10e00227

Lisbet Artaty Sianipar : Pembuatan Karbon Disulfida Dari Arang Kayu Dan Belerang Kapasitas 16.000 Ton/Tahun, 2010.

PRA RANCANGAN PABRIK

PEMBUATAN KARBON DISULFIDA DARI ARANG KAYU

DAN BELERANG

KAPASITAS 16.000 TON/TAHUN

TUGAS AKHIR

Diajukan untuk Memenuhi Persyaratan Ujian Sarjana Teknik Kimia

Ekstension

OLEH :

NIM : 080425035 LISBET ARTATY SIANIPAR

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA

PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA EKSTENSION

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

2009


KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa yang telah

memberikan kemampuan dan kesabaran kepada penulis sehingga dapat

menyelesaikan Tugas Akhir dengan judul Pra Rancangan Pabrik Pembuatan

Karbon Disulfida dari Arang Kayu dan Belerang dengan kapasitas 16.000

ton/tahun.

Tugas Akhir ini ditulis untuk melengkapi salah satu syarat mengikuti ujian

sarjana di Departemen Teknik Kimia, Program Studi Teknik Kimia Ektension,

Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.

Penulis berterima kasih kepada kedua Orang Tua Penulis atas doa, bimbingan

dan motivasi yang diberikan hingga saat ini. Dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini

penulis banyak menerima bantuan, bimbingan dan fasilitas dari berbagai pihak yaitu:

1. Bapak Dr.Ir.Irvan, M.Si, selaku Koordinator Tugas Akhir dan juga Dosen

Pembimbing I yang telah memberikan bimbingan, arahan dan masukan

kepada penulis dalam penyelesaian Tugas Akhir ini.

2. Ibu Zuhrina Masyitah, ST. M.Sc juga Dosen Pembimbing II yang telah

memberikan bimbingan dan masukan kepada penulis dalam penyelesaian

Tugas Akhir ini.

3. Ibu Ir.Renita Manurung, MT, selaku Ketua Departemen Teknik Kimia

4. Staf Pengajar Departemen Teknik Kimia atas ilmu yang diberikan kepada

penulis sehingga penulis dapat mengerjakan Tugas Akhir ini.

5. Para Pegawai Departemen Teknik Kimia atas bantuan dan kemudahan

administratif yang diberikan.

6. Rekan penulis dalam penyelesaian Tugas Akhir ini Jumri Prico dan Ismaulida

Sari Lubis.

7. Suami tercinta Julius Siregar atas bantuan, support dan kesabarannya dalam

mengiringiku menyelesaikan Tugas Akhir ini.

8. Teman teman Penulis Wahyu, Royan, Eva, Rita yang selama ini

memberikan semangat dan dukungannya kepada penulis.

9. Teman-teman yang tidak dapat disebutkan satu persatu yang juga telah

memberikan semangat kepada penulis.


Penulis menyadari Tugas Akhir ini masih banyak kekurangan dikarenakan

keterbatasan pengetahuan dan pengalaman penulis, untuk itu penulis mengharapkan

saran dan kritik yang membangun. Semoga Tugas Akhir ini bisa bermanfaat bagi

para pembaca.

Penulis,

(Lisbet Artaty Sianipar)


INTISARI

Pabrik pembuatan Karbon Disulfida ini direncanakan berkapasitas produksi

kedelai 16.000 ton/tahun. Bahan baku yang digunakan untuk proses produksi ini

adalah arang kayu dan belerang. Proses yang digunakan melalui 3 tahap yaitu :

proses kalsinasi, proses pencampuran dan proses pendinginan.

Lokasi pabrik direncanakan di Porsea, Sumatera Utara yang dekat dengan

penghasil bahan baku belerang di Sumatera Utara, dengan luas areal pabrik 10.000

m2.

Tenaga kerja yang dibutuhkan dalam pengoperasian pabrik ini berjumlah 100

orang karyawan dengan bentuk badan usaha adalah Perseroan Terbatas (PT) dan

struktur organisasi adalah sistem garis dan staf.

Hasil analisa terhadap aspek ekonomi pabrik ini adalah sebagai berikut:

Total modal investasi : Rp. 109.159.654.200,-

Biaya Produksi : Rp. 20.832.498.070,-

Hasil penjualan/ tahun : Rp. 111.999.953.500,-

Laba Bersih : Rp. 63.804.718.810,-

Profit Margin : 71,399 %

Break Even Point (BEP) : 17,273 %

Return of Investment (ROI) : 58,450 %

Internal Rate of Return (IRR) : 70,54 %

Berdasarkan data-data di atas maka dapat disimpulkan bahwa perancangan

pabrik karbon disulfida ini layak untuk didirikan.


DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR. i

INTISARI iii

DAFTAR ISI... iv

DAFTAR TABEL ix

DAFTAR GAMBAR.. xi

BAB I PENDAHULUAN........................................................................... I-1

1.1 Latar Belakang.................................................................................. I-1

1.2 Perumusan Masalah........................................................................... I-2

1.3 Tujuan Perancangan Pabrik............................................................... I-2

1.4 Manfaat Rancangan........................................................................... I-2

BAB II TINJAUAN PUSTAKA................................................................... II-1

2.1 Arang Kayu (Charcoal).................................................................... II-1

2.2 Belerang........................................................................................... . II-4

2.3 Karbon Disulfida............................................................................... II-5

2.4 Spesifikasi Bahan Baku dan Produk................................................ II-6

2.5 Deskripsi Proses............................................................................... II-7

BAB III NERACA MASSA.......................................................................... III-1

3.1 Neraca Massa pada Vibrating Screen (SS-101)............................... III-1

3.2 Neraca Massa pada Belt Converyer (BC-101)................................. III-1

3.3 Neraca Massa pada Bucket Elevator (BE-102) ............................... III-2

3.4 Neraca Massa pada Kalsinasi (F-101).............................................. III-2

3.5 Neraca Massa pada Bucket Elevator (BE-103)............................... III-3

3.6 Neraca Massa Tungku Listrik (F-102)............................................. III-3

3.7 Neraca Massa pada Cyclone (FG-101)............................................ III-3

3.8 Neraca Massa pada Cooler (CO-101).............................................. III-4

3.9 Neraca Massa pada Condensor (CD-101)....................................... III-4

3.10 Neraca Massa pada Cooler (CO-102)............................................. III-4


BAB IV NERACA PANAS........................................................................... IV-1

4.1 Neraca Panas pada Furnace Kalsinasi (F-101)................................ IV-1

4.2 Neraca Panas pada Furnace Listrik (F-102).................................... IV-1

4.3 Neraca Panas pada Cooler (CO-101)......................................... IV-2

4.4 Neraca Panas pada Condensor (CD-101)........................................ IV-2

4.5 Neraca Panas pada Cooler (CO-102)............................................... IV-2

BAB V SPESIFIKASI ALAT........................................................................ V-1

5.1 Gudang Bahan Baku (G-101)........................................................... V-1

5.2 Bucket Elevator (BE-101)................................................................ V-1

5.3 Rooler Mill (FR-101)....................................................................... V-2

5.4 Vibrating Screen (SS-101)............................................................... V-2

5.5 Belt Conveyor (BC-101)................................................................ V-2

5.6 Bucket Elevator (BE-102)................................................................. V-3

5.7 Furnace kalsinasi (F-101)................................................................ V-4

5.8 Bucket Elevator (BE-102)................................................................. V-4

5.9 Furnace (F-102)............................................................................... V-5

5.10 Blower (BL-101)............................................................................ V-5

5.11 Cyclon (FG-101)................................................................................ V-5

5.12 Blower (BL-102)............................................................................... V-6

5.13 Cooler (CO-101)........................................... V-6

5.14 Condensor (CO-101)................................................................. V-6

5.15 Pompa (P-101).................................................................................. V-7

5.16 Cooler (CO-102)............................................................................... V-7

5.17 Pompa (P-102).................................................................................. V-8

5.18 Storage Tank (T-101)......................................................................... V-8

5.19 Gudang Bahan Baku (G-102)......................................................... V-9

5.20 Bucket Elevator (BE-104).................................................................... V-9

5.21 Rooler Mill (FR-102)............................................................................ V-10

5.22 Vibrating Screen (SS-102)................................................................. V-10

5.23 Belt Conveyor (BC-102).. V-10


5.24 Bucket Elevator (BE-105)... V-11

BAB VI INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA.................. VI-1

6.1 Instrumentasi.................................................................................... VI-1

6.2 Keselamatan Kerja Pabrik................................................................. VI-6

6.2.1 Pencegahan terhadap Bahaya Kebakaran dan Peledakan....... VI-7

6.2.2 Peralatan Perlindungan Diri.................................................... VI-8

6.2.3 Keselamatan kerja terhadap listrik.......................................... VI-8

6.2.4 Pencegahan terhadap Gangguan Kesehatan........................... VI-9

6.2.5 Pencegahan terhadap Bahaya Mekanis.................................. VI-9

BAB VII UTILITAS........................................................................................ VII-1

7.1 Kebutuhan Air.................................................................................. VII-1

7.1.1 Pengendapan........................................................................... VII-3

7.1.2 Klarifikasi................................................................................ VII-3

7.1.3 Filtrasi..................................................................................... VII-4

7.2 Kebutuhan Bahan Kimia Utilitas..................................................... VII-5

7.3 Kebutuhan Listrik............................................................................. VII-5

7.4 Kebutuhan Bahan Bakar................................................................... VII-5

7.5 Unit Pengolahan Limbah.................................................................. VII-6

BAB VIII LOKASI DAN TATA LETAK PABRIK....................................... VIII-1

8.1 Lokasi Pabrik.................................................................................... VIII-1

8.1.1 Faktor Utama...................................................................... VIII-1

8.1.2 Faktor Khusus..................................................................... VIII-2

8.2 Tata Letak Pabrik.............................................................................. VIII-3

8.3 Perincian Luas Tanah........................................................................ VIII-4

BAB IX ORGANISASI DAN MANAJEMEN PERUSAHAAN IX-1

9.1 Pendahiluan.............. IX-1

9.2 Bentuk Badan Usaha............... IX-1

9.3 Stuktur Organisasi................... IX-4

9.4 Tugas, Wewenang dan Tanggungjawab............. IX-6


9.5 Manajemen ................................................................................... IX-11

9.6 Pengaturan Jam Kerja..................................................................... IX-11

9.7 Jumlah dan Tingkat Pendidikan Tenaga Kerja................................ IX-13

9.8 Sistem Penggajian........................................................................... IX-14

9.9 Kesejahteraan Karyawan................................................................ IX-15

BAB X ANALISA EKONOMI. X-1

10.1 Modal Investasi. X-1

10.1.1 Modal Investasi Tetap (FCI) X-1

10.1.2 Modal Kerja (WC).. X-2

10.2 Biaya Produksi Total (BPT).. X-3

10.2.1 Biaya Tetap (FC). X-4

10.2.2 Biaya Variabel (VC)... X-4

10.3 Total Penjualan.. X-5

10.4 Perkiraan Rugi/Laba Usaha....... X-5

10.5 Analisa Aspek Ekonomi.... X-5

10.5.1 Profit Margin (PM). X-5

10.5.2 Break Even Point (BEP). X-5

10.5.3 Return On Investment (ROI). X-6

10.5.4 Pay Out Time (POT)... X-7

10.5.5 Return On Network (RON) X-7

10.5.6 Internal Rate Of Return (IRR) X-7

BAB XI KESIMPULAN XI-1

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN A PERHITUNGAN NERACA MASSA. LA-1

