perencanaa pabrik gas oxigen argon dan nitrogen

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Udara merupakan salah satu sumber daya alam yang paling penting bagi

manusia. Ketersediaan udara yang melimpah di muka bumi ini membuat manusia

tidak perlu mengeluarkan biaya dalam memanfaatkannya, namun tidak semua

orang tahu bahwa selain oksigen masih ada kandungan udara lainnya yang bisa

dimanfaatkan seperti nitrogen dan argon. Seiring dengan kemajuan teknologi,

udara yang mulanya mengandung berbagai macam jenis gas dapat dipisahkan

berdasarkan sifat fisiknya seperti titik didih masing-masing komponen gas

sehingga mendatangkan nilai ekonomis.

Dalam dunia industri saat ini, kandungan udara seperti nitrogen, oksigen,

dan argon yang akan digunakan untuk proses produksi diperoleh dari udara bebas.

kandungan nitrogen di alam bebas sebanyak 78,08%, oksigen sebanyak 20,95%,

argon 0,93%, dan lain-lain 0,04%. Gas-gas tersebut kemudian mendapatkan

beberapa perlakuan sehingga nantinya terjadi perubahan fase dari gas menjadi

cairan.

Gas oksigen diperlukan untuk pembakaran dan sebagian besar manfaatnya

untuk industri dan medis. Gas nitrogen digunakan untuk keperluan industri,

medis, laboratorium,dan industri makanan, sedangkan gas argon digunakan untuk

pengelasan TIG ( Tungsten Inert Gas ) yang berfungsi untuk pengelasan

berkualitas tinggi dengan kecepatan peleburan atau penyatuan yang rendah dan

MIG (Metal Inert Gas ) berfungsi untuk peleburan atau penyatuan logam dengan

kecepatan tinggi dan sedang, sebagai gas pengisi dalam lampu pijar, lampu neon,

dan sebagai mix gases. Pabrik pengolah udara ini diharapkan mampu memenuhi

kebutuhan gas industri, mengingat perannya terhadap pertumbuhan pabrik –

pabrik lain yang membutuhkan. Contoh industri yang membutuhkan produk gas

tersebut adalah :

TEKNIK K

IMIA

UBH P

ADANG

DITA YULIA

PUTRI

2

1. Pabrik Petrokimia yang membutuhkan Nitrogen sebagai salah satu

penunjang dalam prosesnya atau sebagai gas purge.

2. Pabrik makanan dan minuman menggunakan Nitrogen liquid untuk

membekukan dengan cepat beberapa jenis makanan dengan

meminimalkan kerusakan sel dari kristal es, memperbaiki penampilan,

rasa dan textur.

3. PT. Trimitra Wisesa Abadi membutuhkan Argon dan Oksigen sebagai

penunjang pembuatan boiler, pressure tank, sebagai contohnya untuk

pengelasan

4. Pabrik Pembuatan gelas atau kaca yang membutuhkan gas oksigen dan

argon untuk melebur kaca supaya mendapatkan hasil yang lebih baik.

5. Pabrik pembuatan lampu membutuhkan gas argon sebagai bahan pengisi

tabung lampu.

Dalam memproduksi gas nitrogen, oksigen dan argon menggunakan

suatu plant yang bernama ASU ( Air separation unit ). ASU merupakan unit

pemisahan udara dengan menggunakan sistem distilasi bertekanan. Pemisahan

tersebut berdasarkan perbedaan titik didih dari masing – masing fraksi gas

yang terdapat di udara. Dengan berdirinya pabrik Industri gas ini akan

membutuhkan banyak tenaga kerja dan akan membuka banyak lapangan kerja

dan otomatis akan mengurangi pengangguran di Indonesia, khususnya di Riau.

1.2 Kapasitas

Besarnya kapasitas pabrik pembuatan gas oksigen, nitrogen dan argon

dapat ditentukan berdasarkan orientasi produk dan dapat juga mengacu kepada

pabrik gas yang sudah ada atau mengacu kepada kebutuhan gas dalam negeri,

seiring meningkatnya industri yang menggunakan gas oksigen, nitrogen dan

argon. Pemakaian gas tersebut tidak hanya pada industri baja tetapi pada industri

medis, makanan, dan perhotelan. Dari hasil pertumbuhan tersebut maka

kebutuhan gas oksigen, nitrogen dan argon dalam industri meningkat.

TEKNIK K

IMIA

UBH P

ADANG

DITA YULIA

PUTRI

3

Industri-industri yang mengolah gas oksigen, nitrogen dan argon adalah

sebagai berikut :

1. PT. Samator Gas Industri, Jawa Timur kapasitas 260.383 ton/tahun

2. PT. Samator Gas, Batam kapasitas 126.000 ton/tahun

3. PT. Samator Gas, Subang kapasitas 160.000 ton/tahun

4. PT. Duta Surya Sukses, Batam kapasitas 250.920 ton/tahun

Tabel 1.1 Kebutuhan gas oksigen, nitrogen, argon di Indonesia

Tahun Kebutuhan gas oksigen nitrogen argon

(ton/tahun)

2009 102150,045

2010 137101,455

2011 154396,305

2012 125029,485

2013 261299,68

(sumber: www.bps.go.id)Data dari Kebutuhan gas oksigen, nitrogen argon dapat diketahui

kebutuhan masa yang akan datang.

Gambar 1.1 Prediksi Kebutuhan Gas Oksigen, Nitrogen, Argon

TEKNIK K

IMIA

UBH P

ADANG

DITA YULIA

PUTRI

4

Pabrik gas oksigen, nitrogen, argon direncanakan akan beroperasi pada

tahun 2018. Dari hasil prediksi, kebutuhan gas oksigen, nitrogen, argon untuk

tahun tersebut adalah 305.890 ton/tahun. Dan pabrik yang beroperasi nanti

direncanakan akan memenuhi 40% jumlah produksi pada tahun tersebut, yaitu

sebesar 150.000 ton/tahun.

1.3 Lokasi Pabrik

Penentuan lokasi pabrik merupakan salah satu hal yang sangat penting

dalam mendirikan suatu industri dimana penentuan ini berdasarkan pada faktor

teknis maupun ekonomis yaitu diharapkan dapat memberikan keuntungan yang

maksimum bagi pendiri pabrik maupun bagi masyarakat disekitar pabrik yang

akan didirikan.

Tabel 1.2 Analisa SWOT Pabrik gas

Lokasi VariabelInternal Eksternal

Strength(Kekuatan)

Weakness(Kelemahan)

Opportunities(Keuntungan)

Threat(Tantangan)

Jalan Tujuh Putri.

Kecamatan Teluk

Binjai, Kota

Dumai,Provinsi

Riau

Bahan Baku Gratis

Pemasaran Transportasi Darat

Transportasi Laut

Dekat Pelabuhan

Kelang

Utilitas Penyediaan air

diperoleh dari air

PDAM

Berada dikawasan

industri

SDM SDM yang

berkualitas bisa

didapat dari SDM

dari universitas di

Riau

Kondisi

daerah

Iklim cukup

stabil,temperatur

normal

Jarang terjadi bencana

alam seperti banjir

Kuala enok,

Indragiri Hilir

Bahanbaku

Gratis

TEKNIK K

IMIA

UBH P

ADANG

DITA YULIA

PUTRI

5

Dari analisis SWOT pada Tabel 1.2 di atas dapat disimpulkan bahwa

pemilihan lokasi pabrik yang lebih berpotensi di Jalan Putri Tujuh, Kecamatan

Teluk Binjai, Kota Dumai, Provinsi Riau. Peta lokasi dapat dilihat pada Gambar

1.2

Gambar 1.2 Peta lokasi Pendirian Pabrik

Pemasaran Transportasi darat

Transportasi Laut

Minimnya alattransportasi

Dekat denganPelabuhan SamudraKuala

Kondisi jalanmenuju Kualaenokmemprihatinkan

Utilitas Dekat dengansumber air

TenagaKerja

Dapat diperolehdari penduduk yangbermukim di sekitarpabrik

KondisiDaerah

Rawanbencana alamseperti :longsor

TEKNIK K

IMIA

UBH P

ADANG

DITA YULIA

PUTRI

6

Pabrik Gas akan didirikan di Jalan Putri Tujuh, Kecamatan Teluk Binjai,

Kota Dumai, Provinsi Riau Alasan pemilihan daerah ini sebagai lokasi disebabkan

oleh beberapa faktor sebagai berikut:

1. Pemasaran dan Transportasi

Produk gas yang dihasilkan ditujukan untuk memenuhi permintaan

pasar dalam negeri seperti PT. Riau Sakti United Plantation membutuhkan

gas nitrogen, PT. Pasific Indo Palm membutuhkan gas oksigen, PT. Putri

Salju Satria membutuhkan gas argon dan PT. Darya-Varia Laboratoria Tbk.

Lokasi pabrik dekat dengan sarana transportasi baik darat maupun laut

(pelabuhan Kelang) sehingga distribusi bahan baku dan produk dapat berjalan

lancar.

