Seluruh dosen Program Studi Teknik Kimia Fakultas Teknologi Industri Universitas Islam Indonesia yang telah memberikan ilmunya kepada penulis. Nelvira Yolanda Putri selaku partner terbaik dalam seluruh kegiatan kuliah saya termasuk perancangan pabrik ini yang telah bersabar dan terus berjuang dalam mempersiapkan tugas akhir ini Terima kasih atas waktu, ilmu, semangat dan dukungannya selama ini.
PENDAHULUAN
- Latar Belakang
- Penentuan Kapasitas Pabrik
- Kebutuhan Antrakuinon dalam Negeri
- Penentuan Kapasitas
- Tinjauan Pustaka
- Tinjauan Termodinamika dan Kinetika
- Tinjauan Termodinamika
- Tinjauan Kinetika
Dari data BPS tidak diperoleh data produksi antrakuinon, artinya belum ada pabrik penghasil antrakuinon di Indonesia. Tidak ditemukan data ekspor dan data produksi dalam negeri, sehingga dapat disimpulkan bahwa pabrik di Indonesia yang memproduksi antrakuinon belum ada.
PERANCANGAN PRODUK
Spesifikasi Produk, Bahan Baku, dan Bahan Pendukung
Pengendalian Kualitas
- Pengendalian Kualitas Bahan Baku
- Pengendalian Kualitas Proses
- Pengendalian Kualitas Produk
Apabila suhu bahan atau alat yang diukur melebihi atau turun dibawah set point maka alat akan memberikan sinyal agar pengendalian dapat segera dilakukan. Pengontrol tekanan merupakan suatu alat yang digunakan untuk mengamati tekanan kerja suatu alat dan apabila terjadi perubahan atau penyimpangan dari set point yang telah ditentukan maka alat ini akan memberikan sinyal agar pengendalian dapat segera dilakukan.
PERANCANGAN PROSES
Diagram Alir Proses dan Material
- Diagram Alir Kualitatif
- Diagram Alir Kuantitatif
Uraian Proses
- Proses Persiapan Bahan Baku
- Proses Reaksi
- Proses Pemisahan
C6H4(CO)2O + C6H6 + AlCl3 C6H5CO.C6H4.COOAlCl2 + HCl (3.1) Pada reaksi ini diperoleh gas asam klorida (HCl) sebagai produk samping yang akan dialirkan ke unit pengolahan limbah. Sementara itu, cake atau padatan antrakuinon akan dimasukkan ke dalam mesin pengering putar (RD-01) dengan menggunakan konveyor ulir (SC-03) untuk dikeringkan.
Spesifikasi Alat Proses
- Tangki
- Silo
- Reaktor 1 (R-01)
- Mix Drum 1
- Reaktor 2 (R-02)
- Centrifuge (CF-01)
- Rotary Dryer
- Heater 1 (HE-01)
- Heater 2 (HE-02)
- Heater 3 (HE-03)
- Cooler (CL-01)
- Cooler 2 (CL-02)
- Screw Conveyor
- Bucket Elevator
- Pompa
Tipe HE : Shell and tube heat exchanger Tipe material : Stainless steel SA-167 tipe 309 A Jumlah hairpin : 1. Fungsi : Menurunkan suhu slurry dari 130˚C menjadi 50˚C dari reaktor 2 (R-02) ke centrifuge (CF-01) Tipe HE: Penukar panas pipa ganda.
Neraca Massa
- Neraca Massa Total
- Neraca Massa Reaktor 1 (R-01)
- Neraca Massa Mix Drum (M-01)
- Neraca Massa Reaktor 2 (R-02)
- Neraca Massa Centrifuge (CF-01)
- Neraca Massa Rotary Dryer (RD-01)
Neraca Panas
- Neraca Panas di Heater 1 (HE-01)
- Neraca Panas di Reaktor 1 (R-01)
- Neraca Panas di Cooler 1 (C-01)
- Neraca Panas di Mixer 1 (M-01)
- Neraca Panas di Heater 2 (HE-02)
- Neraca Panas di Heater 3 (HE-03)
- Neraca Panas di Cooler 2 (CL-02)
- Neraca Panas di Reaktor 2 (R-02)
- Neraca Panas di Centrifuge
- Neraca Panas di Rotary Dryer
Detail area pabrik yang digunakan dapat dilihat pada Tabel 4.1-4.2 dan tata letak pabrik dapat dilihat pada Gambar 4.2. Air baku yang digunakan untuk memenuhi kebutuhan tanaman antrakuinon ini berasal dari Sungai Bengawan Solo. Kebutuhan air proses untuk peralatan pada pabrik antrakuinon ini dapat dilihat pada Tabel 5.5 sebagai berikut.
