol suhu pada aliran / alat

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

VII Instrumentasi & Keselamatan Kerja

5

Tabel VII.1. Instrumentasi pada Pabrik

NO KODE NAMA ALAT INSTRUMENTASI

1. H – 110 SEAWATER FILTER FC

2. H – 120 AUTOMATIC WASHING FILTER FC

3. L – 121 POMPA – 1 FC

4. F – 130 TANGKI PENAMPUNG AIR LAUT TC

5. L – 131 POMPA – 2 FC

6. R – 210 SEL ELEKTROLISA TC , PC

7. L – 211 POMPA – 3 FC

8. E – 212 HEATER DISTILASI TC

10. E – 311 KONDENSOR DISTILASI TC

11. L – 312 POMPA – 4 FC

12. E – 313 REBOILER DISTILASI TC

13. L – 314 POMPA – 5 FC

14. E – 315 COOLER SODIUM HIPOKLORIT TC 15. F – 320 STORAGE TANK SODIUM

HIPOKLORIT

FC

16. F – 330 GAS HOLDER PC

VII Instrumentasi & Keselamatan Kerja

6

---Pra Rencana Pabrik Sodium Hipoklorit

VII.2 Keselamatan Kerja

Keselamatan kerja atau safety factor adalah hal yang paling utama yang harus diperhatikan dalam merencanakan suatu pabrik, hal ini disebabkan karena :

§ Dapat mencegah terjadinya kerusakan-kerusakan yang besar yang disebabkan oleh kebakaran atau hal lainnya baik terhadap karyawan maupun oleh peralatan itu sendiri.

§ Terpeliharanya peralatan dengan baik sehingga dapat digunakan dalam waktu yang cukup lama. Bahaya yang dapat timbul pada suatu pabrik banyak sekali jenisnya, hal ini tergantung pada bahan yang akan diolah maupun tipe proses yang dikerjakan.

§ Menjamin setiap tenaga kerja dan orang lain yang berada di tempat kerja mendapat perlindungan atas keselamatannya.

§ Menjamin Proses produksi berjalan lancar.

Secara umum bahaya-bahaya tersebut dapat dibagi dalam tiga kategori , yaitu :

1. Bahaya kebakaran.

2. Bahaya kecelakaan secara kimia. 3. Bahaya terhadap zat-zat kimia.

Untuk menghindari kecelakaan yang mungkin terjadi, berikut ini terdapat beberapa hal yang perlu mendapat perhatian pada setiap pabrik pada umumnya dan pada pabrik ini pada khususnya.

VII.2.1 Bahaya Kebakaran

A. Penyebab kebakaran.

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

VII Instrumentasi & Keselamatan Kerja

7

§Adanya nyala terbuka (open flame) yang datang dari unit utilitas, workshop dan lain-lain.

§Adanya loncatan bunga api yang disebabkan karena korsleting aliran listrik seperti pada stop kontak, saklar serta instrument lainnya.

B. Pencegahan.

§Menempatkan unit utilitas dan power plant cukup jauh dari lokasi proses yang dikerjakan.

§Menempatkan bahan yang mudah terbakar pada tempat yang terisolasi dan tertutup.

§Memasang kabel atau kawat listrik di tempat-tempat yang terlindung, jauh dari daerah yang panas yang memungkinkan terjadinya kebakaran.

§Sistem alarm hendaknya ditempatkan pada lokasi dimana tenaga kerja dengan cepat dapat mengetahui apabila terjadi kebakaran

C. Alat pencegah kebakaran.

§Instalasi permanen seperti fire hydrant system dan sprinkle otomatis.

§Pemakaian portable fire-extinguisher bagi daerah yang mudah dijangkau bila terjadi kebakaran. Jenis dan jumlahnya pada perencanaan pabrik ini dapat dilihat pada tabel VII.1.

§Untuk pabrik ini lebih disukai alat pemadam kebakaran tipe karbon dioksida.