2. Tenaga Kerja

Kebutuhan tenaga kerja di Riau cukup banyak tersedia sehingga dapat di

datangkan dari masyarakat setempat serta dapat juga didatangkan dari

daerah-daerah lain disekitarnya, sehingga kebutuhan tenaga kerja akan

terpenuhi. Sedangkan tenaga ahli diperoleh melalui kerja sama dengan

perguruan tinggi yang ada di Indonesia, salah satunya dari lulusan

universitas yang berada di daerah Riau

3. Utilitas

Kebutuhan air diambil dari air PDAM, dan kawasan industri, sedangkan

kebutuhan listrik dipasok dari PLN dan PLTD

4. Keadaan Iklim dan Bencana Alam

Lokasi ini merupakan daerah yang cukup stabil, temperatur udara

normal dan bencana lain seperti gempa bumi atau banjir besar jarang

terjadi sehingga kemungkinan operasi pabrik berjalan lancar.

TEKNIK K

IMIA

UBH P

ADANG

DITA YULIA

PUTRI

7

BAB II

TINJAUAN TEORI

2.1Tinjauan Umum

2.1.1 Komposisi Gas di Atmosfer

Atmosfer merupakan selimut bumi yang berupa udara dan memiliki

komposisi senyawa beraneka ragam. Udara adalah bagian dari atmosfer bumi

yang merupakan lapisan yang membungkus bumi setebal ± 86 km di atas

permukaan tanah. Senyawa yang paling banyak di atmosfer adalah Nitrogen dan

urutan ke dua adalah Oksigen.

Udara berupa campuran gas bersifat homogen, tak berwarna, tak berbau

dan tak berasa. Udara kering dan bersih mengandung 78,08 % nitrogen, 20,95 %

oksigen, 0,93 % argon dan 0,04 % gas lainnya seperti karbondioksida, neon,

helium, metana, hidrogen dan kripton. Karena kandungan nitrogen, oksigen,

argon, yang cukup banyak, hal ini menyebabkan udara dijadikan sebagai bahan

baku dalam memproduksi nitrogen, oksigen, argon, dengan berbagai tingkat

kemurnian

2.1.2 Gas Oksigen, Nitrogen, dan Argon1. Gas Oksigen

Oksigen adalah unsur ketiga terbanyak yang ditemukan berlimpah di matahari,

dan memainkan peranan dalam siklus karbon-nitrogen, oksigen lebih larut dalam

air dari pada nitrogen. Pada suhu 0 °C, konsentrasi oksigen dalam air adalah 14,6

mg·L−1, pada suhu 20 °C oksigen yang larut adalah sekitar 7,6 mg·L−1. Pada suhu

25 °C dan 1 atm udara, air tawar mengandung 6,04 mL oksigen per liter,

manakala dalam air laut mengandung sekitar 4,95 mL per liter. Pada suhu 5 °C,

kelarutannya bertambah menjadi 9,0 mL (50% lebih banyak daripada 25 °C) per

liter untuk air murni dan 7,2 mL (45% lebih) per liter untuk air laut.

Oksigen cair dengan kadar kemurnian yang tinggi biasanya didapatkan dengan

distilasi bertingkat udara cair. Oksigen cair juga dapat dihasilkan dari

pengembunan udara, menggunakan nitrogen cair dengan pendingin. Oksigen

merupakan zat yang sangat reaktif dan harus dipisahkan dari bahan-bahan yang

TEKNIK K

IMIA

UBH P

ADANG

DITA YULIA

PUTRI

8

mudah terbakar. Pada suhu dan tekanan biasa, oksigen didapati sebagai dua atom

oksigen dengan formula kimia O2.

2. Gas Nitrogen

Nitrogen adalah unsur kimia dalam table periodik yang memiliki lambang

N dan nomer atom 7. Biasanya ditemukan sebagai gas tanpa warna, tanpa bau,

tanpa rasa dan merupakan gas diatomic bukan logam yang stabil, sangat sulit

bereaksi dengan unsur atau senyawa lainnya. Dinamakan zat lemas karena zat ini

bersifat malas, tidak aktif bereaksi dengan unsur lainnya.

Nitrogen mengisi 78,08 % atmosfir bumi dan tedapat dalam banyak

jaringan hidup. Zat lemas membentuk banyak senyawa penting seperti asam

amino, amoniak, asam nitrat dan sianida. Nitrogen memiliki sifat – sifat fisik

sangat dekat dengan oksigen sehingga menyulitkan dalam proses pemisahan

oksigen dan nitrogen. Nitrogen tidak mendukung pembakaran, dan karena

nitrogen adalah suatu gas yang tergolong asphyxiant, maka seseorang dalam

lingkungan yang kaya akan nitrogen akan sangat cepat kehilangan kesadaran dan

dapat meninggal dunia. Nitrogen pada tekanan atmosferik adalah gas yang tidak

berwarna, tidak berasa, tidak berbau. Bila tercairkan, nitrogen 19 % lebih ringan

dari air. Titik didih pada tekanan atmosfer adalah -196ºC (77 K). dan berat

molekulnya 28.013.

3.Gas Argon

Argon simbolnya Ar, merupakan elemen gas terbesar ke tiga di atmosfer

Bumi setelah unsur gas nitrogen dan oksigen. Nama elemen Argon, diambil dari

bahasa Yunani Argos yang artinya tidak aktif, karena Argon tidak mudah ber-

reaksi dengan elemen lain. Argon digunakan bersama dengan gas Neon dalam

industri listrik untuk mengisi lampu neon. Gas Argon berwarna biru. Lampu neon

yang diisi dengan Gas Argon lebih hemat listrik dibandingkan lampu listrik biasa.

TEKNIK K

IMIA

UBH P

ADANG

DITA YULIA

PUTRI

9

2.2 Tinjauan Proses

2.2.1 Klasifikasi Proses Industri Gas

1. Proses Kriogenik

Proses kriogenik merupakan proses produksi gas nitrogen, oksigen dan

beberapa gas lain yang berdasarkan titik didih masing-masing gas. Proses ini

prinsipnya sama dengan proses destilasi bertingkat tetapi suhu yang digunakan

sangat rendah yaitu mencapai -185oC dan tekanan yang besar yaitu 6 atm (UIG,

2009).

Proses kriogenik merupakan proses yang paling banyak digunakan oleh

industri-industri besar dengan kapasitas produk yang sangat besar. Dengan

menggunakan proses ini akan di peroleh gas dengan kemurnian yang tinggi sekitar

± 99,9%. Pada proses kriogenik bahan baku yang digunakan berupa udara bebas

yang diambil dari atmosfer. Ada dua tahapan proses untuk mendapatkan produk

yaitu :

a. Proses Penyaringan dan Kompresi

Udara sebagai bahan baku dilewatkan kebagian adsorben untuk menghilangkan

kotoranya. Adsorben yang digunakan berupa zeolit dan silika gel yang kemudian

akan menyerap karbon dioksida dan hidrokarbon yang memiliki molekul lebih

berat serta sisa air yang ada. Selain itu juga dapat mengunakan alumium yang

merupakan senyawa penukar kalor sehingga karbon dioksida dan air akan

membeku terlebih dahulu kemudian dipisahkan, cara yang kedua ini cukup efektif

sehingga banyak diterapkan pada industri-industri gas yang lain.

Setelah udara di bersihkan dari kotoran udara akan dikompresi dan

diturunkan suhunya hingga mencair kemudian ditransferkan ke kolom pemisahan.

Proses pendinginan dilakukan dengan cara penukaran suhu pada proses yang lain

yang diharuskan adanya suhu tinggi seperti pada proses penguapan pada kolom

pemisahan.

TEKNIK K

IMIA

UBH P

ADANG

DITA YULIA

PUTRI

10

b. Proses Di Kolom Pemisahan.

Proses yang terjadi di dalam kolom meliputi pemisahan destilasi yang

berdasarkan titik didihnya.berikut titik didih masing-masing gas.

Tabel 2.1 Titik Didih Gas

No. Gas Titik Didih (oC)

1. N2 -195

2. O2 -182

3. Ar -185,6

(George T.Austin,1996)

Untuk menghasilkan Nitrogen,cukup dengan satu kolom sedangkan untuk

memisahkan Oksigen dan Argon sangat sulit hal ini dapat dilihat dari tabel di atas

yang menyatakan titik didih kedua gas ini berdekatan sehingga biasanya untuk

mendapatkan oksigen atau argon dengan menggunakan beberapa kolom

pemisahan. Biasanya argon murni diperoleh dari argon mentah yang merupakan

campuran argon dan oksigen yang dipisahkan secara katalis dalam suatau reaktor.

2. Proses Linde-Hampson

Sistem Linde-Hampson mulai digunakan pada tahun 1902, merupakan

sistem pemisahan udara yang sederhana. Uap air dan karbon dioksida dihilangkan

dari udara setelah dikompresi secara isothermal, kemudian udara dilewatkan

melalui preecooling heat exchanger. Udara dari preecooling heat exchanger

selanjutnya didinginkan lebih lanjut melalui bagian bawah coil, yang berfungsi

sebagai reboiler.

