Universitas Sumatera Utara

lab wc: kantor 4: parkir taman: taman gudang produk: areal proses. 3. kantin. ... 1: 160011687186 47986006156: 112025681030 36024640411: 148050321441 ...

0 downloads 84 Views 1MB Size
FLOWSHEET PRA RANCANGAN PABRIK PEMBUATAN MAGNESIUM SULFAT HEPTAHIDRAT (MgSO4.7H2O) DARI MAGNESIUM KARBONAT (MgCO3) DAN ASAM SULFAT (H2SO4) CR

10

11 T-04 12

KODE BE

KETERANGAN Bucket Elevator

2

BC

Belt Conveyor

3

CR

Crystallizer

FLOWSHEET PRA RANCANGAN PABRIK PEMBUATAN MAGNESIUM SULFAT (MgSO4) DARI MAGNESIUM KARBONAT (MgCO3) DAN ASAM SULFAT (H2SO4)

14

FE 9

8

NOMOR 1

13 S P-07

GP 15 7

P-06 T-05

5

BC

FP 6

4 5

EV FP

Evaporator Filter Press

DIGAMBAR OLEH:

NAMA / NIM

KHAIRI SAPUTRA / 035201026

6 7

GB GP

Gudang Bahan baku Gudang Produk

DIPERIKSA OLEH:

DOSEN PEMBIMBING I

Dr. Ir Iriany, MSi

DOSEN PEMBIMBING II

Dr. Ir Irvan, MT

P-05

4 GB P-04 R BE BP

3

2

T-03

P-03

1 T-02 P-02

T-01

Alur Komponen MgCO3 CaCO3 FeO H2SO4 H2O MgSO4 CaSO4 FeSO4 CO2 MgO MgSO4.7H2O Sub Total

P-01

1 (kg/jam)

2 (kg/jam)

3 (kg/jam)

4 (kg/jam)

Bak Pengendap

8 9

BP S

10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22

P-01 P-02 P-03 P-04 P-05 P-06 P-07 R T-01 T-02 T-03 T-04 T-05

Sentrifusi Pompa asam sulfat Pompa H2O Pompa Tanki pencampur Pompa Reaktor Pompa Filter Press Pompa Evaporator Pompa Tanki Penetral Reaktor Tanki Asam Sulfat Tanki H2O Tanki Pencampur BIN Tanki Penetral

5 (kg/jam)

6 (kg/jam)

7 (kg/jam)

8 (kg/jam)

9 (kg/jam)

10 (kg/jam)

11 (kg/jam)

12 (kg/jam)

14 (kg/jam)

15 (kg/jam)

1.891.602 16.992 0,391 2.601,892 18.646,891

2.549,854 18.698,929

44.140

332.590 19.150,234 2.700.604 23.145 0,759 994.576

16.630 957.512 135.030 23.145 0,038

315.960 18.192,722 2.565.574

18.250,809 2.953.318

0,721 994.576

15.159,614

0,721 994.576

994.576

22.199,424

16.154,190

3.091.195 2.953.318

3.976.915 1.071.287

0,721

3.976.915 1.071.287 0,721

0,721

6.044.513 11.093,436

6.044.513 6.045.234

129.871 2.601,892

18.646,891

21.248,783

1.953.125

23.201,908

1.132.355

22.069,553

129.871

6.045.234

5.048.202

Universitas Sumatera Utara

FLOWSHEET UTILITAS PRA RANCANGAN PABRIK PEMBUATAN MAGNESIUM SULFAT HEPTAHIDRAT (MgSO4.7H2O) DARI MAGNESIUM KARBONAT (MgCO3) DAN ASAM SULFAT (H2SO4)

Air Pendingin Bekas

Air Pendingin RF

PU-10

Steam

KU

MA

TU-04 PU-08

PU-09 TU-03

DE

PU-07

AE

KE

PU-05

PU-06

Air Domestik TU-05 SF

Air Proses TU-01

TU-02 CL

PU-04

PU-03 BP

PU-02

PU-01 Air Sungai

NOMOR 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22

KODE PU-01 BP PU-02 TU-01 TU-02 CL PU-03 SF PU-04 MA TU-03 KE PU-05 TU-45 AE PU-06 DE PU-07 KU PU-08 TU-09 PU-09

KETERANGAN Pompa Utilitas -01 Bak Penampung Pompa Utilitas -02 Tanki Pelarut Alum Tanki Pelarut Natrium Karbonat Claryfier Pompa Utilitas -03 Sand Filter Pompa Utilitas -04 Menara Air Tanki Pelarut Asam Sulfat Kation Exchager Pompa Utilitas -05 Tanki Pelarut NaOH Anion Exchanger Pompa Utilitas -06 Deaerator Pompa Utilitas -07 Ketel Uap Pompa Utilitas -08 Tanki Pelarut Pompa Utilitas-09

23

RF

Refrigerasi

24

PU-09

Pompa Utilitas -09

FLOWSHEET UTILITAS PRA RANCANGAN PABRIK PEMBUATAN MAGNESIUM SULFAT HEPTAHIDRAT (MgSO4.7H2O) DARI MAGNESIUM KARBONAT (MgCO3) DAN ASAM SULFAT (H2SO4) DIGAMBAR OLEH:

NAMA / NIM

KHAIRI SAPUTRA / 035201026

DIPERIKSA OLEH:

DOSEN PEMBIMBING I

Dr. Ir Iriany, MSi

DOSEN PEMBIMBING II

Dr. Ir Irvan, MT

Universitas Sumatera Utara

Universitas Sumatera Utara

Universitas Sumatera Utara

FLOWSHEET PRA RANCANGAN PABRIK PEMBUATAN MAGNESIUM SULFAT (MgSO4.7H2 MAGNESIUM KARBONAT (MgCO3) DAN ASAM SULFAT (H2SO4)

8 3

7 10

EV FP

4

CR

6

CR

GB P-05

P-04

P-06

R

BE-01

9 3 BE-02 BP

P-03

GP

TP 2

P-02 1

T-02

P-01

T-01

Alur Komponen MgCO3 CaCO3

1 (kg/jam)

2 (kg/jam)

3 (kg/jam)

4 (kg/jam) 1.261,0676 113.281

5 (kg/jam)

Universitas Sumatera Utara

FeO H2SO4 H2 O MgSO4 CaSO4 FeSO4 CO2 MgSO4.7H2O Sub Total Total

0,2604 1.478,1618 2.215,653

1.699,7271 12.494,6622

2 12.795,5674 1.800,3671 153.985 0,5496 6.630.272

294.270

1.478,1618

2.215,653 1.699,7271

1.302,0831

14.194,3893 15.496,4724

15.496,4724 15.496,4724

Universitas Sumatera Utara

2O) DARI

FLOWSHEET PRA RANCANGAN PABRIK PEMBUATAN MAGN SULFAT (MgSO4) DARI MAGNESIUM KARBONAT (MgCO3) DA SULFAT (H2SO4)

6 (kg/jam)

DIGAMBAR OLEH:

NAMA / NIM

KHAIRI SAPUTRA / 035201026

DIPERIKSA OLEH:

DOSEN PEMBIMBING I

Dr.Ir Iriany MSi

DOSEN PEMBIMBING II

Dr. Ir Irvan MT

7 (kg/jam)

8 (kg/jam)

9 (kg/jam)

10 (kg/jam)

NOMOR 1 2 3 4

KODE C-01 C-02 K FE

5

P

6

GB

7

GP

Universitas Sumatera Utara

110.782 6.397.783 903.671 153.985 0,0273 0,042 1.132,199 23.198,53

315.912 18.190,126 1.800,3671 153.985 0,5496 994,40 22.066,331

315.912

315.912

15.502,701

0,779

0,779

994,40 5.252.539 5.252.539 16.497,101 5.569,25 5.569,25 23.198,53 5.569,25

8

J-01

9

J-02

10

J-03

11

J-04

12

J-05

13

J-06

14

R

15

TT-01

16

TT-02

17

TT-03

Universitas Sumatera Utara

NESIUM AN ASAM

KETERANGAN Bucket Elevator Bucket Elevator Crystalizer Evaporator Filter Press Gudang Bahan Baku Gudang Produk

Universitas Sumatera Utara

Pompa-01 Pompa-02 Pompa-03 Pompa-04 Pompa-05 Pompa-06 Reaktor Tanki-01 Tanki-02 Tanki-03

Universitas Sumatera Utara

Kapasitas ProduksiBiaya Tetap Biaya Variabel Total Biaya Produksi Penjualan 46500 137779562603 398619707010 536399269613 696410956800 0 137779562603 0 137779562603 0 4650 137779562603 39861970701 177641533304 69641095680 9300 137779562603 79723941402 217503504005 139282191360 13950 137779562603 119585912103 257365474706 208923287040 18600 137779562603 159447882804 297227445407 278564382720 23250 137779562603 199309853505 337089416108 348205478400 27900 137779562603 239171824206 376951386809 417846574080 32550 137779562603 279033794907 416813357510 487487669760 37200 137779562603 318895765608 456675328211 557128765440 41850 137779562603 358757736309 496537298912 626769861120 46500 137779562603 398619707010 536399269613 696410956800 800.000.000.000

Biaya Tetap Biaya Variabel Total Biaya Produksi Penjualan

Harga (Rupiah)

700.000.000.000 600.000.000.000 500.000.000.000

BEP

400.000.000.000 300.000.000.000 200.000.000.000 100.000.000.000 0 0

4500 9000 13500 18000 22500 27000 31500 36000 40500 45000 49500

Kapasitas Produksi (Ton/Thn)

Universitas Sumatera Utara

TAMAN

GUDANG PRODUK

TAMAN

PARKIR

2

KANTOR

KANTIN BAGGING

1

3

LAB

4

WC

AREAL PROSES

BENGKEL

5

6

PARKIR GENERATOR LISTRIK

WC

7

PENGOLAHAN AIR

Universitas Sumatera Utara

TAMAN

TAMAN

GUDANG PRODUK

PARKIR

2

KANTOR

KANTIN

LAB

3

BAGGING

1

4

WC

KETERANGAN : 1. POS SATPAM 2. TEMPAT IBADAH 3. POLIKLINIK 4. GUDANG BAHAN BAKU 5. BAK PENAMPUNG 6. RUANG KONTROL 7. RUANG BAHAN BAKAR 8. BAK PENGENDAP 9. GUDANG PERALATAN

5

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN

AREAL PROSES

DIAGRAM TATA LETAK PABRIK MAGNESIUM SULFAT HEPTAHIDRAT

PRA-RANCANGAN PABRIK MAGNESIUM SULFAT HEPTAHIDRAT

BENGKEL

6

7

8

8 Skala = 1 : 555,56 mm

PARKIR

GENERATOR LISTRIK

Tanggal Tanda Tangan

Nama : Khairi Saputra Digambar NIM : 035201026 Diperiksa/ 1. Nama : Dr.Ir.Iriany, M.Si NIP : 131 882 286 Disetujui 2. Nama : Dr.Ir.Irvan, M.T NIP : 132 126 842

WC

9

PENGOLAHAN AIR

Universitas Sumatera Utara

Tabel LE.11 Data Hasil Perhitungan Internal Rate Of Return (IRR) Tahun 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Laba Sebelum Pajak 160011687186 176012855905 193614141495 212975555645 234273111209 257700422330 283470464563 311817511019 342999262121 377299188333

Nilai Internal Rate Of Return (IRR) I= I=

Pajak 47986006156 52786356771 58066742449 63875166693 70264433363 77292626699 85023639369 93527753306 102882278636 113172256500

Laba Sesudah Pajak 112025681030 123226499133 135547399047 149100388951 164008677846 180407795631 198446825194 218289757713 240116983485 264126931833

Depresiasi 36024640411 36024640411 36024640411 36024640411 36024640411 36024640411 36024640411 36024640411 36024640411 36024640411

Net Cash Flow -496361156006,0 148050321441 159251139544 171572039458 185125029362 200033318257 216432436042 234471465605 254314398124 276141623896 300151572244

P/F pada I =34% 1 0,7463 0,5569 0,4156 0,3102 0,2315 0,1727 0,1289 0,0962 0,0718 0,0536

PV pada I = 34 % -496361156006,0 110485314508 88689652230 71306992323 57417720509 46299718175 37384670520 30224311010 24464286930 19823881326 16080244169 5815635695,0

P/F pada I =34,51 % 1 0,743 0,553 0,411 0,305 0,227 0,169 0,126 0,093 0,069 0,052

PV pada I = 34,51 % -496361156006,0 110064462055 88015278996 70495240360 56547861157 45424603227 36538348313 29427564658 23728650181 19154539713 15478120702 0,0

0,34 0,3451237454556

Universitas Sumatera Utara

FLOWSHEET PRA RANCANGAN PABRIK PEMBUATAN MAGNESIUM SULFAT HEPTAHIDRAT (MgSO4.7H2O) DARI MAGNESIUM KARBONAT (MgCO3) DAN ASAM SULFAT (H2SO4) CR

10

11 T-04 12

KODE BE

KETERANGAN Bucket Elevator

2

BC

Belt Conveyor

3

CR

Crystallizer

FLOWSHEET PRA RANCANGAN PABRIK PEMBUATAN MAGNESIUM SULFAT (MgSO4) DARI MAGNESIUM KARBONAT (MgCO3) DAN ASAM SULFAT (H2SO4)

14

FE 9

8

NOMOR 1

13 S P-07

GP 15 7

P-06 T-05

5

BC

FP 6

4 5

EV FP

Evaporator Filter Press

DIGAMBAR OLEH:

NAMA / NIM

KHAIRI SAPUTRA / 035201026

6 7

GB GP

Gudang Bahan baku Gudang Produk

DIPERIKSA OLEH:

DOSEN PEMBIMBING I

Dr. Ir Iriany, MSi

DOSEN PEMBIMBING II

Dr. Ir Irvan, MT

P-05

4 GB P-04 R BE BP

3

2

T-03

P-03

1 T-02 P-02

T-01

Alur Komponen MgCO3 CaCO3 FeO H2SO4 H2O MgSO4 CaSO4 FeSO4 CO2 MgO MgSO4.7H2O Sub Total

P-01

1 (kg/jam)

2 (kg/jam)

3 (kg/jam)

4 (kg/jam)

Bak Pengendap

8 9

BP S

10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22

P-01 P-02 P-03 P-04 P-05 P-06 P-07 R T-01 T-02 T-03 T-04 T-05

Sentrifusi Pompa asam sulfat Pompa H2O Pompa Tanki pencampur Pompa Reaktor Pompa Filter Press Pompa Evaporator Pompa Tanki Penetral Reaktor Tanki Asam Sulfat Tanki H2O Tanki Pencampur BIN Tanki Penetral

5 (kg/jam)

6 (kg/jam)

7 (kg/jam)

8 (kg/jam)

9 (kg/jam)

10 (kg/jam)

11 (kg/jam)

12 (kg/jam)

14 (kg/jam)

15 (kg/jam)

1.891.602 16.992 0,391 2.601,892 18.646,891

2.549,854 18.698,929

44.140

332.590 19.150,234 2.700.604 23.145 0,759 994.576

16.630 957.512 135.030 23.145 0,038

315.960 18.192,722 2.565.574

18.250,809 2.953.318

0,721 994.576

15.159,614

0,721 994.576

994.576

22.199,424

16.154,190

3.091.195 2.953.318

3.976.915 1.071.287

0,721

3.976.915 1.071.287 0,721

0,721

6.044.513 11.093,436

6.044.513 6.045.234

129.871 2.601,892

18.646,891

21.248,783

1.953.125

23.201,908

1.132.355

22.069,553

129.871

6.045.234

5.048.202

Universitas Sumatera Utara

FLOWSHEET UTILITAS PRA RANCANGAN PABRIK PEMBUATAN MAGNESIUM SULFAT HEPTAHIDRAT (MgSO4.7H2O) DARI MAGNESIUM KARBONAT (MgCO3) DAN ASAM SULFAT (H2SO4)

Air Pendingin Bekas

Air Pendingin RF

PU-10

Steam

KU

MA

TU-04 PU-08

PU-09 TU-03

DE

PU-07

AE

KE

PU-05

PU-06

Air Domestik TU-05 SF

Air Proses TU-01

TU-02 CL

PU-04

PU-03 BP

PU-02

PU-01 Air Sungai

NOMOR 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22

KODE PU-01 BP PU-02 TU-01 TU-02 CL PU-03 SF PU-04 MA TU-03 KE PU-05 TU-45 AE PU-06 DE PU-07 KU PU-08 TU-09 PU-09

KETERANGAN Pompa Utilitas -01 Bak Penampung Pompa Utilitas -02 Tanki Pelarut Alum Tanki Pelarut Natrium Karbonat Claryfier Pompa Utilitas -03 Sand Filter Pompa Utilitas -04 Menara Air Tanki Pelarut Asam Sulfat Kation Exchager Pompa Utilitas -05 Tanki Pelarut NaOH Anion Exchanger Pompa Utilitas -06 Deaerator Pompa Utilitas -07 Ketel Uap Pompa Utilitas -08 Tanki Pelarut Pompa Utilitas-09

23

RF

Refrigerasi

24

PU-09

Pompa Utilitas -09

FLOWSHEET UTILITAS PRA RANCANGAN PABRIK PEMBUATAN MAGNESIUM SULFAT HEPTAHIDRAT (MgSO4.7H2O) DARI MAGNESIUM KARBONAT (MgCO3) DAN ASAM SULFAT (H2SO4) DIGAMBAR OLEH:

NAMA / NIM

KHAIRI SAPUTRA / 035201026

DIPERIKSA OLEH:

DOSEN PEMBIMBING I

Dr. Ir Iriany, MSi

DOSEN PEMBIMBING II

Dr. Ir Irvan, MT

Universitas Sumatera Utara

Universitas Sumatera Utara

Universitas Sumatera Utara

LAMPIRAN A PERHITUNGAN NERACA MASSA Neraca massa dalam perhitungan pada setiap unit peralatan proses, dasar perhitungan diambil sebagai berikut : •

Pabrik beroperasi 320 hari/tahun



Satuan Kmol/Jam dan Kg/Jam



Waktu operasi 24 jam/hari



Kapasitas bahan baku MgCO 3 15000 ton/tahun = 1953,125 kg/jam 15000

ton 1000 kg 1 tahun 1 hari × × × tahun 1 ton 320 hari 24 jam

= 1953,125 kg/jam

Kandungan bahan baku :

(www.alibaba.com)



MgCO 3

: 96,85% x 1953,125 kg/jam

= 1891,602 kg/jam



CaCO 3

: 0,87% x 1953,125 kg/jam

= 16,992 kg/jam



FeO

: 0,02% x 1953,125 kg/jam

= 0,391 kg/jam



H2O

: 2,26% x 1953,125 kg/jam

= 44,140 kg/jam

Data Berat Molekul (kg/kmol) : MgCO 3

= 84,32

CaCO 3

= 100,09

FeO

= 71,85

H2O

= 18

H 2 SO 4

= 98,07

MgSO 4

= 120,38

CaSO 4

= 136,15

FeSO 4

= 151,92

CO 2

= 44

MgO

= 40,32

MgSO 4 .7H 2 O

= 246,38

(Perry, 1999)

Universitas Sumatera Utara

LA.1 Neraca Massa pada Tangki Pencampur (T-03)

H2O 2

1

3 H2SO4 12%

H2SO4 98%

Keterangan : 1. Bahan baku asam sulfat yang berasal dari tangki asam sulfat 2. Air yang berasal dari tangki penyimpanan air 3. Produk larutan asam sulfat 12% yang dihasilkan dari tangki pencampur Tangki pencampur berfungsi mengencerkan asam sulfat dengan penambahan air hingga menjadi larutan asam sulfat 12%. H 2 SO 4 98% yang masuk

= (total yang dibutuhkan ) / 98% = (total yang bereaksi + total yang berlebih) / 0,98 = (2217,264 kg/jam + 332,590 kg/jam)/ 0,98 = 2549,854 kg/jam / 0,98 = 2601,892 kg/jam

Maka air yang terkandung di dalam asam sulfat 98% sebesar : = 2601,892 kg/jam - 2549,854 kg/jam = 52,038 kg/jam

Produk asam sulfat 12%

= 2549,854 kg/jam / 0,12 = 21.248,783 kg/jam

Maka air yang digunakan dalam pengenceran asam sulfat 12 % sebesar : = (produk asam sulfat 12% ) – (total asam sulfat 98%) = 21.248,783 kg/jam - 2601,892 kg/jam = 18.646,891 kg/jam

Universitas Sumatera Utara

Tabel LA.1 Neraca Massa di Tangki Pencampur (T-03) Aliran Masuk

Aliran Keluar

(kg/jam)

(kg/jam)

Komponen 1 H 2 SO 4 98%

2

3

2601,892

H2O

18.646,891

H 2 SO 4 12%

21.248,783

Sub Total

2601,892

Total

18.646,891

21.248,783

21.248,783 21.248,783

Maka : F(1) = 2601,892 kg/jam F(2) = 18.646,891 kg/jam F(3) = 21.248,783 kg/jam

LA.2 Neraca Massa pada Reaktor (R)

H2SO4 12% H2O 3

MgCO3 CaCO3 FeO H2O

4 Bahan Baku

5 Produk

MgSO4 CaSO4 FeSO4 H2O H2SO4 CO2

Keterangan : 3. Umpan asam sulfat 12% yang berasal dari tangki pencampur 4. Bahan baku yang berasal dari gudang bahan baku 5. Produk yang dihasilkan dari reaktor Reaktor berfungsi mereaksikan bahan baku dengan asam sulfat dengan konversi 100 %.

Universitas Sumatera Utara

Reaksi yang terjadi pada reaktor : 1. MgCO 3 +

H 2 SO 4

MgSO 4 + CO 2 + H 2 O

2. CaCO 3 +

H 2 SO 4

CaSO 4 + CO 2 + H 2 O

3. FeO

H 2 SO 4

FeSO 4 + H 2 O

+

Pada reaksi pertama : Mol MgCO 3 = =

Berat MgCO3 BM MgCO3 1891,602 kg/jam 84,32 kg / kmol

= 22,434 kmol/jam

Konversi 100 % MgCO 3 = 1,00 x 22,434 kmol/jam = 22,434 kmol/jam 

Untuk H 2 SO 4 H 2 SO 4 yang terpakai dalam reaksi : = 1 x 22,434 kmol/jam x 98,07 kg/kmol = 2200,102 kg/jam



Untuk MgSO 4 MgSO 4 yang terbentuk dari reaksi : = 1 x 22,434 kmol/jam x 120,38 kg/kmol = 2700,604 kg/jam



Untuk H 2 O H 2 O yang terbentuk dari reaksi : = 1 x 22,434 kmol/jam x 18 kg/kmol = 404,015 kg/jam

Universitas Sumatera Utara



Untuk CO 2 CO 2 yang terbentuk dari reaksi : = 1 x 22,434 kmol/jam x 44 kg/kmol = 987,096 kg/jam



Asam sulfat yang digunakan berlebih 15% H 2 SO 4 Sisa (berlebih) = 15% x 22,434 kmol/jam x 98,07 kg/kmol = 330,015 kg/jam



Asam sulfat yang digunakan memiliki konsentrasi 12% Total H 2 SO 4

2200,102 + 330,015 0,12 = 21.084,308 kg / jam =

H 2 O = 21.084,308 – (2200,102 + 330,015) = 18.554,191 kg/jam

Pada reaksi kedua : Mol CaCO 3 = =

Berat CaCO3 BM CaCO3 16,992 kg/jam 100,09 kmol / kg

= 0,170 kmol/jam

Konversi 100% CaCO 3 = 1,00 x 0,170 kmol/jam = 0,170 kmol/jam 

Untuk H 2 SO 4 H 2 SO 4 yang terpakai dalam reaksi : = 1 x 0,170 kmol /jam x 98,07 kg/kmol = 16,672 kg/jam

Universitas Sumatera Utara



Untuk CaSO 4 CaSO 4 yang terbentuk dari reaksi : = 1 x 0,170 kmol/jam x 136,15 kg/kmol = 23,145 kg/jam



Untuk H 2 O H 2 O yang terbentuk dari reaksi : = 1 x 0,170 kmol/jam x 18 kg/kmol = 3,060 kg /jam



Untuk CO 2 CO 2 yang terbentuk dari reaksi : = 1 x 0,170 kmol/jam x 44 kg/jam = 7,480 kg/jam



Asam sulfat yang digunakan berlebih 15% H 2 SO 4 Sisa (berlebih) = 15% x 0,170 kmol/jam x 98,07 kg/kmol = 2,501 kg/jam



Asam sulfat yang digunakan memiliki konsentrasi 12% 16,672 + 2,501 Total H 2 SO 4 0,12 = 159,775 kg / jam =

H 2 O = 159,775 – (16,672 + 2,501) = 140,602 kg/jam

Universitas Sumatera Utara

Pada reaksi ketiga : mol FeO =

=

berat FeO BM FeO

0,391 kg / jam 71,85 kg / kmol

= 0,005 kmol/jam

Konversi 100 % FeO = 1,00 x 0,005 kmol/jam = 0,005 kmol/jam 

Untuk H 2 SO 4 H 2 SO 4 yang terpakai dalam reaksi : = 1 x 0,005 kmol/jam x 98,07 kg/kmol = 0,490 kg/jam



Untuk FeSO 4 FeSO 4 yang terbentuk dari reaksi : = 1 x 0,005 kmol/jam x 151,92 kg/kmol = 0,759 kg/jam



Untuk H 2 O H 2 O yang terbentuk dari reaksi : = 1 x 0,005 kg/jam x 18 kg/kmol = 0,090 kg /jam



Asam sulfat yang digunakan berlebih 15% H 2 SO 4 Sisa (berlebih) = 15% x 0,005 kmol/jam x 98,07 kg/kmol = 0,074 kg/jam

Universitas Sumatera Utara



Asam sulfat yang digunakan memiliki konsentrasi 12% 0,490 + 0,074 Total H 2 SO 4 0,12 = 4,700 kg / jam =

H 2 O = 4,700 – (0,490 + 0,074) = 4,136 kg/jam

Total H 2 SO 4 yang dibutuhkan

= total yang bereaksi + total yang berlebih

= 2217,264 kg/jam + 332,590 kg/jam = 2549,854 kg/jam Total H 2 O yang dibutuhkan = total H 2 O dengan konsentrasi 88% = 18.698,929 kg/jam

Tabel LA.2 Neraca Massa di Reaktor (R)

Komponen

Aliran Masuk

Aliran Keluar

(kg/jam)

(kg/jam)

3

4

5

MgCO 3

1891,602

CaCO 3

16,992

FeO

0,391

H 2 SO 4

332,590

2549,854

H2O

18.698,929

44,140

19.150,234

MgSO 4

2700,604

CaSO 4

23,145

FeSO 4

0,759

CO 2

994,576 Sub Total

21.248,783

Total

23.201,908

1953,125

23.201,908 23.201,908

Maka : F(3) = 21.248,783 kg/jam F(4) = 1953,125 kg/jam F(5) = 23.201,908 kg/jam

Universitas Sumatera Utara

LA.3 Neraca Massa pada Filter Press (FP)

MgSO4 CaSO4 FeSO4 H2O H2SO4 CO2

5

7

Produk dari (R)

6

Produk dari (FP)

Cake

MgSO4 FeSO4 H2O H2SO4 CO2

CaSO4100% MgSO4 FeSO4 H2O H2SO4

Keterangan : 5. Umpan yang keluar dari Reaktor (R) 6. Cake hasil dari (FP) 7. Produk yang dihasilkan dari Filter Press (FP) Filter Press (FP) berfungsi memisahkan padatan dan larutan yang akan dipompakan ke tangki Evaporator dimana tidak ada reaksi yang terjadi pada Filter Press (FP). Asumsi 5 % filtrat terikat ke endapan. Neraca massa pada filter Press: Massa bahan yang masuk = massa endapan + massa filtrat  Massa Bahan yang masuk 

H2O

= 19.150,234 kg/jam



H 2 SO 4

= 332,590 kg/jam



MgSO 4

= 2700,604 kg/jam



CaSO 4

= 23,145 kg/jam



FeSO 4

= 0,759 kg/jam



CO 2

= 994,576 kg/jam

Universitas Sumatera Utara

 Endapan 

CaSO 4

= 23,145 kg/jam (100%)