VII Instrumentasi & Keselamatan Kerja

8

---Pra Rencana Pabrik Sodium Hipoklorit

§Karena bahan baku ada yang beracun, maka perlu digunakan kantong-kantong udara atau alat pernafasan yang ditempatkan pada daerah-daerah strategis pada pabrik ini.

Tabel VII.2. Jenis dan Jumlah Fire-Extinguisher.

NO. TEMPAT JENIS BERAT SERBUK JARAK

SEMPROT JUMLAH 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. Pos Keamanan Kantor Daerah Proses Gudang Bengkel Unit Pembangkitan Laboratorium YA-10L YA-20L YA-20L YA-10L YA-10L YA-20L YA-20L 3.5 Kg 6.0 Kg 8.0 Kg 4.0 Kg 8.0 Kg 8.0 Kg 8.0 Kg 8 m 8 m 7 m 8 m 7 m 7 m 7 m 3 2 4 2 2 2 2

VII.2.2 Bahaya Kecelakaan

Karena kesalahan mekanik sering terjadi dikarenakan kelalaian pengerjaan maupun kesalahan konstruksi dan tidak mengikuti aturan yang berlaku. Bentuk kerusakan yang umum adalah karena korosi dan ledakan. Kejadian ini selain mengakibatkan kerugian yang besar karena dapat mengakibatkan cacat tubuh maupun hilangnya nyawa pekerja. Berbagai kemungkinan kecelakaan karena mekanik pada pabrik ini dan cara pencegahannya dapat digunakan sebagai berikut :

A. Vessel.

Kesalahan dalam perencanaan vessel dan tangki dapat mengakibatkan kerusakan fatal, cara pencegahannya :

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

VII Instrumentasi & Keselamatan Kerja

9

§ Menyeleksi dengan hati-hati bahan konstruksi yang sesuai, tahan korosi serta memakai corrosion allowance yang wajar. Untuk pabrik ini, semua bahan konstruksi yang umum dapat dipergunakan dengan pengecualian adanya seng dan tembaga. Bahan konstruksi yang biasanya dipakai untuk tangki penyimpan, perpipaan dan peralatan lainnya dalam pabrik ini adalah steel. Semua konstruksi harus sesuai dengan standar ASME ( America Society Mechanical Engineering ).

§ Memperhatikan teknik pengelasan. § Memakai level gauge yang otomatis.

§ Penyediaan manhole dan handhole ( bila memungkinkan ) yang memadai untuk inspeksi dan pemeliharaan. Disamping itu peralatan tersebut harus dapat diatur sehingga mudah untuk digunakan.

B. Heat Exchanger.

Kerusakan yang terjadi pada umumnya disebabkan karena kebocoran-kebocoran. Hal ini dapat dicegah dengan cara :

§ Pada inlet dan outlet dipasang block valve untuk mencegah terjadinya thermal expansion.

§ Drainhole yang cukup harus disediakan untuk pemeliharaan. § Pengecekan dan pengujian terhadap setiap ruangan fluida

secara sendiri-sendiri.

§ Memakai heat exchanger yang cocok untuk ukuran tersebut. Disamping itu juga rate aliran harus benar-benar dijaga agar

VII Instrumentasi & Keselamatan Kerja

10

---Pra Rencana Pabrik Sodium Hipoklorit

tidak terjadi perpindahan panas yang berlebihan sehingga terjadi perubahan fase didalam pipa.

C. Peralatan yang bergerak.

Peralatan yang bergerak apabila ditempatkan tidak hati-hati, maka akan menimbulkan bahaya bagi pekerja. Pencegahan bahaya ini dapat dilakukan dengan :

§ Pemasangan penghalang untuk semua sambungan pipa.

§ Adanya jarak yang cukup bagi peralatan untuk memperoleh kebebasan ruang gerak.

