PRARANCANGAN PABRIK CARBON BLACK DENGAN MINYAK RESIDU DENGAN KAPASITAS 55.000 TON/HARI

(1)

ABSTRAK

PRARANCANGAN PABRIK CARBON BLACK

DARI MINYAK RESIDU

KAPASITAS 55.000 TON/TAHUN

Oleh

MONIKA RISTA

Pabrik carbon black berbahan minyak residu, akan didirikan di Karawang

Jawa Barat. Pabrik ini berdiri dengan mempertimbangkan ketersediaan bahan baku,

sarana transportasi yang memadai, tenaga kerja yang mudah didapatkan dan kondisi

lingkungan.

Pabrik direncanakan memproduksi carbon black sebanyak 55.000 ton/tahun,

dengan waktu operasi 24 jam/hari, 330 hari/tahun. Bahan baku yang digunakan

adalah minyak residu sebanyak 8488,32 kg/jam.

Penyediaan kebutuhan utilitas pabrik carbon black berupa: pengadaan air,

pengadaan

steam

, pengadaan listrik, kebutuhan bahan bakar, dan pengadaan udara

kering.

Bentuk perusahaan adalah Perseroan Terbatas (PT) menggunakan struktur

organisasi

line

dan

staff

dengan jumlah karyawan sebanyak 153 orang.

Dari analisis ekonomi diperoleh:

Fixed Capital Investment

(FCI)

= Rp 469.843.877.198,16

Working Capital Investment

(WCI)

= Rp 82.913.625.387,91

Total Capital Investment

(TCI)

= Rp 552.757.502.586,07

Break Even Point

(BEP)

= 31 %

Shut Down Point

(SDP)

= 16,75 %

Pay Out Time before taxes

(POT)

b

= 1,93 years

Pay Out Time after taxes

(POT)

a

= 2,31 years

Return on Investment before taxes

(ROI)

b

= 53,53 %

Return on Investment after taxes

(ROI)

a

= 42,82 %

Discounted cash flow

(DCF)

= 50,59 %

(2)

ABSTRACT

MANUFACTURE OF CARBON BLACK FROM RESIDU OIL

CAPACITY 55.000 TONS/YEAR (Design Reactor -201 (RE-201))

By

MONIKA RISTA

A plant producing Carbon Black by thermal cracking residu oil is planned to be in industrial plant in the region of Karawang in West Java Province. The plant would be established by considering the availability of raw materials, transportation facilities, readily available labor and environmental conditions.

Plant production capacity is planned for 55,000 tons / year, with operating time of 24 hours / day and 330 working days in a year. The raw materials used are residu oil as much as 8488,32 kg / hr.

Provision of utility plant needs a treatment system and water supply, steam supply systems, instrument air supply systems, and power generation systems. The total amount of labor needed is as much as 153 people with a business entity form Limited Liability Company (PT) which is headed by a Director who is assisted by the Director of Production and Director of Finance with line and staff organizational structure.

Following below are the result of economic analysis:

Fixed Capital Investment (FCI) = Rp 469.843.877.198,16 Working Capital Investment (WCI) = Rp 82.913.625.387,91 Total Capital Investment (TCI) = Rp 552.757.502.586,07

Break Even Point (BEP) = 31 %

Shut Down Point (SDP) = 16,75 %

Pay Out Time before taxes (POT)b = 1,93 years Pay Out Time after taxes (POT)a = 2,31 years Return on Investment before taxes (ROI)b = 53,53 % Return on Investment after taxes (ROI)a = 42,82 % Discounted cash flow (DCF) = 50,59 %

(3)

PRARANCANGAN PABRIK CARBON BLACK

DARI MINYAK RESIDU

KAPASITAS 55.000 TON/TAHUN

(Tugas Khusus Reaktor (RE-201))

Oleh

M ON I K A R I ST A

Skripsi

Sebagai salah satu syarat untuk mencapai gelar

SARJANA TEKNIK

Pada

Jurusan Teknik Kimia

Fakultas Teknik Universitas Lampung

JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS LAMPUNG

(4)

Judul Skripsi

Nama }vlalrasiswa

No. PokoklV{ahasiswa

.PRARA$CANG

PIABRIK CARBON

BLACK DARI

MINYAK

RESIDU KAPASITAS 55.OOO

TOI{/TAIIT}N

(Tugas Khusus Reaktor _GE-2OI))

MOilIIKA

RISTA

0815041M6

Tekmik

Kimia

Teknik

1 199501

I

001

Ir.

Azhar,

M,T.

IrP

19560401 199501 1 001

€ri

€*_

'5

-1.':::'i _{. :1'}

:: ' <+€ii re :::,

(5)

MENGESAHKAI\

l.

Tim Penguji

Ketua

:

Dr; Elida Purba, S.T.,M.Sc.

P-:.

a.Tqed

l,ulus Ujian Skripsi

:31

Oktobcr20l4

Sekretaris

:

Ir..Azhar,

M.T.

17 198703 1,002

(6)

PERNYATAAN

Dengan

ini

sa,va menyatakan bahwa dalam skripsi ini tidak terdapat kar,va yang

pemah dilakukan oleh orang

lain dan

sepanjang sepengetahuan saya

juga

tidak

terdapat karya atas pendapat yang ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali

.ryang secara tertulis diacu dalam naskah

ini

sebagaimana diterbitkan dalam daftar

pustaka. Selain itu saya naenyatakan pada skripsi

ini

dibuat oleh saya sendiri.

Apabila pernyataan saya

ini tidak

benar maka saya bersedia dikenai sanksi sesuai

hukum yang berlaku.

Lampung, 31 Oktober 2014

Rista

(7)

RIWAYAT HIDUP

Penulis dilahirkan di Bandar Lampung, Lampung pada 25 Juni 1990,

yang merupakan anak ketiga dari empat bersaudara pasangan Bapak

Entong Muzani dan Ibu Lili Roswati. Alamat penulis di Jalan Basuki

Rahmat No.31 Teluk Betung Utara, Bandar Lampung.

Pendidikan yang ditempuh penulis adalah SD Negeri 1 Sumur Putri (1996-2002), SMP Negeri 3

Kota Bandar Lampung (2002-2005), SMA Negeri 10 Kota Bandar Lampung (2005-2008). Pada

tahun 2008, penulis terdaftar sebagai mahasiswa Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik

Universitas Lampung melalui jalur Seleksi Nasional Masuk Perguruan Tinggi Negeri

(SNMPTN).

