Pra Rancangan Pabrik Akrilonitril dari Etilen Sianohidrin Dengan Kapasitas Produksi 25.000 Ton:Tahun Perancangan Pabrik
advertisement
TA/TK/2016/27 PRA RANCANGAN PABRIK AKRILONITRIL DARI ETILEN SIANOHIDRIN DENGAN KAPASITAS PRODUKSI 25.000 TON/TAHUN PERANCANGAN PABRIK Diajukan sebagai Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Kimia Konsentrasi Teknik Kimia oleh: Nama : Radhitya Banuaji P No. Mahasiswa : 12 521 127 Nama : Erika Dwi Oktaviani No. Mahasiswa : 12 521 161 KONSENTRASI TEKNIK KIMIA PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI UNIVERSITAS ISLAM INDONESIA YOGYAKARTA 2016 ii iii iv LEMBAR PERSEMBAHAN Alhamdulillah, puji syukur kepada Allah SWT, dan shalawat serta salam kepada Nabi Muhammad SAW. Hasil karya tugas akhir ini khusus saya persembahkan kepada: Orang tua dan Adik-adikku tercinta, atas segala doa dan dukungan yang tiada henti-hentinya, serta kasih sayang yang tak terhingga, terimakasih banyak. Dosen Pembimbing saya Bapak Sholeh yang sudah dengan sabar membimbing saya dan partner saya dalam penyelesaian tugas akhir ini, terimakasih banyak. Partner tugas akhir Erika Dwi Oktaviani, yang sabar berjuang bersama berkorban waktu dan tenaga demi menyelesaikan tugas akhir ini. Terima kasih banyak dan maaf atas segala kekurangan. Sahabat-sahabatku KALFABYRFREDG (Lina, Maman, Ila, Acong, April, Bagas, Oci, Felis, Unyu, Desta, Gina, Sherly, dan Arina), Andre, Mas Yudha yang sudah meluangkan waktunya untuk memberikan ilmunya kepada saya, terima kasih untuk semangat, persahabatan dan ilmu yang telah kalian bagi selama ini. Teman-teman seperjuangan Teknik Kimia 2012, kalian adalah teman berbagi ilmu dan untuk setiap kebersamaan serta canda tawa, akan menjadi kenangan yang tak terlupakan bagiku. Terima kasih banyak. Yogyakarta, 16 Agustus 2016 Radhitya Banuaji Prastowo v LEMBAR PERSEMBAHAN Alhamdulillah, puji syukur yang terus mengalir saya panjatkan kepada Allah SWT, jikalaulah tanpa kuasaNya, saya rasa ketas kosong ini tidak akan penuh seperti ini, serta shalawat beriring salam semoga selalu tercurah kepada Nabi Muhammad SAW suri tauladan terbaik sepanjang masa. Karya sederhana ini khusus saya persembahkan kepada sepasang malaikat. Yang dalam sujud-sujud panjangnya berdoa untuk kebaikanku. Yang terlalu istiwewa dalam hidupku. Kedua orang tuaku tercinta, yang atas segala doa dan dukungannya yang terus mengalir, serta kasih sayang yang tak terhingga. Kalian berdualah yang selama ini menjadi sumber kekuatanku untuk menyelesaikan tugas akhir ini, terimakasih banyak, Bapak-Ibu. Kakak tersayang, Wening Wahyu Wardani dan adek tersayang, Prasetyo Trie Asmoro, kita tidak banyak kekata untuk mengungkap rasa kasih sayang, tapi melalui tindakan kalian terlalu perhatian, terimakasih atas segala support, do’a dan kasih sayang yang diberikan, terimakasih banyak. Partner tugas akhir Radhitya Banuaji a.k.a Aji, terima kasih telah menjadi partner yang terus beriringan berjalan menghantam kerikil dalam menyelesaikan tugas akhir ini. Sahabat-sahabatku VIGEDYEE (benyes, borush, bates), sahabat fillah yang selalu mengingatkan akan surga dan neraka sehingga tiada kata lelah untuk berjuang dalam kebaikan. KALFABYRFREDG (Lina, Maman, Ila, Fadli, vi April, Bagas, Oci, Felis, Desta, Gina, Arina dan Sherly), terima kasih untuk semangat, persahabatan dan ilmu yang telah kalian bagi selama ini. Untuk semua pihak yang secara nyata maupun dibelakang layar mengalirkan energi positif, saya ucapkan terimakasih karena telah mendukung dan menjadi sumber inspirasi dalam penyelesaian tugas akhir ini. Maaf nama kalian tidak bisa ditulis pada kertas terbatas ini. Teman-teman seperjuangan Teknik Kimia 2012, yang begitu unik dan istimewa, kalian adalah teman berbagi ilmu. Dan untuk setiap kebersamaan serta canda tawa, akan menjadi kenangan yang tak terlupakan bagiku. Terima kasih banyak. Terakhir, entah untuk siapa dan dimana yang kelak akan menjadi tambatan hati. Terimakasih untuk terus bersabar menanti, karena tugas akhir ini adalah bentuk perjuangan demi perjumpaan kita suatu saat nanti. Yogyakarta, 16 Agustus 2016 Erika Dwi Oktaviani vii KATA PENGANTAR Puji syukur penyusun panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat serta hidayah-Nya, sehingga penyusun dapat menyelesaikan tugas akhir perancangan pabrik dengan judul “Pra Rancangan Pabrik Acrylonitrile dari Ethylene Cyanohydrin dengan Kapasitas Produksi 25.000 Ton/Tahun”. Tugas akhir ini merupakan salah satu syarat wajib untuk menyelesaikan studi pada strata 1 Teknik Kimia Universitas Islam Indonesia. Tugas akhir ini disusun sebagai penerapan ilmu teknik kimia yang telah diperoleh selama dibangku kuliah di Program Studi Teknik Kimia Universitas Islam Indonesia. Dalam penyusunan tugas akhir ini penyusun banyak mendapat bantuan dan dorongan baik berupa materi maupun non material dari berbagai pihak, sehingga tugas akhir ini dapat terselesaikan dengan baik. Penyusun mengucapkan terima kasih kepada: 1. Bapak Faisal R M, Ir. Drs., MSIE., Ph.D. selaku Ketua Program Studi Teknik Kimia Fakultas Teknologi Industri Universitas Islam Indonesia. 2. Bapak Sholeh Ma’mun, Ph.D. selaku Dosen Pembimbing, terima kasih atas segala bimbingannya selama ini sehingga tugas akhir ini dapat selesai tepat waktu. 3. Orang tua dan seluruh keluarga besar penyusun yang telah memberikan doa dan dukungan yang sangat bermanfaat bagi penyusun. 4. Teman–teman Teknik Kimia 2012 yang telah memberikan dukungan dan motivasi. viii 5. Semua pihak yang tidak dapat penyusun sebutkan satu per satu atas bantuan yang diberikan kepada penyusun. Penyusun menyadari bahwa tugas akhir ini masih jauh dari sempurna, untuk itu penyusun sangat menghargai kritik dan saran yang membangun untuk kesempurnaan dari laporan ini. Penyusun mengharap agar tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi penyusun dan pembaca. Yogyakarta, 16 Agustus 2016 Penyusun ix DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL................................................................................... i HALAMAN PERNYATAAN KEASLIAN PENELITIAN ....................... ii HALAMAN PENGESAHAN PEMBIMBING .......................................... iii HALAMAN PENGESAHAN PENGUJI ................................................... iv KATA PENGANTAR ................................................................................ viii DAFTAR ISI ............................................................................................... x DAFTAR TABEL ....................................................................................... xii DAFTAR GAMBAR .................................................................................. xv ABSTRAK .................................................................................................. xiv BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Masalah ......................................................... 1 1.2 Tinjauan Pustaka .................................................................... 8 BAB II PERANCANGAN PRODUK 2.1 Spesifikasi Bahan Baku dan Produk ...................................... 16 2.2 Pengendalian Kualitas ............................................................ 19 BAB III PERANCANGAN PROSES 3.1 Uraian Proses ......................................................................... 22 3.2 Spesifikasi Alat ...................................................................... 24 3.3 Perencanaan Produksi ............................................................ 49 BAB IV PERANCANGAN PABRIK 4.1 Lokasi Pabrik ......................................................................... x 50 4.2 Tata Letak Pabrik ................................................................... 53 4.3 Tata Letak Alat Proses ........................................................... 56 4.4 Alir Proses dan Material......................................................... 59 4.5 Layanan Teknik atau Utilitas ................................................. 68 4.6 Organisasi Perusahaan ........................................................... 80 4.7 Evaluasi Ekonomi .................................................................. 96 BAB V PENUTUP 5.1 Kesimpulan ............................................................................ 113 5.2 Saran....................................................................................... 114 LAMPIRAN ............................................................................................... LAMPIRAN A REAKTOR ......................................................... LAMPIRAN B MENARA DESTILASI ...................................... KARTU KONSULTASI BIMBINGAN ...................................... xi DAFTAR TABEL Tabel 1.1 Data impor akrilonitril Indonesia ................................................ 3 Tabel 1.2 Data pabrik akrilonitril dunia ...................................................... 4 Tabel 1.3 Data impor pabrik luar negeri ..................................................... 6 Tabel 1.4 Perbandingan macam-macam proses pembuatan akrilonitril ..... 14 Tabel 2.1 Spesifikasi Bahan Baku dan produk ........................................... 16 Tabel 3.1 Shell tiap Course Plate Tangki Bahan Baku ............................... 25 Tabel 3.2 Shell tiap Course Plate Tangki Produk ....................................... 26 Tabel 3.3 Kebutuhan Bahan Baku .............................................................. 49 Tabel 4.1 Perincian Luas Tanah dan Bangunan Pabrik .............................. 54 Tabel 4.2 Neraca Massa Total ..................................................................... 59 Tabel 4.3 Neraca Massa Bahan Baku ......................................................... 59 Tabel 4.4 Neraca Massa Mix Point ............................................................. 60 Tabel 4.5 Neraca Massa Ketel Reboiler ...................................................... 60 Tabel 4.6 Neraca Massa Reaktor Fixed Bed Multitube .............................. 61 Tabel 4.7 Neraca Massa Menara Distilasi – 01........................................... 61 Tabel 4.8 Neraca Massa Menara Distilasi – 02........................................... 62 Tabel 4.9 Neraca Massa Menara Distilasi – 03........................................... 62 Tabel 4.10 Neraca Panas Mix Point ............................................................ 63 Tabel 4.11 Neraca Panas Ketel Reboiler..................................................... 63 Tabel 4.12 Neraca Panas Reaktor ............................................................... 64 Tabel 4.13 Neraca Panas Menara Distilasi – 01 ......................................... 64 xii Tabel 4.14 Neraca Panas Menara Distilasi – 02 ......................................... 65 Tabel 4.15 Neraca Panas Menara Distilasi – 03 ......................................... 65 Tabel 4.16 Kebutuhan Air Pembangkit Steam............................................ 74 Tabel 4.17 Kebutuhan Air Pendingin.......................................................... 75 Tabel 4.18 Kebutuhan Air untuk Perkantoran dan rumah Tangga ............. 76 Tabel 4.19 Jadwal Kerja Masing-Masing Regu .......................................... 88 Tabel 4.20 Jabatan dan Keahlian ................................................................ 89 Tabel 4.21 Perincian Jumlah Karyawan...................................................... 90 Tabel 4.22 Jumlah Karyawan ...................................................................... 91 Tabel 4.23 Penggolongan Gaji Menurut Jabatan ........................................ 93 Tabel 4.24 Harga Indeks ............................................................................. 98 Tabel 4.25 Harga Indeks pada Tahun Perancangan .................................... 99 Tabel 4.26 Physical Plant Cost (PPC) ......................................................... 105 Tabel 4.27 Direct Plant Cost (DPC) ............................................................ 106 Tabel 4.28 Fixed Capital Investment (FCI) ................................................ 106 Tabel 4.29 Direct Manufacturing Cost (DMC) ........................................... 106 Tabel 4.30 Indirect Manufacturing Cost (IMC) .......................................... 107 Tabel 4.31 Fixed Manufacturing Cost (FMC) ............................................ 107 Tabel 4.32 Total Manufacturing Cost (MC) ............................................... 107 Tabel 4.33 Working Capital (WC) .............................................................. 108 Tabel 4.34 General Expense (GE) .............................................................. 108 Tabel 4.35 Total Biaya Produksi ................................................................. 108 Tabel 4.36 Fixed Cost (Fa).......................................................................... 109 xiii Tabel 4.37 Variable Cost (Va) .................................................................... 109 Tabel 4.38 Regulated Cost (Ra) .................................................................. 109 xiv DAFTAR GAMBAR Gambar 1.1 Grafik kebutuhan impor luar negeri ........................................ 6 Gambar 4.1 Lay-out Pabrik Skala 1 : 1100 ................................................. 56 Gambar 4.2 Tata letak Alat Proses Pabrik Akrilonitril ............................... 58 Gambar 4.3 Digram Alir Kuantitatif Pabrik Akrilonitril ............................ 66 Gambar 4.4 Digram Alir Kualitatif Pabrik Akrilonitril .............................. 67 Gambar 4.5 Diagram Alir Utilitas ............................................................... 79 Gambar 4.6 Struktur Organiasi ................................................................... 82 Gambar 4.7 Grafik Hubungan % Kapasitas vs. Miliar Rupiah ................... 112 xv ABSTRAK Pabrik akrilonitril didirikan karena mengingat kebutuhan akrilonitril di Indonesia yang kemungkinan akan meningkat. Desain awal pabrik akrilonitril berbahan dasar etilen sianohidrin direncanakan dibangun di Cilegon, Provinsi Banten, dengan kapasitas produksi 25.000 ton/tahun. Pabrik kimia ini berbentuk Perseroan Terbatas yang akan dioperasikan selama 330 hari atau 24 jam sehari dengan total 145 karyawan. Bahan baku yang dibutuhkan adalah etilen sianohidrin sebanyak 34760.17 ton/tahun. Proses produksi akan dioperasikan pada suhu 450°C dan tekanan sekitar 2 atm. Reaksi ini digunakan reaktor fixed bed. Reaksi pada bagian pertama memiliki konversi sebesar 98% sehingga didapat produk akrilonitril dan air. Adapun produk yang dihasilkan dari menara distilasi memiliki kemurnian yang cukup tinggi, yaitu 99.85% akrilonitril sehingga harga produk yang dijual dengan harga yang mahal. Dari analisis ekonomi didapatkan modal tetap sebesar US$1.081.548 ; modal kerja sebesar US$21.132.662 ;dan keuntungan sebelum pajak US$2.391.490 sesudah pajak US$2.080.596 dengan Pay Out Time (POT) setelah pajak sebesar 2.71 tahun, persentase Return On Investment (ROI) 26.93%, Discounted Cash Flow (DCF) 19%, Break Event Point (BEP) 54.09%, sedangkan Shut Down Point (SDP) 33.32%. Dari analisis di atas menunjukkan hasil yang memuaskan, sehingga dapat disimpulkan pabrik ini menarik dan tepat untuk didirikan. Kata kunci: akrilonitril, etilen sianohidrin, Break Event Point, Shut Down Point xvi ABSTRACT Due to increasing acrylonitrile demand, it is necessary to build an acrylonitrile plant which is planned to be built in Cilegon, Banten province, with a production capacity of 25,000 tons / year. This plant is going to operate for 330 days or 24 hours a day with a total of 145 employees. Raw material needed is ethylene cyanohydrin as much as 34760.17 ton / year. The production process will operate at a temperature of 450 ° C and a pressure of about 2 atm. This reaction uses a fixed bed reactor with 98% conversion. The product of the distillation tower has a sufficiently high purity, at 99.85% of acrylonitrile so that the price of product can be sold with high price. From the economic analysis, it can be obtained that the fixed capital is US$1.081.548 ; the working capital is US$21.132.662 ; and the profit before tax is US$2.391.490 while after tax of US$2.080.596 with the Pay Out Time (POT) after taxes is 2.71 years, the percentage of Return On Investment (ROI) is 26.93%, Discounted Cash Flow (DCF) 19%, with the Break Event Point (BEP) at 54.09%, while the Shut Down Point (SDP) is at 33.32%. The above analysis shows satisfactory results, it is therefore concluded that the plant satisfies to be built. Keywords: acrylonitrile, ethylene cyanohydrin, Break Event Point, Shut Down Point xvii BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Perkembangan industri khususnya industri yang mengolah bahan mentah menjadi bahan setengah jadi maupun bahan jadi di Indonesia terus mengalami peningkatan. Sehingga Indonesia dituntut untuk mampu bersaing dengan negara lain dalam bidang industri. Perkembangan industri di Indonesia sangat berpengaruh pada ketahanan ekonomi Indonesia yang akan menghadapi banyak persaingan di pasar bebas nanti. Sektor industri kimia khususnya, sebagai tulang punggung perekonomian negara, banyak memegang peranan dalam memajukan perindustrian di Indonesia, baik yang memproduksi bahan baku maupun bahan hasil olahannya. Namun, untuk kebutuhan berbagai bahan baku dan bahan penunjangnya masih banyak didatangkan dari luar negeri. Jika bahan baku dan bahan penunjang ini bisa dihasilkan dari dalam negeri, hal ini tentunya akan menghemat pengeluaran devisa, meningkatkan ekspor, mengembangkan penguasaan teknologi dan membuka lapangan pekerjaan. Inovasi proses produksi maupun pembangunan pabrik baru adalah hal yang sangat diperlukan untuk mengurangi ketergantungan terhadap produk impor bahkan untuk menunjang aspek positif lain dalam pembangunan industri, salah satunya dengan pembangunan pabrik akrilonitril. 1 2 Akrilonitril adalah molekul tak jenuh yang memiliki ikatan rangkap karbonkarbon yang berkonjugasi dengan golongan nitril (Kirk & Othmer, 1991). akrilonitril dengan rumus molekul H2C=CH-C≡N sering disebut juga asam nitril akrilik, propilen nitril, vinyl sianida dan propenoic acid nitrile. Akrilonitril (C3H3N) ini merupakan bahan kimia berbentuk cairan, tidak berwarna, dapat larut dalam hampir semua pelarut organik, seperti etanol, aseton, etil asetat, karbon tetraklorida dan benzene, namun hanya larut sebagian dalam air. Akrilonitril bersifat toxic, mudah terbakar dan bersifat karsinogen yang dapat menyebabkan kanker apabila terhirup, alergi dan iritasi kulit. (Nexant, Inc., 2006) Akrilonitril merupakan bahan baku polimer yang paling luas pemanfaatannya, seperti bahan baku pembuatan serat sintetik contohnya digunakan untuk pakaian, kain selimut, karpet, plastik, dan bahan lain. Sekitar 60% akrilonitril dikonsumsi untuk serat sintetik (nexant. inc, 2006). Selain itu, akrilonitril juga sangat menunjang dalam pembangunan di sektor industri polimer, fiber sintetis, dan sejumlah resin. Di indonesia, konsumsi akrilonitril sebagian besar digunakan pada industri resin seperti acrylonitrile butadiene styrene (ABS), styrene acrylonitrile (SAN). Namun, hingga saat ini kebutuhan industri dalam negeri untuk akrilonitril masih diimpor dari luar negeri. Kebutuhan akan akrilonitril ini yang cukup tinggi di indonesia menyebabkan besarnya impor ini terus bertambah tiap tahunnya. Perkembangan industri di indonesia yang didukung dengan tersedianya sumber daya manusia serta posisi strategis perdagangan dunia mendukung untuk 3 didirikannya pabrik pembuatan akrilonitril di indonesia. Selain untuk memenuhi kebutuhan industri dalam negeri, akrilonitril merupakan komoditas ekspor yang sangat potensial karena sangat dibutuhkan negara-negara lain. Berdasarkan uraian diatas, dengan melihat kebutuhan, peluang pasar, dan kesempatan yang ada, maka pendirian pabrik akrilonitril perlu dipertimbangkan lebih lanjut dalam rangka substitusi impor akrilonitril yang selama ini selalu dilakukan setiap tahunnya. 1.1.1 Kapasitas Perancangan Dalam penentuan kapasitas perancangan akrilonitril ini didasarkan pada kebutuhan di indonesia. Di indonesia sekarang ini banyak didirikan pabrik-pabrik kimia yang menggunakan akrilonitril sebagai bahan baku utamanya di antaranya adalah pabrik acrylic fibers, ABS resin dan akrilonitril stirena. Data impor akrilonitril di Indonesia tahun 2010-2013 ditunjukkan dalam tabel 1.1 Tabel 1.1 Data Impor Akrilonitril Indonesia Tahun Data Impor (kg) 2010 8.947.247 2011 8.086.883 2012 7.516.292 2013 7.188.118 (Sumber: BPS,2014) 4 Dari Encyclopedia of Chemical Processing and Design Mc. Ketta 1954, diperoleh data bahwa kapasitas minimum yang masih dapat memberikan keuntungan apabila mendirikan pabrik akrilonitril adalah 5.000 ton/tahun. Kapasitas pabrik yang akan didirikan harus berada diatas kapasitas mnimal atau sama dengan kapasitas pabrik yang sedang berjalan. Tabel 1.2 Data pabrik akrilonitril dunia tahun 2013 Pabrik Lokasi Kapasitas (ton/tahun) Acrilonitrila do Nordeste Camacari, Brazil 90.000 Anqing Petrochemical Anqing, China 80.000 Kawasaki, Japan 150.000 Mizushima, Japan 350.000 Tha-Sheh, Taiwan 190.000 Tirtier, Louisianan, US 227.000 Daqing, China 80.000 Mizushima, Japan 115.000 Otake, Japan 90.000 DSM Geleen, Netherlands 275.000 DuPoint Beamount, Texas, US 185.000 Formosa Plastics Mailiao, Taiwan 280000 Fushun Petrochemical Fushun, China 90.000 Cologne, Germany 300.000 Green Lake, Texas, US 460.000 Lima, Ohio, US 200.000 Seal Sands, UK 280.000 Jihua Group Jilin City, China 250.000 Lukod Neftochim Burgas, Bulgaria 28.000 Asahi Kasei China Petrochemical Development Cytec Industry Daqing Refining and Chemical Dia-NitriX INEOS 5 Tabel 1.2 Data pabrik akrilonitril dunia tahun 2013 (lanjutan) Pabrik Lokasi Kapasitas (ton/tahun) Pemex Petrochemical Tula, Mexico 65.000 Petkim Aliaga, Turkey 92.000 Lanzhou, China 35.000 Qilu Petrochemical Zibo, China 40.000 Reliancesa Industries Baroda, India 42.000 Repsol YPF Tarragona, Spain 125.000 Saratovorgsintez Saratov, Russia 150.000 Secunda, South Africa 75.000 Shanghai Petrocemical Inshan, China 130.000 Showa Denko Caojing, China 260.000 Kawasaki, Japan 60.000 Solutia Pudong, China 8.000 Sumitomo Chemical Niihama, Japan 60.000 PetroChina Lanzhou Petrochemical Sasol Chemical Industries Sinopec Shanghai Gaoqiao Petrochemical (Sumber: ICIS.com) 6 Tabel 1.3 Data Impor Pabrik Luar Negeri Negara Data Impor 2013 (ton) Korea 144.596 Turkey 46.399 India 30.585 Mexico 55.155 Taiwan 40.077 Switzerland 16.848 Hong Kong 5.473 China 15.190 Singapore 2.050 Canada 2.148 Lainnya 42.455 Total 400.976 (Sumber: ICIS.com) Dari tabel 1.3 diperoleh negara-negara yang masih mengimpor akrilonitril, negara-negara tersebutlah yang akan dijadikan tujuan ekspor akrilonitril pabrik. Apabila dibandingkan antara data tabel 1.2 dan 1.3 terdapat beberapa negara yang sudah memiliki pabrik akrilonitril tetapi masih mengimpor contohnya negara Cina dan Taiwan, hal ini dikarenakan kebutuhan akrilonitril dalam negeri lebih besar dibandingkan produksi akrilonitril negara itu sendiri sehingga untuk memenuhi kebutuhan negara tersebut masih bergantung pada impor luar negeri. 7 Kebutuhan Impor (Kg) 10,000 y = 30x - 52792 Kebutuhan Impor (Kg) 9,000 8,000 7,000 6,000 5,000 4,000 3,000 2,000 1,000 0 2004 2006 2008 2010 2012 2014 Tahun Gambar 1.1 Grafik kebutuhan impor dalam negeri Dari tabel 1.2, dapat diketahui bahwa kapasitas produksi akrilonitril minimal di dunia adalah sebesar 8.000 ton/tahun. Sedangkan kebutuhan akrilonitril dalam negeri menurut data impor dari tahun 2005-2013 adalah sebesar 7.748 ton/tahun. Berdasarkan pertimbangan tersebut, maka ditetapkan kapasitas perancangan pabrik akrilonitril yang akan didirikan pada tahun 2018 sebesar 25.000 ton/tahun dengan alasan sebagai berikut: a. Dapat memenuhi kebutuhan akrilonitril dalam negeri sehingga mengurangi ketergantungan impor akrilonitril. b. Dapat mendorong berdirinya industri-industri lain yang menggunakan akrilonitril sebagai bahan baku. c. Apabila terpenuhi kebutuhan dalam negeri, sisa produk dapat diekspor sehingga menambah devisa negara. 8 1.1.2 Kegunaan akrilonitril 1. Bahan untuk membuat nitrile rubber. Pada tahun 1950 hampir semua akrilonitril yang diproduksi dijadikan acrylic fiber. Nitrile rubber ini mempunyai banyak sifat penting dalam perkembangannya,termasuk tahan terhadap bahan kimia, minyak, pelarut, panas, goresan, sifat – sifat dielektrik dan fleksibelitas temperatur yang rendah. Penggunaan nitrile rubber ini antara lain adalah sebagai karet yang tahan terhadap minyak, bahan pelapis tangki, lem atau perekat, penutup pelindung, insulasi listrik, campuan PVC, dan lain –lain. 2 Bahan untuk membuat acrylic fibers. Acrylic fiber adalah salah satu produk turunan dari akrilonitril. Serat ini banyak digunakan oleh pabrik-pabrik tekstil sebagai bahan baku pembuatan karpet, sweater, dan baju olahraga. 3 Bahan untuk membuat Acrylonitrile Butadiene Styrene (ABS) dan Styrene Acrylonitile (SAN). ABS mengandung 25% acrylonitrile dan SAN mengandung 30% acrylonitrile ABS dan SAN digunakan untuk bahan konstruksi otomotif, mesin dan alat-alat rumah tangga. 4 Bahan untuk membuat adiponitrile yang digunakan untuk intermediate pembuatan nilon. 