LAMPIRAN B PERHITUNGAN NERACA PANAS. LB-1

LAMPIRAN C SPESIFIKASI ALAT LC-1

LAMPIRAN D SPESIFIKASI PERALATAN UTILITAS.. LD-1

LAMPIRAN E PERHITUNGAN ANALISA EKONOMI.. LE-1


DAFTAR GAMBAR

Gambar 6.1 Tangki Penyimpanan................................................................... VI-4

Gambar 6.2 Tungku Listrik ........................................................................... VI-4

Gambar 6.3 Instrumentasi pada Pompa.............................................................. VI-5

Gambar 6.4 Instrumentasi pada Cooler............................................................... VI-5

Gambar 8.1 Tata letak Pra rancangan Pabrik Karbon Disulfida...................... VIII-6

Gambar 9.1 Struktur Organisasi Pabrik Magnesium Sulfat............................ IX-16

Gambar LD.1 Grafik Entalpi dan Temperatur pada Cooling Tower.. LD-49

Gambar LD.2 Kurva Hy terhadap 1/(Hy*-Hy).. LD-50


DAFTAR TABEL

Tabel 1.1 Data Produksi Karbon Disulfida.............................................. . I-1

Tabel 3.1 Neraca Massa pada Vibrating Screen (SS-101)............................... III-1

Tabel 3.2 Neraca Massa pada Belt Converyer (BC-101)................................. III-1

Tabel 3.3 Neraca Massa pada Bucket Elevator (BE-102) ............................... III-2

Tabel 3.4 Neraca Massa pada Kalsinasi (F-101).............................................. III-2

Tabel 3.5 Neraca Massa pada Bucket Elevator (BE-103)............................... III-3

Tabel 3.6 Neraca Massa Tungku Listrik (F-102)............................................. III-3

Tabel 3.7 Neraca Massa pada Cyclone (FG-101)............................................ III-3

Tabel 3.8 Neraca Massa pada Cooler (CO-101).............................................. III-4

Tabel 3.9 Neraca Massa pada Condensor (CD-101)....................................... III-4

Tabel 3.10 Neraca Massa pada Cooler (CO-102)............................................. III-4

Tabel 4.1 Neraca Panas pada Furnace Kalsinasi (F-101)................................ IV-1

Tabel 4.2 Neraca Panas pada Furnace Listrik (F-102).................................... IV-1

Tabel 4.3 Neraca Panas pada Cooler (CO-101)......................................... IV-2

Tabel 4.4 Neraca Panas pada Condensor (CD-101)........................................ IV-2

Tabel 4.5 Neraca Panas pada Cooler (CO-102)............................................... IV-2

Tabel 7.1 Kebutuhan Air Proses..................................... VII-1

Tabel 7.2 Sifat- Sifat Air Sungai Asahan........................................................... VII-2

Tabel 7.3 Kandungan Bahan Kimia Air Sungai Asahan................................... VII-2

Tabel 8.1 Perincian Luas Tanah....................................... VIII-4

Tabel 9.1 Jadwal Kerja Shift. IX-12

Tabel 9.2 Jumlah Tenaga Kerja Beserta Tingkat Pendidikannya...... IX-13

Tabel 9.3 Gaji Karyawan.................................................................................. IX-14

Tabel LA.1 Komposisi Arang Kayu.................................................................. LA-1

Tabel LE.1 Perincian Harga Bangunan dan Sarana Lainnya....... LE-1

Tabel LE.2 Harga Indeks Marshall dan Swift......... LE-3

Tabel LE.4 Perincian Harga Peralatan Proses....................... LE-6

Tabel LE.5 Perincian Harga Peralatan Utilitas..................... LE-7

Tabel LE.6 Perkiraan Harga untuk Peralatan Proses dan Utulitas.. LE-7

Tabel LE.7 Sarana Transportasi......... LE-9


Tabel LE.8 Gaji Pengawai..................... LE-13

Tabel LE.10 Perincian Biaya kas........................................................................... LE-14

Tabel LE.11 Perincian Modal Kerja..................................................................... LE-15

Tabel LE.12 Perhitungan Biaya Depresiasi UU RI No.17 Tahun 2000... LE-17

Tabel LE.13 Data Hasil Perhitungan Internal Rate Of Return (IRR)... LE-24


BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Indonesia hingga saat ini masih memiliki hutan alami yang cukup luas.

Selama ini pemanfaatan hasil yang berupa kayu terutama dipakai untuk bahan bakar,

bahan untuk pembuatan alat-alat rumah tangga dan untuk bahan konstruksi. Untuk

dunia industri, konsumen utama kayu adalah industri kayu lapis dan pulp. Selain

kedua industri tersebut bahan dari kayu ini memilki potensi sebagai industri yang

berbasis kayu walaupun tidak secara langsung, yaitu Pabrik Karbon Disulfida dari

Belerang dan Arang Kayu (Charcoal). Karbon disulfida merupakan bahan yang

sangat diperlukan dalam jumlah yang besar terutama untuk industri rayon, karet,

carbon tetra chlorida, Flotation Agent untuk karet dan bahan intektisida.

(Kirk and Othmer, 1995).

Data produksi karbon disulfida per tahun diperlihatkan pada tabel 1.1.

Tabel 1.1 Data produksi karbon disulfida

Tahun Berat ( Kg)

2012* 15.295.383

2011* 14.595.896

2010* 13.896.409

2009* 13.196.922

2008* 12.497.435

2007 12.115.066

2006 11.911.910

2005 10.320.027

2004 10.314.072

(Sumber: Balai Pusat Statistik Indonesia, 2008)

*) Diprediksi


Pendirian pabrik karbon disulfida dari arang kayu dan belerang ini

direncanakan didirikan untuk memenuhi kebutuhan karbon disulfida nasional pada

tahun 2012, yaitu 16.000 ton/tahun.

Pendirian pabrik karbon disulfida dari arang kayu dan belerang sangat tepat

dengan iklim kemitraan yang selama ini digiatkan oleh pemerintah, yaitu dengan

jalan memakai arang kayu masyarakat sekitar, karena teknologi pengolahan kayu

menjadi arang kayu relatif sederhana.

1.2 Perumusan Masalah

Sehubungan dengan meningkatnya produksi karbon disulfida, maka

diperlukan suatu pembangunan pabrik karbon disulfida dari arang kayu (charcoal)

dan belerang yang efisien, ekonomis dan ramah lingkungan. Tugas akhir ini

memaparkan bagaimana Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Karbon Disulfida yang

berdasarkan aspek ekonomi dan teknik.

1.3 Tujuan Perancangan Pabrik

Tujuan rancangan pabrik pembuatan Karbon Disulfida dari arang kayu

(charcoal) dan belerang ini adalah untuk mengaplikasikan disiplin ilmu teknik kimia

yang meliputi neraca massa, neraca energi, spesifikasi peralatan, operasi teknik

kimia, utilitas, dan bagian ilmu teknik kimia lainnya serta untuk mengetahui aspek

ekonomi dalam pembiayaan pabrik sehingga akan memberikan gambaran kelayakan

pra-rancangan pabrik pembuatan Karbon Disulfida dari arang kayu (charcoal) dan

belerang.

1.4 Manfaat Rancangan

Manfaat dari pra-rancangan ini adalah :

1. Memberikan gambaran tentang kelayakan pra-rancangan pabrik pembuatan

Karbon Disulfida dari arang kayu (charcoal) dan belerang.

2. Meningkatkan devisa negara dengan meningkatkan nilai jual dari Karbon

Disulfida.

3. Menciptakan lapangan kerja sehingga mengurangi jumlah pengangguran

yang pada akhirnya akan meningkatkan kesejahteraan rakyat.


BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Arang Kayu (Charcoal)

Arang adalah residu hitam berisi karbon tidak murni yang dihasilkan dengan

menghilangkan kandungan air dan komponen volatil dari hewan atau tumbuhan.

Arang umumnya didapatkan dengan memanaskan kayu, gula, tulang dan benda lain.

Arang yang hitam, ringan, mudah hancur, dan menyerupai batu bara ini terdiri dari

85% sampai 98% karbon, sisanya adalah abu atau benda kimia lainnya. Arang pada

awalnya digunakan sebagai pengganti mesiu. Ia juga digunakan dalam metalurgi

sebagai reducing agent, walaupun sekarang sudah ditinggalkan. Sebagian orang

menggunakan arang sebagai media gambar. Tetapi sebagian besar produki charcoal

digunakan sebagai bahan bakar. Hasil pembakarannya lebih bersih daripada kayu

biasa.

Batu arang lazim dipakai untuk membakar makanan di luar ruangan dan pada

saat berkemah. Di beberapa negara Afrika, arang digunakan oleh sebagian besar

masyarakat sebagai alat memasak sehari-hari. Pemakaian arang untuk memasak

makanan di dalam ruangan memiliki resiko berbahaya terhadap kesehatan, karena

karbon monoksida yang dihasilkan.Sebelum Revolusi Industri, arang digunakan

sebagai bahan bakar industri metalurgi.

Arang juga dapat digunakan sebagai bahan bakar kendaraan bermotor. Arang

atau kayu dibakar di dalam generator gas kayu untuk menggerakan mobil dan bus. Di

Perancis pada saat Perang Dunia II, produksi kayu dan arang untuk kendaraan

bermotor meningkat dari 50.000 ton sebelum perang menjadi 500.000 ton pada tahun

1943. Arang merupakan suatu padatan berpori yang mengandung 85-95%

karbon,dihasilkan dari bahan-bahan yang mengandung karbon dengan pemanasan

pada suhu tinggi. Ketika pemanasan berlangsung, diusahakan agar tidak terjadi

kebocoran udara didalam ruangan pemanasan sehingga bahan yang mengandung

karbon tersebut hanya terkarbonisasi dan tidak teroksidasi.