(8)

Dengan Menyeb

Segala puji hany a

Ata Ata

Sholawat serta salam

Kupersembahk an k a

Ay ahanda dan Ibun mendidik dan membe

dan limpahan k as menduk un g langk ah Juga k ak ak dan adik

Oca) atas doa dan se y a

Guru-guruk u sebag

Kepada al mamater

but Nama Allah yang Maha Pengasih lagi Maha Penya

PERSEMBAHAN

a milik All ah SWT, atas rahmat dan nik mat y terhi tung…

tas rahmat-Ny a semua ini k udapatk an tas k ek uatan dari-Ny a k u bisa bertahan

m selalu tercurah k epada Rasulullah Muhamm

k ary a ini sebagai tanda bak ti dan cin ta k asihk

nda tercinta (Bpk . Entong dan Ibu Roswati ), y besark ank u dengan segala doa terbaik merek a, asih say ang, selalu menguatk ank u, membi mb ahk u menuju k esuk sesan dan k ebahagian dun ik k u tercinta (Dedi, Candra, Ica), mbak ipark u semangatny a, Keponak ank u (Azk a, Fahri dan y ang selalu memberik an k eceriaan . . .

agai tanda hormatk u, t erimak asih atas ilmu y a diberik an.

terk u tercinta, semoga k elak berguna di k emud

ayang

t y ang tak

mad SAW…

hk u k epada:

, y ang telah a, k esabaran

bing dan nia ak hirat . u (Wik e dan an Dizwar)

y ang telah

(9)

MOTTO

Bukankah K ami telah melapangkan untukmu dadamu? Dan K ami

telah menghilangkan dari padamu bebanmu, yang memberatkan

punggungmu? Dan K ami tinggikan bagimu sebutan (nama)mu. K arena

sesungguhnya sesudah kesulitan itu ada kemudahan, sesungguhnya

sesudah kesulitan itu ada kemudahan. M aka apabila kamu telah selesai

(dari sesuatu urusan), kerjakanlah dengan sungguh-sungguh (urusan)

yang lain, dan hanya kepada Tuhanmulah hendaknya kamu berharap

(Q.S. Alam Nasyrah :1-8)

Orang-orang hebat di bidang apapun bukan baru bekerja karena mereka

terinspirasi, namun mereka menjadi terinspirasi karena mereka lebih

suka bekerja. M ereka tidak menyia-nyiakan waktu untuk menunggu

inspirasi.

(Ernest Newman)

Salah karena mencoba lebih mulia daripada merasa aman karena tidak

bertindak.

(10)

SANWACANA

Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT, atas karunia dan rahmatNya,

sehingga tugas akhir ini dapat diselesaikan.

Skripsi dengan judul “

Prarancangan Pabrik Carbon Black dari Minyak Residu

dengan Kapasitas 55.000 Ton/Tahun

”. Tugas akhir ini disusun dalam rangka

memenuhi salah satu syarat guna memperoleh derajat kesarjanaan (S-1) di Jurusan

Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Lampung.

Penyusunan tugas akhir ini tidak lepas dari bantuan dan dukungan dari beberapa

pihak. Oleh karena itu penulis mengucapkan terima kasih kepada :

1. Bapak Prof. Dr. Suharno, B.Sc., M.S., M.Sc., Ph.D. selaku Dekan Fakultas

Teknik Universitas Lampung.

2. Bapak Ir. Azhar, M.T., selaku Ketua Jurusan Teknik Kimia Universitas Lampung,

serta dosen pembimbing II yang telah memberikan pengarahan, masukan,

bimbingan, kritik dan saran selama penyelesaian tugas akhir ini.

(11)

5. Ibu Panca Nugrahini F, S.T., M.T. selaku Dosen Penguji I yang telah memberikan

saran dan kritik, juga selaku Dosen Pembimbing Akademik atas semua nasihat

dan motivasi serta ilmu yang telah penulis dapatkan.

6. Bapak Darmansyah., S.T., M.T. selaku Dosen Penguji II yang telah memberikan

saran dan kritik, juga selaku dosen atas semua ilmu yang telah penulis dapatkan.

7. Seluruh Dosen Teknik Kimia Universitas Lampung yang tidak bias disebutkan

satu persatu khususnya bapak ibu dosen yang telah membimbing penulis ketika

menyelesaikan Penelitian dan Kerja Praktek (Bu Mimin, Pak Hanif, Pak Heri),

atas semua ilmu dan bekal masa depan yang akan selalu bermanfaat.

8. Orangtuaku, Ayah dan Mama yang telah memberikan cinta kasih, semangat, doa,

dan bantuan materiil kepada penulis. Abang dan Adikku tercinta atas doa, cinta

dan kasih sayang yang selalu mengiringi disetiap langkahku.

9. Dewi Ayu Nabila, selaku rekan seperjuangan dalam suka dan duka yang telah

membantu penulis dalam penyelesaian laporan tugas akhir.

10. M.Rizky Mulyana, selaku partner serta pembimbing selama masa perkuliahan

dan pembelajaran tugas akhir ini yang telah memberi bantuan ilmu, semangat

serta cinta nya ;p .

11. Teman-teman angkatan 2008, Rizka, Eca, Fuzie, Ela, Anis, Eva, Adel, Dani,

Ipeh, Lisa, Wirna, Santika, Mela, Nina, Yuli, Ayi, Niar, Arjun, Oky, Nofra, Reo,

Adon, Irawan, Kriz, Alex, Hendro, Rido, Ajid, Harri. Terimakasih atas bantuan

semangatnya selama penulis menyelesaikan tugas akhir ini dan persaudaraannya

dari awal kuliah sampai sekarang. Sukses buat kita semua.

(12)

kiriman data Tugas Akhirnya sebagai contoh dalam penulisan Tugas Akhir ini.

13. Kak Didik, Kak Reza, Mba tika, Kak Eko, Kak Falah, Mba indah, terimakasih

telah membantu masalah-masalah disetiap kesulitan dalam menyelesaikan Tugas

Akhir ini.

14. Serta semua pihak yang tidak bias disebutkan satu persatu yang telah membantu

penulis dalam penyusunan laporan Tugas Akhir ini.

Akhir kata, karya terbaik penulis ini semoga dapat bermanfaat dan berguna bagi kita

semua. Aamiin.

Bandar Lampung, November 2014

Penulis

(13)

DAFTAR ISI

DAFTAR TABEL DAFTAR GAMBAR

Halaman

I. PENDAHULUAN

A. Latar Belakang ... 1

B. Kegunaan Produk ... 2

C. Penentuan Kapasitas Rancangan Pabrik ... 3

D. Lokasi Pabrik ... 10

II. DESKRIPSI PROSES A. Jenis- Jenis Proses ... 15

B. Pemilihan Proses ... 17

C. Deskripsi Proses ... 28

III. SPESIFIKASI BAHAN BAKU DAN PRODUK A. Bahan Baku ... 30

B. Produk ... 31

IV. NERACA MASSA DAN NERACA ENERGI A.Neraca Massa ... 32

B. Neraca Energi ... 37

V. SPESIFIKASI PERALATAN A. Peralatan Proses ... 40

B. Peralatan Utilitas ... 54

VI. UTILITAS A. Unit Pendukung Proses ... 79

1. Unit Penyedia Air ... 79

2. Unit PenyediaSteam ... 87

3. Unit Penyedia Udara Instrumen ... 89

4. Unit Pembangkit Tenaga Listrik ... 89

5. Unit Pengadaan Bahan Bakar ... 89

B. Laboratorium ... 90

(14)

VII. TATA LETAK DAN LOKASI PABRIK

A. Lokasi Pabrik... 96

B. Tata Letak Pabrik... 99

C. Tata Letak Alat Proses ... 103

VIII. ORGANISASI DAN MANAJEMEN PERUSAHAAN A. Bentuk Perusahaan ... 105

B. Struktur Organisasi Perusahaan ... 106

C. Tugas Dan Wewenang ... 110

D. Status Karyawan Dan Sistem Penggajian... 118

E. Pembagian Jam Kerja Karyawan ... 118

F. Penggolongan Jabatan Dan Jumlah Karyawan... 121

G. Kesejahteraan Karyawan ... 125

XI. INVESTASI DAN EVALUASI EKONOMI A. Investasi ... 128

B. Evaluasi Ekonomi ... 132

C. Angsuran Pinjaman ... 134

D.Discounted Cash Flow ...134

X. SIMPULAN DAN SARAN A. Simpulan ... 136

B. Saran ... 136

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN A PERHITUNGAN NERACA MASSA LAMPIRAN B PERHITUNGAN NERACA ENERGI

LAMPIRAN C PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN PROSES LAMPIRAN D PERHITUNGAN UTILITAS

(15)