5 Bahan untuk membuat acrylamide sebagai bahan pengental. 9 1.2 Tinjauan Pustaka 1.2.1 Akrilonitril Akrilonitril (C3H3N) adalah senyawa kimia tak jenuh yang paling dikenal sebagai bahan baku pembuatan fiber akrilik. Keberadaan atom nitrogen menyebabkan senyawa ini bersifat polar dengan elektron cenderung tertarik kearah atom nitrogen. Sejak ditemukan oleh Sohio pada tahun 1950-an, lebih dari 90 % produksi akrilonitril secara komersial, dilakukan dengan reaksi antara propilen dengan ammonia yang dikenal sebagai proses amoksidasi propilen. Proses ini dipilih karena biaya produksinya yang lebih murah, terutama biaya pada pembelian bahan baku. 1.2.2 Etilen Sianohidrin Etilen sianohidrin pertama kali dibuat pada tahun 1978 oleh erlemeyer yaitu dengan memanaskan campuran ethylene oxide (C2H4O) dan cyanide (HCN) pada suhu 50–60 oC, reaksinya adalah : CH2 – CH2 (l) + HCN (l) →HOCH2CH2CNO (l) (1) Reaksi tersebut dioperasikan dengan menggunakan katalisator alkaline. Etilen sianohidrin dapat juga dibuat dari etilen sianohidrin dan sodium cyanide. Etilen sianohidrin dapat dikonsumsi secara besar – besaran sebagai zat antara pembuatan akrilonitril dan ester asam akrilat. Adapun bahan baku ini diperoleh dari Kanto Chemical co., Inc yang berada di Taiwan dengan kapasitas produksi sebesar 120.000 ton/tahun. Sehingga kebutuhan bahan baku dapat terpenuhi 10 1.2.3 Macam-macam Pembuatan Akrilonitril Untuk menentukan proses yang akan dipakai perlu dipertimbangkan beberapa faktor untuk mendapatkan proses yang paling menguntungkan. Hal-hal yang perlu dipertimbangkan adalah pengadaan bahan baku yang murah dan mudah didapat, biaya investasi dan operasi yang rendah, pengolahan limbah yang minimal, faktor resiko yang kecil dan diperoleh rendemen yang besar. Pada saat ini ada beberapa macam proses yang digunakan dalam pembuatan produk akrilonitril. Untuk menentukan pemilihan proses yang tepat, maka perlu diketahui beberapa macam proses pembuatan akrilonitril sebagai berikut : a. Proses Dehidrasi Etilen Sianohidrin dengan Katalisator Alumina Proses yang terjadi adalah dehidrasi denga reaksi sebagai berikut: (1) Ethylene Cyanohidrine Yield 90% Acrylonitrile + Air Proses dehidrasi etilen sianohidrin menjadi akrilonitril adalah proses eliminasi gugus OH dari etilen sianohidrin pada suhu dan tekanan tertentu. Gugus OH- kemudian akan mengikat gugus H+ sehingga tercipta komponen H2O. H H H C C C N H H H C C H C N + H O OH H Pada proses ini, reaksi bisa dijalankan dalam fase cair atau gas pada tekanan atmosferis dan suhu 350 – 450oC dengan bantuan katalis alumina. Produk keluaran reaktor dikondensasikan dan kemudian dialirkan ke dekanter dimana campuran cairan yang terdiri dari etilen sianohidrin, akrilonitril, dan air terpisah 11 menjadi dua layer. Masing-masing layer tersebut akan dimurnikan di menara destilasi. Hasil atas menara destilasi berupa akrilonitril dengan kemurnian 99%. Sedangkan hasil bawahnya yang berupa etilen sianohidrin dengan kemurnian 97% akan di recycle untuk diproses kembali. (Faith Keyes, 1957) b. Proses Reaksi Acetylene dengan Asam Sianida Reaksi yang terjadi adalah : (1) Acetylene + Hydrogen Cyanide Yield 80% Acrylonitrile Proses ini berlangsung pada suhu 70oC dan tekanan atmosferis dalam fase gas dengan menggunakan bantuan katalis cuprous chloride (CuCl2) sebagai katalis. Yield yang diperoleh sebesar 80% terhadap acetylene dan 90 - 95% terhadap hydrogen cyanide. Hasil gas keluaran reaktor mengandung acrylonitrile, acetylene yang tidak bereaksi, 1-3% HCN dan sejumlah kecil berbagai macam produk seperti acetaldehyde, vinyl acetylene, divinyl acetylene, lactonitrile (dari acetaldehide dan HCN), vinyl chloride, cyanibutadiene, dan chloroprene. Produk-produk hasil keluaran ini menyebabkan hilangnya banyak bahan baku, sulitnya pemurnian pada proses akhir dan juga menyebabkan perubahan pada katalis cuprous chloride menjadi rendah. Untuk mengatasi hal ini, digunakan asetilen dan HCN dengan perbandingan 25:1 sampai 2:1 pada katalis cair yang bersifat anhidrat terutama dari cuprous chloride yang dilarutkan dalam solven nitril organik. Adanya air dalam reaksi ini tidak diinginkan karena akan menghasilkan produk samping, karena itu reaksi ini sebaiknya dijalankan dengan 12 reaktan dan katalis yang bersifat anhidrat (tidak mengandung air). Gas-gas ini dikontakkan dengan air dalam scrabber untuk memisahkan acrylonitrile, hydrocyanide acid, dan beberapa produk samping. Gas-gas yang telah dikontakkan kemudian direcycle ke reaktor, sedangkan air yang mengandung 1,5% acrylonitrile didestilasi dengan bantuan steam yang menghasilkan akrilonitril 80%. Crude akrilonitril ini difraksinasi secara bertingkat untuk menghasilkan akrilonitril 99%. (Faith Keyes, 1957) Keunggulan dari proses dehidrasi etilen sianohidrin adalah pada reaksi yang dijalankan, suhu relatif lebih rendah, dibanding reaksi amoksidasi propilen yang dijalankan pada suhu 300-500oC, sehingga biaya untuk pemanasan dan bahan bakar pada proses ini akan lebih rendah. Kekurangan dari reaksi ini terutama adalah bahan baku asetilen dan asam sianida yang relatif mahal harganya dibanding etilen sianohidrin, selain itu dihasilkannya by product berupa senyawasenyawa non-volatile (disebut sebagai tar) yang dapat menurunkann aktivitas katalis sehingga produk akrilonitril yang dihasilkan akan berkurang maka diperlukan regenerasi katalis. c. Proses Propylene Ammoxidation Proses ini dikomersialkan oleh Sohio Company (BP Chemical) dan disebut dengan proses propylene ammoxidation. Bahan baku berupa propena, amoniak dari udara diumpankan dengan rasio mol 1:1, 2:10 ke dalam sebuah reaktor fluidized. Reaktor beroperasi pada suhu 400-500oC dan tekanan 5-30 psig dengan 13 waktu tinggal ± 10 detik. Konversi propena yang tinggi diperoleh secara single pass sehingga tidak dibutuhkan recycle. Reaksi utama yang terjadi adalah : (1) Propylene + Amoniak + Oksigen Acrylonitrile + Air (Nexant, Inc., 2006) Katalis yang digunakan adalah bismuth-phospho-molibdate. Proses ammoksidasi katalitik ini dapat berlangsung secara fixed bed maupun fluidized bed. Proses fluidized bed digunakan untuk kapasitas pabrik sampai dengan 100.000 ton/tahun (Ozero dan Joseph, 1983). Ammoksidasi propilen katalitik secara fixed bed digunakan dengan pertimbangan-pertimbangan sebagai berikut (Dutta dan Gualy, 1999) : 1. Yield yang dihasilkan besar 2. Bahan baku lebih murah. 3. Temperatur reaksi lebih rendah dari pada reaksi katalitik propilena dan nitrogen oksida. 4. Tidak membutuhkan unit recovery katalis seperti pada proses secara fluidized bed. Saat ini yield terbesar yang dapat dicapai sebesar 80-95 % dengan konversi maksimal 92%. Hasil samping yang terjadi pada reaksi ini adalah timbulnya HCN, asetonitrile dan senyawa nitril berat lainnya. Keunggulan dari proses ini adalah penggunaan bahan baku propene yang relatif jauh lebih murah dibanding dengan penggunaan asetilen dan asam sianida. Kekurangan dari proses ini adalah suhu yang digunakan pada reaktor untuk proses 14 ini sangat tinggi, yaitu 400-500○C dan prosesnya yang sangat eksotermis dapat menyebabkan terjadinya pengurangan reaksi apabila proses reaksinya tidak dikontrol dengan benar. Tabel 1.4 Perbandingan Macam-macam Proses Pembuatan Acrylonitrile Proses Dehidrasi Ethylene Proses Acetylene Cyanohidrin Kondisi Operasi Yield Penyimpanan Bahan Baku T : 70○C T : 400-500○C P : atmosferis P : atmosferis P : 0,3-2 atm 99% 80-95% 77% Perlu penanganan Perlu serangkaian khusus sistem refrigerasi Tidak diperlukan penanganan khusus (acetaldehyde, - vinyl acetylene, divinyl acetylene, lactonitrile, dan lain-lain) Proses Pemurnian Ammoxidation T : 250-350○C Ada Produk Samping Proses Propylene Sederhana Ada (HCN, Acetonitrile, Acroleine, Succinic Nitrile, dan uap air) Lebih banyak dan Lebih banyak dan rumit karena rumit karena banyaknya produk banyaknya produk samping samping Dengan melihat perbandingan ketiga proses diatas, maka pada prarancangan pabrik akrilonitril ini dipilih bahan baku etilen sianohidrin karena hanya menggunakan satu bahan baku, proses reaksinya yang paling sederhana, pemurniannya lebih mudah karena tidak menghasilkan produk samping. 15 1.2.4 Alumina (Al2O3) sebagai Katalis Aluminium oksida (Al2O3) adalah senyawa kimia dari aluminium dan oksigen, umumnya disebut sebagai alumina atau korundum dalam bentuk kristalnya, serta banyak nama lainnya. Senyawa ini termasuk dalam material aplikasi karena memiliki sifat-sifat yang sangat mendukung pemanfaatannya dalam beragam bidang industri. Sifat lain dari alumina yang sangat mendukung aplikasinya adalah daya tahan terhadap korosi. Katalis alumina berfungsi membantu mereaksikan etilen sianohidrin menjadi akrilonitril dalam proses dehidrasi. Dehidrasi etilen sianohidrin menjadi akrilonitril dapat menggunakan berbagai macam katalis seperti active Al2O3 (alumina), tin, pumice, alundum, slica gel. Tetapi dipilih katalis alumina karena katalis alumina menghasilkan yield tertinggi disbanding katalis lainnya (Sumber : US Patent 1945) BAB II PERANCANGAN PRODUK 2.1 Spesifikasi Bahan Baku dan Produk 2.1.1 Tabel Spesifikasi Bahan Baku dan Produk Tabel 2.1 Spesifikasi Bahan Baku dan Produk Produk Sifat Bahan Baku Ethylene Alumina Cyanohidrin C3H5NO Al2O3 Acrylonitrile Air C3H3N H2O 53 18 71,08 101,96 350,5 189,5 - 373,15 273,15 - 501,15 226,8 - 3250 2345 0,806 0.99823 1,059 0,94 - 3,99 Rumus kimia Berat molekul (g/gmol) Titik didih (K) Titik beku (K) Titik leleh (K) Densitas (gr/cc) 20°C Specific gravity Temperatur kritis (K) Tekanan kritis (atm) Volume kritis (m3/gmol) Viskositas (cp) ΔH°f (J/mol) ΔG°f (J/mol) Wujud Warna Tak berwarna Kelarutan (g/L) 70 - 100 Harga (US$/kg) 1,32 - 0,36 536 647 690,15 5335,15 45 218 48,9 1953 210 - - - 180.600 191.100 Cair −285.830 Cair Tak berwarna 0,56 -98.300 35.400 Cair Padatan Tak berwarna - 16 Tidak Larut 0,6 17 2.1.2 Sifat-Sifat Bahan Baku dan Produk a. Acrylonitrile (Produk utama) Acrylonitrile adalah molekul tak jenuh yang memiliki ikatan rangkap karbon-karbon yang berkonjungasi dengan golongan nitril yang mana merupakan bahan kimia antara pembuatan polimer. Acrylonitrile dapat digunakan sebagai comonomer dalam plastik sehingga akan didapatkan plastik yang mempunyai sikap antara lain: temperatur distorsi panas, lebih tahan terhadap zat-zat kimia, kekerasan permukaan yang lebih besar, daya renggang yang baik, daya lentur yang tinggi dan daya tahan yang kuat terhadap pengaruh lingkungan. (Kirk dan Othmer, 1968) Salah satu penggunaan acrylonitrile yang paling besar adalah untuk produksi nitrile rubbers. Bila digunakan sebagai bahan baku pembuatan karet (rubber), acrylonitrile dicampur dengan polystrirena, polyvinil khlorida, atau resin fenol. Campuran dengan polistirena adalah senyawa molding thermoplastic yang daya rengganggnya 10 kali baik dari pada polystirena. (Kirk dan Othmer, 1968) b. Air Atom-atom hidrogen tertarik pada satu sisi atom oksigen, menghasilkan molekul air yang mempunyai muatan positif pada atom hidrogen dan muatan negatif pada atom oksigen. Karena muatan yang berlawanan tersebut di dalam molekul air saling tarik menarik dan membuatnya menjadi lengket. Air bersifat polar dan digunakan sebagai pelarut yang baik karena kepolarannya. Air memiliki pH=7 (netral). 18 c. Ethylene Cyanohidrin (Bahan baku) Hidrolisis Ethylene Cyanohidrin membentuk acrylic acid. (Kirk dan Othmer, 1968). Ethylene Cyanohidrin bukan merupakan senyawa korosif tetapi dapat menimbulkan bahaya berupa iritasi pada mata dan kulit apabila berkontak secara langsung atau disebut bersifat karsinogenik. (Kanto, 2012) Adapun syarat penyimpanan untuk bahan yang bersifat karsinogenik adalah: Disimpan dalam tangki yang tertutup rapat Ruangan dingin dan berventilasi Beri label area penyimpanan degan tanda peringatan yang sesuai Jauh dari bahaya kebakaran Dipisahkan dari bahan-bahan yang mungkin bereaksi Kran dari saluran gas harus tetap dalam keadaan tertutup rapat jika tidak sedang dipergunakan Disediakan alat pelindung diri, pakaian kerja, masker, dan sarung tangan d. Alumina (Katalis) Aluminium oksida adalah isolator listrik tetapi memiliki konduktivitas termal yang relatif tinggi untuk bahan keramik. Dalam bentuk kristal yang paling sering terjadi, disebut korundum atau α-aluminium oksida, kekerasannya membuat ia cocok untuk digunakan sebagai abrasif dan sebagai komponen dalam alat pemotong. Aluminium oksida bertanggung jawab untuk ketahanan logam aluminium atas pelapukan. 19 Alumina mengkatalisis berbagai reaksi yang berguna secara industri. Dalam aplikasi skala terbesar, alumina adalah katalis dalam proses Claus untuk mengonversi gas hidrogen sulfida sampah menjadi unsur sulfur di kilang. Alumina juga berguna untuk dehidrasi alkohol menjadi alkena. Alumina berfungsi sebagai pendukung katalis untuk katalis industri, seperti yang digunakan dalam hidrodesulfurisasi dan beberapa polimerisasi Ziegler-Natta. Zeolit dihasilkan dari alumina. Menjadi cukup inert secara kimia dan putih, alumina sebagai pengisi yang lebih disukai untuk plastik. Adapun pemilihan katalis pada suatu proses dapat didasarkan pada beberapa hal berikut: a. Berumur panjang b. Harganya murah c. Mudah diregenerasi d. Tahan terhadap racun e. Memiliki tahanan fisik yang besar Pemakaian padatan katalis untuk mengkatalis suatu reaksi seiring dengan waktu pemakaian maka akan mengalami penurunan aktivitas dan selektivitas. Bila penurunan aktivitas dan selektivitas katalis mengakibatkan jumlah produk yang dihasilkan tidak lebih besar daripada jumlah produk reaksi tanpa katalis, maka katalis tersebut sudah tidak efektif dipakai untuk mengkatalisis suatu reaksi. Bila hal ini terjadi, katalis perlu diganti jika sudah tidak bisa diregenerasi lagi. Penururnan aktivitas dan selektivitas disebabkan adanya proses deaktivasi katalis dan menyebabkan katalis mempunyai umur yang tertentu untuk reaksi tertentu 20 pula. Secara umum proses deaktivasi katalis meliputi peracunan, pencemaran dan pengumpalan pada katalis. (Hughes, 1984) 2.2 Pengendalian Kualitas Pengendalian Kualitas (Quality control) pada pabrik acrylonitrile ini meliputi pengendalian kualitas bahan baku, pengendalian kualitas proses, dan pengendalian kualitas produk 2.2.1 Pengendalian Kualitas Bahan Baku Pengendalian Kualitas bahan baku perlu dilakukan agar spesifikasi bahan baku yang diperoleh sesuai dengan spesifikasi bahan baku yang telah ditentukan dalam proses produksi. Oleh karena itu, sebelum bahan baku digunakan dalam proses produksi, bahan baku akan masuk ke bagian uji laboraturium dengan mengambil sampel tertentu. Bahan baku yang dapat digunakan dalam proses adalah bahan baku yang sudah lolos dalam uji kelayakan di laboraturium tersebut. Pengendalian kualitas bahan baku ethylene cyanohydrin ada pada kadar impuritasnya, dimana menurut data Kanto Chemical co.Inc pabrik penghasil ethylene cyanohydrin, komposisi ethylene cyanohydrin yang diproduksi meliputi 97% ethylene cyanohydrin dan 3% H2O. Spesifikasi katalis alumina yang diproduksi Pingxiang Global Chemical Packing Co., Ltd dikontrol tingkat kelayakannya melalui uji laboraturium dengan tujuan agar katalis dapat bekerja secara optimum dalam proses proses produksi. 21 2.2.2 Pengendalian Kualitas Proses Pengendalian kualitas pada proses bertujuan agar aliran produk tiap alat proses dapat sesuai dengan nilai yang sudah ditentukan sehingga terbentuk produk yang diinginkan. Pengendalian kualitas proses produksi dilakukan menggunakan alat pengendali di dalam control room dimana terdapat controller yang tersambung dengan sensor tertentu yang terpasang pada tiap alat proses sehingga memudahkan dalam pengendalian sistem setiap tahapan proses produksi. Adapun pengendalian kualitas dalam proses meliputi macam alat dan aliran sistem kontrol sebagai berikut : a. Alat Kontrol Sistem Alat kontrol sistem yang digunakan berupa sensor, controller, dan actuator. Sensor berupa manometer untuk sensor aliran fluida, tekanan, dan level kontrol, sedangkan untuk suhu digunakan thermocouple. Sensor digunakan untuk mengidentifikasi informasi variable-variabel proses tertentu dalam tiap alat proses, sebelum informasi dikirim ke controller, informasi dari sensor terlebih dahulu ditransmisikan menggunakan transmitter agar informasi dapat dibaca dalam controller. Informasi yang telah sampai dalam controller akan dibandingkan dengan set point yang ditentukan. Selanjutnya, controller akan mengirim informasi ke actuator yang mana informasi akan digunakan untuk memanipulasi variable sensor agar sesuai dengan variable controller. Actuator dapat dibagi menjadi automatic control valve dan manual hand valve. 22 b. Aliran Kontrol Sistem Aliran pneumatic digunakan untuk valve dari controller ke actuator. Pada aktuator pneumatik yang kerjanya dapat bermodulasi diperlukan satu alat kontrol penyuplai udara bertekanan yang khusus bernama I/P controller. I/P controller ini mengubah perintah kontrol dari sistem kontrol yang berupa sinyal arus, menjadi besar tekanan udara yang harus disuplai ke actuator. Aliran electric digunakan untuk variabel suhu dari sensor ke controller menurut prinsip kerja thermocouple dimana jika salah satu bagian pangkal lilitan dipanasi, maka pada kedua ujung penghantar yang lain akan muncul beda potensial (electro motive force, emf) sehingga mengalir arus listrik pada rangkaian tersebut. Sedangkan untuk variable flow dari sensor ke controller menggunakan aliran mekanik. 2.2.3 Pengendalian Kualitas Produk Pengendalian kualitas produk dilaksanakan dengan tujuan untuk memperoleh mutu produk yang sesuai standar MSDS (Material Safety Data Sheet). Pengujian mutu terdiri dari uji spesifikasi yang meliputi : kemurnian, kadar impuritas air 0,2-0,5 wt%, viskositas, densitas, specific gravity dan sebagainya. Pengujian dilakukan 1 jam sekali dengan menggunakan metode sampel. BAB III PERANCANGAN PROSES 3.1 Uraian Proses 3.1.1 Persiapan Bahan Baku Proses pembuatan Acrylonitrile menggunakan bahan baku Ethylene Cyanohidrin dengan katalis alumina. Ethylene Cyanohidrin pada T-01 dengan kondisi 30°C tekanan 1 atm masuk bertemu dengan recycle dari MD-02 pada mix point. Setelah itu campuran masuk ke KB-01 untuk mengubah fase menjadi uap. Kettle Reboiler bekerja menguapkan 80% campuran menjadi uap sedangkan 20% sisa tetap berupa cairan agar reboiler tidak kering. Setelah campuran berubah fase menjadi uap, kondisi campuran disesuaikan dengan kondisi reaksi pada R-01 pada suhu 450°C menggunakan HE-01 pada tekanan 2 atm menggunakan kompresor 3.1.2 Proses Dehidrasi Ethylene Cyanohydrin Komposisi umpan masuk R-01 yaitu Acrylonitrile, Ethylene Cyanohidrin, dan air dengan fraksi massa masing-masing sebesar 0,00002 ; 0,98489 ; 0,01509. Reaktan diumpankan ke dalam R-01 yang merupakan multitube fixed bed reactor dengan bantuan katalis Alumina (Al2O3). Reaktor yang beroperasi pada tekanan 2 atm dan suhu 450oC ini digunakan untuk mengkonversi Ethylene Cyanohidrin menjadi Acrylonitrile dan air. Reaksi yang terjadi di reaktor: C3H5ON (g) → C3H3N(g) + H2O (1) 23 24 Konversi yang terjadi pada reaksi ini sebesar 98%. Karena reaksi bersifat endotermis, maka digunakan pemanas untuk mencegah reaksi melewati range suhu yang ditentukan. Gas hasil reaksi yang keluar dari R-01 terlebih dahulu diubah fasenya menjadi cair dengan bantuan CD-01 kemudian dengan bantuan pompa untuk menaikkan tekanan pada kondisi MD-01 yang sudah ditentukan yaitu 3 atm. 3.1.3 Pemisahan dan Pemurnian Produk Berikutnya campuran akan masuk pada tahap pemurnian dengan bantuan MD-01. Pada MD-01 produk akan keluar pada distilat karena suhu titik didih akrilonitril lebih rendah dengan kemurnian 98% sehingga fraksi massa masing masing akrilonitril, etilen sianohidrin, air menjadi 0,9921 ; 0,0073 ; 0,0006. Distilat dengan tekanan 3 atm suhu 389,7 K masih dimurnikan lagi agar sesuai dengan kemurnian akrilonitril secara komersil menggunakan MD-03 dengan kemurnian yang diinginkan sebesar 0,9985 sehingga fraksi massa akrilonitril, etilen sianohidrin, air masing-masing menjadi 0,990658 ; 0,000011 ; 0,000001 dan total arus 3156,56 kg/jam pada tekanan 3 atm suhu 389,44 K. Hasil bottom dari MD-01 dengan suhu 407,61 K tekanan 3 atm akan diproses menggunakan MD-01 sehingga dapat langsung digunakan sebagai bahan recycle yang akan dialirkan menuju mix point dan bercampur dengan umpan dari tangki bahan baku. Hasil bottom MD-03 dan hasil distilat dari MD-02 selanjutnya akan dialirkan ke unit pengolahan limbah dengan sebelumnya diturunkan tekanannya menggunakan expansion valve dan diturunkan suhunya menggunakan CL-02 agar kondisinya sesuai dengan kondisi atmosferis yaitu 30°C pada tekanan 1 atm. Hasil atas MD-03 akan diturunkan suhu dan tekanannya menjadi 30°C pada tekanan 1 25 atm menggunakan CL-01 dan expansion valve sebelum dimasukkan kedalam tangki produk. 3.2 Spesifikasi Alat 3.2.1 Tangki Penyimpanan Bahan Ethylene Cyanohydrin (T-01) Tugas : Menyimpan bahan baku Ethylene Cyanohydrin sebanyak 1.580 ton selama 15 hari Jenis : Tangki silinder tegak dan beratap kerucut Fase : Cair Jumlah : 1 buah Volume : 1.728 m3 Kondisi Operasi : Tekanan : 1,3 atm Suhu : 30oC Diameter : 13,72 m Tinggi : 14,63 m Tebal Head : 0,054 in Spesifikasi : 26 Digunakan plat dengan lebar 6 ft sehingga dinding tangki dibagi menjadi: Tabel 3.1. Shell tiap course plate tangki bahan baku Plat dari H (ft) dari bawah bawah t min (in) Tebal Standar (in) 1 48 42 2,53 2,62 2 42 36 2,46 2,50 3 36 30 2,39 2,50 4 30 24 2,32 2,37 5 24 18 2,25 2,37 6 18 12 2,19 2,25 7 12 6 2,12 2,12 8 6 0 2,05 2,12 Bahan : Carbon Steel SA-283 grade C Harga : $ 138.128 3.2.2 Tangki Penyimpanan Produk Acrylonitrile (T-02) Tugas : Menyimpan produk Acrylonitrile 1.136,36 ton selama 15 hari Jenis : Tangki silinder tegak dan beratap kerucut Fase : Cair Jumlah : 1 buah Volume : 1.206 m3 Kondisi Operasi : Tekanan : 1 atm Suhu : 30oC sebanyak 27 Spesifikasi : Diameter : 13,72 m Tinggi : 14,63 m Tebal Head : 0,18 in Digunakan plat dengan lebar 6 ft sehingga dinding tangki dibagi menjadi: Tabel 3.2. Shell tiap course plate tangki produk Plat dari bawah H (ft) dari bawah t min (in) tebal standar (in) 1 48 42 0,80 0,87 2 42 36 0,71 0,75 3 36 30 0,62 0,75 4 30 24 0,54 0,62 5 24 18 0,45 0,50 6 18 12 0,36 0,37 7 12 6 0,28 0,37 8 6 0 0,19 0,25 Bahan : Carbon Steel 283 grade C Harga : $ 110.502 3.2.3 Kettle Reboiler (KB-01) Tugas : Menguapkan bahan campuran dari hasil mix point ke reaktor Jenis : Shell and Tube Kondisi operasi : Tekanan : 2 atm Suhu : 218,35°C Beban Panas : Luas transfer panas : 736669,33 Btu/jam 114,71 ft2 28 Panjang : 16 ft Fluida dingin : C3H3N, C3H5ON, H2O Ukuran : ID : 12 in Baffle space : 6 in Passes : 1 Shell Side Tube Side Fluida panas : Steam Ukuran : Jumlah Tube : 81 OD; BWG : 3/4 in; 16 ID : 0,620 in Susunan : Square Pitch, 1 in Passes : 1 Dirt Factor min : 0,01 hr.ft2.oF/Btu Dirt Factor available: 0,019 hr.ft2.oF/Btu Catatan Kettle Reboiler memenuhi syarat, karena Rd : available > Rd min Bahan : Carbon Steel Harga : $ 5.525 29 3.2.4 Heater (HE-01) Tugas : Memanaskan bahan campuran dari Kettle Reboiler sebelum masuk Reaktor dengan menggunakan pemanas steam Jenis : Shell and Tube Beban Panas : 1.848.245,35 Btu/jam Luas transfer panas : 286,15 ft2 Panjang : 12 ft Fluida dingin : C3H3N, C3H5ON, H2O Ukuran : ID : 15,75 in Baffle space : 7,87 in Passes : 2 Shell Side Tube Side Fluida panas : Steam Ukuran : Jumlah Tube : 124 OD; BWG : 3/4 in; 16 ID : 0,620 in Susunan : Square pitch, 1 in Passes : 1 Dirt Factor min : Dirt Factor available: 0,003 hr.ft2.oF/Btu 0,00342 hr.ft2.oF/Btu 30 Catatan : Heater-01 memenuhi syarat, karena Rd available > Rd min Bahan : Carbon Steel Harga : $ 6.215 : Tempat terjadinya reaksi dehidrogenasi Ethylene 3.2.5 Reaktor (R-01) Tugas Cyanohydrin menjadi Acrylonitrile dan Air Jenis : Fixed Bed Multitube Fase : Gas Kondisi Operasi : Endotermis; Nonadiabatis; Nonisothermal Spesifikasi : Tekanan : 2 atm Suhu : 450oC Diameter : 0,94 m Tinggi : 3,65 m Tebal Shell : 0,31 in Tebal Head : 0,43 in Jumlah : 1 buah Bahan : Carbon Steel SA 283 Grade C Harga : $ 4.754 31 3.2.6 Condenser Total (CD-01) Tugas : Mendinginkan cairan yang keluar dari reaktor ke MD-01 Jenis : Double Pipe Exchanger Beban Panas : 1.588.080,53 Btu/jam Luas transfer panas : 112,56 ft2 Panjang : 25 ft Jumlah hairpin : 2 Ukuran : NPS OD ID 2 in 2,38 in 2,067 in 3 in 3,5 in 3,068 in Surface outside : 0,622 ft2/ft : C3H3N, C3H5ON, H2O Fluida dingin : H2O Dirt Factor min : 0,001 hr.ft2.F/Btu Annulus Fluida panas Inner Pipe Dirt Factor available: 0,0161 hr.ft2.F/Btu Catatan CD-01 memenuhi syarat, karena Rd available > Rd : min Bahan : Carbon Steel Harga : $ 1.657 32 3.2.7 Menara Distilasi (MD-01) Tugas : Memisahkan air dan Ethylene Cyanohidrin dari produk Acrylonitrile Jenis Plate : Sieve Tray Kondisi Operasi : Puncak Menara : Tekanan : 3 atm Suhu Umpan : Tekanan : 3 atm Suhu Dasar Menara : : 398,7 K : Tekanan : 3 atm Suhu Spesifikasi : 389,7 K Diameter : 0,67 m Tinggi : 9,11 m Tebal Shell : 0,18 in Tebal Head : 0,25 in : 408,0 K Bahan : Carbon Steel SA 283 Grade C Harga : $ 4.143 3.2.8 Menara Distilasi (MD-02) Tugas : Memisahkan Ethylene Cyanohidrin dari air dan sedikit produk Acrylonitrile Jenis Plate : Sieve Tray 33 