Arang selain digunakan sebagai bahan bakar, juga dapat digunakan sebagai

adsorben (penyerap). Daya serap ditentukan oleh luas permukaan partikel dan


kemampuan ini dapat menjadi lebih tinggi jika terhadap arang tersebut dilakukan

aktifasi dengan faktor bahan-bahan kimia ataupun dengan pemanasan pada

temperatur tinggi. Dengan demikian, arang akan mengalami perubahan sifat-sifat

fisika dan kimia. Arang yang demikian disebut sebagai arang aktif. Pada abad XV,

diketahui bahwa arang aktif dapat dihasilkan melalui komposisi kayu dan dapat

digunakan sebagai adsorben warna dari larutan. Aplikasi komersial, baru

dikembangkan pada tahun 1974 yaitu pada industri gula sebagai pemucat, dan

menjadi sangat terkenal karena kemampuannya menyerap uap gas beracun yang

digunakan pada Perang Dunia I. Arang aktif merupakan senyawa karbon amorph,

yang dapat dihasilkan dari bahan-bahan yang mengandung karbon atau dari arang

yang diperlakukan dengan cara khusus untuk mendapatkan permukaan yang lebih

luas.

Luas permukaan arang berkisar antara 300-3500 m2/gram dan berhubungan

dengan struktur pori internal yang menyebabkan arang mempunyai sifat sebagai

adsorben. Arang dapat mengadsorpsi gas dan senyawa-senyawa kimia tertentu atau

sifat adsorpsinya selektif, tergantung pada besar volume pori-pori dan luas

permukaan. Daya serap arang sangat besar terhadap beratnya, yaitu 25-100%. Arang

dibagi atas 2 tipe, yaitu arang sebagai pemucat dan sebagai penyerap uap. Arang

sebagai pemucat, biasanya berbentuk powder yang sangat halus, diameter pori

mencapai 1000A digunakan dalam fase cair, berfungsi untuk memindahkan zat-zat

pengganggu yang menyebabkan warna dan bau yang tidak diharapkan,

membebaskan pelarut dari zat-zat pengganggu dan kegunaan lain yaitu pada industri

kimia dan industri baru. Diperoleh dari serbuk-serbuk gergaji, ampas pembuatan

kertas atau dari bahan baku yang mempunyai densitas kecil dan mempunyai struktur

yang lemah.

Arang sebagai penyerap uap, biasanya berbentuk granular atau pellet yang

sangat keras, dengan diameter pori berkisar antara 10-200 A tipe pori lebih halus,

digunakan dalam fase gas, berfungsi untuk memperoleh kembali pelarut, katalis,

pemisahan dan pemurnian gas. Diperoleh dari tempurung kelapa, tulang, batu bata

atau bahan baku yang mempunyai bahan baku yang mempunyai struktur keras.

(Wikipedia, 2008).


Arang kayu dibuat dengan mengarangkan kayu dalam tumpukkan yang

ditutupi lempengan kering, atau di dalam oven yang tertutup atau juga labu destilasi.

Adapun kandungan arang kayu adalah sebagai berikut :

- karbon 93%

- hidrogen 2,5%

- abu 3%

Dengan pemanasan diatas 1500 oC hidrogen menjadi 0,62%. Yield kira-kira

24% kayu, dalam oven 25% dengan 10% teer, 40% asam pyroligeous dan 25% gas.

Arang aktif digunakan sebagai absorben dibuat dari arang yang cocok, lumpur bahan

pembakar atau batu bara dengan metode berbeda.

Dalam proses arang langsung atau batu arang temperatur rendah dari arang

yang cocok dipanaskan dalam labu destilasi pada suhu 1000 oC. Seadanya diatur

jumlah udara atau uap, yang memindahkan materi yang menghalangi pori-prori.

Dalam proses pembatuan arang digumpalkan dengan terkayu dan sedikit soda

kaustik dan biji yang diutamakan untuk pemanasan progresif, terakhir dalam

penguapan pada suhu 800-1000 oC. Dalam proses kimia kayu atau lumpur bahan

pembakar dicampur dengan garam seperti magnesium atau seng klorida (ZnCl2) atau

dengan asam fosfor (HFO4) dan karbon setelah materi dapat larut dipindahkan dari

arang dengan pencucian asam dilute.

Arang aktif mengadsorpsi gas lebih dari biasanya arang dan digunakan dalam

alat pernafasan. Itu juga digunakan sama baiknya seperti arang hewan untuk

decolorising sirup gula dan untuk memindahkan minyak fucel dari sawit.

Gas karbon adalah gas yang murni yang berwarna hitam keabu-abuan yang berasal

dari karbon dan konduktor yang baik juga dari elektrik yang diendapkan oleh

dekomposisi dari metan yang dihubungkan dengan bak merah panas atau labu

destilasi dalam pembuatan gas batu bara.

(Partington,1961)


2.2 Belerang (Sulfur)

Belerang atau sulfur adalah unsur kimia dalam tabel periodik yang memiliki

lambang S dan nomor atom 16. Bentuknya adalah non-metal yang tak berasa, tak

berbau dan multivalent. Belerang, dalam bentuk aslinya, adalah sebuah zat padat

kristalin kuning. Di alam, belerang dapat ditemukan sebagai unsur murni atau

sebagai mineral-mineral sulfide dan sulfate. Ia adalah unsur penting untuk kehidupan

dan ditemukan dalam dua asam amino. Penggunaan komersilnya terutama dalam

fertilizer namun juga dalam bubuk mesiu, korek api, insektisida dan fungisida.

Sulfur adalah bahan kimia mineral yang paling penting dan unsur yang paling

banyak disebarluaskan. Sulfur di alam terdapat dalam keadaan bebas dan dalam

bentuk senyawa. Sulfur alam dalam keadaan bebas diperoleh dari gunung berapi dan

ada pula yang tertimbun di dalam tanah. Sulfur dalam bentuk senyawa tersebar luas

dalam bumi sebagai sulfit dan sulfat. Sulfur dalam bentuk gas dapat ditemui pada

proses peleburan bijih logam dan industri kimia.

Sulfur memiliki sifat relatif inert, tatapi pada 247 0C sulfur terbakar menjadi

SO2 atau SO3 dan gas ini bisa digunakan langsung atau dikonversikan menjadi asam

sulfat, ini merupakan penggunaan sulfur yang murah. Sulfur banyak sekali

kegunaannya misalnya pada industri pupuk, pengilangn minyak, bahan kimia, rayon

dan film, cat dan pigmen, produk batu bara, besi dan baja, peleburan logam yang

lain, bahan peledak, tekstil dan lain- lain.

Produksi sulfur dunia sekitar 4 juta ton per tahun, dengan Amerika sebagai

produsen terbesar yaitu sebanyak 92% dan sisanya berasal dari Itali, Jepang, Chil,

Perancis, Meksiko, Spanyol dan Belanda.

(Battey, 1981; Bateman, 1950)


2.3 Karbon Disulfida

Karbon disulfida pertama kali di temukan oleh W.A Lampudius pada tahun

1796, dengan mereaksikan batu bara dan pirit pada suhu tinggi. Pada tahun 1802,

Clement dan Desames menemukan proses pembuatan karbon disulfida dengan

mereaksikan belerang dan arang kayu.

Karbon disulfida merupakan cairan tidak berwarna namun bila terkena

matahari berubah menjadi kekuning- kuningan, tidak berbau mudah menyala dan

volatil, larut dalam benzen, alkohol dan eter, sangat sedikit terlarut dalam air sekitar

0,014%. Perubahan terjadi pada suhu 100C, titik beku -111,6C , titik cair +108,6C,

titik didih 46,25C, temperatur kritis 273C dan tekanan kritis 75 atm. Berat molekul

76,14. (Kirk and Othmer, 1995)

Proses pembuatan karbon disulfida ada bermacam- macam, misalnya: Proses

belerang arang kayu, proses belerang hidrokarbon, proses lama dan beberapa

proses yang baru pada skala laboratorium, namun yang sudah dikembangkan secara

komersial hanya Proses belerang arang kayu dan belerang hidrokarbon.

(Kirk and Othmer, 1995)

1. Pembuatan karbon disulfida dengan menggunakan proses hidrokarbon

menggunakan bahan baku belerang dan methana, ethana, propylena sebagai sumber

karbonnya. Suhu operasi reaktor 7000 C dibantu katalis activated alumia dengan

Khromium oxida dan konversi pembentukan karbon disulfida 90%. Proses belerang

Hidrokarbon dewasa ini lebih banyak dipilih, dengan proses reaksi

sebagai berikut :

CH4 + 4S CS2 + 2 H2S

2. Indonesia pada saat ini mempunyai pertimbangan dalam pembuatan karbon

disulfida dengan menggunakan proses arang kayu dan belerang perlu mendapat

perhatian lebih,karena reaksi antara arang kayu dan belerang dapat ditulis :

C (P) + 2 S(P) CS(g)

Dengan menggunakan reaktor kolom terfluidasi, diperoleh konversi S

menjadi CS2 sebasar 75 % dengan waktu tinggal 0,5 10 detik. Namun selain kedua

reaksi tersebut masih ada proses :

2 CO + 2 S 2 COS CS2 + CO2


C + 2 H2S CS2 + 2 H2 2.4 Spesifikasi Bahan Baku dan Produk

2.4.1 Bahan Baku

2.4.1.1 Belerang

a. Berwarna kuning

b. Pada suhu kamar spesifik grafity 1,9 2,1

c. Pada 1 atm titik lebur 110,2 119,25C

d. Pada 1 atm titik didih 444,6C

e. Pada 1 atm temperatur nyala 248C

f. Tidak larut dalam air dan asam

g. Larut dalam karbon disulfida

h. Tidak menghantar panas dan listrik

i. Pada temperatur 0 - 70C

(Perrys,1992)

2.4.1.2 Arang kayu

a. Berwarna hitam

b. Sebagai bahan bakar

c. Merupakan senyawa karbon

d. Lembut,ringan dan mudah patah

e. Mempunyai daya serap yang tinggi

f. Digunakan sebagai absorben

g. Aktif pada reaksi kimia

h. Berkadar abu rendah

i. Sedikit mengeluarkan asap sehingga alat yang digunakan lebih bersih dan

awet.

