Upload
daniel-yonathan
View
237
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
8/19/2019 USU Rancang
1/309
Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether SulfonatKapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009.USU Repository © 2009
PRA RANCANGAN PABRIK
PEMBUATAN SHAMPOO DENGAN BAHAN BAKU
SODIUM LAYRYL ETHER SULFONAT
KAPASITAS PRODUKSI 8.000 TON / TAHUN
TUGAS AKHIR
Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan
Ujian Sarjana Teknik Kimia
Oleh :
HERRI PUTRA
NIM : 060425008
PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA EKSTENSI
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2009
8/19/2019 USU Rancang
2/309
Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether SulfonatKapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009.USU Repository © 2009
LEMBAR PENGESAHAN
PEMBUATAN SHAMPOO DENGAN BAHAN BAKU
SODIUM LAYRYL ETHER SULFONAT
KAPASITAS PRODUKSI 8.000 TON / TAHUN
Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan
Ujian Sarjana Teknik Kimia
Oleh :
HERRI PUTRA
NIM : 060425008
Telah diperiksa/disetujui :
Dosen Pembimbing I Dosen Pembimbing II
Dr. Ir. Iriany, MSi Erni Misran, ST. MSc
NIP : 131 822 286 NIP : 132 258 002
Diketahui,
Koordinator Tugas Akhir
Dr.Eng. Ir. Irvan, MSi
NIP : 132 126 842
PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA EKSTENSI
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2009
8/19/2019 USU Rancang
3/309
Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether SulfonatKapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009.USU Repository © 2009
INTI SARI
Pabrik Shampoo ini direncanakan berproduksi dengan kapasitas 8.000
ton/tahun dengan 340 hari kerja dalam 1 (satu) tahun. Proses yang digunakan
melalui 2 tahap yaitu proses pembuatan Lauryl Ether Sulfonat dan proses
pembuatan shampoo. Pembuatan Lauryl Ether Sulfonat dilakukan melalui proses
pencampuran Lauryl ether dengan oleum 20% di sulfonator (R-101) dengan
temperatur proses 46oC sehingga terbentuk senyawa lauryl ether sulfonat.
Kemudian lauryl ether sulfonat ini dinetralisasi dengan menggunakan NaOH 20%
di dalam neutralizer (R-102) dengan temperatur operasi 51oC maka diperolehlah
senyawa sodium lauryl ether sulfonat .
Pada proses pembuatan shampoo ini, senyawa sodium lauryl ether sulfonat
yang berfungsi untuk menghasilkan busa dicampurkan dengan air, EDTA, dan
ethylene glycol monostearate di dalam mixer (M-201) pada temperatru proses
60oC, kemudian campuran ini ditambahkan hydantoin, citric acid, pewarna dan
parfum shampoo.
Lokasi pabrik ini direncanakan dibangun di daerah Labuhan yang
merupakan hilir Sungai Deli, Sumatera Utara dengan luas tanah yang dibutuhkan
adalah 14.929,2 m2.
Jumlah tenaga kerja yang di butuhkan untuk mengoperasikan pabrik
sebanyak 153 orang dan bentuk badan usaha yang direncanakan adalah perseroan
terbatas (PT) dan bentuk organisasinya adalah organisasi garis dan staf.
Hasil analisa terhadap aspek ekonomi Pra-Rancangan Pabrik Pembuatan
Shampoo, adalah :
• Total modal investasi : Rp. 233.285.671.600,-
• Biaya Produksi : Rp. 281.648.306.800,-
• Hasil penjualan/ tahun : Rp. 366.084.175.100,-
• Laba Bersih : Rp. 59.122.607.850,-
• Profit Margin : 23,06 %
8/19/2019 USU Rancang
4/309
Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether SulfonatKapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009.USU Repository © 2009
• Break Even Point (BEP) : 41,65 %
• Return of Investment (ROI) : 25,34 %• Pay Out Time (POT) : 3,95 tahun
• Internal Rate of Return (IRR) : 36,00 %
Dari hasil analisa aspek ekonomi, maaka dapat disimpulkan bahwa pabrik
pembuatan Shampoo ini layak didirikan.
