Download - 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
-
Lisbet Artaty Sianipar : Pembuatan Karbon Disulfida Dari Arang Kayu Dan Belerang Kapasitas 16.000 Ton/Tahun, 2010.
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.
-
Lisbet Artaty Sianipar : Pembuatan Karbon Disulfida Dari Arang Kayu Dan Belerang Kapasitas 16.000 Ton/Tahun, 2010.
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)
-
Lisbet Artaty Sianipar : Pembuatan Karbon Disulfida Dari Arang Kayu Dan Belerang Kapasitas 16.000 Ton/Tahun, 2010.
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.
-
Lisbet Artaty Sianipar : Pembuatan Karbon Disulfida Dari Arang Kayu Dan Belerang Kapasitas 16.000 Ton/Tahun, 2010.
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
-
Lisbet Artaty Sianipar : Pembuatan Karbon Disulfida Dari Arang Kayu Dan Belerang Kapasitas 16.000 Ton/Tahun, 2010.
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
-
Lisbet Artaty Sianipar : Pembuatan Karbon Disulfida Dari Arang Kayu Dan Belerang Kapasitas 16.000 Ton/Tahun, 2010.
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
-
Lisbet Artaty Sianipar : Pembuatan Karbon Disulfida Dari Arang Kayu Dan Belerang Kapasitas 16.000 Ton/Tahun, 2010.
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
-
Lisbet Artaty Sianipar : Pembuatan Karbon Disulfida Dari Arang Kayu Dan Belerang Kapasitas 16.000 Ton/Tahun, 2010.
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
-
Lisbet Artaty Sianipar : Pembuatan Karbon Disulfida Dari Arang Kayu Dan Belerang Kapasitas 16.000 Ton/Tahun, 2010.
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
-
Lisbet Artaty Sianipar : Pembuatan Karbon Disulfida Dari Arang Kayu Dan Belerang Kapasitas 16.000 Ton/Tahun, 2010.
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
-
Lisbet Artaty Sianipar : Pembuatan Karbon Disulfida Dari Arang Kayu Dan Belerang Kapasitas 16.000 Ton/Tahun, 2010.
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
-
Lisbet Artaty Sianipar : Pembuatan Karbon Disulfida Dari Arang Kayu Dan Belerang Kapasitas 16.000 Ton/Tahun, 2010.
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.
-
Lisbet Artaty Sianipar : Pembuatan Karbon Disulfida Dari Arang Kayu Dan Belerang Kapasitas 16.000 Ton/Tahun, 2010.
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
-
Lisbet Artaty Sianipar : Pembuatan Karbon Disulfida Dari Arang Kayu Dan Belerang Kapasitas 16.000 Ton/Tahun, 2010.
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).
-
Lisbet Artaty Sianipar : Pembuatan Karbon Disulfida Dari Arang Kayu Dan Belerang Kapasitas 16.000 Ton/Tahun, 2010.
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)
-
Lisbet Artaty Sianipar : Pembuatan Karbon Disulfida Dari Arang Kayu Dan Belerang Kapasitas 16.000 Ton/Tahun, 2010.
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)
-
Lisbet Artaty Sianipar : Pembuatan Karbon Disulfida Dari Arang Kayu Dan Belerang Kapasitas 16.000 Ton/Tahun, 2010.
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
-
Lisbet Artaty Sianipar : Pembuatan Karbon Disulfida Dari Arang Kayu Dan Belerang Kapasitas 16.000 Ton/Tahun, 2010.
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)
-
Lisbet Artaty Sianipar : Pembuatan Karbon Disulfida Dari Arang Kayu Dan Belerang Kapasitas 16.000 Ton/Tahun, 2010.
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
-
Lisbet Artaty Sianipar : Pembuatan Karbon Disulfida Dari Arang Kayu Dan Belerang Kapasitas 16.000 Ton/Tahun, 2010.
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).
-
Lisbet Artaty Sianipar : Pembuatan Karbon Disulfida Dari Arang Kayu Dan Belerang Kapasitas 16.000 Ton/Tahun, 2010.
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
-
Lisbet Artaty Sianipar : Pembuatan Karbon Disulfida Dari Arang Kayu Dan Belerang Kapasitas 16.000 Ton/Tahun, 2010.
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
-
Lisbet Artaty Sianipar : Pembuatan Karbon Disulfida Dari Arang Kayu Dan Belerang Kapasitas 16.000 Ton/Tahun, 2010.
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
-
Lisbet Artaty Sianipar : Pembuatan Karbon Disulfida Dari Arang Kayu Dan Belerang Kapasitas 16.000 Ton/Tahun, 2010.
