TUGAS AKHIR PRA RANCANGAN PABRIK HIDROGEN …/Pra... · perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id Dosen UNIVERSITAS SEBELAS MARET commit to user i TUGAS AKHIR PRA RANCANGAN PABRIK

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

i

TUGAS AKHIR

PRA RANCANGAN PABRIK HIDROGEN MELALUI PROSES

GASIFIKASI BATUBARA KAPASITAS 25.000 TON/TAHUN

Oleh :

1. Wisnu Indriyanto I 0507014

2. Agusta Ali Akbar I 0507018

Dosen Pembimbing : Dr. Sunu Herwi Pranolo

Ir. Endang Mastuti

PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

2012


commit to user

ii


commit to user

iii

KATA PENGANTAR

Puji syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa, karena rahmat dan hidayah-

Nya, penulis akhirnya dapat menyelesaikan penyusunan laporan tugas akhir

dengan judul “Prarancangan pabrik hidrogen melalui gasifikasi batu bara

kapasitas 25.000 ton/tahun”. Dalam penyusunan tugas akhir ini penulis

memperoleh banyak bantuan baik berupa dukungan moral maupun material dari

berbagai pihak. Oleh karena itu, penulis mengucapkan terima kasih kepada :

1. Kedua orang tua dan keluarga atas dukungan doa, materi dan semangat

yang senantiasa diberikan tanpa kenal lelah.

2. Dr. Sunu H. Pranolo selaku Dosen Pembimbing I dan Ir. Endang Mastuti

selaku Dosen Pembimbing II atas bimbingan dan bantuannya dalam

penulisan tugas akhir.

3. Teman-teman CGC (Agung, Pewe, Alfian, Rais, Annas, Encik, Tino),

Harum, Anggit, Arwan, Atika, dan Nur Halimah Murdiyati.

Penulis menyadari bahwa laporan tugas akhir ini masih jauh dari

sempurna, karena itu penulis membuka diri terhadap segala saran dan kritik yang

membangun. Semoga laporan tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi penulis pada

khususnya dan pembaca pada umumnya.

Surakarta, April 2012

Penulis


commit to user

iv

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ................................................................................................ i

LEMBAR PENGESAHAN .................................................................................... ii

KATA PENGANTAR ........................................................................................... iii

DAFTAR ISI .......................................................................................................... iv

DAFTAR GAMBAR ............................................................................................. vi

DAFTAR TABEL ................................................................................................. vii

DAFTAR SINGKATAN DAN LAMBANG....................................................... viii

INTISARI ............................................................................................................... xi

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

1.1 Latar Belakang Pendirian Pabrik .......................................................... 1

1.2 Kapasitas Pabrik .................................................................................... 3

1.3 Lokasi Pabrik ........................................................................................ 3

1.4 Tinjauan Pustaka ................................................................................... 5

BAB II DESKRIPSI PROSES .............................................................................. 15

2.1 Spesifikasi Bahan Baku dan Produk ................................................... 15

2.2 Konsep Reaksi ..................................................................................... 16

2.3 Diagram Alir Proses dan Tahapan Proses ........................................... 23

2.4 Tata Letak Pabrik dan Peralatan Proses .............................................. 30

BAB III SPESIFIKASI ALAT PROSES .............................................................. 34

BAB IV UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM .................. 45

4.1 Unit Pendukung Proses ....................................................................... 45

4.2 Unit Penyediaan dan Pengolahan Air ................................................. 45

4.3 Unit Penyediaan Udara Instrumen ...................................................... 48

4.4 Unit Pembangkit dan Pendistribusian Listrik ..................................... 48

4.5 Unit Pengolahan Limbah..................................................................... 49

4.6 Laboratorium ....................................................................................... 49

BAB V MANAJEMEN PERUSAHAAN ............................................................. 54

5.1 Bentuk Perusahaan .............................................................................. 54

5.2 Struktur Organisasi ............................................................................. 54

5.3 Tugas dan Wewenang ......................................................................... 57

5.4 Pembagian Jam Kerja Karyawan ........................................................ 60


commit to user

v

5.5 Status Karyawan dan Sistem Upah ..................................................... 63

5.6 Kesejahteraan Sosial Karyawan .......................................................... 64

BAB VI ANALISA EKONOMI ........................................................................... 66

6.1 Penaksiran Harga Peralatan ................................................................. 68

6.2 Dasar Perhitungan ............................................................................... 70

6.3 Hasil Perhitungan ................................................................................ 70

DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... 75

LAMPIRAN A DATA SIFAT FISIS

LAMPIRAN B NERACA MASSA

LAMPIRAN C NERACA PANAS

LAMPIRAN D PERANCANGAN REAKTOR (R-01)


commit to user

vi

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1 Impor hidrogen di Indonesia tahun 2005-2009 ................................... 2

Gambar 1.2 Cadangan batu bara di Indonesia tahun 2009...................................... 2

Gambar 1.3 Produksi batu bara di Indonesia tahun 1996-2009 .............................. 3

Gambar 1.4 Peta lokasi pendirian pabrik ................................................................ 5

Gambar 1.5 Prinsip proses gasifikasi (Pranolo, 2010) .......................................... 13

Gambar 2.1 Diagram Alir Proses .......................................................................... 21

Gambar 2.2 Diagram Alir Proses Kualitatif .......................................................... 25

Gambar 2.3 Diagram Alir Proses Kuantitatif ........................................................ 26

Gambar 2.4 Tata letak pabrik hidrogen ................................................................ 30

Gambar 2.5 Tata letak peralatan proses ................................................................ 33

Gambar 4.1 Skema pengolahan air ....................................................................... 47

Gambar 5.1 Struktur organisasi............................................................................. 56

Gambar 6.1 Chemical engineering cost index ...................................................... 69

Gambar 6.2 Grafik analisa kelayakan pabrik ........................................................ 74


commit to user

vii

DAFTAR TABEL

Tabel 1.1 Klasifikasi batu bara Indonesia ............................................................. 11

Tabel 1.2 Perbandingan karakteristik gasifier ....................................................... 13

Tabel 1.3 Karakteristik berbagai jenis gasifier ..................................................... 14

Tabel 2.1 Sifat fisika dan kimia bahan baku ......................................................... 15

Tabel 2.2 Sifat fisika dan kimia produk ................................................................ 16

Tabel 2.3 Harga ∆Go reaksi gasifikasi ................................................................... 20

Tabel 2.4 Persamaan laju reaksi ........................................................................... 21

Tabel 2.5. Neraca massa total ............................................................................... 29

Tabel 2.6. Neraca panas total ................................................................................ 30

Tabel 3.1 Spesifikasi alat – alat proses ................................................................. 36

Tabel 3.2 Spesifikasi alat penukar panas (Heat Exchanger) ................................ 39

Tabel 3.3 Spesifikasi pompa proses ...................................................................... 42

Tabel 4.1 Perhitungan kebutuhan air proses ......................................................... 46

Tabel 4.2 Spesifikasi pompa utilitas .................................................................... 46

Tabel 4.3 Spesifikasi kompresor utilitas ............................................................... 48

Tabel 5.1 Jadwal pembagian kelompok shift ........................................................ 62

Tabel 5.2 Perincian golongan,kualifikasi, jumlah dan gaji karyawan ................. 64

Tabel 6.1 Indeks harga alat ................................................................................... 69

Tabel 6.2 Fixed Capital Invesment (FCI) ............................................................ 71

Tabel 6.3 Working Capital Investment (WCI) ..................................................... 71

Tabel 6.4 Direct Manufacturing Cost (DMC) ...................................................... 72

Tabel 6.5 Indirect Manufacturing Cost (IMC) ..................................................... 72

Tabel 6.6 Fixed Manufacturing Cost (FMC) ....................................................... 72

Tabel 6.7 General Expense (GE) ......................................................................... 73

Tabel 6.8 Analisa kelayakan ................................................................................ 73


commit to user

viii

DAFTAR SINGKATAN DAN LAMBANG

SINGKATAN

Nama Pemakaian

pertama kali

pada halaman

AC

ADB

BEP

BOD

BPS

BWG

COD

DAF

DCF

D-3

ESDM

ft

ft2

gpm

g

HE

HP

ID

IDO

In

kcal

kg

kJ

kPa

KPC

kWh

Air Conditioning

Air Dried Basis

Break Even Point

Biologyc Oxygen Demand

Biro Pusat Statistik

Birmingham Wire Gage

Chemicals Oxygen Demand

Dried Ash Free

Discounted Cash Flow

Diploma Tiga

Energi dan Sumber Daya Mineral

Feet

Feet persegi

Gallon per minutes

Gram

Heat Exchanger

Horse Power

Inner Diameter

Industrial Diesel Oil

Inchi

Kilo kalori

Kilogram

Kilo Joule

Kilo Pascal

Kaltim Prima Coal

Kilo Watt Hour

39

14

x

43

1

33

43

14

x

53

1

33

33

36

11

33

32

33

44

30

8

x

5

17

5

x


commit to user

ix

L

m

m2

m3

MDEA

mL

MMBtu

MPa

MW

NPSH

OD

pH

PLN

POT

ppm

PSA

psi

PT

Rp

rpm

ROI

RUPS

SDP

SLTA

SN

Syngas

S-1

TSCF

vpm

WGSR

Liter

Meter

Meter persegi

Meter kubik

Metil Dietanol Amin

Mili Liter

Metric Milion British Thermal Unit

Mega Pascal

Mega Watt

Net Pressure Static Head

Outer Diameter

Potensial Hummidity

Perusahaan Listrik Negara

Pay Out Time

Part Per million

Pressure Swing Adsorbtion

Pounds Square Inchi

Perseroan Terbatas

Rupiah

Radian Per Minutes

Return Of Investment

Rapat Umum Pemegang Saham

Shut Down Point

Sekolah Lanjutan Tingkat Atas

Schedule Number

Syntethic Gases

Strata Satu

Ton Standard Cubic feet

Volume per milion

Water Gas Shift Reactor

x

x

x

12

22

13

59

x

10

36

33

11

4

x

15

5

33

x

x

32

x

47

x

53

36

7

53

5

15

16


commit to user

x

LAMBANG

US$

ΔHR

ΔP

Dollar of United States

Panas Reaksi

Delta Pressure

59

15

33


commit to user

xi

INTISARI

Agusta Ali Akbar, Wisnu Indriyanto, 2012, Prarancangan Pabrik Hidrogen

Melalui Gasifikasi Batu Bara Kapasitas 25.000 ton/tahun. Program Studi

Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret, Surakarta.

Hidrogen digunakan sebagai energi alternatif, bahan baku pembuatan

ammonia, hydrocracking dan bahan baku industri kimia lainnya. Untuk

pemenuhan kebutuhan hidrogen didalam negeri maka direncanakan pendirian

pabrik hidrogen melalui proses gasifikasi batu bara dengan cara mereaksikan

oksigen dan batu bara dalam bentuk slurry pada 1250-1600 °C dan 30 MPa di

dalam reaktor entrained flow.

Pabrik hidrogen dirancang dengan kapasitas 25.000 ton/tahun. Bahan

bakunya adalah batu bara sebanyak 8,37 kg/kg produk, oksigen (kemurnian

99,9%) sebanyak 6,75 kg/kg produk dan produk yang dihasilkan adalah hidrogen

dengan kemurnian 99%. Lokasi pabrik direncanakan di daerah Sangatta,

Kalimantan Timur dan dibangun di atas tanah seluas 20.785 m2, pabrik beroperasi

selama 24 jam per hari dan 300 hari per tahun dengan jumlah tenaga kerja 0,04

manhour/kg produk. Kebutuhan utilitas meliputi air (air laut) sebanyak 208

liter/kg produk dan listrik sebesar 0,22 kWh/kg produk.

Bentuk perusahaan dipilih Perseroan Terbatas (PT), dengan struktur

organisasi line and staff, sistem kerja karyawan berdasarkan pembagian jam kerja

yang terdiri dari karyawan shift dan non shift. Pabrik direncanakan mulai

dikonstruksi akhir 2012 dan bisa beroperasi pada awal tahun 2015 dengan umur

pabrik 10 tahun. Modal tetap pabrik sebesar Rp 36.717.320.505 dan biaya

produksi total sebesar Rp 36.246/kg produk. Analisis kelayakan menunjukkan

bahwa Return of Investment (ROI) sebelum pajak 63,18%, setelah pajak 44,22%,

Pay Out Time (POT) sebelum dan sesudah pajak adalah 1,40 tahun dan 1,91

tahun, Break Even Point (BEP) 51,24%, dan Shut Down Point (SDP) 39,27%.

Sedangkan Discounted Cash Flow (DCF) sebesar 32,59%. Hasil evaluasi

ekonomi menunjukkan bahwa pabrik hidrogen melalui gasifikasi batu bara

kapasitas 25.000 ton/tahun layak didirikan.


commit to user

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Pendirian Pabrik

Hidrogen merupakan salah satu bahan yang dibutuhkan dalam industri.

Hidrogen berfungsi sebagai bahan baku pembuatan ammonia, bahan bakar

alternatif, startup cracking, perengkahan fraksi-fraksi minyak bumi

(hidrocracking), hidrogenasi, proses hidrodesulfurisasi dan bahan baku berbagai

zat kimia lainnya. Dengan alasan kebutuhan hidrogen makin lama makin

meningkat yang ditandai dengan kenaikan impor hidrogen berdasarkan data Biro

Pusat Statistik (BPS) permintaan pasar terhadap hidrogen semakin meningkat dari

tahun 2005 sampai tahun 2009 sebesar 13.096 ton menjadi 54.924 ton (Gambar

1.1) maka perlu dipikirkan pendirian suatu pabrik hidrogen.

Beberapa hal yang menjadi landasan pemikiran pendirian pabrik hidrogen:

(1) keuntungan finansial yang akan didapatkan, (2) bahan baku pembuatan

hidrogen yaitu batu bara tersedia dalam jumlah banyak di Indonesia sesuai data

data ESDM tahun 2010 cadangan batu bara terhitung di Indonesia pada tahun

2009 juga termasuk besar yaitu sebesar 24.574,57 juta ton (Gambar 1.2) dan

berdasarkan data BPS, produksi batu bara meningkat dari tahun 1996 sampai 2009

sebesar 50,33 juta ton menjadi 228,81 juta ton (Gambar 1.3), sehingga

kelangsungan proses dapat dipertahankan, (3) peningkatkan nilai guna batu bara

yang selama ini hanya langsung diekspor dalam kondisi mentah menjadi bahan

bernilai ekonomis tinggi, (4) penciptaan lapangan kerja baru bagi masyarakat, (5)


commit to user

2

sebagai lahan investasi bagi para investor baik dari dalam maupun luar negeri,

sehingga dapat menambah devisa negara.