(Perrys,1992)


2.4.2 Produk

2.4.2.1 Karbon disulfida

a. Suatu cairan yang tidak berwarna namun bila terkena matahari berubah

menjadi kekuning- kuningan

b. Tidak berbau

c. Larut dalam benzene, dan alcohol

d. Titik beku -111,60C

e. Titik cair 108,60C

f. Titik didih 46,250C

g. Temperature kritis 2730C

h. Tekanan kritis 75 atm

i. Berat molekul 76,14 gr/mol

(Perrys,1992)

2.5 Deskripsi Proses

Langkah- langkah operasi yang ditempuh dalam proses pembuatan Karbon

disulfida ( CS2) adalah sebagai berikut :

1. Proses Kalsinasi

Adapun tujuan dari proses kalsinasi adalah untuk mengurangi kandungan uap

lembab yang terdapat di dalam arang kayu sehingga yang tersisa hanya karbon

dan juga untuk menghindari hasil reaksi samping seperti Hidrogen Sulfida,

Karbon Oksisulfida dan Karbon Monoksida (CO) yang berlebihan. Pada proses

pembuatan Karbon Disulfida diperlukan perlakuan awal terhadap arang kayu.

Pada tahap kalsinasi ini dipanaskan terlebih dahulu arang kayu pada furnace (F-

101). Pada proses kalsinasi ini menggunakan arus listrik sebagai sumber

pemanas, suhu yang digunakan 4000 C.

2. Proses Pencampuran

Arang kayu yang berupa karbon dimasukkan ke dalam furnace (F-102)

melalui bucket elevator (BE-101) dan belerang padat dimasukkan ke dalam


furnace (F-102) melalui bucket elevator (BE-105). Pada tungku ini arang kayu

bereaksi dengan belerang pada temperatur 9000 C dan tekanan 1 atm. Belerang

dan karbon yang masuk menyatu di dalam tungku listrik berubah fasa menjadi

fasa gas yaitu gas belerang pada kondisi operasi atas. Sumber panas yang

diperlukan pada furnace (F-102) berasal dari panas yang dihasilkan elektroda

yang dialiri oleh arus listrik.

Pada tahapan operasi ditungku listrik terbentuk gas Karbon disulfida sebagai

produk utama,reaksi yang terjadi di dalam tungku listrik, adalah:

C + 2S CS2

Gas karbon disulfida yang keluar dari tungku listrik (F-102) masuk ke dalam

cylcon (FG-101), dalam alat ini terjadi proses pemisahan antara padatan dan gas.

Pada proses pemisahan ini padatan yang berupa karbon (C) dibuang.

3. Proses Pendinginan

Gas yang keluar dari tungku listrik (F-102) di masukkan ke dalam cooler

(CO-101) dari temperatur 9000C diturunkan menjadi 5500C dengan media

pendingin air pada temperatur 10C, 1 atm. Gas yang keluar dari cooler (CO-

101) dimasukkan kedalam condensor (CD-101) gas yang masuk akan berubah

fasa dari gas menjadi cair, penukaran gas dengan media pendingin air pada

temperatur 100C, 1 atm sehingga diperoleh Karbon Disulfida cair (119C, 1atm)

sebagai hasil pendinginan. Karbon Disulfida yang telah cair di dinginkan lagi

pada alat pendingin cooler (CO-101) pada temperatur 10C, 1 atm sehingga gas

Karbon Disulfida yang diperoleh pada temperatur 44C, 1 atm. Cairan karbon

disulfida dari cooler kemudian di alirkan ke dalam tangki produk (T-101) Karbon

Disulfida (CS2).


Komponen Alur

Karbon (kg/jam)

Air (kg/jam)

Hidrogen (kg/jam)

Nitrogen (kg/jam)

Oksigen (kg/jam)

Debu (kg/jam)

Sulfur (kg/jam)

Karbon disulfida (kg/jam)

Total

Temperatur (oC)

Tekanan (atm)

Alur 8

-

-

-

-

-

-

18,9528

-

18,9528

110

1

Alur 7

-

-

-

-

-

-

3,3446

-

3,3446

110

1

Alur 6

-

-

-

-

-

-

22,2974

-

22,2974

110

1

Alur 3

2.203,2685

23,6910

59,2275

4,7382

7,1073

71,0732

-

-

2.369,1057

30

1

Alur 4

-

23.6910

59,2275

4.7382

7,1073

-

-

-

94,764

400

1

Alur 5

2.203,2685

-

-

-

-

71,0732

-

-

2.274,3417

400

1

Alur 2

388,8122

4,1808

10,452

0,8361

1,2542

12,5423

-

-

418,0776

30

1

Alur 1

2.592.0807

27,8718

69,6795

5,5743

8,3615

83,6155

-

-

2.787,1836

30

1

Alur 9

-

-

-

-

-

56,8585

-

-

56,8585

900

1

Alur 10

-

-

-

-

-

14,2147

-

2.222,2213

2.236,436

900

1

Alur 11

-

-

-

-

-

13,9304

-

-

13.9304

900

1

Alur 12

-

-

-

-

-

0.0009

-

2.222,2213

2.222,2222

900

1

G - 101

Air Pendingin

Air Pendingin Bekas

SS - 101

CD - 101FG - 101

FR - 101

F - 102

CO- 101

BE - 102

P - 101

Limbah

BC - 101

BE - 101

BE - 103F - 101

DENGAN KAPASITAS 16000 TON/TAHUNTANGGAL T.TANGAN

DIGAMBAR NAMA : Lisbet Artaty SianiparTANPA SKALA NIM : 080425035

DIPERIKSA/ 1. NAMA : Dr.Eng. Ir. Irvan, MsiDISETUJUI NIP : 19680820 199501 1 001

2. NAMA : Zuhrina Masyithah, ST, MSc NIP : 19710905 199512 2 001

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIAFAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARAPRA RANCANGAN PEMBUATAN KARBON DISULFIDA DARI ARANG KAYU DAN SULFUR

1

3

5 13

12

2

11

10

9

TC

TC

4

T - 101 LC

G - 102 SS - 102

FR - 102 BE - 105BE - 104

6

8

7

FC

P - 102

CO- 102

14

15

BC - 102

Alur 13

-

-

-

-

-

0,0009

-

2.222,2213

2.222,2222

550

1

Alur 14

-

-

-

-

-

0,0009

-

2.222,2213

2.222,2222

119

1

TC TC TC

BL - 101BL - 102

KODEG-101G-102T-101

BE-101BE-102BE-103BE-104BE-105SS-101SS-102FR-101FR-102BC-101BC-102F-101F-102

FG-101CD-101CO-101CO-102P-101P-102

BL-101BL-102

KETERANGANGudang Arang KayuGudang BelerangTangki Karbon DisulfidaBucket ElevatorBucket ElevatorBucket ElevatorBucket ElevatorBucket ElevatorVibrating ScreenVibrating ScreenRoller MillRoller MillBelt ConveyorBelt ConveyorFurnaceFurnaceCyclonCondensorCoolerCoolerPompaPompaBlowerBlower

Alur 15

-

-

-

-

-

0,0009

-

2.222,2213

2.222,2222

44

1

FC


BAB III

NERACA MASSA

Kapasitas Produksi : 16.000,00 ton /tahun

Waktu Operasi : 300 hari/tahun

Basis Perhitungan : 2.222,2222 kg/jam produk

Tabel 3.1 Neraca Massa pada Vibrating Screen (SS-101)

Komponen

Alur masuk

(kg/jam)

Alur keluar

(kg/jam)

F1 F2 F3

Karbon 2.592,0807 388,8122 2.203,2685

Air ( Bmm ) 27,8718 4,1808 23,6910

Hidrogen 69,6795 10,452 59,2275

Nitrogen 5,5743 0,8361 4,7382

Oksigen 8,3615 1,2542 7,1073

Debu 83,6155 12,5423 71,0732

Jumlah 2.787,1836 418,0776 2.369,1057

2.787,1836 2787,1836

Tabel 3.2 Neraca Massa pada Belt Conveyor (BC-101)

Komponen

Alur masuk

(kg/jam)

Alur keluar

(kg/jam)

F3 F3

Karbon 2.203,2685 2.203,2685

Air ( Bmm) 23,6910 23,6910

Hidrogen 59,2275 59,2275

Nitrogen 4,7382 4,7382

Oksigen 7,1073 7,1073

Debu 71,0732 71,0732

Jumlah 2.369,1057 2369,1057


Tabel 3.3 Neraca Massa pada Bucket Elevator (BE-102)

Komponen

Alur masuk

(kg/jam)

Alur keluar

(kg/jam)

F3 F3

Karbon 2.203,2685 2.203,2685

Air ( Bmm) 23,6910 23,6910

Hidrogen 59,2275 59,2275

Nitrogen 4,7382 4,7382

Oksigen 7,1073 7,1073

Debu 71,0732 71,0732

Jumlah 2.369,1057 2369,1057

Tabel 3.4 Neraca Massa pada Kalsinasi (F-101)

Komponen

Alur masuk

(kg/jam)

Alur keluar

(kg/jam)

F3 F4 F5

Karbon 2.203,2685 - 2.203,2685

Air ( Bmm ) 23,6910 23,6910 -

Hidrogen 59,2275 59,2275 -

Nitrogen 4,7382 4,7382 -

Oksigen 7,1073 7,1073 -

Debu 71,0732 - 69,8811

Jumlah 2.369,1057 94,764 2.274,3417

2.369,1060 2369,1060


Tabel 3.5 Neraca Massa pada Bucket Elevator (BE-103)

Komponen

Alur masuk

(kg/jam)

Alur keluar

(kg/jam)

F5 F5

Karbon 2.203,2685 2.203,2685

Debu 71,0732 71,0732

Jumlah 2.274,3417 2.274,3417

Tabel 3.6 Neraca Massa pada Tungku Listrik (F-102)

Komponen Alur masuk (kg/jam) Alur keluar (kg/jam)

F5 F8 F9 F10

Karbon 2.203,2685 - - -

Sulfur - 18,9528 - -

Karbon

disulfide - - - 2.222,2213

Debu 71,0732 - 56,8585 14,2147

Jumlah 2.274,3417 18,9528 56,8585 2.236,436

2.293,2945 2.293,2945

Tabel 3.7 Neraca Massa pada Cyclone (FG-101)

Komponen

Alur masuk

(kg/jam)