Pada sistem linde, di asumsikan sistem yang berlangsung berada dalam

kondisi ideal. Pada kondisi ideal ini, tidak ada ireversibel pressure drop (kecuali

untuk valve), tidak ada kebocoran panas dari lingkungan, dan perpindahan panas

terjadi tanpa ada hilang kalor.

Pada tahap pertama, gas dari kondisi lingkungan dikompresi secara

reversibel dan isothermal. Pada kenyataannya, proses yang terjadi bersifat

adiabatic ireversibel atau konversi politropik yang di ikuti dengan pendinginan

untuk menurunkan temperature gas sehingga kembali sama dengan temperature

lingkungan.

TEKNIK K

IMIA

UBH P

ADANG

DITA YULIA

PUTRI

11

Pada tahap kedua, gas di alirkan melalui heat exchanger yang secara ideal

tidak terjadi perubahan tekanan. Di dalam heat exchanger tidak terjadi perubahan

tekanan, namun terjadi pertukaran panas dengan gas bertekanan rendah yang

menuju kesiklus berikutnya.

Pada tahap ketiga, gas mengalami ekspansi melalui valve ekspansi sampai

tekanan nya sama dengan tekanan awal. Pada akhirnya gas akan berubah menjadi

cairan dan di jaga pada kondisi saturated-liquid.

Sistem Linde-Hampson sederhana tidak dapat digunakan untuk gas neon,

hydrogen, dan helium. Hal ini dikarenakan temperatur maksimum inverse gas

berada di bawah temperature gas ambien, yaitu gas yang melewati valve ekspansi

berada pada kondisi uap.

3. Proses Claude

Sistem claude memanfaatkan dari gas untuk menggerakan mesin ekspansi.

Jika ekspander bersifat adiabatis revesibel, proses ekspansi bersifat isentropic.

Proses isentropic ini menghasilkan lebih banyak penurunan temperatur dari pada

sistem isentalpik. Pada sistem claude gas pertama kali dikompresi hingga

tekanannya mencapai 4 Mpa kemudian dilewatkan menuj heat exchanger

pertama. Setelah melewati heat exchanger pertama, 60-80 % gas atau udara yang

masuk di alirkan ke ekspander. Aliran keluaran dari ekspander di pertemukan

kembali dengan aliran yang masuk kembali ke heat exchanger kedua.

Aliran gas yang akan dicairkan berlanjut ke heat exchanger kedua dan

ketiga. Pada akhirnya valve ekspansi akan mengekspansi aliran menuju ke liquid

receiver. Uap dingin yang berasal dari penampungan liquid akan dikembalikan

lagi ke heat exchanger untuk mendinginkan gas yang masuk. Pada sistem claude,

energy keluaran dari ekspander digunakan untuk membantu menekan gas yang

akan dicairkan.

TEKNIK K

IMIA

UBH P

ADANG

DITA YULIA

PUTRI

12

Tabel 2.2 Perbandingan proses pemisahan udara menggunakan proses

kriogenik, Linde-Hampson dan Claude

Karakteristik Proses

Kriogenik Linde-Hampson Claude

Tekanan (P) 5.9-9.8 atm 8.8-9.8 atm 5.3 atm

Temperatur

(T)

< - 100 °C -166 °C - 176.4 °C

Bahan Baku Udara Udara Udara

Konversi Gas Nitrogen 99.9 % Nitrogen 99 % Nitrogen 99.7 %

Oksigen 99.6 % Oksigen 98 % Oksigen 99 %

Argon 99.9 % Argon 98 % Argon 98 %

Berdasarkan tabel diatas dapat diambil kesimpulan bahwa untuk

perancangan pabrik gas Oksigen, Nitrogen, dan Argon, proses yang dipilih adalah

Proses Kriogenik, karena dengan proses kriogenik membutuhkan energi yang

tidak terlalu besar dan akan menghasilkan produk gas dengan kemurnian yang

sangat tinggi hingga 99,9%, sehingga dengan pertimbangan ini produksi nitrogen,

oksigen, dan argon akan memperoleh lebih banyak keuntungan.

2.3 Sifat fisik dan Kimia Bahan Baku Utama dan Penunjang

Bahan baku pada Unit Pemisahan Udara ini adalah udara bebas dari

lingkungan sekitar pabrik. Udara adalah campuran dari berbagai macam gas,

antara lain adalah nitrogen, oksigen, argon dan berbagai macam gas lainnya dalam

jumlah kecil. Udara yang digunakan adalah udara yang telah dihilangkan

kandungan uap airnya atau disebut udara kering.

2.3.1 Bahan Baku

1. Nitrogen (N₂)

Sifat fisika:

Berat molekul : 28 gr/mol.

Densitas (ρ) gas : 1,2505 kg/m3

Titik didih : - 195 oC

Tekanan kritis : 33,9 bar

TEKNIK K

IMIA

UBH P

ADANG

DITA YULIA

PUTRI

13

Sifat kimia :

Tidak mudah terbakar.

2. Oksigen (O₂) Sifat fisika :





Sifat kimia :

Merupakan gas yang tidak dapat terbakar dengan sendirinya.

Bersifat oksidator.

Mempercepat proses pembakaran.

Sedikit larut dalam air.

3. Argon (Ar) Sifat fisika :

Tidak berwarna dan berbau.





Sifat kimia :

Tidak mudah terbakar.

2.4 Spesifikasi Bahan Baku dan Produk

2.4.1 Spesifikasi bahan baku

Wujud : gas

Kenampakan : tidak berwarna

Komposisi rata-rata penyusunnya adalah sebagai berikut :

Batas maksimal impurities untuk kelancaran proses produksi gas pada pabrik

yang akan dibangun adalah sebagai berikut:

Spesifikasi bahan baku komponen udara dapat dilihat pada Tabel 2.3 :

TEKNIK K

IMIA

UBH P

ADANG

DITA YULIA

PUTRI

14

Tabel 2.3 Spesifikasi bahan baku komponen udara

Sifat fisis Udara Udara O₂ N₂ Ar

BM

Densitas gas, kg/ m3

Volume jenis, m3/kg

TD/cair, oC

Tc, oC

Pc, atm

ρc, kg/m3

28,96

1,2928

0,773

-193

-140,7

37,2

0,31

32

1,4292

0,700

-182,97

-118,8

49,7

0,43

28,06

1,2505

0,799

-195,81

147,10

33,5

0,311

39,944

1,7828

0,56

-185,9

-122,4

48,0

0,531

(sumber:Samator Report Gas Kendal. 2011)

2.4.2 Spesifikasi Produk

a. Oksigen Cair

Kemurnian : 99,6 %

Impurities : Nitrogen dan argon 0,4 %

b. Nitrogen cair

Kemurnian : 99,999 %

Impurities : oksigen 1 ppm

c. Argon cair

Kemurnian : 99,999 %

Impurities : oksigen 1 ppm dan nitrogen 1 ppm

TEKNIK K

IMIA

UBH P

ADANG

DITA YULIA

PUTRI

15

BAB III

DESKRIPSI PROSES

3.1 Tahapan Proses

Secara garis besar pembentukan produk terdiri dari dua tahap, yaitu :

1. Proses persiapan bahan baku

2. Proses pembentukan produk

3.1.1 Proses persiapan bahan baku

Bahan baku yang digunakan adalah udara bebas yang didapat dari lingkungan

pabrik. Bahan baku sebelum masuk ke proses terlebih dahulu dilakukan beberapa

proses, yaitu:

1. Filtrasi

Udara dari atmosfer diserap dengan menggunakan penyaring udara, yang

berfungsi untuk menghilangkan partikel debu dari udara proses yang dapat

mengganggu proses destilasi. Jika tidak disaring, debu akan terakumulasi

menjadi lumpur dalam proses selanjutnya, sehingga akan menyebabkan

penyumbatan pada alat proses dan penurunan kemurnian produk

2. Kompresi

Alat yang digunakan yaitu compressor (K-100), udara yang keluar dari

penyaring udara akan masuk ke compressor (K-100), fungsinya yaitu untuk

menaikkan tekanan udara hingga 6 atm.

3. Pemurnian

Udara terkompresi kemudian dimasukkan ke alat penukar panas (heat

exchanger E-100), dan didinginkan hingga air dan karbon dioksida

membeku pada permukaan alat penukar panas, setelah udara lewat

kemudian dialirkannya waste gas yang bersifat kering metode ini dikenal

dengan reversing exchangers. Udara yang telah bebas pengotor akan

diteruskan ke cooler (E-101) yang akan membawa udara pada temperatur

kriogenik (-185 oC)

TEKNIK K

IMIA

UBH P

ADANG

DITA YULIA

PUTRI

16

3.1.2 Proses pembentukan produk

Proses selanjutnya adalah proses destilasi, proses ini bertujuan untuk

memisahkan udara umpan sehingga didapatkan produk liquid nitrogen, liquid

oksigen, dan liquid argon. Udara umpan yang telah berada pada temperatur

kriogenik (-185oC) memasuki kolom destilasi pertama (T-100), karena titik didih

nitrogen yang paling rendah dibanding oksigen dan argon, sehingga nitrogen yang

lebih mudah menguap pada produk atas destilasi, sedangkan produk bawah destilasi

kaya akan cairan oksigen dan argon.

