Se ha denunciado esta presentación.
Utilizamos tu perfil de LinkedIn y tus datos de actividad para personalizar los anuncios y mostrarte publicidad más relevante. Puedes cambiar tus preferencias de publicidad en cualquier momento.

Perencanaa pabrik gas oxigen argon dan nitrogen

3.847 visualizaciones

Publicado el

Tugas Akhir Teknik Kimia
Perencanaan Pabrik

Publicado en: Educación
  • Sé el primero en comentar

Perencanaa pabrik gas oxigen argon dan nitrogen

  1. 1. 1 BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Udara merupakan salah satu sumber daya alam yang paling penting bagi manusia. Ketersediaan udara yang melimpah di muka bumi ini membuat manusia tidak perlu mengeluarkan biaya dalam memanfaatkannya, namun tidak semua orang tahu bahwa selain oksigen masih ada kandungan udara lainnya yang bisa dimanfaatkan seperti nitrogen dan argon. Seiring dengan kemajuan teknologi, udara yang mulanya mengandung berbagai macam jenis gas dapat dipisahkan berdasarkan sifat fisiknya seperti titik didih masing-masing komponen gas sehingga mendatangkan nilai ekonomis. Dalam dunia industri saat ini, kandungan udara seperti nitrogen, oksigen, dan argon yang akan digunakan untuk proses produksi diperoleh dari udara bebas. kandungan nitrogen di alam bebas sebanyak 78,08%, oksigen sebanyak 20,95%, argon 0,93%, dan lain-lain 0,04%. Gas-gas tersebut kemudian mendapatkan beberapa perlakuan sehingga nantinya terjadi perubahan fase dari gas menjadi cairan. Gas oksigen diperlukan untuk pembakaran dan sebagian besar manfaatnya untuk industri dan medis. Gas nitrogen digunakan untuk keperluan industri, medis, laboratorium,dan industri makanan, sedangkan gas argon digunakan untuk pengelasan TIG ( Tungsten Inert Gas ) yang berfungsi untuk pengelasan berkualitas tinggi dengan kecepatan peleburan atau penyatuan yang rendah dan MIG (Metal Inert Gas ) berfungsi untuk peleburan atau penyatuan logam dengan kecepatan tinggi dan sedang, sebagai gas pengisi dalam lampu pijar, lampu neon, dan sebagai mix gases. Pabrik pengolah udara ini diharapkan mampu memenuhi kebutuhan gas industri, mengingat perannya terhadap pertumbuhan pabrik – pabrik lain yang membutuhkan. Contoh industri yang membutuhkan produk gas tersebut adalah : TEKN IK KIM IA U BH PAD AN G D ITA YU LIA PU TR I
  2. 2. 2 1. Pabrik Petrokimia yang membutuhkan Nitrogen sebagai salah satu penunjang dalam prosesnya atau sebagai gas purge. 2. Pabrik makanan dan minuman menggunakan Nitrogen liquid untuk membekukan dengan cepat beberapa jenis makanan dengan meminimalkan kerusakan sel dari kristal es, memperbaiki penampilan, rasa dan textur. 3. PT. Trimitra Wisesa Abadi membutuhkan Argon dan Oksigen sebagai penunjang pembuatan boiler, pressure tank, sebagai contohnya untuk pengelasan 4. Pabrik Pembuatan gelas atau kaca yang membutuhkan gas oksigen dan argon untuk melebur kaca supaya mendapatkan hasil yang lebih baik. 5. Pabrik pembuatan lampu membutuhkan gas argon sebagai bahan pengisi tabung lampu. Dalam memproduksi gas nitrogen, oksigen dan argon menggunakan suatu plant yang bernama ASU ( Air separation unit ). ASU merupakan unit pemisahan udara dengan menggunakan sistem distilasi bertekanan. Pemisahan tersebut berdasarkan perbedaan titik didih dari masing – masing fraksi gas yang terdapat di udara. Dengan berdirinya pabrik Industri gas ini akan membutuhkan banyak tenaga kerja dan akan membuka banyak lapangan kerja dan otomatis akan mengurangi pengangguran di Indonesia, khususnya di Riau. 1.2 Kapasitas Besarnya kapasitas pabrik pembuatan gas oksigen, nitrogen dan argon dapat ditentukan berdasarkan orientasi produk dan dapat juga mengacu kepada pabrik gas yang sudah ada atau mengacu kepada kebutuhan gas dalam negeri, seiring meningkatnya industri yang menggunakan gas oksigen, nitrogen dan argon. Pemakaian gas tersebut tidak hanya pada industri baja tetapi pada industri medis, makanan, dan perhotelan. Dari hasil pertumbuhan tersebut maka kebutuhan gas oksigen, nitrogen dan argon dalam industri meningkat. TEKN IK KIM IA U BH PAD AN G D ITA YU LIA PU TR I
  3. 3. 3 Industri-industri yang mengolah gas oksigen, nitrogen dan argon adalah sebagai berikut : 1. PT. Samator Gas Industri, Jawa Timur kapasitas 260.383 ton/tahun 2. PT. Samator Gas, Batam kapasitas 126.000 ton/tahun 3. PT. Samator Gas, Subang kapasitas 160.000 ton/tahun 4. PT. Duta Surya Sukses, Batam kapasitas 250.920 ton/tahun Tabel 1.1 Kebutuhan gas oksigen, nitrogen, argon di Indonesia Tahun Kebutuhan gas oksigen nitrogen argon (ton/tahun) 2009 102150,045 2010 137101,455 2011 154396,305 2012 125029,485 2013 261299,68 (sumber: www.bps.go.id) Data dari Kebutuhan gas oksigen, nitrogen argon dapat diketahui kebutuhan masa yang akan datang. Gambar 1.1 Prediksi Kebutuhan Gas Oksigen, Nitrogen, Argon TEKN IK KIM IA U BH PAD AN G D ITA YU LIA PU TR I
  4. 4. 4 Pabrik gas oksigen, nitrogen, argon direncanakan akan beroperasi pada tahun 2018. Dari hasil prediksi, kebutuhan gas oksigen, nitrogen, argon untuk tahun tersebut adalah 305.890 ton/tahun. Dan pabrik yang beroperasi nanti direncanakan akan memenuhi 40% jumlah produksi pada tahun tersebut, yaitu sebesar 150.000 ton/tahun. 1.3 Lokasi Pabrik Penentuan lokasi pabrik merupakan salah satu hal yang sangat penting dalam mendirikan suatu industri dimana penentuan ini berdasarkan pada faktor teknis maupun ekonomis yaitu diharapkan dapat memberikan keuntungan yang maksimum bagi pendiri pabrik maupun bagi masyarakat disekitar pabrik yang akan didirikan. Tabel 1.2 Analisa SWOT Pabrik gas Lokasi Variabel Internal Eksternal Strength (Kekuatan) Weakness (Kelemahan) Opportunities (Keuntungan) Threat (Tantangan) Jalan Tujuh Putri. Kecamatan Teluk Binjai, Kota Dumai,Provinsi Riau Bahan Baku Gratis Pemasaran Transportasi Darat  Transportasi Laut Dekat Pelabuhan Kelang Utilitas Penyediaan air diperoleh dari air PDAM Berada dikawasan industri SDM SDM yang berkualitas bisa didapat dari SDM dari universitas di Riau Kondisi daerah Iklim cukup stabil,temperatur normal Jarang terjadi bencana alam seperti banjir Kuala enok, Indragiri Hilir Bahan baku Gratis TEKN IK KIM IA U BH PAD AN G D ITA YU LIA PU TR I
  5. 5. 5 Dari analisis SWOT pada Tabel 1.2 di atas dapat disimpulkan bahwa pemilihan lokasi pabrik yang lebih berpotensi di Jalan Putri Tujuh, Kecamatan Teluk Binjai, Kota Dumai, Provinsi Riau. Peta lokasi dapat dilihat pada Gambar 1.2 Gambar 1.2 Peta lokasi Pendirian Pabrik Pemasaran Transportasi darat Transportasi Laut Minimnya alat transportasi Dekat dengan Pelabuhan Samudra Kuala Kondisi jalan menuju Kuala enok memprihatinkan Utilitas Dekat dengan sumber air Tenaga Kerja Dapat diperoleh dari penduduk yang bermukim di sekitar pabrik Kondisi Daerah Rawan bencana alam seperti : longsor TEKN IK KIM IA U BH PAD AN G D ITA YU LIA PU TR I