Kondisi Operasi : Puncak Menara : Tekanan : 3 atm Suhu Umpan : Tekanan : 3 atm Suhu Dasar Menara : : 408 K : Tekanan : 3 atm Suhu Spesifikasi : 406 K Diameter : 0,47 m Tinggi : 7,88 m Tebal Shell : 0,18 in Tebal Head : 0,25 in : 502 K Bahan : Carbon Steel SA 283 Grade C Harga : $ 2.762 3.2.9 Menara Distilasi (MD-03) Tugas : Memisahkan air dan Ethylene Cyanohidrin dari produk Acrylonitrile Jenis Plate : Sieve Tray Kondisi Operasi : Puncak Menara : Tekanan : 3 atm Suhu Umpan : Tekanan : 3 atm Suhu Dasar Menara : 389,4 K : 389,7 K : Tekanan : 3 atm Suhu : 406,7 K 34 Spesifikasi : Diameter : 0,74 m Tinggi : 6,43 m Tebal Shell : 0,1875 in Tebal Head : 0,25 in Bahan : Carbon Steel SA 283 Grade C Harga : $ 4.281 3.2.10 Cooler-01 (CL-01) Tugas : Mendinginkan fluida hasil atas menara distilasi (MD-03) sebanyak 3.156,56 kg/jam dengan pendingin air sebanyak 9.593,91 kg/jam sebelum ke tangki produksi Jenis : Double Pipe Exchanger Beban Panas : 570.074,45 Btu/jam Luas transfer panas : 36,68 ft2 Panjang : 163,3 ft Jumlah hairpin : 10 hairpin Ukuran : NPS OD ID 2 in 2,38 in 2,067 in 3 in 3,5 in 3,068 in Surface outside : 0,62 ft2/ft 35 Annulus : Fluida panas : C3H3N, C3H5ON, H2O Inner Pipe : Fluida dingin : H2O Dirt Factor min : 0,001 hr.ft2.F/Btu Dirt Factor available: 0,001 hr.ft2.F/Btu Catatan CL-01 memenuhi syarat, karena Rd available > Rd : min Bahan : Carbon Steel Harga : $ 1.795 3.2.11 Cooler-02 (CL-02) Tugas : Mendinginkan fluida hasil bawah menara distilasi (MD-03) dan hasil atas menara distilasi (MD-02) sebanyak 117.82 kg/jam dengan pendingin air sebanyak 464.64 kg/jam sebelum masuk UPL Jenis : Double Pipe Exchanger Beban Panas : 27.609.4164 Btu/jam Luas transfer panas : 60,62 ft2 Panjang : 29 ft Jumlah hairpin : 2 hairpin Ukuran : NPS OD ID 1 in 1,32 in 1,049 in 1,5 in 1,90 in 1,610 in 36 Surface outside : 0,34 ft2/ft Annulus : Fluida panas : C3H3N, C3H5ON, H2O Inner Pipe : Fluida dingin : H2O Dirt Factor min : 0,001 hr.ft2.F/Btu Dirt Factor available: 0,001 hr.ft2.F/Btu Catatan CL-02 memenuhi syarat, karena Rd available > Rd : min Bahan : Carbon Steel Harga : $ 2.071 3.2.12 Condensor (CP-01) Tugas : Mengembunkan fluida sebanyak 3.186,29461 kg/jam dari hasil atas menara distilasi (MD-01) dengan pendingin chilled 4.936,135034 kg/jam Jenis : Shell and Tube exchanger Beban Panas : 1.057.767,5533 Btu/jam Luas transfer panas : 502,4256 ft2 Panjang 16 ft : water sebanyak 37 Shell Side Fluida panas : C3H3N, C3H5ON, H2O Ukuran : ID : 21,25 in Baffle : 12 in Passes : 1 Tube Side Fluida dingin : H2O Ukuran : Jumlah Tube : 96 OD; BWG : 1,25 in; 16 Pitch : 1,5625 in-sq Pass : 1 Dirt Factor min : 0,003 hr.ft2.F/Btu Dirt Factor available: 0,0664 hr.ft2.F/Btu Catatan CP-01 memenuhi syarat, karena Rd available > Rd : min Bahan : Carbon Steel Harga : $ 9.668 38 3.2.13 Reboiler (RB-01) Tugas : Menguapkan fluida hasil bawah menara distilasi (MD-01) sebanyak 1.290,71 kg/jam dengan pemanas steam sebanyak 695,52 kg/jam Jenis : Shell and Tube Beban Panas : 1.395.362,41 Btu/jam Luas transfer panas : 848,01 ft2 Panjang : 16 ft Fluida dingin : C3H3N, C3H5ON, H2O Ukuran : ID : 39 in Baffle : 19,5 in Pass : 2 Shell Side Tube Side Fluida panas : Steam Ukuran : Jumlah Tube : 270 OD; BWG : 3/4 in; 16 Pitch : 1 in-square Pass : 2 Dirt Factor min : 0,003 hr.ft2.oF/Btu Dirt Factor available: 0,005 hr.ft2.oF/Btu Catatan RB-01 memenuhi syarat, karena Rd available > Rd : min 39 Bahan : Carbon Steel Harga : $ 11.050 3.2.14 Accumulator (ACC-01) Tugas : Menampung sementara hasil kondensasi menara distilasi (MD-01) sebanyak 3.186,23 kg/jam Jenis : Tangki Silinder Horizontal Bahan : Carbon Steel SA-283 grade C Spesifikasi : Diameter : 0,43 m Panjang : 2,61 m Tebal Shell : 0,18 in Tebal Head : 0,18 in Harga : $ 1.795 3.2.15 Condensor (CD-02) Tugas : Mengembunkan fluida sebanyak 1.138,196 kg/jam dari hasil atas menara distilasi (MD-02) dengan pendingin chilled water sebanyak 8.345,46 kg/jam Jenis : Shell and Tube exchanger Beban Panas : 1.788.355,45 Btu/jam Luas transfer panas : 664,66 ft2 Panjang 16 ft : 40 Shell Side Fluida panas : C3H3N, C3H5ON, H2O Ukuran : ID : 23,25 in Baffle : 12 in Passes : 1 Tube Side Fluida dingin : H2O Ukuran : Jumlah Tube : 127 OD; BWG : 1,25 in; 16 Pitch : 1,5625 in-sq Passes : 1 Dirt Factor min : 0,003 hr.ft2.F/Btu Dirt Factor available: 0,062 hr.ft2.F/Btu Catatan CD-02 memenuhi syarat, karena Rd available > Rd : min Bahan : Carbon Steel Harga : $ 11.740 : Menguapkan fluida hasil bawah menara distilasi 3.2.16 Reboiler (RB-02) Tugas (MD-02) sebanyak 88,10 kg/jam dengan pemanas steam sebanyak 1.168,55 kg/jam Jenis : Shell and Tube 41 Beban Panas : 1.995.277,84 Btu/jam Luas transfer panas : 282,67 ft2 Panjang : 16 ft Fluida dingin : C3H3N, C3H5ON, H2O Ukuran : ID : 13,25 in Baffle space : 6,625 in Pass : 2 Shell Side Tube Side Fluida panas : Steam Ukuran : Jumlah Tube : 270 OD; BWG : 3/4 in; 16 Pitch : 1 in-square Pass : 2 Dirt Factor min : 0,003 hr.ft2.oF/Btu Dirt Factor available: 0,005 hr.ft2.oF/Btu Catatan Reboiler memenuhi syarat, karena Rd available > : Rd min Bahan : Carbon Steel Harga : $ 5.525 42 3.2.17 Accumulator (ACC-02) Tugas : Menampung sementara hasil kondensasi menara distilasi (MD-02) sebanyak 1.138,19 kg/jam Jenis : Tangki Silinder Horizontal Bahan : Carbon Steel SA-283 grade C Spesifikasi : Diameter : 0,32 m Panjang : 1,90 m Tebal Shell : 0,18 in Tebal Head : 0,18 in Harga : $ 1.657 3.2.18 Condensor (CD-03) Tugas : Mengembunkan fluida sebanyak 3.156,565kg/jam dari hasil atas menara distilasi (MD-03) dengan pendingin chilled water sebanyak 4.852,59kg/jam Jenis : Shell and Tube exchanger Beban Panas : 1.039.865,307Btu/jam Luas transfer panas : 664,66 ft2 Panjang : 16 ft Fluida panas : C3H3N, C3H5ON, H2O Ukuran : ID : 23,25 in Baffle space : 12 in Shell Side 43 Pass : 1 Tube Side Fluida dingin : H2O Ukuran : Jumlah Tube : 127 OD; BWG : 1,25 in; 16 Pitch : 1,5625 in-sq Pass : 1 Dirt Factor min : 0,003 hr.ft2.F/Btu Dirt Factor available: 0,086 hr.ft2.F/Btu Catatan CD-03 memenuhi syarat, karena Rd available > Rd : min Bahan : Carbon Steel Harga : $ 11.740 : Menguapkan fluida hasil bawah menara distilasi 3.2.19 Reboiler (RB-03) Tugas (MD-03) sebanyak 29,72 kg/jam dengan pemanas steam sebanyak 1.168,55 kg/jam Jenis : Shell and Tube Beban Panas : 1995277,84 Btu/jam Luas transfer panas : 282,67 ft2 Panjang 16 ft : 44 Shell Side Fluida dingin : C3H3N, C3H5ON, H2O Ukuran : ID : 13,25 in Baffle space : 6,625 in Pass : 2 Tube Side Fluida panas : Steam Ukuran : Jumlah Tube : 90 OD; BWG : 3/4 in; 16 Pitch : 1 in-square Pass : 2 Dirt Factor min : 0,003 hr.ft2.oF/Btu Dirt Factor available: 0,0038 hr.ft2.oF/Btu Catatan RB-03 memenuhi syarat, karena Rd available > Rd : min Bahan : Carbon Steel Harga : $ 5.525 3.2.20 Accumulator (ACC-03) Tugas : Menampung sementara hasil kondensasi menara distilasi (MD-03) sebanyak 3.156,56 kg/jam Jenis : Tangki Silinder Horizontal Bahan : Carbon Steel SA-283 grade C 45 Spesifikasi Harga : : Diameter : 0,43 m Panjang : 2,60 m Tebal Shell : 0,18 in Tebal Head : 0,18 in $ 2.486 3.2.21 Expansion Valve 01 (EV-01) Tugas : Menurunkan tekanan hasil bawah MD-02 di recycle menuju mix point Jenis : Globe Valve Debit : 0,1032 m3/jam Spesifikasi : ID : 0,62 in OD : 0,84 in a’t : 0,304 in2 v : 0,14 m/s Bahan : Carbon Steel Harga : $ 69 3.2.22 Expansion Valve 01 (EV-02) Tugas : Menurunkan tekanan hasil atas MD-03 menuju tangki produk (T-01) Jenis : Globe Valve Debit : 4,59 m3/jam 46 Spesifikasi : ID : 1,61 in OD : 1,9 in a’t : 2,04 in2 v : 0,97 m/s Bahan : Carbon Steel Harga : $ 48 3.2.23 Expansion Valve 01 (EV-03) Tugas : Menurunkan tekanan campuran hasil atas MD-02 dan hasil bawah MD-03 menuju UPL Jenis : Globe Valve Debit : 1,8156 m3/jam Spesifikasi : ID : 1,61 in OD : 1,9 in a’t : 2,04 in2 v : 0,97 m/s Bahan : Carbon Steel Harga : $ 48 47 3.2.24 Compressor (C-01) Tugas : Mengalirkan umpan 80% kettle reboiler ke reaktor Jenis : Kompresor sentrifugal multi stage Kondisi Operasi : T0 : 723,15 K T1 : 6723,15 P0 : 2 atm P1 : 2 atm Power motor : 15 HP Harga : $ 10.359 3.2.25 Compressor (C-02) Tugas : Menaikkan tekanan 2 atm dari reaktor menjadi 3 atm menuju MD-01 Jenis : Kompresor sentrifugal multi stage Kondisi Operasi : T0 : 667,55 K T : 684,14 P0 : 2 atm P1 : 3 atm Power motor : 15 HP Harga : $ 9.668 : Menaikkan tekanan 1,3 atm bahan campuran di 3.2.26 Pompa (P-01) Tugas mix point menuju kettle reboiler Jenis : Centrifugal Pump Bahan : Iron Kapasitas : 2650,1646 gpm 48 Jumlah : 2 Spesifikasi : Static head : 6,71 ft Velocity head : 0 ft Pressure head : 425,37 ft Putaran spesifik : 1750 rpm Harga Tenaga pompa : 24,11 HP Tenaga Motor : 30 HP : @$ 14.027 : Mengalirkan bahan campuran di Kettle Reboiler 3.2.27 Pompa (P-02) Tugas menuju Reaktor Jenis : Centrifugal Pump Bahan : Iron Kapasitas : 136,4615 gpm Jumlah : 2 Spesifikasi : Static head : 8,6942 ft Velocity head : 0 ft Pressure head : 0 ft Putaran spesifik : 17 rpm Harga : Tenaga pompa : 0,72 HP Tenaga Motor : 1,5 HP @$ 2.244 49 3.2.28 Pompa (P-03) Tugas : Mengalirkan hasil bawah MD-01 melalui reboiler menuju MD-02 Jenis : Centrifugal Pump Bahan : Iron Kapasitas : 126,13 gpm Jumlah : 2 Spesifikasi : Static head : 16,40 ft Velocity head : 0 ft Pressure head : 0 ft Putaran spesifik : 1750 rpm Harga : Tenaga pompa : 0,89 HP Tenaga Motor : 2,5 HP @$ 1.683 3.3 Perencanaan Produksi 3.3.1 Analisis Kebutuhan Bahan Baku Analisis kebutuhan bahan baku berkaitan dengan ketersedian bahan baku terhadap kebutuhan kapasitas pabrik. Bahan baku propilen diperoleh dari Kanto Chemical co., Inc yang berada di Taiwan dengan kapasitas produksi sebesar 120.000 ton/tahun. Sehingga kebutuhan bahan baku dapat terpenuhi. 50 Tabel 3.3 Kebutuhan bahan baku Komponen Ethylene Cyanohydrin Kebutuhan = 4.388 kg/jam Kebutuhan Rerata ketersedian bahan baku bahan baku (ton/tahun) (ton/tahun) 34.760 120.000 Dari tabel di atas dapat disimpulkan bahwa ketersediaan bahan baku ethylene cyanohydrin dapat memenuhi kebutuhan pabrik, atau dengan kata lain ketersediaan bahan baku aman untuk proses produksi. 3.3.2 Analisis Kebutuhan Peralatan Proses Analisis kebutuhan peralatan proses meliputi kemampuan peralatan untuk proses dan umur atau jam kerja peralatan dan perawatannya. Dengan adanya analisis kebutuhan peralatan proses maka akan dapat diketahui anggaran yang diperlukan untuk peralatan proses, baik pembelian maupun perawatannya. BAB IV PERANCANGAN PABRIK 4.1 Lokasi Pabrik Lokasi pabrik sangat berpengaruh pada keberadaan suatu industri, baik dari segi komersil, maupun kemungkinan pengembangan dimasa yang akan datang. Ketepatan pemilihan lokasi suatu pabrik harus direncanakan dengan baik dan tepat. Kemudahan dalam pengoperasian pabrik dan perencanaan di masa depan merupakan faktor-faktor yang perlu mendapat perhatian dalam penetapan lokasi suatu pabrik. Hal tersebut menyangkut faktor produksi dan distribusi dari produk yang dihasilkan. Lokasi pabrik harus menjamin biaya transportasi dan produksi yang seminimal mungkin, disamping beberapa faktor lain yang harus dipertimbangkan misalnya pengadaan bahan baku, utilitas, dan lain-lain. Oleh karena itu, pemilihan dan penentuan lokasi pabrik yang tepat merupakan salah satu faktor yang sangat penting dalam suatu perencanaan pabrik. Berdasarkan pertimbangan di atas, maka ditentukan rencana pendirian pabrik Acrylonitrile ini berlokasi di daerah kawasan industri Cilegon, Banten. Faktor-faktor yang menjadi dasar pertimbangan dalam menentukan lokasi pabrik adalah sebagai berikut: 4.1.1 Penyediaaan Bahan Baku Sumber bahan baku merupakan salah satu faktor penting yang mempengaruhi pemilihan lokasi pabrik. Bahan baku utama ethylene cyanohydrin diperoleh dari Kanto Chemical co., Inc yang berada di Taiwan, sehingga dipilih 51 52 lokasi yang dekat dengan pelabuhan untuk mempermudah penyediaannya dan penekanan biaya penyediaan bahan baku. 4.1.2 Pemasaran Produk Daerah cilegon merupakan daerah yang tepat untuk daerah pemasaran. Karena banyaknya industri kimia yang menggunakan bahan baku acrylonitrile, diantaranya: a. Industri Acrylonitrile Butadiene Stirene (ABS) dan Styrene Acrylonitrile (SAN) yang diproduksi PT. Arbe Styrindo Indonesia. b. Industri Acrylonitrile Butadiene Styrene (ABS) yang diproduksi PT. ABS Indutri Indonesia. Selain itu, daerah ini juga dekat dengan Pelabuhan Merak yang memudahkan ekspor acrylonitrile ke industri-industri yang berada di luar negeri, seperti: a. Industri Acrylonitrile Butadiene Styrene (ABS), Styrene Acrylonitrile (SAN) yang diproduksi Bhansali Engineering Polymers., Ltd, India. b. Industri Acrylic Fiber yang diproduksi Thai Acrylic Fiber Co., Ltd, Thailand. 4.1.3 Utilitas Hal lain yang mendukung pemilihan lokasi pabrik di daerah Cilegon ini adalah dekatnya sumber air. Penyediaan air untuk utilitas mudah dan murah karena kawasan ini dekat dengan sungai dan laut, sungai terdekat yaitu sungai Cidanau. Sarana yang lain seperti bahan bakar dan listrik dapat diperoleh dengan mudah karena dekat dengan Pertamina dan PLTU. 53 4.1.4 Letak Geografis Daerah Cilegon dan sekitarnya telah direncanakan oleh pemerintah sebagai salah satu pusat pengembangan wilayah produksi industri. 4.1.5 Transportasi Transportasi sangat penting bagi suatu industri. Di daerah Cilegon tersedia sarana transportasi yang cukup memadai untuk keperluan pengangkutan bahan baku dan pemasaran produk yang dapat ditempuh melalui jalur darat maupun laut. Pelabuhan dapat dijadikan tempat berlabuh untuk kapal yang mengangkut bahan baku maupun produk. Dengan tersedianya sarana baik darat maupun laut maka diharapkan kelancaran kegiatan proses produksi, serta kelancaran pemasaran baik pemasaran domestik maupun internasional. 4.1.6 Tenaga Kerja Tenaga kerja yang dibutuhkan pada pabrik ini meliputi tenaga kerja terdidik, terampil maupun tenaga kasar. Kawasan inidustri ini dekat dengan daerah Jawa Barat dan Jabotabek yang sarat lembaga pendidikan formal maupun non formal banyak menghasilkan tenaga kerja ahli maupun non ahli yang dapat menunjang proses produksi. 4.1.7 Keadaan Iklim Lokasi yang dipilih merupakan lokasi yang cukup stabil karena memiliki iklim rata-rata yang cukup baik. Seperti daerah lain di Indonesia yang beriklim tropis dengan temperatur udara berkisar 20-35oC. Bencana alam seperti gempa bumi, tanah longsor maupun banjir besar jarang terjadi sehingga operasi pabrik dapat berjalan lancar. 54 4.1.8 Faktor Penunjang Lain Cilegon merupakan daerah kawasan industri yang telah ditetapkan oleh pemerintah, sehingga faktor-faktor seperti: tersedianya energi listrik, bahan bakar, air, iklim dan karakter tempat/lingkungan bukan merupakan suatu kendala karena semua telah dipertimbangkan pada penetapan kawasan tersebut sebagai kawasan industri. Dengan pertimbangan di atas maka dapat disimpulkan bahwa kawasan Cilegon layak dijadikan pabrik acrylonitrile di Indonesia. 4.2 Tata Letak Pabrik Tata letak pabrik adalah tempat kedudukan dari bagian-bagian pabrik yang meliputi tempat bekerjanya karyawan, tempat peralatan, tempat penyimpanan bahan baku dan produk, dan sarana lain seperti utilitas, taman dan tempat parkir. Untuk mencapai kondisi yang optimal, maka hal-hal yang perlu dipertimbangkan dalam menentukan tata letak pabrik sebagai berikut: a. Pabrik yang akan didirikan ini merupakan pabrik baru, sehingga dalam menentukan layout tidak dibatasi oleh bangunan yang ada. b. Faktor keamanan terutama untuk bahaya kebakaran, maka dalam perancangan layout selalu diusahakan memisahkan sumber api dan sumber panas dari sumber bahan yang mudah meledak Pengelompokkan unit-unit proses yang satu dengan yang lainnya akan memudahkan penanganan saat terjadi kebakaran. Layout dapat dibagi menjadi beberapa kompleks utama, yaitu: 55 a. Kompleks administrasi atau perkantoran, laboratorium dan ruang kontrol. Daerah administrasi merupakan pusat kegiatan administrasi pabrik yang mengatur kelancaran operasi. Laboratorium dan ruang kontrol sebagai pusat pengendalian proses, kualitas dan kuantitas bahan yang akan diproses serta produk yang akan dijual. b. Kompleks produksi/proses, merupakan daerah tempat alat-alat proses diletakkan dan proses berlangsung. c. Kompleks gudang umum, bengkel dan garasi. d. Kompleks utilitas, merupakan daerah dimana penyediaan air dan tenaga listrik dipusatkan. Adapun perincian luas tanah sebagai bangunan pabrik dapat dilihat pada tabel di bawah ini: Tabel 4.1 Perincian Luas Tanah dan Bangunan Pabrik Panjang, m Lebar, m Luas, m2 Kantor utama 44 14 616 Pos Keamanan/satpam 8 4 32 Mess 16 36 576 Parkir Tamu 12 22 264 Parkir Truk 20 12 240 Ruang timbang truk 12 6 72 Kantor teknik dan produksi 20 14 280 Klinik 12 10 120 Lokasi 56 Tabel 4.1 Perincian Luas Tanah dan Bangunan Pabrik (lanjutan) Panjang, m Lebar, m Luas, m2 Masjid 14 12 168 Kantin 16 12 192 Bengkel 12 24 288 Unit pemadam kebakaran 16 14 224 Gudang alat 22 10 220 Laboratorium 12 16 192 Utilitas 24 10 240 Area proses 65 35 2.275 Control Room 28 10 280 Control Utilitas 10 10 100 Jalan dan taman 60 40 2400 Perluasan pabrik 110 20 2200 Luas Tanah - - 10979 Luas Bangunan - - 6379 533 331 10.979 Lokasi Total 57 LAY OUT PABRIK ACRYLONITRILE PO S Kope rasi Poli Klini k Area Parkir Truk Masjid Aula Fire & Safety Kantor Diklat PO S Kanti n Laboratoriu m Area Parkir Kantor Area Proses Utilitas Area Penyimpanan Fire & Safety Maintenance Gudang Pengolahan Limbah Gambar 4.1 Lay out pabrik skala 1 : 1100 4.3 Tata Letak Alat Proses Dalam perancangan tata letak peralatan proses pada pabrik ada beberapa hal yang perlu diperhatikan, yaitu: 4.3.1 Aliran Bahan Baku dan Produk Jalannya aliran bahan baku dan produk yang tepat akan memberikan keuntungan ekonomis yang besar, serta menunjang kelancaran dan keamanan produksi. 4.3.2 Aliran Udara Aliran udara di dalam dan sekitar area proses perlu diperhatikan kelancarannya. Hal ini bertujuan untuk menghindari terjadinya stagnasi udara 58 pada suatu tempat berupa penumpukan atau akumulasi bahan kimia berbahaya yang dapat membahayakan keselamatan pekerja, selain itu perlumemperhatikan arah hembusan angin. 4.3.3 Pencahayaan Penerangan seluruh pabrik harus memadai. Pada tempat-tempat proses yang berbahaya atau berisiko tinggi harus diberi penerangan tambahan. 4.3.4 Lalu Lintas Manusia dan Kendaraan Dalam perancangan lay out peralatan, perlu diperhatikan agar pekerja dapat mencapai seluruh alat proses dengan cepat dan mudah agar apabila terjadi gangguan pada alat proses dapat segera diperbaiki, selain itu keamanan pekerja selama menjalankan tugasnya perlu diprioritaskan. 4.3.5 Pertimbangan Ekonomi Dalam menempatkan alat-alat proses pada pabrik diusahakan agar dapat menekan biaya operasi dan menjamin kelancaran serta keamanan produksi pabrik sehingga dapat menguntungkan dari segi ekonomi. 4.3.6 Jarak Antar Alat Proses Untuk alat proses yang mempunyai suhu dan tekanan operasi tinggi, sebaiknya dipisahkan dari alat proses lainnya, sehingga apabila terjadi ledakan atau kebakaran pada alat tersebut, tidak membahayakan alat-alat proses lainnya. 59 HE-01 RE-01 T-01 KB-01 CD-01 MD03 T-02 MD01 CL01 CL02 MD02 Gambar 4.2 Tata letak alat proses pabrik acrylonitrile Keterangan : 1. T-01 = Tangki Bahan Baku 10. CL-01 = Cooler 2. T-02 = Tangki Produk 11. CL-02 = Cooler 3. CD-01 = Heater 4. KB-01 = Reboiler 5. RE-01 = Reaktor 6. CD-01 = Kondenser 7. MD-01 = Menara Distilasi-01 8. MD-02 = Menara Distilasi-02 9. MD-03 = Menara Distilasi-03 60 4.4 Alir Proses dan Material 4.4.1 Neraca Massa 4.4.1.1 Neraca Massa Total Tabel 4.2 Neraca massa total Keluar, kg/jam Komponen Masuk, kg/jam MD-03 MD-02 Bottom UP Produk C3H5NO 4.323,08 1,76 0,13 0,00 H2O 65,83 23,23 1.138,07 0,03 C3H3N 0,00 4,74 64,42 3.156,53 Total 4.388,91 4.388,91 4.4.1.2 Neraca Massa per Alat a. Tangki Bahan Baku C3H5NO (T-01) Tabel 4.3 Neraca massa tangki bahan baku Komponen Masuk, kg/jam Keluar, kg/jam C3H5NO 4.323,08 4.323,08 H2O 65,83 65,83 C3H3N 0,00 0,00 Total 4.388,91 4.388,91 61 b. Mix Point (MP) Tabel 4.4 Neraca massa mix point Masuk, kg/jam Keluar, Komponen Recycle Feed kg/jam 0,2 KB-01 MD-02 C3H5NO 4.323,08 1.102,34 86,29 5511,71 H2O 65,83 16,89 1,71 84,43 C3H3N 0,00 0,02 0,10 0,12 Total 5.596,26 5.596,26 c. Kettle Reboiler (KB-01) Tabel 4.5 Neraca massa kettle reboiler Keluar, kg/jam Komponen Masuk, kg/jam 80% 20% C3H5NO 5.511,71 4.409,37 1.102,34 H2O 84,43 67,54 16,89 C3H3N 0,12 0,10 0,02 Total 5.596,26 5.596,26 62 d. Reaktor Fix Bed Multitube (R-01) Tabel 4.6 Neraca massa reaktor Fix bed multitube Komponen Masuk, kg/jam Keluar, kg/jam C3H5NO 4.409,37 88,19 H2O 67,54 1163,04 C3H3N 0,10 3.225,79 Total 4.477,01 4.477,01 e. Menara Distilasi (MD-01) Tabel 4.7 Neraca massa menara distilasi-01 Keluar, kg/jam Komponen Masuk, kg/jam Up Bottom C3H5NO 88,19 1,76 86,42 H2O 1163,04 23,26 1.139,78 C3H3N 3.225,79 3.161,27 64,52 Total 4.477,01 4.477,01 63 f. Menara Distilasi (MD-02) Tabel 4.8 Neraca massa menara distilasi-02 Keluar, kg/jam Komponen Masuk, kg/jam Up Bottom C3H5NO 86,42 0,13 86,29 H2O 1.139,78 1.138,07 1,71 C3H3N 64,52 64,42 0,10 Total 1.290,72 1.290,72 g. Menara Distilasi (MD-03) Tabel 4.9 Neraca massa menara distilasi-03 Keluar, kg/jam Komponen Masuk, kg/jam Up Bottom C3H5NO 1,76 0,00 1,76 H2O 23,26 0,03 23,23 C3H3N 3.161,27 3.156,53 4,74 Total 3.186,29 3.186,29 64 4.4.2 Neraca Panas Suhu referensi = 25oC a. Mix Point (MP) Tabel 4.10 Neraca panas mix point Komponen ΔH in (kJ/j) Enthalpi Fresh Feed 64.648,20 Enthalpi Recycle 56.08,71 Enthalpi 0,2 Kettle Reboiler ΔH out (kJ/j) 667.938,84 Enthalpi hasil 788.669,76 Total 788.669,76 788.669,76 b. Kettle Reboiler (KB-01) Tabel 4.11 Neraca panas kettle reboiler Komponen Panas Umpan ΔH in (kJ/j) ΔH out (kJ/j) 788.669,76 Panas Keluar 1253200,92 Panas Reaksi 4.320.828,72 Beban Panas 4.785.359,88 Total 5.574.029,65 5.574.029,65 65 c. Reaktor Fix Bed Multitube (R-01) Tabel 4.12 Neraca panas reaktor fix bed multitube Komponen ΔH in (kJ/j) Panas Umpan 3.203.203,24 Panas Keluar 25.649.114,11 ΔH out (kJ/j) Panas Reaksi 2.796.584,91 Beban Panas 26.055.732,45 Total 28.852.317,36 28.852.317,36 d. Menara Distilasi (MD-01) Tabel 4.13 Neraca panas menara destilasi-01 ΔH in (kJ/j) ΔH out (kJ/j) Umpan, Hasil Atas, Total panas = 1.487.312,60 Total panas = 750704,62 Hasil Bawah, Total panas = 567451,14 Qc Qb = 1641342,30 = 1.472.185,47 2959498,08 2959498,08 66 e. Menara Distilasi (MD-02) Tabel 4.14 Neraca panas menara destilasi-02 ΔH in (kJ/j) ΔH out (kJ/j) Umpan, Hasil Atas, Total panas = 684769,21 Total panas = 1410212,19 Hasil Bawah, Total panas = 56082,07 Qc Qb = 1323604,77 = 2105129,83 2789899,04 2789899,04 f. Menara Distilasi (MD-03) Tabel 4.15 Neraca panas menara destilasi-03 ΔH in (kJ/j) ΔH out (kJ/j) Umpan, Hasil Atas, Total panas = 662164,81 Total panas = 729650,36 Hasil Bawah, Total panas = 12301,84 Qc Qb = 1415760,33 = 1495547,72 2157712,54 2157712,54 67 68 69 4.5 Pelayanan Teknik (Utilitas) Untuk mendukung proses dalam suatu pabrik diperlukan sarana penunjang yang penting demi kelancaran jalannya proses produksi. Sarana penunjang merupakan sarana lain yang diperlukan selain bahan baku dan bahan pembantu agar proses produksi dapat berjalan sesuai yang diinginkan. Salah satu faktor yang menunjang kelancaran suatu proses produksi didalam pabrik yaitu penyediaan utilitas. Penyediaan utilitas ini meliputi: 1. Unit Penyediaan dan Pengolahan Air ( Water Treatment System ) 2. Unit Pembangkit Steam ( Steam Generation System ) 3. Unit Pembangkit Listrik ( Power Plant System ) 4. Unit Penyedia Udara Instrumen ( Instrument Air System ) 5. Unit Penyediaan Bahan Bakar 4.5.1 Unit Penyediaan dan Pengolahan Air (Water Treatment System) 4.5.1.1 Unit Penyediaan Air Untuk memenuhi kebutuhan air suatu pabrik pada umumnya menggunakan air sumur, air sungai, air danau maupun air laut sebagai sumbernya. Dalam perancangan pabrik Acrylonitrile ini, sumber air yang digunakan berasal dari air sungai terdekat yaitu sungai Cidanau. Adapun penggunaan air sungai sebagai sumber air dengan pertimbangan sebagai berikut: 1. Pengolahan air sungai relatif lebih mudah, sederhana dan biaya pengolahan relatif murah dibandingkan dengan proses pengolahan air laut yang lebih rumit dan biaya pengolahannya umumnya lebih besar. 70 2. Air sungai merupakan sumber air yang kontinuitasnya relatif tinggi, sehingga kendala kekurangan air dapat dihindari. 3. Jumlah air sungai lebih banyak dibanding dari air sumur. 4. Letak sungai berada tidak jauh dari lokasi pabrik. Air yang diperlukan di lingkungan pabrik digunakan untuk: 1. Air pendingin Pada umumnya air digunakan sebagai media pendingin karena faktor-faktor berikut: a. Air merupakan materi yang dapat diperoleh dalam jumlah besar. b. Mudah dalam pengolahan dan pengaturannya. c. Dapat menyerap jumlah panas yang relatif tinggi persatuan volume. d. Tidak mudah menyusut secara berarti dalam batasan dengan adanya perubahan temperatur pendingin. e. Tidak terdekomposisi. 