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
-
Lisbet Artaty Sianipar : Pembuatan Karbon Disulfida Dari Arang Kayu Dan Belerang Kapasitas 16.000 Ton/Tahun, 2010.
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
Karbon Disulfida 2.222,2213 2.222,2213
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
Karbon Disulfida 2.222,2213 2.222,2213
Debu 0,0009 0,0009
2.222,2222 2.222,2222
-
Lisbet Artaty Sianipar : Pembuatan Karbon Disulfida Dari Arang Kayu Dan Belerang Kapasitas 16.000 Ton/Tahun, 2010.
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)
Panas Keluar (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
-
Lisbet Artaty Sianipar : Pembuatan Karbon Disulfida Dari Arang Kayu Dan Belerang Kapasitas 16.000 Ton/Tahun, 2010.
4.3 Cooler (CO-101)
Tabel 4.3 Neraca panas pada cooler
Komponen
Panas masuk (kJ/jam)
Panas Keluar (kJ/jam)
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
Panas masuk (kJ/jam)
Panas Keluar (kJ/jam)
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
Panas masuk (kJ/jam)
Panas Keluar (kJ/jam)
Karbon sulfida 14.804.965,15 565.462,18 Air pendingin - 14.239.502,97 - Total 565.462,18 565.462,18
-
Lisbet Artaty Sianipar : Pembuatan Karbon Disulfida Dari Arang Kayu Dan Belerang Kapasitas 16.000 Ton/Tahun, 2010.
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
Kondisi operasi : -Temperatur = 300C
-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
-
Lisbet Artaty Sianipar : Pembuatan Karbon Disulfida Dari Arang Kayu Dan Belerang Kapasitas 16.000 Ton/Tahun, 2010.
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
Kondisi operasi : -Temperatur = 300C
-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
-
Lisbet Artaty Sianipar : Pembuatan Karbon Disulfida Dari Arang Kayu Dan Belerang Kapasitas 16.000 Ton/Tahun, 2010.
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)
Bentuk : Spaced-bucket centrifugal discharge elevator
Bahan konstruksi : Malleable-iron
Jumlah : 1 unit
Laju alir : 2.653,3983 kg/jam
Kondisi operasi : -Temperatur = 300C
-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 : 0,5491 hp
-
Lisbet Artaty Sianipar : Pembuatan Karbon Disulfida Dari Arang Kayu Dan Belerang Kapasitas 16.000 Ton/Tahun, 2010.
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
- Tekanan (P) : 1 atm
Kapasitas : 5,9157 m3
Diameter : 1,9605 m
Tinggi : 1,9605 m
8. Bucket Elevator (BE-102)
Fungsi : Mengangkut serbuk karbon dari Furnance (F-101) ke
Furnance (F-102)
Bentuk : Spaced-bucket centrifugal discharge elevator
Bahan konstruksi : Malleable-iron
Jumlah : 1 unit
Laju alir : 2.547,2627 kg/jam
Kondisi operasi : -Temperatur = 300C
-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 : 0,5355 hp
-
Lisbet Artaty Sianipar : Pembuatan Karbon Disulfida Dari Arang Kayu Dan Belerang Kapasitas 16.000 Ton/Tahun, 2010.
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
- Tekanan (P) : 1 atm
Kapasitas : 5,3948 m3
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
Kapasitas : 117,3120 m3/jam
Lc = 0,16 m
Zc = 0,2668 m
Jc = 0,04 m
DE = 0,08 m
Hc = 0,0933 m
Bc = 0,0032 m
-
Lisbet Artaty Sianipar : Pembuatan Karbon Disulfida Dari Arang Kayu Dan Belerang Kapasitas 16.000 Ton/Tahun, 2010.
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
Kapasitas : 116,5664 m3/jam
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
Jenis : Shell & tube exchanger
Jumlah : 1 unit
Kondisi operasi : Temperatur = 119C
Tekanan = 1 atm
Jenis tube : 18 BWG
Diameter dalam, ID : 15,25 in
Diameter luar, OD : in
-
Lisbet Artaty Sianipar : Pembuatan Karbon Disulfida Dari Arang Kayu Dan Belerang Kapasitas 16.000 Ton/Tahun, 2010.
Panjang tube : 64 ft
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
Jenis : Shell & tube exchanger
Jumlah : 1 unit
Kondisi operasi : Temperatur = 44C
Tekanan = 1 atm
Jenis tube : 18 BWG
Diameter dalam, ID : 17,25 in
Diameter luar, OD : in
Panjang tube : 64 ft
Jumlah tube : 188
-
Lisbet Artaty Sianipar : Pembuatan Karbon Disulfida Dari Arang Kayu Dan Belerang Kapasitas 16.000 Ton/Tahun, 2010.