  6. 6. 6 Pabrik Gas akan didirikan di Jalan Putri Tujuh, Kecamatan Teluk Binjai, Kota Dumai, Provinsi Riau Alasan pemilihan daerah ini sebagai lokasi disebabkan oleh beberapa faktor sebagai berikut: 1. Pemasaran dan Transportasi Produk gas yang dihasilkan ditujukan untuk memenuhi permintaan pasar dalam negeri seperti PT. Riau Sakti United Plantation membutuhkan gas nitrogen, PT. Pasific Indo Palm membutuhkan gas oksigen, PT. Putri Salju Satria membutuhkan gas argon dan PT. Darya-Varia Laboratoria Tbk. Lokasi pabrik dekat dengan sarana transportasi baik darat maupun laut (pelabuhan Kelang) sehingga distribusi bahan baku dan produk dapat berjalan lancar. 2. Tenaga Kerja Kebutuhan tenaga kerja di Riau cukup banyak tersedia sehingga dapat di datangkan dari masyarakat setempat serta dapat juga didatangkan dari daerah-daerah lain disekitarnya, sehingga kebutuhan tenaga kerja akan terpenuhi. Sedangkan tenaga ahli diperoleh melalui kerja sama dengan perguruan tinggi yang ada di Indonesia, salah satunya dari lulusan universitas yang berada di daerah Riau 3. Utilitas Kebutuhan air diambil dari air PDAM, dan kawasan industri, sedangkan kebutuhan listrik dipasok dari PLN dan PLTD 4. Keadaan Iklim dan Bencana Alam Lokasi ini merupakan daerah yang cukup stabil, temperatur udara normal dan bencana lain seperti gempa bumi atau banjir besar jarang terjadi sehingga kemungkinan operasi pabrik berjalan lancar. TEKN IK KIM IA U BH PAD AN G D ITA YU LIA PU TR I
  7. 7. 7 BAB II TINJAUAN TEORI 2.1Tinjauan Umum 2.1.1 Komposisi Gas di Atmosfer Atmosfer merupakan selimut bumi yang berupa udara dan memiliki komposisi senyawa beraneka ragam. Udara adalah bagian dari atmosfer bumi yang merupakan lapisan yang membungkus bumi setebal ± 86 km di atas permukaan tanah. Senyawa yang paling banyak di atmosfer adalah Nitrogen dan urutan ke dua adalah Oksigen. Udara berupa campuran gas bersifat homogen, tak berwarna, tak berbau dan tak berasa. Udara kering dan bersih mengandung 78,08 % nitrogen, 20,95 % oksigen, 0,93 % argon dan 0,04 % gas lainnya seperti karbondioksida, neon, helium, metana, hidrogen dan kripton. Karena kandungan nitrogen, oksigen, argon, yang cukup banyak, hal ini menyebabkan udara dijadikan sebagai bahan baku dalam memproduksi nitrogen, oksigen, argon, dengan berbagai tingkat kemurnian 2.1.2 Gas Oksigen, Nitrogen, dan Argon 1. Gas Oksigen Oksigen adalah unsur ketiga terbanyak yang ditemukan berlimpah di matahari, dan memainkan peranan dalam siklus karbon-nitrogen, oksigen lebih larut dalam air dari pada nitrogen. Pada suhu 0 °C, konsentrasi oksigen dalam air adalah 14,6 mg·L−1 , pada suhu 20 °C oksigen yang larut adalah sekitar 7,6 mg·L−1 . Pada suhu 25 °C dan 1 atm udara, air tawar mengandung 6,04 mL oksigen per liter, manakala dalam air laut mengandung sekitar 4,95 mL per liter. Pada suhu 5 °C, kelarutannya bertambah menjadi 9,0 mL (50% lebih banyak daripada 25 °C) per liter untuk air murni dan 7,2 mL (45% lebih) per liter untuk air laut. Oksigen cair dengan kadar kemurnian yang tinggi biasanya didapatkan dengan distilasi bertingkat udara cair. Oksigen cair juga dapat dihasilkan dari pengembunan udara, menggunakan nitrogen cair dengan pendingin. Oksigen merupakan zat yang sangat reaktif dan harus dipisahkan dari bahan-bahan yang TEKN IK KIM IA U BH PAD AN G D ITA YU LIA PU TR I
  8. 8. 8 mudah terbakar. Pada suhu dan tekanan biasa, oksigen didapati sebagai dua atom oksigen dengan formula kimia O2. 2. Gas Nitrogen Nitrogen adalah unsur kimia dalam table periodik yang memiliki lambang N dan nomer atom 7. Biasanya ditemukan sebagai gas tanpa warna, tanpa bau, tanpa rasa dan merupakan gas diatomic bukan logam yang stabil, sangat sulit bereaksi dengan unsur atau senyawa lainnya. Dinamakan zat lemas karena zat ini bersifat malas, tidak aktif bereaksi dengan unsur lainnya. Nitrogen mengisi 78,08 % atmosfir bumi dan tedapat dalam banyak jaringan hidup. Zat lemas membentuk banyak senyawa penting seperti asam amino, amoniak, asam nitrat dan sianida. Nitrogen memiliki sifat – sifat fisik sangat dekat dengan oksigen sehingga menyulitkan dalam proses pemisahan oksigen dan nitrogen. Nitrogen tidak mendukung pembakaran, dan karena nitrogen adalah suatu gas yang tergolong asphyxiant, maka seseorang dalam lingkungan yang kaya akan nitrogen akan sangat cepat kehilangan kesadaran dan dapat meninggal dunia. Nitrogen pada tekanan atmosferik adalah gas yang tidak berwarna, tidak berasa, tidak berbau. Bila tercairkan, nitrogen 19 % lebih ringan dari air. Titik didih pada tekanan atmosfer adalah -196ºC (77 K). dan berat molekulnya 28.013. 3.Gas Argon Argon simbolnya Ar, merupakan elemen gas terbesar ke tiga di atmosfer Bumi setelah unsur gas nitrogen dan oksigen. Nama elemen Argon, diambil dari bahasa Yunani Argos yang artinya tidak aktif, karena Argon tidak mudah ber- reaksi dengan elemen lain. Argon digunakan bersama dengan gas Neon dalam industri listrik untuk mengisi lampu neon. Gas Argon berwarna biru. Lampu neon yang diisi dengan Gas Argon lebih hemat listrik dibandingkan lampu listrik biasa. TEKN IK KIM IA U BH PAD AN G D ITA YU LIA PU TR I
  9. 9. 9 2.2 Tinjauan Proses 2.2.1 Klasifikasi Proses Industri Gas 1. Proses Kriogenik Proses kriogenik merupakan proses produksi gas nitrogen, oksigen dan beberapa gas lain yang berdasarkan titik didih masing-masing gas. Proses ini prinsipnya sama dengan proses destilasi bertingkat tetapi suhu yang digunakan sangat rendah yaitu mencapai -185o C dan tekanan yang besar yaitu 6 atm (UIG, 2009). Proses kriogenik merupakan proses yang paling banyak digunakan oleh industri-industri besar dengan kapasitas produk yang sangat besar. Dengan menggunakan proses ini akan di peroleh gas dengan kemurnian yang tinggi sekitar ± 99,9%. Pada proses kriogenik bahan baku yang digunakan berupa udara bebas yang diambil dari atmosfer. Ada dua tahapan proses untuk mendapatkan produk yaitu : a. Proses Penyaringan dan Kompresi Udara sebagai bahan baku dilewatkan kebagian adsorben untuk menghilangkan kotoranya. Adsorben yang digunakan berupa zeolit dan silika gel yang kemudian akan menyerap karbon dioksida dan hidrokarbon yang memiliki molekul lebih berat serta sisa air yang ada. Selain itu juga dapat mengunakan alumium yang merupakan senyawa penukar kalor sehingga karbon dioksida dan air akan membeku terlebih dahulu kemudian dipisahkan, cara yang kedua ini cukup efektif sehingga banyak diterapkan pada industri-industri gas yang lain. Setelah udara di bersihkan dari kotoran udara akan dikompresi dan diturunkan suhunya hingga mencair kemudian ditransferkan ke kolom pemisahan. Proses pendinginan dilakukan dengan cara penukaran suhu pada proses yang lain yang diharuskan adanya suhu tinggi seperti pada proses penguapan pada kolom pemisahan. TEKN IK KIM IA U BH PAD AN G D ITA YU LIA PU TR I