Alur keluar

(kg/jam)

F10 F11 F12

Karbon disulfida 2.222,2213 - 2222,2213

Debu 14,2147 13,9304 0,0009

Jumlah 2.236,4360 13,9304 2.222,2222

2.236,4360 2.236,4360


Tabel 3.8 Neraca Massa pada Cooler (CO-101)

Komponen

Alur masuk

(kg/jam)

Alur keluar

(kg/jam)

F12 F13

Karbon Disulfida 2.222,2213 2.222,2213

Debu 0,0009 0,0009

2.222,2222 2.222,2222

Tabel 3.9 Neraca Massa pada Condensor (CD-101)

Komponen

Alur masuk

(kg/jam)

Alur keluar

(kg/jam)

F13 F14


Debu 0,0009 0,0009

2.222,2222 2.222,2222

Tabel 3.10 Neraca Massa pada Cooler (CO-102)

Komponen

Alur masuk

(kg/jam)

Alur keluar

(kg/jam)

F14 F15


Debu 0,0009 0,0009

2.222,2222 2.222,2222


BAB IV

NERACA PANAS

Basis perhitungan : 1 jam operasi

Satuan operasi : kJ/jam

Temperatur referensi : 250C = 298,15 K

4.1 Furnace (F-101)

Tabel 4.1 Neraca panas pada furnace

Komponen

Panas masuk kJ/jam)

Panas Keluar (kJ/jam)

Energi listrik Alur 3 Alur 4 Alur 5 Karbon - - - 229.320,625 H2O - - 713.499,509 - Debu - - - 515,9612 Hidrogen - - 242.772.712,5 - Nitrogen - - 1.410.971,444 - Oksigen - - 1.933.603,554 - Jumlah 253.482.116,6 - 253.252.280 229.836,5862 Neraca 253.482.116,6 253.482.116,6

4.2 Furnace (F-102)

Tabel 4.2 Neraca panas pada furnace

Komponen

Panas masuk (kJ/jam)


Energi listrik Alur 5 Alur 8 Alur 9 Alur 10 Karbon - 229.320,625 - - - H2O - - - - - Sulfur - - 16,4625 - - Debu - 515,9612 - 1.124,6833 281,1723 Hidrogen - - - - - Nitrogen - - - - - Oksigen - - - - - Karbon sulfida - 2.375.802.444,00 - - 2.375.802.444,00 Jumlah 2.375.573.997 2.376.032.281,00 16,4625 1.124,6833 2.375.802.725,00 Neraca 2.375.573.997 2.375.573.997


4.3 Cooler (CO-101)

Tabel 4.3 Neraca panas pada cooler

Komponen



Karbon sulfida 2.375.802.725,00 82.687.305,34 Air pendingin - 2.293.115.420,00 - Total 82.687.305,34 82.687.305,34

4.4 Condensor (CD-101)

Tabel 4.4 Neraca panas pada condensor

Komponen



Karbon sulfida 82.687.305,34 14.804.965,15 Air pendingin - 67.882.340,19 - Total 14.804.965,15 14.804.965,15

4.5 Cooler (CO-102)

Tabel 4.5 Neraca panas pada cooler

Komponen



Karbon sulfida 14.804.965,15 565.462,18 Air pendingin - 14.239.502,97 - Total 565.462,18 565.462,18


BAB V

SPESIFIKASI PERALATAN

1. Gudang Bahan Baku (G-101)

Fungsi : Menyimpan bahan baku arang kayu, direncanakan untuk

kebutuhan 7 hari

Bentuk : Persegi

Bahan konstruksi : Beton

Jumlah : 1 unit

Kapasitas : 1.403,0743 m3

Kondisi operasi : -Temperatur = 300C

-Tekanan = 1 atm

Kondisi fisik :

- Panjang : 14,1048 m

- Lebar : 14,1048 m

- Tinggi : 7,0524 m

2. Bucket Elevator (BE-101) Fungsi : Mengangkut arang kayu dari gudang penyimpanan ke Rooler

Mill (FR-101)

Bentuk : Spaced-bucket centrifugal discharge elevator

Bahan konstruksi : Malleable-iron

Jumlah : 1 unit

Laju alir : 3.121,6456 kg/jam


-Tekanan = 1 atm

Kondisi fisik :

Tinggi elevator : 7,62 m

Ukuran bucket : (6 x 4 x 4) in

Jarak antar bucket : 0,305 m

Kecepatan bucket : 1,143 m/s


Kecepatan putaran : 43 rpm

Lebar belt : 17,78 cm

Daya motor : 0,1973 hp

3. Rooler Mill (FR-101) Fungsi : Memperkecil ukuran arang kayu dari gudang penyimpanan

(G-101) sebelum ke unit Furnance (F-101).

Jenis : Double Toothed-Roll Crusher

Bahan konstruksi : Stainless steel

Jumlah : 1 buah

Diameter : 0,25 ft

Face ukuran roll : 2 ft

Kecepatan putaran : 39,8 rpm

Daya motor : 5 Hp

4. Vibrating Screen (SS-101)

Fungsi : Memisahkan arang kayu dari ukuran besar

Jenis : Vibrating Screen

Bahan konstruksi : Stainless steel

Jumlah : 1 unit

Kapasitas : 3.344,620 kg/jam


-Tekanan = 1 atm

Kondisi fisik

- Panjang : 0,8439 m

- Lebar : 0,5626 m

- Daya : 4 hp

5. Belt Conveyor (BC-101)

Fungsi : mentransfer arang kayu ke bucket elevator (BE-102)

Jenis : Horizontal Belt Conveyor

Material : Commercial Steel


Kondisi Operasi : - Temperatur (T) : 300C

- Tekanan (P) : 1 atm

Kapasitas : 2,4402 ton/jam

Lebar Belt : 35 cm

Luas Area : 0,010 m2

Kecepatan Belt normal : 61 m/menit

Kecepatan Belt maksimum : 91 m/menit

Belt Plies minimum : 3

Belt Plies maksimum : 5

Kecepatan Belt : 30,5 m/menit

Daya motor : 0,44 Hp

6. Bucket Elevator (BE-102)

Fungsi : Mengangkut arang kayu dari gudang penyimpanan ke

Furnance (F-101)



Jumlah : 1 unit



-Tekanan = 1 atm

Kondisi fisik :









7. Furnance Kalsinasi (F-101) Fungsi : Untuk memanaskan arang kayu dan menguapkan gas-gas

volatil yang terdapat dalam arang kayu dengan pemanas listrik

hingga temperatur 400oC

Jenis : Fire box

Jumlah : 1 unit

Kondisi operasi : - Temperatur (T) : 400 0C


Kapasitas : 5,9157 m3

Diameter : 1,9605 m

Tinggi : 1,9605 m


Fungsi : Mengangkut serbuk karbon dari Furnance (F-101) ke

Furnance (F-102)



Jumlah : 1 unit



-Tekanan = 1 atm

Kondisi fisik :









9. Furnance (F-102) Fungsi : Untuk memanaskan serbuk karbon dan belerang cair dengan

pemanas listrik hingga temperatur 900oC

Jenis : Fire box

Jumlah : 1 unit

Kondisi operasi : - Temperatur (T) : 400 0C



Diameter : 1,9012 m

Tinggi : 1,9012 m

10. Blower (BL-101)

Fungsi : Mengalirkan karbon disulfida ke unit Cyclon (FG-101)

Jumlah : 1 unit

Kondisi proses : T = 30oC ; P = 1 atm = 1,013 bar

Kapasitas : 117,3120 m3/jam

Daya : 0,2707 Hp

11. Cyclon (FG 101)

Fungsi : Memisahkan debu dari carbon disulfida.

Bahan konstruksi : Stainless Steel, SA-316 grade C

Jenis sambungan : Double welded butt joints

Jumlah : 1 unit

Kondisi operasi : - Temperatur = 900 0C

- Tekanan = 1 atm


Lc = 0,16 m

Zc = 0,2668 m

Jc = 0,04 m

DE = 0,08 m

Hc = 0,0933 m

Bc = 0,0032 m


12. Blower (BL-102)

Fungsi : Mengalirkan karbon disulfida ke unit Cooler (CO-101)

Jumlah : 1 unit

Kondisi proses : T = 30oC ; P = 1 atm = 1,013 bar


Daya : 0,2690 Hp

13. Cooler (CO-101)

Fungsi : Menurunkan temperatur dan karbon disulfidase menjadi dari

900oC menjadi 550oC

Jenis : Shell & tube exchanger

Jumlah : 1 unit

Kondisi operasi : Temperatur = 550C

Tekanan = 1 atm

Jenis tube : 18 BWG

Diameter dalam, ID : 39 in

Diameter luar, OD : in

Panjang tube : 64 ft

Jumlah tube : 1560

14. Kondensor (CD-101)

Fungsi : Menurunkan temperatur serta mengubah fase karbon

disulfidase menjadi cair dengan temperatur 550oC menjadi

119oC


Jumlah : 1 unit


Tekanan = 1 atm

Jenis tube : 18 BWG

Diameter dalam, ID : 15,25 in




Jumlah tube : 138

15. Pompa (P-101)

Fungsi : Mengalirkan karbon disulfida cair dari kondensor (CD-

101) ke cooler (CO-102)

Jenis : Pompa sentrifugal

Jumlah : 1 unit

Bahan konstruksi : Commersial steel

Kondisi operasi : - Temperatur : 119oC

- Tekanan : 1atm

Laju volumetrik : 0,0543 ft3/s

Schedule pipe : 40

Diameter (ID) : 2,067 in

Diameter (OD) : 2,38 in

Daya : 0,05 hp

16. Cooler (CO-102)

Fungsi : Untuk temperatur karbon disulfidase dari 119oC menjadi

44oC


Jumlah : 1 unit


Tekanan = 1 atm

Jenis tube : 18 BWG

Diameter dalam, ID : 17,25 in



Jumlah tube : 188


17. Pompa (P-102)

Fungsi : Mengalirkan karbon disulfida cair dari cooler (CO-102) ke

storange tank (T-101)

Jenis : Pompa sentrifugal

Jumlah : 1 unit

Bahan konstruksi : Commersial steel

Kondisi operasi : - Temperatur : 44oC

- Tekanan : 1atm

Laju volumetrik : 0,0543 ft3/s

Schedule pipe : 40

Diameter (ID) : 2,067 in

Diameter (OD) : 2,38 in

Daya : 0,05 hp

18. Storage Tank (T-101)

Fungsi : Untuk menyimpan karbon disulfide

Bentuk : Silinder vertikal dengan dasar datar dan tutup ellipsoidal

Bahan konstruksi : Carbon steel C-SA-316

Jumlah : 2 unit

Kondisi operasi : - Temperatur = 44C

- Tekanan = 1 atm

Kapasitas tangki : 559,3291 m3

Diameter tangki : 9,2 m

Tinggi tangki : 12,024 m

Pdesain : 16,28 psi

Tebal silinder : 0,12 in

Tebal head standar : 0,12 in


19. Gudang Bahan Baku (G-102)

Fungsi : Menyimpan bahan baku belerang, direncanakan untuk

kebutuhan 7 hari

Bahan konstruksi : Beton

Bentuk : Persegi

Jumlah : 1 unit



-Tekanan = 1 atm

Kondisi fisik :

- Panjang : 1,64 m

- Lebar : 1,64 m

- Tinggi : 0,82 m


Fungsi : Mengangkut belerang dari gudang penyimpanan ke Rooler Mill

(FR-102)

Jenis : Spaced-Bucket Centrifugal-Discharge Elevator

Bahan : Malleable-iron

Jumlah : 1 unit

Laju alir : 24,9731 kg/jam


-Tekanan = 1 atm

Kondisi fisik :









21. Roller Mill (FR - 102)

Fungsi : Memperkecil ukuran belerang dari gudang penyimpanan (G-

102) sebelum ke unit Furnance (F-101).