Daftar harga peralatan proses dapat dilihat pada tabel 6.1, dan daftar harga peralatan utilitas dapat dilihat pada tabel 6.2-6.3. Melihat parameter pada tabel 6.19 maka pabrik antrakuinon termasuk dalam kategori pabrik berisiko rendah. Menurut buku "Desain Peralatan Proses" oleh Brownell dan Young, tabel 3.3 halaman 43, RATB silinder tegak dipilih dengan rasio diameter dan tinggi reaktor optimal D:H=1:1.5 (H=1.5D).
PERANCANGAN PABRIK
Lokasi Pabrik
- Sumber Bahan Baku
- Pemasaran Produk
- Penyedia Utilitas
- Transportasi
- Keadaan Masyarakat
Kemudahan memperoleh bahan baku dan kedekatan dengan sumber bahan baku dapat meminimalkan biaya pengangkutan bahan baku ke pabrik. Maka di Kabupaten Gresik direncanakan akan didirikan pabrik antrakuinon dengan bahan baku utama yaitu phthalic anhydride dan benzene yang dekat dengan sumber bahan bakunya. Antrakuinon yang dihasilkan merupakan salah satu produk untuk memenuhi kebutuhan rumah tangga, salah satunya sebagai bahan baku produksi hidrogen peroksida dan dapat digunakan sebagai pewarna pada industri tekstil.
Lokasi pabrik ini juga diharapkan dekat dengan industri lain yang membutuhkan antrakuinon sebagai bahan baku utama atau bahan penolong. Oleh karena itu, lokasi pabrik yang dekat dengan tersedianya fasilitas utilitas yang baik sangat menguntungkan. Sarana transportasi merupakan salah satu hal penting dalam pemilihan lokasi pabrik yang diperlukan untuk penyediaan bahan baku, distribusi dan pemasaran produk.
Berdasarkan letak geografisnya, wilayah Kabupaten Gresik cukup strategis karena dilengkapi dengan sarana transportasi yang memadai, baik transportasi darat yang dapat menghubungkan beberapa kota di pulau Jawa maupun transportasi laut dimana Gresik juga dekat dengan dua pelabuhan yaitu Pelabuhan Gresik. . yang berlokasi di Kabupaten Gresik dan Pelabuhan Tanjung Perak Surabaya sehingga dapat memperlancar distribusi bahan baku dan produk.
Tata Letak Pabrik (Plant Layout)
- Perkantoran/ Administrasi
- Proses
- Fasilitas Umum
- Perluasan Pabrik
- Harga tanah
- Kualitas, kuantitas, dan letak bangunan
- Faktor keamanan
- Pengolahan Limbah
Dalam menentukan tata letak, ada beberapa hal yang perlu diperhatikan, antara lain: Penataan alat proses hendaknya berurutan, berdasarkan urutan kerja dan fungsinya, kenyamanan keselamatan kerja dan kondisi pengoperasian masing-masing alat. Untuk peralatan proses dengan suhu dan tekanan tinggi, lokasinya harus terpisah dan mudah dijangkau oleh tim darurat. Kawasan perkantoran merupakan pusat kegiatan administrasi dan keuangan pabrik, berhubungan dengan pihak luar maupun dengan pihak dalam pabrik.
Bagian ini meliputi tempat penyimpanan bahan baku dan produk, penempatan peralatan proses, dan ruang kendali. Kualitas, kuantitas dan letak bangunan harus memenuhi standar konstruksi pabrik baik dari segi kekuatan fisik maupun kelengkapannya. Selain itu, tindakan pencegahan tetap harus dilakukan dalam situasi berbahaya. Misalnya tangki bahan baku, produk, dan bahan bakar harus ditempatkan di tempat khusus dengan jarak yang cukup untuk meminimalkan potensi bahaya.
Oleh karena itu diperlukan suatu kawasan khusus yang dapat dijadikan sebagai lokasi pembuangan limbah agar tidak membahayakan lingkungan.