D. Perpipaan.

Selain ditinjau dari segi ekonomisnya , perpipaan juga harus ditinjau dari segi keamanannya hal ini dikarenakan perpipaan yang kurang teratur dapat membahayakan pekerja terutama pada malam hari, seperti terbentur, tersandung dan sebagainya. Sambungan yang kurang baik dapat menimbulkan juga hal-hal yang tidak diinginkan seperti kebocoran-kebocoran bahan kimia yang berbahaya. Untuk menghindari hal-hal yang tidak diinginkan tersebut, maka dapat dilakukan cara :

§ Pemasangan pipa (untuk ukuran yang tidak besarhendaknya pada elevasi yang tinggi tidak didalam tanah, karena dapat menimbulkan kesulitan apabila terjadi kebocoran.

§ Bahan konstruksi yang dipakai untuk perpipaan harus memakai bahan konstruksi dari steel.

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

VII Instrumentasi & Keselamatan Kerja

11

§ Sebelum dipakai, hendaknya diadakan pengecekan dan pengetesan terhadap kekuatan tekan dan kerusakan yang diakibatkan karena perubahan suhu, begitu juga harus dicegah terjadinya over stressing atau pondasi yang bergerak.

§ Pemberian warna pada masing-masing pipa yang bersangkutan akan dapat memudahkan apabila terjadi kebocoran.

E. Listrik.

Kebakaran sering terjadi akibat kurang baiknya perencanaan instalasi listrik dan kecerobohan operator yang menanganinya. Sebagai usaha pencegahannya dapat dilakukan :

§ Alat-alat listrik dibawah tanah sebaiknya diberi tanda seperti dengan cat warna pada penutupnya atau diberi isolasi berwarna.

§ Pemasangan alat remote shut down dari alat-alat disamping starter.

§ Penerangan yang cukup pada semua bagian pabrik supaya operator tidak mengalami kesulitan dalam bekerja.

§ Sebaiknya untuk penerangan juga disediakan oleh PLN meskipun kapasitas generator set mencukupi untuk penerangan dan proses.

§ Penyediaan emergency power supplies tegangan tinggi. § Meletakkan jalur-jalur kabel listrik pada posisi aman.

§ Merawat peralatan listrik, kabel, starter, trafo dan lain sebagainya.

VII Instrumentasi & Keselamatan Kerja

12

---Pra Rencana Pabrik Sodium Hipoklorit

F. Isolasi.

Isolasi penting sekali terutama berpengaruh terhadap pada karyawan dari kepanasan yang dapat mengganggu kinerja para karyawan, oleh karena itu dilakukan :

§ Pemakaian isolasi pada alat-alat yang menimbulkan panas seperti reaktor, exchanger, kolom distilasi dan lain-lain. Sehingga tidak mengganggu konsentrasi pekerjaan.

§ Pemasangan isolasi pada kabel instrumen, kawat listrik dan perpipaan yang berada pada daerah yang panas , hal ini dimaksudkan untuk mencegah terjadinya kebakaran.

G. Bangunan Pabrik.

Hal-hal yang perlu diperhatikan dalam perencanaan bangunan pabrik adalah :

§ Bangunan-bangunan yang tinggi harus diberi penangkal petir dan jika tingginya melebihi 20 meter, maka harus diberi lampu suar (mercu suar).

§ Sedikitnya harus ada dua jalan keluar dari dalam bangunan.

VII.2.3 Bahaya Karena Bahan Kimia

Banyak bahan kimia yang berbahaya bagi kesehatan. Biasanya para pekerja tidak mengetahui seberapa jauh bahaya yang dapat ditimbulkan oleh bahan kimia seperti bahan-bahan berupa gas yang tidak berbau atau tidak berwarna yang sangat sulit diketahui jika terjadi kebocoran. Untuk itu sering diberikan penjelasan pendahuluan bagi

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

XI-34 Analisa Ekonomi

---Pra Rencana Pabrik Sodium Hipoklorit

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

XII - 1

--- Pra Rencana Pabrik Sodium Hipoklorit

BAB XII

DISKUSI DAN KESIMPULAN

XII.1 DISKUSI

Perancangan pabrik Sodium Hipoklorit Dari Air Laut Dengan

Proses Elektrolisa, berlangsung dalam tekanan 0,3 MPa dan suhu 40 oC

menghasilkan sodium hipoklorit 3%. Setelah melewati unit pemurnian produk menggunakan distilasi, diperoleh produk sodium hipoklorit dengan kemurnian 15%.