FeSO 4

= 0,05 x 0,759 kg/jam = 0,038 kg/jam



MgSO 4

= 0,05 x 2700,604 kg/jam = 135,030 kg/jam



H 2 SO 4

= 0,05 x 332,590 kg/jam = 16,630 kg/jam



H2O

= 0,05 x 19.150,234 kg/jam = 957,512 kg/jam

 Filtrat 

FeSO 4

= 0,95 x 0,759 kg/jam = 0,721 kg/jam



MgSO 4

= 0,95 x 2700,604 kg/jam = 2565,574 kg/jam



H 2 SO 4

= 0,95 x 332,590 kg/jam = 315,960 kg/jam



H2O

= 0,95 x 19.150,234 kg/jam = 18.192,722 kg/jam



CO 2

= 994,576 kg/jam

Tabel LA.3 Neraca Massa di Filter Press (FP) Aliran Masuk Komponen

(kg/jam) 5

Aliran Keluar (kg/jam) 6

7

MgSO 4

2700,604

135,030

CaSO 4

23,145

23,145

FeSO 4

0,759

0,038

0,721

19.150,234

957,512

18.192,722

H 2 SO 4

332,590

16,630

315,960

CO 2

994,576

H2O

Sub Total

23.201,908

Total

23.201,908

2565,574

994,576 1132,355

22.069,553

23.201,908

Maka : F(5) = 23.201,908 kg/jam F(6) = 1132,355 kg/jam F(7) = 22.069,553 kg/jam

Universitas Sumatera Utara

LA.4 Neraca Massa pada Tangki Penetral (T-05)

MgO 8

MgSO4 FeSO4 H2O H2SO4 CO2

7

9

MgSO4 FeSO4 H2O H2SO4 CO2

Keterangan : 7. Umpan yang keluar dari Filter Press (FP) 8. Bahan penetral berupa MgO yang berfungsi untuk mengikat asam sulfat sisa. 9. Produk yang dihasilkan dari Tangki Penetral (T-05). Fungsi Tangki Penetral adalah : untuk mengikat asam sulfat sisa yang keluar dari Filter Press (FP). Komponen yang masuk Tangki Penetral sama dengan komponen yang keluar dari filter press (FP) yaitu sebesar : H2O

= 18.192,722 kg/jam

MgSO 4

= 2565,574 kg/jam

FeSO 4

= 0,721 kg/jam

H 2 SO 4

= 315,960 kg/jam

CO 2

= 994,576 kg/jam

Reaksi : MgO +

H 2 SO 4

MgSO 4 + H 2 O

Basis perhitungan : Mol Asam sulfat =

315,960 kg / jam 98,07 kg / kmol

= 3,221 kmol/jam

Universitas Sumatera Utara

Maka banyaknya MgO yang dibutuhkan : = 1 x 3,221 kmol/jam = 3,221 kmol/jam x 40,32 kg/kmol = 129,871 kg/jam

Untuk MgSO 4 yang terbentuk: = 1 x 3,221 kmol/jam = 3,221 kmol/jam x 120,38 kg/kmol = 387,744 kg/jam

Untuk H 2 O yang dihasilkan: = 1 x 3,221 kmol/jam = 3,221 kmol/jam x 18 kg/kmol = 58,087 kg/jam

Tabel LA.4 Neraca Massa di Tangki Penetral (T-05)

Komponen

Aliran Masuk

Aliran Keluar

(kg/jam)

(kg/jam)

7 MgSO 4

8 2565,574

2953,318

0,721

0,721

18.192,722

18.250,809

FeSO 4 H2O

9

H 2 SO 4

315,960

MgO

129,871

CO 2

994,576

Sub Total

22.069,553

Total

22.199,424

994,576 129,871

22.199,424 22.199,424

Maka : F(7) = 22.069,553 kg/jam F(8) = 129,871 kg/jam F(9) = 22.199,424 kg/jam

Universitas Sumatera Utara

LA.5 Neraca Massa pada Evaporator (EV) H2O

CO2 10

MgSO4 FeSO4 H2O CO2

9

11

Produk dari (TP-02)

MgSO4 FeSO4 H2O

Produk dari (EV)

Keterangan : 9. Umpan yang keluar dari Tangki Penetral (T-05) 10. Uap air dan CO 2 yang menguap dari Evaporator (EV) 11. Produk yang dihasilkan dari Evaporator (EV) berupa larutan pekat MgSO 4 , dan sebagian kecil FeSO 4. Evaporator (EV) berfungsi menguapkan air dan CO 2 yang akan membentuk larutan pekat MgSO 4 . Komponen yang masuk evaporator sama dengan komponen yang keluar dari filter press (FP) yaitu sebesar: H2O

= 18.250,809 kg/jam

CO 2

= 994,576 kg/jam

MgSO 4

= 2953,318 kg/jam

FeSO 4

= 0,721 kg/jam

Asumsi pada Evaporator Air yang menguap sebesar 83,06 %, Maka: Banyak H 2 O yang menguap = 18.250,809 kg/jam x 0,8306 = 15.159,614 kg/jam

Jadi H 2 O Sisa

= 18.250,809 kg/jam – 15.159,614 kg/jam = 3091,195 kg/jam

Universitas Sumatera Utara

Tabel LA.5 Neraca Massa di Evaporator (EV) Aliran Masuk Komponen

Aliran Keluar (kg/jam)

(kg/jam) 9

MgSO 4 FeSO 4

10

11

2953,318

2953,318

0,721

0,721

H2O

18.250,809

15.159,614

CO 2

994,576

994,576

Sub Total

22.199,424

16.154,190

Total

22.199,424

3091,195

6045,234

22.199,424

Maka : F(9) = 22.199,424 kg/jam F(10) = 16.154,190 kg/jam F(11) = 6045,234 kg/jam

LA.6 Neraca Massa pada Crystalizer (CR)

MgSO4 FeSO4 H2O

11

13

14

12

MgSO4 H2O MgSO4.7H2O FeSO4

MgSO4 H2O Produk dari (EV)

Produk (CR)

Keterangan : 11. Umpan yang keluar dari Evaporator (EV) 12. Produk dari Sentrifuse yang akan direcycle 13. Total dari umpan dan produk recycle 14. Produk yang dihasilkan dari crystalizer (CR) berupa MgSO 4 .7H 2 O dan masih mengandung larutan induk MgSO 4 dan H 2 O. Cristalizer (CR) berfungsi untuk menghasilkan kristal MgSO 4 .7H 2 O. Asumsi tidak ada air yang diuapkan dan kelarutan MgSO 4 = 24,5 kg/kg air.

Universitas Sumatera Utara

Komponen yang masuk crystalizer sama dengan komponen yang keluar dari evaporator (EV) ditambah dengan produk recycle yaitu sebesar : H2O

= 7068,110 kg/jam

MgSO 4

= 4024,605 kg/jam

FeSO 4

= 0,721 kg/jam

Neraca H 2 O : 7068,110 =

100 126 S+ C+0 100 + 24,5 246,38

Neraca MgSO 4 : 4024,605 =

24,5 120,38 S+ C+0 100 + 24,5 246,38

S = 5048,202 kg/jam larutan C = 6044,513 kg/jam kristal MgSO 4 .7H 2 O MgSO 4 dalam kristal =

120,38 x 6044,513 = 2953,318 kg / jam 246,38

MgSO 4 yang direcycle = 4024,605 – 2953,318 = 1071,287 kg/jam H 2 O yang direcycle = 5048,202 – 1071,287 = 3976,915 kg/jam

Tabel LA.6 Neraca Massa di Crystalizer (CR)

Komponen

Aliran Masuk

Aliran Keluar

(kg/jam)

(kg/jam)

11 MgSO 4

12

2953,318

14

1071,287

MgSO 4 . 7H 2 O

6044,513

FeSO 4

0,721

H2O Sub Total

1071,287

0,721

3091,195

3976,915

3976,915

6045,234

5048,202

11.093,436

Total

11.093,436

11.093,436

Maka : F(11) = 6045,234 kg/jam F(12) = 5048,202 kg/jam F(14) = 11.093,436 kg/jam

Universitas Sumatera Utara

LA.7 Neraca Massa pada Sentrifusi (S) MgSO4 H2O MgSO4.7H2O FeSO4

14

15

MgSO4.7H2O FeSO4

12 MgSO4 H2O

Keterangan :

12. Larutan dari Sentrifusi (S) berupa larutan garam yang masih mengandung kristal yang terlarut 14. Produk yang keluar dari Crystalizer (CR) 15. Produk akhir dari Sentrifusi (S) berupa MgSO 4 . 7H 2 O dan FeSO 4 Sentrifusi (S) Berfungsi untuk memisahkan antara larutan berupa MgSO 4 dan H 2 O dan padatan berupa MgSO 4 .7H 2 O dan FeSO 4 sebagai produk akhir. Massa Yang masuk = Massa Padatan + Massa Larutan

Tabel LA.7 Neraca Massa pada Sentrifusi (S) Aliran Masuk Komponen

(kg/jam) 14

Aliran Keluar (kg/jam) 12

15

MgSO 4

1071,287

MgSO 4 . 7H 2 O

6044,513

6044,513

0,721

0,721

FeSO 4 H2O

1071,287

3976,915

3976,915

Sub Total

11.093,436

5048,202

Total

11.093,436

6045,234

13.863,147

Maka : F(12) = 5048,202 kg/jam F(14) = 11.093,436 kg/jam F(15) = 6045,234 kg/jam

Universitas Sumatera Utara

LAMPIRAN B PERHITUNGAN NERACA PANAS Basis perhitungan

: 1 jam operasi

Satuan operasi

: kkal/jam atau kJ/jam

Temperatur referensi : 25 oC

Perhitungan neraca panas ini menggunakan rumus-rumus perhitungan dan data-data sebagai berikut : Perhitungan Panas Bahan Masuk (Q in ) dan keluar (Q out ) Q = ∫ mi . Cp i . dT …………………………………………………..(1)

 BP Q = N i  ∫ Cpl i dT + ∆H vl +  298

T

∫ Cp

gi

BP

 dT  ……………………….…(2) 

Keterangan : Persamaan (2) di atas merupakan perhitungan panas bahan yang disertaiperubahan fasa (phase transition) (Reklaitis,1983). Dimana : Q

: Jumlah panas (kJ/jam)

mi = Ni

: Jumlah bahan yang masuk (kg/jam)

Cp i

: Kapasitas panas masuk (kJ/kg oK)

Cp li

: Kapasitas panas cairan masuk (kJ/kg oK)

Cp gi

: Kapasitas panas gas masuk (kJ/kg oK)

dT

: Perubahan suhu (oK)

∆ H VL

: Panas Laten (kJ/kg)

Perhitungan Panas Reaksi Q = ∆H = ∆H P + ∆H0 298 – ∆H R .....................(3)

(Smith, 2001)

Data Panas Reaksi Pembentukan (∆H f 0) : ∆H f 0 MgCO 3 = -261,7 kkal/g mol

(Perry, 1999)

∆H f 0 CaCO 3 = -289,5 kkal/g mol

(Perry, 1999)

∆H f 0 FeO

(Perry, 1999)

= -64,62 kkal/g mol

Universitas Sumatera Utara

∆H f 0 H 2 SO 4

= -193,91 kkal/g mol

(Geankoplis, 1983)

∆H f 0 MgSO 4 = -304,94 kkal/g mol

(Perry, 1999)

∆H f CaSO 4 = -338,73 kkal/g mol

(Perry, 1999)

∆H f 0 FeSO 4

= -221,3 kkal/g mol

(Perry, 1999)

∆H f 0 H 2 O

= -57,7979 kkal/g mol

(Geankoplis, 1983)

∆H f 0 CO 2

= -94,0518 kkal/g mol

(Geankoplis, 1983)

0

Data Kapasitas Panas (Cp) : Cp MgCO 3

= 16,9 kkal/ kmol K

(Perry, 1999)

Cp CaCO 3

= 19,76 kkal/ kmol K

(Perry, 1999)

Cp FeO

= 12,21 kkal/ kmol K

(Perry, 1999)

Cp H 2 SO 4

= 88,42 kkal/ kmol K

(Perry, 1999)

Cp MgSO 4

= 26,7 kkal/ kmol K

(Perry, 1999)

Cp CaSO 4

= 23,30 kkal/ kmol K

(Perry, 1999)

Cp FeSO 4

= 22 kkal/ kmol K

(Perry, 1999)

Cp H 2 O

= 18,02 kkal/ kmol K

(Perry, 1999)

Cp CO 2

= 8,96 kkal/ kmol K

(Perry, 1999)

Cp MgSO 4 .7H 2 O

= 89 kkal/ kmol K

(Perry, 1999)

Perhitungan Kebutuhan Steam ms =

Q s = Q out – Q in

Qs

λs

..........................................(4)

Data Steam yang digunakan :

(Geankoplis, 1983)

Media pemanas

: Saturated steam

H s (kJ/kg)

: 2706,3 kJ/kg

Tekanan (atm)

: 198,54 kPa

h sat.liq

: 503,71 kJ/kg

: 120

λs

: 2202,59 kJ/kg

0

Suhu ( C)

Universitas Sumatera Utara

LB.1 Neraca Panas pada Reaktor (R) Menghitung panas bahan masuk : Perhitungan panas bahan masuk dapat dilihat pada tabel berikut : Tabel LB.1 Panas Bahan Masuk Reaktor (R) pada T = 30 0C Laju alir

Laju alir

masuk

masuk

(kg/jam)

(kmol/jam)

Komponen

Cp (kkal/

∆T

H

kmol K)

(K)

(kkal/jam)

MgCO 3

1891,602

22,434

16,9

5

1895,673

CaCO 3

16,992

0,170

19,76

5

16,796

FeO

0,391

0,005

12,21

5

0,305

H2O

18.743,069 1041,282

18,02

5

93.819,508

H 2 SO 4

2549,854

88,42

5

11.494,600

26,000



107.226,882

Menghitung panas reaksi : Reaksi : 1. MgCO 3 +

H 2 SO 4

MgSO 4 + CO 2 + H 2 O

2. CaCO 3 +

H 2 SO 4

CaSO 4 + CO 2 + H 2 O

3. FeO

H 2 SO 4

FeSO 4 + H 2 O

+

(Reaksi berlangsung pada 90 0C)

Perhitungan panas reaksi dapat dilihat pada tabel di bawah ini : Tabel LB.2 Perhitungan ∆Hr 1 Reaksi 1 Komponen

∆Hfp

∆Hfr

(kkal/mol) (kkal/mol)

MgCO 3

-261,7

H 2 SO 4

-193,91

MgSO 4

-304,94

CO 2

-94,0518

H2O

-57,7979



-456,7897

-455,61

∆Hr 1 = ∑(∆Hfp – ∆Hfr)

-1,1797 kkal/mol -26.465,390 kkal/jam

Universitas Sumatera Utara

Tabel LB.3 Perhitungan ∆Hr 2 Reaksi 2 Komponen

∆Hfp

∆Hfr

(kkal/mol) (kkal/mol)

CaCO 3

-289,5

H 2 SO 4

-193,91

CaSO 4

-338,73

CO 2

-94,0518

H2O

-57,7979



-490,5797

-483,41

∆Hr 2 = ∑(∆Hfp – ∆Hfr)

-7,1697 kkal/mol -1218,849 kkal/jam

Tabel LB.4 Perhitungan ∆Hr 3 Reaksi 3 Komponen

∆Hfp

∆Hfr

(kkal/mol) (kkal/mol)

FeO

-64,62

H 2 SO 4

-193,91

FeSO 4

-221,3

H2O

-57,7979



-279,0979

-258,53

∆Hr 3 = ∑(∆Hfp – ∆Hfr)

-20,5679 kkal/mol -102,840 kkal/jam

∆H r 1,2,3 = ∆Hr 1 + ∆Hr2 + ∆Hr 3 = (-26.465,390) + (-1218,849) + (-102,840) = -27.787,079 kkal/jam

Universitas Sumatera Utara

Menghitung panas bahan keluar : Perhitungan panas bahan keluar dapat dilihat pada tabel berikut : Tabel LB.6 Panas Bahan Keluar Reaktor (R) pada T = 90 0C

Komponen

Laju alir

Laju alir

keluar

keluar

(kg/jam)

(kmol/jam)

Cp (kkal/

∆T

kmol K)

(K)

H (kkal/jam)

MgSO 4

2700,604

22,434

26,7

65

38.934,207

CaSO 4

23,145

0,170

23,30

65

257,465

FeSO 4

0,759

0,005

22

65

7,150

H2O

19.150,234

1063,902

18,02

65

1.246.148,413

H 2 SO 4

332,590

3,391

88,42

65

19.489,094

CO 2

994,576

22,604

8,96

65

13.164,570



1.318.000,899

Q = H keluar + ∆H r 1,2,3 – H masuk = 1.318.000,899 kkal/jam + (-27.787,079 kkal/jam) - 107.226,882 kkal/jam = 1.182.986,938 kkal/jam = 4.949.617,349 kJ/jam ms . λs = Q ms

=

Q / λs

 4.949.617,349 kJ/jam   =  2.202,59 kJ/kg   = 2.247,181 kg / jam

LB.2 Neraca Panas pada Filter Press (FP) Pada filter press tidak ada perubahan panas, sehingga panas yang masuk sama dengan panas yang keluar. H out reaktor = H in filter press = H out filter press = 1.318.000,899 kkal/jam

Universitas Sumatera Utara

LB.3 Neraca Panas pada Tangki Penetral (T-05) Pada tangki penetral tidak ada perubahan panas, karena hanya ada penambahan MgO sebanyak asam sulfat yang sisa yang digunakan untuk mengikat asam sulfat sisa, sehingga panas yang masuk sama dengan panas yang keluar. H out filter press = H in tangki penetral = H out tangki penetral = 1.318.000,899 kkal/jam

LB.4 Neraca Panas pada Evaporator (EV) Menentukan Titik Didih dalam Evaporator : F MgSO 4

= 2953,318 kg/jam

F H2O

= 18.192,722 kg/jam T b larutan = T b pelarut + ΔT b

(Syukri. S, 1999)

 G  1000 Dimana, ΔT b =  × kb .  BM  P

Keterangan : G = massa zat terlarut P = massa pelarut k b = konstanta air = 0,52 ΔT b

 2953,318  1000 = × 0,52 .  120,38  18192,722 = 0,71 0C

T b larutan = 100 + 0,71 = 100,71 0C Panas bahan yang masuk = 1.318.000,899 kkal/jam

Menghitung Panas Uap H 2 O : F H2O

= 15.159,614 kg/jam = 842,201 kmol/jam

Cp L

= 18,02 kkal/ kmol K

(Perry, 1999)

λ

= 40656,2 J/mol = 9757,488 kkal/kmol

(Reklaitis, 1983)

Cp V

= 1,888 kJ/kg K = 8,156 kkal/kmol K

(Geankoplis, 1983

Universitas Sumatera Utara

H H2O = = n . Cp L . ∆T + n . λ = 842,201 x 18,02 (373,71-298) + 842,201 x 9757,488 = 1.149.009,940

+ 8.217.766,151

= 9.366.776,091 kkal/jam

Menghitung Panas CO 2 : F CO 2

= 994,576 kg/jam = 22,604 kmol/jam

Cp

= 8,96 kkal/ kmol K

Q CO2

= n. .Cp . ∆T = 22,604 x 8,96 x (373,71-298) = 15.333,686 kkal/jam

Total panas keluar sebagai uap (H uap )

= H H 2 O + Q CO2 = 9.382.109,777 kkal/jam

Menghitung Panas Bahan Keluar : Perhitungan panas dapat dilihat pada tabel berikut : Tabel LB.7 Panas Bahan Keluar Evaporator (EV) pada T = 100,71 0C (H 1 ) Komponen

F (kg/jam)

F

Cp (kkal/kmol

(kmol/jam

K)

∆T (K)

H 1 (kkal/jam)

MgSO 4

2953,318

24,533

26,7

75,71

49.592,405

FeSO 4

0,721

0,005

22

75,71

8,328

H2O

3091,195

171,733

18,02

75,71

234.294,336

Σ

283.895,069

Menghitung Kebutuhan Steam : λs

= 2202,59 kJ/kg

H keluar = H 1 + H uap = 283.895,069 + 9.382.109,777 = 9.666.004,846 kkal/jam

Universitas Sumatera Utara

Q

= H keluar – H masuk = 9.666.004,846 – 1.318.000,899 = 8.348.003,947 kkal/jam =34.928.048,510 kJ/jam

Q

= ms x λs

ms

=

Q / λs

 34.928.048,510 kJ/jam   =  2.202,59 kJ/kg   = 15.857,717 kg / jam

LB.5 Neraca Panas Cristalizer (CR) Panas bahan yang masuk (H 1 ) : 283.895,069 kkal/jam Panas bahan recycle Tabel LB.8 Panas Bahan Recycle pada T = 20 0C Komponen

F (kg/jam)

F

Cp (kkal/kmol

(kmol/jam

K)

∆T (K)

H rec (kkal/jam)

MgSO 4

1071,287

8,899

26,7

-5

-1188,017

H2O

3976,915

220,939

18,02

-5

-19.906,604

Σ

-21.094,621

H masuk = H 1 + H rec = 283.895,069 + (-21.094,621) = 262.800,448 kkal/jam

Universitas Sumatera Utara

Menghitung panas bahan keluar : Perhitungan panas dapat dilihat pada tabel berikut : Tabel LB.9 Panas Bahan Keluar Crystalizerr (CR) pada T = 20 0C Komponen

F (kg/jam)

F

Cp (kkal/kmol

(kmol/jam

K)

∆T (K)

H (kkal/jam)

MgSO 4 .7H 2 O 6044,513

24,533

89

-5

-10.917,185

FeSO 4

0,721

0,005

22

-5

-0.550

MgSO 4

1071,287

8,899

26,7

-5

-1188,017

H2O

3976,915

220,939

18,02

-5

-19.906,604

Σ Q

-32.012,356

= H keluar – H masuk = (-32.012,356) – 262.800,448 = -294.812,804 kkal/jam

Kondisi masuk air pendingin pada T = 50C = 2780K Kondisi keluar air pendingin bekas pada T = 100C = 2830K Maka jumlah air pendingin yang dibutuhkan : Q

= n . Cp L . ∆T

294.812,804 = n x 18,02 (283-278) 294.812,804 = 90,1 n n

= 3272,062 kmol/jam

m

= 58.897,116 kg/jam

Air pendingin yang digunakan ke dalam crystalizer sebanyak 58.897,116 kg/jam.

Universitas Sumatera Utara

LAMPIRAN C PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN

LC.1 Gudang Bahan Baku MgCO 3 (GB) Fungsi : sebagai tempat penyimpanan bahan baku MgCO 3 yang akan digunakan untuk proses. •

Laju bahan masuk, m

= 1953,125 kg/jam



Lama persediaan, θ

= 30 hari



Faktor kelonggaran, f k

= 20 %

(Perry,

1999) Jumlah gudang yang direncanakan 1 unit dengan design sebagai berikut : Direncanakan kapasitas penyediaan selama 1 bulan (30 hari kerja) = 1953,125 kg/jam x 24 jam/hari x 30 hari/bulan = 1.406.250 kg/bulan Densitas MgCO 3

= 3037 kg/m3

(Perry, 1999)

a) Volume MgCO 3 (V) 1.406.250 V = kapasitas/densitas 3037 = 463,04 m3 =

V = (1 + 0,2) x 463,04 = 555,648 m3

Panjang = 3/2 Lebar Maka, Luas gudang = P x L = (3/2 L) x L = 1,5 L2 1,5 L2 = 555,648 m2 L = 19,25 m atau = 20 m P = 3/2 x 20 = 30 m Dan tinggi pabrik standard adalah

T = 12 m

Universitas Sumatera Utara

Spesifikasi : a. Panjang gudang

= 30 m

b. Lebar gudang

= 20 m

c. Tinggi gudang

= 12 m

d. Tipe gudang

= tertutup

e. Bahan konstruksi

= dinding dan lantai beton, dan atap seng

LC.2 Bucket Elevator (BE) Fungsi

: mengangkut bahan baku MgCO 3 untuk diproses / dimasukkan ke dalam tangki Reaktor

Jenis

: Spaced – Bucket Centrifugal – Discharge Elevator

Bahan

: Malleable – iron

Kondisi Operasi : Temperatur (T)

: 30 oC

Tekanan (P)

: 1 atm (14,696 psi)

Laju bahan yang diangkut

: 1953,125 kg/jam

Faktor kelonggaran, f k

: 12 %

(Tabel 28-8, Perry,1999)

Kapasitas : 1,12 x 1953,125 kg/jam = 2187,5 kg/jam = 2,1875 ton/jam Untuk bucket elevator kapasitas < 14 ton / jam, spesifikasinya adalah sebagai berikut:

(Tabel 21-8, Perry,1999)

1.

Tinggi Elevator

= 25 ft = 7,62 m

2.

Ukuran Bucket

= (6 x 4 x 41/ 4 ) in

3.

Jarak antar Bucket = 12 in = 0,305 m

4.

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

5.

Kecepatan Putaran = 43 rpm

6.

Lebar Belt

= 7 in = 0,1778 m = 17,78 cm

Perhitungan daya yang dibutuhkan (P) P = 0,07 m 0,63 ∆z Dimana : P m

= daya (kW) = laju alir massa (kg/s)

Universitas Sumatera Utara

∆z

= tinggi elevator (m)

m = 2187,5 kg /jam = 0,608 kg/s ∆z = 25 ft = 7,62 m Maka : P = 0,07 x (0,608)0,63 x 7,62 = 0,4891 kW = 0,52 hp Maka daya standar yang digunakan adalah 1,0 hp.

LC.3 Tangki Asam Sulfat 98% (T-01) Fungsi

: menyimpan asam sulfat 98% guna kebutuhan proses

Bahan konstruksi

: glass lined steel

Bentuk

: silinder vertikal dengan tutup elipsoidal dan alas datar

Jenis sambungan

: double welded butt joints

Jumlah

: 1 unit

Kondisi Operasi : Tekanan

: 1 atm

Suhu

: 30 0C

Laju alir massa

: 2601,892 kg/jam

ρ bahan

: 1,8261 kg/liter

(Perry, 1999)

113,99 lbm/ft3 Kebutuhan rancangan : 30 hari Faktor kelonggaran

: 20%

Perhitungan : a. Volume Tangki Volume larutan, V l =

2601,892 kg / jam × 30 hari × 24 jam = 1025,88 m3 3 1826,1kg / m

Volume tangki, V t = (1 + 0,2) x 1025,88 m3 = 1231,06 m3 b. Spesifikasi Tangki Silinder (Shell) Vs =

π D2 4

H , diambil D = H

(Brownell, 1959)

Universitas Sumatera Utara

maka, V s =

π D3 4

Tutup Elipsoidal (elipsoidal head) a

b Minor ratio axis = a : b = 2 : 1 Vh = Hh =

π D3

(Brownell, 1959)

24 D 16

(Brownell, 1959)

Tangki Vt = Vs + Vh Vt =

π D3 4

+

π D3 24

V t = 0,91583 D3 1231,06 = 0,91583 D3 D3 = 1344,20 D = 11,04 m = 434,64 in H = 11,04 m H h = 0,69 m

Tebal Silinder dan Tutup Tangki Tinggi cairan dalam tangki, H s = Hs =

4Vl π D2

4 .1025,88 = 10,72 m = 35,17 ft π 11,042

Tebal shell, t =

PD + Cc 2 SE − 1,2 P

(Peters, 2004)

P = P operasi + P h

Universitas Sumatera Utara

Ph =

(Hs − 1)ρ , psi

Ph =

(35,17 − 1) × 113,99 = 27,05 psi

144

144

P = (14,694 + 27,05) x 1,2 = 50,09 psi (faktor kelonggaran 20%) Joint efficiency (E)

= 0,85

(Peters, 2004)

Allowable stress (S)

= 18.750 psi

(Brownell, 1959)

Allowable corrosion (Cc)

= 0,002 in/tahun

(Perry, 1999)

= 0,02 in (untuk 10 tahun) Maka, tebal shell : t

=

(50,09 psi )(434,64 in ) + 0,02 2(18.750 psi )(0,85) − 1,2(50,09 )

= 0,70 in

Tebal shell standar yang digunakan = 1 in

Tebal elips head, t =

t

=

(Brownell, 1959)

PD + Cc 2SE − 0,2 P

(Walas, 1988)

(50,09 psi )(434,64 in ) + 0,02 2(18.750 psi )(0,85) − 0,2(50,09)

= 0,70 in

Tebal elips head standar yang digunakan = 1 in

(Brownell, 1959)

LC. 4 Pompa Tangki Asam Sulfat 98% (P-01) Fungsi

: memompakan asam sulfat 98 % ke tangki pencampur

Jenis

: Centrifugal pump

Bahan Kontruksi

: Stainless Steel

Jumlah

: 1 unit

Kondisi operasi : Temperatur

: 30 0C

Densitas larutan (ρ)

: 1,8261 kg/L

= 113,99 lb m /ft3

Viskositas larutan (μ)

: 20,000 cp

= 0,01344 lb m /ft.s (Timmerhause, 2003)

(Perry, 1999)

Universitas Sumatera Utara

Laju alir massa (F)

: 2601,892 kg/jam = 1,59 lb m /s

Laju alir volumetric, Q =

F

ρ

=

1,59 = 0,014 ft 3 / s = 0,0004 m3/s 113,99

Desain Pompa : Dari grafik 12.3 untuk mencari diameter optimum, didapat harga diameter optimum: D i,opt = 0,028 m = 1,102 in

(Peters, 2004)

Ukuran Spesifikasi Pipa :

(Brownell,1959)

Ukuran pipa nominal

= 11/ 4 in

Schedule pipa

= 80

Diameter dalam (ID)

= 1,278 in

= 0,106 ft

Diameter luar (OD)

= 1,66 in

= 0,138 ft

Luas penampang dalam (A t ) = 0,009 ft2 Kecepatan linier, v =

Q 0,014 = = 1,56 ft / s At 0,009

Bilangan Reynold , N RE =

ρνD 113,99 × 1,56 × 0,106 = = 1402,48 µ 0,01344

Karena N Re < 2100, maka aliran laminar Untuk pipa commercial steel dan pipa 11/ 4 in Sc.80, diperoleh : ε Karena aliran laminar, maka f =

D

16 16 = = 0,011 N Re 1402,48

= 0,00142 (Esposito,1994)

Instalasi Pipa : 2 (0,011) (1,56 ft / s ) 2 (55 ft ) Pipa lurus 55 ft ; F = 0,863 ft.lb f / lbm (32,174 lbm . ft / lb f .s 2 ) (0,106) 2 elbow 90 o, F = (2)(0,75)

1 check valve, h f = n.Kf.