2. Air Umpan Boiler (Boiler Feed Water) Beberapa hal yang perlu diperhatikan dalam penanganan air umpan boiler adalah sebagai berikut : a. Zat-zat yang dapat menyebabkan korosi. Korosi yang terjadi dalam boiler disebabkan air mengandung larutanlarutan asam, gas-gas terlarut seperti O2, CO2, H2S dan NH3. O2 masuk karena aerasi maupun kontak dengan udara luar. 71 b. Zat yang dapat menyebabkan kerak (scale forming). Pembentukan kerak disebabkan adanya kesadahan dan suhu tinggi, yang biasanya berupa garam-garam karbonat dan silika. c. Zat yang menyebabkan foaming. Air yang diambil kembali dari proses pemanasan bisa menyebabkan foaming pada boiler karena adanya zat-zat organik yang tak larut dalam jumlah besar. Efek pembusaan terutama terjadi pada alkalitas tinggi. 3. Air sanitasi. Air sanitasi adalah air yang akan digunakan untuk keperluan sanitasi. Air ini antara lain untuk keperluan perumahan, perkantoran laboratorium, masjid. Air sanitasi harus memenuhi kualitas tertentu, yaitu: a. Syarat fisika, meliputi: 1) Suhu : Di bawah suhu udara 2) Warna : Jernih 3) Rasa : Tidak berasa 4) Bau : Tidak berbau b. Syarat kimia, meliputi: 1) Tidak mengandung zat organik dan anorganik yang terlarut dalam air. 2) Tidak mengandung bakteri. 72 4.5.1.2 Unit Pengolahan Air Tahapan-tahapan pengolahan air adalah sebagai berikut: 1. Clarifier Kebutuhan air dalam suatu pabrik dapat diambil dari sumber air yang ada di sekitar pabrik dengan mengolah terlebih dahulu agar memenuhi syarat untuk digunakan. Pengolahan tersebut dapat meliputi pengolahan secara fisika dan kimia, penambahan desinfektan maupun dengan penggunaan ion exchanger. Mula-mula raw water diumpankan ke dalam tangki kemudian diaduk dengan putaran tinggi sambil menginjeksikan bahan-bahan kimia, yaitu: a. Al2(SO4)3.18H2O, yang berfungsi sebagai flokulan. b. Na2CO3, yang berfungsi sebagai flokulan. Air baku dimasukkan ke dalam clarifier untuk mengendapkan lumpur dan partikel padat lainnya, dengan menginjeksikan alum (Al 2(SO4)3.18H2O), koagulan acid sebagai pembantu pembentukan flok dan NaOH sebagai pengatur pH. Air baku ini dimasukkan melalui bagian tengah clarifier dan diaduk dengan agitator. Air bersih keluar dari pinggir clarifier secara overflow, sedangkan sludge (flok) yang terbentuk akan mengendap secara gravitasi dan di blowdown secara berkala dalam waktu yang telah ditentukan. Air baku yang mempunyai turbidity sekitar 42 ppm diharapkan setelah keluar clarifier turbiditynya akan turun menjadi lebih kecil dari 10 ppm. 2. Penyaringan Air dari clarifier dimasukkan ke dalam sand filter untuk menahan/menyaring partikel-partikel solid yang lolos atau yang terbawa bersama 73 air dari clarifier. Air keluar dari sand filter dengan turbidity kira-kira 2 ppm, dialirkan ke dalam suatu tangki penampung (filter water reservoir). Air bersih ini kemudian didistribusikan ke menara air dan unit demineralisasi. Sand filter akan berkurang kemampuan penyaringannya. Oleh karena itu perlu diregenerasi secara periodik dengan back washing. 3. Demineralisasi Untuk umpan ketel (boiler) dibutuhkan air murni yang memenuhi persyaratan bebas dari garam-garam murni yang terlarut. Proses demineralisasi dimaksudkan untuk menghilangkan ion-ion yang terkandung pada filtered water sehingga konduktivitasnya dibawah 0,3 Ohm dan kandungan silica lebih kecil dari 0,02 ppm. Adapun tahap-tahap proses pengolahan air untuk umpan ketel adalah sebagai berikut : a. Cation Exchanger Cation exchanger ini berisi resin pengganti kation dimana pengganti kation-kation yang dikandung di dalam air diganti dengan ion H+ sehingga air yang akan keluar dari cation exchanger adalah air yang mengandung anion dan ion H+. Sehingga air yang keluar dari cation tower adalah air yang mengandung anion dan ion H+. Reaksi: CaCO3 → Ca2+ + CO3- (1) MgCl2 + R – SO3 → MgRSO3 + Cl- + H+ (2) Na2SO4 (resin) → Na2+ + SO42- (3) 74 Dalam jangka waktu tertentu, kation resin ini akan jenuh sehingga perlu diregenerasikan kembali dengan asam sulfat. Reaksi: Mg + RSO3 + H2SO4 → R2SO3H + MgSO4 (4) b. Anion Exchanger Anion exchanger berfungsi untuk mengikat ion-ion negatif (anion) yang terlarut dalam air, dengan resin yang bersifat basa, sehingga anion-anion seperti CO32-, Cl- dan SO42- akan membantu garam resin tersebut. Reaksi: CO3- → CO3 (1) Cl- + RNOH → RN Cl- + OH- (2) Dalam waktu tertentu, anion resin ini akan jenuh, sehingga perlu diregenerasikan kembali dengan larutan NaOH. Reaksi: RN Cl- + NaOH → RNOH + NaCl (3) c. Deaerasi Dearasi adalah proses pembebasan air umpan ketel dari oksigen (O 2). Air yang telah mengalami demineralisasi (polish water) dipompakan ke dalam deaerator dan diinjeksikan hidrazin (N2H4) untuk mengikat oksigen yang terkandung dalam air sehingga dapat mencegah terbentuknya kerak (scale) pada tube boiler. Reaksi: 2N2H2 + O2 → 2H2O + 2N2 (1) 75 Air yang keluar dari deaerator ini dialirkan dengan pompa sebagai air umpan boiler (boiler feed water). 4.5.1.3 Kebutuhan Air a. Kebutuhan air pembangkit steam Tabel 4.16 Kebutuhan Air Pembangkit Steam Nama alat KB-01 HE-01 R-01 RB-01 RB-02 RB-03 Jumlah Jumlah (kg/jam) 435,43 575,20 12576,79 695,52 1168,55 706,48 16157,98 Air pembangkit steam 80% dimanfaatkan kembali, maka make up yang diperlukan 20%, sehingga make up steam = 20% x 16157,98 kg/jam = 3231,60 kg/jam Blowdown 20% = 20% x 16157,98 kg/jam = 3231,60 kg/jam 76 4.5.1.4 Air Pendingin Tabel 4.17 Kebutuhan Air Pendingin Nama alat CD-01 CL-01 CP-01 CP-02 CP-03 CL-02 Jumlah (Wc) Jumlah (kg/jam) 16748,81 9593,92 4936,14 8345,47 4852,59 464,65 44941,56 Jumlah air yang menguap = 0,00085*44941,56*404,9 = 15467,40 kg/jam Blowdown = 15467,40 /(5-1) = 3866,85 kg/jam Jumlah air yang terbawa aliran keluar tower = 0,15%*44941,56 = 67,41 kg/jam Jumlah air make up = 15467,4 + 3866,85 + 67,41 = 19401,66 kg/jam 77 a. Air untuk perkantoran dan rumah tangga Dianggap 1 orang membutuhkan air = 100 kg/hari (Sularso,2000) Jumlah karyawan = 145 orang Tabel 4.18 Kebutuhan Air untuk Perkantoran dan Rumah Tangga No Penggunaan Kebutuhan (kg/hari) 1. Karyawan 14.500 2 Perumahan 24.000 3. Laboratorium 500 4. Bengkel 200 5. Poliklinik 300 6. Kantin 1.500 7. Kebersihan, Pertamanan, dan Lain-lain 1.000 Jumlah 42.000 Kebutuhan air total = (19401,6623 + 3231,5953 + (42.000 / 24) ) kg/jam = 31413,7674 kg/jam 4.5.2 Unit Pembangkit Steam (Steam Generation System) Unit ini bertujuan untuk mencukupi kebutuhan steam pada proses produksi, yaitu dengan menyediakan ketel uap (boiler) dengan spesifikasi: Kapasitas : 19389,57 kg/jam Jenis : Water Tube Boiler Jumlah : 1 buah 78 Boiler tersebut dilengkapi dengan sebuah unit economizer safety valve sistem dan pengaman-pengaman yang bekerja secara otomatis. Air dari water treatment plant yang akan digunakan sebagai umpan boiler terlebih dahulu diatur kadar silika, O2, Ca dan Mg yang mungkin masih terikut dengan jalan menambahkan bahan-bahan kimia ke dalam boiler feed water tank. Selain itu juga perlu diatur pHnya yaitu sekitar 10,5-11,5 karena pada pH yang terlalu tinggi korosivitasnya tinggi. Sebelum masuk ke boiler, umpan dimasukkan dahulu ke dalam economizer, yaitu alat penukar panas yang memanfaatkan panas dari gas sisa pembakaran minyak residu yang keluar dari boiler. Di dalam alat ini air dinaikkan temperaturnya hingga 183C, kemudian diumpankan ke boiler. Di dalam boiler, api yang keluar dari alat pembakaran (burner) bertugas untuk memanaskan lorong api dan pipa-pipa api. Gas sisa pembakaran ini masuk ke economizer sebelum dibuang melalui cerobong asap, sehingga air di dalam boiler menyerap panas dari dinding-dinding dan pipa-pipa api maka air menjadi mendidih. Uap air yang terbentuk terkumpul sampai mencapai tekanan 10 bar, baru kemudian dialirkan ke steam header untuk didistribusikan ke area-area proses. 79 4.5.3 Unit Pembangkit Listrik ( Power Plant System ) Unit ini bertugas untuk menyediakan kebutuhan listrik yang meliputi: a. Listrik untuk keperluan alat proses = 33,69 kWh b. Listrik untuk keperluan alat utilitas = 94,90 kWh c. Listrik untuk instrumentasi dan kontrol = 1,29 kWh d. Listrik untuk keperluan kantor dan rumah tangga = 6,43 kWh Total kebutuhan listrik adalah 33,43 kWh. Dengan faktor daya 80% maka kebutuhan listrik total sebesar 56,02 kWh. Kebutuhan listrik dipenuhi dari PLN dan generator sebagai cadangannya. 4.5.4 Unit Penyediaan Udara Tekan Udara tekan diperlukan untuk pemakaian alat pneumatic control. Total kebutuhan udara tekan diperkirakan 92,00 m3/jam. 4.5.5 Unit Penyediaan Bahan Bakar Bahan bakar digunakan untuk keperluan pembakaran pada boiler dan diesel untuk generator pembangkit listrik. Bahan bakar boiler menggunakan fuel oil sebanyak 1828,23 kg/jam. Bahan bakar diesel menggunakan minyak solar sebanyak 0,0001 kg/jam. Total kebutuhan bahan bakar sebesar 1828,23 kg/jam 80 81 4.6 Organisasi Perusahaan 4.6.1 Bentuk Perusahaan Bentuk Perusahaan yang direncanakan pada perancangan pabrik Acrylonitrile ini adalah Perseroan Terbatas (PT). Perseroan terbatas merupakan bentuk perusahaan yang mendapatkan modalnya dari penjualan saham dimana tiap sekutu turut mengambil bagian sebanyak satu saham atau lebih. Saham adalah surat berharga yang dikeluarkan oleh perusahaan atau PT tersebut dan orang yang memiliki saham berarti telah menyetorkan modal ke perusahaan, yang berarti pula ikut memiliki perusahaan. Dalam perseroan terbatas pemegang saham hanya bertanggung jawab menyetor penuh jumlah yang disebutkan dalam tiap-tiap saham. 4.6.2 Struktur Oganisasi Dalam rangka menjalankan suatu proses pabrik dengan baik dalam hal ini di suatu perusahaan, diperlukan suatu manajemen atau organisasi yang memiliki pembagian tugas dan wewenang yang baik. Struktur organisasi dari suatu perusahaan dapat bermacam-macam sesuai dengan bentuk dan kebutuhan dari masing-masing perusahaan. Jenjang kepemimpinan dalam perusahaan ini adalah sebagai berikut: a. Pemegang saham b. Dewan komisaris c. Direktur Utama d. Direktur e. Kepala Bagian 82 f. Kepala Seksi g. Karyawan dan Operator Tanggung jawab, tugas dan wewenang dari masing-masing jenjang kepemimpinan tentu saja berbeda-beda. Tanggung jawab, tugas serta wewenang tertinggi terletak pada puncak pimpinan yaitu dewan komisaris. Sedangkan kekuasaan tertinggi berada pada rapat umum pemegang saham . 83 84 4.6.3 Tugas dan Wewenang 4.6.3.1 Pemegang saham Pemegang saham (pemilik perusahaan) adalah beberapa orang yang mengumpulkan modal untuk kepentingan pendirian dan berjalannya operasi perusahaan tersebut. Kekuasaan tertinggi pada perusahaan yang mempunyai bentuk perseroan terbatas adalah rapat umum pemegang saham. Pada rapat umum tersebut para pemegang saham: 1. Mengangkat dan memberhentikan Dewan Komisaris 2. Mengangkat dan memberhentikan direktur 3. Mengesahkan hasil-hasil usaha serta neraca perhitungan untung rugi tahunan dari perusahaan 4.6.3.2 Dewan Komisaris Dewan komisaris merupakan pelaksana dari para pemilik saham, sehingga dewan komisaris akan bertaggung jawab terhadap pemilik saham. Tugas-tugas Dewan Komisaris meliputi: 1. Menilai dan menyetujui rencana direksi tentang kebijasanaan umum, target laba perusahaan, alokasi sumber-sumber dana dan pengarahan pemasaran. 2. Mengawasi tugas-tugas direktur utama. 3. Membantu direktur utama dalam hal-hal penting. 4.6.3.3 Direktur Utama Direktur utama merupakan pimpinan tertinggi dalam perusahaan dan bertanggung jawab sepenuhnya dalam hal maju mundurnya perusahaan. Direktur 85 Utama bertanggung jawab pada Dewan Komisaris atas segala tindakan dan kebijaksanaan yang telah diambil sebagai pimpinan perusahaan.Direktur Utama membawahi Direktur Produksi dan Teknik, serta Direktur Keuangan dan Umum. Direktur utama membawahi : a. Direktur Teknik dan Produksi Tugas Direktur Teknik dan Produksi adalah memimpin pelaksanaan kegiatan pabrik yang berhubungan dengan bidang produksi dan operasi, teknik, pengembangan, pemeliharaan peralatan, pengadaan, dan laboratorium. b. Direktur Keuangan dan Umum Tugas Direktur Keuangan dan Umum adalah bertanggung jawab terhadap masalah-masalah yang berhubungan dengan administrasi, personalia, keuangan, pemasaran, humas, keamanan, dan keselamatan kerja. c. Staf Ahli Staf ahli terdiri dari tenaga-tenaga ahli yang bertugas membantu direktur dalam menjalankan tugasnya baik yang berhubungan dengan teknik maupun administrasi.Staf ahli bertanggung jawab kepada Direktur Utama sesuai dengan bidang keahliannya masing-masing. Tugas dan wewenang staf ahli meliputi: a. Memberikan nasehat dan saran dalam perencanaan pengembangan perusahaan. b. Mengadakan evaluasi bidang teknik dan ekonomi perusahaan. c. Memberikan saran-saran dalam bidang hukum. 86 d. Kepala Bagian Secara umum tugas Kepala Bagian adalah mengkoordinir, mengatur dan mengawasi pelaksanaan pekerjaan dalam lingkungan bagiannya sesuai dengan garis-garis yang diberikan oleh pimpinan perusahaan. Kepala bagian dapat juga bertindak sebagai staff direktur. Kepala bagian ini bertanggung jawab kepada direktur masing-masing. Kepala bagian terdiri dari: Kepala Bagian Proses dan Utilitas Tugas : Mengkoordinasikan kegiatan pabrik dalam bidang proses dan penyediaan bahan baku dan utilitas. Kepala Bagian Pemeliharaan, Listrik, dan Instrumentasi Tugas : Bertanggung jawab terhadap kegiatan pemeliharaan dan fasilitas penunjang kegiatan produksi. Kepala Bagian Penelitian, Pengembangan dan Pengendalian Mutu Tugas : Mengkoordinasikan kegiatan yang berhubungan dengan penelitian, pengembangan perusahaan, dan pengawasan mutu. Kepala Bagian Keuangan dan Pemasaran Tugas : Mengkoordinasikan kegiatan pemasaran, pengadaan barang, serta pembukuan keuangan. Kepala Bagian Administrasi Tugas : Bertanggung jawab terhadap kegiatan yang berhubungan dengan tata usaha, personalia dan rumah tangga perusahaan. 87 Kepala Bagian Humas dan Keamanan Tugas : Bertanggung jawab terhadap kegiatan yang berhubungan antara perusahaan dan masyarakat serta menjaga keamanan perusahaan. Kepala Bagian Kesehatan Keselamatan Kerja dan Lingkungan Tugas : Bertanggung jawab terhadap keamanan pabrik dan kesehatan dan keselamatan kerja karyawan. e. Kepala Seksi Kepala seksi adalah pelaksanaan pekerjaan dalam lingkungan bagiannya sesuai dengan rencana yang telah diatur oleh para Kepala Bagian masing-masing. Setiap kepala seksi bertanggung jawab terhadap kepala bagian masing-masing sesuai dengan seksinya. 4.6.4 Pembagian Jam Kerja Karyawan Pabrik ini direncanakan beroperasi 330 hari dalam satu tahun dan 24 jam perhari. Sisa hari yang bukan libur digunakan untuk perbaikan atau perawatan dan shut down. Sedangkan pembagian jam kerja karyawan digolongkan dalam dua golongan, yaitu: a. Karyawan non-shift Karyawan non shift adalah para karyawan yang tidak menangani proses produksi secara langsung. Yang termasuk karyawan ini adalah direktur, staff, ahli, kepala bidang, kepala seksi serta bawahan yang berada di kantor. Karyawan harian dalam satu minggu bekerja selama 5 hari dengan pembagian jam kerja sebagai berikut: 88 Jam Kerja : Senin-Jum’at : 07.00 – 16.00 Jam Istirahat : Senin-Kamis : 12.00 – 13.00 Jum’at : 11.00 – 13.00 b. Karyawan shift Karyawan shift adalah karyawan yang langsung menangani proses produksi atau mengatur bagian-bagian tertentu dari pabrik yang mempunyai hubungan dengan masalah keamanan dan kelancaran produksi, sebagian dari bagian teknik, bagian gudang dan bagian-bagian yang lainnya serta harus selalu siaga untuk keselamatan dan keamanan pabrik. Para karyawan shift akan bekerja secara bergantian sehari semalam. Karyawan shift dibagi dalam 3 shift dengan pengaturan sebagai berikut: Shift Pagi : 07.00 – 15.00 Shift Sore : 15.00 – 23.00 Shift Malam : 23.00 – 07.00 Untuk karyawan shift ini, dibagi menjadi 4 regu, dimana 3 regu bekerja dan 1 regu istirahat dan dilakukan secara bergantian. Tiap regu mendapat giliran tiga hari kerja dan satu hari libur, tiap shift dan masuk lagi untuk shift berikutnya.Untuk hari libur atau hari besar yang ditetapkan pemerintah maka regu yang masuk tetap masuk. Jadwal kerja masing-masing regu ditabelkan sebagai berikut: 89 Tabel 4.19 Jadwal kerja masing-masing regu Hari/Regu 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 P P P L M M M L S S 2 S S L P P P L M M M 3 M L S S S L P P P L 4 L M M M L S S S L P Keterangan : P = Shift Pagi S = Shift Siang M = Shift Malam L = Libur 4.6.5 Status Karyawan, Sistem Penggajian, dan Penggolongan Karyawan 4.6.5.1 Jabatan dan Keahlian Masing-masing jabatan dalam struktur organisasi diisi oleh orang-orang dengan spesifikasi pendidikan yang sesuai dengan jabatan dan tanggung jawab.Jenjang pendidikan karyawan yang diperlukan berkisar dari Sarjana S-1 sampai lulusan SMP. Perinciannya sebagai berikut: 90 Tabel 4.20 Jabatan dan keahlian Jabatan Keahlian Kepala Seksi Pembelian dan Pemasaran Sarjana Industri/Ekonomi Kepala Seksi Administrasi dan Keuangan Sarjana Industri/Ekonomi Kepala Seksi Proses Sarjana Teknik Kimia Kepala Seksi Pengendalian Sarjana Teknik Kimia Kepala Seksi Laboratorium Sarjana Teknik Kimia Kepala Seksi Utilitas dan Pemeliharaan Sarjana Teknik Kimia Kepala Seksi Penelitian dan Pengembangan Sarjana Teknik Kimia Operator Proses Ahli Madya Teknik Kimia Operator Utilitas Ahli Madya Teknik Kimia Karyawan Pembelian dan Pemasaran Ahli Madya Teknik Industri/ Ekonomi Karyawan Administrasi dan Keuangan Ahli Madya Ekonomi Karyawan Penelitian dan Pengembangan Sarjana Teknik Kimia Karyawan Personalia dan Humas Ahli Madya Sosial Karyawan Keamanan Lulusan SMA Karyawan Proses Ahli Madya Teknik Kimia Karyawan Pengendalian Ahli Madya Teknik Kimia Karyawan Laboratorium Ahli Madya Teknik Kimia Karyawan Utilitas dan Pemeliharaan Ahli Madya Teknik Kimia dan Teknik Mesin Sekretaris Ahli Madya Sekretaris Medis Dokter Paramedis Sarjana Keperawatan Sopir Lulusan SMP Cleaning Service Lulusan SMP 91 4.6.5.2 Perincian Jumlah Karyawan Jumlah karyawan harus disesuaikan secara tepat sehingga semua pekerjaan yang ada dapat diselesaikan dengan baik dan efisien. Penentuan jumlah karyawan dapat dilakukan dengan melihat jenis proses ataupun jumlah unit proses yang ada. Penentuan jumlah karyawan proses dapat digambarkan sebagai berikut: Tabel 4.21 Perincian jumlah karyawan Nama Alat ∑Unit Orang/Unit.Shift Orang/shift Reaktor Fixed Bed 1 0,5 0,5 Kettle Reboiler 1 0,25 0,25 Menara Distilasi 3 0,25 0,75 Accumulator 3 0,05 0,15 Kondenser 4 0,05 0,2 Reboiler 3 0,05 0,15 Tangki 2 0,1 0,2 Heater 1 0,25 0,25 Cooler 2 0,25 0,5 Pompa 6 0,2 1,2 Expansion Valve 3 0,2 0,6 Kompresor 2 0,2 0,4 32 2,35 5,15 Total Jumlah operator untuk alat proses = 5,15 x 3 Shift = 15 Orang Jumlah operator utilitas = 0,5 x Jumlah operator produksi = 0,5 x 17 Orang = 8 Orang Sehingga total keseluruhan operator lapangan = 15 Orang + 8 Orang = 23 Orang 92 Tabel 4.22 Jumlah Karyawan Jabatan Jumlah Ka. Bag. Produksi 1 Ka. Bag. Litbang 1 Ka. Sek. Personalia 1 Ka. Sek. Humas 1 Ka. Sek. Keamanan 1 Ka. Sek. Pembelian 1 Ka. Sek. Pemasaran 1 Ka. Sek. Administrasi 1 Ka. Sek. Kas/Anggaran 1 Ka. Sek. Proses 1 Ka. Sek. Pengendalian 1 Ka. Sek. Laboratorium 1 Ka. Sek. Utilitas 1 Ka. Sek. Pengembangan 1 Ka. Sek. Penelitian 1 Karyawan Personalia 3 Karyawan Humas 3 Karyawan Keamanan 6 Karyawan Pembelian 4 Karyawan Pemasaran 4 Karyawan Administrasi 3 Karyawan Kas/Anggaran 3 Karyawan Proses 40 Karyawan Pengendalian 5 Karyawan Laboratorium 4 Karyawan Pemeliharaan 7 Karyawan Utilitas 10 Karyawan KKK 6 93 Tabel 4.17 Jumlah Karyawan (lanjutan) Jabatan Jumlah Karyawan Litbang 3 Sekretaris 5 Medis 2 Paramedis 3 Sopir 6 Cleaning Service 5 Total 145 4.6.5.3 Sistem Gaji Karyawan Sistem gaji perusahaan ini dibagi menjadi tiga golongan yaitu: a. Gaji Bulanan Gaji ini diberikan kepada pegawai tetap.Besarnya gaji sesuai dengan peraturan perusahaan. b. Gaji Harian Gaji ini diberikan kepada karyawan tidak tetap atau buruh harian. c. Gaji Lembur Gaji ini diberikan kepada karyawan yang melebihi jam kerja yang telah ditetapkan dan besarnya sesuai dengan peraturan perusahaan. 94 Tabel 4.23 Penggolongan Gaji Menurut Jabatan Jabatan Jumlah Gaji per Bulan Total Gaji (Rp) (Rp) Direktur Utama 1 25,000,000.00 25,000,000.00 Direktur Teknik dan Produksi 1 18,000,000.00 18,000,000.00 Direktur Keuangan dan Umum 1 18,000,000.00 18,000,000.00 Staff Ahli 1 7,000,000.00 14,000,000.00 Ka. Bag. Umum 1 10,000,000.00 10,000,000.00 Ka. Bag. Pemasaran 1 10,000,000.00 10,000,000.00 Ka. Bag. Keuangan 1 10,000,000.00 10,000,000.00 Ka. Bag. Teknik 1 10,000,000.00 10,000,000.00 Ka. Bag. Produksi 1 10,000,000.00 10,000,000.00 Ka. Bag. Litbang 1 6,500,000.00 6,500,000.00 Ka. Sek. Personalia 1 6,500,000.00 6,500,000.00 Ka. Sek. Humas 1 6,500,000.00 6,500,000.00 Ka. Sek. Keamanan 1 6,500,000.00 6,500,000.00 Ka. Sek. Pembelian 1 6,500,000.00 6,500,000.00 Ka. Sek. Pemasaran 1 6,500,000.00 6,500,000.00 Ka. Sek. Administrasi 1 6,500,000.00 6,500,000.00 Ka. Sek. Kas/Anggaran 1 6,500,000.00 6,500,000.00 Ka. Sek. Proses 1 6,500,000.00 6,500,000.00 Ka. Sek. Pengendalian 1 4,500,000.00 22,500,000.00 Ka. Sek. Laboratorium 1 3,500,000.00 35,000,000.00 Ka. Sek. Utilitas 1 3,500,000.00 21,000,000.00 Ka. Sek. Pengembangan 1 3,500,000.00 21,000,000.00 Ka. Sek. Penelitian 1 3,500,000.00 70,000,000.00 Karyawan Personalia 3 6,000,000.00 300,000,000.00 Karyawan Humas 3 3,500,000.00 35,000,000.00 95 Tabel 4.24 Penggolongan Gaji Menurut Jabatan (lanjutan) Jabatan Jumlah Gaji per Bulan Total Gaji (Rp) (Rp) Karyawan Keamanan 6 3,500,000.00 35,000,000.00 Karyawan Pembelian 4 3,500,000.00 52,500,000.00 Karyawan Pemasaran 4 3,500,000.00 70,000,000.00 Karyawan Administrasi 3 3,500,000.00 21,000,000.00 Karyawan Litbang 3 3,500,000.00 10,500,000.00 Sekretaris 5 3,500,000.00 10,500,000.00 Medis 2 4,500,000.00 9,000,000.00 Paramedis 3 3,500,000.00 17,500,000.00 Sopir 6 3,500,000.00 21,000,000.00 Cleaning Service 5 3,000,000.00 30,000,000.00 Total 206 965,000,000.00 4.6.6 Kesejahteraan Sosial Karyawan Kesejahteraan sosial yang diberikan oleh perusahaan pada karyawan antara lain berupa: 1. Tunjangan a. Tunjangan yang berupa gaji pokok yang diberikan berdasarkan golongan karyawan yang bersangkutan. b. Tunjangan jabatan yang diberikan berdasarkan jabatan yang dipegang oleh karyawan. c. Tunjangan lembur yang diberikan kepada karyawan yang bekerja di luar jam kerja berdasarkan jumlah jam kerja. 96 2. Cuti a. Cuti tahunan diberikan kepada setiap karyawan selama 12 hari kerja dalam satu (1) tahun. b. Cuti sakit diberikan kepada setiap karyawan yang menderita sakit berdasarkan keterangan dokter. 3. Pakaian Kerja Pakaian kerja diberikan kepada setiap karyawan sejumlah 3 pasang untuk setiap tahunnya. 4. Pengobatan a. Biaya pengobatan bagi karyawan yang menderita sakit yang diakibatkan oleh kecelakaan kerja ditanggung perusahaan sesuai dengan undang undang yang berlaku. b. Biaya pengobatan bagi karyawan yang menderita sakit yang tidak diakibatkan oleh kecelakaan kerja diatur berdasarkan kebijaksanaan perusahaan. 5. Asuransi Tenaga Kerja (ASTEK) ASTEK diberikan oleh perusahaan bila jumlah karyawan lebih dari 10 orang dengan gaji karyawan Rp 1.000.000,00 per bulan. Fasilitas untuk kemudahan bagi karyawan dalam melaksanakan aktivitas selama di pabrik antara lain: a. Penyediaan mobil dan bus untuk transportasi antar jemput karyawan. b. Kantin, untuk memenuhi kebutuhan makan karyawan terutama makan siang. 97 c. Sarana peribadatan seperti masjid. d. Pakaian seragam kerja dan peralatan - peralatan keamanan seperti safety helmet, safety shoes dan kacamata, serta tersedia pula alat - alat keamanan lain seperti masker, ear plug, sarung tangan tahan api. e. Fasilitas kesehatan seperti tersedianya poliklinik yang dilengkapi dengan tenaga medis dan paramedis. 