Gambar 1.1 Impor hidrogen di Indonesia tahun 2005-2009

Gambar 1.2 Cadangan batu bara di Indonesia tahun 2009

0

10.000

20.000

30.000

40.000

50.000

60.000

70.000

2005 2006 2007 2008 2009

Kap

asi

tas

(ton

)

Tahun

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

40000

Hipotetik Terduga Tertunjuk Terhitung

Kap

asi

tas

(ju

ta t

on

)


commit to user

3

Gambar 1.3 Produksi batu bara di Indonesia tahun 1996-2009

1.2 Kapasitas Pabrik

Kapasitas pabrik hidrogen ini ditentukan atas dasar kebutuhan impor (lihat

kembali Gambar 1.1), dan jumlah produksi batu bara per tahun (lihat kembali

Gambar 1.3). Dari data tesebut, maka ditentukan kapasitas pabrik hidrogen ini

sebesar 25.000 ton per tahun dengan tujuan memenuhi kebutuhan sepertiga

kebutuhan impor, karena pabrik tidak bertujuan memonopoli pasar dan jika

sewaktu-waktu pabrik tidak beroperasi, pasokan kebutuhan hidrogen Indonesia

masih bisa dipenuhi oleh pabrik lain.

1.3 Lokasi Pabrik

Pemilihan lokasi pabrik yang tepat, ekonomis dan menguntungkan

dipengaruhi oleh faktor primer dan faktor sekunder. Faktor primer terdiri dari

letak pabrik terhadap pasar, letak pabrik terhadap bahan baku, transportasi,

tersedianya tenaga kerja, dan tersedianya sumber air dan tenaga. Faktor sekunder

0

50

100

150

200

250

1996

1997

1998

1999

2000

2001

2002

2003

2004

2005

2006

2007

2008

2009

Kap

asi

tas

(ju

ta t

on

)

Tahun


commit to user

4

terdiri dari harga tanah dan gedung, kemungkinan perluasan pabrik, tersedianya

air yang cukup, peraturan daerah setempat, keadaan masyarakat setempat, iklim

dan keadaan tanah.

Berdasarkan pertimbangan-pertimbangan tersebut lokasi pabrik ditentukan

di daerah Sangatta, Kalimantan Timur (Gambar 1.4) karena (1) bahan baku

pembuatan hidrogen ini menggunakan batu bara berjenis bituminous (Prima) hasil

pertambangan PT. Kaltim Prima Coal Indonesia di Kalimantan Timur yang

mudah didapatkan dan tersedia dalam jumlah besar untuk pemenuhan kebutuhan

pabrik, sehingga proses dapat berlangsung secara kontinyu, harga bahan baku

lebih murah dibandingkan dengan harga bahan baku yang lain dan sesuai dengan

proses yang ada. Berdasarkan data PT. Kaltim Prima Coal, dari penambangan

batu bara dihasilkan sebanyak 40.300.000 ton pada tahun 2009 dan diperkirakan

selalu naik tiap tahun. (2) Tenaga kerja mudah didapatkan yang berasal dari

masyarakat sekitar maupun didatangkan dari luar daerah. (3) Kebutuhan air proses

diambil dari air laut dikarenakan lokasi pabrik dekat dengan Selat Makassar

sedangkan air minum karyawan terpenuhi dari perusahaan air minum setempat.

(4) Kebutuhan listrik didapatkan dari PLN dan diesel generator sebagai cadangan

apabila listrik dari PLN mengalami gangguan sedangkan bahan bakarnya

diperoleh dari Pertamina. (5) Selama ini bencana banjir, gunung meletus, atau

bencana alam lainnya belum pernah menimpa daerah Sangatta selain itu memiliki

akses baik dan memadai dalam berbagai keperluan seperti sarana transportasi,

energi, keamanan lingkungan, faktor sosial, serta perluasan pabrik.


commit to user

5

Gambar 1.4 Peta lokasi pendirian pabrik

1.4 Tinjauan Pustaka

1.4.1. Macam-macam Proses Pembuatan Hidrogen

Hidrogen dapat disintesa dengan berbagai macam metode dan bahan baku,

yaitu :

1. Steam reforming

Bahan baku proses ini adalah steam dan gas alam. Proses ini sekarang

banyak digunakan tetapi untuk kelangsungannya terhambat pada ketersediaan gas

alam. Sesuai data tahun 2011 dari Kementerian Energi dan Sumber Daya Mineral

(ESDM) cadangan gas alam semakin menipis dari tahun 2000 sampai 2009 terjadi

penurunan sebesar 170 TSCF menjadi 160 TSCF. Proses ini bersifat endotermis,

Lokasi Pabrik

PT. KPC


commit to user

6

memerlukan panas sebesar 206 kJ/mol (Persamaan (1.1)). H2 dipisahkan dari CO

dengan menggunakan shift converter dan PSA ( Pressure Swing Adsorption).

CH4 + H2O CO + 3H2 (1.1)

(Austin,1984)

2. Partial oxidation

Proses ini lebih ekonomis dan lebih bersifat eksotermis sebesar 249 kJ/mol

(Pers. (1.2)) dibandingkan dengan steam reforming. Bahan bakunya adalah gas

alam dan fuel oil tapi ketersediannya juga semakin menipis dari tahun 2000

sebesar 9,61 milyar barel menjadi 8 milyar barel pada tahun 2009 (ESDM).

CH4 + ½ O2 CO + 2H2 (1.2)

(Austin,1984)

3. Elektrolisa air

Pembuatan hidrogen dengan proses ini berbahan baku air dengan bantuan

energi listrik dan larutan elektrolit NaOH 15% , menghasilkan O2 sebagai produk

samping. Katoda yang digunakan adalah besi sedangkan anoda yaitu nikel

berlapis besi. Proses ini membutuhkan energi listrik tinggi sebesar 2 sampai 2,25

volt maka tidak cocok digunakan untuk skala yang besar karena tidak ekonomis.

H2O electricity H2 + ½ O2 (1.3)

(Austin,1984)

4. Biological process

Hidrogen dapat diproduksi dengan cara fermentasi dari biomassa (tongkol

jagung, sekam padi, cangkang sawit, dan kayu karet) dengan bantuan

mikroorganisme diantaranya dari genus enterobacter, clostridium, thermotoga,


commit to user

7

thermoanaerobacter, pyrococcus, thermococcus dan caldicellulosiruptor.

Kekurangan dari proses ini yaitu bahan baku bersaing dengan bahan pangan, yield

hidrogen yang dihasilkan kecil yaitu 10%-20% dan harga mikroorganisme

cenderung mahal maka kurang cocok digunakan pada skala besar.

C6H10O5 + 7 H2O → 12 H2 + 6 CO2 (1.4)

5. Gasifikasi biomassa

Gasifikasi biomassa adalah proses konversi biomassa dari fasa solid

menjadi fasa gas dengan komposisi kimia yaitu CO, CH4, CO2, H2O dan H2.

Campuran gas-gas tersebut biasa disebut sebagai gas sintetis (syngas). Pada

pembuatan hidrogen dibutuhkan pemisahan hidrogen dari gas sintetis. Kualitas

biomassa sebagai bahan baku gasifikasi sangat bervariasi yang ditentukan oleh

jenis, lokasi dan iklim biomassa berasal (Higman, 2008).

6. Gasifikasi batu bara

Seperti halnya gasifikasi biomassa, gasifikasi batu bara juga menghasilkan

gas sintetis. Pembuatan hidrogen pada proses ini juga memerlukan pemisahan

hidrogen dari gas sintetis. Di Indonesia, cadangan batu bara besar (lihat kembali

Gambar 1.2) dan diproduksi secara besar (lihat kembali Gambar 1.3). Jadi

ketersedian bahan baku pada proses ini dapat terjaga. Hasil samping dalam proses

ini adalah CO2 (karbondioksida) yang dapat diproses lagi menjadi produk dry ice

(es kering) yang dapat menambah keuntungan (Higman, 2008).

Dari proses-proses pembuatan hidrogen yang ada, maka gasifikasi batu

bara dipilih sebagai proses pembuatan hidrogen dalam pendirian pabrik ini dengan

alas an ketersediaan bahan baku batu bara mencukupi proses jangka panjang dan


commit to user

8

hasil samping dalam proses ini adalah CO2 (karbondioksida) yang dapat diproses

lagi menjadi produk dry ice (es kering) yang dapat menambah keuntungan.

1.4.2 Kegunaan Produk

Kegunaan dari hidrogen sebagai bahan baku pembuatan ammonia, bahan

bakar alternatif, startup cracking, perengkahan fraksi-fraksi minyak bumi

(hidrocracking), hidrogenasi, proses hidrodesulfurisasi dan bahan baku berbagai

zat kimia lainnya.

Produk samping karbondioksida sebgai bahan baku pembuatan urea, dry

ice, pemadam kebakaran dan bahan kimia lain. Sedangkan slag hasil bawah

gasifier dapat digunakan sebagai resin ion exchanger dan bahan additif pada

aspal.

1.4.3 Sifat Fisika dan Kimia

1.4.3.1 Sifat fisika dan kimia bahan baku

1. Batu bara (Bituminous)

a. Sifat Fisika

Nilai kalor : 6100-7100 kcal/kg

Bulk density : 1346 kg/m³

b. Sifat Kimia

Karbon : 60-80% (w/w)

Kadar air : 5-10% (w/w)

(www.wikipedia.com,2011)


commit to user

9

2. Air

a. Sifat Fisika

Rumus Molekul : H2O

Berat Molekul : 18,02 g/mol

Warna : tidak berwarna (jernih)

Titik Didih (1 atm) : 100 oC

(Perry, 2007)

b. Sifat Kimia

Pelarut kimia yang baik (paling sering digunakan).

Merupakan reagen penghidrolisa pada reaksi hidrolisa.

Memiliki sifat netral (pH 7)

(www.uk.airliquid.com,2011)

3. Oksigen

a. Sifat Fisika

Rumus Molekul : O2


Warna : Tidak berwarna

Titik Didih : -183 oC

(Perry, 2007)

b. Sifat Kimia

Pengoksidasi yang sangat reaktif

Pemisahan dari udara dengan cara liquifikasi dan distilasi



commit to user

10

1.4.3.2 Sifat fisis dan kimia produk

1. Hidrogen

a. Sifat Fisika

Rumus Molekul : H2


Titik Didih (1 atm) : -253 oC

Densitas (15 oC,1 atm) : 0.085

kg/m

3

(Perry, 2007)

b. Sifat Kimia

Bereaksi dengan oksigen menghasilkan H2O :2 H2 + O2 2 H2O

Sangat mudah terbakar dan meledak pada suhu temperature 560 oC

Akan terbakar pada konsentrasi serendah 4% H2 di udara bebas.

(www.uk.airliquid.com)

2. Karbon dioksida

a. Sifat Fisika

Rumus Molekul : CO2


Titik Beku (1 atm) : -78,5 oC

Densitas (15 oC, 1 atm) : 1,87

g/ml

(Perry, 2007)

b. Sifat Kimia

Tidak dapat terbakar.

Dalam konsentrasi yang tinggi ( >10.000 ppm ) bersifat racun


http://www.uk.airliquid.com/


commit to user

11

1.4.4 Tinjauan Proses Secara Umum

Batu bara merupakan batuan hidrokarbon padat yang terbentuk dari

tumbuhan dalam lingkungan bebas oksigen, serta terkena pengaruh tekanan dan

panas yang berlangsung sangat lama. Berdasarkan tingkat proses pembentukannya

yang dikontrol oleh tekanan, panas dan waktu, batu bara umumnya dibagi dalam

empat kelas yaitu antrasit, bituminus, sub bituminous dan lignit (Tabel 1.1)

Tabel 1.1 Klasifikasi batu bara Indonesia (ESDM,2010)

Kategori Kadar Air Nilai Kalori ( Kcal/kg)

Antrasit 1%-3% >7100

Bituminus 5%-10% 6100-7100

Sub Bituminus 10%-25% 5100-6100

Lignit 30%-45% < 5100

Pada tahun 2006, jumlah sumberdaya batu bara Indonesia tercatat

sebanyak 90.451,87 juta ton. Dari jumlah tersebut sebanyak 67% berupa batu bara

dengan kalori sedang, 22% berupa batu bara dengan kalori rendah, 10% berupa

batu bara dengan kalori tinggi dan 1% berupa batu bara dengan kalori sangat

tinggi.

Batu bara Indonesia tergolong batubara bersih dengan kandungan abu

<5% dan kandungan sulfur yang rendah (<1%), sehingga tidak terlalu mencemari

lingkungan. Karakteristik tersebut membuat batu bara Indonesia mampu bersaing

di dunia perdagangan Internasional. Batu bara Indonesia yang memiliki kalori

tinggi sebagian besar diekspor ke luar negeri, sedangkan batu bara peringkat

rendah dan sedang dipergunakan sebagai sumber energi pembangkit tenaga listrik

maupun sebagai bahan bakar pada berbagai industri di Indonesia, seperti industri

semen, teksil maupun pupuk (ESDM,2010).


commit to user

12

Salah satu pemanfaatan batu bara melalui gasifikasi. Gasifikasi terdiri dari

empat proses, yaitu pengeringan, pirolisis, oksidasi, dan reduksi. Proses

pengeringan, pirolisis, dan reduksi bersifat menyerap panas (endotermik),

sedangkan proses oksidasi bersifat melepas panas (eksotermik).

Tahapan prosesnya ialah sebagai berikut (lihat juga Gambar 1.7.):

1. Tahap pengeringan. Akibat pengaruh panas, batu bara mengalami

pengeringan pada temperatur sekitar 100oC.

2. Tahap pirolisis. Bila temperatur mencapai 250oC, batu bara mulai mengalami

proses pirolisis yaitu perekahan molekul besar menjadi molekul-molekul

kecil akibat pengaruh temperatur tinggi. Proses ini berlangsung sampai

temperatur 500oC. Hasil proses pirolisis ini adalah arang, uap air, uap tar, dan

gas-gas.

3. Tahap reduksi. Pada temperatur di atas 600oC arang bereaksi dengan uap air

dan karbon dioksida sehingga terbentuk hidrogen dan karbon monoksida

sebagai komponen utama gas hasil.