8/19/2019 USU Rancang
5/309
Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether SulfonatKapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009.USU Repository © 2009
DAFTAR ISI
LEMBAR PENGESAHAN
KATA PENGANTAR ..............................................................................................i
INTI SARI .............................................................................................................. ii
DAFTAR ISI ......................................................................................................... iii
DAFTAR GAMBAR ............................................................................................... v
DAFTAR TABEL .................................................................................................. vi
BAB I PENDAHULUAN ................................................................................... I-1
1.1. Latar Belakang .................................................................................. I-1
1.2. Rumusan Masalah ............................................................................. I-2
1.3. Tujuan Perancangan .......................................................................... I-2
1.4. Manfaat Perancangan ........................................................................ I-2
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ........................................................................ II-1
2.1. Shampoo .......................................................................................... II-1
2.1.1 Jenis Jenis Shampoo Berdasarkan Bentuknya ........................... II-3
2.1.2 Jenis Jenis Shampoo Berdasarkan Kegunaannya ...................... II-3
2.2. Dasar Pemilihan Bahan Baku ........................................................... II-5
2.3. Deskripsi Pembuatan Shampoo ......................................................... II-5
2.3.1 Proses Pembuatan Sodium Lauryl Ether Sulfonat ..................... II-5
2.3.2 Proses Pembuatan Shampoo ..................................................... II-6
2.4. Bahan-Bahan Baku Pembuatan Shampoo ......................................... II-7
BAB III NERACA MASSA .............................................................................. III-1
BAB IV NERACA ENERGI ............................................................................ IV-1
BAB V SPESIFIKASI PERALATAN ..............................................................V-1
BAB VI INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA ...................... VI-1
6.1. Instrumentasi ................................................................................. VI-1
6.2. Keselamatan Kerja Pabrik ............................................................ VI-11
BAB VII UTILITAS....................................................................................... VII-1
8/19/2019 USU Rancang
6/309
Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether SulfonatKapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009.USU Repository © 2009
7.1. Kebutuhan Steam ....................................................................... VII-1
7.2. Kebutuhan Air ........................................................................... VII-2
7.3. Kebutuhan Bahan Kimia .......................................................... VII-10
7.4. Kebutuhan Listrik .................................................................... VII-11
7.5. Kebutuhan Bahan Bakar .......................................................... VII-11
7.6. Unit Pengolahan Limbah.......................................................... VII-13
7.7. Spesifikasi Peralatan Utilitas .................................................... VII-17
BAB VIII LOKASI DAN TATA LETAK PABRIK ......................................VIII-1
8.1. Lokasi Pabrik ............................................................................ VIII-1
8.2. Tata Letak Pabrik ...................................................................... VIII-3
8.3. Perincian Luas Tanah ................................................................ VIII-5
BAB IX ORGANISASI DAN MANAJEMEN PERUSAHAAN .................. IX-1
9.1. Pengertian Organisasi dan Manajemen ........................................ IX-1
9.2. Bentuk Badan Usaha ................................................................... IX-1
9.3. Struktur Organisasi ..................................................................... IX-2
9.4. Uraian Tugas, Wewenang, dan Tanggung Jawab......................... IX-3
9.5. Sistem Kerja ............................................................................... IX-7
9.6. Kesejahteraan Tenaga Kerja ...................................................... IX-11
BAB X EKONOMI DAN PEMBIAYAAN ....................................................X-1
10.1. Modal Investasi ........................................................................... X-1
10.2. Biaya Produksi Total ................................................................... X-4
10.3. Total Penjualan ........................................................................... X-5
10.4. Perkiraan Rugi/Laba Usaha ......................................................... X-5
10.5. Analisa Aspek Ekonomi .............................................................. X-5
BAB XI KESIMPULAN ................................................................................ XI-1
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN A PERHITUNGAN NERACA MASSA
LAMPIRAN B PERHITUNGAN NERACA ENERGI