Produk atas destilasi pertama kemudian akan diumpankan ke destilasi 2 (T-

101), yaitu untuk pemisahan nitrogen dan argon. Titik didih nitrogen lebih rendah di

banding argon, sehingga nitrogen akan menguap ke bagian atas destilasi 2, sehingga

dihasilkan produk berupa liquid nitrogen, sedangkan bagian bawah destilasi 2 akan

menghasilkan liquid argon.

Untuk menghasilkan liquid oksigen, pada bagian bawah destilasi 1 yang

banyak mengandung oksigen akan dilewatkan pada heat exchangers, tidak langsung

dengan udara umpan sehingga dihasilkan produk liquid oksigen.

TEKNIK K

IMIA

UBH P

ADANG

DITA YULIA

PUTRI

17

BAB IV

NERACA MASSA DAN ENERGI

Neraca massa dan neraca energi merupakan keterangan yang dapat

menunjukkan banyaknya massa dan panas yang masuk, keluar dan terakumulasi

pada setiap peralatan proses. Neraca massa dan neraca energi ini berguna untuk

menentukan spesifikasi dan ukuran dari peralatan yang digunakan.

4.1 Neraca Massa

Berdasarkan perhitungan neraca massa pada rancangan pabrik ini

dilakukan pada kapasitas pabrik 125.000 ton/tahun.

4.1.1 Perhitungan neraca massa

1. Destilasi 1 ( T-100 )

Fungsi : Tempat memisahkan nitrogen, argon dan oksigen

Aliran 8 Aliran 9

Aliran 4

Tabel 4.1.Neraca Massa Destilasi 1 (T-100)

Komponen Bm Masuk ( Q8) KeluarProduk atas (Q9) Produk bawah (Q4)

kmol Kg Kmol kg kmol KgNitrogen 28 419,83 11760,0204 419,788017 11754,0645 0,041983 1,1755

Argon 40 50 1997,4994 5,00054 200,0216 45,00486 1800,1944Oksigen 32 113 3604,4802 0 0,0000 112,6465 3604,6880Jumlah 582,4819 17362 424,788557 11954,0861 157,693343 5406,0579Total 17362 17362

Destilasi 1

TEKNIK K

IMIA

UBH P

ADANG

DITA YULIA

PUTRI

18

2. Destilasi II (T-101)

Fungsi : Tempat pemisahan nitrogen dan argon

Aliran 9 Aliran 10

Aliran 11

Tabel 4.2.Neraca Massa Destilasi 11 (T-101)

Komponen Bm Masuk KeluarProduk atas Produk bawah

kmol Kg kmol kg kmol KgNitrogen 28 419,788017 11754,06448 419,7460382 11752,8891 0,041978802 1,1754

Argon 40 5 200,0216 0,0005 0,0200 5,000039946 200,0016Jumlah 424,788557 11954,08608 419,7465383 11752,9091 5,042018748 201,1770Total 11954,08608 11954,08608

Destilasi11

TEKNIK K

IMIA

UBH P

ADANG

DITA YULIA

PUTRI

19

3. Destilasi III (X-100)

Fungsi : Tempat pemisahan oksigen dan argon.

QSteam

Aliran 5 Aliran 12

Aliran 13

Qkondensat

Tabel 4.3.Neraca Massa Destilasi 3 (X-100)

Komponen Bm Masuk KeluarProduk atas Produk bawah

Kmol Kg kmol Kg kmol KgNitrogen 28 0,041983 1,175524 0,0209915 0,5878 0,0209915 0,5878

Argon 40 45 1800,1944 45,0004 1800,0144 0,004500486 0,1800Oksigen 32 113 3604,688 0,0000 0,0000 112,6465 3604,6880Jumlah 157,693343 5406,057924 45,02135101 1800,6021 112,671992 3605,4558Total 5406,057924 5406,057924

Destilasi 3

TEKNIK K

IMIA

UBH P

ADANG

DITA YULIA

PUTRI

20

4.2.Neraca Energi

Neraca energi merupakan penerapan dari hukum termodinamika pertama

yang meliputi hukum kekekalan energi. Hukum kekekalan energi menyatakan

bahwa energi tidak dapat diciptakan dan tidak dapat dimusnahkan. Dalam hal ini

neraca energi memberikan hubungan antara energi yang masuk ke dalam suatu

sistem dan keluar dari suatu sistem. Jumlah panas masuk ke dalam susatu sisten

proses dapat dihitung dengan menggunakan persamaan :

Q = n . Cp . ΔT

Dimana :

Q = jumlah panas masing-masing komponen (Joule/jam)

n = mol masing-masing komponen (kmol)

Cp = panas spesifik masing-masing komponen (kJ/kmol)

ΔT = beda temperatur ( 0C )

Perhitungan neraca energi ini menggunakan temperatur referensi pada 25 0C.

4.2.1. Kompresor (K-100)

Tabel. 4.4 Neraca Energi Kompresor (K-100)

Qmasuk (kJ/jam) Qkeluar (kJ/jam)

Q1 QSteam Q2 QKondesat

122227,3 103893214651,66 124546,323407,94 6208,649160286,9 1.677.204,9701 2419583 667.805,27

1.837.491,82 1.837.491,82

Kompresor

TEKNIK K

IMIA

UBH P

ADANG

DITA YULIA

PUTRI

21

4.2.2. Heat Exchanger (E-100)

Q4 QSteam

Q2 Q3

Q5 Qkondensat

Tabel. 4.5 Neraca Energi Heat Exchanger (E-100)


Q2 Q4 QSteam Q3 Q5 QKondesat

3324390 -953,163 61110,11 -953,163

398525,1 -271139 7325,829 -271139

636659,3 -489677 7.110.651 11703,3 -489677 2.831.216

3.512.847,15 3.512.847,15

Heatexchanger

TEKNIK K

IMIA

UBH P

ADANG

DITA YULIA

PUTRI

22

4.2.3. Flash Drum (V-100)

Tabel. 4.6 Neraca Energi Flash Drum (V-100)


Q3 QSteam Q6QKondesat

61110,11 61110,11

7325,829 7325,829

6485,63137.523,36

6485,6311.776,5

37.398,20 37.398,20

Flash Drum

TEKNIK K

IMIA

UBH P

ADANG

DITA YULIA

PUTRI

23

4.2.4. Cooler (E-101)

Qsteam

Q6 Q8

Qkondensat

Tabel. 4.7 Neraca Energi Cooler (E-100)


Q6 QSteam Q8 QKondesat

61110,11 -25666247325,829 -3076856485,631 -4915382419583 4.941.787,0643 7.043.947,03 1.495.800,10

4.861.647,83 4.861.647,83

Cooler

TEKNIK K

IMIA

UBH P

ADANG

DITA YULIA

PUTRI

24

4.2.5. Destilasi 1 (T-100)

QSteam

Q8 Q9

Q4

Qkondensat

Tabel. 4.8 Neraca Energi Destilasi 1 (T-100)


Q8 QSteam Q9 Q4QKondesat

-2566624 -2833472 -1342,95-307685 -285,431 -939574-491538 961.202,3538 -14,6187 -281049 961.202.3538

4.327.050,09 4.327.050,09

Destilasi 1

TEKNIK K

IMIA

UBH P

ADANG

DITA YULIA

PUTRI

25

4.2.6. Destilasi II (T-101)

QSteam

Q9 Q10

Q11

Qkondensat

Tabel. 4.9 Neraca Energi Destilasi 11 (T-101)



-2833472 -2454540 -33,7997-285,431 -2477,47 -22019,5-14,6187 1.614.524,7282 -2,50607 -3030,39 420.387,37

2.902.490,75 2.902.490,75

Destilasi 1I

TEKNIK K

IMIA

UBH P

ADANG

DITA YULIA

PUTRI

26

4. Destilasi 3 ( X-100 )

QSteam

Q5 Q12

Q13

Qkondensat

Tabel 4.10 neraca energi destilasi 3



-2833472 0 -957,482-271492 -268778 -1922,69-489677 1.614.524,7282 -4896,62 -868988 420.387,37

534.206,9352 534.206,9352

Destilasi 3

TEKNIK K

IMIA

UBH P

ADANG

DITA YULIA

PUTRI

27

BAB V

UTILITAS

Kelancaran produksi pada suatu pabrik dipengaruhi oleh unit-unit

pendukung proses atau yang dikenal dengan unit utilitas. Utilitas berperan dalam

mempersiapkan kebutuhan operasional pabrik, diantaranya :

1. Unit penyediaan air, yang akan digunakan untuk proses, air pendingin,

bahan baku steam dan termasuk air sanitasi.

2. Unit penyediaan listrik, yang akan digunakan untuk operasi dan

penerangan.