4.7 Evaluasi Ekonomi Dalam pra rancangan pabrik diperlukan analisa ekonomi untuk mendapatkan perkiraan (estimation) tentang kelayakan investasi modal dalam suatu kegiatan produksi suatu pabrik, dengan meninjau kebutuhan modal investasi, besarnya laba yang diperoleh, lamanya modal investasi dapat dikembalikan dan terjadinya titik impas dimana total biaya produksi sama dengan keuntungan yang diperoleh. Selain itu analisa ekonomi dimaksudkan untuk mengetahui apakah pabrik yang akan didirikan dapat menguntungkan dan layak atau tidak untuk didirikan. Dalam evaluasi ekonomi ini faktor-faktor yang ditinjau adalah: 1. Return On Investment 2. Pay Out Time 3. Discounted Cash Flow 4. Break Even Point 5. Shut Down Point 98 Sebelum dilakukan analisa terhadap kelima faktor tersebut, maka perlu dilakukan perkiraan terhadap beberapa hal sebagai berikut: 1. Penentuan modal industri (Total Capital Investment) Meliputi : a. Modal tetap (Fixed Capital Investment) b. Modal kerja (Working Capital Investment) 2. Penentuan biaya produksi total ( Total Production Cost ) Meliputi : a. Biaya pembuatan ( Manufacturing Cost ) b. Biaya pengeluaran umum ( General Expenses ) 3. Pendapatan modal Untuk mengetahui titik impas, maka perlu dilakukan perkiraan terhadap: a. Biaya tetap ( Fixed Cost ) b. Biaya variabel ( Variable Cost ) c. Biaya mengambang ( Regulated Cost ) 4.7.1 Penaksiran Harga Peralatan Harga peralatan akan berubah setiap saat tergantung pada kondisi ekonomi yang mempengaruhinya. Untuk mengetahui harga peralatan yang pasti setiap tahun sangatlah sulit, sehingga diperlukan suatu metode atau cara untuk memperkirakan harga alat pada tahun tertentu dan perlu diketahui terlebih dahulu harga indeks peralatan operasi pada tahun tersebut. Pabrik acrylonitrile beroperasi selama satu tahun produksi yaitu 330 hari, dan tahun evaluasi pada tahun 2016. Di dalam analisa ekonomi harga-harga alat 99 maupun harga-harga lain diperhitungkan pada tahun analisa. Untuk mencari harga pada tahun analisa, maka dicari index pada tahun analisa. Harga indeks tahun 2016 diperkirakan secara garis besar dengan data indeks dari tahun 1987 sampai 2016, dicari dengan persamaan regresi linier. Tabel 4.19 Harga Indeks Tahun (X) indeks (Y) X (tahun-ke) 1987 324 1 1988 343 2 1989 355 3 1990 356 4 1991 361,3 5 1992 358,2 6 1993 359,2 7 1994 368,1 8 1995 381,1 9 1996 381,7 10 1997 386,5 11 1998 389,5 12 1999 390,6 13 2000 394,1 14 2001 394,3 15 2002 395,6 16 2003 402 17 2004 444,2 18 2005 468,2 19 2006 499,6 20 2007 525,4 21 Total 8277,6 231 Sumber : ( Peter Timmerhaus,1990 ) 100 Persamaan yang diperoleh adalah : y = 7.302x – 14189 Dengan menggunakan persamaan diatas dapat dicari harga indeks pada tahun perancangan, dalam hal ini pada tahun 2018 adalah: Tabel 4.25 Harga Indeks pada Tahun Perancangan Tahun Index 2008 473,42 2009 480,72 2010 488,02 2011 495,32 2012 502,62 2013 509,93 2014 517,23 2015 524,53 2016 531,83 2017 539,13 2018 546,44 2019 553,74 2020 561,04 2021 568,34 2022 575,64 Jadi indeks pada tahun 2018 = 546,44 Harga-harga alat dan lainnya diperhitungkan pada tahun evaluasi. Selain itu, harga alat dan lainnya ditentukan juga dengan referensi Peters dan Timmerhaus, 101 pada tahun 2002 dan Aries & Newton, pada tahun 1955. Maka harga alat pada tahun evaluasi dapat dicari dengan persamaan: Ex Ey Nx Ny (Aries dan Newton, 1955) Dalam hubungan ini: Ex : Harga pembelian pada tahun 2014 Ey : Harga pembelian pada tahun referensi (1955, 1990 dan 2007) Nx : Index harga pada tahun 2014 Ny : Index harga pada tahun referensi (1955, 1990 dan 2007) 4.7.2 Dasar Perhitungan Kapasitas produksi Acrylonitrile = 25.000 ton/tahun Satu tahun operasi = 330 hari Umur pabrik = 10 tahun Pabrik didirikan pada tahun = 2018 Kurs mata uang = 1 US$ = Rp 13.079,- Harga bahan baku = Rp 163.666.169.109 Katalis (Iron Molybdenum Oxyde) = Rp 930.749.548 Harga Jual = Rp 431.607.000.000/th Harga bahan pembantu : 4.7.3 Perhitungan Biaya 4.7.3.1 Capital Investment Capital Investment adalah banyaknya pengeluaran-pengeluaran yang diperlukan untuk mengoperasikannya. mendirikan fasilitas-fasilitas pabrik dan untuk 102 Capital investment terdiri dari: a. Fixed Capital Investment Fixed Capital Investment adalah biaya yang diperlukan untuk mendirikan fasilitas-fasilitas pabrik. b. Working Capital Investment Working Capital Investment adalah biaya yang diperlukan untuk menjalankan usaha atau modal untuk menjalankan operasi dari suatu pabrik selama waktu tertentu. 4.7.3.2 Manufacturing Cost Manufacturing Cost merupakan jumlah Direct, Indirect dan Fixed Manufacturing Cost, yang bersangkutan dalam pembuatan produk. Menurut Aries & Newton, Manufacturing Cost meliputi : a. Direct Cost Direct Cost adalah pengeluaran yang berkaitan langsung dengan pembuatan produk. b. Indirect Cost Indirect Cost adalah pengeluaran-pengeluaran sebagai akibat tidak langsung karena operasi pabrik. c. Fixed Cost Fixed Cost adalah biaya-biaya tertentu yang selalu dikeluarkan baik pada saat pabrik beroperasi maupun tidak atau pengeluaran yang bersifat tetap tidak tergantung waktu dan tingkat produksi. 103 4.7.3.3 General Expense General Expense atau pengeluaran umum meliputi pengeluaran-pengeluaran yang berkaitan dengan fungsi perusahaan yang tidak termasuk Manufacturing Cost. 4.7.4 Analisa Kelayakan Untuk dapat mengetahui keuntungan yang diperoleh tergolong besar atau tidak, sehingga dapat dikategorikan apakah pabrik tersebut potensial atau tidak, maka dilakukan suatu analisa atau evaluasi kelayakan. Beberapa cara yang digunakan untuk menyatakan kelayakan adalah: 4.7.4.1 Percent Return On Investment Return On Investment adalah tingkat keuntungan yang dapat dihasilkan dari tingkat investasi yang dikeluarkan. ROI = Keuntungan x 100 % Fixed Capital 4.7.4.2 Pay Out Time (POT) Pay Out Time (POT) adalah : 1. Jumlah tahun yang telah berselang, sebelum didapatkan suatu penerimaan yang melebihi investasi awal atau jumlah tahun yang diperlukan untuk kembalinya Capital Investment dengan profit sebelum dikurangi depresiasi. 2. Waktu minimum teoritis yang dibutuhkan untuk pengembalian modal tetap yang ditanamkan atas dasar keuntungan setiap tahun ditambah dengan penyusutan. 104 3. Waktu pengembalian modal yang dihasilkan berdasarkan keuntungan yang diperoleh. Perhitungan ini diperlukan untuk mengetahui dalam berapa tahun investasi yang telah dilakukan akan kembali. POT = Fixed Capital Investment ( Keuntungan Tahunan Depresiasi) 4.7.4.3 Break Even Point (BEP) Break Even Point (BEP) adalah : 1. Titik impas produksi ( suatu kondisi dimana pabrik tidak mendapatkan keuntungan maupun kerugian ). 2. Titik yang menunjukkan pada tingkat berapa biaya dan penghasilan jumlahnya sama. Dengan BEP kita dapat menetukan harga jual dan jumlah unit yang dijual secara secara minimum dan berapa harga serta unit penjualan yang harus dicapai agar mendapat keuntungan. 3. Kapasitas produksi pada saat sales sama dengan total cost. Pabrik akan rugi jika beroperasi dibawah BEP dan akan untung jika beroperasi diatas BEP. BEP = ( Fa 0,3 Ra) x 100 % ( Sa - Va - 0,7 Ra) Dalam hal ini: Fa : Annual Fixed Manufacturing Cost pada produksi maksimum Ra : Annual Regulated Expenses pada produksi maksimum Va : Annual Variable Value pada produksi maksimum Sa : Annual Sales Value pada produksi maksimum 105 4.7.4.4 Shut Down Point (SDP) Shut Down Point (SDP) adalah : 1. Suatu titik atau saat penentuan suatu aktivitas produksi dihentikan. Penyebabnya antara lain Variable Cost yang terlalu tinggi, atau bisa juga karena keputusan manajemen akibat tidak ekonomisnya suatu aktivitas produksi ( tidak menghasilkan profit ). 2. Persen kapasitas minimal suatu pabrik dapat mancapai kapasitas produk yang diharapkan dalam setahun. Apabila tidak mampu mencapai persen minimal kapasitas tersebut dalam satu tahun maka pabrik harus berhenti beroperasi atau tutup. 3. Level produksi di mana biaya untuk melanjutkan operasi pabrik akan lebih mahal daripada biaya untuk menutup pabrik dan membayar Fixed Cost. 4. Merupakan titik produksi dimana pabrik mengalami kebangkrutan sehingga pabrik harus berhenti atau tutup. SDP = (0,3 Ra) x 100 % ( Sa - Va - 0,7 Ra) 4.7.4.5 Discounted Cash Flow Rate Of Return (DCFR) Discounted Cash Flow Rate Of Return ( DCFR ) adalah: 1. Analisa kelayakan ekonomi dengan menggunakan DCFR dibuat dengan menggunakan nilai uang yang berubah terhadap waktu dan dirasakan atau investasi yang tidak kembali pada akhir tahun selama umur pabrik. 2. Laju bunga maksimal dimana suatu proyek dapat membayar pinjaman beserta bunganya kepada bank selama umur pabrik. 106 3. Merupakan besarnya perkiraan keuntungan yang diperoleh setiap tahun, didasarkan atas investasi yang tidak kembali pada setiap akhir tahun selama umur pabrik Persamaan untuk menentukan DCFR : N (FC+WC)(1+i) = C n N 1 (1 i) N WC SV n 0 Dimana: FC : Fixed capital WC : Working capital SV : Salvage value C : Cash flow: profit after taxes + depresiasi + finance n : Umur pabrik = 10 tahun I : Nilai DCFR 4.7.5 Hasil Perhitungan Perhitungan rencana pendirian pabrik Acrylonitrile memerlukan rencana PPC, PC, MC, serta General Expense. Hasil rancangan masing–masing disajikan pada tabel sebagai berikut: Tabel 4.26 Physical Plant Cost (PPC) No Komponen Harga (Rp) Harga ($) 6.231.824.806 476.476 896.037.205 48.029 2.844.830.168 193.830 1 Harga alat 2 Instalasi 3 Pemipaan 4 Instrumentasi 630.846.115 46.313 5 Isolasi 203.882.018 12.388 6 Instalasi Listrik 747.818.977 57.177 107 Tabel 4.26 Physical Plant Cost (PPC)(lanjutan) Pembelian Tanah dan 7 6.312.925.000 482.676 12.758.000.000 975.457 3.673.467.319 34.299.631.606,04 367.444 2.659.791 Perbaikan Pembuatan Bangunan 8 dan Perlengkapan 9 Utilitas Physical Plant Cost (PPC) Tabel 4.27 Direct Plant Cost (DPC) No 1 Komponen Harga (Rp) Harga ($) Teknik dan Konstruksi 8.574.907.902 664.948 Total (DPC + PPC) 8.574.907.902 664.948 Tabel 4.28 Fixed Capital Investment (FCI) No Komponen Harga (Rp) Harga ($) 1 Direct Plant Cost (DPC) 42.874.539.508 3.324.738 2 Contractors fee 3.001.217.766 232.732 3 Contigency 4.287.453.951 332.474 50.163.211.224 3.889.944 Total Tabel 4.29 Direct Manufacturing Cost (DMC) No. Komponen Harga (Rp) Harga ($) 164.596.918.657 12.584.824 8.029.200.000 613.900 1. Raw Material 2. Labor 3. Supervisor 802.920.000 61.390 4. Maintenance 481.752.000 36.834 5. Plant Suplies 72.262.800 5.525 108 Tabel 4.29 Direct Manufacturing Cost (DMC)(lanjutan) No. Komponen Harga (Rp) Harga ($) 6. Royalty and Patent 4.316.070.000 330.000 7. Utilities 141.383.240.246 10.809.943 319.682.363.703 24.442.416 Total Tabel 4.30 Indirect Manufacturing Cost (IMC) No Komponen 1 Payroll Overhead 2 Laboratory 3 Plant Overhead 4 Packaging n Shipping Total IMC Harga (Rp) Harga ($) 1.204.380.000 92.085 802.920.000 61.390 4.014.600.000 306.950 215.803.500 16.500 6.237.703.500 476.925 Tabel 4.31 Fixed Manufacturing Cost (FMC) No. Komponen Harga (Rp) Harga ($) 1. Depresiasi 10.103.978.902 772.535 2. Propertay tax 3.031.193.671 231.760 3. Asuransi 1.010.397.890 77.253 14.145.570.463 1.081.548 Total Tabel 4.32 Total Manufacturing Cost (MC) No. Komponen Harga (Rp) Harga ($) 319.682.363.703 24.442.416 1. Direct Manufacturing Cost 2. Indirect Manufacturing Cost 6.237.703.500 476.925 3. Fixed Manufacturing Cost 14.145.570.463 1.081.548 340.065.637.666 26.000.890 Total 109 Tabel 4.33 Working Capital (WC) No. Komponen Harga (Rp) Harga ($) 1. Raw Material Inventory 13.716.409.888 1.048.735 2. Inproses Inventory 170.032.818.833 13.000.445 3. Product Inventory 28.338.803.139 2.166.741 4. Extended credit 35.967.250.000 2.750.000 5. Available cash 28.338.803.139 2.166.741 Total 276.394.084.999 21.132.662 Tabel 4.34 General Expense (GE) No. Komponen Harga (Rp) Harga ($) 1. Administrasi 10.201.969.130 780.027 2. Sales expense 23.804.594.637 1.820.062 3. Research 11.902.297.318 910.031 4. Finance 14.354.209.891 1.097.501 60.263.070.976 4.607.621 Total Tabel 4.35 Total Biaya Produksi No. Komponen Harga (Rp) Harga ($) 1. Manufacturing Cost 340.065.637.666 26.000.890 2. General Expense 60.263.070.976 4.607.621 400.328.708.642 30.608.510 Total 110 Tabel 4.36 Fixed Cost (Fa) No. Komponen Harga (Rp) Harga ($) 1. Depresiasi 10.103.978.902 772.535 2. Property tax 3.031.193.671 231.760 3. Asuransi 1.010.397.890 77.253 14.145.570.463 1.081.548 Total Tabel 4.37 Variable Cost (Va) No Komponen 1 Raw Material 2 Packing & Shipping 3 Utilitas 4 Royalties & patents Total Va Harga (Rp) Harga ($) 164.596.918.657 12.584.824 215.803.500 16.500 141.383.240.246 10.809.943 4.316.070.000 330.000 310.512.032.403 23.741.267 Tabel 4.38 Regulated Cost (Ra) No. Komponen Harga (Rp) Harga ($) 1 Gaji karyawan 8.029.200.000 613.900 2 Plant overhead 4.014.600.000 306.950 3 Payroll overhead 1.204.380.000 92.085 4 Supervisi 802.920.000 61.390 5 Laboratorium 802.920.000 61.390 111 Tabel 4.39 Regulated Cost (Ra)(lanjutan) No. Komponen Harga (Rp) Harga ($) 6 Administration 10.201.969.130 780.027 7 Finance 14.354.209.891 1.097.501 8 Sales expense 23.804.594.637 1.820.062 9 Research 11.902.297.318 910.031 10 Maintenance 481.752.000 36.834 11 Plant supplies 72.262.800 5.525 75.671.105.776 5.785.695 Total 4.7.6 Analisa Keuntungan Harga jual produk Acrylonitrile = Rp 17.264 /kg Annual Sales (Sa) = Rp 431.607.000.000 Total Cost = Rp 400.328.708.642,30 Keuntungan sebelum pajak = Rp 231.278.291.358 Pajak Pendapatan = 13% Keuntungan setelah pajak = Rp 27.212.113.481 4.7.7 Hasil Kelayakan Ekonomi 4.7.7.1 Percent Return On Investment (ROI) ROI = Keuntungan x 100 % Fixed Capital ROI sebelum pajak = 30,96% ROI sesudah pajak = 26,93% 112 4.7.7.2 Pay Out Time (POT) POT = Fixed Capital Investment ( Keuntungan Tahunan Depresiasi) POT sebelum pajak = 2,44 tahun POT sesudah pajak = 2,71 tahun 4.7.7.3 Break Even Point (BEP) BEP = ( Fa 0,3 Ra) x 100 % ( Sa - Va - 0,7 Ra) BEP = 54,09 % 4.7.7.4 Shut Down Point (SDP) SDP = (0,3 Ra) x 100 % ( Sa - Va - 0,7 Ra) SDP = 33,32 % 4.7.7.5 Discounted Cash Flow Rate (DCFR) Umur pabrik = 10 tahun Fixed Capital Investment = Rp 50.163.211.224 Working Capital = Rp 276.394.084.999 Salvage Value (SV) = Rp 9.137.651.906,44 Cash flow (CF) = Annual profit + depresiasi finance CF = Rp 51.670.302.274,85 Discounted cash flow dihitung secara trial & error (FC+WC)(1+i)N = C n N 1 (1 i) N WC SV n 0 R Dengan trial & error diperoleh nilai i = S = 19% 113 Nilai Project (Miliar Rp) 600.0.00 450.0.00 300.0.00 BEP SDP 150.0.00 - 20 33,32 40 54,09 60 80 Kapasitas (%) Gambar 4.7 Grafik hubungan % kapasitas vs miliar rupiah 100 BAB V PENUTUP 5.1 Kesimpulan Pabrik Akrilonitril dari Etilen Sianohidrin dengan kapasitas 25.000 ton/tahun, dapat digolongkan sebagai pabrik beresiko rendah karena: 1. Berdasarkan tinjauan proses, kondisi operasi, sifat-sifat bahan baku dan produk, serta lokasi pabrik, maka pabrik Akrilonitril dari Etilen Sianohidrin ini tergolong pabrik beresiko rendah. 2. Berdasarkan hasil analisis ekonomi adalah sebagai berikut: a. Keuntungan yang diperoleh: Keuntungan sebelum pajak US$2.391.490 /tahun, dan keuntungan setelah pajak (13%) sebesar US$2.080.596 /tahun. b. Return On Investment (ROI): Presentase ROI sebelum pajak sebesar 30,96%, dan ROI setelah pajak sebesar 26,93%. Syarat ROI sebelum pajak untuk pabrik kimia dengan resiko rendah minimum adalah <44% (Aries & Newton, 1955). c. Pay Out Time (POT): POT sebelum pajak selama 2,44 tahun dan POT setelah pajak selama 2,71 tahun. Syarat POT sebelum pajak untuk pabrik kimia dengan resiko rendah maksimum adalah 5 tahun (Aries & Newton, 1955). 114 115 d. Break Event Point (BEP) pada 54,09 %, dan Shut Down Point (SDP) pada 33,32%. BEP untuk pabrik kimia pada umumnya adalah 40–60%. e. Discounted Cash Flow Rate (DCFR) sebesar 19%. Suku bunga pinjaman di bank saat ini adalah 8,68% (www.bi.go.id, akhir juni 2012). Syarat minimum DCFR adalah di atas suku bunga pinjaman bank yaitu sekitar 1,5 x suku bunga pinjaman bank ( 1,5 x 8,68% = 13% ). Dari hasil analisis ekonomi di atas dapat disimpulkan bahwa pabrik Akrilonitril dari Etilen Sianohidrin dengan kapasitas 25.000 ton/tahun ini layak dan menarik untuk dikaji lebih lanjut. 5.2 Saran Perancangan suatu pabrik kimia diperlukan pemahaman konsep-konsep dasar yang dapat meningkatkan kelayakan pendirian suatu pabrik kimia diantaranya sebagai berikut: 1. Optimasi pemilihan seperti alat proses atau alat penunjang dan bahan baku perlu diperhatikan sehingga akan lebih mengoptimalkan keuntungan yang diperoleh. 2. Perancangan pabrik kimia tidak lepas dari produksi limbah, sehingga diharapkan berkembangnya pabrik-pabrik kimia yang lebih ramah lingkungan. 3. Produk Akrilonitril dapat direalisasikan sebagai sarana untuk memenuhi kebutuhan di masa mendatang yang jumlahnya semakin meningkat. 116 4. Pemenuhan bahan baku didapatkan dari impor dan berasal dari produk pabrik lain sehingga pemenuhan bahan baku tergantung pada produksi pabrik tersebut jadi diperlukan adanya kontrak pembelian bahan baku pada kurun waktu tertentu agar kebutuhan bahan baku dapat terpenuhi selama pabrik berjalan. 63 DAFTAR PUSTAKA Abdullah, M. dan Khairurrijal. 2009. Review: Karakterisasi Nanomaterial. Jurnal Nanosains dan Teknologi. Vol. 2. No. 1. ISSN 1979-0880. Ahmed S.A., Ramadan A., Al Domany, Nefisa M.A.El-Shayeb, H.H.Radwan, S.A.Saleh, S.A. 2008. Optimization, Immobilization of Extracellular Alkaline Protease and Characterization of Its Enzymatic Properties. Journal of Agriculture Science. Vol 4. 434–466. Akar T., Kaynak Z., Ulusoy S., Yuvaci D., Ozsari G., Akar S.T. 2009. Enhanced Biosorption of Nickel(II) Ions by Silica-Gel-Immobilized Waste Biomass: Biosorption Characteristics in Batch and Dynamic Flow Mode. Journal of Hazardous Material.163: 1134–41. Atmoko,R.D.2012. Pemanfaatan Karbon Aktif Batu Bara Termodifikasi TiO2 pada Proses Reduksi Gas Karbon Monoksida(CO) Dan Penjernihan Asap Kebakaran. Penerbit FT UI. Jakarta. Bai, S.R. and T.E. Abraham, 2001. Biosorption of Cr (VI) from Aqueous Solution by Rhizopus Nigricans. Bioresources Technology.79: 73-81. Bandosz, T.J. 2009. Surface Chemistry of Carbon Materials. In Carbon Materials for Catalysis. Serp, P., & Figueiredo, J.L. (Eds.). pp. (58-78), Wiley, ISBN 978-0-470-17885-0. Basmal, J., Wikanta, T. dan Tazwir. 2002. Pengaruh Kombinasi Perlakuan Kalium Hidroksida dan Natrium Karbonat Dalam Ekstraksi Natrium Alginat Terhadap Kualitas Produk yang Dihasilkan. Jurnal Penelitian Perikanan Indonesia. No.8. 45-52. Busca, G. 2014. Heterogeneous Catalytic Materials: Solid State Chemistry, Surface Chemistry and Catalytic Behaviour. Newnes. Chen H., Lia T., Zhang L., Wang R., Jiang F., Chen J. 2015. Pb(II) Adsorption on Magnetic G-Fe2O3/Titanate Nanotubes Composite. Journal of Environmental Chemical Engineering 3. 2022–2030 64 Chiang, Y.W., R.M. Santos, K. Ghyselbrecht, V. Cappuyns, J.A. Martens, R. Swennen, B. Meesschaert. 2012. Adsorption of Multi-Heavy Metals onto Water Treatment Residuals: Sorption Capacities and Applications. Journal of Chemical Engineering. 200-202 page 405-415 Connell, D.W. and G.J. Miller. 1995. Kimia dan Ekotoksikologi Pencemaran. Penerjemah: Y Kastoer. Universitas Indonesia Press. Jakarta. Culp RL, Wesner GM, Culp GL (1978) Handbook of Advanced Wastewater Treatment. Van Nostrand Reinholds Company. New York D.S. Bhargava, S.B. Sheldarkar. 1992. Effects of Adsorbent Dose and Size on Phosphate Removal from Wastewaters. Environmental Pollution 76 (1) 51–60 Dabrowski, A. 2001. Adsorption-from Theory to Practice. Faculty of Chemistry,M.Curie-Sklodowska University, 20031 Lublin. Poland. Dabrowski, A. D., Hubicki, Z., Podkos´cielny, P. & Robens, E. 2004. Selective Removal of The Heavy Metal Ions from Waters and Industrial Wastewaters by Ion-Exchange Method. Chemosphere 56, 91–106. Darmono. 2001. Lingkungan Hidup dan Pencemaran: Hubungannya dengan Toksikologi Senyawa Logam. UI Press. Jakarta. Do, D.D. 2008. Adsorption Analysis Equilibria and Kinetics. Singapore: World Scientific Publishing Co. Pte. Ltd. Draget, I .K., & C. Taylor. 2007. Chemical, Physical, and Biological Properties of Alginates and Their Biomedical Implications. Food Hydrocolloids 25 : 251-256 Effendi, H. 2003. Telaah Kualitas Air bagi Pengolahan Sumber Daya dan Lingkungan Perairan. Kanisius. Yogyakarta El-Sheikh, A.H., Newman A.P., Al-Daffaee H., Phull S., Cresswell. 2004. Deposition of Anatase on The Surface of Activated Carbon. Surface & Coatings Technology, 187 (2-3). Pp. 284-292. Erdem, E., Karapinar, N. & Donat, R. 2004. The Removal of Heavy Metal Cations by Natural Zeolites. Journal of Colloid Interference. Sci. No.280. 309–314. 65 Escudero C., N. Fiol, I.Villaescusa, J.-C. Bollinger. 2013. Effect of Chromium Speciation on Its Sorption Mechanism onto Grape Stalks Entrapped into Alginate Beads. Journal of Arab Chemical.(in press). Fan L, Luo C, Sun M, Li X, Qiu H. 2013. Highly Selective Adsorption of Lead Ions by Water-Dispersible Magnetic Chitosan/Graphene Oxide Composites. Journal of Colloids Surface B 103:523–9. Fiol, N., C. Escudero, J. Poch, I. Villaescusa. 2006. Preliminary Studies on Cr(VI) Removal from Aqueous Solution Using Grape Stalks Wastes Encapsulated in Calcium Alginate Beads in A Packed Up-Flow Column. React. Funct. Polym. No.66. 795–807. Ginting.F.D. 2008. Adsorpsi.Penerbit : FT UI, Jakarta. Gupta VK, Rastogi A. 2008. Biosorption of Lead from Aqueous Solutions by Green Algae Spirogyra Species: Kinetics and Equilibrium Studies. Journal of Hazardous Material;152:407–14 Hardy, M.A., D. Sarkar, R. Datta. 2008. Water Treatment Residuals Remove Copper, Lead, and Zinc From Acidic Wastewater. Joint Annual Meeting of the GSA-SSSA-ASA-CSSA-GCAGS-GCSSEPM. No. 247-12 Harmita. 2006. Analisis Kuantitatif Bahan Baku dan Sediaan Farmasi. Jakarta: Departemen Farmasi FMIPA Universitas Indonesia. Heidari A, Younesi H, Mehraban Z. 2009. Removal of Ni(II), Cd(II), And Pb(II) From A Ternary Aqueous Solution by Amino Functionalized Mesoporous and Nano Mesoporous Silica. Journal of Chemical Engineering; 153:709. Hetherington, Dassanayake K.B., Jayasinghe G.Y., Surapaneni A. 2015. A Review on Alum Sludge Reuse with Special Reference to Agricultural Applications and Future Challenges. Journal of Waste Management. Volume 38.Pages 321-335. IARC. 2006. Summaries & Evaluations: Inorganic and Organic Lead Compounds. Lyon, International Agency for Research on Cancer (IARC Monographs for the Evaluation of Carcinogenic Risks to Humans).Vol. 87. 66 Ippolito, J.A., K.A. Barbarick, H.A. Elliott. 2011. Drinking Water Treatment Residuals: A Review of Recent Uses. Journal of Environmental Quality No.40. 1-12 Kalapathy, U., and Proctor, A. 2000. A Simple Method For Production of Pure Silica From Rush Hull Ash. Bioresource Technology. 73. 252-257. Khopkar, S.M. 2003. Kimia Analitis. Jakarta : UI-Press. Khorramabadi GS, Soltani, Rezaee A, Khataee AR, Jonidi Jafari A. 2012. Utilisation of Immobilised Activated Sludge For The Biosorption Of Chromium (VI). Journal of Chemical Engineering;90:1539–46. Lee H., D. Kim, J. Kim, M.-K. Ji, Y.-S. Han, Y.-T. Park, H.-S. Yun, J. Choi. 2015. As(III)And As(VI) Removal From The Aqueous Phase Via Adsorption Onto Acid Mine Drainage Sludge (AMDS) Alginate Beads And Goethite Alginate Beads. Journal of Hazardous Material. 292. 146– 154. Li X.,Wang Z., Li Q., Ma J., Zhu M. 2015. Preparation, Characterization, And Application of Mesoporous Silica-Grafted Graphene Oxide For Highly Selective Lead Adsorption. Chemical Engineering Journal. Vol 273. 630–637 Mahbub, M.A.2012. Studi Ekstrasi Alginat dari Biomassa Rumput Laut Coklat (Sargassum Crassifolium) Sebagai Adsorben dalam Biosorpsi ion logam Cadmium(II). Universitas Indonesia Marinho S.E., dan Bourret E. 2003. Effects of Season on the Yield and Quality of Agar From Gracilaria Species (Gracilariaceae, Rhodophyta). Journal of Bioresources Technology. 90:329–333 Mary, S dan Azikin. 2003. Penanganan Lumpur Instalasi Pengolahan Air Somba Opu. Universitas Hasanuddin. Vol. 5.No. 2:1-11. Mata Y.N., Bla´zquez M. L., Ballester A, Gonza´lez F, Mun˜oz J.A. 2009. Biosorption of Cadmium, Lead and Copper with Calcium Alginate Xerogels and Immobilized Fucus Vesiculosus. Journal of Hazardous Material.163:555–62. 67 Messaouda, S., Larouci, M., Meddah, B. & Velemens, P. 2012. The Sorption of Lead, Cadmium, Copper and Zinc Ions from Aqueous Solutions on A Raw Diatomite From Algeria. Water science and Technology 65 (10), 1729–1737. Momčilović, M., Milovan P., Aleksandar B., Aleksandra Z., Marjan R. 2011. Removal of Lead(II) Ions From Aqueous Solutions by Adsorption onto Pine Cone Activated Carbon. Department of Chemistry, Faculty of Sciences and Mathematics, University of Nis, Visegradska, Serbia. Journal of Desalination 276. 53–59 Moo, S.K. 2010. Agarose: Review of Major Sources, Categories, Purification Method, Enzyme Characteristics and Applications. Marine Drugs.8: 200—218. Nadeem M., Mahmooda A., S.A. Shahid, S.S. Shah, A.M. Khalid, G. Mc Kaye. 2006. Sorption of Lead from Aqueous Solution by Chemically Modified Carbon Adsorbents. Journal of Hazardous Materials B138. 604–613 Naeem A., Westerhoff P., Mustafa S. 2007. Vanadium Removal by Metal Hydroxide Adsorbents. Water Res .41:1596–1602. Nair, V., Panigrahy, A., Vinu, R. 2014. Development of Novel Chitosan-Lignin Composites for Adsorption of Dyes and Metal Ions from Wastewater. Journal of Chemical Engineering 254. 491–502. Noor, A. 1990. Analisis Spektrofotometri Serapan Atom. Laboratorium Kimia Analitik, Jurusan Kimia, FMIPA, Universitas Hasanuddin. Nussinovitch, A. 1997. Hydrocolloid Aplications: Gum Technology in The Food and Other Industries. London: Chapman & Hall. Pandey A., Shukla A., and Ray L. 2009. Uptake and Recovery of Lead by Agarose Gel Polymers American Journal of Biochemistry and Biotechnology 5 (1): 14-20,ISSN 1553-3468 68 Rao, M.M., A. Ramesh, G. P. C. Rao, and K. Seshaiah. 2006. Removal of Copper and Cadmium from The Aqueous Solutions by Activated Carbon Derived from Ceiba Petandra Hulls. J. Hazardous Materials B. vol. 129. pp. 123-129. Reed, S.J.B. 1993. Electron Microprobe Analysis: 2nd Edition. Cambridge University Press,Cambridge. Romero J.B., Villanueva R.D. & Montano M.N.E. 2008. Stability of Agar in The Seaweed Gracilaria Eucheumatoides (Gracilariales, Rhodophyta) During Postharvest Storage. Bioresource Technology 99: 8151–8155. Rosyidi, C.N., Retno W. D., dan Winarno. 2012. Pemanfaatan Limbah PDAM untuk Lapisan Atas Paving Block Menggunakan Metode Taguchi dan RSM Berbasis SNI No. 03-0691-1996. Jurnal Standardisasi. Vol. 14. No. 2. ISSN 1441-0822. Rousseau, I., Cerf, D.L., Picton, L., Argillier, J. F., Muller, G. 2004. Entrapment And Release of Sodium Polystyrene Solfonate (SPS) from Calcium Alginate Gel Beads. European Polymer Journal. 40, pp. 2709-2715 Ruthven, D.M.1984. Principle of Adsorption & Adsorption Process. John Wiley & Sons: New York, 124-141. Said, N.I. 2008. Teknologi Pengelolaan Air Minum: Teori dan Praktisnya. Pusat Teknologi Lingkungan. Jakarta. Sawyer, Clair N., McCarty, Perry L, dan Parkin Gene. 1994. Chemistry for Environmental Engineering. Mc Graw-Hill. New York. Schnoor, J.L. 1996. Environmental Modeling: Fate and Transport of Pollutants in Water, Air, and Soil. John A. Wiley & Sons, Inc., New York. Schwarzenbach, R.P., Gschwand, P.M. dan Imboden, D.M.1993. Environmental Organic Chemistry. A Willey- Interscience Publication John Wiley & Sons, New York Shriver, D. & Atkins, P. 2000. Inorganic Chemistry. New York City. W.H. Freeman Company. 