LAMPIRAN C PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN
LAMPIRAN D PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN UTILITAS
LAMPIRAN E PERHITUNGAN ASPEK EKONOMI
8/19/2019 USU Rancang
7/309
Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether SulfonatKapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009.USU Repository © 2009
DAFTAR GAMBAR
Gambar 6.1 Blok Diagram Sistem Pengendalian Feedback ............................. VI-4
Gambar 6.2 Sebuah loop Pengendalian ........................................................... VI-5
Gambar 6.3 Suatu Proses Terkendali ............................................................... VI-5
Gambar 6.4 Alat-Alat Pengendali Pada Pabrik Shampoo ............................... VI-11
Gambar 6.5 Tingkat Kerusakan di Suatu Pabrik ............................................ VI-12
Gambar 8.1 Tata Letak Lokasi Pabrik ......................................................... VIII-11
Gambar 9.1 Struktur Organisasi Perusahaan .................................................. IX-13
Gambar LD.1 Diagram RF .............................................................................. LD-95
Gambar LE.1 Harga Peralatan Untuk Tangki Penyimpanan ............................... LE-5
Gambar LE.2 Grafik BEP ................................................................................ LE-31
8/19/2019 USU Rancang
8/309
Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether SulfonatKapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009.USU Repository © 2009
DAFTAR TABEL
Tabel 1.1 Perkembangan Ekspor-Impor Shampoo di Indonesia ......................... I-2
Tabel 3.1 Neraca Massa di Unit Reaktor 101 ...................................................III-1
Tabel 3.2 Neraca Massa di Unit Mixer 101 .....................................................III-1
Tabel 3.3 Neraca Massa di Unit Dekanter 101 .................................................III-2
Tabel 3.4 Neraca Massa di Unit Reaktor 102 ...................................................III-2Tabel 3.5 Neraca Massa di Unit Mixer 102 .....................................................III-2
Tabel 3.6 Neraca Massa di Unit Mixer 201 .....................................................III-3
Tabel 4.1 Neraca Panas di Reaktor (R-101) .................................................... IV-1
Tabel 4.2 Neraca Panas di Reaktor (R-102) .................................................... IV-1
Tabel 4.3 Neraca Panas di Mixer (M-201) ...................................................... IV-1
Tabel 4.4 Neraca Panas di Cooler (E-201) ...................................................... IV-2
Tabel 6.1 Daftar Penggunaan Instrumentasi.................................................. VI-10
Tabel 7.1 Kebutuhan Steam........................................................................... VII-1
Tabel 7.2 Kebutuhan Air Pendingin .............................................................. VII-2
Tabel 7.3 Kebutuhan Air Proses pada Alat .................................................... VII-3
Tabel 7.4 Pemakaian Air Untuk Berbagai Kebutuhan .................................... VII-3
Tabel 7.5 Kualitas Air Sungai Deli ................................................................ VII-4
Tabel 8.1 Perincian Luas Tanah ................................................................... VIII-5
Tabel 8.2 Keterangan Gambar ...................................................................... VIII-6
Tabel 9.1 Jumlah Tenaga Kerja Beserta Tingkat Pendidikan .......................... IX-8
Tabel 9.2 Gaji Karyawan ............................................................................. IX-9
Tabel LA.1 Komposisi Berbagai Bahan Dalam Shampoo .............................. LB-1
Tabel LE.1 Perincian Harga Bangunan ........................................................... LE-2
Tabel LE.2 Indeks Marshall dan Swift ........................................................... LE-3
Tabel LE.3 Perincian Harga Peralatan Proses ................................................. LE-6
Tabel LE.4 Perincian Harga Peralatan Utilitas ................................................ LE-7
8/19/2019 USU Rancang
9/309
Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether SulfonatKapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009.USU Repository © 2009
Tabel LE.5 Sarana Transportasi...................................................................... LE-9
Tabel LE.6 Perincian Gaji Pegawai .............................................................. LE-16
Tabel LE.7 Perincian Biaya Kas .................................................................. LE-18
Tabel LE.8 Perincian Modal Kerja ................................................................. LE-19
Tabel LE.9 Aturan Depresiasi Sesuai UU R.I No. 17 Thn. 2000 ...................... LE-21
Tabel LE.10 Perkiraan Biaya Depresiasi ....................................................... LE-21
8/19/2019 USU Rancang
10/309
Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether SulfonatKapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009.USU Repository © 2009
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Dalam era industrialisasi dewasa ini, pembangunan nasional yang mantap
harus diimbangi dengan peningkatan pertumbuhan ekonomi yang didukung oleh
sektor industri yang canggih, maju dan berdaya saing kuat. Pengembangan
industri juga diusahakan terhadap perluasan kesempatan dan lapangan pekerjaan,
sehingga sumber daya manusia termanfaatkan.