5.1 Blok Diagram Utilitas

Air PDAM

Cooling tower

boiler

Gambar 5.1 Blok diagram utilitas

5.2 Deskripsi proses

5.2.1 Unit penyediaan air

Unit penyediaan air bertugas menyediakan semua kebutuhan air atau

sebagai sumber air untuk keperluan industri maupun sanitasi, yaitu untuk air

keperluan proses, air pendingin, air umpan boiler dan air sanitasi. Kebutuhan air

untuk pabrik yang di gunakan di unit ini berasal dari air PDAM. Air dari PDAM

di tampung di bak penampungan air bersih (V-103).

filtrasi

Demineralisasi(ion excanger)

degasifikasi

TEKNIK K

IMIA

UBH P

ADANG

DITA YULIA

PUTRI

28

5.2.2 Filtrasi

Air yang telah ditampung di bak penempungan air bersih (V-103) setelah

itu dilakukan proses filtrasi dengan menggunakan micro filtration (MF-102),

dengan tujuan untuk menyaring partikel-partikel kecil yang masih terdapat dalam

air PDAM.

5.2.3 Demineralisasi

Demineralisasi adalah sebuah proses penyerapan kandungan ion-ion

mineral di dalam air dengan menggunakan resin ion exchange. Air proses

demineralisasi digunakan untuk berbagai macam kebutuhan, terutama untuk

industri. Alat yang digunakan untuk menghilangkan kesadahan ini disebut dengan

ion exchanger (INX-101). Ion exchanger menggunakan prinsip kerja pertukaran

ion. Pada proses ini, untuk kation exchanger akan diregenerasi resin dengan HCl,

dan pada anion exchanger akan diregenerasi dengan NaOH. Proses pertukaran ion

terjadi ketika ion penyebab kesadahan seperti Ca2+ dan Mg2+ terikat pada resin

dan melepaskan ion Na+ ke dalam air menurut persamaan reaksi di bawah ini.

Ca2+ (aq) + Na2R(resin) CaR(resin) + 2Na+ (aq)

Kation lainnya, seperti ion Cu2+, Zn2+, Mn2+ dan Fe2+/Fe3+, juga akan

dihilangkan dari proses ini. Air yang keluar selanjutnya ditampung pada water

storage tank (V-101) dan akan diproses pada degasification (DG-101) dan cooling

tower (CT-101)

5.2.4 Unit Air Pendingin (Cooling Tower)

Cooling Tower (CT-101) di gunakan untuk mendinginkan air yang telah

di gunakan pada proses produksi, terutama proses pendinginan pada air keluaran

cooler. jumlah air pendingin yang di butuhkan sebesar 6.633,44 kg/jam.

Penggunaan air sebagai media pendingin pada alat perpindahan panas

dikarenakan faktor berikut :

1. Air dapat menyerap jumlah panas yang tinggi persatuan volume.

2. Air merupakan bahan yang mudah didapat dan harganya relative rendah.

3. Tidak mudah mengembang dan menyusut dengan adanya perubahan suhu.

4. Mudah dikendalikan dan dikerjakan.

5. Tidak mudah terdekomposisi.

TEKNIK K

IMIA

UBH P

ADANG

DITA YULIA

PUTRI

29

Syarat air pendingin adalah tidak boleh mengandung :

a. Hardness : yang memberikan efek pada pembentukan kerak.

b. Zat-zat organik : penyebab slime

C. Silika : penyebab kerak

5.2.5 Unit pembangkit steam

Unit ini berfungsi memenuhi kebutuhan steam pabrik gas nitrogen,

oksigen dan argon, steam dihasilkan oleh boiler dan digunakan untuk keperluan

proses.

5.2.5.1 Degasification (DG-101)

Selain bebas dari ion-ion penyebab kesadahan, air umpan boiler juga harus

bebas dari kandungan gas terlarut, seperti oksigen dan karbon dioksida.

Keberadaan oksigen dan karbon dioksida terlarut di dalam air umpan boiler akan

memicu terjadinya korosi pada perpipaan, boiler, dan peralatan lainnya.

Pemisahan gas terlarut dari air umpan boiler ini dapat dilakukan dalam suatu alat

degasification (DG-101).

5.2.5.2 Boiler

Air umpan boiler yang telah bebas dari kesadahan dan gas terlarut

kemudian dialirkan ke dalam steam generation (SG-101) . Jenis boiler yang

digunakan adalah steam generation (SG-101). Gas yang telah dipanaskan akan

melewati tube-tube dan memanaskan air yang ada disekeliling tube. Energi panas

yang dilepaskan gas diserap oleh air sehingga air mengalami perubahan dari fasa

cair menjadi fasa uap (saturated atau superheated steam). Steam yang dihasilkan

ini kemudian dikirim ke plant untuk digunakan pada unit proses.

5.2.3 Unit Penyediaan Listrik

Listrik merupakan sumber tenaga penggerak dari peralatan proses maupun

penerangan. Kebutuhan listrik yang diperlukan untuk pabrik gas nitrogen, oksigen

dan argon ini diambil dari generator sebagai penghasil tenaga listrik. Distribusi

kebutuhan listrik pada proses ini adalah, sebagai berikut :

1. Untuk proses produksi dan utilitas

2. Untuk penerangan pabrik dan kantor

Kebutuhan tenaga listrik pada pabrik gas nitrogen, oksigen dan argon

direncanakan untuk non proses (perumahan, perkantoran, laboratorium, mesjid /

TEKNIK K

IMIA

UBH P

ADANG

DITA YULIA

PUTRI

30

musholla, kantin dan lain-lain) dan keperluan proses seperti menggerakkan alat

proses, penerangan dan peralatan instrumentasi. Sumber pengadaan listrik untuk

kebutuhan-kebutuhan tersebut diperoleh dari PLN Riau dan sebagai cadangan

digunakan genset.

TEKNIK K

IMIA

UBH P

ADANG

DITA YULIA

PUTRI

31

BAB VI

SPESIFIKASI PERALATAN

Spesifikasi setiap peralatan pada Pra Rancangan Pabrik gas nitrogen,

oksigen, dan argon digunakan untuk tugas khusus dan dihitung secara manual.

Hasilnya dapat dilihat dalam tabel-tabel berikut ini :

SPESIFIKASI PERALATAN UTAMA

6. 1. Kompresor (K-100)

IDENTIFIKASINama AlatKodeJumlahFungsi

KompresorK-1001 unitUntuk menaikkan tekanan udara

DATA DESIGNTypeDaya

Kompresor centrifugal172 Hp

6. 2. Flash drum (V-100)


Flash drumV-1001 unitUntuk pemisahan dua fase

DATA DESIGNTypeBahan KonstruksiTinggi vesselDiameter vessel

Silinder vertical dengan alas hemisphericalCarboon Steel18 m2 m

6. 3. Cooler (E-100)


CoolerE-1001 unitUntuk menurunkan temperatur udara

DATA DESIGNTypeBahan Konstruksi

Shell and tube Heat ExchangerCarboon Steel

TEKNIK K

IMIA

UBH P

ADANG

DITA YULIA

PUTRI

32

ShellID :27 inB :3,85Pass : 6C’ : 0,3125∆Ps : 2,5 psi

TubeNt : 180 buahOD : 1,25 inPT : 1,565 in

∆Pt : 0,6 psiBWG : 16

6. 4. Destilasi (T-101)


destilasi 1T-1001 unitUntuk memisahkan oksigen

DATA DESIGNTipeTemperaturTekanan DesignBahan KonstruksiDiameter KolomTinggi Kolom

Sieve tray-185 o C6 atmCarboon Steel4 m30 m

6. 5. Destilasi 2 (T-101)


destilasi 2T-1011unitUntuk memisahkan nitrogen dan argon

DATA DESIGNTipeTemperaturTekanan DesignBahan KonstruksiDiameter KolomTinggi Kolom

Sieve tray-185o C6 atmCarboon Steel2 m18 m

6. 6. Destilasi 3 (X-100)


SplitterX-1001unitUntuk memisahkan oksigen dan argon

DATA DESIGNTipeTemperaturTekanan DesignBahan Konstruksi

Splitter-185 o C6 atmCarboon Steel

TEKNIK K

IMIA

UBH P

ADANG

DITA YULIA

PUTRI

33

Diameter KolomTinggi Kolom

2 m18 m

6. 7. Storage Tank (V-101)


Storage TankV-1013 unitTempat penyimpanan nitrogen

DATA DESIGNTypeTekanan DesignTemperaturFasaBahan KonstruksiVolume TangkiDiameter TangkiTinggi Tangki

Silinder vertical dengan tutup elipsoidal1 atm-175 0CCairCarbon Steel1388,235 m3

9,6 m21,7 m



Storage TankV-1023 unitTempat penyimpanan argonDATA DESIGN

TypeTekanan DesignTemperaturFasaBahan KonstruksiVolume TangkiDiameter TangkiTinggi Tangki