  10. 10. 10 b. Proses Di Kolom Pemisahan. Proses yang terjadi di dalam kolom meliputi pemisahan destilasi yang berdasarkan titik didihnya.berikut titik didih masing-masing gas. Tabel 2.1 Titik Didih Gas No. Gas Titik Didih (o C) 1. N2 -195 2. O2 -182 3. Ar -185,6 (George T.Austin,1996) Untuk menghasilkan Nitrogen,cukup dengan satu kolom sedangkan untuk memisahkan Oksigen dan Argon sangat sulit hal ini dapat dilihat dari tabel di atas yang menyatakan titik didih kedua gas ini berdekatan sehingga biasanya untuk mendapatkan oksigen atau argon dengan menggunakan beberapa kolom pemisahan. Biasanya argon murni diperoleh dari argon mentah yang merupakan campuran argon dan oksigen yang dipisahkan secara katalis dalam suatau reaktor. 2. Proses Linde-Hampson Sistem Linde-Hampson mulai digunakan pada tahun 1902, merupakan sistem pemisahan udara yang sederhana. Uap air dan karbon dioksida dihilangkan dari udara setelah dikompresi secara isothermal, kemudian udara dilewatkan melalui preecooling heat exchanger. Udara dari preecooling heat exchanger selanjutnya didinginkan lebih lanjut melalui bagian bawah coil, yang berfungsi sebagai reboiler. Pada sistem linde, di asumsikan sistem yang berlangsung berada dalam kondisi ideal. Pada kondisi ideal ini, tidak ada ireversibel pressure drop (kecuali untuk valve), tidak ada kebocoran panas dari lingkungan, dan perpindahan panas terjadi tanpa ada hilang kalor. Pada tahap pertama, gas dari kondisi lingkungan dikompresi secara reversibel dan isothermal. Pada kenyataannya, proses yang terjadi bersifat adiabatic ireversibel atau konversi politropik yang di ikuti dengan pendinginan untuk menurunkan temperature gas sehingga kembali sama dengan temperature lingkungan. TEKN IK KIM IA U BH PAD AN G D ITA YU LIA PU TR I
  11. 11. 11 Pada tahap kedua, gas di alirkan melalui heat exchanger yang secara ideal tidak terjadi perubahan tekanan. Di dalam heat exchanger tidak terjadi perubahan tekanan, namun terjadi pertukaran panas dengan gas bertekanan rendah yang menuju kesiklus berikutnya. Pada tahap ketiga, gas mengalami ekspansi melalui valve ekspansi sampai tekanan nya sama dengan tekanan awal. Pada akhirnya gas akan berubah menjadi cairan dan di jaga pada kondisi saturated-liquid. Sistem Linde-Hampson sederhana tidak dapat digunakan untuk gas neon, hydrogen, dan helium. Hal ini dikarenakan temperatur maksimum inverse gas berada di bawah temperature gas ambien, yaitu gas yang melewati valve ekspansi berada pada kondisi uap. 3. Proses Claude Sistem claude memanfaatkan dari gas untuk menggerakan mesin ekspansi. Jika ekspander bersifat adiabatis revesibel, proses ekspansi bersifat isentropic. Proses isentropic ini menghasilkan lebih banyak penurunan temperatur dari pada sistem isentalpik. Pada sistem claude gas pertama kali dikompresi hingga tekanannya mencapai 4 Mpa kemudian dilewatkan menuj heat exchanger pertama. Setelah melewati heat exchanger pertama, 60-80 % gas atau udara yang masuk di alirkan ke ekspander. Aliran keluaran dari ekspander di pertemukan kembali dengan aliran yang masuk kembali ke heat exchanger kedua. Aliran gas yang akan dicairkan berlanjut ke heat exchanger kedua dan ketiga. Pada akhirnya valve ekspansi akan mengekspansi aliran menuju ke liquid receiver. Uap dingin yang berasal dari penampungan liquid akan dikembalikan lagi ke heat exchanger untuk mendinginkan gas yang masuk. Pada sistem claude, energy keluaran dari ekspander digunakan untuk membantu menekan gas yang akan dicairkan. TEKN IK KIM IA U BH PAD AN G D ITA YU LIA PU TR I
  12. 12. 12 Tabel 2.2 Perbandingan proses pemisahan udara menggunakan proses kriogenik, Linde-Hampson dan Claude Karakteristik Proses Kriogenik Linde-Hampson Claude Tekanan (P) 5.9-9.8 atm 8.8-9.8 atm 5.3 atm Temperatur (T) < - 100 °C -166 °C - 176.4 °C Bahan Baku Udara Udara Udara Konversi Gas Nitrogen 99.9 % Nitrogen 99 % Nitrogen 99.7 % Oksigen 99.6 % Oksigen 98 % Oksigen 99 % Argon 99.9 % Argon 98 % Argon 98 % Berdasarkan tabel diatas dapat diambil kesimpulan bahwa untuk perancangan pabrik gas Oksigen, Nitrogen, dan Argon, proses yang dipilih adalah Proses Kriogenik, karena dengan proses kriogenik membutuhkan energi yang tidak terlalu besar dan akan menghasilkan produk gas dengan kemurnian yang sangat tinggi hingga 99,9%, sehingga dengan pertimbangan ini produksi nitrogen, oksigen, dan argon akan memperoleh lebih banyak keuntungan. 2.3 Sifat fisik dan Kimia Bahan Baku Utama dan Penunjang Bahan baku pada Unit Pemisahan Udara ini adalah udara bebas dari lingkungan sekitar pabrik. Udara adalah campuran dari berbagai macam gas, antara lain adalah nitrogen, oksigen, argon dan berbagai macam gas lainnya dalam jumlah kecil. Udara yang digunakan adalah udara yang telah dihilangkan kandungan uap airnya atau disebut udara kering. 2.3.1 Bahan Baku 1. Nitrogen (N₂)  Sifat fisika:  Berat molekul : 28 gr/mol.  Densitas (ρ) gas : 1,2505 kg/m3  Titik didih : - 195 o C  Tekanan kritis : 33,9 bar TEKN IK KIM IA U BH PAD AN G D ITA YU LIA PU TR I
  13. 13. 13  Sifat kimia :  Tidak mudah terbakar. 2. Oksigen (O₂)  Sifat fisika :  Berat molekul : 32 gr/mol.  Densitas (ρ) gas : 1,4289 kg/m3  Titik didih : - 182 o C  Tekanan kritis : 50,8 bar  Sifat kimia :  Merupakan gas yang tidak dapat terbakar dengan sendirinya.  Bersifat oksidator.  Mempercepat proses pembakaran.  Sedikit larut dalam air. 3. Argon (Ar)  Sifat fisika :  Tidak berwarna dan berbau.  Berat molekul : 40 gr/mol.  Densitas (ρ) gas : 1,7836 kg/m3  Titik didih : - 185 o C  Tekanan kritis : 48,6 bar  Sifat kimia :  Tidak mudah terbakar. 2.4 Spesifikasi Bahan Baku dan Produk 2.4.1 Spesifikasi bahan baku  Wujud : gas  Kenampakan : tidak berwarna  Komposisi rata-rata penyusunnya adalah sebagai berikut : Batas maksimal impurities untuk kelancaran proses produksi gas pada pabrik yang akan dibangun adalah sebagai berikut: Spesifikasi bahan baku komponen udara dapat dilihat pada Tabel 2.3 : TEKN IK KIM IA U BH PAD AN G D ITA YU LIA PU TR I
  14. 14. 14 Tabel 2.3 Spesifikasi bahan baku komponen udara Sifat fisis Udara Udara O₂ N₂ Ar BM Densitas gas, kg/ m3 Volume jenis, m3 /kg TD/cair, o C Tc, o C Pc, atm ρc, kg/m3 28,96 1,2928 0,773 -193 -140,7 37,2 0,31 32 1,4292 0,700 -182,97 -118,8 49,7 0,43 28,06 1,2505 0,799 -195,81 147,10 33,5 0,311 39,944 1,7828 0,56 -185,9 -122,4 48,0 0,531 (sumber:Samator Report Gas Kendal. 2011) 2.4.2 Spesifikasi Produk a. Oksigen Cair  Kemurnian : 99,6 %  Impurities : Nitrogen dan argon 0,4 % b. Nitrogen cair  Kemurnian : 99,999 %  Impurities : oksigen 1 ppm c. Argon cair  Kemurnian : 99,999 %  Impurities : oksigen 1 ppm dan nitrogen 1 ppm TEKN IK KIM IA U BH PAD AN G D ITA YU LIA PU TR I
  15. 15. 15 BAB III DESKRIPSI PROSES 3.1 Tahapan Proses Secara garis besar pembentukan produk terdiri dari dua tahap, yaitu : 1. Proses persiapan bahan baku 2. Proses pembentukan produk 3.1.1 Proses persiapan bahan baku Bahan baku yang digunakan adalah udara bebas yang didapat dari lingkungan pabrik. Bahan baku sebelum masuk ke proses terlebih dahulu dilakukan beberapa proses, yaitu: 1. Filtrasi Udara dari atmosfer diserap dengan menggunakan penyaring udara, yang berfungsi untuk menghilangkan partikel debu dari udara proses yang dapat mengganggu proses destilasi. Jika tidak disaring, debu akan terakumulasi menjadi lumpur dalam proses selanjutnya, sehingga akan menyebabkan penyumbatan pada alat proses dan penurunan kemurnian produk 2. Kompresi Alat yang digunakan yaitu compressor (K-100), udara yang keluar dari penyaring udara akan masuk ke compressor (K-100), fungsinya yaitu untuk menaikkan tekanan udara hingga 6 atm. 3. Pemurnian Udara terkompresi kemudian dimasukkan ke alat penukar panas (heat exchanger E-100), dan didinginkan hingga air dan karbon dioksida membeku pada permukaan alat penukar panas, setelah udara lewat kemudian dialirkannya waste gas yang bersifat kering metode ini dikenal dengan reversing exchangers. Udara yang telah bebas pengotor akan diteruskan ke cooler (E-101) yang akan membawa udara pada temperatur kriogenik (-185 o C) TEKN IK KIM IA U BH PAD AN G D ITA YU LIA PU TR I