Tata Letak Mesin/Alat Proses (Machines Layout)
- Aliran Bahan Baku dan Produk
- Aliran Udara
- Pencahayaan
- Lalu lintas Manusia dan Kendaraan
- Jarak Antar Alat Proses
Lalu lintas manusia dan kendaraan di area proses juga harus menjadi perhatian, antara lain jarak antar alat, lebar jalan, dan kemudahan akses karyawan untuk menjangkau alat proses. Dalam menyusun perkakas proses, jarak antar perkakas proses harus diperhitungkan dengan cermat, terutama untuk perkakas yang beroperasi pada suhu tinggi. Penataan peralatan proses harus berurutan berdasarkan urutan kerja dan fungsinya.Untuk peralatan proses yang beroperasi pada suhu dan tekanan tinggi, sebaiknya ditempatkan terpisah dari peralatan proses lainnya dan mudah dijangkau oleh alat pemadam kebakaran.
Organisasi Perusahaan
- Tugas dan Wewenang
- Penggolongan Jabatan dan Jumlah Karyawan
- Jadwal Kerja dan Sistem Gaji Karyawan
UTILITAS
Unit Penyediaan dan Pengolahan Air (Water Treatment System)
- Unit Penyediaan Air
- Unit Pengolahan Air
Unit penyediaan dan pengolahan air bertugas menyediakan dan mengolah air bersih yang akan digunakan untuk memenuhi kebutuhan air pabrik. Air domestik adalah air yang akan dipergunakan untuk keperluan rumah tangga berupa rumah, kantor, laboratorium, dan tempat ibadah. Untuk pabrik atau perkantoran, kebutuhan air untuk satu orang adalah 100 liter per hari (Sularso, 2001).
Jumlah orang per rumah = 4 orang Kebutuhan air per orang = 100 kg/hari Total kebutuhan perumahan = 12.000 kg/hari. Air umpan boiler merupakan air yang digunakan untuk menghasilkan uap yang digunakan untuk menunjang kelangsungan proses produksi. Air yang telah mengalami penyaringan akan ditampung pada tangki penyimpanan air bersih atau penampungan sementara.
Air yang telah mengalami proses klorinasi kemudian ditampung pada tangki penyimpanan air bersih.
Unit Pembangkit Steam (Steam Generation System)
Air proses dan air umpan boiler yang telah mengalami demineralisasi (air demin) di dalam penukar kation dan penukar anion akan mengalami proses deaerasi di dalam deaerator. Deaerasi adalah proses pembersihan air proses dan air umpan boiler dari gas-gas yang dapat menimbulkan korosi pada boiler seperti oksigen (O2) dan karbon dioksida (CO2). Air kran tersebut dipompa ke dalam generator kemudian diinjeksi dengan bahan kimia berupa hidrazin (N2H4) yang berfungsi mengikat oksigen (O2) guna mencegah terjadinya korosi pada tabung boiler.
Air dari instalasi pengolahan air yang akan digunakan sebagai umpan boiler harus disesuaikan terlebih dahulu dengan kadar silika, O2, Ca dan Mg yang mungkin masih ada dengan menambahkan bahan kimia ke dalam tangki air umpan boiler. Sebelum masuk ke boiler, umpan terlebih dahulu dimasukkan ke dalam economizer, yaitu alat penukar panas yang memanfaatkan panas sisa gas pembakaran batubara yang keluar dari boiler. Di dalam boiler, api yang keluar dari alat pembakaran (burner) bertugas memanaskan terowongan api dan pipa api.
Gas sisa pembakaran ini masuk ke dalam economizer sebelum dibuang melalui cerobong asap sehingga menyebabkan air di dalam boiler menyerap panas dari dinding dan pipa api sehingga menyebabkan air mendidih. Uap air yang terbentuk dikumpulkan hingga mencapai tekanan 10 bar. Kemudian ditransfer ke kepala uap untuk didistribusikan ke area proses.
Unit Pembangkit Listrik (Power Plant System)
Jadi total kebutuhan energi listrik pada perancangan pabrik antrakuinon menggunakan faktor keamanan sebesar 20%, sehingga total kebutuhan energi listrik sebesar 266 kW.
Unit Penyediaan Udara Tekan (Instrument Air System)
Unit Penyediaan Bahan Bakar
Unit Pengolahan Limbah
Setiap tahunnya harga peralatan akan selalu berubah berdasarkan kondisi perekonomian pada tahun tersebut. Oleh karena itu diperlukan suatu metode atau cara untuk memperkirakan harga peralatan pada suatu tahun tertentu dengan terlebih dahulu mencari indeks harga peralatan yang beroperasi pada tahun tersebut. Jika ingin mengetahui harga peralatan pada tahun pembelian peralatan tersebut, yaitu tahun 2026, carilah indeks harga pada tahun tersebut.