(1,56 ft / s ) 2 = 0,057 ft.lb f / lbm 2 (32,174 lbm . ft / lb f .s 2 )

v2 2.g c

= (1)(2,0)

(1,56 ft / s ) 2 2 (32,174 lbm . ft / lb f .s 2 )

= 0,076 ft.lb f /lb m

Universitas Sumatera Utara

1 kontraksi, F = (0,55)

1 ekspansi, F = (1)

(1,56 ft / s ) 2 = 0,042 ft.lbf / lbm 2 (0,5) (32,174 lbm . ft / lb f .s 2 )

(1,56 ft / s ) 2 = 0,076 ft.lbf / lbm 2 (0,5) (32,174 lbm . ft / lb f .s 2 )

Total Friksi : Σ F = 1,114 ft.lb f /lb m

Kerja Pompa :  V 2  ∆P g  + W = ∆Z + ∆ + ΣF gc g 2 α ρ c  

(Peters, 2004)

Tinggi pemompaan, ∆Z = 10 ft Static head, ∆Z

g = 90 ft.lb f /lb m gc

Velocity Head,

∆V 2 =0 2αg c

Pressure Head,

∆P

ρ

=0

Maka, W = 91,114 ft. lb f /lb m Daya Pompa : P = W Q ρ = (91,114 ft.lb f /lb m )(0,014 ft3/s)( 113,99 lb m /ft3) = 145,41 ft.lbf/s Efisiensi pompa 80% : P =

145,41 = 0,33 hp 550 x 0,8

Digunakan pompa dengan daya standar 0,5 hp Daya motor =

0,5 Hp = 0,59 Hp digunakan motor 0,75 hp 0,85

LC.5 Tangki H 2 O (T-02) Fungsi

: mengencerkan H 2 SO 4 98% menjadi H 2 SO 4 12%

Bahan konstruksi

: carbon steels SA-285 Grade C

Bentuk

: silinder vertikal dengan tutup dan alas datar.

Jenis sambungan

: double welded butt joints

Jumlah

: 1 unit

Universitas Sumatera Utara

Kondisi Operasi : Tekanan

: 1 atm

Suhu

: 30 0C

Laju alir massa

: 18.646,891 kg/jam

ρ bahan

: 0,9954 kg/liter

(Geankoplis, 1983)

62,14 lbm/ft3 Kebutuhan rancangan : 30 hari Faktor kelonggaran

: 20%

Perhitungan : a. Volume Tangki Volume larutan, V l =

18.646,891kg / jam × 30 hari × 24 jam = 13.487,805 m3 3 995,4 kg / m

Volume tangki, V t = (1 + 0,2) x 13.487,805 m3 = 16.185,366 m3

b. Spesifikasi Tangki Silinder (Shell)

π D2

Vs =

4

H , diambil D = H

maka, V s =

(Brownell, 1959)

π D3 4

Tangki Vt

= Vs

Vt

=

16.185,366 =

π D3 4

π D3 4

D = 27,33 m = 1075,98 in H = 27,33 m

Universitas Sumatera Utara

Tebal Silinder 4Vl π D2

Tinggi cairan dalam tangki, H s = Hs =

4 .13487,805 = 23,01 m = 75,49 ft π 27,332

Tebal shell, t =

PD + Cc 2 SE − 1,2 P

(Peters, 2004)

P = P operasi + P h Ph =

(Hs − 1)ρ , psi

Ph =

(75,49 − 1) × 62,14 = 32,14 psi

144

144

P = (14,694 + 32,14) x 1,2 = 56,21 psi (faktor kelonggaran 20%) Joint efficiency (E)

= 0,85

(Peters, 2004)

Allowable stress (S)

= 18.750 psi

(Brownell, 1959)

Allowable corrosion (Cc)

= 0,002 in/tahun

(Perry, 1999)

= 0,02 in (untuk 10 tahun) Maka, tebal shell : t

=

(56,21 psi )(1075,98 in ) + 0,02 2(18.750 psi )(0,85) − 1,2(56,21)

= 1,92 in Tebal shell standar yang digunakan = 2 in

(Brownell, 1959)

LC. 6 Pompa Tangki H 2 O (P-02) Fungsi

: memompakan H 2 O ke dalam tangki pencampur

Jenis

: Centrifugal pump

Bahan Kontruksi

: Stainless Steel

Jumlah

: 1 unit

Kondisi operasi : Temperatur

: 30 0C

Densitas larutan (ρ)

: 0,9954 kg/L

= 62,14 lbm/ft3

(Perry, 1999)

Universitas Sumatera Utara

Viskositas larutan (μ)

: 0,85 cp

Laju alir massa (F)

: 18.646,891 kg/jam = 11,42 lb m /s

Laju alir volumetric, Q =

F

ρ

=

= 0,00057 lb m /ft.s (Timmerhause, 2003)

11,42 = 0,18 ft 3 / s = 0,005 m3/s 62,14

Desain Pompa : Dari grafik 12.3 untuk mencari diameter optimum, didapat harga diameter optimum: D i,opt = 0,07 m = 2,756 in

(Peters, 2004)

Ukuran Spesifikasi Pipa :

(Brownell,1959)

Ukuran pipa nominal

= 3 in

Schedule pipa

= 80

Diameter dalam (ID)

= 2,90 in

= 0,242 ft

Diameter luar (OD)

= 3,50 in

= 0,292 ft

Luas penampang dalam (A t ) = 0,046 ft2 Kecepatan linier, v =

0,18 Q = = 3,91 ft / s At 0,046

Bilangan Reynold , N RE =

ρνD 62,14 × 3,91 × 0,242 = = 103.154,58 µ 0,00057

Karena Nre .> 4000, maka aliran turbulen. Untuk pipa commercial steel dan pipa 3 in Sc.80, diperoleh : ε

D

= 0,00062

Harga f dapat dicari dari grafik f vs N RE Karena aliran turbulen, maka f =0,0045

(Geankoplis, 1983)

Instalasi Pipa : Pipa lurus 55 ft ; F

2 (0,0045) (3,91 ft / s ) 2 (55 ft ) = 0,97 ft.lb f / lbm (32,174 lbm . ft / lb f .s 2 ) (0,242)

2 elbow 90 o, F = (2)(0,75)

(3,91 ft / s ) 2 = 0,36 ft.lb f / lbm 2 (32,174 lbm . ft / lb f .s 2 )

Universitas Sumatera Utara

1 check valve, h f = n.Kf.

v2 2.g c

= (1)(2,0)

(3,91 ft / s ) 2 2 (32,174 lbm . ft / lb f .s 2 )

= 0,475 ft.lb f /lb m 1 kontraksi, F = (0,55)

(3,91 ft / s ) 2 = 0,13 ft.lbf / lbm 2 (1,0) (32,174 lbm . ft / lb f .s 2 )

(3,91 ft / s ) 2 1 ekspansi, F = (1) = 0,24 ft.lbf / lbm 2 (1,0) (32,174 lbm . ft / lb f .s 2 ) Total Friksi : Σ F = 2,175 ft.lb f /lb m

Kerja Pompa : W = ∆Z

 V 2  ∆P g  + + ∆ + ΣF gc  2αg c  ρ

(Peters, 2004)

Tinggi pemompaan, ∆Z = 10 ft Static head, ∆Z

g = 90 ft.lb f /lb m gc

Velocity Head,

∆V 2 =0 2αg c

Pressure Head,

∆P

ρ

=0

Maka, W = 92,175 ft. lb f /lb m Daya Pompa : P = W Q ρ = (92,175 ft.lb f /lb m )(0,18 ft3/s)( 62,14 lb m /ft3) = 1030,99 ft.lbf/s Efisiensi pompa 80% : P =

1030,99 = 2,34 hp 550 x 0,8

Digunakan pompa dengan daya standar 2,5 hp Daya motor =

2,5 Hp = 2,94 Hp digunakan motor 3,0 hp 0,85

Universitas Sumatera Utara

LC.7 Tangki Pencampur (T-03) Fungsi

: menyimpan asam sulfat 12 % guna kebutuhan proses

Bahan konstruksi

: glass lined steel

Bentuk

: silinder vertikal dengan tutup elipsoidal dan alas datar

Jenis sambungan

: double welded butt joints

Jumlah

: 1 unit

Kondisi Operasi : Tekanan

: 1 atm

Suhu

: 30 0C

Laju alir massa

: 21.248,783 kg/jam

ρ bahan

: 1,0756 kg/liter

(Perry, 1999)

67,15 lbm/ft3 Kebutuhan rancangan : 30 hari Faktor kelonggaran

: 20%

Perhitungan : a. Volume Tangki Volume larutan, V l =

21.248,783 kg / jam × 30 hari × 24 jam = 14.223,81 m3 3 1075,6 kg / m

Volume tangki, V t = (1 + 0,2) x 14.223,81 m3 = 17.068,572 m3

b. Spesifikasi Tangki Silinder (Shell) Vs =

π D2 4

H , diambil D = H

maka, V s =

(Brownell, 1959)

π D3 4

Universitas Sumatera Utara

Tutup Elipsoidal (elipsoidal head) Minor ratio axis = a : b = 2 : 1

a

b

Vh = Hh =

π D3

(Brownell, 1959)

24 D 16

(Brownell, 1959)

Tangki Vt = Vs + Vh Vt =

π D3 4

+

π D3 24

V t = 0,91583 D3 17.068,572 = 0,91583 D3 D3 = 18.637,27 D = 26,51 m = 1043,699 in H = 26,51 m H h = 1,657 m

Tebal Silinder dan Tutup Tangki Tinggi cairan dalam tangki, H s = Hs =

4Vl π D2

4 .14223,81 = 25,78 m = 84,58 ft π 26,512

Tebal shell, t =

PD + Cc 2 SE − 1,2 P

(Peters, 2004)

P = P operasi + P h

Universitas Sumatera Utara

Ph =

(Hs − 1)ρ , psi

Ph =

(84,58 − 1) × 67,15 = 38,97 psi

144

144

P = (14,694 + 38,97) x 1,2 = 64,39 psi (faktor kelonggaran 20%)

Joint efficiency (E)

= 0,85

(Peters, 2004)

Allowable stress (S)

= 18.750 psi

(Brownell, 1959)

Allowable corrosion (Cc)

= 0,002 in/tahun

(Perry, 1999)

= 0,02 in (untuk 10 tahun) Maka, tebal shell : t

=

(64,39 psi )(1043,699 in ) + 0,02 2(18.750 psi )(0,85) − 1,2(64,39 )

= 2,13 in

Tebal shell standar yang digunakan = 21/ 4 in

Tebal elips head, t =

t

=

(Brownell, 1959)

PD + Cc 2SE − 0,2 P

(Walas, 1988)

(64,39 psi )(1043,699 in ) + 0,02 2(18.750 psi )(0,85) − 0,2(64,39 )

= 2,13 in

Tebal elips head standar yang digunakan = 21/ 4 in

(Brownell, 1959)

LC.8 Pompa Tangki Pencampur (P-03) Fungsi

: memompakan asam sulfat 12 % ke reaktor

Jenis

: Centrifugal pump

Bahan Kontruksi

: Stainless Steel

Jumlah

: 1 unit

Kondisi operasi : Temperatur

: 30 0C

Densitas larutan (ρ)

: 1,0756 kg/L

= 67,15 lbm/ft3

(Perry, 1999)

Universitas Sumatera Utara

Viskositas larutan (μ)

: 5,000 cp

Laju alir massa (F)

: 21.248,783 kg/jam = 13,01 lb m /s

Laju alir volumetric, Q =

F

ρ

=

= 0,00336 lb m /ft.s (Timmerhause, 2003)

13,01 = 0,194 ft 3 / s = 0,005 m3/s 67,15

Desain Pompa : Dari grafik 12.3 untuk mencari diameter optimum, didapat harga diameter optimum: D i,opt = 0,08 m = 3,149 in

(Peters, 2004)

Ukuran Spesifikasi Pipa :

(Brownell,1959)

Ukuran pipa nominal

= 4 in

Schedule pipa

= 80

Diameter dalam (ID)

= 3,826 in

= 0,319 ft

Diameter luar (OD)

= 4,5 in

= 0,375 ft

Luas penampang dalam (A t ) = 0,079 ft2 Kecepatan linier, v =

Q 0,194 = = 2,456 ft / s At 0,079

Bilangan Reynold , N RE =

ρνD 67,15 × 2,456 × 0,319 = = 15.657,621 µ 0,00336

Karena Nre .> 4000, maka aliran turbulen. Untuk pipa commercial steel dan pipa 4 in Sc.80, diperoleh : ε

D

= 0,00047

Harga f dapat dicari dari grafik f vs N RE Karena aliran turbulen, maka f =0,005

(Geankoplis, 1983)

Instalasi Pipa : Pipa lurus 55 ft ; F

2 (0,005) (2,456 ft / s ) 2 (55 ft ) = 0,323 ft.lb f / lbm (32,174 lbm . ft / lb f .s 2 ) (0,319)

2 elbow 90 o, F = (2)(0,75)

(2,456 ft / s ) 2 = 0,141 ft.lb f / lbm 2 (32,174 lbm . ft / lb f .s 2 )

Universitas Sumatera Utara

1 check valve, h f = n.Kf.

v2 2.g c

= (1)(2,0)

(2,456 ft / s ) 2 2 (32,174 lbm . ft / lb f .s 2 )

= 0,187 ft.lb f /lb m 1 kontraksi, F = (0,55)

(2,456 ft / s ) 2 = 0,052 ft.lbf / lbm 2 (1,0) (32,174 lbm . ft / lb f .s 2 )

(2,456 ft / s ) 2 1 ekspansi, F = (1) = 0,094 ft.lbf / lbm 2 (1,0) (32,174 lbm . ft / lb f .s 2 ) Total Friksi : Σ F = 0,797 ft.lb f /lb m

Kerja Pompa : W = ∆Z

 V 2  ∆P g  + + ∆ + ΣF gc  2αg c  ρ

(Peters, 2004)

Tinggi pemompaan, ∆Z = 10 ft Static head, ∆Z

g = 10 ft.lb f /lb m gc

Velocity Head,

∆V 2 =0 2αg c

Pressure Head,

∆P

ρ

=0

Maka, W = 10,797 ft. lb f /lb m Daya Pompa : P = W Q ρ = (10,797 ft.lb f /lb m )(0,194 ft3/s)( 67,15 lb m /ft3) = 140,65 ft.lbf/s Efisiensi pompa 80% : P =

140,65 = 0,32 hp 550 x 0,8

Digunakan pompa dengan daya standar 0,50 hp Daya motor =

0,50 Hp = 0,588 Hp digunakan motor 1,0 hp 0,85

Universitas Sumatera Utara

LC.9 Reaktor (R) Fungsi

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

Jenis

: double welded butt joints

Bentuk

: silinder vertical dengan tutup dan alas ellipsoidal dan dilengkapi pengaduk.

Bahan konstruksi

: stainless steel type 316 (SA-204)

Jumlah

: 1 unit

Tabel LC.1 Komposisi Umpan Masuk Reaktor Komponen

F i (kg)

ρ i (kg/lit)

vi

%v i

ρ camp (kg/lit)

MgCO 3

1891,602

3,037

622,852

0,028

0,085

CaCO 3

16,992

2,93

5,799

0,00026

0,00076

FeO

0,391

5,7

0,069

0,000003

0,000017

H 2 SO 4

2549,854

1,0622

2400,540

0,109

0,116

H2O

18.743,069 0,985

19.028,496 0,863

0,85



23.201,908

22.057,756

1,052

Ket :

Cara menghitung densitas campuran ρ camp = ∑ (%v i x ρ i )

Kondisi Operasi : Tekanan

: 1 atm

Suhu masuk

: 30 0C

Suhu operasi

: 90 0C

Laju alir massa

: 23.201,908 kg/jam

ρ campuran

: 1,052 kg/liter = 65,674 lbm/ft3

Faktor kelonggaran

: 20%

Waktu tinggal

: 1 jam

(www.freepatentsonline.com)

Universitas Sumatera Utara

Perhitungan : a. Volume Tangki Volume larutan, V l =

23201,908 kg / jam ×1 jam = 22,055 m3 1052 kg / m3

Volume tangki, V t = (1 + 0,2) x 22,055 m3 = 26,466 m3

b. Spesifikasi Tangki Reaktor Silinder (Shell) Vs =

π D2 4

H , diambil D = 3/2 H

(Brownell, 1959) maka, V s =

π D3 6

Tutup dan alas Elipsoidal Minor ratio axis = a : b = 2 : 1 a

b Vh = Hh =

π D3

(Brownell, 1959)

24 D 16

(Brownell, 1959)

Tangki Vt = Vs + 2 Vh Vt =

π D3 6

+

π D3 12

V t = 0,785 D3 26,466 = 0,785 D3 D3 = 33,71 D = 3,23 m = 126,93 in = 10,59 ft

Universitas Sumatera Utara

H = 2,15 m H h = 0,20 m

Tebal Silinder dan Tutup Tangki Tinggi cairan dalam tangki, H s = Hs =

4Vl π D2

4 . 22,055 = 2,69 m = 8,83 ft π 3,232

Tebal shell, t =

PD + Cc 2 SE − 1,2 P

(Peters, 2004)

P = P operasi + P h Ph =

(Hs − 1)ρ , psi

Ph =

(8,83 − 1) × 65,674 = 3,57 psi

144

144

P = (14,694 + 3,57) x 1,2 = 21,92 psi (faktor kelonggaran 20%) Joint efficiency (E)

= 0,85

(Peters, 2004)

Allowable stress (S)

= 18.750 psi

(Brownell, 1959)

Allowable corrosion (Cc)

= 0,125 in/10 tahun

(Perry, 1999)

Maka, tebal shell : t

=

(21,92 psi )(126,93in ) + 0,125 2(18.750 psi )(0,85) − 1,2(21,92)

= 0,20 in Tebal shell standar yang digunakan = 1/5 in

Tebal elips head, t =

t

=

PD + Cc 2SE − 0,2 P

(Brownell, 1959)

(Walas, 1988)

(21,92 psi )(126,93in ) + 0,125 2(18.750 psi )(0,85) − 0,2(21,92)

= 0,20 in

Tebal elips head standar yang digunakan = 1/5 in

(Brownell, 1959)

Universitas Sumatera Utara

c. Perhitungan pengaduk Jenis Pengaduk : turbin vertical blade daun 6 (non baffles) Spesifikasi : Da Dt C Da W Da L Da

= 0,3 ; Da = 0,3 x10,59 ft = 3,177 ft 1 ; C = 1 x 3,177 = 1,059 ft 3 3 1 = ; W = 1 x 3,177 = 0,397 ft 8 8 1 = ; L = 1 x 3,177 = 0,794 ft 4 4

=

(Fig.18-17, Perry, 1999) Data Perhitungan : n = 100 rpm = 1,67 rps µ = 2,460 cp = 0,001653 lb/ft sec Bilangan Reynold (N Re ) : N Re =

N Re =

n . Da 2 . ρ

µ

(Geankoplis,1997)

1,67 . 3,177 2 . 65,674 = 66,97 x104 0,001653

Bilangan Daya (N P ) : Np =

P .g c

ρ . n 3 . Da 5

Untuk N Re = 66,97 x 104 , N P = 2,6

(Geankoplis,1997) (Fig 10.6, Walas,1988)

N P . ρ . n3 . Da 5 2,6 . 65,674 .1,673 . 3,1775 P= = = 8000,13 lb / ft sec gc 32,174 Efisiensi 80 % P=

8000,13 = 10.000,16 lb / ft sec = 18,18 hp 0,8

Digunakan motor penggerak dengan daya 20 hp

Universitas Sumatera Utara

LC.10 Pompa Reaktor (P-04) Fungsi

: memompakan larutan ke dalam filter press

Jenis

: Centrifugal pump

Bahan Kontruksi

: Stainless Steel

Jumlah

: 1 unit

Kondisi operasi : Temperatur

: 90 0C

Densitas larutan (ρ)

: 1,052 kg/L

= 65,674 lbm/ft3

Viskositas larutan (μ)

: 0,30 cp

= 0,0002016 lb m /ft.s (Timmerhause, 2003)

Laju alir massa (F)

: 23.201,908 kg/jam = 14,21 lb m /s

Laju alir volumetric, Q =

F

ρ

=

(Perry, 1999)

14,21 = 0,22 ft 3 / s = 0,006 m3/s 65,674

Desain Pompa : Dari grafik 12.3 untuk mencari diameter optimum, didapat harga diameter optimum: D i,opt = 0,08 m = 3,149 in

(Peters, 2004)

Ukuran Spesifikasi Pipa :

(Brownell,1959)

Ukuran pipa nominal

= 4 in

Schedule pipa

= 80

Diameter dalam (ID)

= 3,826 in

= 0,319 ft

Diameter luar (OD)

= 4,5 in

= 0,375 ft

Luas penampang dalam (A t ) = 0,079 ft2 Kecepatan linier, v =

Q 0,22 = = 2,78 ft / s At 0,079

Bilangan Reynold , N RE =

ρνD 65,674 × 2,78 × 0,319 = = 288.893,93 µ 0,0002016

Karena Nre .> 4000, maka aliran turbulen. Untuk pipa commercial steel dan pipa 4 in Sc.80, diperoleh : ε

D

= 0,00047

Harga f dapat dicari dari grafik f vs N RE

Universitas Sumatera Utara

Karena aliran turbulen, maka f =0,0045

(Geankoplis, 1983)

Instalasi Pipa :

2 (0,0045) (2,78 ft / s ) 2 (55 ft ) Pipa lurus 55 ft ; F = 0,373 ft.lb f / lbm (32,174 lbm . ft / lb f .s 2 ) (0,319) 2 elbow 90 o, F = (2)(0,75)

1 check valve, h f = n.Kf.

(2,78 ft / s ) 2 = 0,180 ft.lb f / lbm 2 (32,174 lbm . ft / lb f .s 2 )

v2 2.g c

= (1)(2,0)

(2,78 ft / s ) 2 2 (32,174 lbm . ft / lb f .s 2 )

= 0,240 ft.lb f /lb m 1 kontraksi, F = (0,55)

(2,78 ft / s ) 2 = 0,066 ft.lbf / lbm 2 (1,0) (32,174 lbm . ft / lb f .s 2 )

(2,78 ft / s ) 2 1 ekspansi, F = (1) = 0,120 ft.lbf / lbm 2 (1,0) (32,174 lbm . ft / lb f .s 2 ) Total Friksi : Σ F = 0,979 ft.lb f /lb m

Kerja Pompa : W = ∆Z

 V 2  ∆P g  + + ∆ + ΣF gc  2αg c  ρ

(Peters, 2004)

Tinggi pemompaan, ∆Z = 10 ft Static head, ∆Z

g = 10 ft.lb f /lb m gc

Velocity Head,

∆V 2 =0 2αg c

Pressure Head,

∆P

ρ

=0

Maka, W = 10,979 ft. lb f /lb m

Universitas Sumatera Utara

Daya Pompa : P = W Q ρ = (10,979 ft.lb f /lb m )(0,22 ft3/s)( 65,674 lb m /ft3) = 158,63 ft.lbf/s Efisiensi pompa 80% : P =

158,63 = 0,36 hp 550 x 0,8

Digunakan pompa dengan daya standar 0,50 hp Daya motor =

0,50 hp = 0,588 hp digunakan motor 1,0 hp 0,85

LC.11 Filter Press (FP) Fungsi

: menyaring larutan MgSO 4

Jenis

: plate and frame

Bahan konstruksi

: kayu

Jumlah

: 1 unit

Data : Dari perhitungan neraca massa, didapat : Berat cairan

= 1109,21 kg

Berat padatan = 23,145 kg = 51,025 lb

Tabel LC.2 Komposisi Umpan Masuk Filter Press Komponen

F i (kg)

ρ i (kg/lit)

vi

%v i

ρ camp (kg/lit)

MgSO 4

2700,604

2,66

1015,265

0,048

0,128

CaSO 4

23,145

2,96

7,819

0,00036

0,0011

FeSO 4

0,759

2,2

0,345

0,000017

0,000037

H 2 SO 4

332,590

1,0622

313,174

0,015

0,016

H2O

19.150,234 0,985

19.441,862 0,911

0,892

CO 2

994,576

568,329

0,047



23.201,908

Ket :

1,750

21.346,734

0,027

1,087

Cara menghitung densitas campuran ρ camp = ∑ ( %v i x ρ i )

Universitas Sumatera Utara

Kondisi Operasi : Tekanan

: 1 atm

Suhu

: 90 0C

ρ cairan

: 1,087 kg/liter

= 67,859 lb/ft3

µ cairan

: 0,30 cp

= 0,0002016 lb m /ft.s

Faktor kelonggaran

: 20%

Tekanan filtrasi

: 50 psi = 7.200 lb/ft3

Jumlah cycle

: 1 cycle

Waktu filtrasi

: 26 menit

Perhitungan : a. Volume cairan Volume cairan tiap jam :

1109,21 = 1020,432 liter = 36,04 ft3 1,087

Volume per cycle = 36,04 ft3 b. Kandungan padatan per volume cairan (C s ) =

51,025 = 1,42 lb / ft 3 filtrat 36,04

c. Menghitung luas filtrasi (A) Filtrasi pada tekanan tetap : dt µ .α . cs µ . Rm = 2 V+ dV A (− ∆P ).g c A(− ∆P ).g c t v

=

µ .α . cs

2 A2 (− ∆P ).g c

dimana :

V+

(Geankoplis, 1997)

µ . Rm

A(− ∆P ).g c

t = waktu filtrasi (s) V = volume filtrat (ft3) P = tekanan filtrasi (lbf/ft2) α = tahanan spesifik (ft/lb) R m = tahanan filter mula-mula (ft-1) A = luas filtrasi C s = kandungan padatan/vol filtrat

t = 26 menit = 1560 sekon untuk P = 50 psi, α = 3,70 x 1011 ft/lb

(Fig 13. Banchero, 1959)

Universitas Sumatera Utara

R m = 0,1 α = 3,70 x 1010 ft-1 0,00158.3,70 x1010 1560 0,00158.3,70 x1011 .1,42 36 , 04 = + 36,04 2 A2 . 7200 .32,174 A. 7200 .32,174 64.574,996 252,36 43,28 = + A2 A 2 2 A = 42,54 ft = 3,95 m

Dipilih plate and frame dengan ukuran 1450 mm Untuk plate and frame dari kayu dengan ukuran, 1450 mm Luas filtering area = 2,46 m2 Jumlah plate =

(Tabel 11.11. Walas, 1988)