  16. 16. 16 3.1.2 Proses pembentukan produk Proses selanjutnya adalah proses destilasi, proses ini bertujuan untuk memisahkan udara umpan sehingga didapatkan produk liquid nitrogen, liquid oksigen, dan liquid argon. Udara umpan yang telah berada pada temperatur kriogenik (-185o C) memasuki kolom destilasi pertama (T-100), karena titik didih nitrogen yang paling rendah dibanding oksigen dan argon, sehingga nitrogen yang lebih mudah menguap pada produk atas destilasi, sedangkan produk bawah destilasi kaya akan cairan oksigen dan argon. Produk atas destilasi pertama kemudian akan diumpankan ke destilasi 2 (T- 101), yaitu untuk pemisahan nitrogen dan argon. Titik didih nitrogen lebih rendah di banding argon, sehingga nitrogen akan menguap ke bagian atas destilasi 2, sehingga dihasilkan produk berupa liquid nitrogen, sedangkan bagian bawah destilasi 2 akan menghasilkan liquid argon. Untuk menghasilkan liquid oksigen, pada bagian bawah destilasi 1 yang banyak mengandung oksigen akan dilewatkan pada heat exchangers, tidak langsung dengan udara umpan sehingga dihasilkan produk liquid oksigen. TEKN IK KIM IA U BH PAD AN G D ITA YU LIA PU TR I
  17. 17. 17 BAB IV NERACA MASSA DAN ENERGI Neraca massa dan neraca energi merupakan keterangan yang dapat menunjukkan banyaknya massa dan panas yang masuk, keluar dan terakumulasi pada setiap peralatan proses. Neraca massa dan neraca energi ini berguna untuk menentukan spesifikasi dan ukuran dari peralatan yang digunakan. 4.1 Neraca Massa Berdasarkan perhitungan neraca massa pada rancangan pabrik ini dilakukan pada kapasitas pabrik 125.000 ton/tahun. 4.1.1 Perhitungan neraca massa 1. Destilasi 1 ( T-100 ) Fungsi : Tempat memisahkan nitrogen, argon dan oksigen Aliran 8 Aliran 9 Aliran 4 Tabel 4.1.Neraca Massa Destilasi 1 (T-100) Komponen Bm Masuk ( Q8) Keluar Produk atas (Q9) Produk bawah (Q4) kmol Kg Kmol kg kmol Kg Nitrogen 28 419,83 11760,0204 419,788017 11754,0645 0,041983 1,1755 Argon 40 50 1997,4994 5,00054 200,0216 45,00486 1800,1944 Oksigen 32 113 3604,4802 0 0,0000 112,6465 3604,6880 Jumlah 582,4819 17362 424,788557 11954,0861 157,693343 5406,0579 Total 17362 17362 Destilasi 1 TEKN IK KIM IA U BH PAD AN G D ITA YU LIA PU TR I
  18. 18. 18 2. Destilasi II (T-101) Fungsi : Tempat pemisahan nitrogen dan argon Aliran 9 Aliran 10 Aliran 11 Tabel 4.2.Neraca Massa Destilasi 11 (T-101) Komponen Bm Masuk Keluar Produk atas Produk bawah kmol Kg kmol kg kmol Kg Nitrogen 28 419,788017 11754,06448 419,7460382 11752,8891 0,041978802 1,1754 Argon 40 5 200,0216 0,0005 0,0200 5,000039946 200,0016 Jumlah 424,788557 11954,08608 419,7465383 11752,9091 5,042018748 201,1770 Total 11954,08608 11954,08608 Destilasi 11 TEKN IK KIM IA U BH PAD AN G D ITA YU LIA PU TR I
  19. 19. 19 3. Destilasi III (X-100) Fungsi : Tempat pemisahan oksigen dan argon. QSteam Aliran 5 Aliran 12 Aliran 13 Qkondensat Tabel 4.3.Neraca Massa Destilasi 3 (X-100) Komponen Bm Masuk Keluar Produk atas Produk bawah Kmol Kg kmol Kg kmol Kg Nitrogen 28 0,041983 1,175524 0,0209915 0,5878 0,0209915 0,5878 Argon 40 45 1800,1944 45,0004 1800,0144 0,004500486 0,1800 Oksigen 32 113 3604,688 0,0000 0,0000 112,6465 3604,6880 Jumlah 157,693343 5406,057924 45,02135101 1800,6021 112,671992 3605,4558 Total 5406,057924 5406,057924 Destilasi 3 TEKN IK KIM IA U BH PAD AN G D ITA YU LIA PU TR I
  20. 20. 20 4.2.Neraca Energi Neraca energi merupakan penerapan dari hukum termodinamika pertama yang meliputi hukum kekekalan energi. Hukum kekekalan energi menyatakan bahwa energi tidak dapat diciptakan dan tidak dapat dimusnahkan. Dalam hal ini neraca energi memberikan hubungan antara energi yang masuk ke dalam suatu sistem dan keluar dari suatu sistem. Jumlah panas masuk ke dalam susatu sisten proses dapat dihitung dengan menggunakan persamaan : Q = n . Cp . ΔT Dimana : Q = jumlah panas masing-masing komponen (Joule/jam) n = mol masing-masing komponen (kmol) Cp = panas spesifik masing-masing komponen (kJ/kmol) ΔT = beda temperatur ( 0 C ) Perhitungan neraca energi ini menggunakan temperatur referensi pada 25 0 C. 4.2.1. Kompresor (K-100) Tabel. 4.4 Neraca Energi Kompresor (K-100) Qmasuk (kJ/jam) Qkeluar (kJ/jam) Q1 QSteam Q2 QKondesat 122227,3 1038932 14651,66 124546,3 23407,94 6208,649 160286,9 1.677.204,9701 2419583 667.805,27 1.837.491,82 1.837.491,82 Kompresor TEKN IK KIM IA U BH PAD AN G D ITA YU LIA PU TR I
  21. 21. 21 4.2.2. Heat Exchanger (E-100) Q4 QSteam Q2 Q3 Q5 Qkondensat Tabel. 4.5 Neraca Energi Heat Exchanger (E-100) Qmasuk (kJ/jam) Qkeluar (kJ/jam) Q2 Q4 QSteam Q3 Q5 QKondesat 3324390 -953,163 61110,11 -953,163 398525,1 -271139 7325,829 -271139 636659,3 -489677 7.110.651 11703,3 -489677 2.831.216 3.512.847,15 3.512.847,15 Heat exchangerTEKN IK KIM IA U BH PAD AN G D ITA YU LIA PU TR I
  22. 22. 22 4.2.3. Flash Drum (V-100) Tabel. 4.6 Neraca Energi Flash Drum (V-100) Qmasuk (kJ/jam) Qkeluar (kJ/jam) Q3 QSteam Q6 QKondesat 61110,11 61110,11 7325,829 7325,829 6485,631 37.523,36 6485,631 1.776,5 37.398,20 37.398,20 Flash Drum TEKN IK KIM IA U BH PAD AN G D ITA YU LIA PU TR I
  23. 23. 23 4.2.4. Cooler (E-101) Qsteam Q6 Q8 Qkondensat Tabel. 4.7 Neraca Energi Cooler (E-100) Qmasuk (kJ/jam) Qkeluar (kJ/jam) Q6 QSteam Q8 QKondesat 61110,11 -2566624 7325,829 -307685 6485,631 -491538 2419583 4.941.787,0643 7.043.947,03 1.495.800,10 4.861.647,83 4.861.647,83 CoolerTEKN IK KIM IA U BH PAD AN G D ITA YU LIA PU TR I
  24. 24. 24 4.2.5. Destilasi 1 (T-100) QSteam Q8 Q9 Q4 Qkondensat Tabel. 4.8 Neraca Energi Destilasi 1 (T-100) Qmasuk (kJ/jam) Qkeluar (kJ/jam) Q8 QSteam Q9 Q4 QKondesat -2566624 -2833472 -1342,95 -307685 -285,431 -939574 -491538 961.202,3538 -14,6187 -281049 961.202.3538 4.327.050,09 4.327.050,09 Destilasi 1TEKN IK KIM IA U BH PAD AN G D ITA YU LIA PU TR I
  25. 25. 25 4.2.6. Destilasi II (T-101) QSteam Q9 Q10 Q11 Qkondensat Tabel. 4.9 Neraca Energi Destilasi 11 (T-101) Qmasuk (kJ/jam) Qkeluar (kJ/jam) Q9 QSteam Q10 Q11 QKondesat -2833472 -2454540 -33,7997 -285,431 -2477,47 -22019,5 -14,6187 1.614.524,7282 -2,50607 -3030,39 420.387,37 2.902.490,75 2.902.490,75 Destilasi 1ITEKN IK KIM IA U BH PAD AN G D ITA YU LIA PU TR I
  26. 26. 26 4. Destilasi 3 ( X-100 ) QSteam Q5 Q12 Q13 Qkondensat Tabel 4.10 neraca energi destilasi 3 Qmasuk (kJ/jam) Qkeluar (kJ/jam) Q5 QSteam Q12 Q13 QKondesat -2833472 0 -957,482 -271492 -268778 -1922,69 -489677 1.614.524,7282 -4896,62 -868988 420.387,37 534.206,9352 534.206,9352 Destilasi 3 TEKN IK KIM IA U BH PAD AN G D ITA YU LIA PU TR I
  27. 27. 27 BAB V UTILITAS Kelancaran produksi pada suatu pabrik dipengaruhi oleh unit-unit pendukung proses atau yang dikenal dengan unit utilitas. Utilitas berperan dalam mempersiapkan kebutuhan operasional pabrik, diantaranya : 1. Unit penyediaan air, yang akan digunakan untuk proses, air pendingin, bahan baku steam dan termasuk air sanitasi. 2. Unit penyediaan listrik, yang akan digunakan untuk operasi dan penerangan. 5.1 Blok Diagram Utilitas Air PDAM Cooling tower boiler Gambar 5.1 Blok diagram utilitas 5.2 Deskripsi proses 5.2.1 Unit penyediaan air Unit penyediaan air bertugas menyediakan semua kebutuhan air atau sebagai sumber air untuk keperluan industri maupun sanitasi, yaitu untuk air keperluan proses, air pendingin, air umpan boiler dan air sanitasi. Kebutuhan air untuk pabrik yang di gunakan di unit ini berasal dari air PDAM. Air dari PDAM di tampung di bak penampungan air bersih (V-103). filtrasi Demineralisasi (ion excanger) degasifikasi TEKN IK KIM IA U BH PAD AN G D ITA YU LIA PU TR I