DAFTAR TABEL

Tabel Halaman

1.1. Data Impor Carbon Black di Indonesia 2007-2011 ... 3

1.2. Konsumsi Carbon Blackpada Industri Ban, Tinta, Cat ... 5

1.3. Data Produksi Carbon BlackYang Telah Ada ... 7

1.4. Perkiraan Konsumsi Carbon Black Pada Beberapa Industri .. 10

2.1. Perbandingan Proses Pembuatan Carbon Black ... 17

2.2. Harga Produk dan Bahan Baku ... 18

2.3. Perbandingan Proses Produksi Carbon Black ... 27

4.1. Neraca Massa Heater 1 (HE-101) ... 33

4.2. Neraca Massa Heater 2(HE-102) ... 33

4.3. Neraca Massa Reactor(RE-201)... 34

4.4. Neraca MassaQuencher(Q-201) ... 34

4.5. Neraca MassaBlower1(BP-301)... 35

4.6. Neraca MassaCyclone(CL-301) ... 35

4.7. Neraca MassaBlower 2(BP-302) ... 36

4.8. Neraca MassaCyclone 2(CY-302)... 36

4.9. Neraca Panas Heater 1 (HE-101)... 37

4.10. Neraca PanasHeater 2(HE-102)... 37

4.11. Neraca Panas Reactor(RE-201) ... 38

4.12. Neraca Panas Blower 1 (BP-301) ... 39

4.13. Neraca Panas Blower 2(BP-302)... 39

5.1. SpesifikasiStorage Tank Feed(ST-101)... 40

5.2. SpesifikasiStorage Tank Fuel(ST-102)... 41

5.3. SpesifikasiSolid Storage (SL-301)... 42

5.4. SpesifikasiReactor(RE-201)... ... 43

(16)

vi

5.6. SpesifikasiHeater 2(HE-102)... ... 45

5.7. SpesifikasiCycone 1(CY-301)... ... 46

5.8. SpesifikasiCyclone 2 (CY-302)... ... 47

5.9. Spesifikasi Screw Conveyor (SC-301) ... 48

8.1. Spesifikasi Bucket Elevator(BE-301) ... 48

8.2. Spesifikasi Belt Conveyor1 (BC-301)... ... . 49

8.3. Spesifikasi Belt Conveyor 2(BC-302) ... 50

9.1. Spesifikasi Process Pump (PP-301)... 51

9.2. SpesifikasiProcess Pump (PP-302) ... 51

9.3. Spesifikasi Process Pump (PP-303) ... 52

9.4. Spesifikasi Process Pump (PP-304) ... 52

9.5. Spesifikasi Blower 1 (BP-301)... 53

5.18. Spesifikasi Blower 2(BP-302) ... 53

5.19. Spesifikasi Bak Sedimentasi (BS- 401) ... 54

5.20. Spesifikasi Bak Penggumpal (BP –401) ... 54

5.21. SpesifikasiClarifier(CF-401)... 55

5.22. SpesifikasiSand Filter(SF – 402) ... 55

5.23. SpesifikasiCation Exchanger(CE – 401) ... 56

5.24. SpesifikasiAnion Exchanger(AE-401)... 56

5.25. SpesifikasiDaerator(DA – 403) ... 57

5.26. SpesifikasiBoiler(B– 401)... 57

5.27. Spesifikasi Filtered Water Tank(FWT – 401)... 58

5.28. Spesifikasi Tangki Air Domestik (TAD – 401) ... 59

5.29. Spesifikasi Tangki Air Hydrant (TAH – 401)... 59

5.30. Spesifikasi Tangki Air Kondesat (TAK-401) ... 60

5.31. Spesifikasi Air Blower (TAB – 401) ... 60

5.32. Spesifikasi Tangki Asam Sulfat (TAS – 401)... 61

5.33. Spesifikasi Tangki Air Demin ( TAD –401)... 62

5.34. Spesifikasi Tangki Alum (TA –401) ... 62

5.35. Spesifikasi Tangki Klorin (TK –401) ... 63

5.36. Spesifikasi Tangki Soda Kaustik 1 (TSK-401) ... 63

(17)

vii

5.38. Spesifikasi Tangki Hidrazin (TH – 401)... 65

5.39. Spesifikasi Pompa Utilitas (PU-401)... 65

5.58. Spesifikasi Blower Steam (B –401)... 74

5.59. SpesifikasiCyclone(CY–401) ... 75

5.60. Spesifikasi Air Dryer (AD –401)... 75

5.61. Spesifikasi Air Compressor(AC-401)... 76

5.62. Spesifikasi Blower Udara 1 (BU –401) ... 76

5.66. Spesifikasi Genset (GS-501) ... 77

5.67. Spesifikasi Tangki BBM (TB – 401)... 78

6.1. Kebutuhan Steam... 80

(18)

viii

6.3. Tingkatan Kebutuhan Informasi dan Sistem Pengendalian ... 94

6.4. Pengendalian Variabel Utama Proses... 95

8.1. Jadwal Kerja Masing-Masing Regu... 120

8.2. Perincian Tingkat Pendidikan ... 121

8.3. Jumlah Operator Berdasarkan Jenis Alat Proses... 122

8.4. Jumlah Operator Berdasarkan Jenis Alat Utilitas... 122

8.5. Jumlah Karyawan ... 123

9.1. Fixed Capital Investment ... 129

9.2. Manufacturing Cost... 130

9.3. General Expenses... 131

9.4. Biaya Administratif ... 131

(19)

DAFTAR GAMBAR

Gambar Hal

1.1 Grafik Impor Carbon Black ... 4

1.2 Grafik Konsumsi Carbon Blackpada Industri Ban, Cat dan Tinta...6

1.3 Produksi Carbon Blackyang Telah Ada...8

2.1 Blok Diagram Proses Pembuatan Carbon Black...29

6.1 Diagram Alir Pengolahan Air ...82

7.1 Lokasi Pabrik ... 97

7.2 Tata Letak PabrikCarbon Black...102

7.3 Tata Letak Alat Proses ...104

8.1 Struktur Organisasi Perusahaan ...109

9.1 Grafik Analisis Ekonomi ...133

(20)

BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang Pendirian Pabrik

Awalnya carbon black hanya digunakan sebagai agen penguat dalam ban. Namun, karena sifatnya yang unik, penggunaan carbon black telah diperluas dalam industri meliputi tinta printer, toner mesin fotokopi, reinforcing agent pada penggunaan bahan plastik, kertas, dan bahan bangunan. Tujuan penggunaannya sebagai zat pigmen, absorpsi sinar UV, elektronik dan juga dalam berbagai produk sehari-hari.

Carbon black didefinisikan sebagai bahan hitam yang berbentuk bubuk atau granula. Terbentuk melalui proses pembakaran bahan bakar hidrokarbon seperti minyak, gas, atau acetylene dengan suplai udara berlebih. Proses ini dilakukan pada temperatur antara 1200-1900°C (650-1040°F). Hal ini menghasilkan asap hitam yang komposisinya sebagian besar adalah carbon

black dalam bentuk partikel kecil dan disertai gas buangnya (tail gas).