Silinder vertical dengan tutup elipsoidal1 atm-175 0CCairCarbon Steel164,5 m3

4,7 m11,8 m



Storage TankV-1033 unitTempat penyimpanan oksigenDATA DESIGN

TypeTekanan DesignTemperatur

Silinder vertical dengan tutup elipsoidal1 atm-175 0C

TEKNIK K

IMIA

UBH P

ADANG

DITA YULIA

PUTRI

34

FasaBahan KonstruksiVolume TangkiDiameter TangkiTinggi Tangki

CairCarbon Steel383,3 m3

6,3 m14,3 m

TEKNIK K

IMIA

UBH P

ADANG

DITA YULIA

PUTRI

35

SPESIFIKASI PERALATAN UTILITAS

6.10. Storage Air PDAM


Storage TankV-1031 unitTempat penyimpanan air PDAM


Receiver Tank1,5 atm25 0CCairCarbon Steel7409,72 L1,47 m4,39 m

6.11 Ion Exchange


Ion ExchangeINX-1011 unitTempat pertukaran kation dan anion

DATA DESIGNTypeTemperaturVolume ColumnDiameterTinggi

INX Column25 0C314,93 L0,85 m1,12 m

6.12 Storage


Storage TankV-1041 unitTempat penyimpanan air keluaran ionexchange


Flat Bottom Tank1,5 atm25 0CCairCarbon Steel5928,7 L1,36 m4,08 m

TEKNIK K

IMIA

UBH P

ADANG

DITA YULIA

PUTRI

36

6.13 Cooling Tower


Cooling TowerCT-1012 unitTempat pendinginan air

DATA DESIGNTypeTemperaturFasaVolume PackingTower Floor AreaTinggi Packing

Cooling Tower25 0CCair2.586,86 L30 m2

0,1 m

6.14 Degasification


DegasificationDG-1011 unitTempat penghilangan gas terlarut

DATA DESIGNTypeFasaVolumeTinggiDiameter

DegasifierCair14662,73 L2 m0,18 m

6.15 Steam Generation


Steam GenerationSG-1011 unitUnit Penghasil Steam

DATA DESIGNTypeFasaLaju Alir

Steam GeneratorGas2653,1 kg/jam

TEKNIK K

IMIA

UBH P

ADANG

DITA YULIA

PUTRI

37

6.16 Pompa


PompaPM-101 s/d PM-1055 unitUntuk mengalirkan bahan baku danproduk

DATA DESIGNTypeBahan KonstruksiPower

Centrifugal pumpCommercial steel pipePM-101= 0,23 kWPM-102= 0,19 kWPM-103= 0,09 kWPM-104= 0,09 kWPM-105= 0,09 kW

TEKNIK K

IMIA

UBH P

ADANG

DITA YULIA

PUTRI

38

BAB VII

TATA LETAK PABRIK DAN INSTRUMENTASI

Susunan peralatan dan fasilitas dalam suatu rancangan alir proses

merupakan syarat penting dalam memperkirakan biaya secara akurat sebelum

mendirikan pabrik atau desain secara terperinci pada masa mendatang meliputi

desain sarana perpipaan, fasilitas bangunan, tata letak peralatan dan kelistrikan.

Hal ini secara khusus akan memberi informasi yang dapat diandalkan terhadap

biaya bangunan dan tempat, sehingga dapat diperoleh perhitungan biaya yang

terperinci sebelum pabrik didirikan.

7.1 Tata Letak Pabrik

Tata letak pabrik adalah suatu perencanaan dan pengintegrasian aliran dari

komponen-komponen produksi suatu pabrik, sehingga diperoleh suatu hubungan

yang efisien dan efektif antara operator, peralatan dan gerakan material dari bahan

baku menjadi produk. Tata letak suatu pabrik memainkan peranan yang penting

dalam menentukan biaya produksi, serta efisiensi dan keselamatan kerja. Oleh

karena itu tata letak pabrik harus disusun secara cermat untuk menghindari

kesulitan dikemudian hari.

Suatu rancangan pabrik yang rasional mencakup penyusunan area proses,

storage (persediaan) dan area pemindahan/ area alternative (area handling) pada

posisi yang efisien dan dengan melihat faktor-faktor sebagai berikut (Timmerlaus,

2004) :

a. Urutan proses produksi dan kemudahan aksebilitas operasi, jika suatu

produk perlu diolah lebih lanjut maka pada unit berikutnya disusun

berurutan sehingga sistem perpipaan dan penyusunan letak pompa lebih

sederhana

b. Pengembangan lokasi baru atau penambahan/ perluasan lokasi yang

telah ada sebelumnya

c. Distribusi ekonomis dari fasilitas logistik (bahan baku dan bahan

pelengkap), fasilitas utilitas (pengadaan air, steam, tenaga listrik dan

TEKNIK K

IMIA

UBH P

ADANG

DITA YULIA

PUTRI

39

bahan bakar), bengkel untuk pemeliharaan/ perbaikan alat serta

peralatan pendukung lainnya

d. Bangunan menyangkut luas bangunan, kondisi bangunan dan

konstruksinya yang memenuhi syarat

e. Pertimbangan kesehatan, keamanan dan keselamatan seperti

kemungkinan kebakaran/ peledakan

f. Masalah pembuangan limbah

g. Alat-alat yang dibersihkan/dilepas pada saat Shut Down harus

disediakan ruang yang cukup sehingga tidak mengganggu peralatan

lainnya

h. Pemeliharaan dan perbaikan

i. Fleksibilitas dalam perencanaan tata letak pabrik harus

dipertimbangkan dengan kemungkinan dari perubahan proses/ mesin,

sehingga perubahan-perubahan yang dilakukan tidak memerlukan biaya

yang tinggi

j. Service area, seperti kantin, tempat parkir, ruang ibadah dan sebagainya

diatur sedemikian rupa sehingga tidak terlalu jauh dari tempat kerja.

Penyusunan tata letak peralatan proses, tata letak bangunan dan lain-lain

akan berpengaruh secara langsung pada investasi modal, biaya produksi, efesiensi

kerja dan keselamatan kerja.

Pengaturan tata letak pabrik yang baik akan memberikan beberapa keuntungan,

seperti :

1. Mengurangi jarak transportasi bahan baku dan produk sehingga

memudahkan proses material handling.

2. Memberikan ruang gerak yang lebih leluasa sehingga mempermudah

perbaikan mesin dan peralatan yang rusak.

3. Menurunkan ongkos produksi.

4. Meningkatkan keselamatan kerja.

5. Mengefesiensikan kerja semaksimal mungkin.

6. Meningkatkan pengawasan operasi dan proses agar lebih baik.

TEKNIK K

IMIA

UBH P

ADANG

DITA YULIA

PUTRI

40

Pabrik gas nitrogen, oksigen dan argon ini direncanakan berdiri di Jalan

Putri Tujuh, Kecamatan Teluk Binjai, Kota Dumai, Provinsi Riau dengan luas

area 6,5 Ha, dengan perincian sebagai berikut:

- Area Pabrik : 1 Ha

- Area Perumahan : 1 Ha

- Area Perkantoran : 1 Ha

- Area Perluasan : 3,5 Ha

Tata letak lingkungan pabrik dan tata peralatan pabrik dapat dilihat pada

Gambar 7.1

TEKNIK K

IMIA

UBH P

ADANG

DITA YULIA

PUTRI

41

Gambar 7.1 Tata Letak Lingkungan Pabrik

D DD D

D D

2221

21d

11

12

11

DDD

D

D

87

10

9

6

D

D

1

D

D

2

3

4

22

5

DD

1514

DD

13

12 17

18

24

23

20

21

21

KETERANGAN GAMBAR1. KANTOR PUSAT 13. KANTOR PEMADAM KEBAKARAN2. KANTOR LITBANG 14. LABORATORIUM3. DIKLAT 15. BENGKEL4. MESJID 16. DAERAH UTILITAS5. KANTIN 17. DAERAH PABRIK6. GUDANG 18. RUANG KONTROL7. KOPERASI 19. DAERAH PERLUASAN PABRIK8. KANTOR KESELAMATAN KERJA 20. POS SATPAM9. POLIKLINIK 21. TAMAN10. PERUMAHAN DIREKTUR 22. PARKIR11. PERUMAHAN PEGAWAI 23. LAPANGAN TENIS12. GOR 24. PENGOLAHANLIMBAH

20

. S. RokanTEKNIK K

IMIA

UBH P

ADANG

DITA YULIA

PUTRI

47

BAB VIII

ORGANISASI PERUSAHAAN

Keberhasilan suatu perusahaan dalam meningkatkan pendapatannya sangat

tergantung pada struktur, bentuk dan manajemen dari perusahaan tersebut.

Pengelolaan suatu perusahaan yang baik memerlukan suatu struktur organisasi

yang sesuai, hal ini dimaksudkan untuk meningkatkan efesiensi dan produktifitas

sumber daya manusia yang pada akhirnya akan meningkatkan pendapatan

perusahaan.