3,95 = 2 buah 2,46

LC.12 Pompa Filter Press (P-05) Fungsi

: memompakan larutan dari filter press ke tangki penetral

Jenis

: Centrifugal pump

Bahan Kontruksi

: Stainless Steel

Jumlah

: 1 unit

Kondisi operasi : Temperatur

: 90 0C

Densitas larutan (ρ)

: 1,087 kg/L

Viskositas larutan (µ)

: 0,30 cp

Laju alir massa (F)

: 22.069,553 kg/jam = 13,51 lb m /s

Laju alir volumetric, Q =

F

ρ

=

= 67,859 lb/ft3

(Perry, 1999)

= 0,0002016 lb m /ft.s

(Timmerhause, 2003)

13,51 = 0,199 ft 3 / s = 0,006 m3/s 67,859

Desain Pompa : Dari grafik 12.3 untuk mencari diameter optimum, didapat harga diameter optimum: D i,opt = 0,085 m = 3,346 in

(Peters, 2004)

Ukuran Spesifikasi Pipa :

(Brownell,1959)

Ukuran pipa nominal

= 4 in

Schedule pipa

= 80

Universitas Sumatera Utara

Diameter dalam (ID)

= 3,826 in

= 0,319 ft

Diameter luar (OD)

= 4,5 in

= 0,375 ft

Luas penampang dalam (A t ) = 0,079 ft Kecepatan linier, v =

2

Q 0,199 = = 2,52 ft / s At 0,079

Bilangan Reynold , N RE =

ρνD 67,859 × 2,52 × 0,319 = = 270.587,763 µ 0,0002016

Karena Nre .> 4000, maka aliran turbulen. Untuk pipa commercial steel dan pipa 4 in Sc.80, diperoleh : ε

D

= 0,00047

Harga f dapat dicari dari grafik f vs N RE Karena aliran turbulen, maka f =0,0045

(Geankoplis, 1983)

Instalasi Pipa : Pipa lurus 55 ft ; F

2 (0,0045) (2,52 ft / s ) 2 (55 ft ) = 0,306 ft.lb f / lbm (32,174 lbm . ft / lb f .s 2 ) (0,319)

(2,52 ft / s ) 2 2 elbow 90 , F = (2)(0,75) = 0,148 ft.lb f / lbm 2 (32,174 lbm . ft / lb f .s 2 ) o

1 check valve, h f = n.Kf.

v2 2.g c

= (1)(2,0)

(2,52 ft / s ) 2 2 (32,174 lbm . ft / lb f .s 2 )

= 0,197 ft.lb f /lb m 1 kontraksi, F = (0,55)

(2,52 ft / s ) 2 = 0,054 ft.lbf / lbm 2 (1,0) (32,174 lbm . ft / lb f .s 2 )

(2,52 ft / s ) 2 1 ekspansi, F = (1) = 0,099 ft.lbf / lbm 2 (1,0) (32,174 lbm . ft / lb f .s 2 ) Total Friksi : Σ F = 0,804 ft.lb f /lb m

Kerja Pompa : W = ∆Z

 V 2  ∆P g  + + ∆ + ΣF gc  2αg c  ρ

(Peters, 2004)

Tinggi pemompaan, ∆Z = 10 ft

Universitas Sumatera Utara

Static head, ∆Z

g = 10 ft.lb f /lb m gc

Velocity Head,

∆V 2 =0 2αg c

Pressure Head,

∆P

ρ

=0

Maka, W = 10,804 ft. lb f /lb m Daya Pompa : P = W Q ρ = (10,804 ft.lb f /lb m )(0,199 ft3/s)( 67,859 lb m /ft3) = 145,89 ft.lbf/s Efisiensi pompa 80% : P =

145,89 = 0,33 Hp 550 x 0,8

Digunakan pompa dengan daya standar 0,50 Hp Daya motor =

0,5 Hp = 0,588 Hp digunakan motor 1,0 Hp 0,85

LC.13 Bak Pengendap (BP) Fungsi

: menampung cake dari unit filter press

Bentuk

: persegi panjang

Bahan konstruksi

: beton

Jumlah

: 1 unit

Kondisi Operasi : Tekanan

: 1 atm

Suhu

: 90 0C

Laju alir massa

: 1132,355 kg/jam

ρ bahan

: 1,087 kg/L

Faktor kelonggaran

: 20%

Perhitungan : a. Volume Bak Volume cake, V l =

1132,355 kg / jam × 1 jam = 1,042 m3 3 1087 kg / m

Universitas Sumatera Utara

Volume cake 1 hari proses = 24 x 1,042

= 25 m3

Volume bak, V b = (1 + 0,2) x 25

= 30 m3

b. Ukuran Bak Penampung Direncanakan, p : l : t = 1 : 1 : 2/ 3 Vb

=p . l . t

maka :

30

= 2/ 3 X3

panjang = 3,5 m

X

=

X

= 3,5 m

3

3 × 30 2

lebar

= 3,5 m

tinggi = 2,3 m

LC.14 Tangki Penetral (T-05) Fungsi

: mengikat asam sulfat sisa yang keluar dari filter press

Bahan konstruksi

: glass lined steel

Bentuk

: silinder vertikal dengan tutup elipsoidal dan alas datar

Jenis sambungan

: double welded butt joints

Jumlah

: 1 unit

Kondisi Operasi : Tekanan

: 1 atm

Suhu

: 90 0C

Laju alir massa

: 22.199,424 kg/jam

ρ bahan

: 1,087 kg/liter

(Perry, 1999)

67,859 lbm/ft3 Waktu tinggal

: 0,5 jam

Faktor kelonggaran

: 20%

Perhitungan : a. Volume Tangki Volume larutan, V l =

22.199,424 kg / jam × 0,5 jam = 10,21 m3 3 1087 kg / m

Volume tangki, V t = (1 + 0,2) x 10,21 m3 = 12,252 m3

Universitas Sumatera Utara

b. Spesifikasi Tangki Silinder (Shell) Vs =

π D2 4

H , diambil D = H

maka, V s =

(Brownell, 1959)

π D3 4

Tutup Elipsoidal (elipsoidal head) Minor ratio axis = a : b = 2 : 1

a

b Vh = Hh =

π D3

(Brownell, 1959)

24 D 16

(Brownell, 1959)

Tangki Vt = Vs + Vh Vt =

π D3 4

+

π D3 24

V t = 0,91583 D3 12,252 = 0,91583 D3 D3 = 13,38 D = 2,37 m = 93,31 in H = 2,37 m H h = 0,15 m

Tebal Silinder dan Tutup Tangki Tinggi cairan dalam tangki, H s =

4Vl π D2

Universitas Sumatera Utara

Hs =

4 .10,21 = 2,32 m = 7,61 ft π 2,37 2

Tebal shell, t =

PD + Cc 2 SE − 1,2 P

(Peters, 2004)

P = P operasi + P h Ph =

(Hs − 1)ρ , psi

Ph =

(7,61 − 1) × 67,859 = 3,11 psi

144

144

P = (14,694 + 3,11) x 1,2 = 21,36 psi (faktor kelonggaran 20%)

Joint efficiency (E)

= 0,85

(Peters, 2004)

Allowable stress (S)

= 18.750 psi

(Brownell, 1959)

Allowable corrosion (Cc)

= 0,002 in/tahun

(Perry, 1999)

= 0,02 in (untuk 10 tahun) Maka, tebal shell : t

=

(21,36 psi )(93,31in ) + 0,02 2(18.750 psi )(0,85) − 1,2(21,36 )

= 0,08 in

Tebal shell standar yang digunakan = 1/5 in

Tebal elips head, t =

t

=

PD + Cc 2SE − 0,2 P

(Brownell, 1959)

(Walas, 1988)

(21,36 psi )(93,31in ) + 0,02 2(18.750 psi )(0,85) − 0,2(21,36 )

= 0,08 in Tebal elips head standar yang digunakan = 1/5 in

(Brownell, 1959)

Universitas Sumatera Utara

LC.15 Bin (T-04) Fungsi : sebagai tempat masuknya MgO ke dalam tangki penetral Jenis

: Horizontal Storage Tanks with Underwriter Label (API Standard)

Bahan

: Commercial Steel

Kondisi Operasi : Temperatur (T)

: 30 oC

Tekanan (P)

: 1 atm (14,696 psi)

Laju bahan yang masuk

: 129,871 kg/jam

Faktor kelonggaran, f k

: 30 % (Class – D27 – Phosphate Rock) (Tabel 21-5, Perry,1999)

Kapasitas : 1,30 x 129,871 kg/jam = 168,8323 kg/jam = 0,169 ton/jam Lamanya waktu tinggal di dalam bin adalah 7 jam/hari Banyaknya MgO = 168,8323 kg/jam x 7 jam/hari = 1181,83 kg/hari Densitas MgO = 3650 kg/m3 Volume MgO

=

3 1181,83 kg / hari = 0,32 m 3 hari 3650 kg / m

Volume MgO = 0,32 m3/hari = 84,53 Gallon/hari Untuk BIN kapasitas < 10.000 gallon / hari, spesifikasinya adalah sebagai berikut: (Tabel 18-2 (B), Walas ,1988) 1.

Kapasitas nominal

= 10.000 gallon

2.

Diameter

= 8’ – 0”

3.

Approx Lenght

= 26’ – 7”

4.

Thickness

= 1/4 “

5.

Berat (Weight)

= 8.860

6.

No of Supports

=3

LC.16 Pompa Tangki Penetral (P-06) Fungsi

: memompakan larutan ke dalam evaporator

Jenis

: Centrifugal pump

Bahan Kontruksi

: Stainless Steel

Jumlah

: 1 unit

Universitas Sumatera Utara

Kondisi operasi : Temperatur

: 90 0C

Densitas larutan (ρ)

: 1,087 kg/L

Viskositas larutan (μ)

: 0,30 cp

Laju alir massa (F)

: 22.199,424 kg/jam = 13,59 lb m /s

Laju alir volumetric, Q =

F

ρ

=

= 67,859 lbm/ft3

(Perry, 1999)

= 0,0002016 lb m /ft.s (Timmerhause, 2003)

13,59 = 0,20 ft 3 / s = 0,005 m3/s 67,859

Desain Pompa : Dari grafik 12.3 untuk mencari diameter optimum, didapat harga diameter optimum: D i,opt = 0,08 m = 3,149 in

(Peters, 2004)

Ukuran Spesifikasi Pipa :

(Brownell,1959)

Ukuran pipa nominal

= 4 in

Schedule pipa

= 80

Diameter dalam (ID)

= 3,826 in

= 0,319 ft

Diameter luar (OD)

= 4,5 in

= 0,375 ft

Luas penampang dalam (A t ) = 0,079 ft2 Kecepatan linier, v =

Q 0,20 = = 2,53 ft / s At 0,079

Bilangan Reynold , N RE =

ρνD 67,859 × 2,53 × 0,319 = = 271.661,52 µ 0,0002016

Karena Nre .> 4000, maka aliran turbulen. Untuk pipa commercial steel dan pipa 4 in Sc.80, diperoleh : ε

D

= 0,00047

Harga f dapat dicari dari grafik f vs N RE Karena aliran turbulen, maka f =0,005

(Geankoplis, 1983)

Instalasi Pipa :

2 (0,005) (2,53 ft / s ) 2 (55 ft ) Pipa lurus 55 ft ; F = 0,343 ft.lb f / lbm (32,174 lbm . ft / lb f .s 2 ) (0,319) 2 elbow 90 o, F = (2)(0,75)

(2,53 ft / s ) 2 = 0,149 ft.lb f / lbm 2 (32,174 lbm . ft / lb f .s 2 )

Universitas Sumatera Utara

1 check valve, h f = n.Kf.

v2 2.g c

= (1)(2,0)

(2,53 ft / s ) 2 2 (32,174 lbm . ft / lb f .s 2 )

= 0,199 ft.lb f /lb m 1 kontraksi, F = (0,55)

(2,53 ft / s ) 2 = 0,055 ft.lbf / lbm 2 (1,0) (32,174 lbm . ft / lb f .s 2 )

(2,53 ft / s ) 2 1 ekspansi, F = (1) = 0,099 ft.lbf / lbm 2 (1,0) (32,174 lbm . ft / lb f .s 2 ) Total Friksi : Σ F = 0,845 ft.lb f /lb m

Kerja Pompa : W = ∆Z

 V 2  ∆P g  + + ∆ + ΣF gc  2αg c  ρ

(Peters, 2004)

Tinggi pemompaan, ∆Z = 10 ft Static head, ∆Z

g = 15 ft.lb f /lb m gc

Velocity Head,

∆V 2 =0 2αg c

Pressure Head,

∆P

ρ

=0

Maka, W = 15,845 ft. lb f /lb m Daya Pompa : P = W Q ρ = (10,845 ft.lb f /lb m )(0,20 ft3/s)( 67,859 lb m /ft3) = 215,05 ft.lbf/s Efisiensi pompa 80% : P =

215,05 = 0,49 Hp 550 x 0,8

Digunakan pompa dengan daya standar 0,5 Hp Daya motor =

0,5 Hp = 0,588 Hp digunakan motor 1,0 Hp 0,85

Universitas Sumatera Utara

LC.17 Evaporator (EV) Fungsi

: menguapkan H 2 O dan CO 2

Jenis

: single evaporator, vertical tube

Bahan konstruksi

: stainless steel type 316

Jumlah

: 1 unit

Kondisi Operasi : Media pemanas

: saturated steam

Tekanan

: 1 atm

Suhu umpan masuk

: 90 0C

Suhu operasi

: 100,71 0C = 213,278 0F

Suhu steam

: 120 0C = 248 0F

Data : Dari perhitungan neraca panas, didapat : Massa steam (m s )

: 15.857,717 kg/jam = 34.959,923 lb/jam

Entalpi steam (H s )

: 1113,5 Btu/lb

(Smith, 2001)

Entalpi uap kondensat (h c )

: 88,00 Btu/lb

(Smith, 2001)

Overall heat transfer coefficient

: 250 Btu/ft2 h 0F

(Kern, 1965)

Perhitungan luas permukaan pemanasan (A) : Q = A . U . ∆t Q m (H − hc ) = s s U .∆t U .∆t 34.959,923(1113,5 − 88,00) = 4162,327 ft 2 A= 250(248 − 213,278) A=

Diambil panjang pipa 12 ft dengan OD 11/ 4 in, BWG 14 Untuk OD 11/ 4 in, BWG 14, surface per linear (a’’t) = 0,3271 ft2 Jumlah tube =

(Kern, 1965)

4162,327 = 1061buah 0,3271 × 12

Universitas Sumatera Utara

LC.18 Pompa Evaporator (P-07) Fungsi

: memompakan larutan ke tangki crystalizerr

Jenis

: Centrifugal pump

Bahan Kontruksi

: Stainless Steel

Jumlah

: 1 unit

Kondisi operasi : Temperatur

: 100,71 0C

Densitas larutan (ρ)

: 1,087 kg/L

= 67,859 lbm/ft3

Viskositas larutan (μ)

: 0,25 cp

= 0,000168 lb m /ft.s (Timmerhause, 2003)

Laju alir massa (F)

: 6045,234 kg/jam = 3,70 lb m /s

Laju alir volumetric, Q =

F

ρ

=

(Perry, 1999)

3,70 = 0,055 ft 3 / s = 0,002 m3/s 67,859

Desain Pompa : Dari grafik 12.3 untuk mencari diameter optimum, didapat harga diameter optimum: D i,opt = 0,05 m = 1,97 in

(Peters, 2004)

Ukuran Spesifikasi Pipa :

(Brownell,1959)

Ukuran pipa nominal

= 2 in

Schedule pipa

= 40

Diameter dalam (ID)

= 2,067 in

= 0,172 ft

Diameter luar (OD)

= 2,375 in

= 0,198 ft

Luas penampang dalam (A t ) = 0,023 ft2 Kecepatan linier, v =

Q 0,055 = = 2,39 ft / s At 0,023

Bilangan Reynold , N RE =

ρνD 67,859 × 2,39 × 0,172 = = 166.044,51 µ 0,000168

Karena Nre .> 4000, maka aliran turbulen. Untuk pipa commercial steel dan pipa 2 in Sc.40, diperoleh : ε

D

= 0,00087

Harga f dapat dicari dari grafik f vs N RE

Universitas Sumatera Utara

Karena aliran turbulen, maka f =0,005

(Geankoplis, 1983)

Instalasi Pipa :

2 (0,005) (2,39 ft / s ) 2 (55 ft ) Pipa lurus 55 ft ; F = 0,567 ft.lb f / lbm (32,174 lbm . ft / lb f .s 2 ) (0,172) 2 elbow 90 o, F = (2)(0,75)

1 check valve, h f = n.Kf.

(2,39 ft / s ) 2 = 0,133 ft.lb f / lbm 2 (32,174 lbm . ft / lb f .s 2 )

v2 2.g c

= (1)(2,0)

(2,39 ft / s ) 2 2 (32,174 lbm . ft / lb f .s 2 )

= 0,177 ft.lb f /lb m 1 kontraksi, F = (0,55)

(2,39 ft / s ) 2 = 0,049 ft.lbf / lbm 2 (1,0) (32,174 lbm . ft / lb f .s 2 )

(2,39 ft / s ) 2 1 ekspansi, F = (1) = 0,089 ft.lbf / lbm 2 (1,0) (32,174 lbm . ft / lb f .s 2 ) Total Friksi : Σ F = 1,015 ft.lb f /lb m

Kerja Pompa : W = ∆Z

 V 2  ∆P g  + + ∆ + ΣF gc  2αg c  ρ

(Peters, 2004)

Tinggi pemompaan, ∆Z = 10 ft Static head, ∆Z

g = 10 ft.lb f /lb m gc

Velocity Head,

∆V 2 =0 2αg c

Pressure Head,

∆P

ρ

=0

Maka, W = 11,015 ft. lb f /lb m Daya Pompa : P = W Q ρ = (11,015 ft.lb f /lb m )(0,055 ft3/s)( 67,859 lb m /ft3) = 41,11 ft.lbf/s

Universitas Sumatera Utara

Efisiensi pompa 80% : P =

411,11 = 0,09 hp 550 x 0,8

Digunakan pompa dengan daya standar 0,25 hp Daya motor =

0,25 hp = 0,29 hp digunakan motor 1,0 hp 0,85

LC.19 Crystalizerr (CR) Fungsi

: untuk membuat produk dengan bentuk padatan kristal MgSO 4 .7H 2 O.

Jenis

: double welded butt joints

Bentuk

: silinder vertical dengan tutup dan alas ellipsoidal

Bahan konstruksi

: stainless steel type 316 (SA-204)

Jumlah

: 1 unit

Kondisi Operasi : Tekanan

: 1 atm

Suhu masuk

: 100,71 0C

Suhu keluar

: 20 0C

Laju alir massa

: 11.093,436 kg/jam

ρ bahan

: 1,29 kg/liter = 80,53 lbm/ft3

Faktor kelonggaran

: 20%

Perhitungan : a. Volume Tangki Volume larutan, V l =

11.093,436 kg / jam ×1 jam = 8,59 m3 3 1290 kg / m

Volume tangki, V t = (1 + 0,2) x 8,59 m3 = 10,308 m3 b. Spesifikasi Tangki Silinder (Shell) Vs =

π D2 4

H , diambil D = 3/2 H

(Brownell, 1959)

Universitas Sumatera Utara

maka, V s =

π D3 6

Tutup dan alas Elipsoidal Minor ratio axis = a : b = 2 : 1 a

b Vh = Hh =

π D3

(Brownell, 1959)

24 D 16

(Brownell, 1959)

Tangki Vt = Vs + 2 Vh Vt =

π D3 6

+

π D3 12 3

V t = 0,785 D

10,308 = 0,785 D3 D3 = 13,13 D = 2,36 m = 92,91 in = 7,74 ft H = 2,36 m H h = 0,15 m

Tebal Silinder dan Tutup Tangki Tinggi cairan dalam tangki, H s = Hs =

4Vl π D2

4 .8,59 = 1,96 m = 6,43 ft π 2,362

Tebal shell, t =

PD + Cc 2 SE − 1,2 P

(Peters, 2004)

P = P operasi + P h

Universitas Sumatera Utara

Ph =

(Hs − 1)ρ , psi

Ph =

(6,43 − 1) × 80,53 = 3,04 psi

144

144

P = (14,694 + 3,04) x 1,2 = 21,28 psi (faktor kelonggaran 20%) Joint efficiency (E)

= 0,85

(Peters, 2004)

Allowable stress (S)

= 18.750 psi

(Brownell, 1959)

Allowable corrosion (Cc)

= 0,125 in/10 tahun

(Perry, 1999)

Maka, tebal shell : t

=

(21,28 psi )(92,91in ) + 0,125 2(18.750 psi )(0,85) − 1,2(21,28)

= 0,19 in

Tebal shell standar yang digunakan = 1/5 in Tebal elips head, t =

t

=

(Brownell, 1959)

PD + Cc 2SE − 0,2 P

(Walas, 1988)

(21,28 psi )(92,91in ) + 0,125 2(18.750 psi )(0,85) − 0,2(21,28)

= 0,19 in

Tebal shell standar yang digunakan = 1/5 in

(Brownell, 1959)

c. Perhitungan pengaduk Jenis Pengaduk : turbin vertical blade daun 6 (non baffles) Spesifikasi : Da Dt C Da W Da L Da

= 0,3 ; Da = 0,3 x 7,74 ft = 2,32 ft 1 ; C = 1 x 2,32 = 0,77 ft 3 3 1 = ; W = 1 x 2,32 = 0,29 ft 8 8 1 = ; L = 1 x 2,32 = 0,58 ft 4 4

=

(Fig.18-17, Perry, 1999)

Universitas Sumatera Utara

Data Perhitungan : n = 100 rpm = 1,67 rps µ = 2,460 cp = 0,001653 lb/ft sec Bilangan Reynold (N Re ) : N Re =

n . Da 2 . ρ

(Geankoplis,1997)

µ 1,67 . 2,32 2 .80,53 = 43,79 x10 4 0,001653

N Re =

Bilangan Daya (N P ) : Np =

P .g c

(Geankoplis,1997)

ρ . n 3 . Da 5

Untuk N Re = 43,79 x 104 , N P = 3 P=

(Fig 10.6, Walas,1988)

N P . ρ . n 3 . Da 5 3 . 80,53 .1,673 . 2,325 = = 2350,52 lb / ft sec gc 32,174 Efisiensi 80 %

P=

2350,52 = 2938,15 lb / ft sec = 5,34 hp 0,8

Digunakan motor penggerak dengan daya 5,5 hp

LC.20 Sentrifusi (S) Fungsi

: Untuk memisahkan larutan induk magnesium sulfat dengan kristal magnesium sulfat tetrahydrat

Jenis

: Disk-bwl centrifuge

Kondisi Operasi : Temperatur (T)

: 30 oC

Tekanan (P)

: 1 atm (14,696 psi)

Laju alir masuk

: 11.093,436 kg/jam

Laju alir larutan keluar

: 1071,287 kg/jam

Laju alir air

: 3976,915 kg/jam

Fraksi berat larutan keluar, Xa

1071,287 kg / jam = 5048,202 kg / jam = 0,212 =

Universitas Sumatera Utara

Fraksi berat air, Xb

= 1 – 0,212 = 0,788 O

Viskositas MgSO 4 pada 30 C

= 2,5 cp = 0,00168 lb/ s.ft

Densitas rata – rata : H 2 O pada 20 0C

= 0,985 gr/cm3

= 2,66 gr/cm3 = (3976,915 kg / jam x 985 kg / liter ) + (1071,287 kg / jam x 2660 kg / liter ) = 11.093,436 kg / jam

MgSO 4

= 609,989 kg / m3

Laju volumetric

=

1071,287 kg / jam 609,989 kg / m3

= 1,756 m3 / jam = 62,01 ft 3 / jam = 1,04 gal /mnt Dari table 12.1 Alan Foust dipilih disk centrifuge no.05 (50, disk, 45O half angel) r 1 = 1,875 in r 2 = 5,75 in Kecepatan anguler ω = 6000 rpm Nilai Sigma ΣZ = 98000 ft2 Q = 2 Vt Z

(Alan Foust,1980)

Q 2.Z Vt 62,01 ft 3 / jam = 2 x 98000 ft 2 =

= 0,00032 ft/jam Perhitungan diameter partikel kritis ( ρ s − ρ ).g .Dp 2 18,4

(Alan Foust,1980)

(Vt.18µ )1 / 2 = Dp (( ρ − ρ s ).g )1 / 2

(Alan Foust,1980)

Vt

=

Universitas Sumatera Utara

Perbedaan densitas (ρ s - ρ) = 2.660 – 609,989 = 2.050,011 kg /m3 x 0,002831 m3 / ft3 x 2,2046 lbm / ft3 = 12,795 lbm / ft3 Maka :

(0,00032 x18 x 2,5)1 / 2 = (12,795 x32,174 x3600)1 / 2 Dp = 0,000098 ft = 0,029 mm Perhitungan volume sentrifuge

Z .g

V=

r   r2 

ω 2 − 2 ln 1  98000 ft 2 x 32,174 ft / s 2  1,8751 in  (6000 x 2πx1 / 60rps ) 2 − 2 ln   5,75in  = 0,00437 ft3

Perhitungan waktu tinggal = Ф=

V Q

0,00437 ft 3 43,331 ft 3 / jam

= 0,0001 jam = 0,006 menit = 0,36 s Perhitungan tinggi sentrifusi ( direncanakan untuk 1 unit sentrifusi) H=

=

V

π

x (r2 − r1 ) 2

2

= 0,0065 ft = 0,002 m

Perhitungan daya yang dibutuhkan P = 5,984 (10-10). Sg. Q. (ω.Rp)2 Dimana : P = Daya (Hp) Sg = spesifik Gravity umpan Q = Laju alir volumetrik umpan (gal / mnt)

Universitas Sumatera Utara

ω= Kecepatan anguler (rpm) Rp = Radius (m) Sg =

609,732 2660 = 0,229 =

5,75 Radius (Rp) = 39,37 = 0,15 =

Maka P : P = 5,984 (10-10). 0,229.0,69 . (6000 x .0,15)2 = 0,000076 Hp = 0,00008 Hp Faktor kelongggaran 20% Daya yang dibutuhkan = 0,00008/0,20 = 0,0004 Hp = 0,1 Hp

LC.21 Belt Conveyor (BC) Fungsi : mengangkut garam epsom dari sentrifuse (SF) untuk dimasukkan ke dalam gudang produk Jenis

: Horizontal Belt Conveyor

Bahan

: Commercial Steel

Kondisi Operasi : Temperatur (T)

: 30 oC

Tekanan (P)

: 1 atm (14,696 psi)

Laju bahan yang diangkut

: 6045,234 kg/jam

Faktor kelonggaran, f k

: 30 % (Class – D27 – Phosphate Rock) (Tabel 21-5, Perry,1999)

Kapasitas : 1,30 x 6045,234 kg/jam = 7858,8042 kg/jam = 7,8588042 ton/jam Untuk Belt Conveyor kapasitas < 32 ton / jam, spesifikasinya adalah sebagai berikut: (Tabel 21-7, Perry,1999) 1.

Lebar Belt

= 14 in = 35 cm

2.

Luas Area

= 0,11 ft2 = 0,010 m2

3.

Kecepatan Belt normal

= 200 ft/menit = 61 m/menit

4.

Kecepatan Belt maksimum

= 300 ft/menit = 91 m/menit

5.

Belt Plies minimum

=3

Universitas Sumatera Utara

6.

Belt Plies maksimum

=5

7.

Kecepatan Belt

= 100 ft/menit = 30,5 m/menit

8.