4. Tahap oksidasi. Sebagian kecil batu bara atau hasil pirolisis dibakar dengan

udara sehingga menghasilkan panas yang diperlukan oleh ketiga tahap

tersebut di atas. Proses oksidasi (pembakaran) ini dapat mencapai temperatur

1200oC, yang berguna untuk proses perekahan tar lebih lanjut.


commit to user

13

Gambar 1.5 Prinsip proses gasifikasi (Pranolo, 2010)

Atas dasar laju alir fluida, jenis-jenis gasifier dapat dikelompokkan

menjadi tiga jenis yaitu moving bed, fluidized bed dan entrained flow gasifier

(lihat Tabel 1.1 dan Tabel 1.2).

Tabel 1.2 Perbandingan karakteristik gasifier (Higman, 2008)

Kategori Moving Bed Fluid-Bed Entrained-

Flow

Tipe Proses Lurgi BGL Winkler,

HTW,

KBR, CFB,

HRL

KRW, U-

gas

Shell,

GEE,

Siemens,

E-gas

Kondisi Abu Dry bottom Slagging Dry ash Agglomer

ating

Slagging

Ukuran

Umpan

6–50 mm 6–50 mm 6–10 mm 6–10 mm <100 μm

Temperatur

Gas Keluar

(425–650°C) (425–650°C) (900–

1050°C)

(900–

1050°C)

(1250–

1600°C)

Karaketristik

lain

Banyak

senyawa

hidrokarbon

dalam syngas

Banyak

senyawa

hidrokarbon

dalam syngas

Konversi

karbon

rendah

Konversi

karbon

rendah

Konversi

karbon

tinggi

Oksidasi

+ 1200 oC

gas panas:

CO2, H2O, N2,

dll.

H2O

arang, tar, H2O

bahan bakar

kering

panas

panas

panas Pengeringan

100 – 200 oC

Pirolisis

200 – 500 oC

Reduksi

+ 800 oC

bahan bakar udara,

oksigen atau

uap air

gas produser:

CO, H2, CH4

CO2, H2O, N2.

arang,

abu

abu


commit to user

14

Tabel 1.3 Karakteristik berbagai jenis gasifier (Kuncoro,2009)

Didasarkan pada kelebihan nya maka pada perancangan pabrik hidrogen

ini dipilih gasifikasi batu bara dengan metode entrained flow bed dengan kondisi

operasi sesuai Tabel 1.2 dan Tabel 1.3.

Moving beds Fluid beds

Entrained beds Co-

current

Counter

current Bubbling Circulating

Suhu °C 700-

1200 700-900 Intermediete Intermediete ± 1500

Tar Rendah Tinggi Sedang Sedang Tidak ada

Kontrol Mudah Paling

Mudah Sedang Sedang Kompleks

Skala < 5 MW < 20 MW 10 – 100 MW > 20 MW >100 MW


commit to user

15

BAB II

DESKRIPSI PROSES

2.1 Spesifikasi Bahan Baku dan Produk

Sifat-sifat fisika dan kimia dari bahan baku yang digunakan dapat dilihat

pada Tabel 2.1 di bawah.

Tabel 2.1 Sifat fisika dan kimia bahan baku

Senyawa Sifat fisis Sifat Kimia

Batu bara

(Bitomious)*

Nilai kalor: 26,750 kJ/kg

HGI : 46

Proximate analysis (adb)

Kadar air : 5,0%

Kadar abu : 5,0%

Bahan mudah menguap : 41,0%

Fixed carbon : 49,0%

Ultimate analysis (daf)

Karbon : 80,00%

Hidrogen : 5,53%

Nitrogen : 1,6%

Belerang : 0,67%

Oksigen : 12,20%

O2** Fase : Cair

Berat molekul :31,99 g/mol

Titik didih : -183 oC

Kemurnian : 99% (% v/v)

Pengoksidasi yang sangat

reaktif

Pemisahan dari udara dengan

cara liquifikasi dan distilasi

H2O** Berat molekul :

18,02 g/mol

Densitas (25 oC) :

1,027 g/cm3

Impuritas :

Silika ≤ 0,02 ppm

Oksigen ≤ 1 ppm

Kesadahan : ≤ 70 ppm

Pelarut kimia yang baik

(paling sering digunakan).

Merupakan reagen pada reaksi

hidrolisa

Memiliki sifat netral (pH 7)

*sumber : www.kaltimprimacoal.com,2011

**sumber : www.uk.airliquid.com,2011


commit to user

16

Sifat-sifat fisika dan kimia dari bahan baku yang digunakan dapat dilihat

pada Tabel 2.2.

Tabel 2.2 Sifat fisika dan kimia produk

Senyawa Sifat fisis Sifat Kimia

H2**

Fase : Cair

Berat molekul : 2,016 g/mol

Densitas (15 oC) :0,085

kg/m

3

Titik didih (1 atm) :-253 oC

Kemurnian :

≥ 99,999% (% v/v)

Impuritas : O2 ≤ 2 vpm

N2 ≤ 5vpm

H2O ≤ 3 vpm

THC ≤ 0.5 vpm

CO2 ≤ 0.5 vpm

CO ≤ 0.5 vpm

Bereaksi dengan

oksigen menghasilkan

H2O (air)

2 H2 + O2 2H2O

Sangat mudah terbakar

dan meledak padasuhu

temperatur 560 oC

Akan terbakar pada

konsentrasi serendah

4% H2 di udara bebas.

CO2** Fase : Gas

Berat molekul: 44,01 g/mol

Titik Beku (1 atm): -78,5 oC

Densitas (15 oC) : 1,87

g/ml

Suhu penyimpanan :

-109.3 oC

Tidak dapat terbakar.

Dalam konsentrasi yang

tinggi (>10.000 ppm)

bersifat racun

**sumber : www.uk.airliquid.com,2011

2.2 Konsep Reaksi

Pada sub bab ini akan dibahas mengenai konsep reaksi gasifikasi batubara

ditinjau dari dasar reaksi, kondisi operasi, mekanisme reaksi, termodinamika dan

kinetika yang terjadi.

2.2.1 Dasar Reaksi

Pada proses gasifikasi karbon padat dari batu bara maupun biomassa

terjadi proses reaksi kimia yang menghasilkan karbon dan gas CO, CO2, CH4,

H2O yang didapat dari reaksi-reaksi berikut.


commit to user

17

Reaksi pembakaran,

C + ½ O2 → CO ΔHf = −111 MJ/kmol (2.1)

CO + ½ O2 → CO2 ΔHf = −283 MJ/kmol (2.2)

H2 + ½ O2 → H2O ΔHf = −242 MJ/kmol (2.3)

Reaksi Boudouard,

C + CO2 2 CO ΔHf = +172 MJ/kmol (2.4)

water gas reaction,

C + H2O CO+H2 ΔHf = +131 MJ/kmol (2.5)

dan reaksi metanasi,

C + 2 H2 CH4 ΔHf = −75 MJ/kmol (2.6)

Pada reaksi pembakaran diasumsikan terjadi reaksi sempurna, sehingga

tidak diperhitungkan dalam komposisi kesetimbangan gas sintesis. Reaksi

Boudouard, water gas reaction, dan reaksi metanasi dapat disederhanakan

menjadi reaksi CO shift reaction dan reaksi steam methane reforming.

CO shift reaction:

CO + H2O CO2 + H2 ΔHf = − 41 MJ/kmol (2.7)

dan reaksi steam methane reforming:

CH4 + H2O CO+ 3 H2 ΔHf = + 206 MJ/kmol (2.8)

(Higman, 2008)

Sedangkan pada water gas shift reactor (WGSR) reaksi yang terjadi adalah:

CO + H2O CO2 + H2 ΔHf = − 41 MJ/kmol (2.9)

(Smith,2010)


commit to user

18

2.2.2 Kondisi Operasi

Reaksi dalam pembuatan hidrogen dengan gasifikasi batu bara ini

berlangsung dalam 2 tahap proses utama, yaitu:

1. Pembentukan gas hidrogen pada gasifier

Reaksinya :CO + H2O CO2 + H2 dan CH4 + H2O CO+ 3 H2

- Temperatur : 1550 K

- Tekanan : 3000 kPa

- Fase : gas-padat

- Sifat reaksi : eksotermis

- Reaktor : entrained flow

- Kondisi reaksi : non isotermal, non adiabatis

(DOE,2003)

2. Pembentukan gas hidrogen tambahan pada WGSR

Reaksinya : CO + H2O CO2 + H2

- Temperatur : 573 K

- Tekanan : 2700 kPa

- Fase : gas

- Katalis : cobalt-mollybdenum

- Sifat reaksi : eksotermis

- Reaktor : fixed bed multitube

- Kondisi reaksi : adiabatis

- Konversi CO : 95-98%

(Cormos,2008)


commit to user

19

2.2.3 Mekanisme Reaksi

Mekanisme reaksi gasifikasi dibagi menjadi 3 fase:

1. Fase pemanasan cracking, yaitu fase hidrokarbon mengalami cracking

pada suhu tinggi dan terbentuk menjadi senyawa yang lebih ringan.

2. Fase Reaksi, yaitu bereaksinya hidrokarbon dengan oksigen bersifat

eksotermis.

3. Fase Soaked/Penyelimutan, pada fase ini suhu reaksi sangat tinggi dan

terbentuk CO dan H2.

(Higman, 2008)

Sedangkan mekanisme reaksi di WGSR :

1. Tahap adsorpsi CO dan H2O di permukaan katalis

2. Tahap reaksi CO dan H2O membentuk CO2 dan H2 di permukaan katalis

3. Tahap desorpsi CO2 dan H2

Reaksinya adalah :

CO (g) → CO (ads) (2.10)

H2O (g) → H2O (ads) (2.11)

CO (ads) +H2O (ads) → CO2 (ads) + H2 (ads) (2.12)

CO2 (ads) → CO2 (g) (2.13)

H2 (ads) → H2 (g) (2.14)

(Smith,2010)

2.2.4 Tinjauan Termodinamika

Reaksi gasifikasi berlangsung secara eksotermis, dan reaksi tersebut dapat

berlangsung jika harga ∆Go benilai negatif (-) untuk tiap reaksi.


commit to user

20

Tabel 2.3 Harga ∆Go reaksi gasifikasi

Reaksi ∆Go

CO + H2O CO2 + H2 -27,41 kJ/mol

CH4 + H2O CO2 + 3 H2 -113,85 kJ/mol

Sedangkan pada WGSR adalah:

CO + H2O CO2 + H2 ∆Go = -28618 kJ/mol (2.15)

(Yaws,1999)

2.2.5 Tinjauan Kinetika

Kinetika reaksi proses gasifikasi secara umum adalah sebagai berikut (Barea, 2010):

ra = Kecepatan reaksi (kmol.m-3

s-1

)

c1 = c2 = Konsentrasi reaktan (kmol.m-3

)

A = Konstanta arhenius (m3 kmol

-1 s

-1)

Ea = Energi aktivasi (kJ/mol)

R = Tetapan gas (8,205 x 10-5

m3.atm/kmol.K)

T = Temperatur (K)

dengan asumsi-asumsi sebagai berikut:

1. Biomassa dan batu bara sama-sama berfase padat dan memiliki komposisi

yang sama yaitu C, H, O, N dan S maka dapat diasumsikan sejenis/sama.

2. Gasifikasi untuk biomassa dan batu bara digunakan metode yang hampir

sama maka metode yang digunakan diasumsikan sama.

3. Reaksi yang terjadi pada gasifikasi biomassa dan batu bara diasumsikan sama

karena produk yang dihasilkan sama–sama syngas (H2, CO, CH4, CO2 dan

H2O).


commit to user

21

4. Kinetika reaksi gasifikasi adalah fungsi temperatur, maka kinetika reaksi

dapat digunakan untuk gasifikasi biomassa maupun batu bara, yang

membedakan ialah temperatur operasinya.

Tabel 2.4 Persamaan laju reaksi

Reaksi Persamaan Laju Reaksi

CO + ½ O2 → CO2

H2 + ½ O2 → H2O

CH4 + ½ O2 → CO + 2 H2

CH4 + 1,5 O2 → CO + 2 H2O

CH4 + 2 O2 → CO2 + 2 H2O

CO + H2O CO2 + H2

(

)

CH4 + H2O CO2 +3H2

Pada proses Parson, produksi 1 lb/jam hidrogen dibutuhkan 8,4 lb/jam batu bara.

sedangkan proses NREL, membutuhkan 14, 2 lb/jam batu bara. (DOE,2003)

Pada reaktor gasifikasi pengurangan ukuran diameter/partikel batu bara

digunakan persamaan reaksi sebagai berikut:

Dengan rBB = -N . . dp2 . k’BB (Ballester dan Jimenez, 2005)

N = .).(

M . n 6.

3

BBBB

prhopd oo (Ballester dan Jimenez, 2005)

k’BB = A’BB. exp ( .