Harga peralatan pada tahun berdirinya pabrik dapat ditentukan berdasarkan harga pada tahun acuan dikalikan rasio indeks harga. Ex = Harga peralatan pada tahun x Ey = Harga peralatan pada tahun y Nx = Indeks harga pada tahun x Ny = Indeks harga pada tahun y (Aries dan Newton, 1955). Apabila terdapat suatu alat dengan kapasitas tertentu yang tidak ada spesifikasinya dalam acuannya, maka harga alat tersebut dapat diperkirakan dengan menggunakan persamaan (6.3).
Berdasarkan nilai Ud diketahui bahwa Ud terhitung memenuhi standar pada tabel untuk Ud organik berat uap.
EVALUASI EKONOMI
Penaksiran Harga Alat
Dalam analisis ini digunakan data indeks harga tahun 1987 hingga 2018 (sumber: .chemengonline.com/pci), yang kemudian ditanyakan menggunakan persamaan regresi linier. Harga eksponensial untuk berbagai jenis peralatan dapat ditemukan di Peter dan Timmerhaus, "Plant Design and Economics for Chemical Engineering", edisi ke-3.
Dasar Perhitungan
Perhitungan Biaya
- Capital Investment
- Manufacturing Cost
- General Expense
Setelah melakukan perhitungan rencana, maka pabrik antrakuinon ini memerlukan rencana biaya fisik pabrik, biaya pabrik langsung, instrumen modal tetap. Investasi modal kerja merupakan modal yang diperlukan untuk menjalankan operasional pabrik pada waktu tertentu (Peters dan Timmerhaus, 2004). Biaya produksi adalah jumlah biaya produksi langsung, tidak langsung, dan tetap yang terkait dengan produk.
Biaya overhead adalah biaya yang diperlukan untuk menjalankan fungsi perusahaan yang tidak termasuk dalam biaya produksi.
Analisis Keuntungan
Analisis Kelayakan
- Return on investment (ROI)
- Pay Out Time (POT)
- Break Even Point (BEP)
- Shut Down Point (SDP)
- Discounted Cash Flow Rate (DCFR)
Titik impas adalah titik yang menunjukkan tingkat dimana biaya dan pendapatan sama. Dengan adanya titik impas kita dapat menentukan tingkat harga jual dan jumlah minimum unit yang terjual serta berapa harga pernya unit dijual untuk mendapatkan keuntungan. Fa = Biaya produksi tetap tahunan pada produksi maksimum Ra = Biaya tahunan yang diatur pada produksi maksimum Va = Nilai Variabel Tahunan pada produksi maksimum Sa = Nilai Penjualan Tahunan pada produksi maksimum.
Shut down point merupakan tingkat produksi dimana biaya untuk tetap mengoperasikan pabrik akan lebih mahal dibandingkan dengan biaya penutupan pabrik dan membayar biaya tetap. Ra = Pengeluaran Tahunan yang Diatur pada produksi maksimum Va = Nilai Variabel Tahunan pada produksi maksimum Sa = Nilai Penjualan Tahunan pada produksi maksimum. Arus kas pengembalian yang didiskontokan adalah perkiraan jumlah keuntungan yang diperoleh setiap tahun berdasarkan investasi yang tidak dikembalikan pada setiap akhir tahun umur tanaman.
Risiko Pabrik
PENUTUP
Kesimpulan
Saran
Aspek kinetik dan perpindahan massa dari fase hidrogenasi proses antrakuinon untuk produksi hidrogen peroksida. Menurut buku “Process Equipment Design” karya Brownell dan Young, Tabel 3 halaman 43, RATB yang dipilih berbentuk silinder vertikal dengan perbandingan D:H=. Bentuk kepala flensa dan poppet (bentuk torispherical) dipilih karena umumnya digunakan untuk tekanan kerja rendah, harga murah dan digunakan untuk tangki berdiameter kecil.
Keterangan gambar: ID: diameter dalam kepala OD: diameter luar kepala a: jari-jari dalam kepala t: tebal kepala. Luas permukaan reaktor untuk ketebalan kepala < 1 inci, digunakan persamaan 5-12 Brownell dan Young halaman 88. Bentuk kepala bergelang dan berbentuk piring (torisferis) dipilih karena umumnya digunakan untuk tekanan operasi rendah, murah dan digunakan untuk tangki .