Daya motor yang digunakan

= 0,44 Hp

LC.22 Gudang Produk Garam Epsom (GP) Fungsi

: Sebagai tempat untuk menyimpan garam Epsom yang akan dipasarkan

Bentuk

: Persegi empat

Bahan konstruksi

: dinding dari beton dan atap dari seng

Jumlah

: 1 bangunan

Keterangan : Semua produk dalam sak – sak dengan berat @ 50 kg Ukuran umum sak kosong untuk 50 kg adalah 70 x 40 x 30 cm dan disusun ke atas maksimal 10 tumpukan Faktor kelonggaran

= 20 %

Areal bebas (jalan)

= 20 %

Lamanya penyimpanan = 30 hari Bahan produk garam Epsom : Jumlah bahan

= 6045,234 kg/jam x 7 jam/hari = 42.316,64 kg/hari

Jumlah produk @ 50 kg = 42.316,64 / 50 = 846,33 karung / hari = 847 karung/hari

Perencanaan gudang : Panjang sak isi

= 40 cm = 0,4 m

Panjang sak total = 0,4 x 7 (jumlah baris) = 2,8 m Panjang gudang = (1+0,2+0,2) x 2,8 x 7 (hari) = 27,44 m = 30 meter Lebar sak isi

= 20 cm = 0,2 m

Lebar sak total

= 0,2 x 10 (jumlah baris) = 2 m

Lebar gudang

= (1+0,2+0,2) x 2 x 7 (hari) = 19,6 m = 20 meter

Ukuran tinggi standar adalah : Tinggi gudang

= 12 meter

Universitas Sumatera Utara

LAMPIRAN D SPESIFIKASI PERALATAN UTILITAS

LD.1 Pompa Utilitas (PU-01) Fungsi

: Memompa air dari sungai ke Bak Pengendapan (BP)

Jenis

: centrifugal pump

Bahan Konstruksi

: Commercial steel

Jumlah

: 1 unit

Kondisi Operasi Temperatur

= 30 oC

Tekanan

= 1 atm

Densitas air (ρ)

= 995,4 kg/m3

= 62,141 lb m /ft3

Viskositas air (µ)

= 0,8034 cP

= 0,0005399 lb m /ft.s

Laju alir massa (F)

= 26.224,764 kg/jam

= 16,06 lb m /s

Laju alir volumetric, Q =

F

ρ

=

16,06 lbm / s = 0,26 ft 3 / s = 0,007 m3/s 3 62,141 lbm / ft

Desain Pompa Dari grafik 12.3 untuk mencari diameter optimum, didapat harga diameter optimum: D i,opt = 0,09 m = 3,54 in

(Peters, 2004)

Ukuran Spesifikasi Pipa Dari Appendiks A.5 Geankoplis, 1997, dipilih pipa commercial steel dengan ukuran sebagai berikut : Ukuran pipa nominal = 3,5 in Schedule number

= 40

Diameter dalam (ID)

= 3,548 in

= 0,296 ft

Diameter Luar (OD)

= 4,000 in

= 0,333 ft

Luas Penampang dalam (A t ) Kecepatan linier, v =

= 0,0687 ft2

Q 0,26 = = 3,78 ft / s At 0,0687

Universitas Sumatera Utara

Bilangan Reynold, N Re

=

ρ V D 62,141 × 3,78 × 0,296 = = 128.780 µ 0,0005399

Karena N Re > 4000, maka aliran turbulen Untuk pipa commercial steel diperoleh harga ε = 0,000046 m (Fig.12-1, Peters, 2004) Pada N Re = 128.780 diperoleh harga ε

D

=

0,000046 m = 0,0005 0,090 m

Maka harga f = 0,0045

(Fig.12-1, Peters, 2004)

Instalasi pipa

 A  v2 1 Sharp edge entrance = h c = 0,55 1 − 2  A1  2.α .g c  = 0,55 (1-0)

3,782 = 0,122 ft.lb f /lb m 2 (1) (32,174)

(3,78 ft / s ) 2 = (2)(0,75) 2 (32,174 lbm . ft / lb f .s 2 )

v2 2 elbow 90 , h f = n.Kf. 2.g c o

= 0,333 ft.lb f /lb m 1 check valve, h f = n.Kf.

v2 2.g c

= (1)(2,0)

(3,78 ft / s ) 2 2 (32,174 lbm . ft / lb f .s 2 )

= 0,444 ft.lb f /lb m Pipa Lurus 55 ft, F f

∆L. v 2 = 4f. D.2.g c = (4)(0,0045)

55 (3,78 ft / s ) 2 (0,296) .2. (32,174 lbm . ft / lb f .s 2 )

= 0,743 ft.lb f /lb m 1 Sharp edge exit

 A  v2 = h ex = 1 − 2  A1  2.α .g c  = (1-0)

3,782 = 0,222 ft.lb f /lb m 2 (1) (32,174)

Total Friksi : Σ F = 1,864 ft.lb f /lb m

Universitas Sumatera Utara

Kerja Pompa Dari persamaan Bernoulli :

 V2 g W = ∆Z + ∆ gc  2ag c

  + ∆(Pv ) + ΣF 

(Peters, 2004)

Tinggi pemompaan, ∆Z = 30 ft Velocity Head,

∆V 2 =0 2g c

Pressure Head, Static head, ∆Z

∆P

ρ

=0

32,174 ft / s 2 g = 30 ft = 30 ft.lb f /lb m gc 32,174 ft.lbm / lb f .s 2

Maka, W = 30 + 0 + 0 + 1,864 = 31,864 ft.lb f /lb m Daya Pompa P = W Q ρ = (31,864 ft.lb f /lb m )(0,26 ft3/s)(62,141 lb m /ft3) = 514,82 Efisiensi pompa 80% : P =

514,82 = 1,17 Hp 550 x 0,8

Digunakan pompa dengan daya standar 1,25 Hp Daya motor (efisiensi 85 %) =

1,25 Hp =1,47 Hp digunakan motor 1,5 Hp 0,85

LD.2 Bak Penampung (BPU) Fungsi

: tempat menampung air sementara dari pompa air sungai untuk diproses.

Bahan Konstruksi : Beton Bentuk

: Persegi Panjang dengan alas datar

Jumlah

: 1 unit

Kondisi Operasi

:

Temperatur

= 30 oC

Tekanan

= 1 atm

Densitas air (ρ)

= 995,4 kg/m3

= 62,141 lb m /ft3

Viskositas air (µ)

= 0,8034 cP

= 0,0005399 lb m /ft.s

Universitas Sumatera Utara

Laju alir massa (F)

= 26.224,764 kg/jam

Laju alir volumetric, Q = Kebutuhan

F

ρ

=

= 16,06 lb m /s

16,06 lbm / s = 0,26 ft 3 / s 3 62,141 lbm / ft

: 3 hari

Faktor Kelonggaran : 20 % Perhitungan : a. Volume Bak Volume larutan, V l =

26.224,764 kg / jam x 3 hari x 24 jam =1896,91 m3 3 995,4 kg / m

Volume bak, V t = (1 + 0,2) x 1896,91 m3 = 2276,29 m3 b. Spesifikasi Bak Asumsi apabila : Panjang Bak (P) = Lebar Bak (L) = 2 x Dalam Bak (T) Maka : Volume Bak = P x L x T 2276,29 m3 P3 Maka : P

= P x (P) x (0,5 P) = 4552,58 m3 = 16,57 m ≈ 17 m

L

= P = 17 m

T

= 0,5 P = 0,5 (17) = 8,5 m

LD.3 Pompa Utilitas (PU-02) Fungsi : Memompa air dari Bak Pengendapan (BP) ke clarifier (CL) Jenis : centrifugal pump Bahan Konstruksi

: Commercial steel

Jumlah : 1 unit Kondisi Operasi Temperatur

= 30 oC

Tekanan

= 1 atm

Densitas air (ρ)

= 995,4 kg/m3

= 62,141 lb m /ft3

Viskositas air (µ)

= 0,8034 cP

= 0,0005399 lb m /ft.s

Laju alir massa (F)

= 26.224,764 kg/jam

= 16,06 lb m /s

Universitas Sumatera Utara

Laju alir volumetric, Q =

F

ρ

=

16,06 lbm / s = 0,26 ft 3 / s = 0,007 m3/s 3 62,141 lbm / ft

Desain Pompa Dari grafik 12.3 untuk mencari diameter optimum, didapat harga diameter optimum: D i,opt = 0,09 m = 3,54 in

(Peters, 2004)

Ukuran Spesifikasi Pipa Dari Appendiks A.5 Geankoplis, 1997, dipilih pipa commercial steel dengan ukuran sebagai berikut : Ukuran pipa nominal = 3,5 in Schedule number

= 40

Diameter dalam (ID)

= 3,548 in

= 0,296 ft

Diameter Luar (OD)

= 4,000 in

= 0,333 ft = 0,0687 ft2

Luas Penampang dalam (A t ) Kecepatan linier, v =

Q 0,26 = = 3,78 ft / s At 0,0687

Bilangan Reynold, N Re

=

ρ V D 62,141 × 3,78 × 0,296 = = 128.780 µ 0,0005399

Karena N Re > 4000, maka aliran turbulen Untuk pipa commercial steel diperoleh harga ε = 0,000046 m (Fig.12-1, Peters, 2004) Pada N Re = 128.780 diperoleh harga ε

D

=

0,000046 m = 0,0005 0,090 m

Maka harga f = 0,0045

(Fig.12-1, Peters, 2004)

Instalasi pipa 1 Sharp edge entrance = h c

 A2  v 2   = 0,55 1 − A 1  2.α .g c  3,782 = 0,55 (1-0) = 0,122 ft.lb f /lb m 2 (1) (32,174)

Universitas Sumatera Utara

v2 2.g c

2 elbow 90 o, h f = n.Kf.

= (2)(0,75)

(3,78 ft / s ) 2 2 (32,174 lbm . ft / lb f .s 2 )

= 0,333 ft.lb f /lb m v2 2.g c

1 check valve, h f = n.Kf.

= (1)(2,0)

(3,78 ft / s ) 2 2 (32,174 lbm . ft / lb f .s 2 )

= 0,444 ft.lb f /lb m = 4f.

Pipa Lurus 55 ft, F f

∆L. v 2 D.2.g c

55 (3,78 ft / s ) 2 = (4)(0,0045) (0,296) .2. (32,174 lbm . ft / lb f .s 2 ) = 0,743 ft.lb f /lb m

 A  v2 = h ex = 1 − 2  A1  2.α .g c 

1 Sharp edge exit

= (1-0)

3,782 = 0,222 ft.lb f /lb m 2 (1) (32,174)

Total Friksi : Σ F = 1,864 ft.lb f /lb m

Kerja Pompa Dari persamaan Bernoulli : W = ∆Z

 V2 g + ∆ gc  2ag c

  + ∆(Pv ) + ΣF 

(Peters, 2004)

Tinggi pemompaan, ∆Z = 15 ft Velocity Head, Pressure Head, Static head, ∆Z

∆V 2 =0 2g c ∆P

ρ

=0

32,174 ft / s 2 g = 15 ft = 15 ft.lb f /lb m gc 32,174 ft.lbm / lb f .s 2

Maka, W = 15 + 0 + 0 + 1,864 = 16,864 ft.lb f /lb m

Universitas Sumatera Utara

Daya Pompa P = W Q ρ = (16,864 ft.lb f /lb m )(0,26 ft3/s)(62,141 lb m /ft3) = 272,47 ft.lbf/s Efisiensi pompa 80% : P =

272,47 = 0,62 Hp 550 x 0,8

Digunakan pompa dengan daya standar 0,75 Hp Daya motor (efisiensi 85 %) =

0,75 Hp = 0,88 Hp digunakan motor 1 Hp 0,85

LD.4 Tangki Pelarutan Alum, Al 2 (SO 4 ) 3 (TU-01) Fungsi

: Membuat larutan alum [Al 2 (SO 4 ) 3 ]

Bentuk

: Silinder tegak dengan alas dan tutup datar

Bahan konstruksi : Carbon Steel SA–283 grade C Data : Kondisi pelarutan: Temperatur = 30 °C Tekanan Al 2 (SO 4 ) 3 yang digunakan

= 1 atm = 50 ppm

Al 2 (SO 4 ) 3 yang digunakan berupa larutan 30 % (% berat) Al 2 (SO 4 ) 3 yang dibutuhkan

= 1,31 kg/jam

Laju massa larutan Al 2 (SO 4 ) 3 = 1,31 / 30% = 4,37 kg/jam Densitas Al 2 (SO 4 ) 3 30 %

= 1363 kg/m3 = 85,089 lb m /ft3

Kebutuhan perancangan

= 30 hari

Faktor keamanan

= 20 %

(Perry, 1999)

Perhitungan: Ukuran Tangki Volume larutan, Vl =

4,37 kg/jam × 24 jam/hari × 30 hari 1363 kg/m3

= 2,31 m3 Volume tangki, V t = 1,2 × 2,31 m3 = 2,772 m3 Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder tangki, D : H = 2 : 3

Universitas Sumatera Utara

1 2 πD H 4 1 3  2,772 m3 = πD 2  D  4 2  3 2,772 m3 = πD3 8 V=

Maka:

D = 1,33 m H = 1,99 m

Tinggi cairan dalam tangki

=

volume cairan x tinggi silinder volume silinder

=

(2,31)(1,99) = 1,66 m (2,772)

LD.5 Tangki Pelarutan Na 2 CO 3 (TU-02) Fungsi

: Membuat larutan Na 2 CO 3 30% berat

Bentuk

: Silinder tegak dengan alas dan tutup datar

Bahan konstruksi : Carbon Steel SA–283 grade C Data : Kondisi pelarutan: Temperatur = 30 °C Tekanan Na 2 CO 3 yang digunakan

= 1 atm = 27 ppm

Na 2 CO 3 yang digunakan berupa larutan 30 % (% berat) Na 2 CO 3 yang dibutuhkan

= 0,71 kg/jam

Laju massa larutan Na 2 CO 3

= 0,71 / 30 % = 2,37 kg/jam

Densitas Na 2 CO 3 30 %

= 1327 kg/m3 = 85,089 lb m /ft3

Kebutuhan perancangan

= 30 hari

Faktor keamanan

= 20 %

(Perry, 1999)

Perhitungan: Ukuran Tangki Volume larutan, Vl =

2,37 kg/jam × 24 jam/hari × 30 hari 1327 kg/m 3

= 1,28 m3

Universitas Sumatera Utara

Volume tangki, V t = 1,2 × 1,28 m3 = 1,536 m3 Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder tangki, D : H = 2 : 3 1 2 πD H 4 1 3  1,536 m3 = πD 2  D  4 2  3 1,536 m3 = πD3 8 V=

Maka:

D = 1,09 m H = 1,64 m

Tinggi cairan dalam tangki

=

volume cairan x tinggi silinder volume silinder

=

(1,28)(1,64) = 1,37 m (1,536)

LD.6 Clarifier (CL) Fungsi

: Memisahkan endapan (flok-flok) yang terbentuk karena penambahan alum dan soda abu

Bahan konstruksi : Carbon steel SA-283, Grade C Data : Laju massa air (F 1 )

= 26.224,764 kg/jam

Laju larutan Al 2 (SO4) 3 (F 2 )

= 4,37 kg/jam

Laju larutan Na 2 CO 3 (F 3 )

= 2,37 kg/jam

Laju massa total, m

= 26.231,504 kg/jam = 7,29 kg/detik

Densitas Al 2 (SO 4 ) 3

= 1,363 gr/ml

(Perry, 1999)

Densitas Na 2 CO 3

= 1,327 gr/ml

(Perry, 1999)

Densitas air

= 0,9954 gr/ml

(Perry, 1999)

Reaksi koagulasi: Al 2 (SO 4 ) 3 + 3 Na 2 CO 3 + 3 H 2 O → 2 Al(OH) 3 + 3 Na 2 SO 4 + 3CO 2 Perhitungan: Terminal settling velocity dan Hukum Stokes

Universitas Sumatera Utara

Ut =

D 2 ( ρ s − ρ )g 18µ

(Ulrich,1984)

dimana : µ t = kecepatan terminal pengendapan (cm/s) D = diameter partikel = 0,002 cm

(Perry, 1999)

ρ s = densitas partikel campuran ρ = densitas air = 0,9954 gr/ml µ = viskositas campuran = 0,00836 (gr/cm.s) g

= percepatan gravitasi = 980 cm/s2

Kecepatan terminal pengendapan Densitas larutan,

ρ=

(26.224,764 + 4,37 + 2,37 ) 26.224,764 4,37 2,37 + + 0,9954 1,363 1,327

ρ = 0,9954 gr/ml = 995,4 kg/m3 = 62,141 lbm/ft Densitas partikel,

ρ=

(4,37 + 2,37 ) 4,37 2,37 + 1,363 1,327

ρ = 1,3503 gr/ml = 1350,3 kg/m3 = 84,296 lbm/ft

Sehingga, 0,0022 × (1,3503 − 0,9954 ) × 980 Ut = 18 × 0,00836 = 0,0092 cm / s

Universitas Sumatera Utara

Ukuran Clarifier Laju alir volumetrik, Q =

7,29 kg / det ik = 0,007 m3/detik = 70.10-4 m3/detik 3 995,4 kg / m

Q = 4.10-4 x D2

(Ulrich, 1984)

Dimana : Q = laju alir volumetrik umpan, m3/detik D = diameter clarifier, m Sehingga : 1

1

−4  Q  2  70.10  2 D=  = −4   4.10− 4   4.10   

= 4,18 m = 13,71 ft = 164,57 in Ditetapkan tinggi clarifier, H = 15 ft = 4,57 m

Waktu Pengendapan t=

Ht 4,57 m x100 cm / m = 49.673,91 detik = 13,798 jam = 14 jam = Ut 0,0092 cm / det ik

Tebal Dinding Clarifier Direncanakan digunakan bahan konstruksi Carbon Steel SA-283 Grade C. Dari tabel 13.1 hal 251 Brownell & Young, diperoleh data : - Allowable working stress (S) : 12.650 lb/in2 - Efisiensi sambungan (E)

: 0,85

- Umur alat (A) direncanakan : 10 tahun - Faktor korosi

: 0,042 in

- Tekanan operasi, Po

: 1 atm = 14,7 psi

- Tekanan hidrostatik

:

P=

( Hs −1) ρ (15 −1) . 62,141 lbm / ft 3 = = 6,04 psi 144 144

- Faktor kelonggaran

=5%

Universitas Sumatera Utara

- Tekanan desain

= 1,05 x (14,7 + 6,04) = 21,777 psi

Tebal Dinding Clarifier Tebal shell tangki: PD + Cc 2SE − 0,6P (21,777 psi) (164,57 in) = + 0,42 2(12.650psi)(0,85) − 0,6(21,777 psi) = 0,59 in

t=

Tebal shell standar yang digunakan = 3/ 4 in

(Brownell,1959)

Daya Clarifier P = 0,006 D2

(Ulrich, 1984)

dimana: P = daya yang dibutuhkan, hp Sehingga, P = 0,006 × (4,18)2 = 0,105 kW = 0,14 hp Maka digunakan pompa standar dengan daya 0,25 hp

L.D.7 Pompa Utilitas (PU-03) Fungsi

: untuk memompakan air dari clarifier ke sand filter

Jenis

: pompa sentrifugal

Laju alir massa (F)

= 26.231,504 kg/jam

= 16,06 lbm/s

Densitas campuran (ρ)= 0,99624 kg/liter

= 62,1931 lbm/ft3

Viskositas bahan

= 0,0005618 lbm/ft.s

= 0,8360 cP

Universitas Sumatera Utara

F

Laju alir volume (Q) =

ρ

=

16,06 = 0,26 ft3/s = 0,007 m3/s 62,1931

Perencanaan pompa : Diameter pipa optimum : Dari grafik 12.3 untuk mencari diameter optimum, didapat harga diameter optimum: D i,opt = 0,09 m = 3,54 in

(Peters, 2004)

Ukuran Spesifikasi Pipa Dari Appendiks A.5 Geankoplis, 1997, dipilih pipa commercial steel dengan ukuran sebagai berikut : Ukuran pipa nominal = 3,5 in Schedule number

= 40

Diameter dalam (ID)

= 3,548 in

= 0,296 ft

Diameter Luar (OD)

= 4,000 in

= 0,333 ft = 0,0687 ft2

Luas Penampang dalam (A t )

Kecepatan rata-rata fluida dalam pipa : V =

Q A

=

0,26 = 3,78 ft/s 0,0687

Sehingga : N Re

=

ρ ×V × D µ

=

62,1931 × 3,78 × 0,296 = 123.863,68 0,0005618

Karena N Re > 4000, maka aliran turbulen Untuk pipa commercial steel diperoleh harga ε = 0,000046 m (Fig.12-1, Peters, 2004) Pada N Re = 123.863,68 diperoleh harga ε

Maka harga f = 0,0045

D

=

0,000046 m = 0,0005 0,090 m (Fig.12-1, Peters, 2004)

Universitas Sumatera Utara

Instalasi pipa

 A  v2 1 Sharp edge entrance = h c = 0,55 1 − 2  A1  2.α .g c  = 0,55 (1-0) v2 2.g c

2 elbow 90 o, h f = n.Kf.

3,782 = 0,122 ft.lb f /lb m 2 (1) (32,174)

= (2)(0,75)

(3,78 ft / s ) 2 2 (32,174 lbm . ft / lb f .s 2 )

= 0,333 ft.lb f /lb m v2 1 check valve, h f = n.Kf. 2.g c

(3,78 ft / s ) 2 = (1)(2,0) 2 (32,174 lbm . ft / lb f .s 2 ) = 0,444 ft.lb f /lb m

= 4f.

Pipa Lurus 55 ft, F f

∆L. v 2 D.2.g c

55 (3,78 ft / s ) 2 = (4)(0,0045) (0,296) .2. (32,174 lbm . ft / lb f .s 2 ) = 0,743 ft.lb f /lb m

 A  v2 = h ex = 1 − 2  A1  2.α .g c 

1 Sharp edge exit

= (1-0)

3,782 = 0,222 ft.lb f /lb m 2 (1) (32,174)

Total Friksi : Σ F = 1,864 ft.lb f /lb m Kerja Pompa Dari persamaan Bernoulli : W = ∆Z

 V2 g + ∆ gc  2ag c

  + ∆(Pv ) + ΣF 

(Peters, 2004)

Tinggi pemompaan, ∆Z = 15 ft ∆V 2 Velocity Head, =0 2g c Pressure Head,

∆P

ρ

=0

Universitas Sumatera Utara

Static head, ∆Z

32,174 ft / s 2 g = 15 ft = 15 ft.lb f /lb m gc 32,174 ft.lbm / lb f .s 2

Maka, W = 15 + 0 + 0 + 1,864 = 16,864 ft.lb f /lb m Daya Pompa P = W Q ρ = (16,864 ft.lb f /lb m )(0,26 ft3/s)(62,1931 lb m /ft3) = 272,69 ft.lbf/s Efisiensi pompa 80% : P =

272,69 = 0,62 Hp 550 x 0,8

Digunakan pompa dengan daya standar 0,75 Hp Daya motor (efisiensi 85 %) =

LD.8

0,75 Hp = 0,88 Hp digunakan motor 1 Hp 0,85

Sand Filter (SF) Fungsi

: untuk menyaring kotoran-kotoran keluaran dari clarifier

Tipe

: silinder tegak dengan tutup ellipsoidal

Data desain : -

Laju alir

= 26.224,764 kg/jam

-

Densitas

= 995,4 kg/m3

-

Tekanan

= 1 atm

-

Suhu

= 30 0C

-

Lama penyaringan= 1 jam operasi

= 62,141 lb m /ft3

Perhitungan : 

Kapasitas sand filter laju alir densitas 26.224,764 kg / jam = = 26,35 m3 / jam 995,4 kg / m3

Volume sand filter =



Faktor keamanan = 20 %



Volume sand filter = 1,2 × 26,35 m3/jam = 31,62 m3/jam = 139,22 gpm

Universitas Sumatera Utara



Spesifikasi sand filter Dari Tabel V (Nalco, 1958) untuk debit air < 185 gpm, maka spesifikasinya adalah sebagai berikut :



-

Diameter penyaring

= 144 in

-

Luas permukaan penyaringan = 113 ft2

-

Kecepatan aliran penyaringan = 10 gpm/ft2

Menghitung tinggi sand filter H = 1,25 × D = 1,25 × 144 in = 180 in = 4,572 m = 14,994 ft



Tekanan hidrostatik P=

:

( Hs −1) ρ (14,994 −1) . 62,141 lbm / ft 3 = = 6,04 psi 144 144

P total = P (1 atm) + P = 14,694 + 6,04 = 20,734 psi 

Tebal tangki Untuk cylindrical shells : t=

P.r + Cc S .Ej − 0,6 P

(Timmerhaus, 2004)

dimana : P = maximum allowable internal pressure r = jari-jari tangki S = maximum allowable working stress Ej = joint efficiency Cc= allowance for corrosion

Universitas Sumatera Utara

Untuk bahan konstruksi Carbon steel, SA–285, Gr.C S = 13.700 Psi Ej = 0,85 Cc= 0,125 in Sehingga ; t=

20,734 Psi × 90 in + 0,125 in 13.700 Psi × 0,85 − 0,6 × 20,734 Psi

= 0,28 in

Maka dipilih tebal silinder standar 1/2 in

LD.9 Pompa Utilitas (PU-04) Fungsi

: untuk memompakan air dari sand filter ke menara air

Jenis

: pompa sentrifugal

Laju alir massa (F)

= 26.224,764 kg/jam

= 16,06 lbm/s

Densitas campuran (ρ)= 0,9954 kg/liter

= 62,141 lbm/ft3

Viskositas bahan

= 0,0005399 lbm/ft.s

= 0,8034 cP

Laju alir volume (Q) =

F

ρ

=

16,06 62,141

= 0,26 ft3/s = 0,007 m3/s

Desain Pompa Dari grafik 12.3 untuk mencari diameter optimum, didapat harga diameter optimum: D i,opt = 0,09 m = 3,54 in

(Peters, 2004)

Ukuran Spesifikasi Pipa Dari Appendiks A.5 Geankoplis, 1997, dipilih pipa commercial steel dengan ukuran sebagai berikut :

Universitas Sumatera Utara

Ukuran pipa nominal = 3,5 in Schedule number

= 40

Diameter dalam (ID)

= 3,548 in

= 0,296 ft

Diameter Luar (OD)

= 4,000 in

= 0,333 ft = 0,0687 ft2

Luas Penampang dalam (A t ) Kecepatan linier, v =

0,26 Q = = 3,78 ft / s At 0,0687

Bilangan Reynold, N Re

=

ρ V D 62,141 × 3,78 × 0,296 = = 128.780 µ 0,0005399

Karena N Re > 4000, maka aliran turbulen Untuk pipa commercial steel diperoleh harga ε = 0,000046 m (Fig.12-1, Peters, 2004) Pada N Re = 128.780 diperoleh harga ε

D

0,000046 m = 0,0005 0,090 m

=

Maka harga f = 0,0045

(Fig.12-1, Peters, 2004)

Instalasi pipa  A  v2 1 Sharp edge entrance = h c = 0,55 1 − 2  A1  2.α .g c  = 0,55 (1-0) 2 elbow 90 o, h f = n.Kf.

v2 2.g c

3,782 = 0,122 ft.lb f /lb m 2 (1) (32,174)

= (2)(0,75)

(3,78 ft / s ) 2 2 (32,174 lbm . ft / lb f .s 2 )

= 0,333 ft.lb f /lb m 1 check valve, h f = n.Kf.

v2 2.g c

= (1)(2,0)

(3,78 ft / s ) 2 2 (32,174 lbm . ft / lb f .s 2 )

= 0,444 ft.lb f /lb m Pipa Lurus 55 ft, F f

∆L. v 2 = 4f. D.2.g c

Universitas Sumatera Utara

= (4)(0,0045)

55 (3,78 ft / s ) 2 (0,296) .2. (32,174 lbm . ft / lb f .s 2 )

= 0,743 ft.lb f /lb m 1 Sharp edge exit

= h ex

 A2  v 2  = 1 − A1  2.α .g c  3,782 = (1-0) = 0,222 ft.lb f /lb m 2 (1) (32,174)

Total Friksi : Σ F = 1,864 ft.lb f /lb m

Kerja Pompa Dari persamaan Bernoulli :

 V2 g W = ∆Z + ∆ gc  2ag c

  + ∆(Pv ) + ΣF 

(Peters, 2004)

Tinggi pemompaan, ∆Z = 20 ft Velocity Head, Pressure Head, Static head, ∆Z

∆V 2 =0 2g c ∆P

ρ

=0

32,174 ft / s 2 g = 20 ft = 20 ft.lb f /lb m gc 32,174 ft.lbm / lb f .s 2

Maka, W = 20 + 0 + 0 + 0,894 = 20,894 ft.lb f /lb m Daya Pompa P = W Q ρ = (20,894 ft.lb f /lb m )(0,26 ft3/s)(62,141 lb m /ft3) = 337,58 Efisiensi pompa 80% : P =

337,58 = 0,77 Hp 550 x 0,8

Digunakan pompa dengan daya standar 1 Hp Daya motor (efisiensi 85 %) =

1 Hp =1,18 Hp digunakan motor 1,25 Hp 0,85

Universitas Sumatera Utara

LD.10 Menara Air (MA) Fungsi : Menampung air sementara untuk didistribusikan ke unit lain, dan sebagian dipakai sebagai air domestik. Jenis : Selinder tegak dengan alas dan tutup datar Bahan Konstruksi