  28. 28. 28 5.2.2 Filtrasi Air yang telah ditampung di bak penempungan air bersih (V-103) setelah itu dilakukan proses filtrasi dengan menggunakan micro filtration (MF-102), dengan tujuan untuk menyaring partikel-partikel kecil yang masih terdapat dalam air PDAM. 5.2.3 Demineralisasi Demineralisasi adalah sebuah proses penyerapan kandungan ion-ion mineral di dalam air dengan menggunakan resin ion exchange. Air proses demineralisasi digunakan untuk berbagai macam kebutuhan, terutama untuk industri. Alat yang digunakan untuk menghilangkan kesadahan ini disebut dengan ion exchanger (INX-101). Ion exchanger menggunakan prinsip kerja pertukaran ion. Pada proses ini, untuk kation exchanger akan diregenerasi resin dengan HCl, dan pada anion exchanger akan diregenerasi dengan NaOH. Proses pertukaran ion terjadi ketika ion penyebab kesadahan seperti Ca2+ dan Mg2+ terikat pada resin dan melepaskan ion Na+ ke dalam air menurut persamaan reaksi di bawah ini. Ca2+ (aq) + Na2 R(resin) CaR(resin) + 2Na+ (aq) Kation lainnya, seperti ion Cu2+ , Zn2+ , Mn2+ dan Fe2+ /Fe3+ , juga akan dihilangkan dari proses ini. Air yang keluar selanjutnya ditampung pada water storage tank (V-101) dan akan diproses pada degasification (DG-101) dan cooling tower (CT-101) 5.2.4 Unit Air Pendingin (Cooling Tower) Cooling Tower (CT-101) di gunakan untuk mendinginkan air yang telah di gunakan pada proses produksi, terutama proses pendinginan pada air keluaran cooler. jumlah air pendingin yang di butuhkan sebesar 6.633,44 kg/jam. Penggunaan air sebagai media pendingin pada alat perpindahan panas dikarenakan faktor berikut : 1. Air dapat menyerap jumlah panas yang tinggi persatuan volume. 2. Air merupakan bahan yang mudah didapat dan harganya relative rendah. 3. Tidak mudah mengembang dan menyusut dengan adanya perubahan suhu. 4. Mudah dikendalikan dan dikerjakan. 5. Tidak mudah terdekomposisi. TEKN IK KIM IA U BH PAD AN G D ITA YU LIA PU TR I
  29. 29. 29 Syarat air pendingin adalah tidak boleh mengandung : a. Hardness : yang memberikan efek pada pembentukan kerak. b. Zat-zat organik : penyebab slime C. Silika : penyebab kerak 5.2.5 Unit pembangkit steam Unit ini berfungsi memenuhi kebutuhan steam pabrik gas nitrogen, oksigen dan argon, steam dihasilkan oleh boiler dan digunakan untuk keperluan proses. 5.2.5.1 Degasification (DG-101) Selain bebas dari ion-ion penyebab kesadahan, air umpan boiler juga harus bebas dari kandungan gas terlarut, seperti oksigen dan karbon dioksida. Keberadaan oksigen dan karbon dioksida terlarut di dalam air umpan boiler akan memicu terjadinya korosi pada perpipaan, boiler, dan peralatan lainnya. Pemisahan gas terlarut dari air umpan boiler ini dapat dilakukan dalam suatu alat degasification (DG-101). 5.2.5.2 Boiler Air umpan boiler yang telah bebas dari kesadahan dan gas terlarut kemudian dialirkan ke dalam steam generation (SG-101) . Jenis boiler yang digunakan adalah steam generation (SG-101). Gas yang telah dipanaskan akan melewati tube-tube dan memanaskan air yang ada disekeliling tube. Energi panas yang dilepaskan gas diserap oleh air sehingga air mengalami perubahan dari fasa cair menjadi fasa uap (saturated atau superheated steam). Steam yang dihasilkan ini kemudian dikirim ke plant untuk digunakan pada unit proses. 5.2.3 Unit Penyediaan Listrik Listrik merupakan sumber tenaga penggerak dari peralatan proses maupun penerangan. Kebutuhan listrik yang diperlukan untuk pabrik gas nitrogen, oksigen dan argon ini diambil dari generator sebagai penghasil tenaga listrik. Distribusi kebutuhan listrik pada proses ini adalah, sebagai berikut : 1. Untuk proses produksi dan utilitas 2. Untuk penerangan pabrik dan kantor Kebutuhan tenaga listrik pada pabrik gas nitrogen, oksigen dan argon direncanakan untuk non proses (perumahan, perkantoran, laboratorium, mesjid / TEKN IK KIM IA U BH PAD AN G D ITA YU LIA PU TR I
  30. 30. 30 musholla, kantin dan lain-lain) dan keperluan proses seperti menggerakkan alat proses, penerangan dan peralatan instrumentasi. Sumber pengadaan listrik untuk kebutuhan-kebutuhan tersebut diperoleh dari PLN Riau dan sebagai cadangan digunakan genset. TEKN IK KIM IA U BH PAD AN G D ITA YU LIA PU TR I
  31. 31. 31 BAB VI SPESIFIKASI PERALATAN Spesifikasi setiap peralatan pada Pra Rancangan Pabrik gas nitrogen, oksigen, dan argon digunakan untuk tugas khusus dan dihitung secara manual. Hasilnya dapat dilihat dalam tabel-tabel berikut ini : SPESIFIKASI PERALATAN UTAMA 6. 1. Kompresor (K-100) IDENTIFIKASI Nama Alat Kode Jumlah Fungsi Kompresor K-100 1 unit Untuk menaikkan tekanan udara DATA DESIGN Type Daya Kompresor centrifugal 172 Hp 6. 2. Flash drum (V-100) IDENTIFIKASI Nama Alat Kode Jumlah Fungsi Flash drum V-100 1 unit Untuk pemisahan dua fase DATA DESIGN Type Bahan Konstruksi Tinggi vessel Diameter vessel Silinder vertical dengan alas hemispherical Carboon Steel 18 m 2 m 6. 3. Cooler (E-100) IDENTIFIKASI Nama Alat Kode Jumlah Fungsi Cooler E-100 1 unit Untuk menurunkan temperatur udara DATA DESIGN Type Bahan Konstruksi Shell and tube Heat Exchanger Carboon Steel TEKN IK KIM IA U BH PAD AN G D ITA YU LIA PU TR I
  32. 32. 32 Shell ID :27 in B :3,85 Pass : 6 C’ : 0,3125 ∆Ps : 2,5 psi Tube Nt : 180 buah OD : 1,25 in PT : 1,565 in ∆Pt : 0,6 psi BWG : 16 6. 4. Destilasi (T-101) IDENTIFIKASI Nama Alat Kode Jumlah Fungsi destilasi 1 T-100 1 unit Untuk memisahkan oksigen DATA DESIGN Tipe Temperatur Tekanan Design Bahan Konstruksi Diameter Kolom Tinggi Kolom Sieve tray -185 o C 6 atm Carboon Steel 4 m 30 m 6. 5. Destilasi 2 (T-101) IDENTIFIKASI Nama Alat Kode Jumlah Fungsi destilasi 2 T-101 1unit Untuk memisahkan nitrogen dan argon DATA DESIGN Tipe Temperatur Tekanan Design Bahan Konstruksi Diameter Kolom Tinggi Kolom Sieve tray -185o C 6 atm Carboon Steel 2 m 18 m 6. 6. Destilasi 3 (X-100) IDENTIFIKASI Nama Alat Kode Jumlah Fungsi Splitter X-100 1unit Untuk memisahkan oksigen dan argon DATA DESIGN Tipe Temperatur Tekanan Design Bahan Konstruksi Splitter -185 o C 6 atm Carboon Steel TEKN IK KIM IA U BH PAD AN G D ITA YU LIA PU TR I
  33. 33. 33 Diameter Kolom Tinggi Kolom 2 m 18 m 6. 7. Storage Tank (V-101) IDENTIFIKASI Nama Alat Kode Jumlah Fungsi Storage Tank V-101 3 unit Tempat penyimpanan nitrogen DATA DESIGN Type Tekanan Design Temperatur Fasa Bahan Konstruksi Volume Tangki Diameter Tangki Tinggi Tangki Silinder vertical dengan tutup elipsoidal 1 atm -175 0 C Cair Carbon Steel 1388,235 m3 9,6 m 21,7 m 6. 8. Storage Tank (V-102) IDENTIFIKASI Nama Alat Kode Jumlah Fungsi Storage Tank V-102 3 unit Tempat penyimpanan argon DATA DESIGN Type Tekanan Design Temperatur Fasa Bahan Konstruksi Volume Tangki Diameter Tangki Tinggi Tangki Silinder vertical dengan tutup elipsoidal 1 atm -175 0 C Cair Carbon Steel 164,5 m3 4,7 m 11,8 m 6. 9. Storage Tank (V-103) IDENTIFIKASI Nama Alat Kode Jumlah Fungsi Storage Tank V-103 3 unit Tempat penyimpanan oksigen DATA DESIGN Type Tekanan Design Temperatur Silinder vertical dengan tutup elipsoidal 1 atm -175 0 C TEKN IK KIM IA U BH PAD AN G D ITA YU LIA PU TR I