Terdapat enam jenis produk carbon black yang diproduksi dengan cara oil

furnace, yaitu: GPF (General purpose), FEF (Fast Extruding), HAF (High

Abrasion), ISAF (Intermediate abrasion), SAF (Superabrasion), CF

(21)

2

Carbon black merupakan important member of the family of industrial carbons (Kirk&Othmer,1985). Di Indonesia, permintaan carbon black semakin meningkat seiring dengan berkembangnya industri-industri tersebut. Saat ini di Indonesia telah berdiri pabrik carbon black dengan kapasitas 130.000 ton/tahun, yaitu PT Cabot Indonesia (Cilegon). Tapi mengingat kebutuhan akan carbon black diprediksikan akan terus meningkat, maka pendirian pabrik carbon black ini diharapkan dapat memenuhi kebutuhan tersebut. Di samping itu, pendirian pabrik juga dapat menciptakan lapangan kerja pada sektor industri serta meningkatkan devisa negara. Ketersediaan bahan baku pembuatan carbon black (minyak berat) yang melimpah di Indonesia juga menjadi salah satu alasan pendirian pabrik ini, apalagi belum banyak industri yang memanfaatkan minyak berat sebagai bahan baku.

1. Kegunaan Produk

Adapun kegunaan Carbon blackadalah sebagai berikut : 1. Bahan penguat karet

Carbon black adalah bahan aditif penguat karet yang banyak digunakan dalam sebagian besar produk karet. Dalam hal kendaraan, sejumlah besar

carbon black digunakan untuk ban. Sebagai tambahan, carbon black digunakan bersama karet untuk menahan getaran gempa bumi, pada sol sepatu dan banyak produk lainnya.

2. Warna dan pigmen untuk Tinta

(22)

3

Carbon black juga cocok digunakan sebagai pigmen untuk bahan plastik, bahan baku cat serta sebagai bahan pelapis kabel dan produk lainnya.

2. Analisa Pasar

Analisis pasar merupakan langkah untuk mengetahui seberapa besar minat pasar terhadap suatu produk. Adapun analisis pasar meliputi data impor, data konsumsi, dan data produksi carbon black.

i. Data Impor

Industri-industri yang menggunakan carbon black sebagai bahan baku tambahan, seperti industri ban, cat maupun tinta cetak. Berikut ini data impor

carbon blackdi Indonesia pada beberapa tahun terakhir.

Tabel 1.1 Data impor carbon blackdi Indonesia Tahun 2007 - 2011

Tahun

ke-Tahun Jumlah

Impor _Sumber

(ton)

1 2007 44.449 _{Badan Pusat Statistik,2008} 2 2008 55.413 _{Badan Pusat Statistik,2009} 3 2009 91.440 _{Badan Pusat Statistik,2010} 4 2010 105.156 _{Badan Pusat Statistik,2011} 5 2011 120.930 _{Badan Pusat Statistik,2012}

(Badan Pusat Statistik, 2007-2011) Dari data Badan Pusat Statistik di Indonesia menunjukkan bahwa kebutuhan

(23)

4

dapat menekan angka kebutuhan impor dimana hal ini juga bisa dilihat pada Gambar 1.1.

Gambar 1.1 Grafik Impor Carbon black

Berdasarkan Gambar.1 grafik impor carbon black untuk Indonesia di atas, dapat dilihat bahwa kebutuhan carbon black mengalami kenaikan yang cukup berarti setiap tahunnya. Oleh karena itu produksi carbon black perlu realisasikan di Indonesia dengan tujuan untuk memenuhi sendiri seluruh kebutuhan dalam negeri. Berdasarkan regresi linier pada kurva impor carbon

blackdiperoleh persamaan sebagai berikut : Y = -906,5 x2+ 25710 x + 16321

= -906,5 (10)2_{+ 25710 (10) + 16321} _{. . . (1)}

ii. Data Konsumsi

Carbon black banyak dimanfaatkan untuk bahan aditif penguat karet yang banyak digunakan dalam sebagian besar produk karet yaitu digunakan untuk ban, warna dan pigmen tinta cetak serta bahan baku cat. Adapun data

y = 20271x + 22666 R² = 0.9675

y = -906.5x2_{+ 25709x + 16321} R² = 0.9702

0 50000 100000 150000

0 1 2 3 4 5 6

(24)

5

kandungan carbon black pada industri penghasil ban adalah 23 % (K.

Makuuchi et al. ), warna dan pigmen untuk tinta cetak adalah 10 % (Anonim, 2013), sedangkan untuk bahan baku cat mengandung 25 % carbon black ( Miki, Paulus ). Maka data konsumsi carbon black pada industri ban, cat dan tinta cetak terdapat pada Tabel 1.2.

Tabel 1.2. Konsumsi Carbon blackPada Industri Ban, Tinta dan Cat

Tahun

Konsumsi Carbon black

pada industri ban (Ton)

Konsumsi carbon blackpada pembuatan tinta

(Ton)

Konsumsi carbon blackPada pembuatan cat

(Ton)

Total Konsumsi Carbon black

(Ton)

2009 147.625,7 1534 42.825 191.984,7

2010 155.048,5 1564 45.487,5 202.100

2011 179.042,1 1700 79.763,25 260.505,4

2012 198.748,5 1900 93.000 293.648,5

Sumber: Tempo.co, 2012 Laporan Tahunan Kementerian Perindustrian, 2012

(25)

6

Gambar 1.2 Grafik Konsumsi Carbon blackpada Industri Ban, Cat dan Tinta

Berdasarkan regresi linier pada grafik konsumsi carbon black pada beberapa industri diperoleh persamaan sebagai berikut :

y = 5757x2_{+ 7554,9 x + 174995} _{. . . .} ₍₂₎

iii. Data Produksi

Pabrik carbon black yang sudah beroperasi di Indonesia dan perkembangan data produksi setiap tahunnya adalah sebagai berikut:

y = 5757x2_{+ 7554.9x + 174995} R² = 0.9614

0 50000 100000 150000 200000 250000 300000 350000

0 2 4 6

Konsumsi Carbon Black pada Industri ban, cat dan tinta

Keubut uhan Carbon Black pada ban, cat dan t int a

(26)

7

Tabel 1.3. Data Produksi Carbon blackYang Telah Ada

Tahun

Produksi Carbon black PT Cabot Indonesia

(Ton)

2010 100.000

2011 120.000

2012 150.000

2013 180.000

Sumber: Tempo.co, 2012 Laporan Tahunan PT. Cabot Indonesia, 2012

(27)

8

Gambar 1.3. Produksi carbon blackyang telah ada

Berdasarkan regresi linier pada grafik produksi carbon black yang telah ada diperoleh persamaan sebagai berikut :

y = 2500x2+ 14500x + 82500 . . . (3)

iv. Kapasitas Produksi Pabrik

Kapasitas produksi suatu pabrik ditentukan berdasarkan kebutuhan konsumsi produk dalam negeri, data impor, serta data produksi yang telah ada, sebagaimana dapat dilihat dari berbagai sumber, misal dari Biro Pusat Statistik, dari biro ini dapat diketahui kebutuhan akan suatau produk untuk memenuhi kebutuhan dalam negeri dari data industri yang telah ada. Berdasarkan data-data ini, kemudian ditentukan besarnya kapasitas produksi. Adapun persamaan kapasitas produksi adalah sebagai berikut:

y = 2500x2_{+ 14500x + 82500} R² = 0.9986

0 20000 40000 60000 80000 100000 120000 140000 160000 180000 200000

0 1 2 3 4 5

Produksi Carbon Black PT Cabot Indonesia

(28)