: Carbon steel SA – 283 grade C

Jumlah : 1 unit

Kondisi Operasi Temperatur

= 30 oC

Tekanan

= 1 atm

Densitas air (ρ)

= 995,4 kg/m3

= 62,141 lb m /ft3

Viskositas air (µ)

= 0,8034 cP

= 0,0005399 lb m /ft.s

Laju alir massa (F)

= 26.224,764 kg/jam

= 16,06 lbm/s

Laju alir volume (Q) = Faktor keamanan

F

ρ

=

16,06 = 0,26 ft3/s = 0,007 m3/s 62,141

= 20 %

Kebutuhan Perancangan = 3 jam

Perhitungan : a. Volume Tangki Volume air, V l =

26.224,764 kg / jam x 3 jam = 79,04 m3 995,4 kg / m3

Volume tangki, V t = (1 + 0,2) x 79,04 m3 = 94,848 m3 b. Spesifikasi Tangki Silinder (Shell) Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi, D : H = 3 : 4 Vs =

π D2 4

Maka, V s =

(Brownell, 1959)

H

π D2  4 4

  D 3 

Universitas Sumatera Utara

Vs =

π D3

94,848 m3 =

3

π D3 3

Maka, D = 4,49 m ≈ 4,5 m Dan

H=6m≈6m

Tinggi air dalam tangki (H s ) =

vl vtotal

x H=

79,04 x6m=5m 94,848

Tebal Tangki Tekanan hidrostatik P

= ρ x g x Hs

air

= 995,4 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 5 m = 48,7746 kPa Tekanan operasi = 1 atm = 101,325 kPa P

= 48,7746 kPa + 101,325 kPa = 150,0996 kPa

Faktor kelonggaran 5 % Maka, P

desain

= (1,05) x 150,0996 kPa = 157,605 kPa

Joint Efficiency (E) = 0,85

(Peters,2004)

Allowable stress (S) = 12.650 psi = 87.218,714 kPa (Brownell,1959)

Tebal Shell, t =

PD 2 SE − 1,2 P

(Peters,2004)

Maka, tebal shell : t=

(157,605 kPa) (4,5 m) = 0,0048 m = 0,189 in 2 (87.218,714 kPa)(0,85) − 1,2(157,605)

Faktor korosi = 1/2 in Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,189 in + 1/2 in = 0,689 in Tebal Shell standard yang digunakan = 3/4 in

(Brownell,1959)

Tutup terbuat dari bahan yang sama dengan dinding tangki dan ditetapkan tebal tutup 3/4 in

Universitas Sumatera Utara

LD.11 Tangki Pelarutan Asam Sulfat H 2 SO 4 (TU-03) Fungsi

: Membuat larutan asam sulfat

Bentuk

: Silinder tegak dengan alas dan tutup datar

Bahan konstruksi : Low Alloy Steel SA–203 grade A Kondisi pelarutan : Temperatur = 30 °C ; Tekanan = 1 atm H 2 SO 4 yang digunakan mempunyai konsentrasi 5 % (% berat) Laju massa H 2 SO 4

= 0,11 kg/jam = 2,6 kg/hari

Densitas H 2 SO 4

= 1061,7 kg/m3 = 66,2796 lb m /ft3

Kebutuhan perancangan

= 30 hari

Faktor keamanan

= 20 %

Ukuran Tangki Volume larutan, Vl =

(Perry, 1999)

2,6 kg/hari × 30 hari = 1,47 m3 3 0,05 × 1061,7 kg/m

Volume tangki, V t = 1,2 × 1,47 m3 = 1,764 m3 Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder tangki, D : H = 3 : 4 1 2 πD H 4 1 4  1,764 m3 = πD 2  D  4 3  1 1,764 m3 = πD3 3 Maka: V=

D = 1,19 m = 46,85 in = 3,9 ft H = 1,59 m Tinggi larutan H 2 SO 4 dalam tangki =

1,59 m x 1,47 m3 = 1,325 m 1,764 m3

LD.12 Penukar Kation / Cation Exchanger (KE) Fungsi

: untuk mengurangi kesadahan air dan mengalir ke anion

Tipe

: silinder tegak dengan tutup dan alas ellipsoidal

Bahan konstruksi

: Carbon steel SA-283 grade C

Kondisi penyimpanan : Temperatur = 30 °C

Universitas Sumatera Utara

Tekanan

= 1 atm

Data : Laju alir massa (F)

= 4707,273 kg/jam

= 2,88 lbm/s

Densitas campuran (ρ) = 0,9954 kg/liter

= 62,141 lbm/ft3

Viskositas bahan

= 0,0005399 lbm/ft.s

= 0,8034 cP

Laju alir volume (Q) =

F

ρ

2,88 = 0,046 ft3/s = 0,001 m3/s 62,141

=

Kebutuhan perancangan = 1 jam Faktor keamanan

= 20 %

Ukuran Cation Exchanger Dari Tabel 12.4, The Nalco Water Handbook, diperoleh: - Diameter penukar kation

= 2 ft = 0,6096 m

- Luas penampang penukar kation = 3,14 ft2 Tinggi resin dalam cation exchanger = 2,5 ft Tinggi silinder = 1,2 × 2,5 ft = 3 ft = 0,9144 m Diameter tutup = diameter tangki = 0,6096 m Rasio axis = 2 : 1 Tinggi tutup =

1  0,6096   = 0,1524 m  2 2 

(Brownell,1959)

Sehingga, tinggi cation exchanger = 0,9144 m + 0,1524 m = 1,0668 m Tebal Dinding Tangki Tekanan operasi = 1 atm = 101,325 kPa = 14,696 psi Faktor kelonggaran = 15 % Maka, P design = (1,15) (101,325 kPa) = 116,5328 kPa = 16,9004 psia

Universitas Sumatera Utara

Joint efficiency = 0,85

(Brownell, 1959)

Allowable stress = 12.650 psia = 87.218,714 kPa

(Brownell, 1959)

Tebal shell tangki: PD 2SE − 1,2P (116,5328 kPa) (0,6069 m) = 2(87.218,714 kPa)(0,85) − 1,2(116,5328 kPa) = 0,00047 m = 0,0189 in

t=

Faktor korosi

= 0,42 in

Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,0189 in + 0,42 in = 0,4389 in Tebal shell standar yang digunakan = ½ in

(Brownell, 1959)

LD.13 Pompa Utilitas (PU-05) Fungsi

: untuk memompakan air dari cation exchanger ke anion exchanger

Jenis

: pompa sentrifugal

Laju alir massa (F)

= 4707,273 kg/jam = 2,88 lbm/s

Densitas campuran (ρ) = 0,9954 kg/liter

= 62,141 lbm/ft3

Viskositas bahan

= 0,0005399 lbm/ft.s

Laju alir volume (Q) =

= 0,8034 cP F

ρ

=

2,88 = 0,046 ft3/s = 0,001 m3/s 62,141

Perencanaan pompa : Diameter pipa optimum : Dari grafik 12.3 untuk mencari diameter optimum, didapat harga diameter optimum: D i,opt = 0,035 m = 1,38 in

(Peters, 2004)

Universitas Sumatera Utara

Dipilih material pipa commercial steel 11/ 4

in schedule 40,dengan

(Foust,1979): Diameter dalam (ID)

= 1,380 in = 0,115 ft

Diameter luar (OD)

= 1,660 in = 0,138 ft

Luas penampang pipa (A) = 0,0104 ft2 (inside sectional area) Kecepatan rata-rata fluida dalam pipa : V =

Q A

=

0,046 0,0104

= 4,42 ft/s

Sehingga : N Re

=

ρ ×V × D µ

=

62,141 × 4,42 × 0,115 = 58.503,93 0,0005399

Karena N Re > 4000, maka aliran turbulen Untuk pipa commercial steel diperoleh harga ε = 0,000046 m Pada N Re = 58.503,93 diperoleh harga ε

D

=

0,000046 m = 0,0013 0,035 m

Maka harga f = 0,006

(Fig.12-1, Peters, 2004)

Instalasi pipa

 A  v2 1 Sharp edge entrance = h c = 0,55 1 − 2  A1  2.α .g c  = 0,55 (1-0) 2 elbow 90 o, h f = n.Kf.

v2 2.g c

4,422 = 0,167 ft.lb f /lb m 2 (1) (32,174)

= (2)(0,75)

(4,42 ft / s ) 2 2 (32,174 lbm . ft / lb f .s 2 )

= 0,455 ft.lb f /lb m

Universitas Sumatera Utara

v2 2.g c

1 check valve, h f = n.Kf.

= (1)(2,0)

(4,42 ft / s ) 2 2 (32,174 lbm . ft / lb f .s 2 )

= 0,607 ft.lb f /lb m Pipa Lurus 55 ft, F f

= 4f.

∆L. v 2 D.2.g c

55 (4,42 ft / s ) 2 (0,115) .2. (32,174 lbm . ft / lb f .s 2 )

= (4)(0,006)

= 3,485 ft.lb f /lb m

 A  v2 = h ex = 1 − 2  A1  2.α .g c 

1 Sharp edge exit

= (1-0)

4,422 = 0,304 ft.lb f /lb m 2 (1) (32,174)

Total Friksi : Σ F = 5,018 ft.lb f /lb m

Kerja Pompa Dari persamaan Bernoulli : W = ∆Z

 V2 g + ∆ gc  2ag c

  + ∆(Pv ) + ΣF 

(Peters, 2004)

Tinggi pemompaan, ∆Z = 5 ft Velocity Head,

Pressure Head, Static head, ∆Z

∆V 2 =0 2g c ∆P

ρ

=0

32,174 ft / s 2 g = 5 ft = 5 ft.lb f /lb m gc 32,174 ft.lbm / lb f .s 2

Maka, W = 5 + 0 + 0 + 5,018 = 10,018 ft.lb f /lb m Daya Pompa P = W Q ρ = (10,018 ft.lb f /lb m )(0,046 ft3/s)(62,141 lb m /ft3) = 28,64 Efisiensi pompa 80% : P =

28,64 = 0,07 Hp 550 x 0,8

Universitas Sumatera Utara

Digunakan pompa dengan daya standar 0,25 Hp Daya motor (efisiensi 85 %) =

0,25 Hp = 0,29 Hp digunakan motor 0,5 Hp 0,85

LD.14 Tangki Pelarutan NaOH (TU-04) Fungsi

: Tempat membuat larutan NaOH

Bentuk

: Silinder tegak dengan alas dan tutup datar

Bahan konstruksi : Carbon Steel, SA-283, grade C Jumlah

:1

Data : NaOH yang dipakai berupa larutan 4% (% berat) Laju massa NaOH

= 0,1 kg/jam = 2,46 kg/hari

Densitas NaOH = 1518 kg/m3 = 94,7654 lbm/ft3 (Perry, 1999) Kebutuhan perancangan

= 30 hari

Faktor keamanan

= 20%,

Ukuran Tangki Volume larutan, Vl =

2,46 kg/hari × 30 hari = 1,22 m3 3 0,04 × 1518 kg/m

Volume tangki, V t = 1,2 × 1,22 m3 = 1,464 m3 Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder tangki, D : H = 3 : 4 1 2 πD H 4 1 4  1,464 m3 = πD 2  D  4 3  1 1,464 m3 = πD3 3 Maka: V=

D = 1,12 m = 44,03 in = 3,67 ft H = 1,49 m Tinggi larutan NaOH dalam tangki =

1,49 m x 1,22 m3 = 1,24 m 1,464 m3

Universitas Sumatera Utara

LD.15 Penukar Anion / Anion Exchanger (AE) Fungsi

: untuk mengurangi kesadahan air

Tipe

: silinder tegak dengan tutup dan alas ellipsoidal

Bahan konstruksi

: Carbon steel SA-283 grade C

Kondisi penyimpanan : Temperatur = 30 °C Tekanan

= 1 atm

Data : Laju massa air

= 4707,273 kg/jam

=

2,88 lbm/s

Densitas air

= 995,4 kg/m3 = 62,141 lbm/ft3

(Geankoplis,1997)

Kebutuhan perancangan = 1 jam Faktor keamanan

= 20 %

Ukuran Anion Exchanger Dari Tabel 12.4, The Nalco Water Handbook, diperoleh: - Diameter penukar anion

= 2 ft = 0,6096 m

- Luas penampang penukar kation = 3,14 ft2 Tinggi resin dalam anion exchanger = 2,5 ft Tinggi silinder = 1,2 × 2,5 ft = 3 ft = 0,9144 m Diameter tutup = diameter tangki = 0,6096 m Rasio axis = 2 : 1 Tinggi tutup =

1  0,6096   = 0,1524 m  2 2 

(Brownell,1959)

Sehingga, tinggi anion exchanger = 0,9144 m + 0,1524 m = 1,0668 m Tebal Dinding Tangki Tekanan operasi = 1 atm = 101,325 kPa = 14.696 psi Faktor kelonggaran = 15 %

Universitas Sumatera Utara

Maka, P design = (1,1 5) (101,325 kPa) = 116,5238 kPa = 16,9004 psia Joint efficiency = 0,85

(Brownell, 1959)

Allowable stress = 12.650 psia = 87.218,714 kPa

(Brownell, 1959)

Tebal shell tangki: PD 2SE − 1,2P (116,5328 kPa) (0,6069 m) = 2(87.218,714 kPa)(0,85) − 1,2(116,5328 kPa) = 0,00047 m = 0,0189 in

t=

Faktor korosi

= 0,42 in

Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,0189 in + 0,42 in = 0,4389 in Tebal shell standar yang digunakan = ½ in

(Brownell, 1959)

LD.16 Pompa Utilitas (PU-06) Fungsi

: untuk memompakan air dari anion exchanger ke deaerator

Jenis

: pompa sentrifugal

Laju alir massa (F)

= 4707,273 kg/jam = 2,88 lbm/s

Densitas campuran (ρ) = 0,9954 kg/liter

= 62,141 lbm/ft3

Viskositas bahan

= 0,0005399 lbm/ft.s

Laju alir volume (Q) =

= 0,8034 cP F

ρ

=

2,88 = 0,046 ft3/s = 0,001 m3/s 62,141

Universitas Sumatera Utara

Perencanaan pompa : Diameter pipa optimum : Dari grafik 12.3 untuk mencari diameter optimum, didapat harga diameter optimum: D i,opt = 0,035 m = 1,38 in

(Peters, 2004)

Dipilih material pipa commercial steel 11/ 4

in schedule 40,dengan

(Foust,1979): Diameter dalam (ID)

= 1,380 in = 0,115 ft

Diameter luar (OD)

= 1,660 in = 0,138 ft

Luas penampang pipa (A) = 0,0104 ft2 (inside sectional area) Kecepatan rata-rata fluida dalam pipa : V =

Q A

=

0,046 0,0104

= 4,42 ft/s

Sehingga : N Re

=

ρ ×V × D µ

=

62,141 × 4,42 × 0,115 = 58.503,93 0,0005399

Karena N Re > 4000, maka aliran turbulen Untuk pipa commercial steel diperoleh harga ε = 0,000046 m Pada N Re = 58.503,93 diperoleh harga ε

D

=

0,000046 m = 0,0013 0,035 m

Maka harga f = 0,006

(Fig.12-1, Peters, 2004)

Instalasi pipa  A  v2 1 Sharp edge entrance = h c = 0,55 1 − 2  A1  2.α .g c  = 0,55 (1-0)

4,422 = 0,167 ft.lb f /lb m 2 (1) (32,174)

Universitas Sumatera Utara

v2 2.g c

2 elbow 90 o, h f = n.Kf.

= (2)(0,75)

(4,42 ft / s ) 2 2 (32,174 lbm . ft / lb f .s 2 )

= 0,455 ft.lb f /lb m v2 2.g c

1 check valve, h f = n.Kf.

= (1)(2,0)

(4,42 ft / s ) 2 2 (32,174 lbm . ft / lb f .s 2 )

= 0,607 ft.lb f /lb m = 4f.

Pipa Lurus 55 ft, F f

∆L. v 2 D.2.g c

55 (4,42 ft / s ) 2 = (4)(0,006) (0,115) .2. (32,174 lbm . ft / lb f .s 2 ) = 3,485 ft.lb f /lb m

 A  v2 = h ex = 1 − 2  A1  2.α .g c 

1 Sharp edge exit

= (1-0)

4,422 = 0,304 ft.lb f /lb m 2 (1) (32,174)

Total Friksi : Σ F = 5,018 ft.lb f /lb m

Kerja Pompa Dari persamaan Bernoulli : W = ∆Z

 V2 g + ∆ gc  2ag c

  + ∆(Pv ) + ΣF 

(Peters, 2004)

Tinggi pemompaan, ∆Z = 25 ft Velocity Head, Pressure Head, Static head, ∆Z

∆V 2 =0 2g c ∆P

ρ

=0

32,174 ft / s 2 g = 25 ft = 25 ft.lb f /lb m gc 32,174 ft.lbm / lb f .s 2

Maka, W = 25 + 0 + 0 + 5,018 = 30,018 ft.lb f /lb m

Universitas Sumatera Utara

Daya Pompa P = W Q ρ = (30,018 ft.lb f /lb m )(0,046 ft3/s)(62,141 lb m /ft3) = 85,81 Efisiensi pompa 80% : P =

85,81 = 0,19 Hp 550 x 0,8

Digunakan pompa dengan daya standar 0,25 Hp Daya motor (efisiensi 85 %) =

0,25 Hp = 0,29 Hp digunakan motor 0,5 Hp 0,85

LD.17 Deaerator (DE) Fungsi

: Menghilangkan gas-gas yang terlarut dalam air umpan ketel dan air proses

Bentuk

: Silinder horizontal dengan tutup atas dan bawah elipsoidal

Bahan konstruksi : Carbon steel SA-283, Grade C Jumlah

:1

Kondisi operasi

: Temperatur = 90 0C Tekanan

Kebutuhan Perancangan :

= 1 atm 24 jam

Laju alir massa air = 4707,273 kg/jam Densitas air (ρ)

= 995,4 kg/m3

Faktor keamanan

= 20 %

= 62,141 lbm/ft3

(Perry, 1999)

Perhitungan Ukuran Tangki 4707,273 kg/jam × 24 jam/hari x 1 hari 995,4 kg/m 3 = 113,49 m3

Volume larutan, Vl =

Volume tangki, V t = 1,2 × 113,49 m3 = 136,188 m3 a. Diameter dan panjang dinding -

Volume dinding tangki (Vs) Vs =

π 4

Di2 L; dengan L : Di direncanakan 3 : 1

Universitas Sumatera Utara

Vs = -

3π Di3 4

Volume tutup tangki (Ve) Ve =

π

24

Di3

(Brownell,1959) -

Volume tangki (V) V = Vs + 2Ve

136,188=

5π Di3 6

Di = 3,73 m

; L = 11,19 m

b. Diameter dan tinggi tutup Diameter tutup = diameter tangki = 3,73 m Rasio axis

= 2:1

Tinggi tutup

=

1  3,73   = 0,93 m  2 2 

Tinggi cairan dalam tangki =

=

(Hal 80;Brownell,1959)

volume cairan x tinggi volume silinder

(113,49)(3,73) (136,188)

= 3,11 m = 10,2 ft

Tebal dinding tangki Tekanan hidrostatik P = ρxgxl = 995,4 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 10,2 m = 99,5 kPa Tekanan udara luar, P o = 1 atm = 101,325 kPa P operasi = 99,5 kPa + 101,325 kPa = 200,825 kPa = 29,13 psi

Universitas Sumatera Utara

Faktor kelonggaran = 15 % = (1,15) (200,825 kPa) = 230,95 kPa = 33,49 psi

Maka, P design

Joint efficiency = 0,85

(Brownell, 1959)

Allowable stress = 12.650 psia = 87.218,714 kPa

(Brownell, 1959)

PR SE − 0,6P (200,825 kPa) (1,865 m) = (87.218,714 kPa)(0,85) − 0,6(200,825 kPa) = 0,005 m = 0,19 in

t=

Faktor korosi

= 0,42 in

(Chuse & Eber, 1954)

Maka tebal dinding yang dibutuhkan = 0,19 in + 0,42 in = 0,61 in Tebal dinding standar yang digunakan = 1 in

(Brownell, 1959)

Tebal tutup tangki Tutup atas tangki terbuat dari bahan yang sama dengan dinding. Tebal tutup atas = 1 in

LD.18 Pompa Utilitas (PU-07) Fungsi

: untuk memompakan air untuk steam dari deaerator ke ketel uap

Jenis

: pompa sentrifugal

Laju alir massa (F)

= 4707,273 kg/jam

= 2,88 lbm/s

Densitas campuran (ρ) = 995,4 kg/m3

= 62,141 lb m /ft3

Viskositas campuran

= 0,0005399 lb m /ft.s

Laju alir volume (Q) =

= 0,8034 cP F

ρ

=

2,88 62,141

= 0,046 ft3/s = 0,001 m3/s

Universitas Sumatera Utara

Perencanaan pompa : Diameter pipa optimum : Dari grafik 12.3 untuk mencari diameter optimum, didapat harga diameter optimum: D i,opt = 0,035 m = 1,38 in

(Peters, 2004)

Dipilih material pipa commercial steel 11/ 4

in schedule 40,dengan

(Foust,1979): Diameter dalam (ID)

= 1,380 in = 0,115 ft

Diameter luar (OD)

= 1,660 in = 0,138 ft

Luas penampang pipa (A) = 0,0104 ft2 (inside sectional area) Kecepatan rata-rata fluida dalam pipa : V =

Q A

=

0,046 0,0104

= 4,42 ft/s

Sehingga : N Re

=

ρ ×V × D µ

=

62,141 × 4,42 × 0,115 = 58.503,93 0,0005399

Karena N Re > 4000, maka aliran turbulen Untuk pipa commercial steel diperoleh harga ε = 0,000046 m Pada N Re = 58.503,93 diperoleh harga ε

D

=

0,000046 m = 0,0013 0,035 m

Maka harga f = 0,006

(Fig.12-1, Peters, 2004)

Instalasi pipa  A  v2 1 Sharp edge entrance = h c = 0,55 1 − 2  A1  2.α .g c  = 0,55 (1-0)

4,422 = 0,167 ft.lb f /lb m 2 (1) (32,174)

Universitas Sumatera Utara

v2 2.g c

2 elbow 90 o, h f = n.Kf.

= (2)(0,75)

(4,42 ft / s ) 2 2 (32,174 lbm . ft / lb f .s 2 )

= 0,455 ft.lb f /lb m v2 2.g c

1 check valve, h f = n.Kf.

= (1)(2,0)

(4,42 ft / s ) 2 2 (32,174 lbm . ft / lb f .s 2 )

= 0,607 ft.lb f /lb m = 4f.

Pipa Lurus 55 ft, F f

∆L. v 2 D.2.g c

55 (4,42 ft / s ) 2 = (4)(0,006) (0,115) .2. (32,174 lbm . ft / lb f .s 2 ) = 3,485 ft.lb f /lb m

 A  v2 = h ex = 1 − 2  A1  2.α .g c 

1 Sharp edge exit

= (1-0)

4,422 = 0,304 ft.lb f /lb m 2 (1) (32,174)

Total Friksi : Σ F = 5,018 ft.lb f /lb m

Kerja Pompa Dari persamaan Bernoulli : W = ∆Z

 V2 g + ∆ gc  2ag c

  + ∆(Pv ) + ΣF 

(Peters, 2004)

Tinggi pemompaan, ∆Z = 15 ft Velocity Head, Pressure Head, Static head, ∆Z

∆V 2 =0 2g c ∆P

ρ

=0

32,174 ft / s 2 g = 15 ft = 15 ft.lb f /lb m gc 32,174 ft.lbm / lb f .s 2

Maka, W = 15 + 0 + 0 + 5,018 = 20,018 ft.lb f /lb m

Universitas Sumatera Utara

Daya Pompa P = W Q ρ = (20,018 ft.lb f /lb m )(0,046 ft3/s)(62,141 lb m /ft3) = 57,22 Efisiensi pompa 80% : P =

57,22 = 0,13 Hp 550 x 0,8

Digunakan pompa dengan daya standar 0,25 Hp Daya motor (efisiensi 85 %) =

0,25 Hp = 0,29 Hp digunakan motor 0,5 Hp 0,85

L.D.19 Ketel Uap (Boiler) (KU) Fungsi

: Memanaskan air hingga menjadi steam untuk keperluan proses

Jenis

: Ketel pipa api

Jumlah

: 1 unit

Bahan konstruksi : Carbon steel Data : Total kebutuhan uap (W) = 4707,273 kg/jam = 2,88 lbm/s Uap panas digunakan bersuhu 120 0C pada tekanan 198,54 kPa. HV pada 120 0C

= 2706,3 kJ/kg

(Rekalitis, 1983)

HL pada 90 0C

= 376,92 kJ/kg

(Rekalitis, 1983)

Kalor laten steam (H)

= HV – HL = 2706,3 – 376,92 = 2329,38 kJ/kg = 1001,46 Btu/lbm

W =

34,5 x P x 970,3 H

P =

(2,88)(1001,46) = 0,086 Hp (34,5)(970,3)

(Elwalkil, 1984)

Universitas Sumatera Utara

Menghitung jumlah tube Dari ASTM Boiler Code, permukaan bidang pemanas = 10 ft2/hp. Luas permukaan perpindahan panas, A = P x 10 ft2/hp A = 0,086 hp x 10 ft2/hp A = 0,86 ft2 Direncanakan menggunakan tube dengan spesifikasi : - Panjang tube

= 12 ft

- Diameter tube

= 1 ½ in

- Luas permukaan pipa, a’ = 0,00896 ft2 / ft Sehingga jumlah tube = Nt =

(0,86 ft 2 ) A = 12 ft x 0,00896 ft 2 / ft L x a'

N t = 7,99 N t = 8 buah

LD.20 Pompa Utilitas (PU-08) Fungsi : Memompa air dari ketel uap untuk air steam Jenis : centrifugal pump Bahan Konstruksi

: Commercial Steel

Jumlah : 1 unit Laju alir massa (F)

= 4707,273 kg/jam

= 2,88 lbm/s

Densitas campuran (ρ) = 995,4 kg/m3

= 62,141 lb m /ft3

Viskositas campuran

= 0,0005399 lb m /ft.s

= 0,8034 cP

Universitas Sumatera Utara

Laju alir volume (Q) =

F

ρ

2,88 62,141

=

= 0,046 ft3/s = 0,001 m3/s

Perencanaan pompa : Diameter pipa optimum : Dari grafik 12.3 untuk mencari diameter optimum, didapat harga diameter optimum: D i,opt = 0,035 m = 1,38 in

(Peters, 2004)

Dipilih material pipa commercial steel 11/ 4

in schedule 40,dengan

(Foust,1979): Diameter dalam (ID)

= 1,380 in = 0,115 ft

Diameter luar (OD)

= 1,660 in = 0,138 ft

Luas penampang pipa (A) = 0,0104 ft2 (inside sectional area) Kecepatan rata-rata fluida dalam pipa : V =

Q A

=

0,046 0,0104

= 4,42 ft/s

Sehingga : N Re

=

ρ ×V × D µ

=

62,141 × 4,42 × 0,115 = 58.503,93 0,0005399

Karena N Re > 4000, maka aliran turbulen Untuk pipa commercial steel diperoleh harga ε = 0,000046 m Pada N Re = 58.503,93 diperoleh harga ε

Maka harga f = 0,006

D

=

0,000046 m = 0,0013 0,035 m

(Fig.12-1, Peters, 2004)

Instalasi pipa

Universitas Sumatera Utara

 A  v2 1 Sharp edge entrance = h c = 0,55 1 − 2  A1  2.α .g c  = 0,55 (1-0) v2 2.g c

2 elbow 90 o, h f = n.Kf.

4,422 = 0,167 ft.lb f /lb m 2 (1) (32,174)

= (2)(0,75)

(4,42 ft / s ) 2 2 (32,174 lbm . ft / lb f .s 2 )

= 0,455 ft.lb f /lb m v2 2.g c

1 check valve, h f = n.Kf.