E- BB

TR) (Ballester dan Jimenez, 2005)

Harga A’BB = Konstanta arhenius (5,97 – 6,13 m/s, diambil rata-rata yaitu

6,05 m/s)


commit to user

22

BBE = Energi aktivasi (36.000 - 42.000 kJ/kmol diambil rata-rata yaitu

39.000 kJ/kmol)

R = Tetapan gas ideal (8,314 kJ/kmol.K)

T = Temperatur reaktor (1550 K)

k’BB = Konstanta kecepatan pengurangan ukuran partikel batu bara pada

reaksi gasifikasi (m/s)

N = Banyaknya partikel batu bara yang bereaksi

Sedangkan persamaan kecepatan reaksi untuk reaksi di WGSR adalah

sebagai berikut :

Reaksi di WGSR :

Persamaan kecepatan reaksinya :

Dengan:

k = Konstanta kecepatan reaksi (2,00x106exp(-67,1/RT))

( ⁄ )

Ka,CO= Konstanta kecepatan reaksi pembentukan CO (8,23 x 10-5

exp(70,65/RT))

Ka,H2 = Konstanta kecepatan reaksi pembentukan H2 (6,12 x 10-9

exp(82,9/RT))

Ka,H2O= Konstanta kecepatan reaksi pembentukan H2O (1,77 x 105exp(88,68/RT))

r = kecepatan pembentukan hidrogen per satuan massa katalis (mol/detik.kg)


commit to user

23

k = konstanta kecepatan reaksi (mol/detik.kg)

P(i) = Tekanan Parsial komponen i

T = Suhu (K)

R = Konstanta Gas (8,314 J/mol.K)

(Smith,2010)

2.3 Diagram Alir Proses dan Tahapan Proses

2.3.1 Diagram Alir Proses

Diagram alir prarancangan pabrik Hidrogen melalui gasifikasi Batu Bara

dapat ditunjukan dalam tiga macam, yaitu :

a. Diagram alir proses (Gambar 2.1)

b. Diagram alir kualitatif (Gambar 2.2 )

c. Diagram alir kuantitatif ( Gambar 2.3 )


commit to user

24

DIAGRAM ALIR PROSES PRA RANCANGAN PABRIK HIDROGEN MELALUI

GASIFIKASI BATU BARA KAPASITAS 25.000 TON/TAHUN

Digambar Oleh :

Dosen Pembimbing:

Dr. Sunu Herwi Pranolo

Ir. Endang Mastuti

WISNU INDRIYANTO ( I 0507014 )

AGUSTA ALI AKBAR ( I 0507018 )

PROGRAM STUDI S1 TEKNIK KIMIA

JURUSAN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

2011

Diagram Alir Proses Pra Rancangan

Pabrik Hidrogen melalui Gasifikasi

Batu Bara Kapasitas 25.000 ton/tahun

FC : PENGONTROL LAJU ALIR

PC : PENGONTROL TEKANAN

TC : PENGONTROL TEMPERATUR

PIC : INDIKATOR TEKANAN

KETERANGAN

ABS : ABSORBER

ACC : AKUMULATOR

C : KOMPRESOR

CD : KONDENSER

HE : PENUKAR PANAS

M : MIXER

P : POMPA

PSA : PRESSURE SWING

ADSORBTION

R : REAKTOR

RB : REBOILER

REG : REGENERATOR

RM : ROLLER MILL

SC : SCREW CONVEYOR

T : TANGKI

TR : TRUK

V : VALVE

WHB : WASTE HEAT BOILER

ALAT UTAMA UTILITAS SIMBOL INSTRUMENTASI

: Elektrik

: Mekanik

: Pneumatik

: Nomor Arus

: Suhu,oC

: Tekanan, Atm

: Trottle Valve

W : AIR

S : STEAM

9

-160

3

7

35

14

35,20

157,78

400

35

572,72

1

35

2

1.1

1

35

3

1.2

35

4

1.2

35

5

30

1720

7

27

1038

6

35

700

243

31

194,20

14

24

40.56

12

27

260

10

35

85

27

458,56

11

35

35

85

35

226,85

20

40

40

39

20

40

18

23

40

151,85

80

21

40

200

50

3520

40

19

2

95,35

300

1.85

80

1,16

21

16

21

21

17

1

35

1

4028

35,40

43

35,52

1

8

35

9

24,7

194,17

13

88,43

570

2.1

100,53

20

35

40 80

570

570

40

T-01

V-01

C-03C-01 C-02

HE-01

SC-01

P-01

RM-01

RM-02

M-01

P-02

P-16

P-16a

P-15

P-15a

Stage 1

R-01

Stage 2

R-01

Stage 1

R-01a

Stage 2

R-01a

R-02

HE-02

WHB-01

P-03

W In

W Out

C-04

HE-03

W In

W Out

W In

W Out

CD-01

ABS-01

REG-01

W In

W Out

W In

W Out

HE-04

HE-06

HE-05

CD-02

W In

W Out

RB-01

S Out

S Out

S In

S In

V-02

S In

S Out

P-08

P-06

P-07

P-09

P-10

P-11

P-12

ACC-01

PSA-01 PSA-04PSA-03PSA-02

T-02

T-03TR-01

TC

TC

TC

TC

TC

TC

TC

TC

TC

TC

TC

TC

TC

PIC

PIC

PC PCPC

PC

FC

LC

LC

TC

FC

FC

W In

Komponen

Arus (Kg/Jam)

Arus 1

Arus 2

Arus 3

Arus 4

Arus 5

Arus 6

Arus 7

Arus 8

Arus 9

Arus 10

Arus 11

Arus 12

Arus 13

Arus 14

Arus 15

Arus 16

Arus 17

Arus 18

Arus 19

Arus 20

Arus 21

Arus

22

Batu Bara 29.054 - - 6.392 22.662 - - - - - - - - - - - - - - - -

O2 - - 23.447 2.712 9.614 - - - - - - - - - - - - - - - -

H2O - 12.326 - - - - - - 31.669 185 11 11 185 185 - 217.075 217.075 217.075 - - -

- - - 39.214 10.065 9.659 548 548 9.659 9.659 - - - - - - -

CO2

- - - - - - 4.159 236 236 4159 854 3.305 - - - - -

CH4

- - - 14.320 60.200 57.598 3.267 3.267 42.780 42.664 116 2.656 17.473 2.796 14.677 -

N2

-

- - 225 221 214 12 12 214 214 - - - - - -

NH3

- - 533 530 512 29 29 512 461 51 - - - -

Batu bara

COS

- 159 156 - - - - - - - - - -

H2S

- 78 - - - - - - - - - - -

MDEA

- 889 918 870 49 49 - - - - 870 - 870

Slagging

- - - - - - - - 207.722 207.722 207.722 -

CO

- - - - - - - - - - - -

Jumlah 9.104 32.276 66.071 109.189 74.247 4.211 4.211 58.560 55.087 3.472 427.453 443.140 427.593 15.547

H2

29.054

---

-

-

-

-

12.326

-

-

-

-

-

-

-

-

23.447

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

Waste

Water

24

65

22

7327

2.234

Ar - 1093 1.099 1050 60 60 1050 1.050 - - - - - - -

: Gate Valve

-

- -

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

2.967

2.967

54.330

-

54.330

-

--

-

-

-

-

-

43.117

-

43.117

--

-

-

-

-

-

-

-

78

889

7327

2.234

39.214

14.320

1093

225

533

159

-

-

66.071

4.332

-

-

-

30.730

-

-

-

-

-

-

-

30.730

W In

Oksigen

MDEA In

Fuel Gas

Purge Gas

Gambar 2.1 Diagram Alir Proses

24


commit to user

25

R-01 PSA-01ABS-01CD-01R-02 REG-01

BATU BARA

P= 1 atm

T= 35oC

H2O P = 1 atm

T = 35oC

O2 P = 43 atm

T = 158oC

CO

H2

CO2

CH4

Ar

H2O

N2

NH3

COS

H2S P = 27 atm

T = 260oC

H2O P = 35 atm

T = 573oC

CO

H2

CO2

CH4

Ar

H2O

N2

NH3

COS

H2S P = 27 atm

T = 458oC

H2O P = 24 atm

T = 65oC

CO

H2

CO2

CH4

Ar

H2O

N2

H2S P = 31 atm

T = 194oC

SiO2 P = 30 atm

T = 1720oC

CO

H2

CO2

CH4

Ar

H2O

N2

P =2 atm

T = 95oC

CO2

H2O

MDEA

P = 24 atm

T = 40oC

CO

H2

CO2

CH4

Ar

H2O

N2

H2S P = 24 atm

T = 40oC

CO2

H2S P = 1,85 atm

T = 80oC

CO

H2

CO2

CH4

Ar

H2O

N2

P = 23 atm

T =40oC

CO

H2

CO2

CH4

Ar

H2O

N2

P = 1,16 atm

T = 21oC

H2

CO2

N2 P = 21 atm

T = 21oC

Gambar 2.2 Diagram Alir Proses Kualitatif

25


commit to user

26

R-01 PSA-01ABS-01CD-01R-02 REG-01Arus 1(kg/jam)

BATU BARA=29.054

Arus 2(kg/jam)

H2O = 12.326

Arus 3 (kg/jam)

O2 = 23.447

Arus 5 (kg/jam)

CO =39.214

H2 =2234

CO2 =14.320

CH4 =225

Ar =1093

H2O =7.327

N2 =533

NH3 =159

COS =78

H2S =889

Arus 6 (kg/jam)

H2O = 43.117

Arus 8 (kg/jam)

H2O = 30.730Arus 4 (kg/jam)

SiO2 = 2.967

Arus 13 (kg/jam)

CO2 = 17.473

H2O = 217.075

H2S= 870

MDEA = 207.722

Arus 11 (kg/jam)

CO2 = 2.656

H2O = 217.075

MDEA = 207.722 Arus 14 (kg/jam)

CO2 = 14.678

H2S = 870 Arus 16 (kg/jam)

CO = 9.659

H2 = 854

CO2 = 42.264

CH4 = 214

Ar = 1050

H2O = 185

N2 = 461

Arus 15 (kg/jam)

H2 = 3.305

CO2 = 116

N2 = 51

Arus 7 (kg/jam)

CO =10.065

H2 =4332

CO2 =60.200

CH4 =221

Ar =1099

H2O =31.669

N2 =530

NH3 =156

H2S =918

Arus 10 (kg/jam)

CO =548

H2 =236

CO2 =3.267

CH4 =12

Ar = 60

H2O =11

N2 = 29

H2S =849

Arus 9 (kg/jam)

CO = 9.659

H2 =4159

CO2 =57.598

CH4 =214

Ar =1050

H2O =185

N2 =512

H2S =870

Arus 12 (kg/jam)

CO = 9.659

H2 = 4159

CO2 = 42.780

CH4 = 214

Ar = 1.050

H2O = 185

N2 = 512

Gambar 2.3 Diagram Alir Proses Kuantitatif

26


commit to user

27

2.3.2 Tahapan Proses

Proses pembuatan hidrogen dari gasifikasi batu bara dapat dibagi menjadi

3 tahap, yaitu :

1. Tahap penyiapan bahan baku

2. Tahap pengolahan (proses)

3. Tahap pemurnian produk (finishing)

1. Tahap Penyiapan Bahan Baku

Sebelum masuk reaktor batu bara dikecilkan ukurannya menggunakan

roller crusher sampai ukuran 100 µm agar sesuai dengan persyaratan reaktor.

Setelah batu bara sesuai dengan persyaratan yang diinginkan untuk umpan reaktor

maka batu bara dikeluarkan dari roller crusher dan dicampur air sebelum masuk

ke dalam reaktor/gasifier.

2. Tahap Pengolahan (Proses)

Campuran batu bara dan air diumpankan masuk ke dalam gasifier. Gasifier

yang dipakai ialah jenis Entrained Flow Gasifier. Gasifier ini bekerja pada

kondisi operasi 1550 K dengan tekanan 3000 kPa. Media gasifikasi yang dipakai

adalah oksigen dengan kemurnian 99% (v/v). Dalam gasifier terjadi pembentukan

syngas (H2, CO, CO2, H2O dan CH4) dan terbentuk slagging. Kemudian syngas

yang dihasilkan didinginkan sampai bersuhu 300 °C.

3. Tahap Pemurnian Produk

Setelah didinginkan, steam diinjeksikan ke dalam aliran syngas. Campuran

steam dan syngas masuk shift converter dan mengubah CO yang ada menjadi

CO2. Untuk penghilangan H2S dan CO2 yang terdapat pada syngas dilakukan pada


commit to user

28

absorber (acid gas removal). Syngas masuk ke dalam absorber pada 2200 kPa dan

314 K. Dalam absorber, H2S bersama CO2 dipisahkan dari aliran gas dengan

menggunakan MDEA sebagai absorben. Solven MDEA tersebut akan

diregenerasi dalam sebuah regenerator.

Kemudian dari absorber aliran gas yang telah dipisahkan dari CO2 dan

H2S masuk dalam Pressure Swing Adsorber (PSA) untuk pemurnian gas dari

pengotor yang masih tersisa. PSA ini memiliki prinsip adsorbsi gas yang

bertekanan. PSA dilengkapi bed adsorben untuk adsorbsi gas yang bertekanan

tinggi. Hidrogen dari PSA memiliki kemurnian sebesar 99,99%. Hidrogen yang

telah dimurnikan tersebut disimpan dalam fase cair mengunakan tangki berbentuk

bola.

Dalam perhitungan neraca massa, bahan baku batu bara yang dibutuhkan

29,05 ton/jam, oksigen sebanyak 23,45 ton/jam dan air 12,33 ton/jam, untuk

produksi hidrogen sebanyak 3,47 ton/jam, sehingga produk hidrogen dalam satu

tahun mencapai 25.000 ton. Perhitungan neraca massa total dapat dilihat pada

Tabel 2.5 dan perhitungan neraca panas total pada Tabel 2.6.


commit to user

29

Tabel 2.5. Neraca massa total

Komponen Input (ton/jam) Output (ton/jam)

Batu bara 29,05

Oksigen (O2) 23,45

Air (H2O) 12,33

Uap air (H2O) 43,12

Recycle 4,21 4,21

Slagging (SiO2) 2,97

Waste water 30,73

Acid gas 17,46

Karbonilsulfid (COS) -

Hidrogen sulfida (H2S) 0,8743

Hidrogen (H2) 0,0016

Karbon dioksida (CO2) 16,54

Karbon monoksida (CO) 7,67

Uap air (H2O) 0,0034

Metana (CH4) -

Argon (Ar) -

Nitrogen (N2) -

Amoniak (NH3) 0,0007

Fuel gas 53,31


Hidrogen sulfida (H2S) 0,0017

Hidrogen (H2) 0,85


Karbon monoksida (CO) 7,67

Uap air (H2O) 0,19

Metana (CH4) 2,15

Argon (Ar) 1,04

Nitrogen (N2) 0,46

Amoniak (NH3) -

Hidrogen 3,47


Hidrogen sulfida (H2S) -

Hidrogen (H2) 3,31


Karbon monoksida (CO) -

Uap air (H2O) -

Metana (CH4) -

Argon (Ar) -

Nitrogen (N2) 0,051

Amoniak (NH3) -

Total 112,16 112,16


commit to user

30

Tabel 2.6. Neraca panas total

No. ARUS INPUT

(MJ/jam)

OUTPUT

(MJ/jam)

1. Batu bara 400,94

2. Oksigen 2912,16

3. Air umpan Gasifier 515,83

4. Q hv baru bara 777193,27

5. Q reaksi Gasifier 101961,07

6. Q recycle gasifier 4043,38

7. Q Cooler 1 49317,00

8. Q Cooler 2 40914,41

9. Q Shift Converter 43899,95

10. Q reaksi Shift Converter 144196,64

11. Q Condenser 487070,30

12. Q Absorber 3999,58

13. Q PSA 2709,59

1. Slagging 3485,26

2. Q raw gas Gasifier 114730,47

3. Q hv gas keluar gasifier 721323,25

4. Lost Gasifier 47487,69

5. Q air pendingin Cooler 1 49317,00

6. Q steam Cooler 2 40914,41

7. Q pendingin Shift Converter 188096,58

8. Q pendingin Condenser 487070,30

9. Q pendingin Absorber 3999,58

10. Q pendingin PSA 2709,59

Total 1659134,12 1659134,12

2.4 Tata Letak Pabrik dan Peralatan Proses

Tata letak pabrik adalah tempat kedudukan dari seluruh bagian pabrik,

meliputi tempat kerja alat, tempat kerja karyawan, tempat penyimpanan barang,

tempat penyediaan sarana utilitas, dan sarana lain bagi pabrik. Beberapa faktor

perlu diperhatikan dalam penentuan tata letak pabrik, antara lain adalah

pertimbangan ekonomis (biaya konstruksi dan operasi), kebutuhan proses,

pemeliharaan keselamatan, perluasan di masa mendatang.