9

KP = DK – DI – DP . . . (4)

Dimana;

KP = Kapasitas Produksi Pada Tahun X

DK = Data Konsumsi Pada Tahun X

DI = Data Impor Pada Tahun X

DP = Data Produksi Telah Ada Pada Tahun X

Diasumsikan pabrik akan didirikan pada tahun 2016, maka berdasarkan persamaan 1 diperoleh data impor pada tahun 2016 sebesar :

y = -906,5 x2+ 25710 x + 16321

= -906,5 (10)2_{+ 25710 (10) + 16321}

= 182.771 ton

Berdasarkan persamaan 2 diperoleh data konsumsi pada tahun 2016 sebesar : y = 5757x2 + 7554,9 x + 174995

= 603.882,2 ton

Berdasarkan persamaan 3 diperoleh data produksi pada tahun 2016 sebesar : Y = 2500x2_{+ 14500x + 82500}

= 306.500 ton

Maka perkiraan kebutuhan carbon blackpada tahun 2016 adalah :

KP = DK – DI – DP

(29)

10

KP = 114.611,2 ton

Perkiraan konsumsi carbon black pada beberapa industri disekitar Jawa Barat

pada tahun 2016 adalah sebagai berikut :

Tabel 1.4 Perkiraan Konsumsi Carbon blackpada Beberapa Industri

No. Nama Perusahaan Konsumsi Carbon black_(ton) pada tahun 2016 1 PT. Bridgestone Tyre 30.834,72

2 PT. Goodyear Indonesia 8.776,80 3 PT. Sumi Rubber Indonesia 12.146,76 4 PT. Suryaarya Rubberindo 1.531,80

5 PT. Hi-Tech 266,00

6 PT. Cemani Toka 1.293,20

Total 54.849,28

Berdasarkan pertimbangan di atas dan berbagai persaingan yang akan tumbuh pada tahun 2016 maka kapasitas pabrik carbon blackyang diperkirakan bediri pada tahun 2016 adalah 55.000 ton. Besarnya kapasitas ini logis untuk didirikan, karena lebih rendah dari total peluang kebutuhan carbon blackpada tahun 2016. Dengan didirikannya pabrik ini, diharapkan produksi carbon

blackdi dalam negeri dapat lebih ditingkatkan daya gunanya.

3. Pemilihan Lokasi Pabrik

(30)

11

bahan baku, pemasaran, penyediaan tenaga listrik, penyediaan air, jenis transportasi, kebutuhan tenaga kerja, tinggi rendahnya pajak, keadaan masyarakat, karakteristik lokasi, dan kebijaksanaan pemerintah.

Pabrik carbon black akan didirikan di Kawasan Industri Karawang, Jawa Barat. Adapun faktor–faktor yang harus dipertimbangkan adalah sebagai berikut:

i. Faktor Primer

Faktor Primer ini secara langsung mempengaruhi tujuan utama dari pabrik yang meliputi produksi dan dan distribusi produk yang diatur menurut macam dan kualitas, waktu dan tempat yang dibutuhkan konsumen pada tingkat harga yang terjangkau sedangkan pabrik masih memperoleh keuntungan yang wajar. Faktor primer meliputi :

a. Penyediaan Bahan Baku

(31)

12

b. Pemasaran Produk

Faktor yang perlu diperhatikan adalah letak wilayah pabrik yang membutuhkan carbon black dan jumlah kebutuhannya. Daerah Karawng merupakan daerah yang strategis untuk pendirian suatu pabrik karena dekat dengan kawasan industri di Jawa Barat dan sekitarnya.

c. Sarana Transportasi

Sarana dan prasarana transportasi sangat diperlukan untuk proses penyediaan bahan baku dan pemasaran produk. Kawasan Industri Karawang dekat dengan pelabuhan Tanjung Priok yang mempermudah pengiriman produk. Selain itu kawasan ini juga dekat dengan saran dan prasarana transportasi seperti bandara Soekarno-Hatta dan sarana pengangkutan dengan kereta api maupun jalan raya, sehingga memberi kemudahan dalam operaisional adsministrasi dan pengelolaan manajemen.

d. Utilitas

(32)

13

cadangan. Untuk kebutuhan bahan bakar dapat diperoleh dari pertamina.

e. Tenaga Kerja

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

ii. Faktor Sekunder a. Perluasan Areal Pabrik

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

b. Karakteristik Lokasi

Karakteristik lokasi menyangkut iklim di daerah tersebut serta kondisi sosial dan sikap masyarakatnya yang sangat mendukung bagi sebuah kawasan industri terpadu.

c. Kebijaksanaan Pemerintah

(33)

14

d. Kemasyarakatan

(34)

BAB II

DESKRIPSI PROSES

A.

Proses Pembuatan Carbon Black

Menurut prinsip dasarnya metode pembuatan

Carbon Black

ini pada jaman dahulu

sangat sederhana, yaitu dengan cara pembakaran gas penerangan dengan jumlah udara

yang terbatas sehingga terbentuk jelaga yang berfungsi sebagai

Carbon Black

dari gas

alam yang pertama kali di New Cumberland, Amerika Serikat pada tahun 1872 dengan

Channel Proses. (Kirk and Otmer,1949 ). Dengan adanya permintaan

Carbon Black

yang

meningkat, metode produksi Carbon Black mengalami perkembangan. Dua proses yang

paling banyak digunakan di dunia adalah

Furnace Black Proses

dan

Thermal Black

Proses. Furnace Black Proses

lebih banyak digunakan daripada

Thermal Black Proses

(

Anonim,2013)

A.1. Proses Furnace Black atau Oil Furnace

Proses ini ditemukan pada tahun 1992. Umpannya berupa gas alam atau minyak residu.

(35)

16

Reaksi pembakaran:

C

20

H

42

+ 61 O

2

→

20 CO

2

+ 21 H

2

O

Reaksi perengkahan:

C

20

H

42

→ 2

0 C + 21 H

2

Minyak residu bersama

–

sama dengan udara dibakar dalam

furnace

dengan nyala api

yang terbuka. Pemanasan dalam

furnace

pada suhu 1200 - 1600

0

C. Minyak residu

sebagai bahan baku dibakar dalam

furnace

dengan mengatur perbandingan jumlah massa

antara udara dan minyak residu agar dihasilkan asap

carbon

sebanyak mungkin ( Kirk

Otmer, 1968 ). Asap

carbon

didinginkan dalam

quencher

, kemudian dimasukkan ke

dalam

Cyclone

untuk memisahkan

Carbon Black

dengan gas-gas produk sampingnya,

yang kemudian produk di masukkan ke dalam

pelletizer

agar produk carbon black

memiliki ukuran yang sama dan disimpan dalam

storage tank

yang kemudian siap

dikemas ( Anonim,2013 ). Rata

–

rata ukuran diameter partikel carbon black 600

–

800

Å. Yield yang dihasilkan berkisar 65 - 98 % ( Kirk Otmer, 1968 ).

A.2. Proses Termal Black

Proses ini ditemukan pada tahun 1916. Umpannya dipakai gas alam, reaksi yang terjadi :

CH

4

→ C + 2H

2

(36)

17

generator lain di mana akan terjadi peruraian gas alam menjadi C dan H

2

ketika melewati

Checker.