= (1)(2,0)

(4,42 ft / s ) 2 2 (32,174 lbm . ft / lb f .s 2 )

= 0,607 ft.lb f /lb m ∆L. v 2 = 4f. D.2.g c

Pipa Lurus 55 ft, F f

55 (4,42 ft / s ) 2 (0,115) .2. (32,174 lbm . ft / lb f .s 2 )

= (4)(0,006)

= 3,485 ft.lb f /lb m

 A  v2 = h ex = 1 − 2  A1  2.α .g c 

1 Sharp edge exit

= (1-0)

4,422 = 0,304 ft.lb f /lb m 2 (1) (32,174)

Total Friksi : Σ F = 5,018 ft.lb f /lb m

Kerja Pompa Dari persamaan Bernoulli : W = ∆Z

 V2 g + ∆ gc  2ag c

  + ∆(Pv ) + ΣF 

(Peters, 2004)

Tinggi pemompaan, ∆Z = 10 ft ∆V 2 Velocity Head, =0 2g c Pressure Head,

∆P

ρ

=0

Universitas Sumatera Utara

32,174 ft / s 2 g = 10 ft = 10 ft.lb f /lb m gc 32,174 ft.lbm / lb f .s 2

Static head, ∆Z

Maka, W = 10 + 0 + 0 + 5,018 = 15,018 ft.lb f /lb m Daya Pompa P = W Q ρ = (15,018 ft.lb f /lb m )(0,046 ft3/s)(62,141 lb m /ft3) = 42,93 Efisiensi pompa 80% : P =

42,93 = 0,09 Hp 550 x 0,8

Digunakan pompa dengan daya standar 0,25 Hp Daya motor (efisiensi 85 %) =

0,25 Hp = 0,29 Hp digunakan motor 0,5 Hp 0,85

LD.21 Tangki Pelarut Kaporit (TU-05) Fungsi : Tempat penambahan kaporit sekaligus sebagai tempat penampungan air sementara untuk kebutuhan air domestik Jenis : Selinder tegak dengan alas dan tutup datar Bahan Konstruksi

: Carbon steel SA – 283 grade C

Jumlah : 1 unit Kondisi Operasi Temperatur

= 30 oC

Tekanan

= 1 atm

Densitas air (ρ)

= 995,4 kg/m3

= 62,141 lb m /ft3

Viskositas air (µ)

= 0,8034 cP

= 0,0005399 lb m /ft.s

Laju alir massa (F)

= 500 kg/jam (air) + 0,00143 kg/jam (kaporit) = 500,00143 kg/jam = 0,31 lb m /s

Laju alir volumetric, Q = Faktor keamanan

F

ρ

=

0,31 lbm / s = 0,005 ft 3 / s 3 62,141 lbm / ft

= 20 %

Kebutuhan Perancangan = 24 jam

Perhitungan : a. Volume Tangki

Universitas Sumatera Utara

Volume air, V l =

500,00143 kg / jam x 24 jam =12,05 m3 3 995,4 kg / m

Volume tangki, V t = (1 + 0,2) x 12,05 m3 = 14,46 m3 b. Spesifikasi Tangki Silinder (Shell) Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi, D : H = 3 : 4 Vs =

π D2 4

Maka, V s =

Vs =

(Brownell, 1959)

H

π D2  4 4

  D 3 

π D3 3 3

14,46 m =

π D3 3

Maka, D = 2,39 m ≈ 3 m = 9,84 ft Dan

H = 3,19 m ≈ 3,2 m = 10,49 ft

Tinggi air dalam tangki (H s ) =

vl vtotal

x H=

12,05 x 3,2 m = 2,67 m 14,46

Tebal Tangki Tekanan hidrostatik P

= ρ x g x Hs

air

= 995,4 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 2,67 m = 26,05 kPa Tekanan operasi = 1 atm = 101,325 kPa P

= 26,05 kPa + 101,325 kPa = 127,375 kPa

Faktor kelonggaran 5 % Maka, P

desain

= (1,05) x 127,375 kPa = 133,74 kPa

Joint Efficiency (E)

= 0,85

(Peters,2004)

Allowable stress (S)

= 12.650 psi = 87.218,714 (Brownell,1959)

Universitas Sumatera Utara

Tebal Shell, t =

PD 2 SE − 1,2 P

(Peters,2004)

Maka, tebal shell : t=

(133,74 kPa) (3 m) = 0,0027 m = 0,106 in 2 (87.218,714 kPa)(0,85) − 1,2(133,74)

Faktor korosi = 1/5 in Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,106 in + 1/5 in = 0,306 in Tebal Shell standard yang digunakan = 1/2 in

(Brownell,1959)

Tutup terbuat dari bahan yang sama dengan dinding tangki dan ditetapkan tebal tutup 1/2 in.

C. Pengaduk (agitator) Jenis Pengaduk : turbin vertical blade daun 6 (non baffles) Spesifikasi : Da Dt C Da W Da L Da

= 0,3 ; Da = 0,3 x 9,84 ft = 2,952 ft 1 ; C = 1 x 2,952 = 0,984 ft 3 3 1 = ; W = 1 x 2,952 = 0,369 ft 8 8 1 = ; L = 1 x 2,952 = 0,738 ft 4 4 =

(Fig.18-17, Perry, 1999) Data Perhitungan : n = 190 rpm = 3,17 rps Densitas air (ρ)

= 995,4 kg/m3

Viskositas air (µ) = 0,8034 cP

= 62,141 lb m /ft3 = 0,0005399 lb m /ft.s

Bilangan Reynold (N Re ) : N Re =

N Re =

n . Da 2 . ρ

(Geankoplis,1997)

µ 3,17 . 2,952 2 . 62,141 = 3.179.485,721 0,0005399

Bilangan Daya (N P ) :

Universitas Sumatera Utara

Np =

P .g c

(Geankoplis,1997)

ρ . n 3 . Da 5

Untuk N Re = 3.179.485,721 , N P = 1,4 (Fig 10.6, Walas,1988) P=

N P . ρ . n3 . Da 5 1,4 . 62,141 .3,173 . 2,9525 = = 19.309,04 gc 32,174

Efisiensi 80 % P=

19.309,04 = 2413.63 lb / ft sec = 4,38 Hp 0,8

Digunakan motor penggerak dengan daya 5 Hp

LD.22 Pompa Utilitas (PU-09) Fungsi : Memompa air dari menara air ke unit refrigerant Jenis : centrifugal pump Bahan Konstruksi

: Commercial Steel

Jumlah : 1 unit Kondisi Operasi Densitas air (ρ)

= 995,4 kg/m3

= 62,141 lb m /ft3

Viskositas air (µ)

= 0,8034 cP

= 0,0005399 lb m /ft.s

Laju alir massa (F)

= 2370,6 kg/jam

= 1,45 lbm/s

Laju alir volumetric, Q =

F

ρ

=

1,45 lbm / s = 0,023 ft 3 / s = 0,0007 m3/s 3 62,141 lbm / ft

Diameter pipa optimum : Dari grafik 12.3 untuk mencari diameter optimum, didapat harga diameter optimum: D i,opt = 0,03 m = 1,18 in

(Peters, 2004)

Dipilih material pipa commercial steel 11/ 4

in schedule 80,dengan

(Foust,1979): Diameter dalam (ID)

= 1,278 in = 0,106 ft

Diameter luar (OD)

= 1,660 in = 0,138 ft

Universitas Sumatera Utara

Luas penampang pipa (A) = 0,00891 ft2 (inside sectional area) Kecepatan rata-rata fluida dalam pipa : V =

Q A

=

0,023 0,00891

= 2,58 ft/s

Sehingga : N Re

=

ρ ×V × D µ

=

62,141 × 2,58 × 0,106 = 31.476,79 0,0005399

Karena N Re > 4000, maka aliran turbulen Untuk pipa commercial steel diperoleh harga ε = 0,000046 m Pada N Re = 31.476,79 diperoleh harga ε

D

=

0,000046 m = 0,0014 0,032 m

Maka harga f = 0,0065

(Fig.12-1, Peters, 2004)

Instalasi pipa

 A  v2 1 Sharp edge entrance = h c = 0,55 1 − 2  A1  2.α .g c  = 0,55 (1-0) v2 2 elbow 90 , h f = n.Kf. 2.g c o

2,582 = 0,057 ft.lb f /lb m 2 (1) (32,174)

(2,58 ft / s ) 2 = (2)(0,75) 2 (32,174 lbm . ft / lb f .s 2 ) = 0,155 ft.lb f /lb m

1 check valve, h f = n.Kf.

v2 2.g c

= (1)(2,0)

(2,58 ft / s ) 2 2 (32,174 lbm . ft / lb f .s 2 )

= 0,207 ft.lb f /lb m Pipa Lurus 55 ft, F f

= 4f.

∆L. v 2 D.2.g c

= (4)(0,0065)

55 (2,58 ft / s ) 2 (0,106) .2. (32,174 lbm . ft / lb f .s 2 )

= 0,074 ft.lb f /lb m

Universitas Sumatera Utara

 A  v2 = h ex = 1 − 2  A1  2.α .g c 

1 Sharp edge exit

= (1-0)

2,582 = 0,103 ft.lb f /lb m 2 (1) (32,174)

Total Friksi : Σ F = 0,596 ft.lb f /lb m Kerja Pompa Dari persamaan Bernoulli : W = ∆Z

 V2 g + ∆ gc  2ag c

  + ∆(Pv ) + ΣF 

(Peters, 2004)

Tinggi pemompaan, ∆Z = 10 ft ∆V 2 Velocity Head, =0 2g c Pressure Head, Static head, ∆Z

∆P

ρ

=0

32,174 ft / s 2 g = 10 ft = 10 ft.lb f /lb m gc 32,174 ft.lbm / lb f .s 2

Maka, W = 10 + 0 + 0 + 0,596 = 10,596 ft.lb f /lb m Daya Pompa P = W Q ρ = (10,596 ft.lb f /lb m )(0,023 ft3/s)(62,141 lb m /ft3) = 15,14 Efisiensi pompa 80% : P =

15,14 = 0,034 Hp 550 x 0,8

Digunakan pompa dengan daya standar 0,25 Hp Daya motor (efisiensi 85 %) =

0,25 Hp = 0,29 Hp digunakan motor 0,5 Hp 0,85

LD.23 Unit Pendingin/Refrigerasi (RF) Fungsi

: untuk mendinginkan air pendingin dari menara air pada suhu 10 0C menjadi 5 0C.

Tipe

: single stage refrigeration cycle

Universitas Sumatera Utara

Data desain : -

Suhu air masuk unit pendingin

= 10 0C = 50 0F

-

Suhu air keluar unit pendingin

= 5 0C = 41 0F

-

Jumlah air yang akan didinginkan = 61.267,716 kg/jam = 3403,762 kmol/jam

-

Perbedaan temperatur minimum

= 10 0F

-

Refrigerant

= tetrafluoroethane (HFC-134a)

Perhitungan : 

Kapasitas refrigerasi Kapasitas refrigerasi = panas yang diserap TH

Qc = n. ∫ Cp.dT TC

= 3403,762 kmol / jam × 18,02 kkal / kmol K × (15 − 5) 0 K = 613.357,91 kkal / jam = 2.432,363,56 btu / jam

Universitas Sumatera Utara

Gambar LD-1. Kompresi Uap Refrigerasi pada diagram P vs H



Menentukan Coefficient of Performance Pada titik (2), T = (41 – 10)0F = 31 0F Dari tabel 9.1 (Smith, 1996), diperoleh : P 2 = 40,768 psia H 2 = 107,320 btu/lb S 2 = 0,22244 btu/lb.0R Pada titik (4), T = (50 + 10)0F = 60 0F Dari tabel 9.1 (Smith, 1996), diperoleh : P 4 = 72,087 psia H 4 = 31,239 btu/lb S 4 = 0,06633 btu/lb.0R S 3 = S 2 = 0,22244 btu/lb.0R. Dari gambar 9.3 pada S = 0,22244 btu/lb.0R dan P = 72,087 psia, diperoleh : H 3 = 112 btu/lb Coefficient of performance,ω :

ω= =

(H 2 − H 4 ) (H 3 − H 2 )

(Smith, 1996)

107,320 − 31,239 = 16,26 (112 − 107,320)

 Menentukan laju sirkulasi regfrigerant

Universitas Sumatera Utara

m =

Qc H2 − H4

(Smith, 1996)

2.432.363,56 btu / jam (107,320 − 31,239)btu / lb = 31.970,71 lb / jam = 14.501,82 kg / jam =

LD.24 Pompa Utilitas (PU-10) Fungsi : Memompa air dari unit refrigerant untuk proses pendingin crystalizerr Jenis : centrifugal pump Bahan Konstruksi

: Commercial Steel

Jumlah : 1 unit Kondisi Operasi Densitas air (ρ)

= 995,4 kg/m3

= 62,141 lb m /ft3

Viskositas air (µ)

= 0,8034 cP

= 0,0005399 lb m /ft.s

Laju alir massa (F)

= 61.267,716 kg/jam

= 37,52 lbm/s

Laju alir volumetric, Q =

F

ρ

=

37,52 lbm / s = 0,604 ft 3 / s = 0,017 m3/s 3 62,141 lbm / ft

Diameter pipa optimum : Dari grafik 12.3 untuk mencari diameter optimum, didapat harga diameter optimum: D i,opt = 0,14 m = 5,51 in

(Peters, 2004)

Dipilih material pipa commercial steel 6 in schedule 80,dengan (Foust,1979): Diameter dalam (ID)

= 5,761 in = 0,479 ft

Diameter luar (OD)

= 6,625 in = 0,552 ft

Luas penampang pipa (A) = 0,1810 ft2 (inside sectional area) Kecepatan rata-rata fluida dalam pipa : V =

Q A

=

0,604 0,1810

= 3,34 ft/s

Universitas Sumatera Utara

Sehingga : N Re

=

ρ ×V × D µ

=

62,141 × 3,34 × 0,479 = 184.139,47 0,0005399

Karena N Re > 4000, maka aliran turbulen Untuk pipa commercial steel diperoleh harga ε = 0,000046 m Pada N Re = 184.139,47 diperoleh harga ε

D

=

0,000046 m = 0,0003 0,146 m

Maka harga f = 0,0035

(Fig.12-1, Peters, 2004)

Instalasi pipa

 A  v2 1 Sharp edge entrance = h c = 0,55 1 − 2  A1  2.α .g c  = 0,55 (1-0) v2 2.g c

2 elbow 90 o, h f = n.Kf.

3,342 = 0,095 ft.lb f /lb m 2 (1) (32,174)

= (2)(0,75)

(3,34 ft / s ) 2 2 (32,174 lbm . ft / lb f .s 2 )

= 0,260 ft.lb f /lb m 1 check valve, h f = n.Kf.

v2 2.g c

= (1)(2,0)

(3,34 ft / s ) 2 2 (32,174 lbm . ft / lb f .s 2 )

= 0,347 ft.lb f /lb m Pipa Lurus 55 ft, F f

∆L. v 2 = 4f. D.2.g c = (4)(0,0035)

55 (3,34 ft / s ) 2 (0,479) .2. (32,174 lbm . ft / lb f .s 2 )

= 0,279 ft.lb f /lb m 1 Sharp edge exit

 A  v2 = h ex = 1 − 2  A1  2.α .g c  = (1-0)

3,342 = 0,173 ft.lb f /lb m 2 (1) (32,174)

Total Friksi : Σ F = 1,154 ft.lb f /lb m

Universitas Sumatera Utara

Kerja Pompa Dari persamaan Bernoulli : W = ∆Z

 V2 g + ∆ gc  2ag c

  + ∆(Pv ) + ΣF 

(Peters, 2004)

Tinggi pemompaan, ∆Z = 10 ft Velocity Head, Pressure Head, Static head, ∆Z

∆V 2 =0 2g c ∆P

ρ

=0

32,174 ft / s 2 g = 10 ft = 10 ft.lb f /lb m gc 32,174 ft.lbm / lb f .s 2

Maka, W = 10 + 0 + 0 + 1,154 = 11,154 ft.lb f /lb m Daya Pompa P = W Q ρ = (11,154 ft.lb f /lb m )(0,604 ft3/s)(62,141 lb m /ft3) = 418,64 Efisiensi pompa 80% : P =

418,64 = 0,95 Hp 550 x 0,8

Digunakan pompa dengan daya standar 1 Hp Daya motor (efisiensi 85 %) =

1 Hp =1,18 Hp digunakan motor 1,25 Hp 0,85

Universitas Sumatera Utara

LAMPIRAN E PERHITUNGAN ANALISA EKONOMI Dalam rencana Pra Rancangan Pabrik Magnesium Sulfat (Garam Epsom) digunakan asumsi sebagai berikut : 1. Pabrik beroperasi selama 320 hari dalam setahun 2. Kapasitas maksimum adalah 15.000 ton/tahun 3. Perhitungan didasarkan pada harga peralatan tiba di pabrik atau Purchased Equipment Delivered (Peters, dkk. 2004) 4. Harga alat disesuaikan dengan nilai tukar dolar terhadap rupiah adalah : US$ 1 = Rp. 9.120,- (Harian Seputar Indonesia, 6 November 2007)

E.1 Modal Investasi Tetap (Fixed Capital Investment) E.1.1 Modal Investasi Tetap Langsung (MITL) E.1.1.1 Perincian Harga Peralatan Harga peralatan yang diimpor dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan berikut (Peters, dkk. 2004) : Cx = Cy

X2     X1 

m

Ix    …………………………………………………..(LE  I y 

1) Dimana : Cx

= Harga alat pada tahun 2007

Cy

= Harga alat pada tahun dan kapasitas yang tersedia

X1

= Kapasitas alat yang tersedia

X2

= Kapasitas alat yang diinginkan

Ix

= Indeks harga pada tahun 2007

Iy

= Indeks harga pada tahun yang tersedia

m

= Faktor eksponensial untuk kapasitas (tergantung jenis alat)

Universitas Sumatera Utara

Untuk menentukan indeks harga pada tahun 2007 digunakan metode regresi koefisien korelasi sebagai berikut (Montgomery, 1992) : r =

(n. ∑ X

[n. ∑ X .Y − ∑ X . Y ] − (∑ X ) ) x (n . ∑ Y − (∑ Y ) ) i

2 i

i

i

i

2

2

2

i

i

……………….(LE - 2)

i

Harga indeks Marshall dan Swift dapat dilihat pada tabel LE.1 dibawah ini. Tabel LE.1 Harga Indeks Marshall dan Swift Tahun

Indeks

(Xi)

(Yi)

1

1989

2

Xi.Yi

Xi2

Yi2

895

1780155

3956121

801025

1990

915

1820850

3960100

837225

3

1991

931

1853621

3964081

866761

4

1992

943

1878456

3968064

889249

5

1993

964

1927231

3972049

935089

6

1994

993

1980042

3976036

986049

7

1995

1028

2050860

3980025

1056784

8

1996

1039

2073844

3984016

1079521

9

1997

1057

2110829

3988009

1117249

10

1998

1062

2121876

3992004

1127844

11

1999

1068

2134932

3996001

1140624

12

2000

1089

2178000

4000000

1185921

13

2001

1094

2189094

4004001

1196836

14

2002

1103

2208206

4008004

1216609

Total

27937

14184

28307996

55748511

14436786

No

(Sumber : Tabel 6-2, Peters, dkk. 2004) Data : n

= 14

ΣXi

= 27937

ΣYi

= 14184

ΣXi.Yi = 28307996 ΣXi2

= 55748511

ΣYi2

= 14436786

Universitas Sumatera Utara

Dengan memasukkan harga – harga pada tabel LE – 1 ke persamaan LE - 2, maka diperoleh harga koefiseien korelasi sebagai berikut : r =

[(14) . (28307996)] − [(27937 ). (14184)] [ [(14). (55748511) − (27937)2 ] x [(14). (14436786) − (14184)2 ] ]0,5

r = 0,98 ≈ 1 Harga koefisien yang mendekati +1 menyatakan bahwa terdapat hubungan linier antar variabel X dan Y, sehingga persamaan regresi yang mendekati adalah persamaan regresi linier. Persamaan umum regresi linier adalah sebagai berikut : Y = a + b.X ……………………………………………………(LE-3) Dimana : Y

= Indeks harga pada tahun yang dicari (2007)

X

= Variabel tahun ke n-1

a, b = Tetapan persamaan regresi Tetapan regresi dapat ditentukan dengan persamaan sebagai berikut (Montgomery, 1992) :

(n . ∑ X .Y ) − (∑ X . ∑ Y ) …………………………….(LE - 4) (n.∑ X ) − (∑ X ) ∑ Y . ∑ X − ∑ X . ∑ X . Y ………………………(LE - 5) a= n . ∑ X − (∑ X )

b=

i

i

i

i

2

2

i

i

2

i

i

i

i

i

i

2

2

i

Maka :

b= a=

14 . (28307996) − (27937 ) (14184) 14 . (55748511) − (27937 )

2

=

53536 = 16,8088 3185

(14184) (55748511) − (27937 ) (28307996) = − 103604228 2 3185 14 . (55748511) − (27937 )

= - 32528,8 Sehingga diperoleh persamaan regresi liniernya adalah sebagai berikut : Y = a + b.X Y = - 32528,8 + 16,8088 (X)…………………………………………(LE – 6)

Universitas Sumatera Utara

Dengan demikian harga indeks pada tahun 2007 adalah sebagai berikut : Y = -32528,8 + 16,8088 (2007) Y = 1206,863 Perhitungan harga peralatan yang digunakan adalah menggunakan harga faktor eksponensial (m) Marshall & Swift. Harga faktor eksponen ini dapat dilihat pada (tabel 6–4, Peters, dkk. 2004). Untuk alat yang tidak tersedia, faktor eksponensialnya dianggap 0,6 (Peters, dkk. 2004). Contoh Perhitungan Harga Peralatan Tangki Penyimpanan Asam Sulfat 98% (T-01) Kapasitas tangki, X 2 = 1025,88 m3. Dari fig. 12 – 52, Peters, dkk. 2004, diperoleh untuk harga kapasitas tangki (X 1 ) 1 m3 adalah (C y ) US$ 8000. Dari tabel 6-4, Peters , dkk. 2004, faktor eksponen tangki adalah (m) 0,49. Indeks harga pada tahun 2002 (I y ) 1103. Indeks harga tahun 2007 (I x ) adalah 1206,863. Maka estimasi harga tangki untuk (X 2 ) adalah sebagai berikut : 1025,88 C x = US$ 8000 x 1

0 ,49

x

1206,863 1103

C x = US$ 261.583,15 C x = Rp. 2.385.638.317 / unit Dengan cara yang sama diperoleh perkiraan harga alat lainnya yang dapat dilihat pada tabel LE.2 untuk perkiraan peralatan proses dan tabel LE.3 untuk perkiraan peralatan utilitas. Untuk harga alat impor sampai di lokasi pabrik ditambahkan biaya sebagai berikut : 1. Biaya transportasi

=5%

2. Biaya asuransi

=1%

3. Bea masuk

= 15 %

(Rusjdi, 2004)

4. PPn

= 10 %

(Rusjdi, 2004)

5. PPh

= 10 %

(Rusjdi, 2004)

6. Biaya gudang di pelabuhan

= 0,5 %

7. Biaya administrasi pelabuhan

= 0,5 %

8. Transportasi lokal

= 0,5 %

9. Biaya tidak terduga

= 0,5 %

Total

= 43 %

Universitas Sumatera Utara

Untuk harga alat non impor sampai di lokasi pabrik ditambahkan biaya sebagai berikut : 1. PPn

= 10 %

(Rusjdi, 2004)

2. PPh

= 10 %

(Rusjdi, 2004)

3. Transportasi lokal

= 0,5 %

4. Biaya tidak terduga

= 0,5 %

Total

= 21 %

Tabel LE.2 Estimasi Harga Peralatan Proses No

Kode

Unit

Ket *

Harga (Rp) / Unit

Harga Total (Rp)

1

T-01

1

I

2.385.638.317

2.385.638.317

2

T-02

1

I

8.430.212.310

8.430.212.310

3

T-03

1

I

8.652.569.523

8.652.569.523

4

T-04

1

I

45.676.285

45.676.285

5

T-05

1

I

249.224.021

249.224.021

6

R

1

I

687.346.042

687.346.042

7

FP

1

I

28.576.271

28.576.271

8

EV

1

I

2.989.364.247

2.989.364.247

9

CR

1

I

243.246.978

243.246.978

10

S

1

I

10.667.123

10.667.123

11

BE

1

I

130.305.443

130.305.443

12

BC

1

I

77.926.305

77.926.305

13

P-01

1

I

8.301.370

8.301.370

14

P-02

1

I

19.104.254

19.104.254

15

P-03

1

I

19.104.254

19.104.254

16

P-04

1

I

20.288.965

20.288.965

17

P-05

1

I

20.288.965

20.288.965

18

P-06

1

I

19.104.254

19.104.254

19

P-07

1

I

14.119.193

14.119.193

Total

24.051.064.126

Total Import

24.051.064.126

Total Non-Import

0

Universitas Sumatera Utara

Keterangan *) : I untuk peralatan impor, sedangkan NI untuk peralatan Non Impor Tabel LE.3 Estimasi Harga Peralatan Utilitas No

Kode

Unit

Ket *

Harga (Rp) / Unit

Harga Total (Rp)

1

TU-01

2

NI

475.000

950.000

2

TU-02

2

NI

475.000

950.000

3

TU-03

1

I

105.426.937

105.426.937

4

TU-04

2

NI

475.000

950.000

5

TU-05

1

I

295.562.784

295.562.784

6

MA

1

I

742.867.045

742.867.045

7

CL

1

I

7.018.839

7.018.839

8

SF

1

1

7.018.839

7.018.839

9

KE

1

I

2.705.000

2.705.000

10

AE

1

I

2.705.000

2.705.000

11

DE

1

I

586.691.884

586.691.884

12

KU

1

I

586.691.884

586.691.884

13

RF

1

I

520.623.859

520.623.859

14

PU-01

1

I

21.347.761

21.347.761

15

PU-02

1

I

21.347.761

21.347.761

16

PU-03

1

I

21.347.761

21.347.761

17

PU-04

1

I

21.347.761

21.347.761

18

PU-05

1

I

11.232.333

11.232.333

19

PU-06

1

I

11.232.333

11.232.333

20

PU-07

1

I

11.232.333

11.232.333

21

PU-08

1

I

11.232.333

11.232.333

22

PU-09

1

I

9.985.098

9.985.098

23

PU-10

1

I

28.610.017

28.610.017

24

Generator

1

I

75.000.000

75.000.000

25

Instalasi Limbah

1

I

38.000.000

38.000.000

Total

3.142.077.568

Total Impor

3.139.227.568

Total Non Impor

2.850.000

Keterangan *) : I untuk peralatan impor, sedangkan NI untuk peralatan Non Impor

Universitas Sumatera Utara

Total harga peralatan tiba di lokasi pabrik (Purchased Equipment Delivered) adalah : (A) = (1,43 x (Rp. 24.051.064.126 + Rp. 3.139.227.568)) + (1,21 x (Rp. 0 + Rp. 2.850.000)) (A) = Rp. 38.882.117.122,42 + Rp. 3.448.500 = Rp. 38.885.565.622,42

E.1.1.2 Biaya Instalasi Biaya pemasangan (termasuk insulasi dan pengecetan) diperkirakan 55% dari total harga peralatan (Peters, dkk. 2004) Biaya pemasangan (B) = 0,55 x Rp. 38.885.565.622,42 = Rp. 21.387.061.092,331 E.1.1.3 Instrumentasi dan Alat Kontrol Diperkirakan biaya instrumentasi dan alat kontrol 50 % dari total harga peralatan (Peters, dkk. 2004). Biaya instrumentasi dan alat kontrol (C) = 0,5 x Rp. 38.885.565.622,42 = Rp. 19.442.782.811,21 E.1.1.4 Biaya Perpipaan Diperkirakan biaya perpipaan 10 % dari total harga peralatan (Peters, dkk. 2004). Biaya perpipaan (D)

= 0,1 x Rp. 38.885.565.622,42 = Rp. 3.888.556.562,242

E.1.1.5 Biaya Instalasi Listrik Diperkirakan biaya instalasi listrik 30 % dari total harga peralatan (Peters, dkk. 2004). Biaya instalasi listrik (E) = 0,3 x Rp. 38.885.565.622,42 = Rp. 11.665.669.686,726 E.1.1.6 Biaya Inventaris Kantor Diperkirakan biaya inventaris kantor 10 % dari total harga peralatan (Peters, dkk. 2004). Biaya inventaris kantor (F) = 0,1 x Rp. 38.885.565.622,42 = Rp. 3.888.556.562,242

Universitas Sumatera Utara

E.1.1.7 Biaya Fasilitas Servis Diperkirakan biaya fasilitas servis 55 % dari total harga peralatan (Peters, dkk. 2004). Biaya fasilitas servis (G) = 0,55 x Rp. 38.885.565.622,42 = Rp. 21.387.061.092,331 E.1.1.8 Harga Bangunan dan Sarana Harga bangunan dan sarananya dapat dilihat pada tabel LE.4 di bawah ini. Tabel LE.4 Perincian Harga Bangunan dan Sarana Lainnya No