  34. 34. 34 Fasa Bahan Konstruksi Volume Tangki Diameter Tangki Tinggi Tangki Cair Carbon Steel 383,3 m3 6,3 m 14,3 m TEKN IK KIM IA U BH PAD AN G D ITA YU LIA PU TR I
  35. 35. 35 SPESIFIKASI PERALATAN UTILITAS 6.10. Storage Air PDAM IDENTIFIKASI Nama Alat Kode Jumlah Fungsi Storage Tank V-103 1 unit Tempat penyimpanan air PDAM DATA DESIGN Type Tekanan Design Temperatur Fasa Bahan Konstruksi Volume Tangki Diameter Tangki Tinggi Tangki Receiver Tank 1,5 atm 25 0 C Cair Carbon Steel 7409,72 L 1,47 m 4,39 m 6.11 Ion Exchange IDENTIFIKASI Nama Alat Kode Jumlah Fungsi Ion Exchange INX-101 1 unit Tempat pertukaran kation dan anion DATA DESIGN Type Temperatur Volume Column Diameter Tinggi INX Column 25 0 C 314,93 L 0,85 m 1,12 m 6.12 Storage IDENTIFIKASI Nama Alat Kode Jumlah Fungsi Storage Tank V-104 1 unit Tempat penyimpanan air keluaran ion exchange DATA DESIGN Type Tekanan Design Temperatur Fasa Bahan Konstruksi Volume Tangki Diameter Tangki Tinggi Tangki Flat Bottom Tank 1,5 atm 25 0 C Cair Carbon Steel 5928,7 L 1,36 m 4,08 m TEKN IK KIM IA U BH PAD AN G D ITA YU LIA PU TR I
  36. 36. 36 6.13 Cooling Tower IDENTIFIKASI Nama Alat Kode Jumlah Fungsi Cooling Tower CT-101 2 unit Tempat pendinginan air DATA DESIGN Type Temperatur Fasa Volume Packing Tower Floor Area Tinggi Packing Cooling Tower 25 0 C Cair 2.586,86 L 30 m2 0,1 m 6.14 Degasification IDENTIFIKASI Nama Alat Kode Jumlah Fungsi Degasification DG-101 1 unit Tempat penghilangan gas terlarut DATA DESIGN Type Fasa Volume Tinggi Diameter Degasifier Cair 14662,73 L 2 m 0,18 m 6.15 Steam Generation IDENTIFIKASI Nama Alat Kode Jumlah Fungsi Steam Generation SG-101 1 unit Unit Penghasil Steam DATA DESIGN Type Fasa Laju Alir Steam Generator Gas 2653,1 kg/jam TEKN IK KIM IA U BH PAD AN G D ITA YU LIA PU TR I
  37. 37. 37 6.16 Pompa IDENTIFIKASI Nama Alat Kode Jumlah Fungsi Pompa PM-101 s/d PM-105 5 unit Untuk mengalirkan bahan baku dan produk DATA DESIGN Type Bahan Konstruksi Power Centrifugal pump Commercial steel pipe PM-101= 0,23 kW PM-102= 0,19 kW PM-103= 0,09 kW PM-104= 0,09 kW PM-105= 0,09 kW TEKN IK KIM IA U BH PAD AN G D ITA YU LIA PU TR I
  38. 38. 38 BAB VII TATA LETAK PABRIK DAN INSTRUMENTASI Susunan peralatan dan fasilitas dalam suatu rancangan alir proses merupakan syarat penting dalam memperkirakan biaya secara akurat sebelum mendirikan pabrik atau desain secara terperinci pada masa mendatang meliputi desain sarana perpipaan, fasilitas bangunan, tata letak peralatan dan kelistrikan. Hal ini secara khusus akan memberi informasi yang dapat diandalkan terhadap biaya bangunan dan tempat, sehingga dapat diperoleh perhitungan biaya yang terperinci sebelum pabrik didirikan. 7.1 Tata Letak Pabrik Tata letak pabrik adalah suatu perencanaan dan pengintegrasian aliran dari komponen-komponen produksi suatu pabrik, sehingga diperoleh suatu hubungan yang efisien dan efektif antara operator, peralatan dan gerakan material dari bahan baku menjadi produk. Tata letak suatu pabrik memainkan peranan yang penting dalam menentukan biaya produksi, serta efisiensi dan keselamatan kerja. Oleh karena itu tata letak pabrik harus disusun secara cermat untuk menghindari kesulitan dikemudian hari. Suatu rancangan pabrik yang rasional mencakup penyusunan area proses, storage (persediaan) dan area pemindahan/ area alternative (area handling) pada posisi yang efisien dan dengan melihat faktor-faktor sebagai berikut (Timmerlaus, 2004) : a. Urutan proses produksi dan kemudahan aksebilitas operasi, jika suatu produk perlu diolah lebih lanjut maka pada unit berikutnya disusun berurutan sehingga sistem perpipaan dan penyusunan letak pompa lebih sederhana b. Pengembangan lokasi baru atau penambahan/ perluasan lokasi yang telah ada sebelumnya c. Distribusi ekonomis dari fasilitas logistik (bahan baku dan bahan pelengkap), fasilitas utilitas (pengadaan air, steam, tenaga listrik dan TEKN IK KIM IA U BH PAD AN G D ITA YU LIA PU TR I
  39. 39. 39 bahan bakar), bengkel untuk pemeliharaan/ perbaikan alat serta peralatan pendukung lainnya d. Bangunan menyangkut luas bangunan, kondisi bangunan dan konstruksinya yang memenuhi syarat e. Pertimbangan kesehatan, keamanan dan keselamatan seperti kemungkinan kebakaran/ peledakan f. Masalah pembuangan limbah g. Alat-alat yang dibersihkan/dilepas pada saat Shut Down harus disediakan ruang yang cukup sehingga tidak mengganggu peralatan lainnya h. Pemeliharaan dan perbaikan i. Fleksibilitas dalam perencanaan tata letak pabrik harus dipertimbangkan dengan kemungkinan dari perubahan proses/ mesin, sehingga perubahan-perubahan yang dilakukan tidak memerlukan biaya yang tinggi j. Service area, seperti kantin, tempat parkir, ruang ibadah dan sebagainya diatur sedemikian rupa sehingga tidak terlalu jauh dari tempat kerja. Penyusunan tata letak peralatan proses, tata letak bangunan dan lain-lain akan berpengaruh secara langsung pada investasi modal, biaya produksi, efesiensi kerja dan keselamatan kerja. Pengaturan tata letak pabrik yang baik akan memberikan beberapa keuntungan, seperti : 1. Mengurangi jarak transportasi bahan baku dan produk sehingga memudahkan proses material handling. 2. Memberikan ruang gerak yang lebih leluasa sehingga mempermudah perbaikan mesin dan peralatan yang rusak. 3. Menurunkan ongkos produksi. 4. Meningkatkan keselamatan kerja. 5. Mengefesiensikan kerja semaksimal mungkin. 6. Meningkatkan pengawasan operasi dan proses agar lebih baik. TEKN IK KIM IA U BH PAD AN G D ITA YU LIA PU TR I
  40. 40. 40 Pabrik gas nitrogen, oksigen dan argon ini direncanakan berdiri di Jalan Putri Tujuh, Kecamatan Teluk Binjai, Kota Dumai, Provinsi Riau dengan luas area 6,5 Ha, dengan perincian sebagai berikut: - Area Pabrik : 1 Ha - Area Perumahan : 1 Ha - Area Perkantoran : 1 Ha - Area Perluasan : 3,5 Ha Tata letak lingkungan pabrik dan tata peralatan pabrik dapat dilihat pada Gambar 7.1 TEKN IK KIM IA U BH PAD AN G D ITA YU LIA PU TR I
  41. 41. 41 Gambar 7.1 Tata Letak Lingkungan Pabrik D DD D D D 22 21 21d 11 12 11 D DD D D 87 10 9 6 D D 1 D D 2 3 4 22 5 DD 1514 DD 13 12 17 18 24 23 20 21 21 KETERANGAN GAMBAR 1. KANTOR PUSAT 13. KANTOR PEMADAM KEBAKARAN 2. KANTOR LITBANG 14. LABORATORIUM 3. DIKLAT 15. BENGKEL 4. MESJID 16. DAERAH UTILITAS 5. KANTIN 17. DAERAH PABRIK 6. GUDANG 18. RUANG KONTROL 7. KOPERASI 19. DAERAH PERLUASAN PABRIK 8. KANTOR KESELAMATAN KERJA 20. POS SATPAM 9. POLIKLINIK 21. TAMAN 10. PERUMAHAN DIREKTUR 22. PARKIR 11. PERUMAHAN PEGAWAI 23. LAPANGAN TENIS 12. GOR 24. PENGOLAHANLIMBAH 20 . S. Rokan TEKN IK KIM IA U BH PAD AN G D ITA YU LIA PU TR I