Bangunan pabrik meliputi area proses, area tempat penyimpanan bahan

baku dan produk, area utilitas, bengkel mekanik untuk pemeliharaan, gudang

untuk pemeliharaan dan plant supplies, ruang kontrol, laboratorium untuk


commit to user

31

pengendalian mutu dan pengembangan, unit pemadam kebakaran, kantor

administrasi, kantin, poliklinik, dan tempat ibadah, area parkir, taman dan sarana

olah raga bagi para pegawai.

Pengaturan letak peralatan proses pabrik harus dirancang seefisien

mungkin. Beberapa pertimbangan perlu diperhatikan yaitu ekonomi, kebutuhan

proses, operasi, perawatan, keamanan, perluasan dan pengembangan pabrik.

Peletakan alat–alat proses harus sebaik mungkin sehingga memberikan biaya

kontruksi dengan operasi minimal. Biaya kontruksi dapat diminimalkan dengan

mengatur letak alat sehingga menghasilkan pemipaan terpendek dan

membutuhkan bahan kontruksi paling sedikit.Peletakan alat harus memberikan

ruangan cukup bagi masing–masing alat agar dapat beroperasi dengan baik,

dengan distribusi utilitas mudah. Peralatan membutuhkan perhatian lebih dari

operator harus diletakkan dekat control room. Valve, tempat pengambilan sampel,

dan instrumen harus diletakkan pada ketinggian tertentu sehingga mudah

dijangkau oleh operator. Peletakan alat proses harus memperhatikan ruangan

untuk perawatan. Misalnya pada Heat Exchanger memerlukan cukup ruangan

untuk pembersihan tube. Peletakan alat–alat proses harus sebaik mungkin, agar

jika terjadi kebakaran tidak ada pekerja terperangkap di dalamnya serta mudah

dijangkau oleh kendaraan atau alat pemadam kebakaran.

Susunan tata letak pabrik harus sangat diperhatiakan sehingga

memungkinkan adanya distribusi bahan–bahan dengan baik, cepat dan efisien. Hal

tersebut akan sangat mendukung kelancaran didalam proses produksi pabrik yang


commit to user

32

dirancang. Sketsa tata letak pabrik dapat dilihat pada Gambar 2.4 dan gambar tata

letak peralatan proses dapat dilihat pada Gambar 2.5.

Skala = 1 : 1000

Keterangan

: Taman

: Arah jalan

Pintu

Darurat

1

2 3 4

5

13

1412

8

7

10

6

9

11

1.Pos Keamanan 8.Area perluasan

2.Kantin 9.Control room

3.Klinik 10.Utilitas

4.Masjid 11.Laboratorium

5.Kantor 12.Gudang

6.Parkir 13.Bengkel

7.Area produksi 14.Safety

190 m

130 m

Gambar 2.4 Tata letak pabrik hidrogen


commit to user

33

T-01

RM-01 RM-02

R-01 R-02CD-01

ABS-01REG-01PSA-01

T-02

Keterangan Gambar :

ABS-01 = Absorber

CD-01 = Condenser 1

PSA-1= Pressure Swing Adsorber

R-01 = Gasifier

R-02 = Shift Converter

REG-01 = Regenerator 1

RM-01 = Roller Mill 1

RM-02 = Roller Mill 2

T-01 = Tangki Oksigen

T-02 = Tangki Hidrogen

SKALA 1: 1000

50 m

10

0 m

Gambar 2.5 Tata letak peralatan proses


commit to user

34

BAB III

SPESIFIKASI ALAT PROSES

Spesifikasi alat proses terdiri dari gasifier, shift converter, absorber,

pressure swing adsorption, boiler dan cooler. Alat–alat tersebut merupakan

peralatan proses dengan tugas masing-masing. Gasifier mempunyai tugas

mereaksikan bahan baku batu bara, air, dan oksigen menjadi syngas sebagai

produk. Syngas hasil keluaran gasifier diturunkan temperaturnya dengan raw gas

cooler. Panas syngas dimanfaatkan untuk pembuatan steam oleh boiler yang

nantinya digunakan sebagai umpan shift converter dan juga pada unit utilitas. Shift

converter berfungsi mereaksikan raw gas/syngas hasil keluaran gasifier dengan

steam. Hasil dari shift converter diumpankan ke absorber/acid gas removal,

penghilangan kadar CO2 dan H2S dilakukan pada alat ini dengan menggunakan

larutan MDEA sebagai absorben. Hasil atas absorber berupa sweet gas dengan

kadar CO2 dan H2S yang kecil. Sedangkan hasil bawah berupa larutan MDEA

dengan sour gas yang memiliki kadar CO2 dan H2S besar. Hasil bawah yang

memiliki kadar CO2 dan H2S tinggi ditampung dan dijual ke perusahaan

pengolahan limbah. Hasil atas dari keluaran absorber dimasukan ke PSA untuk

pemurniaan hidrogen. PSA berfungsi memurnikan hidrogen sampai kadar

99,99%. PSA tersusun dari adsorben-adsroben dalam satu vessel. Hasil keluaran

PSA berupa fuel gas dan hidrogen murni. Dalam fuel gas masih terdapat gas-gas

mudah terbakar, nantinya akan dipurge ataupun dijadikan bahan bakar untuk unit

utilitas. Sedangkan hidrogen murni akan ditampung dalam fase gas dalam tangki.


commit to user

35

Selanjutnya akan disalurkan langsung ke konsumen. Selain fungsi masing-masing

alat tersebut akan disebutkan spesifikasi lain seperti jumlah, volume, kondisi

operasi, bahan kontruksi, dan dimensi alat. Hal tersebut tercantum pada Tabel 3.1,

selain dari alat proses pada bab ini dapat pula dilihat spesifikasi tangki

penyimpanan bahan baku dan tangki penyimpanan produk pada Tabel 3.1.

Spesifikasi alat penukar panas (heat exchanger) tercantum pada Tabel 3.2 dan

spesifikasi pompa pada Tabel 3.3.


commit to user

36

Tabel 3.1 Spesifikasi alat – alat proses

Nama alat Gasifier Shift Converter Absorber Regenerator Pressure Swing

Adsorption

Kode R-01 R-02 ABS-01 REG-01 PSA-01

Fungsi Mereaksikan baru bara,

air dan oksigen

Mereaksikan steam dan

syngas

Mengurangi kadar

CO2dan H2S dari sour gas

Meregenerasi larutan

MDEA Memurnikan Hidrogen

Tipe/jenis Entrained flow reactor Fixed bed multi tubes Packed tower dengan

bahan isian raschig ring

Tray column Packed column

Jumlah 2 1 1 1 4

Volume, m3 15,22 80,94 433 117,98 112,45

Kondisi operasi

P, MPa 3 2,7 2,2 2,2 2,1

T, K 1550 573 313 313 329

t, detik 10 - 300 - -

Bahan kontruksi Carbon Steel SA 213 T3 Carbon Steel SA 213 T3 Carbon steel SA 213 T3 Carbon steel SA 213 T3 Carbon Steel SA 283 T3

Dimensi

Stage 1

Tinggi, m 1,31 13,63 11 33 22,92

Diameter, m 2,5 2,75 3,87 2,14 2,5

Tinggi head, in 39,8 27,51 24,5 16 31,29

Tebal shell, in 4,25 2,25 0,375 0,1875 1,1875

Tebal head, in 6,5 3,5 0,5 0,1875 1,5

Stage 2 - - - -

Tinggi, m 4,98 - - - -

Diameter, m 1,5 - - - -

Tinggi head, in 39,8 - - - -

Tebal shell, in 0,16 - - - -

36


commit to user

37

Lanjutan Tabel 3.1

Nama alat Gasifier Shift Converter Absorber Regenerator Pressure Swing

Adsorption

Tebal head, in 6,5 - - - -

Bahan isolasi Refractory Refractory tidak ada Asbestos tidak ada

Tebal isolasi, cm Stage 1 =65 / Stage 2 =54 36,3 - 1 -

Katalis/packing tidak ada Cobalt-mollybdenum tidak ada Silica

Jenis - - Keramik - Adsorben

Bentuk - - rachig ring - molsieve

Umur aktif, tahun - 3 - - 1

Tinggi tumpukan, m - 3,39 3,3 - 13,38

37


commit to user

38

Lanjutan Tabel 3.1.

Nama alat Roller Mill Roller Mill Screw Conveyor Hopper Tangki Oksigen Tangki Hidrogen

Kode RM-01 RM-01 CO-01 H-01 T-01 T-02

Fungsi

Mengecilkan

ukuran batu bara

sebelum masuk

mixer

Mengecilkan

ukuran batu bara

sebelum masuk

mixer

Mengalirkan batu

bara dari roller mill

ke mixer

Menampung sementara batu

bara dari conveyor sebelum

masuk mixer

Menyimpan bahan baku

oksigen selama 1

minggu

Menyimpan produk

hidrogen selama 1

minggu

Tipe / Jenis Roller Mill Roller Mill Screw Conveyor Conical Hopper Spherical tank Spherical tank

Jumlah 2 2 1 1 3 5

Volume,m3 2,51 2,51 0,0275 21,59 3349 16620,93

Kondisi operasi

P, MPa 0,101 0,101 0,101 0,101 0,912 2,1

T, oC 30 30 30 30 -160 -240

t, detik - - - 3600 - -

Bahan Kontruksi - - - Carbon Steel SA 283 C Stainless steel SA 203 A Stainless Steel SA 203 A

Diameter dalam, m 0,7625

(diameter roll)

0,4175

(diameter roll)

0,0875 (diameter

pipa) 2,6 18,6 18,52

Tinggi, m 4 (lebar roll) 4 (lebar roll) 4,575 (panjang

conveyor) 3,2 - -

Tinggi head, in - - - - - -

Tebal shell, in - - - - 2 5

Tebal head, in - - - - - -

Bahan isolasi - - - - - -

Tebal isolasi, cm - - - - - -

Kapasitas, ton/jam 30 30 30 30 24 3472,22

Daya motor, hp - - 2,25 - - -

Kecepatan putar,rpm - - 55 - - -

Diameter Screw,m - - 0,225 - - -


commit to user

39

Tabel 3.2 Spesifikasi alat penukar panas (Heat Exchanger)

Nama Alat Heat Exchanger – 01 Heat Exchanger - 02 Heat Exchanger - 03 Heat Exchanger - 04

Kode HE-01 HE-02 HE-03 HE-04

Jumlah 1 2 1 1

Fungsi Memanaskan oksigen

sebelum masuk gasifier

Mendinginkan raw gas

dengan air pendingin

Mendinginkan sour gas

dengan air pendingin

Memanaskan MDEA

umpan regenerator

Tipe Shell-Tube Shell-Tube Shell-Tube Shell-Tube

Beban kerja, MJ/jam 12.340,75 23.371,33 47685,77 1.402,321

Luas transfer panas, ft2 768,54 958 4140,46 307

Tube side

Fluida Oksigen produk dari reaktor

(raw gas)

produk dari reactor

(sour gas)

larutan MDEA keluar

absorber

Suhu operasi, oC 35,52/157,78 700/260 458,56 / 226,85 40/88

Debit, kg/jam 23.447 33.000 109189 443.140

OD tube, in 0,75 0,75 0,75 0.75

BWG 16 16 16 16

Layout Triangular Triangular Triangular Triangular

Pitch, in 1 1 1 1

Panjang, ft 15 15 15 15

Jumlah tube 282 342 342 114

Pass 2 2 2 2

Material konstruksi Stainless Stell SA 213 Stainless Stell SA 213 Stainless Stell SA 213 Stainless Stell SA 213

ΔP, psi 0,67 0,97 0,00012 0,687

Shell side

fluida Steam (H2O) Air (H2O) Air (H2O) MDEA keluar regenerator

Suhu operasi, oC 570 /240 35 /243 35/ 85 100,53/50

Debit, kg/jam 411,5 27.165 228844,36 425.439

ID shell, in 19,25 21,25 21,25 13,25

Baffle spacing, in 9,625 10,625 10,625 6,625

Pass 1 1 1 1


ΔP, psi 0,0005 0,33 0,22 0,,8

39


commit to user

40

Lanjutan Tabel 3.2

Nama Alat Heat Exchanger – 05 Heat Exchanger - 06 Bolier - 01 Condenser - 01

Kode HE-05 HE-06 B-01 CD-01

Jumlah 1 1 1 1

Fungsi Mendinginkan MDEA

umpan absorber

Memanaskan MDEA

umpan regenerator

Membuat steam dari sisa

panas raw gas

Mengembunkan air dalam

sour gas

Tipe Shell-Tube Shell-Tube Shell-Tube Shell-Tube

Beban kerja, MJ/jam 1.370,14 12.340,75 3.702,29 443220,58

Luas transfer panas, ft2 335,47 114,44 423,74 274,88

Tube side

Fluida MDEA dari regenerator produk dari reaktor Raw gas Sour gas

Suhu operasi, oC 50/40 88,43 / 95,35 1038/700 226,85/40,56

Debit, kg/jam 425.439 443.140 12909,63 109188,79

OD tube, in 0,75 0,75 1 0.75

BWG 16 16 16 18

Layout Triangular triangular Triangular Triangular

Pitch, in 1 1 1,25 0,938

Panjang, ft 15 15 10 12

Jumlah tube 114 52 188 224

Pass 2 2 2 2


ΔP, psi 0,98 0,0042 0,2591 0,00024

Shell side

Fluida Air Steam Saturated water Air

Suhu operasi, oC 30 / 35 570/ 300 243 / 574,85 35/40

Debit, kg/jam 69.081 7.704,25 54333,09 47589,27

ID shell, in 13,25 12 21,25 17,25

Baffle spacing, in 6,625 6 10,625 12,94

Pass 1 1 1 2


ΔP, psi 0,03 0.0002703 0,3031 0,6601

40


commit to user

41

Lanjutan Tabel 3.2

Nama Alat Condensor-02 Reboiler-01

Kode CD-02 RB-01

Jumlah 1 1

Fungsi Mengkondensasikan hasil

atas regenerator

Memanaskan hasil

bawahregenerator

Tipe Shell-Tube Shell-Tube

Beban kerja, MJ/jam 2.227,93 2.221,30

Luas transfer panas, ft2 260,94 257,74

Tube side

Fluida Hasil atas REG-01 Hasil bawah REG-01

Suhu operasi, oC 82/82 98,36/100,53

Debit, kg/jam 17.718 425.439,35

OD tube, in 0,75 0,75

BWG 16 16

Layout triangular triangular

Pitch, in 1 1

Panjang, ft 20 15

Jumlah tube 67 52

Pass 4 2

Material konstruksi Stainless Stell SA 304 Stainless Stell SA 304

ΔP, psi 0,047 0,014276

Shell side

Fluida Air Steam

Suhu operasi, oC 35 / 39 570/ 250

Debit, kg/jam 62.185 3.350

ID shell, in 29 19,25

Baffle spacing, in 21,75 14,4375

Pass 2 1

Material konstruksi Stainless Stell SA 304 Stainless Stell SA 304

ΔP, psi 0,0011 -

41


commit to user

42

Tabel 3.3 Spesifikasi pompa proses

Nama alat Pompa-01 Pompa-02a Pompa-02b Pompa-03

Kode P-01 P-02a P-02b P-03

Fungsi Mengalirkan air proses

ke M-01

Mengalirkan slurry

ke stage 2 R-01

Mengalirkan slurry

ke stage 1 R-01

Mengalirkan air

pendingin ke HE-

02

Tipe

Radial impeller ,

sentrifugal, single

stage pump

Radial impeller ,

sentrifugal, single

stage pump

Radial impeller ,

sentrifugal, single

stage pump

Radial impeller ,

sentrifugal, single

stage pump

Jumlah 1 2 2 1

Kapasitas (gpm) 63,95 19,54 69,29 283,63

Power pompa (Hp) 1 0,75 1 3

Power motor (Hp) 1,5 1 1,5 5

NPSH required (m) 4,54 2,06 4,79 12,25

Bahan kontruksi Comercial steel Comercial steel Comercial steel Comercial steel

Pipa :

Nominal 2 2 2 4

SN 40 40 40 40

ID pipa (in) 2,38 2,38 2,38 4,5

42


commit to user

43

Lanjutan Tabel 3.3.