Nama Bangunan

Luas (m2)

Harga (Rp./m2)

Jumlah (Rp)

1

Gudang Bahan Baku (GB)

400

750.000

300.000.000

2

Gudang Produk (GP)

600

750.000

450.000.000

3

Areal Proses

4

Laboratorium

5

2100

2.000.000 4.200.000.000

50

1.000.000

50.000.000

Perkantoran

200

1.500.000

300.000.000

6

Parkir

200

150.000

30.000.000

7

Kantin

150

500.000

75.000.000

8

Poliklinik

70

500.000

35.000.000

9

Tempat Ibadah

100

500.000

50.000.000

10

Bengkel

100

500.000

50.000.000

11

Ruang Kontrol

80

700.000

56.000.000

12

Ruang Bahan Bakar

80

700.000

56.000.000

13

Generator Listrik

200

750.000

150.000.000

14

Pengolahan Air

700

1.000.000

700.000.000

15

Pos Keamanan

15

150.000

2.250.000

16

Jalan

4305

200.000

861.000.000

17

Kamar Mandi

100

150.000

15.000.000

18

Gudang Peralatan

300

400.000

120.000.000

19

Taman

250

150.000

37.500.000

Total

7.537.750.000

Total biaya bangunan dan sarana (H) = Rp. 7.537.750.000,-

Universitas Sumatera Utara

E.1.1.9 Biaya Tanah Lokasi Pabrik Luas tanah seluruhnya = 10.000 m2 Biaya tanah pada lokasi pabrik berkisar Rp. 100.000 – Rp. 300.000 / m2 Diperkirakan harga tanah sekitar Rp. 200.000 /m2 Harga tanah seluruhnya = 10.000 m2 x Rp. 200.000 /m2 = 2.000.000.000,Biaya perataan tanah diperkirakan 5 % (Peters, dkk. 2004) Biaya perataan tanah = 0,05 x Rp. 2.000.000.000 = Rp. 100.000.000,Maka total biaya tanah (I) adalah Rp 2.100.000.000,-

E.1.1.10 Sarana Transportasi Sarana transportasi untuk mempermudah pekerjaan dapat dilihat pada tabel LE.5 di bawah ini. Tabel LE.5 Rincian Biaya Sarana Transportasi Peruntukan

Unit

Tipe

Harga/unit (Rp)

Harga Total (Rp)

Manager

1

Sedan

350.000.000

350.000.000

Kepala Bagian

4

Inova

180.000.000

720.000.000

Kepala Seksi

11

Kijang

139.000.000

1.529.000.000

Bus karyawan

2

Bus

300.000.000

600.000.000

Bus karyawan

2

L-300

150.000.000

300.000.000

Truk

5

Truk

200.000.000

1.000.000.000

Mobil pemasaran

2

MPV

120.000.000

240.000.000

Fork Lift

3

-

150.000.000

450.000.000

Total

5.189.000.000

Total biaya sarana transportasi (J) adalah sebesar Rp. 5.189.000.000,-

Universitas Sumatera Utara

Total Modal Investasi Tetap Langsung (MITL) MITL = A + B+ C + D + E + F + G + H + I + J = (Rp. 38.885.565.622,42 + Rp. 21.387.061.092,331 + Rp. 19.442.782.811,21 + Rp. 3.888.556.562,242 + Rp. 11.665.669.686,726+ Rp. 3.888.556.562,242 + Rp. 21.387.061.092,331 + Rp. 7.537.750.000 + Rp. 2.100.000.000 + Rp.. 5.189.000.000) = Rp. 135.372.003.429,502,-

E.1.2 Modal Investasi Tetap Tidak Langsung (MITTL) E.1.2.1 Pra Investasi Diperkirakan 7 % dari total harga peralatan (Peters, dkk. 2004). Pra Investasi (K)

= 0,07 x Rp. 38.885.565.622,42 = Rp. 2.721.989.593,5694

E.1.2.2 Biaya Engineering dan Supervisi Diperkirakan 30 % dari modal investasi tetap langsung (MITL) (Peters, dkk. 2004). Biaya Engineering dan Supervisi (L) = 0,30 x Rp. 135.372.003.429,502 = Rp. 40.611.601.028,85

E.1.2.3 Biaya Legalitas Diperkirakan 4 % dari total harga peralatan (Peters, dkk. 2004) Biaya Legalitas (M) = 0,04 x Rp. 38.885.565.622,42 = Rp. 1.555.422.624,8968

E.1.2.4 Biaya Kontraktor Diperkirakan 30 % dari total harga peralatan (Peters, dkk. 2004) Biaya Kontraktor (N) = 0,30 x Rp. 38.885.565.622,42 = Rp. 11.665.669.686,726

Universitas Sumatera Utara

E.1.2.5 Biaya Tidak Terduga Diperkirakan 15 % dari total harga peralatan (Peters, dkk. 2004) Biaya Tidak Terduga (O)

= 0,15 x Rp. 38.885.565.622,42 = Rp. 5.832.834.843,363

Total MITTL

Total MIT

= K + L + M + N + O = Rp. 62.387.517.777,41,-

= MITL +MITTL = Rp. 135.372.003.429,502 + Rp. 62.387.517.777,41 = Rp. 197.759.521.206,912,-

E.2 Modal Kerja Modal kerja dihitung untuk pengoperasian pabrik selama 3 bulan ( 90 hari). E.2.1 Persediaan Bahan Baku E.2.1.1 Bahan Baku Proses 1. MgCO 3 Kebutuhan

= 1953,125 kg/jam

Harga

= Rp. 12.000,- /kg

Harga total

= 90 hari x 24 jam/hari x 1953,125 kg/jam x Rp. 12.000,-/kg

(P.T. Bratachem, 2007)

= Rp. 50.625.000.000

2. Asam Sulfat (H 2 SO 4 ) Kebutuhan

= 2602,432 Kg/jam

Harga

= Rp. 8000,- /kg

Harga total

= 90 hari x 24 jam/hari x 2602,432 Kg/jam x Rp. 8000,-/kg

(P.T. Bratachem, 2007)

= Rp. 44.970.024.960

3. MgO Kebutuhan

= 129,871 Kg/jam

Harga

= Rp. 10.000,- /kg

Harga total

= 90 hari x 24 jam/hari x 129,871 Kg/jam x Rp. 10.000,-/kg

(P.T. Bratachem, 2007)

= Rp. 2.805.213.600

Universitas Sumatera Utara

E.2.1.2 Bahan Baku Utilitas 1. Solar Kebutuhan

= 26,266 Liter/jam

Harga solar

= Rp. 4.450,- /Liter

Harga total

= 90 hari x 24 jam/hari x 26,266 Liter/jam x Rp. 4.450,-/Liter

(PT. Pertamina, 2007)

= Rp. 252.468.792 2. Al 2 (SO 4 ) 3 Kebutuhan

= 1,31 kg/jam

Harga

= Rp 5000,-/kg

Harga total

= 90 hari x 24 jam/hari x 1,31 kg/jam x Rp.5000,- /kg

(P.T.Bratachem, 2007)

= Rp 14.148.000

3. Na 2 CO 3 Kebutuhan

= 0,71 kg/jam

Harga

= Rp 10.000,-/kg

Harga total

= 90 hari x 24 jam/hari x 0,71 kg/jam x Rp.10.000,- /kg

(P.T. Bratachem, 2007)

= Rp 15.336.000

4. Kaporit Kebutuhan

= 0,00143 kg/jam

Harga

= Rp 22.000,-/kg

Harga total

= 90 hari x 24 jam/hari x 0,00143 kg/jam x Rp.22.000,- /kg

(P.T. Bratachem, 2007)

= Rp 67.953 5. NaOH teknis Kebutuhan

= 0,48 kg/jam

Harga

= Rp 10.000,-/kg

Harga total

= 90 hari x 24 jam/hari x 0,48 kg/jam x Rp.10.000,- /kg

(P.T.Bratachem, 2007)

= Rp 10.368.000 Total biaya bahan baku dan utilitas selama 3 bulan = Rp. 98.692.627.305,-

Universitas Sumatera Utara

Total biaya bahan baku dan utilitas selama 1 tahun :  12  =  x Rp. 98.692.627.305,-   3 = Rp. 394.770.509.220,-

E.2.2 Kas E.2.2.1 Gaji Pegawai Tabel LE.6 Perincian Gaji Pegawai Pabrik Garam Epsom Jabatan

Jlh

Gaji/bulan (Rp)

Total Gaji/Bln (Rp)

Manager

1

20.000.000

20.000.000

Sekretaris

1

4.500.000

4.500.000

Kepala Bagian Produksi

1

12.000.000

12.000.000

Kepala Bagian Teknik

1

12.000.000

12.000.000

Kepala Bagian SDM/General Affairs

1

12.000.000

12.000.000

Kepala Bagian Finansial/Marketing

1

12.000.000

12.000.000

Kepala Seksi Marketing

1

8.000.000

8.000.000

Kepala Seksi Pembelian

1

8.000.000

8.000.000

Kepala Seksi Keuangan

1

8.000.000

8.000.000

Kepala Seksi Personalia

1

8.000.000

8.000.000

Kepala Seksi General Affair

1

8.000.000

8.000.000

Kepala Seksi Keamanan

1

8.000.000

8.000.000

Kepala Seksi Maintenance dan Listrik

1

8.000.000

8.000.000

Kepala Seksi Instrumentasi

1

8.000.000

8.000.000

Kepala Seksi Laboratorium

1

8.000.000

8.000.000

Kepala Seksi Proses

1

8.000.000

8.000.000

Kepala Seksi Utilitas

1

8.000.000

8.000.000

Karyawan Produksi

52

4.500.000

234.000.000

Karyawan Teknik

24

4.500.000

108.000.000

Karyawan SDM/General Affairs

10

4.500.000

45.000.000

Karyawan Finansial/Marketing

15

4.500.000

67.500.000

Dokter

1

5.000.000

5.000.000

Universitas Sumatera Utara

Perawat

3

2.500.000

7.500.000

Petugas Kebersihan

8

1.500.000

12.000.000

Petugas Keamanan

7

2.000.000

14.000.000

Supir

4

2.000.000

8.000.000

Buruh Angkat

9

1.500.000

13.500.000

Total

150

-

675.000.000

Total gaji pegawai selama 1 bulan = Rp. 675.000.000,Total gaji pegawai selama 3 bulan = Rp. 2.025.000.000,-

E.2.2.2 Biaya Administrasi Umum Diperkirakan 1 % dari gaji pegawai (Peters, dkk. 2004). Biaya Administrasi Umum

= 0,01 x Rp. 2.025.000.000,= Rp. 20.250.000,-

E.2.2.3 Biaya Pemasaran Diperkirakan 1 % dari gaji pegawai Biaya Pemasaran

(Peters, dkk. 2004).

= 0,01 x Rp. 2.025.000.000,= Rp. 20.250.000,-

E.2.2.4 PBB Dasar perhitungan Pajak Bumi dan Bangunan (PBB) mengacu kepada Undang-Undang RI No. 20 Tahun 2000 Jo UU No. 21 Tahun 1997 tentang Bea Perolehan Hak atas Tanah dan Bangunan sebagai berikut: 

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



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



Tarif pajak ditetapkan sebesar 0,5 % (Pasal 6 UU PBBNo.21/97).



Nilai Perolehan Objek Pajak Tidak Kena Pajak ditetapkan sebesar Rp. 8.000.000,- (Pasal 3 ayat 3 UU No.12/94).

Universitas Sumatera Utara



Besarnya pajak yang terutang dihitung dengan cara mengalihkan tarif pajak dengan Nilai Perolehan Objek Kena Pajak (Pasal 8 ayat 2 UU No.21/97).

Maka berdasarkan penjelasan di atas, perhitungan PBB ditetapkan sebagai berikut : Wajib Pajak Pabrik Garam Epsom

Nilai Perolehan Objek Pajak • Tanah

= Rp. 2.100.000.000,-

• Bangunan

= Rp. 7.537.750.000,-

(+)

Total NJOP

Rp. 9.637.750.000,-

Nilai Perolehan Objek Pajak Tidak kena Pajak

Rp.

Nilai Perolehan Objek Pajak Kena Pajak

Rp. 9.625.750.000,-

Pajak yang Terhutang (20 % x NPOPKP)

Rp. 1.925.150.000,-

12.000.000,-

(-)

Tarif Pajak Bumi dan Bangunan (PBB) = 0,5 % x Pajak yang Terhutang = 0,5 % x 1.925.150.000,= Rp 9.625.750,Berikut perincian Biaya kas pada tabel LE.7. Tabel LE.7 Perincian Biaya Kas No

Jenis Biaya

Jumlah (Rp)

1

Gaji Pegawai

2

Administrasi Umum

20.250.000

3

Pemasaran

20.250.000

4

Pajak Bumi dan Bangunan Total

2.025.000.000

9.625.750 2.075.125.750

E.2.3 Biaya Start –Up Diperkirakan 12 % dari Modal Investasi Tetap (MIT) (Peters, dkk. 2004). Biaya Start-Up

= 0,12 x Rp. 197.759.521.206,912 = Rp 23.731.142.544,83,-

Universitas Sumatera Utara

E.2.4 Piutang Dagang PD =

IP x HPT ……………………………………………..(LE – 7) 12

Dimana : PD

: Piutang Dagang

IP

: Jangka waktu kredit yang diberikan (3 bulan)

HPT

: Hasil Penjualan Tahunan

Penjualan : Dari harga garam epsom di pasaran seperti berikut ini :  MgSO 4 .7H 2 O : Rp. 15.000/-kg……………………(P.T. Bratachem, 2007) Maka diharapkan garam epsom dapat dijual dengan harga Rp. 15.000/-kg Harga jual garam epsom = Rp. 15.000/-kg Produksi garam epsom = 6.045,234 kg/jam Hasil penjualan garam epsom tahunan = 6.045,234 kg/jam x 24 jam/hari x 320 hari/tahun x Rp. 15.000/-kg = Rp. 696.410.956.800,Piutang Dagang =

3 x Rp. 696.410.956.800 12

= Rp. 174.102.739.200,-

Perincian modal kerja dapat dilihat pada tabel LE.8 di bawah ini. Tabel LE.8 Perincian Modal Kerja No

Perincian

1

Bahan Baku

2

Kas

3

Start – Up

4

Piutang Dagang

Jumlah (Rp) 98.692.627.305,00 2.075.125.750,00

Total

23.731.142.544,83 174.102.739.200,00 298.601.634.799,83

Total Modal Investasi = Modal Investasi Tetap + Modal Kerja = Rp. 197.759.521.206,912 + Rp. 298.601.634.799,83 = Rp. 496.361.156.006,742,-

Universitas Sumatera Utara

Modal ini berasal dari : 1. Modal Sendiri Besarnya modal sendiri adalah 60 % dari total modal investasi Modal sendiri adalah sebesar = 0,60 x Rp. 496.361.156.006,742,= Rp. 297.816.693.604,-

2. Pinjaman dari Bank Besarnya modal sendiri adalah 40 % dari total modal investasi Pinjaman dari bank adalah sebesar = 0,40 x Rp. 496.361.156.006,742,= Rp. 198.544.462.402,69,-

E.3 Biaya Produksi Total E.3.1 Biaya Tetap (Fixed Cost = FC) E.3.1.1 Gaji Tetap Karyawan Gaji tetap karyawan terdiri dari gaji tetap tiap bulan ditambah 3 bulan gaji yang diberikan sebagai tunjangan, sehingga besarnya gaji total (P) adalah sebagai berikut : Gaji total (P)

= (12+3) x Rp. 675.000.000,= Rp. 10.125.000.000

E.3.1.2 Bunga Pinjaman Bank Bunga pinjaman bank adalah sebesar 12 % dari total pinjaman dari bank Bunga pinjaman bank (Q)

= 0,12 x Rp. 198.544.462.402,69,= Rp. 23.825.335.488,32

E.3.1.3 Depresiasi dan Amortisasi Pengeluaran untuk memperoleh harta berwujud yang mempunyai masa manfaat lebih dari satu (1) tahun harus dibebankan sebagai biaya untuk mendapatkan, menagih dan memelihara penghasilan melalui penyusutan (Rusdji, 2004). Pada perancangan pabrik ini, dipakai metode garis lurus atau straiht line method. Dasar penyusutan menggunakan masa manfaat dan tarif penyusutan sesuai dengan Undang – undang Republik Indonesia No. 17 Tahun 2000 Pasal 11 Ayat 6 dapat dilihat pada tabel LE.9 di bawah ini.

Universitas Sumatera Utara

Tabel LE. 9 Aturan Depresiasi sesuai UU Republik Indonesia No. 17 Tahun 2000 Kelompok Harta

Masa

Tarif

Berwujud

(Tahun)

(%)

Kelompok 1

4

25

Kelompok 2

8

12,5

Mobil, truk kerja

Kelompok 3

16

6,25

Mesin industri kimia, mesin industri mesin

20

5

Beberapa Jenis Harta

I. Bukan Bangunan Mesin kantor, alat perangkat industri

II. Bangunan Permanen

Bangunan sarana dan penunjang

(Sumber : Waluyo, 2000 dan Rusdji, 2004)

Depresiasi dihitung dengan metode garis lurus dengan harga akhir nol. D=

P−L ……………………………………………………..(LE – 8) n

Dimana : D

= Depresiasi per tahun

P

= Harga awal peralatan

L

= Harga akhir peralatan

n

= Umur peralatan (tahun)

Perincian biaya depresiasi sesuai UU Republik Indonesia dapat dilihat pada tabel LE.10 di bawah ini. Tabel LE.10 Perhitungan Biaya Depresiasi sesuai UU RI No. 17 Tahun 2000 Komponen Bangunan

Biaya (Rp)

Umur (Tahun)

Depresiasi (Rp)

7.537.750.000

20

376.887.500,00

Peralatan proses dan utilitas

38.885.565.622,42

16

2.430.347.851,40

Instrumentasi dan Alat kontrol

19.442.782.811,21

4

4.860.695.702,80

Perpipaan

3.888.556.562,242

4

972.139.140,56

11.665.669.686,726

4

2.916.417.421,68

7.614.975.749,13

4

1.903.743.937,28

3.888.556.562,242

4

972.139.140,56

Instalasi listrik Insulasi *) Inventaris kantor

Universitas Sumatera Utara

Fasilitas servis

21.387.061.092,331

4

5.346.765.273,08

5.189.000.000

8

648.625.000,00

Sarana transportasi Total

20.427.760.967,36

*) Insulasi dihitung 2 % dari FCI (Total Modal Investasi) (Peters, dkk. 2004)

Semua modal investasi tetap langsung (MITL) kecuali tanah mengalami penyusutan yang disebut depresiasi, sedangkan modal investasi tetap tidak langsung (MITTL) juga mengalami penyusutan yang disebut amortisasi. Pengeluaran untu memperoleh harta tidak berwujud dan pengeluaran lainnya yang mempunyai masa manfaat lebih dari 1 (satu) tahun untuk mendapatkan, menagih dan memelihara penghasilan dapat dihitung dengan amortisasi dengan menerapkan taat azas (UURI Pasal 11 Ayat 1 No. 17 Tahun 2000). Para Wajib Pajak menggunakan tarif amortisasi untuk harta tidak berwujud dengan menggunakan masa manfaat kelompok 4 (empat) tahun sesuai pendekatan perkiraan harta tidak berwujud yang dimaksud (Rusdji, 2004). Untuk masa 4 tahun,

maka biaya amortisasi adalah 25 % dari MITTL,

sehingga biaya amortisasi adalah sebagai berikut : Biaya Amortisasi

= 0,25 x Rp. 62.387.517.777,41,= Rp. 15.596.879.444,35,-

Total biaya depresiasi dan amortisasi (R) = Rp. 36.024.640.411,71,-

E.3.1.4 Biaya Tetap Perawatan 1. Perawatan mesin dan alat – alat proses Perawatan mesin dan peralatan dalam industri proses berkisar 2 sampai 20 %. Diambil 10 % dari harga peralatan terpasang di pabrik (Peters, dkk. 2004) Biaya perawatan mesin

= 0,1 x Rp. 38.885.565.622,42 = Rp. 3.888.556.562,-

2. Perawatan bangunan Diperkirakan 10 % dari harga bangunan (Peters, dkk. 2004). Perawatan bangunan

= 0,1 x Rp. 7.537.750.000 = Rp. 753.775.000,-

Universitas Sumatera Utara

3. Perawatan kendaraan Diperkirakan 10 % dari harga kendaraan (Peters, dkk. 2004). Perawatan kendaraan

= 0,1 x Rp. 5.189.000.000 = Rp. 518.900.000,-

4. Perawatan instrumentasi dan alat kontrol Diperkirakan 10 % dari harga instrumentasi dan alat kontrol (Peters, dkk. 2004). Perawatan instrumen

= 0,1 x Rp. 19.442.782.811,21 = Rp. 1.944.278.281,-

5. Perawatan perpipaan Diperkirakan 10 % dari harga perpipaan (Peters, dkk. 2004). Perawatan perpipaan

= 0,1 x Rp. 3.888.556.562,242 = Rp. 388.855.656,-

6. Perawatan instalasi listrik Diperkirakan 10 % dari harga instalasi listrik (Peters, dkk. 2004). Perawatan listrik

= 0,1 x Rp. 11.665.669.686,726 = Rp. 1.166.566.968,-

7. Perawatan insulasi Diperkirakan 10 % dari harga insulasi (Peters, dkk. 2004). Perawatan insulasi

= 0,1 x Rp. 7.614.975.749,13 = Rp. 761.497.574,-

8. Perawatan inventaris kantor Diperkirakan 10 % dari harga inventaris kantor (Peters, dkk. 2004). Perawatan inventaris

= 0,1 x Rp. 3.888.556.562,242 = Rp. 388.855.656,-

9. Perawatan fasilitas servis Diperkirakan 10 % dari harga fasilitas servis (Peters, dkk. 2004). Perawatan perlengkapan kebakaran = 0,1 x Rp. 21.387.061.092,331 = Rp. 2.138.706.109,Total biaya perawatan (S)

= Rp. 11.949.991.806,-

Universitas Sumatera Utara

E.3.1.5 Biaya Tambahan Industri (Plant Overhead Cost) Biaya tambahan industri (T) ini diperkirakan 20 % dari modal investasi tetap (Peters et.al., 2004). Plant Overhead Cost = 0,2 x Rp 197.759.521.206,912,= Rp. 39.551.904.241,E.3.1.6 Biaya Administrasi Umum (U) Diperkirakan 10% dari biaya tambahan = 0,1 x Rp. 39.551.904.241,= Rp. 3.955.190.424 E.3.1.7 Biaya Pemasaran dan Distribusi (V) Diperkirakan 20 % dari biaya tambahan = 0,2 x Rp. 39.551.904.241,= Rp. 7.910.380.848,E.3.1.8 Biaya Laboratorium, Penelitian dan Pengembangan (W) Diperkirakan 10 % dari biaya tambahan = 0,1 x Rp. 39.551.904.241,= Rp. 3.955.190.424 E.3.1.9 Asuransi Biaya asuransi pabrik adalah 3,1 permil dari modal investasi tetap langsung (Asosiasi Asuransi Jiwa Indonesia , AAJI, 2006). = 0,0031 x Rp. 135.372.003.429,502,= Rp. 419.653.210,63,Biaya asuransi karyawan adalah (Premi asuransi) = Rp.351.000,- /tenaga kerja (PT. Prudential Life Assurance, 2006). Maka biaya asuransi karyawan

= 150 orang x Rp. 351.000,-/orang = Rp. 52.650.000

Universitas Sumatera Utara

Total biaya asuransi (X)

= Rp. 472.303.210,63,-

E.3.1.10 Pajak Bumi dan Bangunan (Y) PBB = Rp. 9.625.750,-

Total Biaya Tetap = P + Q + R + S + T + U + V + W + X + Y = Rp. 137.779.562.603,66,-

E.3.2 Variabel E.3.2.1 Biaya Variabel Bahan Baku Proses dan Utilitas per tahun A. Biaya Variabel Bahan Baku Proses dan Utilitas per Tahun = Rp 394.770.509.220,B. Biaya Variabel Pemasaran (Komisi Penjualan) Diperkirakan 1 % dari biaya tetap pemasaran = 0,01 x Rp 7.910.380.848,- = Rp 79.103.808,C. Biaya Variabel Perawatan Diperkirakan 15 % dari biaya perawatan tetap = 0,15 x Rp 11.949.991.806,- = Rp 1.792.498.770,D. Biaya Variabel lainnya Diperkirakan 5 % dari biaya tambahan. = 0,05 x Rp 39.551.904.241,- = Rp 1.977.595.212,Total biaya variabel (Variable Cost) = A + B + C + D = Rp 398.619.707.010,Total biaya produksi = Biaya tetap + Biaya variabel = Rp. 137.779.562.603,66,- + Rp 398.619.707.010,= Rp 536.399.269.613,66,-

Universitas Sumatera Utara

E.4 Perkiraan Laba / Rugi Perusahaan Laba sebelum pajak= total penjualan – total biaya produksi = Rp. 696.410.956.800,- – Rp 536.399.269.613,66,= Rp. 160.011.687.186,34,-

E.4.1 Pajak Penghasilan Berdasarkan UURI Nomor 17 Ayat 1 Tahun 2000, tentang Perubahan ketiga atas Undang – Undang Nomor 7 Tahun 1983 tentang Pajak Penghasilan adalah sebagai berikut (Rusdji, 2004) : 1. Penghasilan sampai dengan Rp. 50.000.000,- dikenakan pajak sebesar 10 %. 2. Penghasilan antara Rp. 50.000.000,- sampai dengan Rp. 100.000.000,dikenakan pajak sebesar 15 %. 3. Penghasilan diatas Rp. 100.000.000,- dikenakan pajak sebesar 30 %. Maka pajak penghasilan yang harus dibayar adalah sebagai berikut :  10 % x Rp. 50.000.000,-

= Rp.

5.000.000,-

 15 % x (Rp. 100.000.000 – Rp. 50.000.000)

= Rp.

7.500.000,-

 30%x(Rp. 160.011.687.186,34,-–Rp.100.000.000) = Rp. 47.973.506.155,Total PPh

Rp 47.986.006.155

E.4.2 Laba setelah Pajak Laba setelah pajak

= laba sebelum pajak – PPh = Rp. 160.011.687.186,34 – Rp 47.986.006.155 = Rp. 112.025.681.031,34,-

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

=

Laba sebelum pajak x100 % Total Penjualan Rp. 160.011.687.186,34 x100 % Rp. 696.410.956.800

= 22,97 %

Universitas Sumatera Utara

(+)

E.5.2 Break Even Point (BEP) BEP =

Biaya Tetap x 100 % Total Penjualan − Biaya Variabel

BEP =

Rp. 137.779.562.603,66,x100 % Rp. 696.410.956.800 − Rp. 398.619.707.010,-

= 46,23 % Kapasitas produksi pada titik BEP

= 46,23 % x 46.500 ton/tahun = 21.496,95 ton/tahun

Nilai penjualan pada titik BEP

= 46,23 % x Rp. 696.410.956.800,= Rp 321.950.785.328,-

BEP

Gambar LE.1 Break Even Chart Pabrik Garam Epsom

E.5.3 Return On Investment (ROI) ROI

=

Laba setelah pajak x100 % Total mod al Investasi

ROI

=

Rp. 112.025.681.031,34 x100 % Rp. 496.361.156.006,742

= 22,57 %

Universitas Sumatera Utara

E.5.4 Pay Out Time (POT) POT

=

1 x 1 Tahun ROI

POT

=

1 x1 Tahun 0,2257

POT

= 4,43 Tahun

E.5.5 Return On Network (RON) RON =

Laba setelah pajak x 100 % Modal sendiri

RON =

Rp. 112.025.681.031,34 x 100 % Rp. 297.816.693.604

RON = 37,62 %

E.5.6 Internal Rate Of Return (IRR) Untuk

menentukan nilai IRR harus digambarkan jumlah pendapatan dan

pengeluaran dari tahun ke tahun yang disebut “Cash Flow”. Untuk memperoleh cash flow diambil ketentuan sebagai berikut : 1. Laba kotor diasumsikan mengalami kenaikan 10 % tiap tahun 2. Masa pembangunan disebut tahun ke nol 3. Jangka waktu cash flow dipilih 10 tahun 4. Perhitungan dilakukan dengan menggunakan nilai pada tahun ke 10 5. Cash flow adalah laba sesudah pajak ditambah penyusutan Dari tabel LE.11 di bawah ini, diperoleh nilai IRR = 34,51 %

Universitas Sumatera Utara