  42. 42. 47 BAB VIII ORGANISASI PERUSAHAAN Keberhasilan suatu perusahaan dalam meningkatkan pendapatannya sangat tergantung pada struktur, bentuk dan manajemen dari perusahaan tersebut. Pengelolaan suatu perusahaan yang baik memerlukan suatu struktur organisasi yang sesuai, hal ini dimaksudkan untuk meningkatkan efesiensi dan produktifitas sumber daya manusia yang pada akhirnya akan meningkatkan pendapatan perusahaan. 8.1 Bentuk Perusahaan Pada Pra Rancangan Pabrik gas nitrogen, oksigen dan argon ini, bentuk perusahaan yang dipilih adalah Perseroan Terbatas (PT). Pemilihan ini didasarkan pertimbangan sebagai berikut: a. Perseroan Terbatas adalah suatu badan hukum, artinya pemegang saham adalah pemilik dari perusahaan dan kekuasaan tertinggi pada rapat pemegang saham. b. Tanggung jawab dan wewenang pemegang saham terbatas karena segala sesuatu yang menyangkut kelancaran produksi dipegang oleh pimpinan perusahaan, sehingga pembagian hak dan wewenang antara pemegang saham dengan pelaksanaan perusahaan terlihat dengan jelas. c. Direktur perusahaan adalah orang yang dipandang mampu mengendalikan perusahaan sehingga diharapkan mampu mendapatkan keuntungan yang maksimal. d. Mudah untuk mendapatkan modal, yaitu dengan menjual saham perusahaan. e. Kelangsungan hidup perusahaan lebih terjamin, karena tidak berpengaruh dengan berhentinya salah satu pemegang saham, direksi beserta staffnya serta karyawan perusahaan. f. Perseroan terbatas dapat menarik modal yang sangat besar dari masyarakat, sehingga dengan modal ini PT dapat memperluas usahanya. TEKN IK KIM IA U BH PAD AN G D ITA YU LIA PU TR I
  43. 43. 48 8.2 Struktur Organisasi Struktur organisasi akan menentukan kelancaran aktivitas perusahaan dalam pencapaian keuntungan yang maksimal dan perkembangan perusahaan yang baik. Dalam pengelolaan perusahaan direncanakan memakai sistem Line and staff organization. Pemilihan sistem ini didasarkan atas beberapa azaz yang akan dijadikan pedoman, antara lain :  Pembagian tugas dan wewenang yang jelas.  Sistem control atas kerja yang telah dilaksanakan.  Kesatuan perintah dan tanggung jawab. Pada sistem ini garis kekuasaan lebih sederhana dan praktis, dimana : a. Pimpinan yang terpusat pada satu tangan tidak akan menyebabkan timbulnya kesimpangsiuran dalam menjalankan tugas (adanya kesatuan komando). b. Kepala bagian merupakan orang yang ahli dibidangnya. c. Keputusan dapat dijalankan dengan cepat. Ada dua kelompok penting yang berpengaruh dalam menjalankan organisasi line and staff , yaitu :  Sebagai garis atau line yaitu orang – orang yang melaksanakan tugas pokok operasional produksi.  Sebagai staff yaitu orang – orang yang membantu tugas dari para Dewan Direksi dan Kepala Bagian. Organisasi dan operasional pabrik gas Nitrogen, Oksigen dan Argon dalam usaha menata manajemen perusahaan dan mengatur kebijakan diawasi dan dikendalikan secara langsung oleh General Manager dan menggunakan sistem garis, dimana pertanggungjawaban berjalan dari bawah ke atas dan kebijakan dari atas ke bawah. Kebijakan dilaksanakan oleh General Manager yang dibantu oleh beberapa manager bagian yaitu : 1. Manager Akuntansi / keuangan 2. Manager Umum / personalia 3. Manager Produksi 4. Manager Penjualan Para manager melaksanakan tugasnya dengan membawahi para TEKN IK KIM IA U BH PAD AN G D ITA YU LIA PU TR I
  44. 44. 49 supervisor. Supervisor ini bertugas mengkoordinir kerja para operator sesuai dengan bidangnya masing-masing. 8.3 Tugas dan Wewenang Pembagian tugas dan wewenang merupakan hal yang sangat penting dalam suatu kegiatan guna kelancaran operasi perusahaan. Adapun tugas dan wewenang tiap jabatan adalah sebagai berikut : 1. Kepala Cabang (General Manager) Memimpin aktivitas-aktivitas produksi, penjualan umum, personalia/ administrasi,akuntansi, termasuk didalamnya memberikan bimbingan, mengkoordinasi dan melakukan pengawasan sesuai dengan kebijaksanaan yang telah diterapkan. 2. Manager Akuntansi / keuangan Membantu kepala cabang dalam mengatur, mencatat, mengawasi keuangan perusahaan sekaligus membuat anggaran belanja perusahaan serta mengadakan analisa dan pengawasan terhadap pelaksanaan anggaran yang telah ditetapkan. 3. Manajer Umum/ Personalia Memikirkan, merumuskan, mengelola personalia dan rumah tangga serta melaksanakan kebijakan dalam bidang pembelanjaan, pembiayaan, rencana anggaran, pembukuan dan kesejahteraan pegawai sesuai dengan ketetapan direksi. 4. Manager Produksi Membantu kepala cabang dalam memikirkan dan merumuskan dalam bidang teknik atau produksi serta melaksanakan kebijakan tersebut. 5. Manager Penjualan Membantu kepala cabang dalam memikirkan, merumuskan, menganalisa dan melaksanakan kebijaksanaan perusahaan dalam bidang penjualan hasil produksi dan barang dagangan. TEKN IK KIM IA U BH PAD AN G D ITA YU LIA PU TR I
  45. 45. 50 8.4 Sistem Kepegawaian dan Sistem Gaji Pada pabrik gas nitrogen, oksigen dan argon ini sistem gaji karyawan ditentukan berdasarkan tanggung jawab serta keahlian karyawan tersebut. Pembagian karyawan pabrik ini dibagi menjadi tiga golongan, yaitu : 1. Karyawan tetap Karyawan tetap adalah karyawan yang diangkat dan diberhentikan dengan suatu keputusan direktur dan mendapat gaji bulanan sesuai kedudukan, keahlian dan masa kerja. 2. Karyawan harian Karyawan harian adalah karyawan yang diangkat dan diberhentikan direktur tanpa surat keputusan direktur dan mendapat upah harian yang dibayar setengah bulan sekali sesuai dengan hari kerja. 3. Karyawan tidak tetap (kontrak) Karyawan tidak tetap adalah karyawan yang digunakan oleh pabrik saat diperlukan sesuai perjanjian yang disepakati dan diberhentikan sesuai masa kontrak kerja. Keselamatan seluruh karyawan selama jam kerja dijamin dengan asuransi tenaga kerja. 8.5 Sistem Kerja Pabrik gas nitrogen, oksigen dan argon ini beroperasi selama 300 hari setahun secara semi batch dengan waktu kerja 24 jam sehari. Untuk menjaga kelancaran produksi serta mekanisme administrasi dan pemasaran, masa waktu kerja dibagi dengan shift dan non shift. 8.5.1 Waktu Kerja Karyawan Non Shift Tabel 8.1 Waktu Kerja Karyawan Non Shift HARI JAM KERJA JAM ISTIRAHAT Senin s/d Kamis Jumat 08.00 – 17.00 08.00 – 17.00 12.00 – 13.00 11.30 – 13.00 8.5.2 Waktu Kerja Karyawan Shift Pembagian jam kerja terdiri dari 3 shift dan 4 group, dimana 3 group melakukan shift sedangkan satu shift libur. Setiap group dikepalai seorang foreman shift. Pengaturan jam kerja shift ini adalah : TEKN IK KIM IA U BH PAD AN G D ITA YU LIA PU TR I
  46. 46. 51  Shift Pagi : jam 07.00 – 15.00  Shift Sore : jam 15.00 – 22.00  Shift Malam : jam 22.00 – 07.00 8.6 Jumlah Karyawan Jumlah karyawan pada Pra Rancangan Pabrik gas nitrogen, oksigen dan argon dapat dilihat pada Tabel 8.2 dan Tabel 8.3. Tabel 8.2 Karyawan Non Shift No Jabatan Jmlh 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. . General manager Manager keuangan Manager umum Manager produksi Manager penjualan Karyawan Pemasaran Karyawan Administrasi dan SDM Sekretaris Kepala satpam Sopir Dokter Perawat 1 1 1 1 1 2 2 2 2 2 1 2 Jumlah 18 Tabel 8.3 Karyawan Shift No Jabatan Operator 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. Karyawan Produksi Karyawan Utilitas Karyawan Mesin (teknisi) Karyawan Laboratorium dan Pengendali Mutu Karyawan Instrumentasi dan Elektrikal Satpam Supervisor Office boy 16 8 6 6 6 4 4 2 Jumlah 50 TEKN IK KIM IA U BH PAD AN G D ITA YU LIA PU TR I