Indonesia merupakan negara yang kaya akan bahan-bahan alam berpotensi
dan sangat bervariasi. Sumber bahan alam tersebut dapat digunakan untuk
berbagai kebutuhan seperti sebagai bahan pangan, kosmetik, obat-obatan, bahan
baku industri, insektisida, bahan pemberi citra rasa ( flavour ) dan wangi-wangian
( perfume) dan lain-lain. Hal ini memacu kita untuk melakukan pengembangan
dalam memproduksi produk-produk yang bermutu.
Shampoo sejak dahulu telah dikenal khalayak ramai sebagai salah satu
jenis kosmetik yang paling banyak digunakan. Hingga saat ini hasil produksi
shampoo di Indonesia dipasarkan dalam negeri maupun keluar negeri. Mengingat
potensi dan prospek perkembangan shampoo di masa mendatang sebagai suatu
jenis kosmetik yang sangat dibutuhkan (sesuai dengan tabel 1.1), sehingga
diperlukan suatu ekspansi dengan dorongan dari para investor agar bernilai
ekonomi tinggi dan menciptakan lapangan kerja baru. Mengingat shampoo ini
banyak digunakan oleh masyarakat, perlu juga diperhatikan kualitas bahan bakuyang akan digunakan yaitu dari segi komposisi atau bahan yang terkandung dalam
shampoo. Selain itu, pemilihan bahan baku shampoo dalam hal ini bahan baku
utama (sodium lauryl ether sulphate) sangat berpengaruh juga pada
perkembangan pabrik sendiri.
8/19/2019 USU Rancang
11/309
Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether SulfonatKapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009.USU Repository © 2009
Tabel 1.1 Perkembangan ekspor-impor shampoo di Indonesia
Tahun Jumlah impor (kg) Jumlah ekspor (kg)
2002 8.106.941 5.330.160
2003 10.945.261 5.333.146
2004 18.592.913 5.137.151
2005 18.714.339 5.803.913
2006 18.424.775 6.111.579
(Sumber : Badan Pusat Statistik, 2006)
1.2. Perumusan masalah
Mengingat sampai saat ini kebutuhan akan shampoo begitu meningkat dan
pembuatan shampoo berkualitas dalam skala industri lebih sedikit di Indonesia,
sementara masyarakat Indonesia lebih suka menggunakan produk yang
berkualitas baik sehingga perlu dilakukan suatu pengembangan untuk
memproduksi shampoo yang berkualitas untuk menarik konsumen dengan
berbagai variasi keunggulan.
1.3. Tujuan PraRancangan Pabrik
Tujuan rancangan pabrik pembuatan shampoo adalah untuk
mengaplikasikan ilmu Teknik Kimia yang meliputi neraca massa, neraca energi,
operasi teknik kimia, utilitas dan ilmu teknik kimia lainnya sehingga dapat
memberi gambaran kelayakan perancangan pabrik pembuatan shampoo.
1.4. Manfaat PraRancangan Pabrik
Manfaat dari pra perancangan pabrik pembuatan shampoo ini adalah untuk
memberi gambaran tentang kelayakan pra rancangan pabrik pembuatan shampoo.