Kelayakan pra rencana pabrik sodium hipoklorit ditinjau dari segi :

1. Ekonomi

2. Lokasi Pabrik

XII.1.1 Ekonomi

Untuk mengetahui kelayakan pabrik ini dari segi ekonomi telah dilakukan perhitungan Internal Rate of Return ( IRR ), Pay out Periode (POP) dan Break Even Point ( BEP ).

Internal rate of return pabrik yang direncanakan sebesar 36,84%. Angka ini lebih besar dari bunga bank yang berlaku saat ini. Modal pabrik ini akan kembali setelah pabrik berproduksi 2 tahun 10 bulan, waktu ini relatif cukup jika dilihat berdasarkan perkiraan umur pabrik.

XII Diskusi dan Kesimpulan

2

--- Pra Rencana Pabrik Sodium Hipoklorit

Pabrik ini akan impas jika berproduksi dengan kapasitas 31,31% dari kapasitas produksi terpasang, sehingga pabrik ini cukup fleksibel terhadap pengaturan kapasitas produksinya.

XII.1.2 Faktor Lokasi

Pemilihan lokasi dalam Pra Rencana Pabrik Sodium Hipoklorit ini adalah Sepuluh, Madura Jawa Timur. Dengan mempertimbangkan faktor – faktor pemasaran, daerah persediaan power dan bahan bakar, bahan baku, persediaan air, daerah pemasaran, iklim dan cuaca, seperti yang telah dibahas di BAB IX

XII.2 KESIMPULAN

Berdasarkan uraian pada bab-bab sebelumnya, dapat diambil kesimpulan sebagai berikut :

1. Perencanaan operasi : 24 jam/hari 330 hari per tahun

2. Proses yang digunakan : Kontinu

3. Kapasitas produksi : 18.500 ton per tahun

4. Bahan baku : Air Laut

5. Konsumsi Utilitas

Air : 32,179 m3 / hari

Steam : 1274,6711 lb / jam

Bahan bakar : 57 lt / jam

Listrik : 485,4690 KWH

6. Bentuk perusahaan : Perseroan terbatas

7. Struktur Organisasi : Garis dan staff

8. Jumlah Tenaga kerja : 124 orang

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

XII Diskusi dan Kesimpulan

3

--- Pra Rencana Pabrik Sodium Hipoklorit

9. Umur pabrik : 10 tahun

10.Masa konstruksi : 2 tahun

11.Lokasi pabrik : Sepuluh, Madura Jawa Timur

12.Analisa Ekonomi

Pembiayaan

Modal tetap ( FCI ) = Rp 54.047.813.566,01

Modal kerja ( WCI ) = Rp 293.333.333,26

Modal total ( TCI ) = Rp 54.341.146.899,27

Penerimaan

Hasil penjualan = Rp 64.142.174.480,94

Rentabilitas perusahaan

Investasi pada akhir masa produksi = Rp 64.731.174.186,41 Waktu pengembalian modal ( POP ) = 2,83 tahun

DAFTAR PUSTAKA

Austin G.A., “ Shreve’s Chemical Process Industried “ , 5TH edition ,

Mc. Graw Hill Book Company, Inc, New York, 1960.

Badger , W.L. and Banchero , J.T. , 1955 , ”Introduction to Chemical

Engineering” , Int ed , McGraw-Hill Book Company Inc. , N.Y.