8.1 Bentuk Perusahaan

Pada Pra Rancangan Pabrik gas nitrogen, oksigen dan argon ini, bentuk

perusahaan yang dipilih adalah Perseroan Terbatas (PT). Pemilihan ini

didasarkan pertimbangan sebagai berikut:

a. Perseroan Terbatas adalah suatu badan hukum, artinya pemegang saham

adalah pemilik dari perusahaan dan kekuasaan tertinggi pada rapat

pemegang saham.

b. Tanggung jawab dan wewenang pemegang saham terbatas karena segala

sesuatu yang menyangkut kelancaran produksi dipegang oleh pimpinan

perusahaan, sehingga pembagian hak dan wewenang antara pemegang

saham dengan pelaksanaan perusahaan terlihat dengan jelas.

c. Direktur perusahaan adalah orang yang dipandang mampu mengendalikan

perusahaan sehingga diharapkan mampu mendapatkan keuntungan yang

maksimal.

d. Mudah untuk mendapatkan modal, yaitu dengan menjual saham

perusahaan.

e. Kelangsungan hidup perusahaan lebih terjamin, karena tidak berpengaruh

dengan berhentinya salah satu pemegang saham, direksi beserta staffnya

serta karyawan perusahaan.

f. Perseroan terbatas dapat menarik modal yang sangat besar dari

masyarakat, sehingga dengan modal ini PT dapat memperluas usahanya.

TEKNIK K

IMIA

UBH P

ADANG

DITA YULIA

PUTRI

48

8.2 Struktur Organisasi

Struktur organisasi akan menentukan kelancaran aktivitas perusahaan dalam

pencapaian keuntungan yang maksimal dan perkembangan perusahaan yang baik.

Dalam pengelolaan perusahaan direncanakan memakai sistem Line and staff

organization. Pemilihan sistem ini didasarkan atas beberapa azaz yang akan

dijadikan pedoman, antara lain :

Pembagian tugas dan wewenang yang jelas.

Sistem control atas kerja yang telah dilaksanakan.

Kesatuan perintah dan tanggung jawab.

Pada sistem ini garis kekuasaan lebih sederhana dan praktis, dimana :

a. Pimpinan yang terpusat pada satu tangan tidak akan menyebabkan

timbulnya kesimpangsiuran dalam menjalankan tugas (adanya kesatuan

komando).

b. Kepala bagian merupakan orang yang ahli dibidangnya.

c. Keputusan dapat dijalankan dengan cepat.

Ada dua kelompok penting yang berpengaruh dalam menjalankan organisasi line

and staff , yaitu :

Sebagai garis atau line yaitu orang – orang yang melaksanakan tugas

pokok operasional produksi.

Sebagai staff yaitu orang – orang yang membantu tugas dari para Dewan

Direksi dan Kepala Bagian.

Organisasi dan operasional pabrik gas Nitrogen, Oksigen dan Argon

dalam usaha menata manajemen perusahaan dan mengatur kebijakan

diawasi dan dikendalikan secara langsung oleh General Manager dan

menggunakan sistem garis, dimana pertanggungjawaban berjalan dari

bawah ke atas dan kebijakan dari atas ke bawah. Kebijakan dilaksanakan

oleh General Manager yang dibantu oleh beberapa manager bagian yaitu :

1. Manager Akuntansi / keuangan

2. Manager Umum / personalia

3. Manager Produksi

4. Manager Penjualan

Para manager melaksanakan tugasnya dengan membawahi para

TEKNIK K

IMIA

UBH P

ADANG

DITA YULIA

PUTRI

49

supervisor. Supervisor ini bertugas mengkoordinir kerja para operator

sesuai dengan bidangnya masing-masing.

8.3 Tugas dan Wewenang

Pembagian tugas dan wewenang merupakan hal yang sangat penting

dalam suatu kegiatan guna kelancaran operasi perusahaan. Adapun tugas dan

wewenang tiap jabatan adalah sebagai berikut :

1. Kepala Cabang (General Manager)

Memimpin aktivitas-aktivitas produksi, penjualan umum,

personalia/ administrasi,akuntansi, termasuk didalamnya memberikan

bimbingan, mengkoordinasi dan melakukan pengawasan sesuai dengan

kebijaksanaan yang telah diterapkan.

2. Manager Akuntansi / keuangan

Membantu kepala cabang dalam mengatur, mencatat, mengawasi

keuangan perusahaan sekaligus membuat anggaran belanja perusahaan

serta mengadakan analisa dan pengawasan terhadap pelaksanaan anggaran yang

telah ditetapkan.

3. Manajer Umum/ Personalia

Memikirkan, merumuskan, mengelola personalia dan rumah tangga

serta melaksanakan kebijakan dalam bidang pembelanjaan, pembiayaan,

rencana anggaran, pembukuan dan kesejahteraan pegawai sesuai dengan

ketetapan direksi.

4. Manager Produksi

Membantu kepala cabang dalam memikirkan dan merumuskan dalam

bidang teknik atau produksi serta melaksanakan kebijakan tersebut.

5. Manager Penjualan

Membantu kepala cabang dalam memikirkan, merumuskan,

menganalisa dan melaksanakan kebijaksanaan perusahaan dalam bidang

penjualan hasil produksi dan barang dagangan.

TEKNIK K

IMIA

UBH P

ADANG

DITA YULIA

PUTRI

50

8.4 Sistem Kepegawaian dan Sistem Gaji

Pada pabrik gas nitrogen, oksigen dan argon ini sistem gaji karyawan

ditentukan berdasarkan tanggung jawab serta keahlian karyawan tersebut.

Pembagian karyawan pabrik ini dibagi menjadi tiga golongan, yaitu :

1. Karyawan tetap

Karyawan tetap adalah karyawan yang diangkat dan diberhentikan dengan

suatu keputusan direktur dan mendapat gaji bulanan sesuai kedudukan,

keahlian dan masa kerja.

2. Karyawan harian

Karyawan harian adalah karyawan yang diangkat dan diberhentikan

direktur tanpa surat keputusan direktur dan mendapat upah harian yang

dibayar setengah bulan sekali sesuai dengan hari kerja.

3. Karyawan tidak tetap (kontrak)

Karyawan tidak tetap adalah karyawan yang digunakan oleh pabrik saat

diperlukan sesuai perjanjian yang disepakati dan diberhentikan sesuai

masa kontrak kerja. Keselamatan seluruh karyawan selama jam kerja

dijamin dengan asuransi tenaga kerja.

8.5 Sistem Kerja

Pabrik gas nitrogen, oksigen dan argon ini beroperasi selama 300 hari

setahun secara semi batch dengan waktu kerja 24 jam sehari. Untuk menjaga

kelancaran produksi serta mekanisme administrasi dan pemasaran, masa waktu

kerja dibagi dengan shift dan non shift.

8.5.1 Waktu Kerja Karyawan Non Shift

Tabel 8.1 Waktu Kerja Karyawan Non Shift

HARI JAM KERJA JAM ISTIRAHAT

Senin s/d Kamis

Jumat

08.00 – 17.00

08.00 – 17.00

12.00 – 13.00

11.30 – 13.00

8.5.2 Waktu Kerja Karyawan Shift

Pembagian jam kerja terdiri dari 3 shift dan 4 group, dimana 3 group

melakukan shift sedangkan satu shift libur. Setiap group dikepalai seorang

foreman shift. Pengaturan jam kerja shift ini adalah :

TEKNIK K

IMIA

UBH P

ADANG

DITA YULIA

PUTRI

51

Shift Pagi : jam 07.00 – 15.00

Shift Sore : jam 15.00 – 22.00

Shift Malam : jam 22.00 – 07.00

8.6 Jumlah Karyawan

Jumlah karyawan pada Pra Rancangan Pabrik gas nitrogen, oksigen dan

argon dapat dilihat pada Tabel 8.2 dan Tabel 8.3.

Tabel 8.2 Karyawan Non Shift

No Jabatan Jmlh

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

9.

10.

11.

12.

.

General manager

Manager keuangan

Manager umum

Manager produksi

Manager penjualan

Karyawan Pemasaran

Karyawan Administrasi dan SDM

Sekretaris

Kepala satpam

Sopir

Dokter

Perawat

1

1

1

1

1

2

2

2

2

2

1

2

Jumlah 18

Tabel 8.3 Karyawan Shift

No Jabatan Operator

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

Karyawan Produksi

Karyawan Utilitas

Karyawan Mesin (teknisi)

Karyawan Laboratorium dan Pengendali Mutu

Karyawan Instrumentasi dan Elektrikal

Satpam

Supervisor

Office boy

16

8

6

6

6

4

4

2

Jumlah 50

TEKNIK K

IMIA

UBH P

ADANG

DITA YULIA

PUTRI

52

8.7 Kesejahteraan Sosial Karyawan

Jaminan sosial diberikan kepada karyawan, antara lain :

1. Tunjangan

Tunjangan berupa gaji pokok yang diberikan berdasarkan golongan.

Tunjangan jabatan yang diberikan berdasarkan jabatan yang dipegang

karyawan.

Tunjangan lembur yang diberikan pada karyawan yang bekerja diluar

jam kerja berdasarkan jumlah jam kerja.

2. Cuti

Cuti tahunan diberikan kepada setiap karyawan selama 12 hari kerja

setahun.

Cuti sakit diberikan kepada karyawan yang menderita sakit

berdasarkan surat keterangan dokter.

Cuti mendadak diberikan kepada karyawan apabila terjadi hal – hal

diluar dugaan.