  47. 47. 52 8.7 Kesejahteraan Sosial Karyawan Jaminan sosial diberikan kepada karyawan, antara lain : 1. Tunjangan  Tunjangan berupa gaji pokok yang diberikan berdasarkan golongan.  Tunjangan jabatan yang diberikan berdasarkan jabatan yang dipegang karyawan.  Tunjangan lembur yang diberikan pada karyawan yang bekerja diluar jam kerja berdasarkan jumlah jam kerja. 2. Cuti  Cuti tahunan diberikan kepada setiap karyawan selama 12 hari kerja setahun.  Cuti sakit diberikan kepada karyawan yang menderita sakit berdasarkan surat keterangan dokter.  Cuti mendadak diberikan kepada karyawan apabila terjadi hal – hal diluar dugaan. 3. Perlengkapan kerja karyawan produksi Perlengkapan kerja diberikan kepada karyawan berupa safety shoes, safety earing, helm, pakaian, masker dan kacamata. 4. Pengobatan  Biaya pengobatan bagi karyawan yang menderita sakit yang diakibatkan oleh kecelakaan kerja ditanggung perusahaan sesuai dengan undang – undang yang berlaku.  Biaya pengobatan bagi karyawan yang menderita sakit yang tidak disebabkan oleh kecelakaan kerja diatur berdasarkan kebijaksanaan perusahaan. 5. Asuransi tenaga kerja (ASTEK) Asuransi tenaga kerja diberikan apabila karyawan lebih dari 10 orang atau dengan gaji karyawan Rp. 100.000/bulan. TEKN IK KIM IA U BH PAD AN G D ITA YU LIA PU TR I
  48. 48. 53 BAB IX ANALISA EKONOMI Analisa ekonomi diperlukan untuk menentukan jumlah modal yang dibutuhkan untuk mendirikan dan mengoperasikan pabrik serta tinjauan kelayakan suatu pabrik. Faktor – faktor yang perlu ditinjau dalam analisa ekonomi adalah : 1. Investasi yang dibutuhkan untuk pendirian suatu pabrik sampai beroperasi yang dikenal dengan istilah Total Capital Investment. 2. Biaya produksi (Total Production Cost). 3. Harga jual produk yang dihasilkan. 4. Tinjauan kelayakan dari investasi yang disebut Profitability Measure of Investment. Tinjauan kelayakan ini terdiri atas perhitungan laba kotor dan laba bersih, laju pengembalian modal (Rate of Return), waktu pengembalian modal (Pay Out Time), serta titik impas (Break Even Point). 9.1 Total Capital Investment Capital investment adalah sejumlah modal yang ditanamkan/diresikokan untuk mendirikan pabrik sampai pabrik siap beroperasi. Capital investment terbagi 2, yaitu : a. Fixed Capital Investment (FCI) Investasi biaya tetap adalah modal yang dikeluarkan untuk pembelian dan pemasangan peralatan pabrik serta alat penunjang lainnya sehingga pabrik dapat beroperasi. Berdasarkan perhitungan Lampiran D didapatkan Fixed Capital Investment sebesar US$ 43.134.672 b. Working Capital Investment (WCI) Investasi biaya kerja adalah modal atau biaya yang dikeluarkan untuk mengoperasikan pabrik sampai menghasilkan produk perdana. Biaya ini dimaksudkan untuk membiayai start up, gaji karyawan, pembelian bahan baku, pajak dan kebutuhan lainnya. Berdasarkan perhitungan Lampiran D didapatkan Working Capital Investment sebesar US$ 7.612.000 Dengan demikian, Total Capital Investment adalah sebesar US$ 50.746.673,13 TEKN IK KIM IA U BH PAD AN G D ITA YU LIA PU TR I
  49. 49. 54 9.2 Biaya Produksi (Total Production Cost) Total Production Cost adalah biaya yang diperkirakan untuk menjalankan pabrik. Biaya produksi terbagi 2, yaitu: a. Manufacturing Cost Manufacturing cost adalah biaya yang berhubungan dengan produksi yang terdiri dari Direct Production Cost, biaya tetap dan biaya overhead. Berdasarkan perhitungan Lampiran D, didapatkan harga manufacturing cost seperti berikut. - Direct Production Cost = US$ 7.426.866 - Fixed Charge = US$ 9.933.915 - Plant Overhead Cost = US$ 2.591.161 b. General Expenses (GE) General expenses adalah biaya yang diperlukan untuk keperluan administrasi, distribusi, penjualan produk, penelitian dan pembiayaan lainnya. Berdasarkan perhitungan Lampiran D, general expenses yang didapatkan adalah US$ 5.959.672 9.3 Harga Jual (Total Sales) Produk utama yang dihasilkan pada pabrik gas nitrogen, oksigen, dan argon ini adalah liquid nitrogen, liquid oksigen, dan liquid argon. Harga jual liquid nitrogen adalah US$ 300/ton atau Rp, 4.200.000/ton, liquid oksigen adalah US$ 500/ton atau Rp, 7.000.000/ton, dan liquid argon US$ 1300/ton atau Rp, 18.200.000/ton .Berdasarkan perhitungan Lampiran D, diperoleh total penjualan sebesar US$ 76.878.480 atau Rp 1.076.300.000.000 9.4 Tinjauan Kelayakan Pabrik Tinjauan kelayakan pabrik gas nitrogen, oksigen, dan argon dengan kapasitas bahan baku 150.000 ton/tahun ini dapat dilihat dari 4 bagian berikut ini. 9.4.1 Laba Kotor dan Laba Bersih TEKN IK KIM IA U BH PAD AN G D ITA YU LIA PU TR I
  50. 50. 55 Laba adalah hasil yang diperoleh dari total penjualan dikurangi total biaya produksi. Laba kotor adalah laba sebelum dikeluarkan pajak, sedangkan laba bersih adalah laba yang diperoleh setelah dikeluarkan pajak. Berdasarkan perhitungan Lampiran D, diperoleh laba sebagai berikut. - Laba kotor yang diperoleh adalah = US$ 50.966.865 = Rp 713.536.000.000 - Laba bersih yang diperoleh adalah = US$ 44.596.008 = Rp 624.344.000.000 9.4.2 Laju Pengembalian Modal (Rate of Return) Rate of Return (ROR) merupakan perbandingan antara laba yang diperoleh tiap tahun terhadap modal yang ditanamkan. Berdasarkan perhitungan Lampiran D didapatkan nilai ROR sebesar 87,88 %. 9.4.3 Waktu Pengembalian Modal (Pay Out Time) Pay Out Time (POT) merupakan lamanya waktu yang diperlukan untuk mengembalikan modal yang dipinjam. Berdasarkan perhitugan Lampiran D, POT yang didapatkan adalah 1 tahun, 8 bulan. 9.4.3 Titik Impas (Break Even Point) Break Event Point (BEP) atau yang lebih dikenal dengan sebutan titik impas merupakan suatu kondisi dimana hasil penjualan produk sama dengan biaya produksi. Berdasarkan perhitungan Lampiran D didapatkan BEP sebesar 26,61 %. Hal ini menunjukkan bahwa pada 26,61 % dari kapasitas produksi yang terjual di pasaran pabrik sudah bisa menutupi biaya produksi atau pabrik dinyatakan sudah balik modal. Kurva BEP ini dapat dilihat pada Gambar 9.1. TEKN IK KIM IA U BH PAD AN G D ITA YU LIA PU TR I
  51. 51. 56 Grafik BEP Gambar 9.1 Grafik Break Even Point (BEP) TEKN IK KIM IA U BH PAD AN G D ITA YU LIA PU TR I
  52. 52. 57 BAB X KESIMPULAN DAN SARAN 10.1 Kesimpulan Berdasarkan uraian dan hasil perhitungan dari bab–bab sebelumnya pada pra rancangan pabrik gas nitrogen, oksigen, dan argon dapat disimpulkan sebagai berikut 1. Pra Rancangan Pabrik gas nitrogen, oksigen, dan argon dengan Kapasitas Produk 125.000 ton/tahun, direncanakan untuk memenuhi kebutuhan dalam negeri dan sebagian diekspor. 2. Dari analisa teknis dan ekonomi yang dilakukan, maka Pabrik gas nitrogen, oksigen, dan argon dengan Kapasitas Produksi 125.000 ton/tahun layak didirikan di Provinsi Riau. 3. Pra Rancangan Pabrik gas nitrogen, oksigen, dan argon merupakan perusahaan berbentuk Perseroan Terbatas dengan struktur organisasi line and staff dengan jumlah tenaga kerja 68 orang. 4. Dari perhitungan analisa ekonomi, maka Pabrik gas nitrogen, oksigen, dan argon ini layak didirikan dengan :  Fixed Capital Investment (FCI) = US$ 43.134.672  Working Capital Investment (WCI) = US$ 7.612.000  Total Capital Investment (TCI) = US$ 50.746.673  Rate of Return (ROR) = 87,88 %  Pay of Time (POT) = 1 tahun 8 bulan  Break Event Point (BEP) = 26,61 % 10.2 Saran Berdasarkan pertimbangan dari analisa ekonomi yang telah dilakukan pabrik gas nitrogen, oksigen, dan argon ini layak untuk didirikan. Perlu dilakukan TEKN IK KIM IA U BH PAD AN G D ITA YU LIA PU TR I
  53. 53. 58 pengkajian lebih lanjut sebelum pabrik ini didirikan. Kerjasama dengan disiplin ilmu Teknik Sipil, Teknik Elektro, Teknik Mesin dan Teknik Industri. TEKN IK KIM IA U BH PAD AN G D ITA YU LIA PU TR I

×