Nama alat Pompa-04 Pompa-05 Pompa-06 Pompa-07 Pompa-08

Kode P-04 P-05 P-06 P-07 P-08

Fungsi

Memompa larutan

MDEA dari ABS-01 ke

HE-04

Mengalirkan larutan MDEA

dari HE-04 ke HE-05


dari HE-05 ke ABS-01

Mengalirkan hasil

bawah RB-01 ke HE-04


dari HE-04 ke HE-06

Tipe

Radial impeller ,

sentrifugal, single stage

pump

Radial impeller , sentrifugal,

single stage pump


single stage pump

Radial impeller ,

sentrifugal, single stage

pump


single stage pump

Jumlah 3 3 7 4 4

Kapasitas (gpm) 633,55 746,19 254,5 583,42 603,9

Power pompa (Hp) 2 0,25 20 1,5 0,5

Power motor (Hp) 3 0,5 30 3 0,75

NPSH required (m) 20,9 23,35 11,4 19,82 20,28

Bahan kontruksi Comercial steel Comercial steel Comercial steel Comercial steel Comercial steel

Pipa :

Nominal 6 6 4 6 6

SN 40 40 40 40 40

ID pipa (in) 6,065 6,065 4,026 6,065 6,065

43


commit to user

44

Lanjutan Tabel 3.3.

Nama alat Pompa-09 Pompa-10 Compressor-01 Compressor-02 Compressor-03 Compressor-04

Kode P-09 P-10 C-01 C-02 C-03 C-04

Fungsi

Mengalirkan larutan

MDEA dari HE-06 ke

REG-01

Mengalirkan larutan

MDEA refluk ACC-

01 ke REG-01

Menaikan tekanan

oksigen dri 7 atm

menjadi 14 atm

Menaikan tekanan

oksigen dri 14 atm

menjadi 28 atm

Menaikan tekanan

oksigen dri 28 atm

menjadi 43 atm

Menaikan tekanan

arus recycle sebelum

masuk R-01

Tipe

Radial impeller ,

sentrifugal, single

stage pump

Radial impeller ,

sentrifugal, single

stage pump

Radial impeller ,

sentrifugal, single

stage compressor

Radial impeller ,

sentrifugal, single

stage compressor

Radial impeller ,

sentrifugal, single

stage compressor

Radial impeller ,

sentrifugal, single

stage compressor

Jumlah 3 1 1 1 1 1

Kapasitas (gpm) 622,86 315,79 1704,85 (cfm) 849,01 (cfm) 420,83 (cfm) 217,89 (cfm)

Power pompa (Hp) 30 7,5 - - - -

Power motor (Hp) 60 15 10,60 10,56 6,48 77,90

NPSH required (m) 20,7 13,16

Bahan kontruksi Comercial steel Comercial steel

Pipa :

Nominal 6 6

SN 40 40

ID pipa (in) 6,065 6,065

44


commit to user

45

BAB IV

UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM

4.1 Unit Pendukung Proses

Unit pendukung proses atau utilitas merupakan bagian penting untuk

penunjang proses produksi suatu pabrik. Utilitas di pabrik hidrogen meliputi unit

penyediaan dan pengolahan air, unit penyediaan udara instrument, unit pembangkit

dan pendistribusian listrik dan unit pengolahan limbah. Unit penyediaan dan

pengolahan air berfungsi untuk penyediaan dan pengolahan air meliputi air

pendingin, air proses, air konsumsi umum dan sanitasi.

Udara tekan pada kebutuhan instrumentasi pneumatic dan udara tekan di

bengkel dipenuhi oleh unit penyediaan udara instrument, sedangkan unit

pembangkit dan pendistribusian listrik berfungsi menyediakan listrik sebagai tenaga

penggerak peralatan proses, utilitas, elektronik, AC, maupun untuk penerangan.

Listrik disuplai oleh PLN, dan generator sebagai cadangan apabila listrik dari PLN

mengalami gangguan, untuk pengolahan bahan buangan atau hasil samping reaksi

dikerjakan di unit pengolahan limbah dengan proses biodegradasi dengan activated

sludge.

4.2 Unit Penyediaan dan Pengolahan Air

Sumber air diperoleh dari air laut Selat Makasar, dengan kondisi masih

mengandung berbagai senyawa dan pengotor lainya, maka perlu dilakukan

pengolahan terlebih dahulu sebelum digunakan, blok diagram pengolahan air laut


commit to user

46

dapat dilihat pada Gambar 4.1. Penggunaan air di pabrik ini adalah sebagai media

pendingin pada kondensor, heat exchanger dan cooler.

Kedua adalah air proses, sumber air diambil dari air laut dengan pengolahan

terlebih dahulu sama seperti pengolahan air untuk keperluan air pendingin (lihat

Gambar 4.1), kebutuhan air proses ini tercantum pada Tabel 4.1. Terakhir, air

konsumsi dan sanitasi digunakan untuk pemenuhan air minum, laboratorium, kantor,

perumahan dan pertamanan, di dalam pabrik ini membutuhkan 2841,84 kg/jam atau

dengan laju alir 2,84 m3/jam.

Tabel 4.1 Perhitungan kebutuhan air proses

No. Proses Kebutuhan

air,kg/jam

Laju alir,

m3/

jam

1.

Air pendingin untuk pendingin alat proses (HE-

02, HE-03,HE-05,CD-01,CD-02, jaket shift

converter, jaket absorber)

485.429 485,43

2. Air proses (Gasifier dan Absorber) 229.400 229,40

Total 714.830 714,83

Kebutuhan spesifik 205,87 L/kg produk

Pemompaan air laut dengan jumlah di atas, maka diperlukan jenis pompa

dengan spesifikasi yang tercantum pada Tabel 4.2. Secara skema pengolahan air

pada kebutuhan utilitas dapat dilihat pada Gambar 4.1.

Tabel 4.2 Spesifikasi pompa utilitas

Spesifikasi Keterangan

Tipe Single Stage Centrifugal Pump

Jumlah 5 buah

Kapasitas 152,60 gpm

Power pompa 5HP

Power motor 7,5 HP

Efisiensi pompa 70 %

Efisiensi motor 80 %

Bahan konstruksi Stainless Steel SS304

Pipa nominal 4 in

ID pipa 4,026 in

Schedule number 40


commit to user

47

Air Laut

Bak

Pengendap

Tangki Air

Pendingin

Tangki

Air Bersih

Cooling

Tower

Peralatan

Proses

Tangki

Air Sanitasi

Kantor

dan Lab.

RO

Chlorinasi

Gambar 4.1 Skema pengolahan air


commit to user

48

4.3 Unit Penyediaan Udara Instrumen

Kebutuhan udara tekan untuk perancangan pabrik hidrogen ini diperkirakan

sebesar 200 m3/jam, suhu 30°C dan 0,2 MPa. Penyediaan udara tekan menggunakan

kompresor dengan dryer berisi silica gel untuk penyerapan kandungan air sampai

diperoleh kandungan air maksimal 84 ppm. Spesifikasi kompresor tercantum pada

Tabel 4.3.

Tabel 4.3 Spesifikasi kompresor utilitas

Spesifikasi Keterangan

Tipe Kompresor udara, single stage

reciprocating compresor

Jumlah 1 buah

Suhu udara, °C 35

Tekanan, MPa 0,2

Kapasitas, m3/jam 200

Tekanan suction, Mpa 30

Tekanan discharge, Mpa 50

Efisiensi 80%

Daya, Hp 13

4.4 Unit Pembangkit dan Pendistribusian Listrik

Kebutuhan tenaga listrik dipenuhi oleh PLN dan generator pabrik, hal ini

bertujuan agar pasokan tenaga listrik dapat berlangsung kontinyu meskipun ada

gangguan pasokan dari PLN. Generator digunakan arus bolak-balik dengan

pertimbangan tenaga listrik cukup besar, tegangan dapat dinaikkan atau diturunkan

sesuai kebutuhan menggunakan transformer. Kebutuhan listrik di pabrik ini meliputi

keperluan proses, utilitas, rumah tangga, laboratorium, perkantoran dengan jumlah

total kebutuhan 783 kWh dan kebutuhan spesifik sebesar 0,225 kWh/kg produk.


commit to user

49

4.5 Unit Pengolahan Limbah

Hasil bawah gasifier berupa slagging akan ditampung di dalam bak sampai

suhu lingkungan dan selanjutnya akan dijual. Limbah gas masih mengandung

banyak CO2 akan dijual ke pabrik urea. Gas hasil samping regenerator masih

mengandung sedikit CO2 dan H2S akan dipurging.

4.6 Laboratorium

Laboratorium memiliki peranan sangat besar di dalam suatu pabrik untuk

perolehan data – data yang diperlukan. Data – data tersebut digunakan untuk

evaluasi unit-unit yang ada, menentukan tingkat efisiensi, dan untuk pengendalian

mutu.

Pengendalian mutu atau pengawasan mutu di dalam suatu pabrik pada

hakekatnya dilakukan dengan tujuan mengendalikan mutu produk yang dihasilkan

agar sesuai dengan standar yang ditentukan. Pengendalian mutu dilakukan mulai

bahan baku, saat proses berlangsung, dan juga pada hasil atau produk.

Pengendalian rutin dilakukan agar kualitas dari bahan baku dan produk yang

dihasilkan sesuai dengan spesifikasi yang diinginkan. Dengan pemeriksaan secara

rutin juga dapat diketahui apakah proses berjalan normal atau menyimpang. Jika

diketahui analisa produk tidak sesuai dengan yang diharapkan maka dengan mudah

dapat diketahui atau diatasi.

Laboratorium berada di bawah bidang teknik dan perekayasaan yang

mempunyai tugas pokok antara lain :

a. Sebagai pengontrol kualitas bahan baku dan pengontrol kualitas produk

b. Sebagai pengontrol terhadap proses produksi


commit to user

50

c. Sebagai pengontrol terhadap mutu air proses, air pendingin dan lain-lain yang

berkaitan langsung dengan proses produksi

Laboratorium melaksanakan kerja 24 jam sehari dalam kelompok kerja shift

dan non-shift.

1. Kelompok shift

Kelompok ini melaksanakan tugas pemantauan dan analisa – analisa rutin

terhadap proses produksi. Dalam melaksanakan tugasnya, kelompok ini

menggunakan sistem bergilir, yaitu sistem kerja shift selama 24 jam dengan

dibagi menjadi 3 shift. Masing – masing shift bekerja selama 8 jam.

2. Kelompok non-shift

Kelompok ini mempunyai tugas melakukan analisa khusus yaitu analisa yang

sifatnya tidak rutin dan menyediakan reagen kimia yang diperlukan di

laboratorium. Dalam rangka membantu kelancaran pekerjaan kelompok shift,

kelompok ini melaksanakan tugasnya di laboratorium utama dengan tugas antara

lain :

a. Menyediakan reagen kimia untuk analisa laboratorium

b. Melakukan analisa bahan pembuangan penyebab polusi

c. Melakukan penelitian atau percobaan untuk kelancaran produksi

Dalam menjalankan tugasnya, bagian laboratorium dibagi menjadi :

1. Laboratorium fisik

2. Laboratorium analitik

3. Laboratorium penelitian dan pengembangan


commit to user

51

4.6.1 Laboratorium Fisik

Bagian ini bertugas mengadakan pemeriksaan atau pengamatan terhadap

sifat – sifat bahan baku, produk, dan air. Pengamatan yang dilakukan yaitu antara

lain :

specific gravity

viscositas

kandungan air

4.6.2 Laboratorium Analitik

Bagian ini mengadakan pemeriksaan terhadap bahan baku dan produk

mengenai sifat – sifat kimianya.

Analisa yang dilakukan antara lain :

kadar kandungan kimiawi dalam produk

kandungan logam

4.6.3 Laboratorium Penelitian dan Pengembangan

Bagian ini bertujuan untuk pengadaan penelitian, misalnya :

diversifikasi produk

perlindungan terhadap lingkungan


commit to user

52

4.6.4 Prosedur Analisa Bahan Baku dan Produk

4.6.4.1 Analisa Kandungan Sulfur (H2S)

Prinsip : Sulfur akan diikat sebagai CdS dan dibebaskan kembali dengan

penambahan HCl. Sulfur yang dibebaskan akan direduksi oleh iodium (I2).

Kelebihan iod dititrasi dengan larutan baku natrium thiosulfat.