Jenis : Double Toothed Roll Crusher

Bahan : Stainless Steel

Kondisi Operasi : - Temperatur (T) : 30 oC


Diameter : 0,25 ft

Face ukuran roll : 2 ft

Kecepatan putaran : 39,8 rpm

Daya motor : 5 Hp

22. Vibrating Screen (SS 102)

Fungsi : Memisahkan belerang dari ukuran besar.

Jenis : Vibrating Screen

Bahan : Stainless Steel

Jumlah : 1 unit

Kapasitas : 26,7568 kg/jam


-Tekanan = 1 atm

Kondisi fisik

- Panjang : 0,2 m

- Lebar : 0,1336 m

- Daya : 4 hp

23. Belt Conveyor (BC-102)

Fungsi : mentransfer belerang ke bucket elevator (BE-105)

Jenis : Horizontal Belt Conveyor

Material : Commercial Steel

Kondisi Operasi : - Temperatur (T) : 300C


Kapasitas : 0,0195 ton/jam


Lebar Belt : 35 cm

Luas Area : 0,010 m2

Kecepatan Belt normal : 61 m/menit

Kecepatan Belt maksimum : 91 m/menit

Belt Plies minimum : 3

Belt Plies maksimum : 5

Kecepatan Belt : 30,5 m/menit

Daya motor : 0,44 Hp


Fungsi : Mengangkut belerang ke Furnance (F-101)

Jenis : Spaced-Bucket Centrifugal-Discharge Elevator

Bahan : Malleable-iron

Jumlah : 1 unit

Laju alir : 18,9528 kg/jam


-Tekanan = 1 atm

Kondisi fisik :







BAB VI

INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA

6.1 Instrumentasi

Instrumentasi merupakan suatu sistem atau susunan peralatan yang dipakai

didalam suatu proses kontrol untuk mengatur jalannya suatu proses agar diperoleh

hasil sesuai dengan yang diharapkan. Alat alat instrumentasi dipasang pada setiap

peralatan proses dengan tujuan agar para engineer dapat memantau dan mengontrol

kondisi dilapangan. Dengan adanya instrumentasi ini pula, para engineer dapat

segera melakukan tindakan apabila terjadi kejanggalan dalam proses. Namun pada

dasarnya, tujuan pengendalian tersebut adalah agar kondisi proses didalam pabrik

mencapai tingkat kesalahan (error) yang paling minimum sehingga produk dapat

dihasilkan secara optimal (Considine, 1985).

Fungsi instrumentasi adalah sebagai pengontrol, penunjuk, pencatat dan

pemberi tanda bahaya. Peralatan instrumentasi biasanya bekerja dengan tenaga

mekanik atau tenaga listrik dan pengontrolnya dapat dilakukan secara manual atau

otomatis. Penggunaan instrumen pada suatu peralatan proses tergantung pada

pertimbangan ekonomi dan sistem peralatan itu sendiri. Pada pemakaian alat alat

instrumen juga harus ditentukan apakah alat alat tersebut dipasang diatas papan

instrumen dekat peralatan proses yang dikontrol secara manual atau disatukan dalam

suatu ruang kontrol yang dihubungkan dengan bangsal peralatan yang dikontrol

secara otomatis (Perry, 1999).

Variabel variabel proses yang biasanya dikontrol atau diukur oleh instrumen

adalah (Considine, 1985) :

1. Variabel utama, seperti temperatur, tekanan, laju alir dan level cairan

2. Variabel tambahan, seperti densitas, viskositas, panas spesifik, konduktivitas,

pH, humiditas, titik embun, komposisi kimia, kandungan kimia, kandungan

kelembaban dan variabel lainnya.

Pada dasarnya suatu sistem pengendalian terdiri dari :

1. Elemen Perasa (Sensing Element / Primary Element)

Elemen yang merasakan (menunjukkan) adanya perubahan dari harga

variabel yang diukur


2. Elemen Pengukur (Measuring Element)

Elemen yang sensitif terhadap adanya perubahan temperatur, tekanan, laju

aliran, maupun ketinggian fluida. Perubahan ini merupakan sinyal dari proses

dan disampaikan oleh elemen pengukur ke elemen pengontrol.

3. Elemen Pengontrol (Controlling Element)

Elemen yang menerima sinyal kemudian akan segera mengatur perubahan

perubahan proses tersebut sama dengan nilai set point (nilai yang

dikehendaki). Dengan demikian elemen ini dapat segera memperkecil

ataupun meniadakan penyimpangan yang terjadi.

4. Elemen Pengontrol Akhir (Final Control Element)

Elemen yang akan mengubah masukan yang keluar dari elemen pengontrol

kedalam proses sehingga variabel yang diukur tetap berada dalam batasan

yang diinginkan dan merupakan hasil yang dikehendaki.

Pengendalian peralatan instrumentasi dapat dilakukan secara otomatis dan semi

otomatis. Pengendalian secara otomatis adalah pengendalian yang dilakukan dengan

cara mengatur instrumen pada kondisi tertentu, bila terjadi penyimpangan variabel

yang dikontrol maka instrumen akan bekerja sendiri untuk mengembalikan variabel

pada kondisi semula, instrumen ini bekerja sebagai controller. Pengendalian secara

semi otomatis adalah pengendalian yang mencatat perubahan-perubahan yang terjadi

pada variabel yang dikontrol. Untuk mengubah variabel-variabel kedalam nilai yang

diinginkan maka dilakukan usaha secara manual, instrumen ini bekerja sebagai

pencatat (recorder) atau penunjuk (indicator).

Faktor faktor yang perlu diperhatikan dalam instrumen instrumen adalah

(Peters, dkk. 2004) :

1. Range yang diperlukan untuk pengukuran

2. Level instrumentasi

3. Ketelitian yang dibutuhkan

4. Bahan konstruksinya

5. Pengaruh pemasangan instrumentasi pada kondisi proses


Instrumentasi yang umum digunakan dalam pabrik adalah (Considine, 1985) :

1. Untuk variabel temperatur

a. Temperatur Controller (TC) adalah instrumentasi yang digunakan untuk

mengamati temperatur dari suatu alat. Dengan menggunakan TC para

engineer juga dapat melakukan pengendalian terhadap peralatan sehingga

temperatur peralatan tetap berada dalam range yang diinginkan. TC kadang

kadang juga dapat mencatat temperatur dari suatu peralatan secara berkala

melalui Temperatur Recorder (TR)

b. Temperatur Indicator (TI) adalah instrumentasi yang digunakan untuk

mengamati temperatur suatu alat.

2. Untuk variabel ketinggian permukaan cairan

a. Level Controller (LC) adalah instrumentasi yang digunakan untuk mengamati

ketinggian cairan didalam suatu alat. Dengan menggunakan LC para engineer

juga dapat melakukan pengendalian ketinggian cairan didalam peralatan

tersebut.

b. Level Indicator (LI) adalah instrumentasi yang digunakan untuk mengamati

ketinggian cairan didalam suatu alat.

3. Untuk variabel tekanan

a. Pressure Controller (PC) adalah instrumentasi yang digunakan untuk

mengamati tekanan operasi dari suatu alat. Para engineer juga dapat

melakukan perubahan tekanan dari peralatan operasi. PC dapat juga

dilengkapi pencatat tekanan dari suatu peralatan secara berkala melalui

Pressure Recorder (PR)

b. Pressure Indicator (PI) adalah instrumentasi yang digunakan untuk

mengamati tekanan operasi dari suatu alat

4. Untuk variabel aliran cairan

a. Flow Controller (FC) adalah instrumentasi yang digunakan untuk mengamati

laju alir larutan atau cairan yang melalui suatu alat dan bila terjadi perubahan

dapat melakukan pengendalian.

b. Flow Indicator (FI) adalah instrumentasi yang digunakan untuk mengamati

laju alir larutan atau cairan dari suatu alat


Beberapa instrumen yang digunakan dalam peralatan pabrik adalah :

1. Tangki

Instrumen yang digunakan pada tangki adalah Level Controller (LC) yang

berfungsi untuk mengamati ketinggian fluida di dalam tangki. Apabila

ketinggian fluida di dalam tangki menurun, maka supply bahan harus segara

ditambahkan.

Gambar 6.1 Tangki penyimpanan beserta instrumennya

2. Tungku Listrik

Instrumen yang digunakan pada tungku listrik adalah Pressure Controller yang

berfungsi sebagai pengontrol tekanan pada tungku listrik dan Temperature

Controller (TC) yang berfungsi untuk mengamati dan mengontrol temperature

dalam tungku listrik.

TC

Gambar 6.2 Tungku Listrik beserta instrumennya

3. Pompa (Po-1, Po-2)

Instrumen yang digunakan pada pompa adalah Flow Controller (FC) yang

berfungsi untuk memperkecil laju alir fluida yang masuk apabila laju alir fluida

di dalam pompa berada di atas batas yang ditentukan.

LI

Bahan Masuk

Bahan Keluar


Gambar 6.3 Pompa beserta instrumennya.