Pemanasan

valve

otomatis dan kontrol aliran akan mengubah

–

ubah tiap

generator dari siklus produksi ke siklus re - heat ( pemanasan kembali ) setiap lima menit

sehingga aliran produksi konstan. Gas dari generator dilewatkan pendingin agar

carbon

black

–

nya tersuspensi, sehingga suhunya turun menjadi 125 ˚C, kemudian disingkirkan

dengan

cyclon

–

collecktors

yang diikuti dengan

bag filter

untuk pemisahan.

Carbon

black

yang terkumpul diproses melalui

separator magnetis, screen, hammer

–

mill

dan

pelletizer

kemudian dikemas. Rata

–

rata ukuran diameter partikel

Carbon - Black

4000

–

5000 Å. Yield yang dihasilkan pada proses ini yaitu 60

–

90% ( Kirk Otmer, 1968 ).

B.

Pemilihan Proses

[image:36.595.100.484.501.636.2]

Pemilihan proses dilakukan dengan membandingkan keuntungan dan kerugian semua

proses pembuatan carbon black yang telah diuraikan di atas sebagai berikut:

Tabel 2.1. Perbandingan proses pembuatan carbon black

No.

Keterangan

Jenis Proses

1

2

1.

Bahan baku utama

Minyak residu

Gas Alam

2.

Kondisi Operasi

1200-1600

˚C

1300

˚C

3.

Yield

65

–

98%

60

–

90%

(37)

18

B.1. Kelayakan Ekonomi

Harga-harga bahan baku dan produk untuk kedua proses diatas dapat dilhat pada Tabel

2.2.

T

abel 2.2

Harga Produk, dan bahan baku

No Nama Bahan

Harga

( $)/Kg

Harga

(Rp)/kg

1

2

3

Carbon Black*

Metana*

Minyak Residu**

0,875

0,535

0,35

8.800

5.400

3.500

Keterangan : *Alibaba.com dan **PT. PERTAMINA

Kurs 1$ = Rp. 10.070 (Bank Indonesia)

Tangal akses: 19 Juli 2013

Untuk menghitung perolehan keuntungan kasar dapat digunakan persamaan berikut

ini :

Keuntungan = Harga Jual Produk

–

Harga Beli Bahan Baku

1.

Reaksi yang menggunakan bahan baku minyak residu dengan proses

Furnace Black

C

20

H

42 (l)

20 C

(s)

+ 21 H

2 (g)

1 : 20 : 21

[image:37.595.107.414.205.424.2]

(38)

19

Produk yang terbentuk pada reaksi diatas adalah C.

Jika pada reaksi tersebut C yang terbentuk sebanyak 1 kg, maka :

Mol C yang terbentuk =

BM massa

=

= 83,33 mol

Berdasarkan perbandingan stoikiometri, maka :



Mol C

20

H

42

yang bereaksi =

Mol C yang terbentuk

=

= 4,17 mol

Massa C20H42 yang bereaksi = 4,17 mol x 282 gr/mol

= 1175,94 gr =

1,176 kg

Jadi untuk menghasilkan 1 kg C dibutuhkan biaya bahan baku sebesar :

C

20

H

42 =

Rp. 3.500/kg

x

1,176

kg

= Rp.

Jadi keuntungan = harga produk

–

harga bahan baku

= Rp. 8.800

–

Rp. 4.115

=

Rp. 4.685

2.

Reaksi yang menggunakan bahan baku gas alam dengan proses Thermal

Black

CH

4 (g)

C

(s)

+ 2 H

2 (g)

1 : 1 : 1

BM

16 12 2

Produk yang terbentuk pada reaksi diatas adalah C.

mol gr

gr

/ 12

1000

20 1

mol x83,33

(39)

20

Jika pada reaksi tersebut C yang terbentuk sebanyak 1 kg, maka :

Mol C yang terbentuk =

BM massa

=

= 83,33 mol

Berdasarkan perbandingan stoikiometri, maka :



Mol CH

4

yang bereaksi = Mol C yang terbentuk

= 83,33 mol

Massa CH4 yang bereaksi = 8,33 mol x 16 gr/mol

= 1333,3 gr =

1,33 kg

Jadi untuk menghasilkan 1 kg C dibutuhkan biaya bahan baku sebesar :

CH

4 =

Rp. 5.400/kg

x

1,33

kg

= Rp. 7.199

Jadi keuntungan

= harga produk

–

harga bahan baku

= Rp. 8.800

–

Rp. 7.199

=

Rp. 1.600

B.2 Pemilihan proses meninjau dari panas reaksi (

ΔH

R

)

ΔH menunjukkan panas reaksi yang dihasilkan selama proses berlangsungnya reaksi

kimia, seperti pada reaksi pembentukkan produk berupa Tetrahydrofuran. Besar atau

kecil nilai ΔH tersebut menunjukkan jumlah energi yang dibutuhkan maupun

dihasilkan.

ΔH bernilai positif (+) menunjukkan bahwa reaksi tersebut membutuhkan

panas untuk berlangsungnya reaksi sehingga semakin besar ΔH maka semakin besar

juga energi yang dibutuhkan. Sedangkan ΔH bernilai negatif (

-) menunujukkan bahwa

reaksi tersebut menghasilkan panas selama proses berlangsungnya reaksi. Sehingga

mol gr

gr

/ 12

(40)

21

nilai

ΔH

tiap reaksi perlu dihitung untuk menentukan apakah reaksi tersebut bersifat

menghasilkan panas atau membutuhkan panas.

Data dari : Coulson Appendix C 4

th

edition diperoleh

Δ

H

of

pada 298

o

K:

Δ

H

o

C

20

H

24

= -415,87

kJ/mol

Δ

H

o

CH

4

= -74,86

kJ/mol

Δ

H

o

C

= 716,70

kJ/mol

Δ

H

o

H2

= 0

kJ/mol

1.

Proses Furnace Black

C

20

H

42(l)

20 C + 21 H

2

ΔH

o

R (298oK)

= ΔH

o

produk -

ΔH

o

reaktan

= (ΔH

o

C

+ ΔH

o

H

2

) -

(ΔH

o

C

29

H

60

)

= (716,70)

–

(-415,87)

= 1172, 7 kj/kmol

(endoterm)

Menghitung

=

          



2 1 2 1 tan T T R

R ΔH Cp dT Cp dT

ΔH T T reak produk            



15 , 527 15 , 298 reaktan 1873,15 298,15 produk K) (298,15 R ,15K) (1873

R ΔH Cp dT Cp dT

ΔH  : dT Cp 2 1 T T



dT T D CT BT A T T



         2 1 2 2 ) 1 1 ( ) ( 3 ) ( 2 ) ( 1 2 3 1 3 2 2 1 2 2 1 2 T T D T T C T T B T T

A       

(41)

22

= -7,353 x (1873,15

–

298,15) + 6,95 x 10

-2

/2 x (1873,15

2

–

298,15

2

) + (-6,4 x 10

-5

/3)

x (1873,15

3

–

298,15

3

) + (2,85x10

-8

) x (1/1873,15

2

-298,15

2

)

= 55,193 Kj/mol

=

= 25,399 x (1873,15

–

298,15) + 2,02 x 10

-2

/2 x (1873,15

2

–

298,15

2

) + (-3,85 x 10

-5

/3) x (1873,15

3

–

298,15

3

) + (3,19x10

-8

) x (1/1873,15

2

-298,15

2

)

= 88, 433 Kj/mol

=

= -22,383 x (1873,15

–

298,15) + 1,94 x 10

-2

/2 x (1873,15

2

–

298,15

2

) + (-1,12 x 10

-3

/3) x (1873,15

3

–

298,15

3

) + (2,53x10

-7

) x (1/1873,15

2

-298,15

2

)

= 2,331 Kj/mol

= 1172, 7 kj/mol +

= 1.313,9 Kj/mol

2.