Tujuan : Untuk penetapan kandungan sulfur

Metode : Iodometri

4.6.4.2 Analisa kandungan gas CO2

Prinsip : Gas CO2 dengan larutan KOH akan membentuk kalium karbonat

Tujuan : Menetapkan kadar gas CO2

Metode : Penetapan dengan larutan orsalat

4.6.4.3 Analisa Hidrogen (H2)

Metode : Kromatografi

Prinsip : Pemisahan komponen cuplikan dengan kromatografi gas berdasarkan

adsorbsi atau penyerapan zat padat dalam kolom.

4.6.4.4 Analisa Air

Air yang dianalisis antara lain:

1. Air proses

2. Air pendingin

3. Air limbah

4. Air konsumsi umum dan sanitasi


commit to user

53

Parameter yang diuji antara lain warna, pH, kandungan klorin, tingkat

kekeruhan, total kesadahan, jumlah padatan, total alkalinitas, sulfat, silika, dan

konduktivitas air.

Alat-alat yang digunakan dalam laboratorium analisa air ini antara lain:

1. pH meter, digunakan untuk pengukuran tingkat keasaman/kebasaan air.

2. Spektrofotometer, digunakan untuk pengukuran konsentrasi suatu

senyawa terlarut dalam air.

3. Spectroscopy, digunakan untuk perhitungan kadar silika, sulfat, hidrazin,

turbiditas, kadar fosfat, dan kadar sulfat.

4. Peralatan titrasi, untuk pengukuran jumlah kandungan klorida, kesadahan

dan alkalinitas.

5. Conductivity meter, untuk pengukuran konduktivitas suatu zat yang

terlarut dalam air.


commit to user

54

BAB V

MANAJEMEN PERUSAHAAN

5.1 Bentuk Perusahaan

Pabrik hidrogen berbentuk perseroan terbatas dan berlokasi di Sangatta,

Kalimantan Timur. Alasan dipilihnya bentuk perusahaan ini didasarkan oleh

beberapa faktor yaitu mudah mendapatkan modal dengan cara menjual saham

perusahaan, tanggung jawab pemegang saham terbatas sehingga kelancaran

produksi hanya dipegang pimpinan perusahaan, pemilik dan pengurus perusahaan

terpisah satu sama lain, pemilik adalah para pemegang saham sedangkan pengurus

perusahaan adalah direksi beserta stafnya dengan pengawasan dewan komisaris,

kelangsungan perusahaan lebih terjamin karena tidak terpengaruh dengan

berhentinya pemegang saham, direksi beserta stafnya, karyawan perusahaan,

efisiensi dari manajemen dimana para pemegang saham dapat memilih orang-orang

ahli sebagai dewan komisaris dan direktur utama yang cukup cakap serta

berpengalaman.

5.2 Struktur Organisasi

Salah satu faktor penunjang kemajuan perusahaan adalah struktur organisasi

perusahaannya. Beberapa hal perlu diperhatikan sebagai pedoman antara lain:

perumusan tujuan perusahaan dengan jelas, pendelegasian wewenang, pembagian

tugas kerja yang jelas, kesatuan perintah dan tanggung jawab, sistem pengontrolan.

Dengan berpedoman pada beberapa hal tersebut maka diperoleh struktur organisasi,

yaitu sistem garis dan staf. Pada sistem ini, garis kekuasaan lebih sederhana dan


commit to user

55

praktis. Demikian pula dalam pembagian tugas kerja seperti terdapat dalam sistem

organisasi fungsional, sehingga seorang karyawan hanya akan bertanggung jawab

pada seorang atasan saja, sedangkan dalam mencapai kelancaran produksi maka

perlu dibentuk staf ahli terdiri dari orang-orang yang ahli di bidangnya. Staf ahli

akan memberi bantuan pemikiran dan nasehat kepada tingkat pengawas, demi

tercapainya tujuan perusahaan.

Pemegang saham sebagai pemilik perusahaan dalam pelaksanaan tugas

sehari-harinya diwakili oleh dewan komisaris, sedangkan tugas menjalankan

perusahaan dilaksanakan oleh direktur utama dibantu direktur teknik dan direktur

keuangan dan umum. Direktur teknik membawahi bidang teknik dan produksi.

Direktur-direktur ini membawahi beberapa kepala bagian yang akan

bertanggung jawab membawahi atas bagian dalam perusahaan, sebagai bagian dari

pendelegasian wewenang dan tanggung jawab. Masing-masing kepala bagian

membawahi beberapa seksi dan masing-masing seksi akan membawahi beberapa

karyawan perusahaan pada masing-masing bidangnya. Karyawan perusahaan akan

dibagi dalam beberapa kelompok regu yang setiap kepala regu bertanggung jawab

kepada pengawas seksi. Struktur organisasi lihat Gambar 5.1.


commit to user

56

RUPS

Dewan

komisaris

Staf ahli

Direktur

produksiLitbang

Direktur

keuangan

Kabag

produksi

Kabag

utilitas

Kabag

keuangan

Kabag

umum

Kasi lab

Kasi proses

Kasi utilitasKasi

pemasaran

Kasi admin

Kasi kas

Kasi

keamanan

Kasi

personalia

Kasi K3

Karyawan

Direktur

utama

Gambar 5.1 Struktur organisasi


commit to user

57

5.3 Tugas dan Wewenang

Kekuasaan tertinggi pada perusahaan berbentuk PT (Perseroan Terbatas)

adalah Rapat Umum Pemegang Saham (RUPS). Pada RUPS tersebut para

pemegang saham berwenang mengangkat dan memberhentikan dewan komisaris,

mengangkat dan memberhentikan direktur, mengesahkan hasil-hasil usaha serta

neraca perhitungan untung rugi tahunan dari perusahaan.

Dewan Komisaris merupakan pelaksana tugas sehari-hari dari pemilik

saham, sehingga dewan komisaris bertanggung jawab kepada pemilik saham. Tugas

dewan komisaris adalah menilai dan menyetujui rencana direksi tentang kebijakan

umum, target perusahaan, alokasi sumber dana dan pengarahan pemasaran,

mengawasi tugas direksi.

Direktur utama merupakan pimpinan dalam perusahaan dan bertanggung

jawab sepenuhnya terhadap kemajuan perusahaan. Direktur utama bertanggung

jawab terhadap Dewan komisaris atas segala tindakan dan pengambilan kebijakan.

Direktur utama membawahi direktur produksi dan direktur keuangan dan umum.

Tugas Direktur utama adalah melaksanakan policy perusahaan dan

mempertanggungjawabkan pekerjaannya kepada pemegang saham pada akhir

jabatannya, menjaga stabilitas organisasi perusahaan dan membuat kontinuitas

hubungan baik antar pemilik saham, pimpinan, konsumen dan karyawan,

mengangkat dan memberhentikan kepala bagian dengan persetujuan rapat pemegang

saham, mengkoordinir kerjasama dengan direktur produksi dan direktur keuangan

dan umum.


commit to user

58

Tugas direktur produksi adalah bertanggung jawab kepada direktur utama

dalam bidang produksi, teknik dan pemasaran, mengkoordinir, mengatur dan

mengawasi pelaksanaan pekerjaan kepala-kepala bagian yang menjadi bawahannya.

Tugas direktur keuangan dan umum adalah bertanggung jawab kepada direktur

utama dalam bidang keuangan dan pelayanan umum, mengkoordinir, mengatur dan

mengawasi pelaksanaan pekerjaan kepala bagian yang menjadi bawahannya.

Staf ahli terdiri dari tenaga-tenaga ahli bertugas membantu direktur dalam

menjalankan tugasnya baik yang berhubungan dengan teknik maupun administras1.

Staf ahli bertanggung jawab kepada direktur utama sesuai dengan bidang

keahliannya masing-masing. Tugas dan wewenang staf ahli adalah memberikan

nasehat dan saran dalam perencanaan pengembangan perusahaan, mengadakan

evaluasi bidang teknik dan ekonomi perusahaan, memberikan saran-saran dalam

bidang hukum.

Penelitian dan pengembangan terdiri dari para ahli sebagai pembantu direktur

dan bertanggung jawab kepada direktur utama. Tugas dan wewenang litbang adalah

meningkatkan atau minimal mempertahankan mutu produk, memperbaiki proses

dari pabrik/perencanaan alat untuk pengembangan produksi, meningkatkan efisiensi

kerja.

Secara umum tugas kepala bagian adalah mengkoordinir, mengatur dan

mengawasi pelaksanaan pekerjaan dalam lingkungan bagiannya sesuai dengan garis-

garis dari pimpinan perusahaan. Kepala bagian dapat pula bertindak sebagai staf

direktur bersama-sama staf ahli. Kepala bagian terdiri dari beberapa posisi yaitu

kepala bagian produksi bertanggung jawab kepada direktur produksi dalam bidang


commit to user

59

mutu dan kelancaran produksi. Kepala bagian produksi membawahi seksi proses,

seksi pengendalian, seksi laboratorium, seksi pembelian bahan baku. Tugas seksi

proses, meliputi mengawasi jalannya proses dan produksi, menjalankan tindakan

seperlunya pada peralatan produksi yang mengalami kerusakan. Tugas seksi

pengendalian, yaitu menangani hal-hal yang dapat mengancam keselamatan kerja

dan mengurangi potensi bahaya. Tugas seksi laboratorium mengawasi dan

menganalisa mutu bahan baku dan bahan pembantu, mengawasi dan menganalisa

mutu produksi, mengawasi hal-hal tentang buangan dari pabrik. Tugas seksi

pembelian meliputi melaksanakan tugas pembelian barang dan peralatan yang

dibutuhkan perusahaan, mengetahui harga pasaran dan mutu bahan baku serta

mengatur keluar masuknya bahan dan alat dari gudang. Kepala bagian teknik

bertanggung jawab kepada direktur produksi dalam bidang peralatan proses dan

utilitas. Kepala bagian teknik membawahi seksi pemeliharaan, bertugas

melaksanakan pemeliharaan fasilitas gedung dan peralatan pabrik, memperbaiki

kerusakan peralatan pabrik. Seksi utilitas, bertugas melaksanakan dan mengatur

sarana utilitas untuk pemenuhan kebutuhan air, uap, udara tekan, tenaga listrik dan

pengolahan limbah. Kepala bagian keuangan bertanggung jawab kepada direktur

keuangan dan umum dalam bidang administrasi dan keuangan. Kepala bagian

keuangan membawahi seksi administrasi, bertugas menyelenggarakan pencatatan

hutang piutang, administrasi persediaan kantor dan pembukuan serta masalah pajak.

Seksi kas, bertugas menghitung penggunaan uang perusahaan, mengamankan uang

dan membuat prediksi keuangan masa depan, mengadakan perhitungan tentang gaji

dan insentif karyawan. Seksi pemasaran, bertugas merencanakan strategi penjualan


commit to user

60

hasil produksi, mengatur distribusi barang dari gudang. Kepala Bagian Umum

bertanggung jawab kepada direktur keuangan dan umum dalam bidang personalia,

hubungan masyarakat dan umum. Kepala bagian umum membawahi seksi

personalia, bertugas melaksanakan hal berhubungan dengan kesejahteraan

karyawan, membina tenaga kerja dan menciptakan suasana kerja sebaik mungkin

antara pekerja dan pekerjaannya serta pekerja dan lingkungannya supaya tidak

terjadi pemborosan waktu dan biaya, mengusahakan disiplin kerja yang tinggi dalam

menciptakan kondisi kerja sehingga dinamis. Seksi humas, bertugas mengatur

hubungan perusahaan dengan masyarakat luar. Seksi keamanan, bertugas menjaga

dan mengawasi semua bangunan pabrik dan fasilitas di perusahaan, mengawasi

keluar masuknya orang-orang baik karyawan maupun bukan di lingkungan

perusahaan, menjaga dan memelihara kerahasiaan yang berhubungan dengan hal-hal

internal perusahaan.

Kepala seksi merupakan pelaksana pekerjaan dalam lingkungan bagiannya

sesuai dengan rencana, agar dimasing-masing bagian dapat maksimum dan efektif

selama berlangsungnya proses produksi. Setiap kepala seksi bertanggung jawab

terhadap kepala bagian masing-masing sesuai dengan seksinya.

5.4 Pembagian Jam Kerja Karyawan

Pabrik hidrogen direncanakan beroperasi 300 hari dalam 1 tahun dan 24 jam

per hari. Sisa hari ketika tidak beroperasi digunakan untuk perbaikan atau perawatan

dan shut down. Pembagian jam kerja karyawan dibagi dalam 2 golongan, yaitu

karyawan non shift dan karyawan shift. Karyawan non shift adalah karyawan yang


commit to user

61

tidak menangani proses produksi secara langsung, karyawan non shift adalah

direktur, staf ahli, kepala bagian, kepala seksi serta bawahan yang berada di kantor.

Karyawan golongan ini dalam 1 minggu akan bekerja selama 5 hari dengan

pembagian kerja senin – jum’at 08.00 – 16.00, jam istirahat senin – kamis 12.00 –

13.00 dan jum’at 11.00 – 13.00.

Karyawan shift adalah karyawan bertugas secara langsung menangani proses

produksi atau mengatur bagian-bagian tertentu dari pabrik yang berhubungan

dengan masalah keamanan dan kelancaran produksi. Karyawan shift antara lain

operator produksi, sebagian dari karyawan bagian teknik, bagian gudang dan bagian

keamanan. Para karyawan shift akan bekerja bergantian sehari semalam, dengan

pengaturan yaitu shift pagi 07.00 – 15.00, shift sore 15.00 – 23.00, shift malam

23.00 – 07.00, karyawan shift ini dibagi dalam 4 regu (A, B, C dan D) dimana 3

regu bekerja dan 1 regu istirahat, dan hal ini dilaksanakan secara bergantian. Tiap

regu akan mendapat giliran 3 hari kerja dan 1 hari libur tiap-tiap shift dan masuk lagi

untuk shift berikutnya. Jadwal pembagian kelompok shift dapat dilihat pada Tabel

5.1.


commit to user

62

Tabel 5.1 Jadwal pembagian kelompok shift

Jadwal untuk tanggal selanjutnya berulang ke susunan awal.

Hari Shift Pagi Shift Sore Shift malam Libur

1 A B C D

2 D A B C

3 C D A B

4 B C D A

5 A B C D

6 D A B C

7 C D A B

8 B C D A

9 A B C D

10 D A B C


11 A B C D

12 D A B C

13 C D A B

14 B C D A

15 A B C D

16 D A B C

17 C D A B

18 B C D A

19 A B C D

20 D A B C


21 A B C D

22 D A B C

23 C D A B

24 B C D A

25 A B C D

26 D A B C

27 C D A B

28 B C D A

29 A B C D

30 D A B C


commit to user

63

Kelancaran produksi dari suatu pabrik sangat dipengaruhi oleh faktor

kedisiplinan karyawannya. Untuk itu kepada seluruh karyawan diberlakukan absensi

dan masalah absensi ini akan digunakan pimpinan perusahaan sebagai dasar dalam

mengembangkan karir para karyawan dalam perusahaan.