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
-
Lisbet Artaty Sianipar : Pembuatan Karbon Disulfida Dari Arang Kayu Dan Belerang Kapasitas 16.000 Ton/Tahun, 2010.
19. Gudang Bahan Baku (G-102)
Fungsi : Menyimpan bahan baku belerang, direncanakan untuk
kebutuhan 7 hari
Bahan konstruksi : Beton
Bentuk : Persegi
Jumlah : 1 unit
Kapasitas : 2,2449 m3
Kondisi operasi : -Temperatur = 300C
-Tekanan = 1 atm
Kondisi fisik :
- Panjang : 1,64 m
- Lebar : 1,64 m
- Tinggi : 0,82 m
20. Bucket Elevator (BE-104)
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
Kondisi operasi : -Temperatur = 300C
-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
-
Lisbet Artaty Sianipar : Pembuatan Karbon Disulfida Dari Arang Kayu Dan Belerang Kapasitas 16.000 Ton/Tahun, 2010.
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
- Tekanan (P) : 1 atm
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
Kondisi operasi : -Temperatur = 300C
-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
- Tekanan (P) : 1 atm
Kapasitas : 0,0195 ton/jam
-
Lisbet Artaty Sianipar : Pembuatan Karbon Disulfida Dari Arang Kayu Dan Belerang Kapasitas 16.000 Ton/Tahun, 2010.
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
24. Bucket Elevator (BE-105)
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
Kondisi operasi : -Temperatur = 300C
-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
-
Lisbet Artaty Sianipar : Pembuatan Karbon Disulfida Dari Arang Kayu Dan Belerang Kapasitas 16.000 Ton/Tahun, 2010.
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
-
Lisbet Artaty Sianipar : Pembuatan Karbon Disulfida Dari Arang Kayu Dan Belerang Kapasitas 16.000 Ton/Tahun, 2010.
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
-
Lisbet Artaty Sianipar : Pembuatan Karbon Disulfida Dari Arang Kayu Dan Belerang Kapasitas 16.000 Ton/Tahun, 2010.
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
-
Lisbet Artaty Sianipar : Pembuatan Karbon Disulfida Dari Arang Kayu Dan Belerang Kapasitas 16.000 Ton/Tahun, 2010.
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
-
Lisbet Artaty Sianipar : Pembuatan Karbon Disulfida Dari Arang Kayu Dan Belerang Kapasitas 16.000 Ton/Tahun, 2010.
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
-
Lisbet Artaty Sianipar : Pembuatan Karbon Disulfida Dari Arang Kayu Dan Belerang Kapasitas 16.000 Ton/Tahun, 2010.
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 :
-
Lisbet Artaty Sianipar : Pembuatan Karbon Disulfida Dari Arang Kayu Dan Belerang Kapasitas 16.000 Ton/Tahun, 2010.
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
-
Lisbet Artaty Sianipar : Pembuatan Karbon Disulfida Dari Arang Kayu Dan Belerang Kapasitas 16.000 Ton/Tahun, 2010.
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
-
Lisbet Artaty Sianipar : Pembuatan Karbon Disulfida Dari Arang Kayu Dan Belerang Kapasitas 16.000 Ton/Tahun, 2010.
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
-
Lisbet Artaty Sianipar : Pembuatan Karbon Disulfida Dari Arang Kayu Dan Belerang Kapasitas 16.000 Ton/Tahun, 2010.
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)
-
Lisbet Artaty Sianipar : Pembuatan Karbon Disulfida Dari Arang Kayu Dan Belerang Kapasitas 16.000 Ton/Tahun, 2010.
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
-
Lisbet Artaty Sianipar : Pembuatan Karbon Disulfida Dari Arang Kayu Dan Belerang Kapasitas 16.000 Ton/Tahun, 2010.
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
-
Lisbet Artaty Sianipar : Pembuatan Karbon Disulfida Dari Arang Kayu Dan Belerang Kapasitas 16.000 Ton/Tahun, 2010.
= 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
-
Lisbet Artaty Sianipar : Pembuatan Karbon Disulfida Dari Arang Kayu Dan Belerang Kapasitas 16.000 Ton/Tahun, 2010.
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 :
-
Lisbet Artaty Sianipar : Pembuatan Karbon Disulfida Dari Arang Kayu Dan Belerang Kapasitas 16.000 Ton/Tahun, 2010.
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
-
Lisbet Artaty Sianipar : Pembuatan Karbon Disulfida Dari Arang Kayu Dan Belerang Kapasitas 16.000 Ton/Tahun, 2010.
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