Proses Thermal Black

CH

4 (g)

C

(s)

+ 2H

2 (g)



15 , 1873 15 , 298 ) ( 2 g produk H CpdT



15 , 573 15 , 298 ) ( 42 20 tan l

reak C H

CpdT           



R ΔH Cp dT Cp dT

ΔH 

 

(42)

23

ΔH

o

R (298oK)

= ΔH

o

produk -

ΔH

o

reaktan

= (ΔH

o

C + ΔH

o

2H2) -

(ΔH

o

CH4)

= (716,70)

–

(-74,86)

= 791,56 kj/kmol

Menghitung

=

= -7,353 x (1573,15

–

298,15) + 6,95 x 10

-2

/2 x (1573,15

2

–

298,15

2

) + (-6,4 x 10

-5

/3)

x (1573,15

3

–

298,15

3

) + (2,85x10

-8

) x (1/1573,15

2

-298,15

2

)

= 34,576 Kj/mol

=

= 25,399 x (1573,15

–

298,15) + 2,02 x 10

-2

/2 x (1573,15

2

–

298,15

2

) + (-3,85 x 10

-5

/3) x (1573,15

3

–

298,15

3

) + (3,19x10

-8

) x (1/1573,15

2

-298,15

2

)

= 55, 510 Kj/mol

          



2 1 2 1 tan T T R

R ΔH Cp dT Cp dT

ΔH T T reak produk            



R ΔH Cp dT Cp dT

ΔH  : dT Cp 2 1 T T



dT T D CT BT A T T



         2 1 2 2 ) 1 1 ( ) ( 3 ) ( 2 ) ( 1 2 3 1 3 2 2 1 2 2 1 2 T T D T T C T T B T T

A       

(43)

24

=

= -22,383 x (303,15

–

298,15) + 1,94 x 10

-2

/2 x (303,15

2

–

298,15

2

) + (-1,12 x 10

-3

/3)

x (303,15

3

–

298,15

3

) + (2,53x10

-7

) x (1/303,15

2

-298,15

2

)

= -1373,14 Kj/mol

= 791,56 kj/mol +

= 2.254,79 Kj/mol

B.3. Pemilihan proses meninjau da

ri energi Gibbs (ΔG

o

).

ΔG

o

menunjukkan spontan atau tidak spontannya suatu reaksi kimia. ΔG

o

bernilai

positif (+) menunjukkan bahwa reaksi tersebut tidak dapat berlangsung secara

spontan, sehingga dibutuhkan energi tambahan dari luar. Sedangkan ΔG

o

bernilai

negatif (-) menunujkkan bahwa reaksi tersebut dapat berlangsung secara spontan dan

hanya sedikit membutuhkan energi. Oleh karena itu, semakin kecil atau negatif ΔG

o

maka reaksi tersebut akan semakin baik karena energi yang dibutuhkan untuk

berlan

gsungnya reaksi semakin kecil. Maka, perlu ditentukan ΔG

o

masing masing

reaksi untuk mengetahui apakah reaksi tersebut dapat berlangsung spontan atau tidak.

Data dari : Coulson Appendix C 4

th

edition diperoleh :

Δ

G

o

pada 298

o

K :

Δ

G

o

C

20

H

42

= 162,41

kJ/mol

Δ

G

o

CH

4

= -50,87

kJ/mol



15 , 303 15 , 298 ) ( 4 tan g

reak C H

CpdT           



R ΔH Cp dT Cp dT

ΔH 

 

(44)

25

Δ

G

o

C

= 671,30

kJ/mol

Δ

G

o

H

2

= 0

kJ/mol

1.

Proses Furnace Black

C20H42(l)

20 C(s) + 21 H2(g)

ΔG

o

(298

o_K)

= ΔG

o

produk -

ΔG

o

reaktan

= (ΔG

o

C + ΔG

o

H

2

) -

(ΔG

o

C

29

H

60

)

= (671,30)

–

(162,41)

= 508,89 kj/kmol

ΔG

o

(1873,15oK)

=

Δ

A (T-To) + (T

2

-T

o2

) + (T

3

-T

o3

) + (T

4

-T

o4

)

= 445,33 (1873,15-298,15) + (1873,15

2

–

298,15

2

) +

(1873,15

3

–

298,15

3

)+ (1873,15

4

–

298,15

4

)

= 50.982,278 Kj/kmol

=

Δ

A(ln T

–

ln T

o

) +

Δ

B(T-T

o

)+ (T

2

- T

o2

) + (T

3

- T

o3

)

= 445,33 (ln 1873,15

–

ln 298,15) + -1937,71 (1873,15-298,15) +

(1673

2

- 298

2

) + (1673

3

- 298

3

)

= -665,165 kJ/kmo

= 508,89 + 50.982,278

–

1873 - (-665,165)

dT

R Cp R T_T

o 



T dT R Cp R T_T

o 



T dT R Cp RT T G H T dT R Cp R H

G T_T

(45)

26

= 47.984,13 kJ/kmol

2.

Proses Thermal Black

CH

4(l)

C

(s)

+ 2 H

2(l)

ΔG

o

(298oK)

= ΔG

o

produk -

ΔG

o

reaktan

= (ΔG

o

C + ΔG

o

2H

2

) -

(ΔG

o

CH

4

)

= (671,30- (-50,87)

= 722,17 kj/kmol

ΔG

o

(1573,15

o_K)

=

Δ

A (T-To) + (T

2

-T

o2

) + (T

3

-T

o3

) + (T

4

-T

o4

)

= 27,682 (1573,15-298,15) + (1573,15

2

–

298,15

2

) +

(1573,15

3

–

298,15

3

)+ (1573,15

4

–

298,15

4

)

= 66.851,65 Kj/kmol

=

Δ

A(ln T

–

ln To) +

Δ

B(T-To)+ (T

2

- To

2

) + (T

3

- To

3

)

= 27,682 (ln 1573,15

–

ln 298,15) + 0,0358 (1573,15-298,15) +

(1573,15

2

–

298,15

2

) + (1573,15

3

–

298,15

3

)

= 45,47 kJ/kmol

= 722,17 + 66.851,65

–

1573 - (45,47)

= 67.231,45 kJ/kmol

dT R Cp R T_T

o 



T dT R Cp R T_T

o 



T dT R Cp RT T G H T dT R Cp R H

G T_T

o T R o T R o T T T R o T R o o o                  

 ( ) ( 0)



( 0) ( 0)



(46)

27

Tabel 2.3. Perbandingan proses produksi Carbon Black

No Keterangan

Furnace Black

Thermal Black

1

Bahan baku

Minyak Residu

Gas Alam

2

Biaya Bahan Baku

(/kg produk)

Rp. 3.500

Rp. 5.400

3

4

5

Keuntungan

(/kg produk)

Δ

H reaksi

Δ

G reaksi

Rp. 4.689,-

1.313,9

47.984,13

Rp. 1.600,-

2.254,79

67.231,45

6

Yield

65 - 98%

60 - 90%

Dari tabel 2.3 diatas dapat disimpulkan bahwa dari kedua proses pembuatan

Carbon

Black

metode yang dipilih menggunakan proses Furnace Black.