3. Perlengkapan kerja karyawan produksi

Perlengkapan kerja diberikan kepada karyawan berupa safety

shoes, safety earing, helm, pakaian, masker dan kacamata.

4. Pengobatan

Biaya pengobatan bagi karyawan yang menderita sakit yang

diakibatkan oleh kecelakaan kerja ditanggung perusahaan sesuai

dengan undang – undang yang berlaku.

Biaya pengobatan bagi karyawan yang menderita sakit yang tidak

disebabkan oleh kecelakaan kerja diatur berdasarkan kebijaksanaan

perusahaan.

5. Asuransi tenaga kerja (ASTEK)

Asuransi tenaga kerja diberikan apabila karyawan lebih dari 10

orang atau dengan gaji karyawan Rp. 100.000/bulan.

TEKNIK K

IMIA

UBH P

ADANG

DITA YULIA

PUTRI

53

BAB IX

ANALISA EKONOMI

Analisa ekonomi diperlukan untuk menentukan jumlah modal yang

dibutuhkan untuk mendirikan dan mengoperasikan pabrik serta tinjauan kelayakan

suatu pabrik. Faktor – faktor yang perlu ditinjau dalam analisa ekonomi adalah :

1. Investasi yang dibutuhkan untuk pendirian suatu pabrik sampai beroperasi

yang dikenal dengan istilah Total Capital Investment.

2. Biaya produksi (Total Production Cost).

3. Harga jual produk yang dihasilkan.

4. Tinjauan kelayakan dari investasi yang disebut Profitability Measure of

Investment. Tinjauan kelayakan ini terdiri atas perhitungan laba kotor dan laba

bersih, laju pengembalian modal (Rate of Return), waktu pengembalian modal

(Pay Out Time), serta titik impas (Break Even Point).

9.1 Total Capital Investment

Capital investment adalah sejumlah modal yang ditanamkan/diresikokan untuk

mendirikan pabrik sampai pabrik siap beroperasi. Capital investment terbagi 2, yaitu :

a. Fixed Capital Investment (FCI)

Investasi biaya tetap adalah modal yang dikeluarkan untuk pembelian dan

pemasangan peralatan pabrik serta alat penunjang lainnya sehingga pabrik

dapat beroperasi. Berdasarkan perhitungan Lampiran D didapatkan Fixed

Capital Investment sebesar US$ 43.134.672

b. Working Capital Investment (WCI)

Investasi biaya kerja adalah modal atau biaya yang dikeluarkan untuk

mengoperasikan pabrik sampai menghasilkan produk perdana. Biaya ini

dimaksudkan untuk membiayai start up, gaji karyawan, pembelian bahan

baku, pajak dan kebutuhan lainnya. Berdasarkan perhitungan Lampiran D

didapatkan Working Capital Investment sebesar US$ 7.612.000

Dengan demikian, Total Capital Investment adalah sebesar US$ 50.746.673,13

TEKNIK K

IMIA

UBH P

ADANG

DITA YULIA

PUTRI

54

9.2 Biaya Produksi (Total Production Cost)

Total Production Cost adalah biaya yang diperkirakan untuk menjalankan

pabrik. Biaya produksi terbagi 2, yaitu:

a. Manufacturing Cost

Manufacturing cost adalah biaya yang berhubungan dengan produksi yang

terdiri dari Direct Production Cost, biaya tetap dan biaya overhead.

Berdasarkan perhitungan Lampiran D, didapatkan harga manufacturing cost

seperti berikut.

- Direct Production Cost = US$ 7.426.866

- Fixed Charge = US$ 9.933.915

- Plant Overhead Cost = US$ 2.591.161

b. General Expenses (GE)

General expenses adalah biaya yang diperlukan untuk keperluan administrasi,

distribusi, penjualan produk, penelitian dan pembiayaan lainnya. Berdasarkan

perhitungan Lampiran D, general expenses yang didapatkan adalah

US$ 5.959.672

9.3 Harga Jual (Total Sales)

Produk utama yang dihasilkan pada pabrik gas nitrogen, oksigen, dan argon ini

adalah liquid nitrogen, liquid oksigen, dan liquid argon. Harga jual liquid nitrogen

adalah US$ 300/ton atau Rp, 4.200.000/ton, liquid oksigen adalah US$ 500/ton atau

Rp, 7.000.000/ton, dan liquid argon US$ 1300/ton atau Rp, 18.200.000/ton

.Berdasarkan perhitungan Lampiran D, diperoleh total penjualan sebesar US$

76.878.480 atau Rp 1.076.300.000.000

9.4 Tinjauan Kelayakan Pabrik

Tinjauan kelayakan pabrik gas nitrogen, oksigen, dan argon dengan kapasitas

bahan baku 150.000 ton/tahun ini dapat dilihat dari 4 bagian berikut ini.

9.4.1 Laba Kotor dan Laba Bersih

TEKNIK K

IMIA

UBH P

ADANG

DITA YULIA

PUTRI

55

Laba adalah hasil yang diperoleh dari total penjualan dikurangi total biaya

produksi. Laba kotor adalah laba sebelum dikeluarkan pajak, sedangkan laba bersih

adalah laba yang diperoleh setelah dikeluarkan pajak. Berdasarkan perhitungan

Lampiran D, diperoleh laba sebagai berikut.

- Laba kotor yang diperoleh adalah = US$ 50.966.865

= Rp 713.536.000.000

- Laba bersih yang diperoleh adalah = US$ 44.596.008

= Rp 624.344.000.000

9.4.2 Laju Pengembalian Modal (Rate of Return)

Rate of Return (ROR) merupakan perbandingan antara laba yang diperoleh

tiap tahun terhadap modal yang ditanamkan. Berdasarkan perhitungan Lampiran D

didapatkan nilai ROR sebesar 87,88 %.

9.4.3 Waktu Pengembalian Modal (Pay Out Time)

Pay Out Time (POT) merupakan lamanya waktu yang diperlukan untuk

mengembalikan modal yang dipinjam. Berdasarkan perhitugan Lampiran D, POT

yang didapatkan adalah 1 tahun, 8 bulan.

9.4.3 Titik Impas (Break Even Point)

Break Event Point (BEP) atau yang lebih dikenal dengan sebutan titik impas

merupakan suatu kondisi dimana hasil penjualan produk sama dengan biaya produksi.

Berdasarkan perhitungan Lampiran D didapatkan BEP sebesar 26,61 %. Hal ini

menunjukkan bahwa pada 26,61 % dari kapasitas produksi yang terjual di pasaran

pabrik sudah bisa menutupi biaya produksi atau pabrik dinyatakan sudah balik modal.

Kurva BEP ini dapat dilihat pada Gambar 9.1.

TEKNIK K

IMIA

UBH P

ADANG

DITA YULIA

PUTRI

56

Grafik BEP

Gambar 9.1 Grafik Break Even Point (BEP)

TEKNIK K

IMIA

UBH P

ADANG

DITA YULIA

PUTRI

57

BAB X

KESIMPULAN DAN SARAN

10.1 Kesimpulan

Berdasarkan uraian dan hasil perhitungan dari bab–bab sebelumnya pada pra

rancangan pabrik gas nitrogen, oksigen, dan argon dapat disimpulkan sebagai berikut

1. Pra Rancangan Pabrik gas nitrogen, oksigen, dan argon dengan Kapasitas

Produk 125.000 ton/tahun, direncanakan untuk memenuhi kebutuhan dalam

negeri dan sebagian diekspor.

2. Dari analisa teknis dan ekonomi yang dilakukan, maka Pabrik gas nitrogen,

oksigen, dan argon dengan Kapasitas Produksi 125.000 ton/tahun layak

didirikan di Provinsi Riau.

3. Pra Rancangan Pabrik gas nitrogen, oksigen, dan argon merupakan

perusahaan berbentuk Perseroan Terbatas dengan struktur organisasi line and

staff dengan jumlah tenaga kerja 68 orang.

4. Dari perhitungan analisa ekonomi, maka Pabrik gas nitrogen, oksigen, dan

argon ini layak didirikan dengan :

Fixed Capital Investment (FCI) = US$ 43.134.672

Working Capital Investment (WCI) = US$ 7.612.000

Total Capital Investment (TCI) = US$ 50.746.673

Rate of Return (ROR) = 87,88 %

Pay of Time (POT) = 1 tahun 8 bulan

Break Event Point (BEP) = 26,61 %

10.2 Saran

Berdasarkan pertimbangan dari analisa ekonomi yang telah dilakukan pabrik

gas nitrogen, oksigen, dan argon ini layak untuk didirikan. Perlu dilakukan

TEKNIK K

IMIA

UBH P

ADANG

DITA YULIA

PUTRI

58

pengkajian lebih lanjut sebelum pabrik ini didirikan. Kerjasama dengan disiplin ilmu

Teknik Sipil, Teknik Elektro, Teknik Mesin dan Teknik Industri.

TEKNIK K

IMIA

UBH P

ADANG

DITA YULIA

PUTRI

perencanaa pabrik gas oxigen argon dan nitrogen

Education