69 Siswoyo, E., Endo, N., Yoshihiro M., & Shunitz, T. 2014. Agar-Encapsulated Adsorbent Based on Leaf of Platanus Sp. To Adsorb Cadmium Ion in Water. Water Science Technology. Vol 70 (1). Hal 89-94. Siswoyo, E., Yoshihiro M., & Shunitz, T. 2014. Determination of Key Components and Adsorption Capacity of A Low Cost Adsorbent Based on Sludge of Drinking Water Treatment Plant to Adsorb Cadmium Ion in Water. Applied Clay Science. Vol 97–98.Page 146-152. Soltani, A., Darvishi R., Khorramabadi, Khataee C. 2014. Silica Nanopowders/Alginate Composite for Adsorption of Lead (II) Ions in Aqueous Solutions. Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers Vol 45. 973–980 Stenstrom, M.K. & Diego, Rosso.2003. Fundamental of Chemical Reactor Theory. Civil Environmental Engineering Department. University of California. Los Angeles. Stuart, B. 2004. Infrared Spectroscopy: Fundamentals and Applications. Infrared Spectroscopy: Fundamentals and Applications. Wiley. Newyork. Sukarta, I.N. 2008. Adsorpsi Ion Cr3+ Oleh Serbuk Gergaji Kayu Albizia (Albizzia Falcata): Studi Pengembangan Bahan Alternatif Penjerap Limbah Logam Berat. Institut Pertanian Bogor. Bogor. Suryawan, B. 2004. Karakteristik Zeolit Indonesia sebagai Adsorben Uap air. Disertasi. Universitas Indonesia. Jakarta. Svehla, G.1985. Analisis Anorganik Kualitatif. Jakarta. PT Kalman Media Pusaka. Verlicchi, P., dan L. Masotti. 2012. Reuse of Drinking Water Treatment Plants Sludges in Agriculture: Problems, Perspectives and Limitations. University of Ferrara.Italy. Vipin, A.K., Hu B., & Bunshi F.2013. Prussian Blue Caged in Alginate/Calcium Beads as Adsorbents for Removal of Cesium Ions From Contaminated Water. Journal of Hazardous Materials. Vol 258– 259. Hal 93– 101. 70 Vos, P. D., Faas, M. M., Strand, B., Calafiore, R. 2006. Alginate-Based Microcapsules For Immunoisolation of Pancreatic Islets. Biomaterial 27. pp. 5603-5617. Wang Y, Wang X, Wang X, Liu M, Wu Z, Yang L. 2013. Adsorption of Pb(II) from Aqueous Solution to Ni-Doped Bamboo Charcoal. Journal of Chemical Engineering;19: 353–9. Weber, W.1972. Physicochemical Processes for Water Quality Control. Wiley. New York. Welz,B.1985. Atomic Absorption Spectrometry: 2nd Completely Revised Edition.VCH.Weinheim Weng, C.H. 2004. Modeling Pb(II) Adsorption Onto Sandy Loam Soil. Journal of Colloid Interface Science. 272 262–270. Widowati, W. 2008. Efek Toksik Logam. Yogyakarta: Penerbit Andi. Hal. 109110, 119-120, 125-126. Yuwono, S. 2009. Penelitian Pemanfaatan Lumpur Sedimen Limbah (PDAM) untuk Bahan Semen Pozolan Kapur.Jurnal Permukiman.vol 12. No 7 Zeng G., Xu P., Huang D., Hu S., Feng C., Lai C.2013. Synthesis of Iron Oxide Nanoparticles and Their Application in Phanerochaete Chrysosporium Immobilization for Pb(II) Removal. Journal of Colloids Surface. 419:147–55. Zhao, Y.Q., L.P. Doherty, D. Doyle. 2011. Fate of Water Treatment Residual: An Entire Profile of Ireland Regarding Beneficial Reuse. International Journal of Environmental Study. No. 68. 161–170. LAMPIRAN A REAKTOR Tugas : Tempat berlangsungnya reaksi antara Ethylene Cyanohydrin dan Air untuk membentuk Acrylonitrile Bentuk : Reaktor Fixed Bed Multitube Fase : Gas Tekanan : 2 atm. Suhu Katalis : Alumina (Al2O3) A. : 350 – 450°C Uraian proses Reaksi Ethylen Cyanohidrin menjadi Acrylonitrile dan air terjadi pada suhu 450°C dengan katalis padat alumina. Reaksi terjadi pada permukaan padatan katalis sedangkan reaktan masuk reaktor pada fase gas. Kondisi operasi reaktor ini adalah non-isothermal, adiabatis, suhu gas 450°C dan tekanan 2 atm. Konversi reaktan menjadi Acrylonitrile sebesar 98%. B. Menyusun Persamaan Reaksi : Ditinjau reaksi : C3H5ON (g) C3H3N (g) + H2O A B C Reaksi Pembentukan Acrylonitrile dirumuskan sebagai : (-rA ) = k (PA) (Leidler, 1980) A-1 PA = konsentrasi keluar C3H5ON reactor k = konstanta kinetika reaksi pembentukan Acrylonitrile Reaksi berjalan pada suhu 350°C - 450°C hingga reaksi berjalan searah menjadi Acrylonitrile dan air. (Ullman, 1985) Harga konstanta kecepatan reaksi (k) log k = (14,29-(234,9/2,303RT) (Journal of physical organic chemistry, 1999) C. Menghitung neraca massa komponen pada reaktor. Waktu operasi = 330 hari/tahun Kapasitas = 25.000 ton/tahun = = 3156,5657 kg/jam Perbandingan umpan masuk reaktor adalah a. Umpan Masuk Reaktor Tabel A-1. Massa umpan reaktor Komponen Kg/jam fr.massa Kgmol/jam C3H5ON 4409,37 0,98 62,03 C3H3N 0,09 0,000 0,001 H2O 67,54 0,02 3,74 Jumlah 4477,01 1,0000 65,78 A-2 b. Reaksi Reaksi yang terjadi merupakan reaksi searah dengan konversi 98 %. Secara stoikiometri. C3H5ON C3H3N : 62,03 0,001 3,74 Reaksi : 60,79 60,79 60,79 Sisa 1,24 60,79 64,54 Mula : + H2O Tabel A-2. Komposisi gas keluar reaktor c. komponen Kg/jam fr.massa C3H5ON 88,18 0,01 1,24 H2O 1163,03 0,25 64,54 C3H3N 3225,78 0,72 60,79 Jumlah 4477,01 1,00 kgmol 126,57 Menghitung Neraca Massa Komponen pada Reaktor. Menghitung panas reaksi Q = ∆H °R + ∆H R 298 K + ∆H °P Keterangan : Q = panas reaksi total ΔH°R = panas gas masuk reaktor ΔH°P = panas gas keluar reaktor ΔHR°298 = panas reaksi standar pada 298 K A-3 T = 667.56 K T = 723.15 K ∆HR ∆HP T = 298 K T = 298 K Tabel A-3 Data ∆Hf untuk masing masing komponen pada 298 K Komponen ΔHf (kJ/mol ) ΔHf (kJ/kmol ) C3H5ON -98.3 -98300 H2O 184.93 184930 C3H3N -241.8 -241800 ∆HRo 298 = ∆HoP - ∆HoR = ∆Hf C3H3N - (∆Hf C3H3N + ∆Hf H2O) = -241800 - (184930 + -98300) = 525030 kJ/kmol ΔHR°298 bernilai positif sehingga reaksi ini bersifat endotermis d. Menentukan Jenis Reaktor Dipilih reaktor jenis fixed bed multitube dengan pertimbangan sebagai berikut: 1. Reaksi yang berlangsung adalah fase gas dengan katalis padat. 2. Menggunakan katalis alumina yang dapat digunakan berulang-ulang. 4. Pressure Drop gas pada fixed bed lebih kecil dibandingkan dengan reaktor fluidized bed. A-4 5. Kehilangan katalis termasuk kecil jika dibandingkan dengan reactor fluidized bed. 6. Tidak perlu pemisahan katalis dari gas keluaran reaktor. 7. Konstruksi reaktor lebih sederhana jika dibandingkan dengan reaktor fluidized bed sehingga biaya pembuatan, operasional, dan perawatannya relatif murah. ( Charles G Hill, p 425-431) Kondisi operasi reaktor : a. Non isotermal dan non adiabatis b. P = 2 atm c. T = 450°C e. Menentukan Kondisi Umpan Kondisi campuran gas yang bereaksi di dalam reaktor setiap saat mengalami perubahan untuk tiap increment panjang reaktor. Persamaan yang digunakan untuk menghitung kondisi campuran gas tersebut adalah sebagai berikut : 1. Menghitung berat molekul umpan Berat molekul umpan merupakan berat molekul campuran gas yang dapat dihitung dengan persamaan : BM campuran = Σ (Bmi.yi) Dengan : BMi = berat molekul komponen i, kg/kmol yi = fraksi mol gas i A-5 Tabel A-4. Fraksi mol gas campuran Massa (kg/jam) 4409.37 67.54 Mol (kmol/jam) 62.03 3.74 yi yi.BMi C3H5ON H2O BMi (kg/kmol) 71.08 18.02 0.94 0.05 67.02 1.02 C3H3N 53.06 0.09 4477.01 0.001 65.78 0.00 1.0000 0.0015 68.05 Komponen Total Diperoleh Bmavg umpan = 68.05 kg/kmol 2. Menghitung volume reaktor dan densitas umpan n= 65.78 kmol/jam = R= 82.05 atm.cm3/mol.0K = P= T= 2 atm = 0 = 450 C 18.27 mol/dtk 0.0820567 29,4 psi 723.15 K ρ = 2.29 gr/cm3 = 2295.38 kg/m3 3. Menghitung viskositas umpan µ Untuk menghitung viskositas umpan digunakan persamaan yang diperoleh dari Yaws, 1999, yaitu µi = A + BT + CT2 A-6 µgi = viskositas gas, mikropoise T = suhu umpan, K Tabel A-5. Konstanta viskositas gas Komponen C3H5ON C3H3O A 0 -4.783 B 0 2.40E-01 C 0 -1.45E-05 H2O -36.626 4.29E-01 -1.62E-05 Tabel A-6. Viskositas gas Komponen Yi μ gas (micropoise) C3H5ON C3H3N 9.85E-01 2.16E-05 0 161.48 H2O Total 1.51E-02 1.0000 265.07 426.55 Tabel A-7. Viskositas gas campuran C3H5ON C3H3N yi.μgas (micropoise) 0.00E+00 1.34E-07 yi.μgas (kg/m.s) 0.04 0.74 H2O Total 5.69E-05 5.70E-05 0.0018 0.0018 Komponen µgi campuran = 0.00175 kg/m.s 4. Menghitung konduktivitas panas umpan (KG) KG dihitung menggunakan persamaan dari Yaws, 1999, yaitu : A-7 KG = A + BT + CT2 KG = konduktivitas gas, W/m.K T = suhu umpan, K KG = Σ(KG.xi) Tabel A-8. Konstanta konduktivitas gas Komponen C3H5ON C3H3N A 0 0.01204 B 0 -0.000049047 C 0 1.4193E-07 H2O 0.00053 0.000047093 4.9551E-08 Tabel A-9 Konduktivitas gas campuran CO Cl2 9.85E-01 2.16E-05 kgas W/m.K 0 0.050769946 COCl2 Total 1.51E-02 1.0000 0.060479984 0.11124993 Komponen k campuran = = f. yi 0.000913 0.00328 yi.kgas W/m.K 1.09743E-06 0.000912443 0.000913541 1.09743E-06 W/m.K kJ/jam.m.K Penyusunan Model Matematis 1. Neraca massa pada elemen volume tube FA|Z Z FA|Z+∆Z ∆Z A-8 Rate of in – out – reaksi = acc Untuk NT buah tube: Reaksi untuk dX A dZ , sehingga: Kondisi Batas: Pada saat, dX A dZ Z=0 XA = X0 = 0 Z=H XA = X = 0,98 : perubahan konversi Acrylonitrile tiap increment panjang reaktor r : laju reaksi, kmol/m3/jam A-9 ρb : bulk density katalis, kg/m3 FA0 : laju alir mol mula-mula C3H3ON, kmol/jam g. Menentukan jenis dan ukuran tube Dari hasil perhitungan, maka dipilih ukuran pipa standart : Ukuran tube ditentukan dengan cara memilih pada table 10, Apendix D.Q Kern halaman 843 dengan spesifikasi sebagai berikut : Ukuran pipa (IPS) = 1.25 in 3.175 cm OD = 1.61 in 4.0894 cm ID = 1.9 in 4.826 cm Flow area per pipe = 2.01 in2 12.9677 cm2 Schedule number = 40 Surface per lin ft = 0.435 Re shell ft2/ft : 46204.02 Menghitung kecepatan massa per satuan luas tube Gs : 1026115.79 kg/m2jam Re tube : 1367.76 Menghitung kecepatan massa per satuan luas tube Gt : 3452428 kg/m2jam Mencari luas penampang total (At) = 2888.095 cm2 = 0.288 m2 Nt : 220 buah trial A-10 (Kern, 889) h. Menentukan diameter shell dan jumlah tube Menghitung bilangan Reynold di shell (Res) IDs = diameter dalam shell B = baffle spacing (0.25*IDs) kern,1965 PT = pitch tube C' = jarak antar tube (clearance) Ws = laju aliran pemanas i. = 36.8713 in = 9.2178 in = 2.375 in = 0.475 in = 21620.34 kg/jam Menentukan susunan tube Direncanakan tube disusun dengan pola triangular pitch, dengan alasan : 1. Turbulensi yang terjadi pada susunan segitiga sama sisi lebih besar dibandingkan dengan susunan bujur sangkar, karena fluida yang mengalir di antara pipa yang letaknya berdekatan akan langsung menumbuk pipa yang terletak pada deretan berikutnya. 2. Koefisien perpindahan panas konveksi (h) pada susunan segitiga 25% lebih tinggi dibandingkan dengan fluida yang mengalir dalam shell pada susunan segi empat. (Agra, S.W.,Perpindahan Panas, p 7-73) C A B A-11 Susunan tube = triangular Pitch tube (PT)= 1.25 x ODt = 2.075 in = 5.2705 cm Clearance (C') = PT - ODt = 3.6105 in = 9.1707 cm untuk menghitung diameter shell, dicari luas penampang shell total (A total) luas shell = Luas segitiga 1 xIDs 2 2 Nt Pt 2 sin 60 4 2 1 xIDs2 2 Nt Pt 2 0.866 4 2 IDs 4 Nt = = PT : Superheated Steam Suhu : 454.4°C ʎsteam : 1457.5 kJ/kg cm 36.8713 in Menentukan jumlah pendingin yang dibutuhkan A-12 0 . 866 93.6532 Menentukan Jenis Pemanas Jenis 2 Menghitung Panjang Reaktor Persaamaan – persamaan yang digunakan untuk menentukan panjang reactor : Persamaan neraca massa pada elemen volume: 𝑑𝑥 𝑑𝑧 𝑟𝑎 𝑁𝑡 𝜋 𝐼𝐷𝑡 𝜌 𝜀 𝐹𝐴 Persamaan neraca panas pada elemen volume : 𝑑𝑇 𝑑𝑧 𝐻𝑓 𝑟𝑎 𝑁𝑡 𝜋 𝐼𝐷𝑡 𝜌 𝜀 +𝑈 𝑇 𝐹𝑖 𝑇𝑠 𝜋 𝑂𝐷𝑡 𝐶𝑝𝑖 Persamaan neraca panas pendingin : 𝑑𝑇𝑠 𝑑𝑧 𝑈 𝑇 𝑇𝑠 𝜋 𝑂𝐷𝑡 𝑁𝑡 𝑊𝑠 𝐶𝑝𝑠 Persamaan pressure drop 𝑑𝑃 𝑑𝑧 𝐺𝑡 𝐼𝐷𝑡 𝜌 𝜀 𝜀 𝜀 𝐷𝑝 𝐺𝑡 𝜇 𝑐𝑎𝑚𝑝 Persamaan-persamaan diferensial + diatas diselesaikan secara simultan menggunakan metode Runge Kutta orde 4. Perhitungan dihentikan ketika konversi sudah mencapai 98%. A-13 Tabel A-11. Hasil data iterasi reaktor ∆z 0.0500 z (m) 0 x 0.0000 0.0614 0.1085 0.1464 0.0876 0.1286 0.1623 0.1909 0.1511 0.1811 0.2070 0.2298 0.2003 0.2238 0.2448 0.2637 0.2404 0.2598 0.2774 0.2936 0.2744 0.2909 0.3062 0.3205 0.3041 0.3185 0.3321 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 T (K) 723.0000 718.1190 714.1524 710.8461 715.5900 712.0726 709.1068 706.5714 710.0199 707.3596 705.0684 703.0768 705.6965 703.6223 701.8095 700.2142 702.2621 700.6085 699.1467 697.8468 699.4823 698.1399 696.9413 695.8655 697.1949 696.0874 695.0895 Ts (K) 473.0000 503.5305 529.8574 552.5530 522.3768 546.1382 566.6132 584.2455 560.7600 579.2135 595.0969 608.7576 590.5201 604.8187 617.1091 627.6636 613.5343 624.5858 634.0699 642.1998 631.2811 639.7986 647.0942 653.3348 644.9211 651.4639 657.0551 A-14 dx/dz 0.0061 0.0047 0.0038 0.0031 0.0041 0.0034 0.0029 0.0025 0.0030 0.0026 0.0023 0.0020 0.0024 0.0021 0.0019 0.0017 0.0019 0.0018 0.0016 0.0015 0.0017 0.0015 0.0014 0.0013 0.0014 0.0014 0.0013 dT/dz -0.4881 -0.3967 -0.3306 -0.2803 -0.3517 -0.2966 -0.2535 -0.2190 -0.2660 -0.2291 -0.1992 -0.1744 -0.2074 -0.1813 -0.1595 -0.1413 -0.1654 -0.1462 -0.1300 -0.1162 -0.1342 -0.1199 -0.1076 -0.0971 -0.1108 -0.0998 -0.0904 dTs/dz 3.0530 2.6327 2.2696 1.9555 2.3761 2.0475 1.7632 1.5173 1.8454 1.5883 1.3661 1.1739 1.4299 1.2290 1.0554 0.9054 1.1051 0.9484 0.8130 0.6961 0.8518 0.7296 0.6241 0.5330 0.6543 0.5591 0.4770 dP/dz -46460362.2432 -46146649.5990 -45891706.3327 -45679200.2094 -45984102.8985 -45758029.2009 -45567410.6681 -45404452.6539 -45626098.0570 -45455117.3314 -45307850.9754 -45179852.1840 -45348225.4963 -45214908.3527 -45098396.8368 -44995862.3227 -45127488.0782 -45021205.6527 -44927253.2613 -44843705.9832 -44948823.0686 -44862541.9078 -44785511.1779 -44716363.7506 -44801810.6059 -44730627.5270 -44666492.3168 Tabel A-11. Hasil data iterasi reaktor (lanjutan) ∆z z (m) 0.35 0.40 0.45 0.50 0.55 0.60 0.65 0.70 0.75 0.0500 x 0.3449 0.3305 0.3435 0.3557 0.3674 0.3545 0.3663 0.3775 0.3883 0.3765 0.3874 0.3978 0.4078 0.3970 0.4071 0.4168 0.4263 0.4162 0.4257 0.4349 0.4438 0.4343 0.4433 0.4520 0.4604 0.4515 0.4600 0.4683 0.4763 0.4679 0.4760 0.4839 0.4916 0.4835 0.4913 T (K) 694.1858 695.2838 694.3562 693.5130 692.7429 693.6634 692.8750 692.1524 691.4869 692.2699 691.5904 690.9625 690.3795 691.0549 690.4612 689.9084 689.3911 689.9816 689.4562 688.9632 688.4987 689.0217 688.5509 688.1061 687.6843 688.1532 687.7265 687.3208 686.9339 687.3591 686.9683 686.5947 686.2365 686.6261 686.2649 Ts (K) 661.8254 655.3637 660.3695 664.6351 668.2625 663.3201 667.1310 670.3667 673.1068 669.3454 672.2284 674.6650 676.7172 673.8727 676.0361 677.8535 679.3730 677.2396 678.8456 680.1837 681.2913 679.7087 680.8836 681.8513 682.6411 681.4844 682.3264 683.0085 683.5535 682.7255 683.3111 683.7734 684.1302 683.5556 683.9439 A-15 dx/dz 0.0012 0.0013 0.0012 0.0012 0.0011 0.0012 0.0011 0.0011 0.0010 0.0011 0.0010 0.0010 0.0010 0.0010 0.0010 0.0009 0.0009 0.0009 0.0009 0.0009 0.0009 0.0009 0.0009 0.0008 0.0008 0.0008 0.0008 0.0008 0.0008 0.0008 0.0008 0.0008 0.0008 0.0008 0.0008 dT/dz -0.0823 -0.0928 -0.0843 -0.0770 -0.0707 -0.0788 -0.0723 -0.0666 -0.0616 -0.0679 -0.0628 -0.0583 -0.0544 -0.0594 -0.0553 -0.0517 -0.0486 -0.0525 -0.0493 -0.0464 -0.0439 -0.0471 -0.0445 -0.0422 -0.0401 -0.0427 -0.0406 -0.0387 -0.0370 -0.0391 -0.0374 -0.0358 -0.0344 -0.0361 -0.0347 dTs/dz 0.4062 0.5006 0.4266 0.3627 0.3077 0.3811 0.3236 0.2740 0.2313 0.2883 0.2437 0.2052 0.1721 0.2163 0.1817 0.1520 0.1263 0.1606 0.1338 0.1108 0.0910 0.1175 0.0968 0.0790 0.0637 0.0842 0.0682 0.0545 0.0427 0.0586 0.0462 0.0357 0.0266 0.0388 0.0294 dP/dz -44608406.6478 -44678977.2274 -44619356.0794 -44565166.8816 -44515666.9043 -44574830.6885 -44524162.5684 -44477720.1660 -44434943.7084 -44485266.2153 -44441595.7895 -44401239.5981 -44363771.7900 -44407178.7651 -44369023.8512 -44333488.1937 -44300245.5222 -44338198.2725 -44304425.7365 -44272738.8668 -44242886.2764 -44276502.8419 -44246240.5426 -44217651.9080 -44190542.3276 -44220683.7405 -44193256.6242 -44167183.4983 -44142313.0691 -44169646.1014 -44144529.0504 -44120516.8469 -44097491.4039 -44122534.9398 -44099317.5590 Tabel A-11. Hasil data iterasi reaktor (lanjutan) ∆z z (m) 0.80 0.85 0.90 0.95 1.00 1.05 1.10 1.15 0.0500 x 0.4989 0.5063 0.4985 0.5060 0.5133 0.5204 0.5130 0.5202 0.5272 0.5341 0.5269 0.5338 0.5406 0.5473 0.5404 0.5470 0.5536 0.5600 0.5534 0.5598 0.5662 0.5724 0.5660 0.5722 0.5784 0.5845 0.5782 0.5843 0.5902 0.5961 0.5901 0.5960 0.6018 0.6075 T (K) 685.9178 685.5834 685.9438 685.6071 685.2822 684.9679 685.3039 684.9878 684.6815 684.3843 684.6999 684.4012 684.1110 683.8284 684.1266 683.8429 683.5664 683.2965 683.5799 683.3091 683.0446 682.7859 683.0564 682.7970 682.5431 682.2942 682.5534 682.3040 682.0595 681.8195 682.0687 681.8283 681.5922 681.3602 Ts (K) 684.2375 684.4501 684.0703 684.3074 684.4719 684.5745 684.3440 684.4656 684.5317 684.5507 684.4343 684.4679 684.4595 684.4153 684.3856 684.3528 684.2881 684.1966 684.2325 684.1497 684.0431 683.9164 684.0015 683.8816 683.7439 683.5914 683.7132 683.5659 683.4057 683.2347 683.3833 683.2164 683.0400 682.8560 A-16 dx/dz 0.0007 0.0007 0.0007 0.0007 0.0007 0.0007 0.0007 0.0007 0.0007 0.0007 0.0007 0.0007 0.0007 0.0007 0.0007 0.0007 0.0006 0.0006 0.0006 0.0006 0.0006 0.0006 0.0006 0.0006 0.0006 0.0006 0.0006 0.0006 0.0006 0.0006 0.0006 0.0006 0.0006 0.0006 dT/dz -0.0334 -0.0323 -0.0337 -0.0325 -0.0314 -0.0305 -0.0316 -0.0306 -0.0297 -0.0289 -0.0299 -0.0290 -0.0283 -0.0276 -0.0284 -0.0276 -0.0270 -0.0264 -0.0271 -0.0264 -0.0259 -0.0253 -0.0259 -0.0254 -0.0249 -0.0244 -0.0249 -0.0245 -0.0240 -0.0236 -0.0240 -0.0236 -0.0232 -0.0228 dTs/dz 0.0213 0.0143 0.0237 0.0165 0.0103 0.0050 0.0122 0.0066 0.0019 -0.0021 0.0034 -0.0008 -0.0044 -0.0074 -0.0033 -0.0065 -0.0092 -0.0114 -0.0083 -0.0107 -0.0127 -0.0143 -0.0120 -0.0138 -0.0152 -0.0165 -0.0147 -0.0160 -0.0171 -0.0180 -0.0167 -0.0176 -0.0184 -0.0190 dP/dz -44077010.0189 -44055519.7882 -44078679.4976 -44057039.5766 -44036156.2033 -44015956.5775 -44037551.0696 -44017234.4452 -43997553.3242 -43978450.1842 -43998730.8659 -43979536.0603 -43960880.7194 -43942719.1813 -43961885.4135 -43943651.8667 -43925881.1891 -43908536.9494 -43926747.6624 -43909346.6863 -43892347.1433 -43875719.8043 -43893102.4281 -43876430.2336 -43860109.8886 -43844117.7975 -43860775.1478 -43844747.4568 -43829031.3248 -43813607.5752 -43829623.1762 -43814171.0476 -43798997.4969 -43784086.8242 Tabel A-11. Hasil data iterasi reaktor (lanjutan) ∆z z (m) 1.20 1.25 1.30 1.35 1.40 1.45 1.50 1.55 1.60 0.0500 x 0.6016 0.6073 0.6130 0.6185 0.6128 0.6184 0.6239 0.6293 0.6237 0.6291 0.6345 0.6398 0.6343 0.6396 0.6448 0.6500 0.6447 0.6499 0.6549 0.6600 0.6548 0.6598 0.6648 0.6697 0.6647 0.6696 0.6744 0.6792 0.6743 0.6791 0.6838 0.6885 0.6837 0.6884 0.6930 T (K) 681.6005 681.3681 681.1397 680.9150 681.1472 680.9222 680.7007 680.4827 680.7076 680.4893 680.2742 680.0623 680.2805 680.0684 679.8593 679.6532 679.8652 679.6588 679.4553 679.2544 679.4607 679.2597 679.0614 678.8655 679.0664 678.8705 678.6770 678.4858 678.6818 678.4905 678.3016 678.1150 678.3061 678.1194 677.9348 Ts (K) 683.0241 682.8432 682.6557 682.4630 682.6447 682.4543 682.2595 682.0612 682.2522 682.0558 681.8565 681.6552 681.8521 681.6521 681.4506 681.2480 681.4483 681.2468 681.0446 680.8422 681.0440 680.8424 680.6408 680.4396 680.6414 680.4408 680.2407 680.0414 680.2422 680.0433 679.8454 679.6486 679.8476 679.6511 679.4557 A-17 dx/dz 0.0006 0.0006 0.0006 0.0005 0.0006 0.0005 0.0005 0.0005 0.0005 0.0005 0.0005 0.0005 0.0005 0.0005 0.0005 0.0005 0.0005 0.0005 0.0005 0.0005 0.0005 0.0005 0.0005 0.0005 0.0005 0.0005 0.0005 0.0005 0.0005 0.0005 0.0005 0.0005 0.0005 0.0005 0.0005 dT/dz -0.0232 -0.0228 -0.0225 -0.0221 -0.0225 -0.0221 -0.0218 -0.0215 -0.0218 -0.0215 -0.0212 -0.0209 -0.0212 -0.0209 -0.0206 -0.0203 -0.0206 -0.0204 -0.0201 -0.0198 -0.0201 -0.0198 -0.0196 -0.0193 -0.0196 -0.0194 -0.0191 -0.0189 -0.0191 -0.0189 -0.0187 -0.0184 -0.0187 -0.0185 -0.0182 dTs/dz -0.0181 -0.0187 -0.0193 -0.0197 -0.0190 -0.0195 -0.0198 -0.0201 -0.0196 -0.0199 -0.0201 -0.0203 -0.0200 -0.0202 -0.0203 -0.0203 -0.0202 -0.0202 -0.0202 -0.0202 -0.0202 -0.0202 -0.0201 -0.0201 -0.0201 -0.0200 -0.0199 -0.0198 -0.0199 -0.0198 -0.0197 -0.0196 -0.0197 -0.0195 -0.0194 dP/dz -43799529.0316 -43784595.6224 -43769913.5784 -43755469.9439 -43770395.1456 -43755933.1918 -43741699.9598 -43727684.6674 -43742139.7728 -43728109.6263 -43714289.1922 -43700669.4173 -43714693.7976 -43701061.8931 -43687623.5952 -43674371.2318 -43687998.2361 -43674735.8910 -43661653.3782 -43648744.1346 -43662002.2759 -43649084.7490 -43636335.1629 -43623747.8494 -43636661.7356 -43624067.4868 -43611630.8162 -43599346.7833 -43611937.8498 -43599647.9552 -43587506.5272 -43575509.2197 -43587796.3075 -43575793.9975 -43563932.0725 Tabel A-11. Hasil data iterasi reaktor (lanjutan) ∆z z (m) 1.65 1.70 1.75 1.80 1.85 1.90 1.95 2.00 2.05 0.0500 x 0.6976 0.6929 0.6975 0.7020 0.7065 0.7019 0.7064 0.7108 0.7152 0.7107 0.7151 0.7195 0.7237 0.7194 0.7236 0.7279 0.7321 0.7278 0.7320 0.7362 0.7403 0.7361 0.7402 0.7443 0.7483 0.7442 0.7482 0.7522 0.7562 0.7521 0.7561 0.7600 0.7639 0.7599 0.7638 T (K) 677.7524 677.9391 677.7566 677.5762 677.3977 677.5802 677.4017 677.2252 677.0507 677.2291 677.0545 676.8817 676.7108 676.8854 676.7144 676.5453 676.3779 676.5488 676.3813 676.2156 676.0516 676.2190 676.0549 675.8924 675.7316 675.8957 675.7348 675.5755 675.4178 675.5786 675.4209 675.2646 675.1099 675.2676 675.1128 Ts (K) 679.2618 679.4584 679.2646 679.0722 678.8814 679.0752 678.8845 678.6953 678.5077 678.6984 678.5109 678.3250 678.1407 678.3283 678.1441 677.9615 677.7806 677.9649 677.7840 677.6049 677.4274 677.6082 677.4307 677.2550 677.0808 677.2583 677.0842 676.9117 676.7409 676.9150 676.7442 676.5750 676.4074 676.5783 676.4107 A-18 dx/dz 0.0005 0.0005 0.0005 0.0004 0.0004 0.0004 0.0004 0.0004 0.0004 0.0004 0.0004 0.0004 0.0004 0.0004 0.0004 0.0004 0.0004 0.0004 0.0004 0.0004 0.0004 0.0004 0.0004 0.0004 0.0004 0.0004 0.0004 0.0004 0.0004 0.0004 0.0004 0.0004 0.0004 0.0004 0.0004 dT/dz -0.0180 -0.0183 -0.0180 -0.0178 -0.0176 -0.0178 -0.0177 -0.0175 -0.0173 -0.0175 -0.0173 -0.0171 -0.0169 -0.0171 -0.0169 -0.0167 -0.0166 -0.0167 -0.0166 -0.0164 -0.0162 -0.0164 -0.0162 -0.0161 -0.0159 -0.0161 -0.0159 -0.0158 -0.0156 -0.0158 -0.0156 -0.0155 -0.0153 -0.0155 -0.0153 dTs/dz -0.0193 -0.0194 -0.0192 -0.0191 -0.0189 -0.0191 -0.0189 -0.0188 -0.0186 -0.0188 -0.0186 -0.0184 -0.0183 -0.0184 -0.0183 -0.0181 -0.0179 -0.0181 -0.0179 -0.0177 -0.0176 -0.0177 -0.0176 -0.0174 -0.0172 -0.0174 -0.0172 -0.0171 -0.0169 -0.0171 -0.0169 -0.0168 -0.0166 -0.0168 -0.0166 dP/dz -43552206.6759 -43564206.4889 -43552476.7809 -43540880.2310 -43529413.3886 -43541140.8573 -43529670.2628 -43518326.3142 -43507105.9010 -43518574.4724 -43507350.7620 -43496247.7887 -43485262.7282 -43496484.5982 -43485496.6135 -43474623.9699 -43463864.0866 -43474850.3866 -43464087.8872 -43453435.7728 -43442891.6716 -43453652.6203 -43443106.1594 -43432665.5080 -43422328.4752 -43432873.5016 -43422534.3243 -43412296.7131 -43402158.6349 -43412496.4792 -43402356.4388 -43392314.0130 -43382367.3073 -43392506.1045 -43382557.5924 Tabel A-11. Hasil data iterasi reaktor (lanjutan) ∆z z (m) 2.10 2.15 2.20 2.25 2.30 2.35 2.40 2.45 2.50 0.0500 x 0.7677 0.7715 0.7676 0.7714 0.7752 0.7789 0.7751 0.7788 0.7825 0.7862 0.7825 0.7861 0.7898 0.7934 0.7897 0.7933 0.7969 0.8004 0.7968 0.8004 0.8039 0.8074 0.8038 0.8073 0.8107 0.8142 0.8107 0.8141 0.8175 0.8209 0.8174 0.8208 0.8241 0.8275 0.8241 T (K) 674.9595 674.8076 674.9624 674.8104 674.6599 674.5108 674.6627 674.5135 674.3657 674.2193 674.3684 674.2219 674.0767 673.9329 674.0793 673.9354 673.7928 673.6514 673.7953 673.6538 673.5136 673.3746 673.5160 673.3770 673.2392 673.1025 673.2415 673.1048 672.9692 672.8348 672.9715 672.8370 672.7037 672.5714 672.7059 Ts (K) 676.2447 676.0803 676.2479 676.0834 675.9206 675.7593 675.9237 675.7624 675.6026 675.4443 675.6056 675.4473 675.2904 675.1350 675.2934 675.1379 674.9840 674.8314 674.9868 674.8342 674.6831 674.5333 674.6858 674.5360 674.3875 674.2404 674.3902 674.2430 674.0972 673.9526 674.0998 673.9552 673.8119 673.6698 673.8144 A-19 dx/dz 0.0004 0.0004 0.0004 0.0004 0.0004 0.0004 0.0004 0.0004 0.0004 0.0004 0.0004 0.0004 0.0004 0.0004 0.0004 0.0004 0.0004 0.0004 0.0004 0.0004 0.0003 0.0003 0.0003 0.0003 0.0003 0.0003 0.0003 0.0003 0.0003 0.0003 0.0003 0.0003 0.0003 0.0003 0.0003 dT/dz -0.0152 -0.0150 -0.0152 -0.0151 -0.0149 -0.0148 -0.0149 -0.0148 -0.0146 -0.0145 -0.0146 -0.0145 -0.0144 -0.0143 -0.0144 -0.0143 -0.0141 -0.0140 -0.0141 -0.0140 -0.0139 -0.0138 -0.0139 -0.0138 -0.0137 -0.0136 -0.0137 -0.0136 -0.0134 -0.0133 -0.0134 -0.0133 -0.0132 -0.0131 -0.0132 dTs/dz -0.0164 -0.0163 -0.0164 -0.0163 -0.0161 -0.0160 -0.0161 -0.0160 -0.0158 -0.0157 -0.0158 -0.0157 -0.0155 -0.0154 -0.0155 -0.0154 -0.0153 -0.0151 -0.0153 -0.0151 -0.0150 -0.0148 -0.0150 -0.0148 -0.0147 -0.0146 -0.0147 -0.0146 -0.0145 -0.0143 -0.0145 -0.0143 -0.0142 -0.0141 -0.0142 dP/dz -43372703.0022 -43362940.5624 -43372887.9107 -43363123.7988 -43353450.1469 -43343865.2932 -43353628.3126 -43344041.9036 -43334542.7001 -43325129.1391 -43334714.5196 -43325299.5058 -43315968.6306 -43306720.4199 -43316134.4634 -43306884.8907 -43297716.5600 -43288628.0786 -43297876.7338 -43288786.9712 -43279775.7097 -43270841.6308 -43279930.5244 -43270995.2370 -43262135.8529 -43253351.1215 -43262285.5843 -43253499.7101 -43244787.2730 -43236147.0852 -43244932.1759 -43236290.9051 -43227720.7270 -43219220.5120 -43227861.0373 Tabel A-11. Hasil data iterasi reaktor (lanjutan) ∆z z (m) 2.55 2.60 2.65 2.70 2.75 2.80 2.85 2.90 0.0500 x 0.8274 0.8307 0.8339 0.8306 0.8339 0.8371 0.8403 0.8371 0.8403 0.8434 0.8466 0.8434 0.8465 0.8497 0.8528 0.8496 0.8527 0.8558 0.8589 0.8558 0.8588 0.8619 0.8649 0.8618 0.8648 0.8678 0.8708 0.8678 0.8707 0.8737 0.8766 0.8736 0.8766 0.8795 0.8823 T (K) 672.5736 672.4424 672.3123 672.4445 672.3144 672.1852 672.0571 672.1873 672.0592 671.9321 671.8059 671.9341 671.8079 671.6828 671.5586 671.6847 671.5605 671.4372 671.3149 671.4391 671.3168 671.1954 671.0749 671.1972 671.0767 670.9570 670.8383 670.9588 670.8400 670.7222 670.6051 670.7239 670.6068 670.4906 670.3753 Ts (K) 673.6723 673.5314 673.3918 673.5339 673.3942 673.2557 673.1184 673.2581 673.1207 672.9846 672.8495 672.9869 672.8518 672.7178 672.5850 672.7201 672.5872 672.4554 672.3248 672.4576 672.3269 672.1972 672.0686 672.1993 672.0706 671.9430 671.8164 671.9450 671.8184 671.6927 671.5681 671.6947 671.5700 671.4463 671.3235 A-20 dx/dz 0.0003 0.0003 0.0003 0.0003 0.0003 0.0003 0.0003 0.0003 0.0003 0.0003 0.0003 0.0003 0.0003 0.0003 0.0003 0.0003 0.0003 0.0003 0.0003 0.0003 0.0003 0.0003 0.0003 0.0003 0.0003 0.0003 0.0003 0.0003 0.0003 0.0003 0.0003 0.0003 0.0003 0.0003 0.0003 dT/dz -0.0131 -0.0130 -0.0129 -0.0130 -0.0129 -0.0128 -0.0127 -0.0128 -0.0127 -0.0126 -0.0125 -0.0126 -0.0125 -0.0124 -0.0123 -0.0124 -0.0123 -0.0122 -0.0121 -0.0122 -0.0121 -0.0121 -0.0120 -0.0121 -0.0120 -0.0119 -0.0118 -0.0119 -0.0118 -0.0117 -0.0116 -0.0117 -0.0116 -0.0115 -0.0115 dTs/dz -0.0141 -0.0140 -0.0138 -0.0140 -0.0138 -0.0137 -0.0136 -0.0137 -0.0136 -0.0135 -0.0134 -0.0135 -0.0134 -0.0133 -0.0132 -0.0133 -0.0132 -0.0131 -0.0130 -0.0131 -0.0130 -0.0129 -0.0128 -0.0129 -0.0128 -0.0127 -0.0126 -0.0127 -0.0126 -0.0125 -0.0124 -0.0125 -0.0124 -0.0123 -0.0122 dP/dz -43219359.7940 -43210927.4120 -43202562.8156 -43211063.3488 -43202697.7747 -43194398.9356 -43186165.8062 -43194530.7033 -43186296.6426 -43178127.2890 -43170021.6640 -43178255.0784 -43170148.5653 -43162104.8230 -43154122.9170 -43162228.8127 -43154246.0587 -43146324.2253 -43138462.4192 -43146444.5828 -43138581.9661 -43130778.5007 -43123033.3317 -43130895.3833 -43123149.4388 -43115460.9520 -43107829.1045 -43115574.5079 -43107941.9177 -43100365.1633 -43092843.4604 -43100475.5319 -43092953.1174 -43085484.9839 -43078070.3797 Tabel A-11. Hasil data iterasi reaktor (lanjutan) ∆z z (m) 2.95 3.00 3.05 3.10 3.15 3.20 3.25 3.30 3.35 0.0500 x 0.8794 0.8823 0.8852 0.8880 0.8851 0.8880 0.8908 0.8936 0.8907 0.8935 0.8963 0.8991 0.8963 0.8990 0.9018 0.9045 0.9017 0.9045 0.9072 0.9098 0.9071 0.9098 0.9125 0.9151 0.9124 0.9151 0.9177 0.9203 0.9177 0.9203 0.9229 0.9255 0.9229 0.9255 0.9280 T (K) 670.4923 670.3769 670.2624 670.1486 670.2640 670.1502 670.0373 669.9251 670.0389 669.9267 669.8153 669.7047 669.8168 669.7062 669.5963 669.4872 669.5978 669.4887 669.3803 669.2726 669.3817 669.2740 669.1671 669.0608 669.1685 669.0622 668.9566 668.8518 668.9580 668.8531 668.7489 668.6454 668.7503 668.6467 668.5439 Ts (K) 671.4482 671.3254 671.2035 671.0826 671.2054 671.0844 670.9643 670.8452 670.9661 670.8470 670.7287 670.6112 670.7304 670.6130 670.4964 670.3806 670.4981 670.3823 670.2674 670.1533 670.2690 670.1549 670.0416 669.9291 670.0432 669.9307 669.8189 669.7080 669.8205 669.7095 669.5993 669.4899 669.6009 669.4914 669.3827 A-21 dx/dz 0.0003 0.0003 0.0003 0.0003 0.0003 0.0003 0.0003 0.0003 0.0003 0.0003 0.0003 0.0003 0.0003 0.0003 0.0003 0.0003 0.0003 0.0003 0.0003 0.0003 0.0003 0.0003 0.0003 0.0003 0.0003 0.0003 0.0003 0.0003 0.0003 0.0003 0.0003 0.0003 0.0003 0.0003 0.0003 dT/dz -0.0115 -0.0115 -0.0114 -0.0113 -0.0114 -0.0113 -0.0112 -0.0111 -0.0112 -0.0111 -0.0111 -0.0110 -0.0111 -0.0110 -0.0109 -0.0108 -0.0109 -0.0108 -0.0108 -0.0107 -0.0108 -0.0107 -0.0106 -0.0106 -0.0106 -0.0106 -0.0105 -0.0104 -0.0105 -0.0104 -0.0104 -0.0103 -0.0104 -0.0103 -0.0102 dTs/dz -0.0123 -0.0122 -0.0121 -0.0120 -0.0121 -0.0120 -0.0119 -0.0118 -0.0119 -0.0118 -0.0117 -0.0117 -0.0117 -0.0117 -0.0116 -0.0115 -0.0116 -0.0115 -0.0114 -0.0113 -0.0114 -0.0113 -0.0113 -0.0112 -0.0113 -0.0112 -0.0111 -0.0110 -0.0111 -0.0110 -0.0109 -0.0109 -0.0109 -0.0109 -0.0108 dP/dz -43085592.2970 -43078177.0103 -43070814.5137 -43063504.0861 -43070918.8956 -43063607.8129 -43056348.0897 -43049139.0335 -43056449.6580 -43049239.9727 -43042080.2732 -43034969.8941 -43042179.1392 -43035068.1557 -43028005.8380 -43020991.5468 -43028102.1072 -43021087.2349 -43014119.7597 -43007199.0668 -43014213.5322 -43007292.2803 -43000417.2051 -42993587.7155 -43000508.5759 -42993678.5481 -42986893.5231 -42980152.9314 -42986982.5822 -42980241.4724 -42973544.2348 -42966890.3212 -42973631.0681 -42966976.6553 -42960365.0260 Tabel A-11. Hasil data iterasi reaktor (lanjutan) ∆z z (m) 3.40 3.45 3.50 3.55 3.60 3.65 3.70 3.75 3.80 0.0500 x 0.9306 0.9280 0.9305 0.9331 0.9356 0.9330 0.9355 0.9380 0.9405 0.9380 0.9405 0.9430 0.9454 0.9429 0.9454 0.9478 0.9503 0.9478 0.9502 0.9526 0.9550 0.9526 0.9550 0.9574 0.9597 0.9573 0.9597 0.9621 0.9644 0.9620 0.9644 0.9667 0.9690 0.9667 0.9690 T (K) 668.4417 668.5452 668.4430 668.3414 668.2405 668.3427 668.2417 668.1414 668.0418 668.1427 668.0430 667.9439 667.8455 667.9452 667.8467 667.7489 667.6516 667.7500 667.6528 667.5561 667.4600 667.5573 667.4612 667.3656 667.2707 667.3668 667.2718 667.1774 667.0836 667.1785 667.0847 666.9914 666.8986 666.9925 666.8997 Ts (K) 669.2747 669.3842 669.2762 669.1689 669.0624 669.1703 669.0638 668.9579 668.8528 668.9593 668.8542 668.7497 668.6459 668.7511 668.6473 668.5442 668.4417 668.5455 668.4430 668.3412 668.2400 668.3425 668.2413 668.1408 668.0409 668.1421 668.0422 667.9429 667.8442 667.9441 667.8454 667.7474 667.6499 667.7486 667.6511 A-22 dx/dz 0.0003 0.0003 0.0003 0.0003 0.0002 0.0003 0.0002 0.0002 0.0002 0.0002 0.0002 0.0002 0.0002 0.0002 0.0002 0.0002 0.0002 0.0002 0.0002 0.0002 0.0002 0.0002 0.0002 0.0002 0.0002 0.0002 0.0002 0.0002 0.0002 0.0002 0.0002 0.0002 0.0002 0.0002 0.0002 dT/dz -0.0102 -0.0102 -0.0102 -0.0101 -0.0100 -0.0101 -0.0100 -0.0100 -0.0099 -0.0100 -0.0099 -0.0098 -0.0098 -0.0098 -0.0098 -0.0097 -0.0097 -0.0097 -0.0097 -0.0096 -0.0096 -0.0096 -0.0096 -0.0095 -0.0094 -0.0095 -0.0094 -0.0094 -0.0093 -0.0094 -0.0093 -0.0093 -0.0092 -0.0093 -0.0092 dTs/dz -0.0107 -0.0108 -0.0107 -0.0107 -0.0106 -0.0107 -0.0106 -0.0105 -0.0104 -0.0105 -0.0104 -0.0104 -0.0103 -0.0104 -0.0103 -0.0102 -0.0102 -0.0102 -0.0102 -0.0101 -0.0101 -0.0101 -0.0101 -0.0100 -0.0099 -0.0100 -0.0099 -0.0099 -0.0098 -0.0099 -0.0098 -0.0097 -0.0097 -0.0097 -0.0097 dP/dz -42953795.6521 -42960449.7150 -42953879.8598 -42947351.7390 -42940864.8433 -42947434.3613 -42940947.0015 -42934500.3647 -42928093.9597 -42934580.9942 -42928174.1415 -42921807.0361 -42915479.2045 -42921885.7433 -42915557.4796 -42909268.0218 -42903016.9130 -42909344.8739 -42903093.3479 -42896879.7193 -42890703.5468 -42896954.7803 -42890778.2048 -42884638.6493 -42878535.6876 -42884711.9805 -42878608.6293 -42872541.4506 -42866510.0323 -42872613.1104 -42866581.3156 -42860584.8741 -42854623.3877 -42860654.9185 -42854693.0680 Tabel A-11. Hasil data iterasi reaktor (lanjutan) ∆z z (m) 3.85 3.90 3.95 0.0500 x 0.9713 0.9736 0.9712 0.9735 0.9758 0.9781 0.9758 0.9780 0.9803 0.9825 0.9802 0.9825 0.9847 0.9869 T (K) 666.8075 666.7158 666.8086 666.7169 666.6257 666.5350 666.6267 666.5361 666.4459 666.3563 666.4469 666.3573 666.2682 666.1795 Ts (K) 667.5542 667.4579 667.5554 667.4591 667.3634 667.2682 667.3645 667.2694 667.1748 667.0808 667.1759 667.0819 666.9884 666.8955 dx/dz 0.0002 0.0002 0.0002 0.0002 0.0002 0.0002 0.0002 0.0002 0.0002 0.0002 0.0002 0.0002 0.0002 0.0002 dT/dz -0.0092 -0.0091 -0.0092 -0.0091 -0.0091 -0.0090 -0.0091 -0.0090 -0.0090 -0.0089 -0.0090 -0.0089 -0.0089 -0.0088 dTs/dz -0.0096 -0.0096 -0.0096 -0.0096 -0.0095 -0.0095 -0.0095 -0.0095 -0.0094 -0.0093 -0.0094 -0.0093 -0.0093 -0.0092 Resume : konversi (X) = 0.98 suhu gas masuk (Tin) = 723.15 K = 450 C suhu gas keluar (Tout) = 666.44 K = 384.29 C Z (panjang pipa tube) = 3.95 m = 155.5118 in tekanan masuk (P in) = 2 atm tekanan keluar (P out) = 2 atm diameter shell (IDS) = 1.04 M = 36.8739 in = 473 K = 200 C suhu pemanas keluar (Ts in) A-23 dP/dz -42848765.7788 -42842872.6658 -42848834.2610 -42842940.7959 -42837081.1261 -42831254.8792 -42837148.0974 -42831321.5097 -42825527.9763 -42819767.1368 -42825593.4855 -42819832.3161 -42814103.4838 -42808406.6398 suhu pemanas masuk (Ts out) j. = 667.17 K = 394 C Mechanical Design 1. Tube IPS = 1.25 In OD = 1.66 in Sc. Number = 40 ID = 1.380 in Flow area per pipe = 0.435 in2 Outside = 0.435 ft2/ft Inside = 0.362 ft2/ft Weight per lin ft = 2.2800 lb steel Panjang pipa = 202.7559 Susunan pipa = Triangular pitch Jumlah pipa = 220 pipa) = 2.075 In Clearance (jarak antara 2 pipa) = 3.6105 In TebalTube Pr C f E 0,6 P Surface per lin ft : In Buah Pitch (jarak antara 2 pusat Cek SC yang dipilih Untuk sc number 40 ID = 1.38 in ODt = 1.66 in A-24 Ketebalan = 0.14 in Tebal tube = 0.12595 in Dari table 13.1, halaman 251 Brownell, 1959 diperoleh Tekanan yang diijinkan (f) = 12650 psi Efficiency pengelasan (E) = 0.8 (double welded butt joint, table 13.2 Brownell) Faktor korosi (c) = 0.125 in 2. Shell a. Tekanan design (maksimal over design 20%) Tekanan operasi = 2 atm = 29.4 psi Tekanan design = 29.4 psi b. Bahan konstruksi shell Dipilih material Carbon steel SA 283 C (Brownell, table 13.1 halaman 253) Peritmbangan karena reactor tidak korosif, dengan suhu operasi 450°C c. Tebal dinding shell Tebal dinding shell dihitung dengan persamaan : ts Pxr c fxE 0.6 P Brownell Eq 13.1 page 254 Dimana : Ts = tebal dinding shell (in) P = tekanan design (psi) r=(IDs/2) = radius dalam shell (in) E = effisiensi sambungan A-25 f = allowable working stress (psi) c = factor korosi (in) Dari table 13.1 halaman 251 Brownell diperoleh Tekanan yang diijinkan (f) = 12650 psi Efficiency pengelasan (E) = 0.8 (double welded butt joint, table 13.2 Brownell) Faktor korosi (c) = 0.125 in Dengan IDs = 36.8713 in Tebal shell (ts) = 0.1625 in Dipilih tebal dinging standar = 0.1875 in ODs = IDs + 2 (tebal shell) = 37.2463 in Dari table 5.7 Brownell, dipilih OD standar = 48 in 3. Head Reaktor a. Bentuk head : elliptical, digunakan untuk tekann operasi hingga 15 bar dan harganya cukup ekonimis,Coulson halaman 818 Digunakan untuk vessel dengan tekanan 15-200 psig, Brownell and Young OD b=depth of dish OA Icr sf A B t ID a r C A-26 b. Bahan Konstruksi Head Dipilih material Carbon Steel SA 283 C, pertimbangannya adalah reaktor berisi gas beracun, dan suhu operasi antara -20 sampai dengan 650 F c. Tebal Head (tH) Untuk elipstical dished head, tebal head dihitung dengan persamaan 13.1 (Brownell and Young, 1959) P.IDs tH c 2. f . E 0,2 P Dimana : P = Tekanan Perancangan, Psi f = Tekanan maksimum yang diijinkan pada bahan, psi C = Joint efficiency, in E = Corrosion Allowance, in Dipilih material carbon steel SA grade C dari table table 13.1, halaman 251 Brownell Tekanan yang diijinkan (f) = 12650 psi Efficiency pengelasan (E) = 0.8 (double welded butt joint, table 13.2 Brownell) Faktor korosi (c) = 0.125 in Tebal head reaktor = 0.1282 in Dipilih tebal head standar = 0.1875 in d. Tinggi Head Dari tabel 5.6 brownell hal 88 dengan tH 0.25 in didapat sf 11/2 - 21/2 in Perancangan digunakan sf = 2 in A-27 hH = th + b + sf = 8.3709 in Tinggi Reaktor HF = Panjang tube + top tinggi head = 4.37 m Volume Reaktor (VR) a. Volume head (VH) = 0.000049 x IDs3 … (Eq 5.11, halaman 88 Brownell 1959) = 4.024E-05 m3 b. Volume total reaktor (VR) Volume total reaktor = Volume bed + 2xVolume head Volume total reaktor = 2.719 m3 4. Diameter Umpan masuk G = 4477.010 kg/jam ρavg = 2.295 kg/m3 Diameter Optimum = 3.9 G0.45 ρ0.13 (Coulson, 161) = 11.433 in Umpan masuk G = 4477.010 kg/jam ρavg = 2.489 kg/m3 Diameter Optimum = 3.9 G0.45 ρ0.13 (Coulson, 161) = 11.139 in Karena selisih diameter tidak jau berbeda maka digunakan diameter terbesar A-28 yaitu 11.4333 in Diameter Standar yang dipakai OD = 12.75 ID = 11.938 Isolator Asumsi ; 1. Keadaan steady state 2. Suhu udara luar 30 oC 3. Suhu dingin luar isolator 50o C Gambar A-1. Penampang isolator r1 = jari jari dalam shell r2 = jari jari luar shell r3 = jari jari luar setelah diisolasi x1 = tebal dinding shell x2 = tebal isolator = 179.9669 oC = 452.9669 K T1 = suhu dinding dalam shell A-29 T2 = suhu dinding luar shell T3 = suhu dinding isolator shell = 50 oC = 323 K T4 = suhu udara luar = 30 oC = 303 K q1 =konveksi bahan ke dinding shell q2= konduksi dalam shell keluar shell q3= konduksi luar shell ke permukaan luar isolator q4 = konveksi dan radiasi permukaan luar isolator ke udara Keadaan steady state QA= QB = QC = (QD+QR) r3 = r2 + x r1 18.4357 in 0.4683 m r2 18.6231 in 0.4730 m 3.9 m 3.95 m L= 12.956 ft Konduksi QB = (2.π.ks.L) . ( T1 - T2 ) = 63736.3755 x (T1-T2) (1) QC = (2.π.kis.L) . ( T2 - T3 ) = 2.3814 x (T2 -T3) / ln (0,6858+x/0,6858) (2) Konveksi Bilangan Gr pada L = Gr = 6.662x1010 Gr Pr = 4.694x1010 turbulen h 1.31 * (T ) hc 1 3 = 3.230 W/m C QD = hc . A . (T3-T4) A-30 QD = hc.2.π.r3.L.(T3-T4) = 1202.125 x (0.685+x) (3) Radiasi 2485.5881 x (0.6858+x) (4) Kemudian ditrial dengan menggunakan persamaan a, b, c,dan d sehingga didapat: T2 = 383.7413 K x = 0.06 m sehingga : QD = 640.7676 QR = 1324.8905 QC = 1724.6373 Q = QD + QR = 1965.6581 Jadi tebal isolasi x = 6 cm T2 = 383.7413 K Bahan asbestos, dengan sifat-sifat (Holman, 1988) ρ = 36 lb/ft3 = 577.0176678 kg/m3 k = 0.117 btu/jam ft2 F cp = 0.25 btu/lb F epsilon= 0.96 A-31 Data yang diperlukan Diameter shell, D = 0.9365 m = 3.0718 ft 1.25 In = 0.104166667 ft 393.4469 C = 666.4469 K suhu isolator dalam, T3 = 50 C = 323 K suhu isolator luar, T4 = 35 C = 308 K Bahan dinding shell = tebal plat dinding shell, x1= suhu dinding shell, T1 = Carbon Steel hr 40.0197 btu/j/R/ft2 q2 726.3231 π.L.(T1-T2) q3 0.117 π.L q4 1095.8934 π.L A-32 K = 23.0655 btu/j/ft2/F A-33 LAMPIRAN B MENARA DISTILASI (MD-01) Kode : MD-01 Fungsi : Memurnikan produk Acrylonitrile Tujuan : 1. Menentukan tipe kolom distilasi 2. Menentukan bahan kontruksi untuk kolom distilasi 3. Menghitung jumlah plate aktual 4. Menentukan lokasi umpan masuk 5. Menentukan dimensi kolom distilasi Gambar : D F MD-01 B 1. Menentukan Tipe Kolom Distilasi Dalam perancangan ini dipilih jenis tray dengan pertimbangan : 1. Rentang batas laju alir yang cukup besar tanpa menimbulkan flooding 2. Umpan yang masuk ke dalam kolom tidak korosif B-1 Jenis Tray yang digunakan adalah Sieve Tray dengan pertimbangan : 1. Kapasitas uap dan cairannya besar 2. Pressure drop rendah dan effisiensi tinggi 3. Lebih ringan, murah dan pembuatannya lebih mudah 4. Biaya perawatan mudah karena mudah dibersihkan dan konstruksinya sederhana 2. Menentukan Bahan Konstruksi Kolom Distilasi Dipilih bahan konstruksi jenis Carbon Steel SA-285 grade C dengan pertimbangan 1. Mempunyai Allowable Stress besar 2. Struktur kuat 3. Harga yang relatif lebih murah 3. Menentukan Jumlah Plate dan Feed Plate Dari hasil perhitungan neraca massa dan neraca panas diperoleh data : F = 126.57 kmol/jam D = 60.89 kmol/jam B = 65.68 kmol/jam Rmin = 0.05 Raktual = 0.15 Suhu feed = 391.7 K Suhu distilat = 389.79 K Suhu bottom = 407.61 K B-2 Tabel B-1. Jumlah Plate Minimum Komponen XF XD XB CH2CHCN 0.48 0.97 0.01 H2O 0.51 0.02 0.96 CH2OHCH2CN 0.01 0.001 0.01 Jumlah plate minimal dapat dihitung dengan Persamaan Fenske : Nm x x log LK HK xHK d xLK log Avg b 0,978 0,019 log 0,001 d 0,018 b Nm log 96,027 = 1,7052 Penentuan jumlah plate Persamaan Underwood : Umpan dianggap cair jenuh q = 1 B-3 Dengan trial didapat Rm + 1 = 1,050 Rm = 0,050 R diambil 3Rm Maka, R = 0,152 Rm/(Rm+1) = 0,048 R/(R+1) = 0,132 Dari fig. 11.11 Coulson diperoleh, Nm/N = 0,3 N = 5,68 6 plate Jumlah plate teoritis = 6 plate Menentukan jumlah plate actual Tabel B-2. Viskositas Campuran Komponen XF μ (cp) XF.μ (cp) C3H3N 0.48 1.56E-01 7.50E-02 H2O 0.51 2.17E-01 1.11E-01 C3H5ON 0.01 2.34E-01 2.29E-03 Total 6.27E-02 B-4 Faverage = 6.27E-02 cp average = 96,02 (average) (Faverage) = 6.27E-02 x 96,02 Efficiency plate, Eo Eo = 51 - 32,5 Log (average) (Faverage) (Coulson & Richardson, P.442) Dimana : αa = Volatilitas rata-rata komponen light key. μa = Viskositas rata-rata molar cairan, mNs/m^2 Eo = 51-32,5 Log (96,02 x 6.27E-02) Eo = 25,65 % Nactual = N / Eo = 23,39 stage = 23 stage 4. Menentukan Lokasi Umpan Masuk Persamaan yang dapat digunakan adalah : B X n log 0,206 log hK m D X LK X LKB F X hKD 2 (Coulson and Richardson, 1983 : 422) Dengan : n = Plate ideal di atas lokasi umpan m = Plate ideal di bawah lokasi umpan B = Laju alir produk bawah B-5 D = Laju alir produk atas 1290,71 0,01 0,01 2 n Sehingga : Log 0,206Log m 3186,29 0,48 0,001 n m = 1,79 n+m = Nact n + m = 23 m = 15,01 Jadi umpan masuk di plate ke 15 dari dasar menara distilasi 5. Menghitung Dimensi Kolom Distilasi Densitas Diketahui kondisi operasi distilat: T = 391,7 K P = 3 atm Tabel B-3. Densitas uap (L) dan BM campuran Distilat F Xi Komponen (kmol/ja (% pL pL mix Xi. BM kmol) (g/mL) (g/mL) (kg/m3) m) C3H3N 59.57 53,06 0.97 0.96 0.94 943,39 H2O 1.29 18,02 0.02 0.93 0.01 19,85 C3H5ON 0.02 71,08 0.00 0.68 0.0002 2,79 Total 60.8948 1.0000 1,0000 0.9641 964,11 B-6 ρ Densitas cairan (L) = 964,11 kg/m3 BM campuran = 52.3246 kg/Kmol R = 0,082057 m3 atm/gmol K V BM P 52.3246 3 4,8844kg / m 3 R T 0,082057 391,7 Diketahui kondisi operasi bottom: P = 3 atm T = 407,6 K Tabel B-4. Densitas uap (L) dan BM campuran Bottom F Xi (% pL pL mix Xi. BM Komponen (kmol/jam) C3H3N 1.21 H2O kmol) (g/mL) (g/mL) (kg/m3) 53,06 0.018 0.950 0.017 17,601 63.25 18,02 0.963 0.919 0.885 885,770 C3H5ON 1.21 71,08 0.018 0.661 0.012 12,249 Total 65.6824 19,429 Densitas cairan (L) = 915.62 kg/m3 BM campuran = 19.65 kg/kmol R = 0,08 m3 atm/gmol K V BM P 19,65 3 1,76kg / m 3 R T 0,082 407,6 B-7 0.91562153 915.621 ρ Coloumn Diameter top product ( D ) = 3186.29 kg/jam vapor rate ( V ) = 3673.005 kg/jam liquid rate ( L ) = 486.71 kg/jam 1290.71 kg/jam bottom product ( B ) = B = L'-V' = 1290.71 kg/jam L' = F*q+R*D = L + F = 4963.72 kg/jam liquid rate ( V' = L'-B ) = 3673.005 kg/jam L'/V' FLV = L V V L 1.35 0,5 FLV distilat = 0,0094 FLV bottom = 0,0593 Kisaran Plate Spacing untuk diameter > 1m biasanya digunakan Plate Spacing 0,3-0,6 m, diambil 0,3 m Dari fig 11.27 Coulson and Rhichardson, diperoleh nilai Cf distilat = 0,11 ; Cf bottom = 0,1 dengan parameter FLV dan plate spacing Kecepatan Flooding dengan persamaaan Fair V VF C F L V 0,5 Vf distilat = 1,54 m/det Vf bottom = 2,27 m/det Dalam perancangan ini, prosentasi Flooding sebesar 90% maka : B-8 VF distilat = 1,38 m/det VF bottom = 2,04 m/det Distilat QV VF An QV VV L 3673,005kg / det ik = 0,208 m3/detik 3 964,11kg / m 0,208m 3 / det ik = 0,15 m2 1,387m / det ik An Bottom QV VF An QV An VV L 3673,005kg / det ik = 0,578 m3/detik 3 915,62kg / m 0,578m 3 / det ik = 0,282 m2 2,049m / det ik Down Comer Area diambil 20% dari total Colomn Area Distilat At An 0,150 0,188m 3 1 Downspot 1 0,2 Bottom At An 0,282 0,353m 3 1 Downspot 1 0,2 B-9 Diameter puncak menara dihitung dengan persamaan : 4. At D 0, 5 4 0,188 3,14 0, 5 = 0,4896 m Diameter dasar menara dihitung dengan persamaan : 4. At D 0, 5 4 0,353 3,14 0,5 = 0,67 m Karena selisih diameter kecil maka digunakan diameter terbesar yaitu 0,67 m untuk puncak maupun dasar menara. Menghitung tebal Shell kolom Bahan konstruksi Shell yang dipilih adalah Carbon Steel SA-285 grade C dengan spesifikasi : • Allowable Stress (f) = 38,2054 psia • Effisiensi pengelasan (E) = 0,8 • Faktor korosi (c) (Table 13-1, hal 251 Brownell) = 0,125 Tebal shell (ts) dapat dihitung dengan persamaan : ts P.r C f .E 0,6.P (Pers. 13-1, hal 254 Brownell) Sehingga : ts 38,2054 0,67 / 2 0,125 0,175in 12635,3 0,8 0,6 38,2054 Digunakan tebal standar = 0,1875 in = 4,7625 mm B-10 (Table 5-6, hal 88 Brownell) Menghitung tebal head Tebal head dihitung dengan persamaan : th 0,885. Pr C f .E 0,1.P (hal 254, Brownell) OD = ID + 2 ts = (26,40) + (2 x 0,1875) = 26,7786 in Digunakan OD standar = 32 in Dari Table 5-7, Brownell dengan OD = 32 in dan tebal Shell 0,1875 in Sehingga tebal Head th 0,885.38,2054.32 0,125 0,2321in 12635,3 0,8 0,1 38,2054 Digunakan tebal Head standar = 1/4 in = 0,25 in Menghitung tinggi total kolom distilasi Tinggi total kolom = Tinggi kolom + Tinggi Head puncak + Tinggi Head dasar O OA b icr B A sf ID a OD r Menghitung tinggi Head puncak ID = 79,9016 in C Gambar B-1. Dimensi Head B-11 Dari Table 5-6, Brownell diperoleh : Th = 1/4 in Sf = 1½ - 2½ in diambil 2½ in Icr = 2 in rc = 30 in a ID 31,625 2 2 = 15,8125 inchi AB a icr = 13,812 inchi BC rc icr 30 2 = 28 inchi AC BC 2 AB 2 28 13,812 2 2 = 24,3560 inchi b rc AC 30 24,3560 = 5,6440 inchi OA t b s f 0,25 5,6440 2 B-12 = 7,8940 inchi = 0,2005 m Jadi tinggi head = 0,2005 m Jadi tinggi kolom distilasi total = 8,717 m + 0,2005 m + 0,2005 m = 9,118 m B-13 DAFTAR PUSTAKA Aries, R.S., and Newton, R.D., 1955, Chemical Engineering Cost Estimation, Mc Graw Hill Handbook Co., Inc., New York. Biro Pusat Statistik, 2009-2014, Statistik Perdagangan Luar Negeri Indonesia, Indonesia foreign, Trade Statistic Import, Yogyakarta. Brown, G.G., Donal Katz, Foust, A.S., and Schneidewind, R., 1978, Unit Operation, Modern Asia Edition, John Wiley and Sons, Inc., New York. Brownell, L.E., and Young, E.H., 1959, Process Equipment Design, John Wiley and Sons, Inc., New York. Coulson, J.M., and Richardson, J.F., 1983, Chemical Engineering, Vol 1 $ 6, Pergamon Internasional Library, New York. Evans, F.L., 1980, Equipment Design Handbook for Refineries and Chemical Plant, Vol. 2, 2nd ed, Gulf Publishing Co., United Stated of America. Faith Keyes and Clark, 1975, “ Industrial Chemical”, 4th Edition, Jonh Wiley and Sons Inc., New York. Holman, J., 1981, Heat Transfer, Mc Graw Hill Book Co., Inc., New York. Kern, D.Q., 1983, Process Heat Transfer, Mc Graw Hill Book Co., Inc., New York. Kirk, Othmer., 1998, Encyclodpedia of Chemical Technology, 3rd ed, Vol. 1. John Wiley and Sons, Inc., New York. Levenspiel, O., 1972, Chemical Reaction Engineering, 2nd ed., John Wiely and Sons, Inc., New York. Ludwig, E.E., 1964, Applied Process Design for Chemical and Petrochemical Plants, Gulf Publishing, Co., Houston Mc Cabe, Smith, J.C., and Harriot, 1985, Unit Operation of Chemical Engineering, 4th ed., Mc Graw Hill Book Co., Inc., New York Perry, R.H., and Green, D.W., 1986, Perry’s Chemical Engineer’s Handbook, 6th ed., Mc Graw Hill Book Co., Inc., New York Peters, M.S., and Timmerhaus, K.D., 1980, Plant Design and Economics for Chemical Engineers, 3rd ed., Mc Graw Hill Book Co., Inc., New York Powell, P.T., 1954, Water Conditioning for Industry, Mc Graw Hill, Inc., New York Treyball, R.E., 1981, “ Mass Transfer Operation ”, 3nd Edition, Mc. Graw Hill Book Company Inc., Singapore. Ulrich, G.G., 1984, A Guide to Chemical Engineering Process Design and Econimics, John Wiley and Sons, New York. Walas, S.M., 1988, Chemical Process Equipment Selection and Design, 3rd ed, Butterworth, United States of America. Yaws, C.L., 1999, Chemical Properties Handbook, Mc Graw Hill Company, Inc., New York. http://www.alibaba.com untuk harga alumina http://www.matche.com untuk harga alat http://www.pajak.go.id Tecnon Orbichem. 2010. orbichem.com PROCESS ENGINEERING FLOW DIAGRAM PABRIK AKRILONITRIL DARI ETILEN SIANOHIDRIN KAPASITAS PRODUKSI 25.000 TON/TAHUN CD-04 TC 1 2 Water LC 3 ACC-03 116.2 12 MD-03 1 116.2 EV-02 LC 14 TC RB-03 LC CD-02 TC ACC-01 P-03 2 450 5 13 3 116.5 8 CD-03 TC LC ACC-02 Steam TC 2 218.3 4 1.3 30 1 LI TANGKI BAHAN BAKU Water 5 MD-01 Steam Water 3 132.8 10 TC HE-01 MD-02 CD-01 1 30 LC LC FC 1.3 73.3 2 3 125.5 7 TC Steam KB-01 R-01 14 23 TANGKI PRODUK TC LC C-02 RB-01 P-01 Steam 3 134.8 9 2 218.3 3 LI 19 1 133.1 TC RB-02 FC Water TC 1 2 394.4 6 TC CL-1 Water 8 C-01 3 133.5 Steam 1 EV-03 Steam P-04 1.3 3 228.8 228.8 11 EV-01 CL-2 TC 1 30 Water 15 UPL PEMANFAATAN LUMPUR PDAM TIRTA DIENKAPSULASI DENGAN AGAR DAN GEL ALGINAT SEBAGAI ADSORBEN ION LOGAM TIMBAL DI AIR DRINKING WATER TREATMENT SLUDGE ENCAPSULATED IN ALGINATE GEL AND AGAR FOR LEAD IONS ADSORPTION Della Gita Sari Teknik Lingkungan Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan Universitas Islam Indonesia Gedung M. Natsir . Jalan Kaliurang Km 14,5 Yogyakarta Email: delgit8@gmail.com ABSTRAK Timbal merupakan logam berat yang sangat berbahaya bagi manusia dan lingkungan. Cara yang paling tepat, efektif, dan ekonomis untuk meremedasi timbal adalah dengan menggunakan proses adsorpsi. Pada penelitian ini, digunakan lumpur PDAM Tirta Binangun Kulon Progo sebagai adsorben. Diketahui lumpur PDAM memiliki kemampuan adsorpsi karena mengandung asam humat dan besi oksida. Pada proses aplikasi di lapangan, lumpur ini cukup sulit untuk dipisahkan dari air limbah yang telah terolah. Maka dari itu, lumpur akan dienkapsulasi dengan agar dan gel alginat agar memudahkan proses separasi. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kapasitas adsorbsi dari lumpur PDAM (RSP), lumpur PDAM yang diaktivasi dengan H 3PO4 (PAS), PAS yang dienkapsulasi dengan agar (PAS-AR), dan PAS yang dienkapsulasi dengan AG (PAS-AG) terhadap ion logam Pb(II) di air. Pada penelitian ini, adsorpsi dilakukan menggunakan metode batch dengan parameter variasi massa adsorben, variasi pH larutan, variasi waktu kontak, dan variasi konsentrasi adsorbat. Data hasil BET menunjukkan bahwa luas permukaan adsorben setelah diaktivasi menjadi lebih besar yaitu dari 86 m2/g menjadi 87 m2/g. Berdasarkan hasil model adsorpsi isoterm Langmuir, kapasitas adsorpsi RSP, PAS, PAS-AR, dan PAS-AG berturut-turut adalah 84,75 mg/g, 181,81 mg/g, 147, 1 mg/g dan 192,3 mg/g. Kata kunci: adsorpsi, logam timbal, lumpur PDAM, alginat, agar ABSTRACT Lead present in environments can cause severe damage to human and aquatic life. Adsorption is considered to be the most effective and economical for the removal of lead. In this study, adsorbent is from sludge of Tirta Binangun DWTP Kulon Progo. It is noteworthy that Sludge from DWTP has abillity to adsorb heavy metals as they contain humic acid and ferri oxide. However, it is difficult to remove it from treated wastewater due to their fine size. So, it is need to immobilized by agar and alginate gel for easy separation. The aim of the present work was to study the removal of Pb(II) ions using Raw Sludge Powder (RSP), Powder Activated Sludge (PAS), entrapped PAS within alginate gel (PAS-AG), and entrapped PAS within agar (PAS-AR). Adsorption process were conducted in batch method as a function of doses of adsorbent, pH solution, contact time, and initial concentration. The FTIR revealed that functional groups of RSP and PAS were not different. The SEM image showed that the surface area of PAS more porous than RSPs. The surface area of PAS was greater than RSP. From the Langmuir isotherm, the maximum adsorption capacity of RSP, PAS, PAS-AR and PAS-AG toward Pb(II) respectively were 84,75 mg/g, 181,81 mg/g, 147, 1 mg/g and 192,3 mg/g. Keywords: lead, adsorption, Sludge of DWTP, alginate, agar 1. Latar Belakang Plumbum (Pb) atau Timbal merupakan salah satu logam berat yang dianggap sebagai polutan berbahaya karena sifatnya yang resisten, dan toksisitasnya yang tinggi terhadap manusia dan lingkungan. Pb dapat menyebabkan berbagai penyakit kronis dan akut. Di wilayah Jogjakarta sendiri, terdapat beberapa industri yang menghasilkan limbah yang mengandung Pb baik dalam jumlah besar maupun kecil seperti industri perak, buangan bengkel, industri fiberglass, kerajinan cor alumunium, dan sebagainya. Adsorpsi adalah salah satu metode yang sangat efektif dan sederhana untuk mengolah air baku dan air limbah. Adsorpsi memiliki banyak kelebihan antara lain murah, mudah diimplementasikan, fleksibel, dan tidak ada produk sampingan yang berbahaya. Sejauh ini, penanganan lumpur PDAM dalam jangka pendek hanyalah diletakkan di Sludge Drying Bed, sedangkan dalam jangka panjang dibuang ke TPA. Hal ini disebabkan karena dugaan bahwa lumpur PDAM tersebut berpotensi memberikan dampak negatif bagi kesehatan manusia dan lingkungan jika didaur ulang atau digunakan kembali. Berdasarkan penelitian yang dilakukan Chiang et al. (2012), lumpur PDAM dapat dijadikan sebagai adsorben dan mampu meremediasi logam Pb, As, Ni, Cd, Co, dan Zn dengan efesiensi removal sebesar 80% pada dosis 250 mg/g. Tetapi, penelitian mengenai lumpur PDAM untuk dimanfaatkan sebagai adsorben yang dienkapsulasikan dengan agar dan gel alginat masih sangat terbatas. Berbeda dengan penelitian yang dilakukan Siswoyo et al. (2014) yaitu penentuan kapasitas adsorpsi lumpur PDAM terhadap ion kadmium, pada penelitian ini, modifikasi lumpur PDAM dilakukan dengan mengaktivasikan dengan asam pospat dan mengenkapsulasikan dengan agar dan gel alginat. Hal ini dikarenakan adsorben lumpur tentunya berbentuk butiran yang sangat halus sehingga sangat sulit memisahkan adsorben dari air yang sudah terolah. Enkapsulasi memiliki beberapa keuntungan dalam aplikasi di lapangan yaitu memudahkan proses pemisahan antara air 1 terolah dengan adsorben, meningkatkan retensi adsorben pada reaktor, meningkatkan densitas adsorben, dan memudahkan proses desorpsi (Khorramabadi et al., 2012). Berdasarkan penelitian yang dilakukan Pandey et al. (2009), selain untuk enkapsulasi, agar juga memiliki kapasitas adsorpsi terhadap ion logam timbal. Menurut Fiol et al. (2006), salah satu metode yang paling menjanjikan untuk meningkatkan efisiensi sorpsi dari biosorben adalah mengenkapsulasikannya dengan kalsium gel alginat. Dalam penelitian ini, dilakukan identifikasi terhadap kapasitas adsorpsi dari lumpur PDAM jika dienkapsulasikan menggunakan agar atau gel alginat dengan pengaruh variasi massa adsorben, pH larutan, waktu adsorpsi, dan konsentrasi adsorbat terhadap ion logam Pb(II). 2. Metode Penelitian 2.1. Preparasi adsorben Preparasi adsorben dilakukan dengan mengadopsi metode yang dilakukan Siswoyo et al. (2014). Raw Sludge Powder dibuat dengan cara lumpur dikeringkan menggunakan oven dengan suhu 600 C selama 1-2 hari. Setelah kering, lumpur dihaluskan dan diayak dengan sieve shaker menggunakan saringan No. 140. Lumpur yang lolos dari saringan tersebut selanjutnya akan digunakan untuk uji adsorpsi dan sebagai bahan PAS. PAS dibuat dengan cara merendamkan RSP dengan H3PO4 1 M menggunakan perbandingan 1 gram adsorben : 4 mL H3PO4 1 M selama 24 jam. Setelah 24 jam, PAS dicuci hingga pH mendekati 5. Setelah itu, sampel dikeringkan menggunakan oven dengan suhu 600C selama 24 jam dan dihaluskan kembali. Dalam pembuatan PAS-AG, digunakan larutan natrium alginat 3% dengan volume 30 mL. Larutan tersebut dicampurkan dengan 2 gram PAS dan diaduk selama 10 menit menggunakan magnetic stirrer. Untuk membentuk gel, larutan diteteskan ke CaCl2 10 % dengan menggunakan pipet ukur. Bulir-bulir PAS-AG yang terbentuk didiamkan selama 30 menit dan dicuci menggunakan aquades. Kemudian, PAS-AG dikeringkan dengan suhu 700C selama 3 jam. PAS-AR dibuat dengan mencampurkan PAS dan agar dengan perbandingan 1 gram agar : 2,5 gram PAS. Kemudian, 2 ditambahkan aquades sebanyak 40 mL dan dipanaskan hingga mendidih. PAS-AR kemudian diletakkan di wadah. Setelah mengeras, PAS-AR dipotong kecil-kecil kurang lebih 2 mm. Kemudian, PAS-AR dikeringkan dengan suhu 400C selama 6 jam. 2.2. Karakterisasi adsorben Scanning Electron Microscopy (JEOL JSM-7610F) untuk mengetahui penampang permukaan, BET Surface Area Analyzer (SAA) (BELSORP-mini, BEL Japan Inc., Osaka, Jepang) untuk mengetahui luas permukaan dan volume pori adsorben, FTIR Analyzer (NICOLET AVATAR 360 IR) untuk mengetahui gugus fungsi dalam adsorben dan ICP-AES (ICPE-9000 Shimadzu Plasma Atomic Emission Spectrofotometer) untuk mengetahui konsentrasi logam dalam adsorben, dan elemental analyzer untuk menganalisis kadar C, H, N, O dan debu. 2.3. Proses Adsorpsi Pada proses pengujian pengaruh variasi massa ini, massa adsorben RSP dan PAS yang digunakan adalah 50 mg, 100 mg, 200 mg, 400 mg, dan 500 mg, dengan menggunakan waktu kontak 120 menit, pH larutan 6, dan 50 mL larutan Pb(II) 10 ppm dan 200 ppm pada suhu ruangan. Dosis optimum yang didapatkan akan digunakan sebagai acuan untuk pengujian selanjutnya dan proses enkapsulasi. Pada proses pengujian pH larutan, massa adsorben yang digunakan adalah massa optimum dari pengujian sebelumnya yaitu 200 mg RSP dan 100 mg PAS dengan waktu kontak 120 menit dan 50 mL larutan Pb(II) 200 ppm pada suhu ruangan. Adapun variasi pH yang digunakan yaitu 2, 3, 4, 5 ,6, 7, dan 8. Pada penelitian ini, digunakan variasi waktu untuk adsorben RSP dan PAS adalah 15, 30, 60, 90, dan 120 menit. Sedangkan untuk adsorben PAS-AR dan PAS-AG adalah 1, 2, 4, 6. 12 dan 24jam. Massa adsorben yang digunakan adalah 200 mg RSP, 100 mg PAS, 100 mg PASAR, dan 100mg PAS-AG. Digunakan 50 mL larutan Pb(II) 200 ppm dan pH larutan 6. Variabel konsentrasi larutan Pb(II) yang digunakan pada penelitian ini adalah 10, 200, 500, 750, 1000, 1250, dan 1500 ppm dengan massa adsorben yang digunakan seperti pada pengujian variasi waktu kontak. 3 Waktu kontak yang digunakan untuk adsorben RSP dan PAS adalah 120 menit dan untuk adsorben PAS-AR dan PAS-AG adalah 4 jam dengan pH larutan 6. 3. Hasil dan Pembahasan 3.1. Karakteristik adsorben SEM digunakan untuk mengidentifikasi bentuk morfologi suatu material (bentuk permukaan dan bentuk pori-pori secara detail). Semakin berpori suatu permukaan adsorben, maka kapasitas adsorpsi akan semakin besar. Dengan perbesaran 15.000 kali (Gambar 3.1), dapat disimpulkan bahwa lumpur yang Gambar 3.1. Bentuk Permukaan (a) RSP dan (b) PAS dengan Perbesaran 15000 Kali diaktivasi dengan H3PO4 memiliki pori-pori yang lebih besar dibandingkan lumpur yang belum diaktivasi. Sebelum diaktivasi, struktur pori-pori dari lumpur tidak terlalu nampak karena disebabkan beberapa partikel menyumbat pori-pori lumpur tersebut. Luas permukaan RSP dan PAS berturut-turut adalah 83,16 m2/g dan 87,14 m2/g sedangkan volume pori RSP dan PAS berturut-turut adalah 1,804 cm3/g dan 1,716 cm3/g. Analisis kadar unsur C, H, N ,O dan debu pada sampel dilakukan dengan menggunakan elemental analyzer. Berdasarkan Tabel 3.1, kandungan unsur C, H, N, O pada adsorben PAS cenderung lebih sedikit dibandingkan dengan RSP. Tetapi, kandungan mineralnya meningkat setelah diaktivasi yaitu dari 78% menjadi 82%. Dari hasil tersebut, dapat ditarik kesimpulan jika proses aktivasi dengan H3PO4, tidak meningkatkan kadar oksigen maupun kadar karbon sekalipun. Analisa gugus fungsi dilakukan dengan menggunakan FTIR. Spektra FTIR dari RSP dan PAS terdapat pada Gambar 3.2. Dari data FTIR, RSP dan PAS menunjukkan frekuensi serapan berturut4 turut yaitu 3452 cm-1 dan 3442 cm-1 yang menandakan adanya ikatan O-H. Ikatan ini menunjukkan Tabel 3.1. Hasil Uji Elemental Analyzer bahwa adanya gugus fenol pada lumpur Unsur (% w/w) RSP PAS C 0,74% 0,57% H 0,42% 0,32% frekuensi vibrasi 912,98 cm-1 dan 913,61 cm-1 N 0,09% 0,06% serta O 19,91% 17,07% mengindikasikan bahwa dalam lumpur ini Ash 78,846% 81,98% terdapat gugus silika, gugus alumina, dan gugus tersebut yang menandakan adanya kehadiran asam humat pada lumpur. Pada hasil FTIR, 1036,36 cm-1 dan 1038,93 cm-1 phospat. Kemungkinan gugus-gugus fungsional tersebut merupakan gugus fungsi dari senyawa SiO2 dan Al2O3 yang berperan dalam mengikat adsorbat pada proses adsorpsi. Berdasarkan hasil uji kandungan logam pada RSP, diketahui bahwa kandungan unsur logam terbesar pada lumpur tersebut adalah Al dengan konsentrasi lebih dari Kandungan 70.000 unsur mg/kg. Al pada lumpur ini jauh lebih tinggi Gambar 3.2. Hasil Uji FTIR Terhadap Adsorben RSP dan dibandingkan dengan lumpur PDAM PAS Miyamachi dan Nishino (Siswoyo et al., 2014) yaitu hanya sebesar 63600 mg/kg dan 53250 mg/kg. Adapun unsurunsur logam yang tidak terdeteksi adalah Pb dan As. Kandungan unsur Fe pada lumpur ini juga lebih tinggi dibandingkan dengan lumpur PDAM Miyamachi dan Nishino yaitu lebih dari 30.000 mg/kg (Tabel 3.2). 5 3.2. Pengaruh Dosis Adsorben Hasil uji kapasitas adsorpsi RSP dan PAS berdasarkan variasi massa adsorben dengan konsentrasi larutan Pb(II) 10 ppm dan 200 ppm. Pengujian menggunakan larutan Pb(II) 10 ppm menunjukkan bahwa dengan konsentrasi tersebut ion logam Pb(II) terserap sempurna bahkan dengan menggunakan dosis adsorben terkecil yaitu 50 mg. Pengujian menggunakan larutan Pb(II) 200 ppm, menunjukkan bahwa efisiensi penyisihan logam Pb(II) menggunakan RSP Gambar 3.3. Pengaruh Variasi Massa Adsorben RSP dan PAS Terhadap Kapasitas Adsorpsi Ion Logam optimum pada 100 mg dan PAS optimum pada 200 mg. Dalam proses Pb(II) adsorpsi, dosis adsorben merupakan salah satu hal yang penting. Dosis adsorben berpengaruh terhadap ketersediaan situs aktif adsorpsi pada adsorben. Adsorpsi logam Pb(II) meningkat seiring dengan meningkatnya dosis adsorben dari 50 mg hingga 500 mg (Gambar 3.2). Ketika dosis adsorben meningkat, kompetisi antar molekul-molekul adsorbat terhadap situs-situs ikatan akan berkurang. Meningkatnya dosis adsorben akan meningkatkan jumlah ion logam yang akan teradsorpsi ke permukaan adsorben karena situs-situs aktif tersedia lebih banyak untuk proses adsorpsi (Bhargava dan Sheldarkar, 1992). Menurut Nair et al. (2014), jumlah dosis adsorben yang besar akan meningkatkan permukaan adsorben, pori, situs aktif dan jumlah situs tak jenuh. 3.3. Pengaruh variasi pH larutan Berdasarkan Gambar 3.4, adsorpsi ion logam Pb(II) meningkat tajam pada pH 4-6, dan konstan pada pH 6-8. pH merupakan parameter yang sangat penting dalam proses adsorpsi larutan logam. 6 Kelarutan logam, konsentrasi counter ion pada gugus fungsional adsorben, dan derajat ionisasi adsorbat selama proses adsorpsi sangat dipengaruhi oleh pH larutan.. Penelitian baru-baru ini menunjukan bahwa jika pH larutan ditingkatkan maka kapasitas adsorpsi terhadap ion logam timbal juga akan meningkat, khususnya pada pH diatas 4. Pb(II) dapat membentuk Pb2+, Pb(OH)+, Pb(OH)02, Pb(OH)-13 tergantung pada pH Gambar 3.4. Pengaruh Variasi pH Terhadap Adsorpsi Ion Logam Pb(II) dengan Adsorben RSP dan PAS larutannya (Weng, 2004). Berdasarkan diagram timbal Pourbaix, ion Pb(II) akan mengendap menjadi Pb(OH)2 pada pH lebih dari 6,7 dan 6 (Heidari et al., 2009). Pada pH rendah, H+ yang merupakan counter ion akan berkompetisi dengan Pb2+ untuk mendapatkan situs negatif adsorpsi dari permukaan adsorben. Menaikkan pH akan menurunkan muatan positif dari permukaan adsorben sehingga proses adsorpsi ion logam Pb(II) lebih maksimal (Momčilović et al., 2011). 3.4. Pengaruh Variasi Waktu Kontak Adsorpsi dari larutan Pb(II) 200 ppm mencapai kesetimbangan pada waktu 15 menit yaitu dengan kapasitas adsorpsi 99% untuk RSP dan 100% untuk PAS. Secara teoritis, jumlah ion logam Pb(II) akan mengalami kenaikan seiring dengan meningkatnya waktu pengadukan. Gambar 3.5. Pengaruh Variasi Waktu Adsorben RSP, PAS, Proses agitasi adsorpsi merupakan hal PAS-AR, PAS-AG Terhadap Kapasitas Adsorpsi Ion Logam yang penting pada saat aplikasi di lapangan. Pb(II) Semakin cepat waktu yang diperlukan untuk 7 proses adsorpsi, maka semakin kecil biaya yang dikeluarkan untuk pembuatan reaktor dalam pengelolaan air limbah Berdasarkan hasil pengujian ini, kapasitas adsorpsi ion logam Pb(II) oleh PAS-AG dan PASAR meningkat seiring dengan peningkatan waktu kontak. Dengan waktu kontak 4 jam, efisiensi penyisihan logam Pb(II) oleh PAS-AR dan PAS-AG masing-masing adalah 96% dan 98%. Kapasitas adsorpsi ion logam Pb(II) oleh PAS-AR dan PAS-AG meningkat secara signifikan pada waktu kontak 1 jam hingga 4 jam. Dengan waktu kontak yang lebih lama, kapasitas adsorpsi cenderung sama. Jika dibandingkan dengan PAS, lumpur yang terenkapsulasi dengan gel alginat dan agar membutuhkan waktu Gambar 3.6. Pengaruh Variasi Konsentrasi Ion Logam Pb(II) Terhadap Kapasitas Adsorpsi RSP, PAS, PAS-AR, dan PAS-AG kontak yang lebih lama untuk mencapai kesetimbangan. Hal ini dikarenakan situs adsorpsi dari adsorben yang terenkapsulasi tertutupi oleh agar dan alginat (Messaouda et al., 2012). Waktu kontak 4 jam dengan kapasitas adsorpsi 98% untuk PAS-AG dan 96% untuk PAS-AR digunakan untuk pengujian selanjutnya. 3.5. Pengaruh Konsentrasi Adsorbat Pengujian variasi konsentrasi adsorbat dilakukan dengan kondisi larutan Pb(II) sebanyak 50 mL pada pH 6 menggunakan adsorben RSP sebanyak 100 mg dan PAS sebanyak 200 mg dan kecepatan pengadukan 150 rpm selama 120 menit pada suhu ruangan. Pada PAS-AR dan PAS-AG, massa yang digunakan adalah sebesar 100 mg dan waktu pengadukan selama 4 jam. Pada pengujian ini, digunakan larutan Pb(II) dengan konsentrasi 10-1500 ppm. Larutan teradsorpsi kemudian disaring dan diuji dengan AAS. Seiring dengan meningkatnya konsentrasi ion logam Pb(II), kapasitas 8 adsorpsi menurun. Meningkatnya konsentrasi larutan Pb(II) akan meningkatkan jumlah molekul per situs adsorpsi. 3.6. Isoterm Adsorpsi Kesetimbangan isoterm adsorpsi merupakan data yang dapat menunjukkan mekanisme dari proses adsorpsi tersebut. Kesetimbangan adsorpsi menggambarkan afinitias atau kapasitas dari suatu adsorben. Jenis model isoterm adsorpsi yang paling sering digunakan adalah model isoterm Langmuir dan Freundlich. Adapun persamaan isoterm Langmuir yaitu (2) (1) Dimana Ce adalah konsentrasi pada keadaan setimbang (mg/L), qe adalah jumlah ion Pb(II) yang teradsorpsi pada keadaan setimbang (mg/g), qm dan KL adalah konstanta langmuir yang menunjukkan kapasitas adsorpsi dan energi adsorpsi. Qe adalah jumlah material teradsorpsi (mg/g), Ce adalah konsentrasi pada saat mencapai kesetimbangan (mg/L), dan Kf dan n adalah konstanta. Nilai konstanta Langmuir dan konstanta Freundlich merupakan indikator dari kapasitas sorpsi. Dari hasil perhitungan tersebut, dapat disimpulkan bahwa model adsorpsi RSP, PAS, PASAR, dan PAS-AG mengikuti model isoterm Langmuir yang berarti bahwa adsorpsi yang terjadi didominasi oleh proses kemisorpsi. Isoterm Langmuir menunjukkan bahwa situs aktif adsorben hanya dapat menjerap satu molekul dan tidak ada interaksi antar molekul adsorbat sehingga proses adsorpsi hanya terjadi pada 1 lapisan. Adapun kapasitas adsorpsi maksimum RSP adalah sebesar 84,75mg/g dan setelah diaktivasi kapasitas adsorpsinya meningkat menjadi 181,8 mg/g. Kapasitas adsorpsi terbesar adalah kapasitas adsorpsi dari PAS-AG yaitu 192,3 mg/g dan kapasitas adsorpsi terkecil adalah kapasitas adsorpsi PAS menurun setelah dienkapsulasi dengan agar menjadi 147,06 mg/g. Pada PAS-AR, kehadiran agar justru menghambat proses adsorpsi karena matriks dari agar cenderung padat sehingga menghambat masuknya ion logam Pb(II) ke dalam lumpur. 9 Tabel 3.3. Konstanta dari model Isoterm Langmuir dan Freundlich dari 4 Adsorben Adsorben RSP PAS PAS-AR PAS-AG Langmuir Model qm(mg/g) KL(L/mg) 84,75 590 181,82 275 147,06 340 192,31 260 R2 0,9969 0,9974 0,9993 0,9995 Freundlich Model Kf n 0,57256 5,12033 0,5995 5,01253 0,51342 4,69263 0,50922 3,65097 R2 0,9831 0,9814 0,8326 0,8927 4. Kesimpulan Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan, dapat disimpulkan bahwa: 1. Kapasitas adsorpsi ion logam Pb(II) dengan bahan dasar lumpur PDAM Tirta Binangun Kulon Progo cukup tinggi bila dibandingkan dengan material lainnya, yaitu untuk RSP sebesar 169,5 mg/g, PAS sebesar 181,81 mg/g, PAS-AG sebesar 192,3 mg/g, dan PAS-AR sebesar 147,05 mg/g. 2. Proses adsorpsi terhadap ion logam Pb(II) sangat tergantung pada nilai pH. pH optimum yang didapatkan dari proses adsorpsi ini adalah 6. 3. Aktivasi yang dilakukan terhadap lumpur PDAM tidak merubah gugus fungsi yang ada pada lumpur secara signifikan, tetapi mampu meningkatkan kapasitas adsorpsi terhadap logam Pb(II). 4. Pada penelitian ini, adsorpsi mengikuti model isoterm Langmuir dengan R2 = 0,9994 dan nilai RL diantara 0 dan 1 yang berarti bahwa adsorpsi ion logam Pb(II) terhadap lumpur PDAM berlangsung dengan baik. 10 DAFTAR PUSTAKA Akar T, Kaynak Z, Ulusoy S, Yuvaci D, Ozsari G, Akar ST. 2009. Enhanced Biosorption Of Nickel(II) Ions By Silica-Gel-Immobilized Waste Biomass: Biosorption Characteristics in Batch And Dynamic Flow Mode. Journal of Hazardous Material;163: 1134–41. Chen H., Lia T., Zhang L., Wang R., Jiang F., Chen J. 2015. Pb(II) Adsorption On Magnetic GFe2O3/Titanate Nanotubes Composite. Journal of Environmental Chemical Engineering 3. 2022–2030 Chiang, Y.W., R.M. Santos, K. Ghyselbrecht, V. Cappuyns, J.A. Martens, R. Swennen, B. Meesschaert. 2012. Adsorption of Multi-Heavy Metals Onto Water Treatment Residuals: Sorption Capacities And Applications. Journal of Chemical Engineering. 200202 page 405-415 Dabrowski, A. D., Hubicki, Z., Podkos´cielny, P. & Robens, E. 2004. Selective Removal of The Heavy Metal Ions From Waters and Industrial Wastewaters by Ion-Exchange Method. Chemosphere 56, 91–106. Erdem, E., Karapinar, N. & Donat, R. 2004. The Removal of Heavy Metal Cations by Natural Zeolites. Journal of Colloid Interference. Sci. No.280. 309–314. Escudero C., N. Fiol, I.Villaescusa, J.-C. Bollinger. 2013. Effect of Chromiumspeciation on Its Sorption Mechanism Onto Grape Stalks Entrapped Intoalginate Beads. Journal of Arab Chemical.(in press). Fan L, Luo C, Sun M, Li X, Qiu H. 2013. Highly Selective Adsorption of Lead Ions by WaterDispersible Magnetic Chitosan/Graphene Oxide Composites. Journal of Colloids Surface B 103:523–9 Fiol, N., C. Escudero, J. Poch, I. Villaescusa. 2006. Preliminary Studies on Cr (VI) Removal From Aqueous Solution Using Grape Stalks Wastes Encapsulated in Calcium Alginate Beads in A Packed Up-Flow Column. React. Funct. Polym. No.66. 795–807. Gupta VK, Rastogi A. 2008. Biosorption of Lead from Aqueous Solutions by Green Algae Spirogyra Species: Kinetics And Equilibrium Studies. Journal of Hazardous Material;152:407–14 Heidari A, Younesi H, Mehraban Z. 2009. Removal of Ni(II), Cd(II), And Pb(II) From A Ternary Aqueous Solution By Amino Functionalized Mesoporous and Nano Mesoporous Silica. Journal of Chemical Engineering; 153:709. 11 Hetherington, Dassanayake KB, Jayasinghe GY, Surapaneni A. 2015. A Review on Alum Sludge Reuse With Special Reference to Agricultural Applications and Future Challenges. Journal of Waste Management. Volume 38.Pages 321-335. Khorramabadi GS, Soltani, Rezaee A, Khataee AR, Jonidi Jafari A. 2012. Utilisation of Immobilised Activated Sludge For The Biosorption Of Chromium (VI). Journal of Chemical Engineering;90:1539–46. Li X.,Wang Z., Li Q., Ma J., Zhu M. 2015. Preparation, Characterization, And Application of Mesoporous Silica-Grafted Graphene Oxide For Highly Selective Lead Adsorption. Chemical Engineering Journal. Vol 273. 630–637 Mata YN, Bla´zquez M.L, Ballester A, Gonza´ lez F, Mun˜oz JA.2009. Biosorption of Cadmium, Lead and Copper With Calcium Alginate Xerogels And Immobilized Fucus Vesiculosus. Journal of Hazardous Material;163:555–62. Messaouda, S., Larouci, M., Meddah, B. & Velemens, P. 2012. The Sorption of Lead, Cadmium, Copper And Zinc Ions From Aqueous Solutions On A Raw Diatomite From Algeria. Water Science and Technology 65 (10), 1729–1737. Momčilović, M., Milovan P., Aleksandar B., Aleksandra Z., Marjan R.. 2011. Removal of Lead(II) Ions From Aqueous Solutions By Adsorption Onto Pine Cone Activated Carbon. Department of Chemistry, Faculty of Sciences and Mathematics, University of Nis, Visegradska, Serbia. Journal of Desalination 276. 53–59 Nair, V., Panigrahy, A., Vinu, R., 2014. Development of Novel Chitosan-Lignin Composites for Adsorption of Dyes And Metal Ions From Wastewater. Journal of Chemical Engineering 254. 491–502. Pandey A., Shukla A., and Ray L. 2009. Uptake and Recovery of Lead by Agarose Gel Polymers American Journal of Biochemistry and Biotechnology 5 (1): 14-20,ISSN 1553-3468 Rosyidi, C.N., Retno W. D., dan Winarno. 2012. Pemanfaatan Limbah PDAM untuk Lapisan Atas Paving Block Menggunakan Metode Taguchi dan RSM Berbasis SNI No. 03-06911996. Jurnal Standardisasi. Vol. 14. No. 2. ISSN 1441-0822. Siswoyo, E., Yoshihiro M., & Shunitz, T. 2014. Determination of Key Components and Adsorption Capacity of A Low Cost Adsorbent Based on Sludge of Drinking Water Treatment Plant To Adsorb Cadmium Ion in Water. Applied Clay Science. Vol 97– 98.Page 146-152. 12 Soltani, A., Darvishi R., Khorramabadi, Khataee C. 2014. Silica Nanopowders/Alginate Composite For Adsorption of Lead (II) Ions in Aqueous Solutions. Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers Vol 45. 973–980 Wang Y, Wang X, Wang X, Liu M, Wu Z, Yang L. 2013. Adsorption of Pb(II) From Aqueous Solution to Ni-Doped Bamboo Charcoal. Journal of Chemical Engineering;19: 353–9. Yuwono, S. 2009. Penelitian Pemanfaatan Lumpur Sedimen Limbah (PDAM) Untuk Bahan Semen Pozolan Kapur.Jurnal Permukiman.vol 12. No 7. Zeng G., Xu P., Huang D., Hu S., Feng C., Lai C.2013. Synthesis of Iron Oxide Nanoparticles and Their Application in Phanerochaete Chrysosporium Immobili-Zation For Pb(II) Removal. Journal of Colloids Surface. 419:147–55. 13 Pabrik akrilonitril didirikan karena mengingat kebutuhan akrilonitril di Indonesia yang kemungkinan akan meningkat. Desain awal pabrik akrilonitril berbahan dasar etilen sianohidrin direncanakan dibangun di Cilegon, Provinsi Banten, dengan kapasitas produksi 25.000 ton/ tahun. Pabrik kimia ini berbentuk Perseroan Terbatas yang akan dioperasikan selama 330 hari atau 24 jam sehari dengan total 145 karyawan. Bahan baku yang dibutuhkan adalah etilen sianohidrin sebanyak 34760.17 ton/tahun. Proses produksi akan dioperasikan pada suhu 450°C dan tekanan sekitar 2 atm. Reaksi ini digunakan reaktor fixed bed. Reaksi pada bagian pertama memiliki konversi sebesar 98% sehingga didapat produk akrilonitril dan air. Adapun produk yang dihasilkan dari menara distilasi memiliki kemurnian yang cukup tinggi, yaitu 99.85% akrilonitril sehingga harga produk yang dijual dengan harga yang mahal. Dari analisis ekonomi didapatkan modal tetap sebesar US$1.081.548 ; modal kerja sebesar US$21.132.662 ;dan keuntungan sebelum pajak US$2.391.490 sesudah pajak US$2.080.596 dengan Pay Out Time (POT) setelah pajak sebesar 2.71 tahun, persentase Return On Investment (ROI) 26.93%, Discounted Cash Flow (DCF) 19%, Break Event Point (BEP) 54.09%, sedangkan Shut Down Point (SDP) 33.32%. Dari analisis di atas menunjukkan hasil yang memuaskan, sehingga dapat disimpulkan pabrik ini menarik dan tepat untuk didirikan. Kata kunci: akrilonitril, etilen sianohidrin, Break Event Point, Shut Down Point