Pemilihan proses ini berdasarkan atas beberapa pertimbangan berikut:

1.

Dari hasil perhitungan ekonomi kasar paling menguntungkan.

2.

Biaya bahan baku paling murah.

3.

Nilai entalpi reaksi paling kecil sehingga energi yang dibutuhkan paling sedikit.

4.

Yield yang dihasilkan lebih besar.

[image:46.595.98.422.109.299.2]

(47)

28

C.

Uraian Proses

Kegiatan produksi dimulai dengan tahap penyiapan bahan baku, yaitu pengaliran bahan

utama yaitu minyak residu dari

umpan stock storage tank

(ST-101) ke reaktor dengan

menggunakan pompa (PP-01). Sedangkan bahan bakar berupa minyak residu juga

disuplai dari Pertamina Cilacap yang di simpan di

fuel

storage tank

(ST-102)

.

Sebelum

memasuki reaktor, minyak residu dan udara memerlukan pemanasan awal terlebih

dahulu. Hal ini bertujuan untuk meningkatkan

yield

dari

carbon black

yang dihasilkan.

Dalam proses ini, suhu untuk keluaran

preheater

minyak residu (HE-101) sebesar 300

o

C.

Udara juga dikontakkan dengan aliran produk yang keluar dari reaktor sebagai

pemanasan awal melalui

preheater

2 (HE-102).

(48)

29

ST-101 HE-102 RE-201

HE-101

Q-201 BP-301 CY-301

BP-302 ST-201

CY-302 SL-301

O2,N2

Cooling water Air

Product to packing section

Tail Gas

[image:48.595.91.526.130.374.2]

Air

(49)

III. SPESIFIKASI BAHAN BAKU DAN PRODUK

A. Bahan Baku Utama

1. Minyak Residu

Rumus Molekul : C20H42

Titik didih : 343oC Flash Point : 120 oC Spesific Gravity : 0,93 – 1

Fase : cair kental

Penampakan fisik : hitam atau coklat gelap Komposisi (% berat)

C20H42 : 87,75

H2 : 10,49

S : 0,84

O2 : 0,64

N2 : 0,28

2. Oksigen ( dari udara )

(50)

31

Berat Molekul : 32 kg/kmol

Titik Didih Normal : -1830C Suhu Kritis : 154,6 K

Tekanan Kritis : 50,5 bar

Kadar Udara : 21% oksigen ; 79% nitrogen

Kenampakan : gas tidak berwarna

B. Bahan Pembantu

1. Air

Rumus Molekul : H2O

Density : 1000 kg/m3 Titik didih : 1000_C

C. Produk

Carbon black

Rumus Molekul : C

Bentuk : serbuk

Ukuran rata-rata : 0,1- 1 µm

Specific grafity : 1,8 – 2,1 gr/cm

(51)

X. SIMPULAN DAN SARAN

A.

Simpulan

Berdasarkan hasil analisis ekonomi yang telah dilakukan terhadap Prarancangan

Pabrik

carbon black

dari minyak residu dengan kapasitas 55.000 ton/tahun dapat

ditarik simpulan sebagai berikut :

1.

Percent Return on Investment

(ROI) sesudah pajak adalah 42,82 %.

2.

Pay Out Time

(POT) sesudah pajak adalah 2,31 tahun

3.

Break Even Point

(BEP) sebesar 31 % dimana syarat umum pabrik di

Indonesia adalah 20

–

60 % kapasitas produksi.

Shut Down Point

(SDP)

sebesar 16,75 %, yakni batasan kapasitas produksi sehingga pabrik

harus berhenti berproduksi karena merugi.

4.

Discounted Cash Flow Rate of Return

(DCF) sebesar 50,59 %, lebih

besar dari suku bunga bank sekarang sehingga investor akan lebih

memilih untuk berinvestasi ke pabrik ini dari pada ke bank.

B.

SARAN

(52)

DAFTAR PUSTAKA

Anonim. 2013. Harga Carbon Black

.

[Diakses pada tanggal 15 Juli 2013].

Tersedia di http://www.icis.com.

Anonim. 2013. Kandungan Carbon Black Pada Ban, Cat dan Tinta

.

[Diakses pada

tanggal 8 September 2013]. Tersedia di http://www.cofax.ca.

Anonim. 2014. Harga Tanah Kota Industri Karawang

.

[Diakses pada tanggal 10

September 2014]. Tersedia di http://wikipedia.org/wiki/Karawang.

Anonim. 2013. Proses Pembuatan Carbon Black. [Diakses pada tanggal 28 Juli

2013]. Tersedia di http://www.cabot.com.

Anonim. 2014.

Equipment Cost.

[Diakses pada tanggal 15 September 2014].

Tersedia di http://www.matches.com.

Badan Pusat Statistik, 2008, Export dan Import Indonesia Tahun 2007-2008,

Indonesia

Badan Pusat Statistik, 2011, Export

dan Import Indonesia Tahun 2010-201

1

,

Indonesia

Brown G. George., 1950,

Unit Operation 6

ed

, Wiley & Sons, USA.

Brownell L. E. and Young E.H., 1959,

Process Equipment Design 3

ed

, John Wiley

& Sons, New York.

Coulson J. M. and Ricardson J. F., 1983,

Chemical Engineering vol 6

, Pergamon

Press Inc, New York.

(53)

Geankoplis Christie. J., 1993,

Transport Processes and unit Operation 3th

ed

,

Allyn & Bacon Inc, New Jersey.

Himmeblau David., 1996,

Basic Principles and Calculation in Chemical

Engineering

, Prentice Hall Inc, New Jersey.

Kern D. Q., 1983,

Process Heat Transfer

, McGraw-Hill Book Company, New

York.

Kirk R. E and Othmer, D. F., 2006, “Encyclopedia of Chemical Technologi”, 4

nd

ed., vol. 17., John Wiley and Sons Inc., New York.

Levenspiel O., 1972,

Chemical Reaction Engineering 2nd edition

, John Wiley and

Sons Inc, New York.

McCabe W. L. and Smith J. C., 1985,

Operasi Teknik Kimia

, Erlangga, Jakarta.

Megyesy E. F., 1983,

Pressure Vessel Handbook

, Pressure Vessel Handbook

Publishing Inc, USA.

Perry R. H. and Green D., 1997,

Perry’s Chemical Engineer Handbook 7th

ed

,

McGraw-Hill Book Company, New York.

Peter M. S. and Timmerhause K. D., 1991,

Plant Design an Economic for

Chemical Engineering 3

ed

, McGraww-Hill Book Company, New York.

Powell, S.T., 1954, “Water Conditioning for Industry”, Mc Graw Hill Book

Company, New York.

Smith J. M. and Van Ness H. C., 1975,

Introduction to Chemical Engineering

Thermodynamics 3

ed

, McGraww-Hill Inc, New York.

Treyball R. E., 1983,

Mass Transfer Operation 3

ed

, McGraw-Hill Book Company,

New York.

Ulmann,

2007. “

Ulmann’s

Encyclopedia

of

Industrial

Chemistry

”. VCH

Verlagsgesell Scahft, Wanheim, Germany.

Ulrich G. D., 1984,

A Guide to Chemical Engineering Process Design and

Economics

. John Wiley & Sons Inc, New York.

Wahyu, 2010,

Proses Pengolahan Air

, www.zeofilt.wordpress.com, Indonesia

Wallas S. M., 1988,

Chemical Process Equipment

, Butterworth Publishers,

Stoneham USA.