Biro Pusat Statistik , “Export – Import Sektor Industri”

Brownell,L., E. Young, 1959,“Process Equipment Design”,

John Wiley & Sons Inc. ,N.Y.

Geankoplis, C.J. , 1983 , ”Transport Processes and Unit Operations” , 2ed ,

Allyn and Bacon Inc. , Boston.

Himmelblau, D.M. , 1989 , “Basic Principles and Calculations in Chemical

Engineering” , 5 ed , Prentice-Hall International , Singapore

Hougen, O.A. , Watson, K.M. , 1954, “ Chemical Process Principles “ , part 1 ,

2nd ed. , John Wiley & Sons Inc,New York

Kern, D.Q. , 1965 , ”Process Heat Transfer” , Int ed ,

McGraw Hill Book Company Inc. , N.Y.

Lamb J.C., 1985 , “Water Quality And Its Control” , John Wiley & Sons

Inc, New York.

Levenspiel,O , 1962 , “Chemical Engineering Reaction” , 2 ed ,

John Wiley & Sons Inc,N.Y.

Ludwig, 1977 , “Applied Process Design for Chemical and Petrochemical

Plants” , Vol 1-2 , 2nd ed , Gulf Publishing Co., Houston, Texas.

Maron, Lando , 1974 , ”Fundamentals of Physical Chemistry” , Int ed ,

Macmillan Publishing Co. Inc. , New York.

McCabe,W.L. , 1956 , “Unit Operation of Chemical Engineering” ,

McGraw-Hill Book Company Inc. , Tokyo

McKetta ,Cunningham, W.A., “Encyclopedia Of Chemical Proccessing And

Design ”,Vol 14 , Marcell Dekker Inc. New York.

Othmer ,Kirk. , “ Encyclopedia of Chemical Technology vol. 23” , 3ed

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

McGraw-Hill Book Company Inc. , New York

Perry, Chilton , 1973 , ” Perry’s Chemical Engineer’s Handbook” , 5ed ,

McGraw-Hill Book Company Inc. , Singapore.

Perry, Chilton , 1984 , ” Perry’s Chemical Engineer’s Handbook” , 6ed ,

McGraw-Hill Book Company Inc. , Singapore.

Perry, Chilton , 1999 , ”Perry’s Chemical Engineer’s Handbook” , 7ed ,

McGraw-Hill Book Company Inc. , N.Y.

Perry, Chilton , 1999 , ”Perry’s Chemical Engineer’s Handbook” , 8ed ,

McGraw-Hill Book Company Inc. , N.Y.

Petter ,M.S, Timmerhaus,K.D., 1959 , “Plant Design and Economi for

Chemical Engineering” , 4thed., McGraw-Hill Book Company Inc. , N.Y.

Powell Fabrication & Manufacturing Inc, 2002. Sodium Hypochlorite General

Information Handbook., East Monroe Road.

Sherwood, T , 1977 , ”The Properties of Gasses and Liquid” , 3th ed ,

McGraw-Hill Book Company Inc. , Singapore.

Severn, WH , 1954 , “Steam, Air and Gas Power” , Modern Engineering

Asia Edition , John Wiley & Sons Inc,N.Y..

Treybal, R.E. , 1981 , ”Mass Transfer Operations” , 3 ed ,

McGraw-Hill Book Company Inc. , N.Y..

Ulrich, G.D. , 1984 , “A Guide to Chemical Engineering Process Design and

Economics” , John Wiley & Sons Inc,N.Y.

Underwood A.L., 1980 , “Quantitative Analysis” , 4 ed , Prentice Hall Inc,

London.

Van Ness, H.C.,Smith J.M., 1987 , “Introduction to Chemical Engineering

Thermodynamics” , 5 ed , McGraw-Hill Book Company, Singapore.

Wolfgang Gerharts,1984 , “Ullmann’s Ecyclopedia of Industrial Chemistry”,5ed ,