4. Cooler (C).

Instrumen yang digunakan pada cooler adalah Temperature Controller (TC)

yang berfungsi untuk mengamati dan mengontrol temperatur fluida di dalam

cooler apabila fluida yang keluar berada di atas temperatur yang diinginkan.

Gambar 6.4 Cooler beserta instrumennya.

6.2 Keselamatan Kerja

Keselamatan kerja merupakan bagian dari kelangsungan produksi pabrik, oleh

karena itu aspek ini harus diperhatikan secara serius dan terpadu. Untuk maksud

tersebut perlu diperhatikan cara pengendalian keselamatan kerja dan keamanan

pabrik pada saat perancangan dan saat pabrik beroperasi.

Salah satu faktor yang penting sebagai usaha menjamin keselamatan kerja

adalah dengan menumbuhkan dan meningkatkan kesadaran karyawan akan

pentingnya usaha untuk menjamin keselamatan kerja. Usaha-usaha yang dapat

dilakukan antara lain (Peters, dkk.2004) :

1. Meningkatkan spesialisasi keterampilan karyawan dalam menggunakan

peralatan secara benar sesuai dengan tugas dan wewenang serta mengetahui

cara cara mengatasi kecelakaan kerja.

Fluida

Fluida

FC

LI

TI


2. Melakukan pelatihan secara berkala bagi karyawan. Pelatihan yang dimaksud

dapat meliputi :

a. Pelatihan untuk menciptakan kualitas Sumber Daya Manusia (SDM)

yang tinggi dan bertanggungjawab, misalnya melalui pelatihan

kepemimpinan dan pelatihan pembinaan kepribadian

b. Studi banding (workshop) antar bidang kerja, sehingga karyawan

diharapkan memiliki rasa kepedulian terhadap sesama karyawan

3. Membuat peraturan tata cara dengan pengawasan yang baik dan memberi

sanksi bagi karyawan yang tidak disiplin.

Sebagai pedoman pokok dalam usaha penanggulangan masalah kerja, Pemerintah

Republik Indonesia telah mengeluarkan Undang-Undang Keselamatan Kerja pada

tanggal 12 Januari 1970. Semakin tinggi tingkat keselamatan kerja dari suatu pabrik

maka semakin meningkat pula aktivitas kerja para karyawan. Hal ini disebabkan oleh

keselamatan kerja yang sudah terjamin dan suasana kerja yang menyenangkan.

Hal hal yang perlu dipertimbangkan dalam perancangan pabrik untuk menjamin

adanya keselamatan kerja adalah sebagai berikut (Peters, dkk.2004) :

1. Penanganan dan pengangkutan bahan menggunakan manusia harus

seminimal mungkin

2. Adanya penerangan yang cukup dan sistem pertukaran udara yang baik

3. Jarak antar mesin - mesin dan peralatan lain cukup luas

4. Setiap ruang gerak harus aman, bersih dan tidak licin

5. Setiap mesin dan peralatan lainnya harus dilengkapi alat pencegah kebakaran

6. Tanda tanda pengaman harus dipasang pada setiap tempat yang berbahaya

7. Penyediaan fasilitas pengungsian bila terjadi kebakaran

Dalam rancangan pabrik pembuatan pupuk guano, usaha usaha pencegahan

terhadap bahaya bahaya yang mungkin terjadi dilakukan sebagai berikut :

6.2.1 Pencegahan terhadap Bahaya Kebakaran dan Peledakan

Sesuai dengan peraturan yang tertulis dalam Peraturan Tenaga Kerja

No.Per/02/Men/1983 tentang instalasi alarm kebakaran otomatis, yaitu :

1. Detektor Kebakaran, merupakan alat yang berfungsi untuk mendeteksi secara dini

adanya suatu kebakaran awal, terdiri dari :


a. Smoke detector adalah detektor yang bekerja berdasarkan terjadinya

akumulasi asap dalam jumlah tertentu

b. Gas detector adalah detektor yang bekerja berdasarkan kenaikan konsentrasi

gas yang timbul akibat kebakaran ataupun gas gas lain yang mudah terbakar

2. Alarm kebakaran, merupakan komponen dari sistem deteksi dan alarm kebakaran

yang memberikan isyarat adanya suatu kebakaran, terdiri dari :

a. Alarm kebakaran yang memberi tanda atau isyarat berupa bunyi khusus

(Audible alarm)

b. Alarm kebakaran yang memberi tanda atau isyarat yang tertangkap oleh

pandangan mata secara jelas (visible alarm)

3. Panel indikator kebakaran, merupakan komponen dari sistem deteksi dan alarm

kebakaran yang berfungsi mengendalikan kerja sistem dan terletak diruang operator.

Upaya pencegahan dan penanganan terhadap bahaya kebakaran dan peledakan

dapat dilakukan hal-hal berikut :

1. Untuk mengetahui adanya bahaya kebakaran maka sistem alarm dipasang

pada tempat yang strategis dan penting seperti laboratorium dan ruang proses

2. Pada peralatan pabrik yang berupa tangki dibuat man hole dan hand hole

yang cukup untuk pemeriksaan

3. Sistem perlengkapan energi seperti pipa bahan bakar, saluran udara, steam

dan air dibedakan warnanya dan letaknya tidak mengganggu pergerakan

karyawan

4. Mobil pemadam kebakaran yang ditempatkan di fire station dan setiap saat

harus dalam keadaan siaga

5. Bahan bahan yang mudah terbakar dan meledak harus disimpan dalam

tempat yang aman dan dikontrol secara teratur

6.2.2 Peralatan Perlindungan Diri

Upaya peningkatan keselamatan kerja bagi karyawan pada pabrik ini adalah

dengan menyediakan fasilitas sesuai bidang kerjanya. Fasilitas yang diberikan adalah

melengkapi karyawan dengan peralatan diri sebagai berikut :

1. Helm

2. Pakaian dan perlengkapan pelindung


3. Sepatu pengaman

4. Pelindung mata

5. Pelindung telinga

6. Masker udara

7. Sarung tangan

6.2.3 Keselamatan Kerja Terhadap Listrik

Upaya peningkatan keselamatan kerja terhadap listrik adalah :

1. Setiap instalasi dan alat alat listrik harus diamankan dengan pemakaian

sekring atau pemutus arus listrik otomatis lainnya

2. Sistem perkabelan listrik harus dirancang secara terpadu dengan tata letak

pabrik untuk menjaga keselamatan dan kemudahan jika harus dilakukan

perbaikan

3. Penempatan dan pemasangan motor motor listrik tidak boleh mengganggu

lalu lintas pekerja

4. Memasang papan tanda larangan yang jelas pada daerah sumber tegangan

tinggi

5. Isolasi kawat hantaran listrik harus disesuaikan dengan keperluan

6. Setiap peralatan yang menjulang tinggi harus dilengkapi dengan alat

penangkal petir yang dibumikan

7. Kabel kabel listrik yang letaknya berdekatan dengan alat alat yang

bekerja pada suhu tinggi harus diisolasi secara khusus

6.2.4 Pencegahan Terhadap Gangguan Kesehatan

Upaya peningkatan kesehatan karyawan dalam lapangan kerja adalah :

1. Setiap karyawan diwajibkan untuk memakai pakaian kerja selama berada

didalam lokasi pabrik

2. Dalam mengani bahan bahan kimia yang berbahaya, karyawan diharuskan

memakai sarung tangan karet serta penutup hidung dan mulut

3. Bahan bahan kimia yang selama pembuatan, pengolahan, pengangkutan,

penyimpanan dan penggunaannya dapat menimbulkan ledakan, kebakaran,

korosi maupun gangguan terhadap kesehatan harus ditangani secara cermat


4. Poliklinik yang memadai disediakan dilokasi pabrik

6.2.5 Pencegahan Terhadap Bahaya Mekanis

Upaya pencegahan kecelakaan terhadap bahaya mekanis adalah :

1. Alat alat dipasang dengan penahan yang cukup berat untuk mencegah

kemungkinan terguling atau terjatuh

2. Sistem ruang gerak karyawan dibuat cukup lebar dan tidak menghambat

kegiatan karyawan

3. Jalur perpiaan sebaiknya berada di atas permukaan tanah atau diletakkan pada

atap lantai pertama kalau didalam gedung atau setinggi 4,5 meter bila diluar

gedung agar tidak menghalangi kendaraan yang lewat

4. Letak alat diatur sedemikian rupa sehingga para operator dapat bekerja

dengan tenang dan tidak akan menyulitkan apabila ada perbaikan atau

pembongkaran

5. Pada alat alat yang bergerak atau berputar harus diberikan tutup pelindung

untuk menghindari terjadinya kecelakaan kerja.

Untuk mencapai keselamatan kerja yang tinggi, maka ditambahkan nilai nilai

disiplin bagi para karyawan yaitu (Peters,dkk.2004) :

1. Setiap karyawan bertugas sesuai dengan pedoman pedoman yang diberikan

2. Setiap peraturan dan ketentuan yang ada harus dipatuhi

3. Perlu keterampilan untuk mengatasi kecelakaan dengan menggunakan

peralatan yang ada

4. Setiap kecelakaan atau kejadian yang merugikan harus segera dilaporkan

pada atasan

5. Setiap karyawan harus saling mengingatkan perbuatan yang dapat

menimbulkan bahaya

6. Dilakukan pengontrolan secara priodik terhadap alat instalasi pabrik oleh

petugas maintenance


BAB VII

UTILITAS

Utilitas merupakan unit penunjang utama dalam memperlancar jalannya suatu

proses produksi. Dalam suatu pabrik, utilitas memegang peranan yang penting.

Karena suatu proses produksi dalam suatu pabrik tidak akan berjalan dengan baik

jika utilitas tidak ada. Oleh sebab itu, segala sarana dan prasarananya harus

dirancang sedemikian rupa sehingga dapat menjamin kelangsungan operasi suatu

pabrik.

Berdasarkan kebutuhannya, utilitas pada pabrik karbon disulfida dari arang

kayu (charcoal) dan belerang adalah sebagai berikut:

1. Kebutuhan air

2. Kebutuhan bahan kimia

3. Kebutuhan tenaga listrik

4. Kebutuhan bahan bakar

5. Unit pengolahan limbah

7.1 Kebutuhan Air

Dalam proses produksi, air memegang peranan penting, baik untuk

kebutuhan proses maupun kebutuhan domestik. Adapun kebutuhan air pada pabrik

karbon disulfida dari arang kayu (charcoal) dan belerang dapat di lihat dari tabel

dibawah ini.