5.5 Status Karyawan dan Sistem Upah

Pada pabrik hidrogen ini sistem upah karyawan berbeda-beda tergantung

pada status karyawan, kedudukan, tanggung jawab dan keahlian. Menurut statusnya

karyawan dibagi dalam 3 golongan yaitu karyawan tetap, karyawan harian,

karyawan borongan. Karyawan diangkat dan diberhentikan dengan surat keputusan

(SK) direksi dan mendapat gaji bulanan sesuai dengan kedudukan, keahlian dan

masa kerja adalah karyawan tetap. Karyawan diangkat dan diberhentikan direksi

tanpa surat keputusan (SK) direksi dan mendapat upah harian yang dibayar tiap

akhir pekan adalah karyawan harian. Karyawan digunakan oleh pabrik bila

diperlukan saja dan karyawan ini menerima upah borongan dalam suatu pekerjaan

adalah karyawan borongan. Penggolongan jabatan tingkat pendidikan dan gaji dapat

dilihat Tabel 5.2.


commit to user

64

Tabel 5.2 Perincian golongan,kualifikasi, jumlah dan gaji karyawan

5.6 Kesejahteraan Sosial Karyawan

Kesejahteraan sosial diberikan oleh perusahaan kepada karyawan antara lain:

tunjangan, cuti, pakaian kerja. Tunjangan berupa gaji pokok diberikan berdasarkan

golongan karyawan. Tunjangan jabatan diberikan berdasarkan jabatan yang

dipegang karyawan. Tunjangan lembur diberikan kepada karyawan yang bekerja

diluar jam kerja berdasarkan jumlah jam kerja. Cuti tahunan diberikan kepada setiap

karyawan selama 12 hari kerja dalam 1 tahun. Cuti sakit diberikan pada karyawan

Gol. Jabatan Kualifikasi Jumlah Gaji / bulan

( Rp.)

I Direktur utama Min S1 1 40.000.000

II Direktur keuangan Min S1 1 20.000.000

II Direktur produksi Min S1 1 15.500.000

III Staff ahli Min S1 3 15.000.000

IV Litbang S1 2 10.000.000

IV Kepala bagian S1 4 8.250.000

V Kepala seksi S1 9 6.000.000

VI Sekretaris S1 / D3 8 3.500.000

VI Karyawan administrasi SLTA - D3 4 3.500.000

VI Karyawan kas SLTA - D3 4 3.500.000

VI Karyawan personalia SLTA - D3 4 3.500.000

VI Karyawan K3 SLTA - D3 4 3.500.000

VI Karyawan keamanan SLTA 12 2.700.000

VI Karyawan proses dan utilitas SLTA - D3 49 3.500.000

VI Karyawan pemasaran SLTA - D3 4 3.500.000

VI Karyawan litbang S1 3 4.500.000

VI Karyawan laboratorium S1/D3 8 3.250.000

VI Karyawan pemeliharaan S1/D3 12 3.250.000

VI Dokter S1 1 3.500.000

VI Perawat S1/D3 2 2.500.000

VI Sopir SLTA 8 2.500.000

VI Pesuruh SLTA 7 1.500.000

TOTAL 150 153.450.000


commit to user

65

yang menderita sakit berdasarkan surat keterangan dokter. Biaya pengobatan bagi

karyawan sakit dalam kerja ditanggung oleh perusahaan sesuai dengan undang-

undang yang berlaku. Biaya pengobatan bagi karyawan sakit tidak karena

kecelakaan kerja diatur berdasarkan kebijakan perusahaan. Pakaian kerja diberikan

pada setiap karyawan sejumlah 3 pasang untuk setiap tahunnya.


commit to user

66

BAB VI

ANALISA EKONOMI

Pada perancangan pabrik hidrogen dilakukan evaluasi atau penilaian

investasi dengan maksud mengetahui perancangan pabrik menguntungkan atau

tidak, komponen terpenting dari perancangan ini adalah estimasi harga alat-alat,

karena harga ini dipakai sebagai dasar estimasi analisa ekonomi. Analisa ekonomi

berfungsi mendapatkan perkiraan kelayakan investasi modal dalam suatu kegiatan

produksi suatu pabrik dengan meninjau kebutuhan modal investasi, perolehan

besarnya laba, lamanya modal investasi dapat dikembalikan, terjadinya titik impas,

dan pabrik menguntungkan atau tidak jika didirikan.

Pada perancangan pabrik ini, kelayakan investasi modal dalam sebuah

pabrik dapat diperkirakan dan dianalisa melalui : Profitability, Percent Profit on

Sales (% POS), Percent Return 0n Investment (% ROI), Pay Out Time (POT), Break

Even Point (BEP), Shut Down Point (SDP), Discounted Cash Flow (DCF).

Profitability adalah selisih antara total penjualan produk dengan total pengeluaran

biaya produksi. Percent Profit on Sales (% POS) adalah rasio keuntungan dengan

harga penjualan produk, digunakan mengetahui besarnya tingkat perolehan

keuntungan. Percent Return 0n Investment (% ROI) adalah rasio keuntungan

tahunan dengan mengukur kemampuan perusahaan dalam mengembalikan modal

investasi. ROI, berfungsi membandingkan besarnya laba rata-rata terhadap Fixed

Capital Investment (FCI) (Aries-Newton, 1954). Pay Out Time (POT) adalah jumlah

tahun yang diperlukan untuk pengembalian Fixed Capital Investment berdasarkan

perolehan profit (Aries-Newton, 1954). Break Even Point (BEP) adalah titik impas,


commit to user

67

besarnya kapasitas produksi dapat menutupi biaya keseluruhan, ketika pabrik tidak

mendapatkan keuntungan namun tidak menderita kerugian (Peters & Timmerhaus,

2003). Shut Down Point (SDP) adalah suatu titik saat pabrik mengalami kerugian

sebesar Fixed Cost sehingga menyebabkan pabrik harus tutup (Peters &

Timmerhaus, 2003). Discounted Cash Flow (DCF) adalah suku bunga yang

diperoleh ketika seluruh modal digunakan semuanya pada proses produksi. DCF

dari suatu pabrik dinilai menguntungkan jika melebihi satu setengah kali bunga

pinjaman bank.DCF (i) dapat dihitung dengan metode Present Value Analysis dan

Future Value Analysis (Peters & Timmerhaus, 2003).

Peninjauan faktor - faktor di atas perlu dilakukan penafsiran yaitu penafsiran

modal industri (Total Capital Investment). Capital Investment adalah banyaknya

pengeluaran - pengeluaran pada fasilitas - fasilitas produktif , dimana meliputi Fixed

Capital Investment (Modal tetap), Working Capital (Modal kerja). Fixed Capital

Investment (Modal tetap) adalah investasi yang digunakan untuk pendirian fasilitas

produksi dan pembantunya. Working Capital (Modal Kerja) adalah bagian yang

diperlukan ketika menjalankan usaha atau modal dalam operasi dari suatu pabrik

selama waktu tertentu dalam harga lancar.

Penentuan biaya produksi total (Production Costs), terdiri dari biaya

pengeluaran (Manufacturing Cost) dan biaya pengeluaran umum (General Expense).

Manufacturing Cost merupakan jumlah direct, indirect, dan fixed manufacturing

cost yang bersangkutan dengan produk. Direct Manufacturing Cost merupakan

pengeluaran yang bersangkutan langsung dalam pembuatan produk. Indirect

Manufacturing Cost adalah pengeluaran sebagai akibat pengeluaran tidak langsung


commit to user

68

dari operasi pabrik. Fixed Manufacturing Cost merupakan harga yang berkenaan

dengan fixed capital dan pengeluaran yang bersangkutan dengan fixed capital

dimana harganya tetap, tidak tergantung waktu maupun tingkat produksi. General

Expense adalah pengeluaran yang tidak berkaitan dengan produksi tetapi

berhubungan dengan operasional perusahaan secara umum.

6.1 Penaksiran Harga Peralatan

Harga peralatan proses tiap alat tergantung pada kondisi ekonomi yang

sedang terjadi. Untuk penetapan harga peralatan yang pasti setiap tahun sangat sulit

sehingga diperlukan suatu cara memperkirakan harga alat dari data peralatan serupa

tahun-tahun sebelumnya. Penentuan harga peralatan dilakukan dengan

menggunakan data indeks harga yang tercantum pada Tabel 6.1 (Tabel 6-2 Peters &

Timmerhaus, ed 5, 2003)


commit to user

69

Tabel 6.1 Indeks harga alat

Cost Indeks tahun Chemical Engineering Plant Index

1991 361,3

1992 358,2

1993 359,2

1994 368,1

1995 381,1

1996 381,7

1997 386,5

1998 389,5

1999 390,6

2000 394,1

2001 394,3

2002 390,4

Gambar 6.1 Chemical engineering cost index

y = 3,6077x - 6823,2

355

360

365

370

375

380

385

390

395

400

405

1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004

Ind

ex

Tahun


commit to user

70

Dengan asumsi kenaikan indeks linear, maka didapat persamaan Y = 3,607x

- 6823,2. Sehingga indeks tahun 2013 adalah 439,13. Cara mengestimasi harga alat

tersebut pada masa sekarang digunakan persamaan (Peters & Timmerhaus, 2003) :

6.2 Dasar Perhitungan

Kapasitas produksi : 25.000 ton/tahun

Satu tahun operasi : 300 hari

Tahun pabrik didirikan : 2015

Harga bahan baku batu bara : US $ 95/ton

Harga bahan baku oksigen : US $ 500/ton

Harga katalisCo-Mo : US $ 4,1/MMBtu

Harga Silika : US $ 130/ton

Harga MDEA : US $ 12,65/ton

Harga produk hidrogen : US $ 3.800/ton

Harga karbondioksida : US $ 1.600/ton

Harga slagging : US $ 130/ton

Nilai tukar rupiah : Rp 9.062,-

6.3 Hasil Perhitungan

Hasil perhitungan didalam evaluasi ekonomi yang meliputi Fixed Capital

Invesment, Working Capital Investment, Direct Manufacturing Cost, Indirect

Manufacturing Cost, Fixed Manufacturing Cost, General Expense, dan analisa

kelayakannya tercantum pada Tabel 6.2, Tabel 6.3, Tabel 6.4, Tabel 6.5, Tabel 6.6,

Tabel 6.7.


commit to user

71

Tabel 6.2 Fixed Capital Invesment (FCI)

No Jenis Total Rp.

1 Purchase equipment cost

119.655.280.229

2 Instalasi

22.374.814.780

3 Pemipaan

67.513.825.155

4 Instrumentasi

30.444.654.871

5 Isolasi

4.790.028.386

6 Listrik

13.165.898.002

7 Bangunan

35.896.584.069

8 Tanah dan perbaikan

17.633.686.430

9 Utilitas

8.312.969.613

Physical plant cost 22.028.649.048

10.

Engineering &

construction

86.692.051.550

Direct plant cost 26.434.378.858

11. Contractor’s fee

52.015.230.930

12. Contingency

130.038.077.326

Fixed capital invesment 701.742.725.902

Tabel 6.3 Working Capital Investment (WCI)

No. Jenis Total Rp.

1. Raw material inventory 110.149.767.684

2. Inprocess inventory 774.551.349

3. Product inventory 170.401.296.724

4. Extended Credit 270.896.521.759

5. Available Cash 170.401.296.724

Working Capital Investment 722.452.062.190

Total Capital Investment (TCI)

TCI = FCI + WCI =Rp 1.424.829.051.798


commit to user

72

Tabel 6.4 Direct Manufacturing Cost (DMC)

No. Jenis Total Rp.

1. Harga Bahan Baku 1.092.483.126.660

2. Gaji Pegawai 3.102.000.000

3. Supervisi 1.368.000.000

4. Maintenance 42.132.337.053

5. Plant Supplies 6.319.850.558

6. Royalty & Patent 135.448.260.879

7. Utilitas 1.094.487.935

Direct Manufacturing Cost 1.279.902.063.086

Tabel 6.5 Indirect Manufacturing Cost (IMC)

No. Jenis Total Rp.

1. Payroll Overhead 273.600.000

2. Laboratory 182.400.000

3. Plant Overhead 912.000.000

4. Packaging & Shipping 352.165.478.286

Indirect Manufacturing Cost 353.533.478.286

Tabel 6.6 Fixed Manufacturing Cost (FMC)

No. Jenis Total Rp.

1. Depresiasi

56.176.449.405

2. Property Tax

7.022.056.176

3. Asuransi

7.378.920.290

Fixed Manufacturing Cost

70.577.425.870

Total Manufacturing Cost(TMC)

TMC = DMC + IMC + FMC = Rp1.704.012.967.242


commit to user

73

Tabel 6.7 General Expense (GE)

No. Jenis Total Rp

1. Administrasi

3.125.200.000

2. Sales

270.896.521.759

3. Research

216.717.217.407

4. Finance

71.603.661.935

General Expense

562.342.601.101

Total Production Cost (TPC)

TPC = TMC + GE = Rp. 2.266.503.804.415

Tabel 6.8 Analisa kelayakan

No. Keterangan Perhitungan Batasan

1.

Percent Return On Investment (% ROI)

ROI sebelum pajak 63,18% min.44%

ROI setelah pajak 44,22%

2.

Pay Out Time (POT), tahun

POT sebelum pajak 1,40 tahun max 2 tahun

POT setelah pajak 1,91 tahun

3. Break Even Point (BEP) 51,24% 40 - 60%

4. Shut Down Point (SDP) 39,27%

5. Discounted Cash Flow (DCF) 32,59% 16%


commit to user

74

Gambar 6.2 Grafik analisa kelayakan pabrik

0

1000

2000

3000

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Ha

rga

( d

ala

m m

ily

ar,

Rp

)

Kapasitas Produksi ( % )

Sales

Regulated Cost

BEP SDP

Fixed Cost

Sa

0,7

Ra

0,3

Ra

Va

Variable Cost

Documents

TUGAS AKHIR PRA RANCANGAN PABRIK HIDROGEN …/Pra... · perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id Dosen UNIVERSITAS SEBELAS MARET commit to user i TUGAS AKHIR PRA RANCANGAN PABRIK