Tabel 7.1 Kebutuhan Air Proses pada Berbagai Alat

Nama Alat Kebutuhan Air (kg/jam)

Cooler (CO-101) 2.668.958,100

Cooler (CO-102) 61.657,550

Condensor (CD-101 79.008,287

Total 2.809.623,937

Kebutuhan air domestik

Kebutuhan air domestik untuk tiap orang/shift adalah 40 100 ltr/hari.

(MetCalf, et.all, 1984)


Diambil 100 ltr/hari x jam

hari241 = 4.16 4 liter/jam

air = 1000 kg/m3 = 1 kg/liter

Jumlah karyawan = 100 orang

Maka total air domestik = 4 x 100 = 400 ltr/jam x 1 kg/liter = 400 kg/jam

Maka total kebutuhan air yang diperlukan pada pengolahan awal tiap jamnya adalah :

Air proses + Kebutuhan air domestik = 2.809.623,937 kg/jam + 400 kg/jam =

2.810.023,937 kg/jam.

7.2 Pengolahan Air

Pengolahan air pabrik terdiri dari beberapa tahap, yaitu:

1. Pengendapan

2. Klarifikasi

3. Filtrasi

Kebutuhan air untuk perancangan pabrik karbon disulfida dari arang kayu

(charcoal) dan belerang ini diperoleh dari air bawah tanah. Kualitas air tanah dapat

dilihat pada tabel 7.2 dan 7.3.

Tabel 7.2 Sifat fisika air sungai asahan

No Parameter Range (mg/liter)

1 Padatan terlarut 32,80

2 Kekeruhan 290 NTU

3 Suhu 30,60 oC

4 Daya hantar listrik 66,20 us/cm

5 pH 7,100

Tabel 7.3 Kandungan bahan kimia air sungai asahan

No Bahan Kimia Range (mg/liter)

1 Alumunium 0,020

2 Besi 2,250

3 Flourida 0,200

4 Klorida 4,000


5 Mangan 0,150

6 Nitrat 0,470

7 Oksigen terlarut (DO) -

8 Seng 0,040

9 Sulfat 0,000

10 Sulfit 0,065

11 Tembaga 0,000

12 BOD 6,000

13 COD 14,000

14 Alkalinitas 29,000

15 Kesadahan 36,000

16 Nitrit 0,003

sumber : Laporan PDAM Asahan (2001)

7.2.1 Pengendapan

Pengendapan merupakan tahap awal dari pengolahan air. Pada bak

penampungan, partikel-partikel padat yang berdiameter besar (berkisar antara 10

mikron 10 mm) akan mengendap secara grafitasi tanpa bantuan bahan kimia,

sedangkan partikel-partikel yang lebih kecil akan terikut bersama air menuju unit

pengolahan selanjutnya.

7.2.2 Klarifikasi

Klarifikasi merupakan proses penghilangan kekeruhan di dalam air. Air dari

bak penampungan dialirkan ke dalam clarifier setelah diinjeksikan larutan alum, Al2 (SO4)3 dan larutan soda abu, Na2CO3. Larutan alum berfungsi sebagai koagulan

utama dan larutan soda abu sebagai koagulan tambahan yang berfungsi sebagai

bahan pembantu untuk mempercepat pengendapan dan penetralan pH.

Setelah pencampuran yang disertai pengadukan maka akan terbentuk flok-

flok yang akan mengendap ke dasar clarifier karena gaya grafitasi, sedangkan air

jernih akan keluar melimpah (overflow) yang selanjutnya akan masuk ke penyaring

pasir (sand filter) untuk penyaringan (filtrasi).

Pemakaian larutan alum umumnya hingga 50 ppm terhadap jumlah air yang

akan diolah, sedangkan perbandingan pemakaian alum dan soda abu


= 1 : 0,54 (Bauman,1971).

Total kebutuhan air = 2.810.023,937 kg/jam

Pemakaian larutan alum = 50 ppm

Pemakaian larutan soda abu = 0,54 x 50 = 27 ppm

Larutan alum yang dibutuhkan = 50.10-6 x 2.810.023,937 = 140,501kg/jam

Larutan soda abu yang dibutuhkan = 27.10-6 x 2.810.023,937 = 75,870 kg/jam

7.2.3 Filtrasi

Filtrasi berfungsi untuk memisahkan flok dan koagulan yang masih terikut

bersama air. Pada proses ini juga dilakukan penghilangan warna air dengan

menambahkan karbon aktif pada lapisan pertama yaitu lapisan pasir. Penyaring pasir

(sandfilter) yang digunakan terdiri dari tiga lapisan yaitu :

a. Lapisan I terdiri dari pasir hijau (green sand) setinggi 24 in = 60,96 cm

b. Lapisan II terdiri dari antrakit setinggi 12,5 in = 31,75 cm

c. Lapisan III terdiri dari batu kerikil (gravel) setinggi 7 in = 17,78 cm

Bagian bawah alat penyaring dilengkapi dengan strainer sebagai penahan.

Selama pemakaian, daya saring sand filter akan menurun. Untuk itu diperlukan

regenerasi secara berkala dengan cara pencucian balik ( back washing). Dari sand

filter, air dipompakan ke tangki utilitas-02, kemudian didistribusikan untuk berbagai

keperluan.

Untuk air domestik (laboratorium, kantin dan tempat ibadah, poliklinik serta

perkantoran) dilakukan proses klorinasi, yaitu mereaksikan air dengan klor untuk

membunuh kuman-kuman di dalam air. Klor yang digunakan biasanya berupa

kaporit, Ca(ClO)2. Khusus untuk air minum, setelah dilakukan proses klorinasi

diteruskan ke penyaring air (water treatment system) sehingga air yang keluar dari

penyaring merupakan air sehat dan memenuhi syarat-syarat air minum tanpa harus

dimasak terlebih dahulu. Saat ini telah tersedia beberapa jenis water treatment system

di pasaran, sehingga dapat dipilih salah satu yang memenuhi persyaratan.

Total kebutuhan air yang memerlukan proses klorinasi = 400 kg/jam

Kaporit yang digunakan direncanakan mengandung klorin 70 % (Gordon, 1968)

Kebutuhan klorin = 2 ppm dari berat air yang diproses

Total kebutuhan kaporit = (2.10-6 x 400 kg/jam) / 0,7 = 1,143 x 10-3 kg/jam


7.3 Kebutuhan bahan kimia

Kebutuhan bahan kimia adalah sebagai berikut:

Al2 (SO4)3 = 140,501kg/jam

Na2CO3 = 75,870 kg/jam

Kaporit = 0,00114 kg/jam

7.4 Kebutuhan listrik

Perincian kebutuhan listrik diperkirakan sebagai berikut:

1. Unit proses = 21 hp

2. Unit utilitas = 12 hp

3. Ruang kontrol dan laboratorium = 20 hp

4. Penerangan dan Kantor = 20 hp

5. Bengkel = 30 hp

6. Perumahan = 40 hp

Total kebutuhan listrik = 21 + 12 + 20 + 20 + 30 + 40

= 143 hp x 0,7457 kW/hp = 106,635 kW

Untuk cadangan diambil 20 %, maka:

Listrik yang dibutuhkan = 1,2 x 106,635 kW

= 127,962 kW

Efisiensi generator : 80 % (Perry, 1997)

Maka : Daya output generator = 127,962 / 0,8 = 159,952 kW

7.5 Kebutuhan bahan bakar

Bahan bakar yang digunakan untuk pembangkit tenaga listrik adalah minyak

solar karena solar mempunyai nilai bakar yang tinggi.

Keperluan bahan bakar :

Nilai bahan bakar solar : 19.860 Btu/lbm (Perry,1997)

a. Bahan bakar untuk generator :


Densitas bahan bakar solar : 0,89 kg/l

Daya output generator : 159,952 kW

Daya generator yang dihasilkan = 159,952 kW x (3.413 Btu/jam)/kW

= 545.916,175 Btu/jam

Jumlah bahan bakar = 545.916,175 Btu/jam / 19.860 Btu/lbm

= 27,488 lbm/jam x 0,45359 kg/lbm

= 12,468 kg/jam

Kebutuhan solar = 12,468 kg/jam / 0,89 kg/l

= 14,000 liter/jam

7.6 Unit Pengolahan Limbah

Limbah suatu pabrik harus diolah sebelum dibuang ke badan air atau

atmosfer, karena limbah mengandung bermacam-macam zat yang dapat

membahayakan alam sekitarnya maupun manusia itu sendiri. Demi kelestarian

lingkungan hidup, maka setiap pabrik harus mempunyai unit pengolahan limbah.

Sumber-sumber limbah cair pabrik pembuatan karbon disulfida ini meliputi:

1. Limbah cair hasil sisa proses produksi

Dari proses pabrik tidak ada limbah yang terbuang, tetapi bila terjadi kebocoran

dianggap sebagai limbah.

2. Limbah cair hasil pencucian peralatan pabrik

Limbah ini diperkirakan mengandung kerak dan kotoran-kotoran yang melekat

pada peralatan pabrik.

3. Limbah laboratorium

Limbah yang berasal dari laboratorium ini mengandung bahan-bahan kimia yang

digunakan untuk menganalisa mutu bahan baku yang dipergunakan untuk

penelitian dan pengembangan proses.

Diperkirakan jumlah air buangan pabrik:

Perhitungan untuk Sistem Pengolahan Limbah

Dari pencucian peralatan pabrik

Limbah cair hasil pencucian peralatan pabrik = 100 liter/jam


Dari laboratorium diperkirakan = 50 liter/jam

Dari sisa proses produksi

Limbah cair sisa proses produksi = 13,934 kg/jam / 1 kg/liter = 13,934

liter/jam

Total air buangan = 100 + 50 + 13,934 =

= 163,934 ltr/jam = 0,163 m3/jam

Asumsi menggunakan BOD5 pabrik oleokimia :

BOD5 = 507 mg/l (P.T. SOCI, Februari 2006)

Dari nilai BOD5 di atas, maka dipilihlah pengolahan limbah cair pabrik

pembuatan karbon disulfida dengan menggunakan activated sludge (sistem Lumpur

aktif). Selain itu, metode ini mudah dalam penggunaannya dan murah dalam

pengadaannya. Juga mengingat cara ini dapat menghasilkan effluent dengan BOD

yang lebih rendah (20-30 mg/l) dan karakteristik limbah proses yang mayoritas

campuran berjenis limbah organik (Perry, 1997).

7.6.1 Bak Penampungan

Fungsi : tempat menampung air bua

10e00227

Documents