8/19/2019 USU Rancang
12/309
Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether SulfonatKapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009.USU Repository © 2009
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Shampoo
Shampoo adalah produk perawatan rambut yang digunakan untuk
menghilangkan minyak, debu, serpihan kulit, ketombe, partikel-partikel kotor
yang berasal dari lingkungan dan kotoran lain dari rambut. Perkataan shampoo
berasal dari kata champna yang berasal dari bangsa Anglo-Indian yang berarti
memijat. Awalnya shampoo ini berasal dari bunga Michelia champaca yang
secara tradisional digunakan untuk membuat rambut menjadi wangi. Pada tahun
1759, salah satu pengusaha di Inggris bernama Mahomed memperkenalkan
shampoo untuk mandi yang kemudian dikenal dengan istilah Mahomed's Indian
Vapour Baths. Akhirnya pada tahun 1930, Kasey Hebert memperkenalkan
shampoo ini untuk rambut dengan penambahan herbal-herbal. (Sumber :
wikipedia, 2008)
Pada zaman dahulu, di Indonesia shampoo dibuat dari kulit ari dan jerami
padi. Kulit ari dan jerami padi ini dibakar dalam abu dan ditambahkan bahan
alkali, lalu dicampur dengan air sehingga berbentuk seperti bubur. Shampoo ini
dapat membersihkan rambut tetapi menyebabkan rambut menjadi sangat kering.
Setelah itu minyak kelapa digunakan untuk melembabkan rambut tersebut.
Shampoo bekerja dengan melepaskan minyak alami rambut. Sebum adalah
minyak yang disekresi oleh folikel rambut yang siap diserap oleh untaian rambutdan membentuk lapisan pelindung. Sebum melindungi struktur protein rambut
dari kerusakan, tetapi perlindungan ini menyebabkan suatu akibat lain. Akibat itu
adalah rambut cenderung mengumpulkan kotoran dan serpihan dari kulit kepala
dan rambut. Surfaktan melepaskan sebum dari pori-pori rambut dan dengan
demikian kotoran pada rambut dapat dilepaskan.
Baik sabun dan shampoo mengandung surfaktan. Sabun mengikat minyak
dengan daya afinitas yang lebih besar daripada yang dibutuhkan. Sedangkan
http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Perawatan_rambut&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Perawatan_rambut&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/wiki/Rambuthttp://id.wikipedia.org/wiki/Rambuthttp://id.wikipedia.org/wiki/Rambuthttp://en.wikipedia.org/wiki/Michelia_champacahttp://en.wikipedia.org/wiki/Michelia_champacahttp://en.wikipedia.org/wiki/Michelia_champacahttp://id.wikipedia.org/wiki/Rambuthttp://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Perawatan_rambut&action=edit&redlink=1
8/19/2019 USU Rancang
13/309
Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether SulfonatKapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009.USU Repository © 2009
shampoo menggunakan jenis surfaktan yang berbeda yang seimbang untuk
menghindari pelepasan minyak alami rambut secara berlebihan dari rambut.
Mekanisme kimia shampoo yang mendasari pembersihan rambut adalah mirip
dengan sabun tradisional. Rambut yang tidak rusak mempunyai permukaan
hidrofobik dimana lemak dari kulit seperti sebum melekat, tetapi air pertama kali
tetap ditolak. Lemak tidak mudah dilepaskan dari rambut dengan pembilasan
menggunakan air tawar. Surfaktan anionik secara substansi menghilangkan
ketegangan permukan antarmuka dan memperhitungkan pemindahan sebum dari
pori rambut. Material minyak non polar pada pori rambut dilarutkan dalam
struktur misel surfaktan shampoo dan dihilangkan selama pembilasan. Pembusaan
terjadi karena pemijatan shampoo pada kulit kepala.
Beberapa sifat-sifat shampoo secara umum antara lain :
1. Bersifat homogen
2. Memiliki warna tergantung pada warna yang dinginkan
3. Memiliki aroma tergantung parfum yang diberikan
4. Memiliki pH antara 5,5 – 6,5
5. Mengandung surfaktan anionik aktif sebesar 12 – 14
6. Specific gravity sebesar 1,02 – 1,05 gr/cm3
(Sumber : wikipedia, 2008)
Formula shampoo yang dibuat biasanya digunakan untuk memaksimalkan
kualitas-kualitas seperti di bawah ini :
1. Kemudahan membilas
2. Akhir yang baik setelah pencucian rambut
3. Meminimalkan iritasi mata dan kulit
4. Tidak ada kerusakan pada rambut
5. Terasa lebih tebal dan lembut
6. Terasa harum
7. Tidak mengandung racun
8. Kandungan shampoo dapat diuraikan dengan baik
9. Derajat keasaman (pH) tidak kurang dari 7
8/19/2019 USU Rancang
14/309
Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether SulfonatKapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009.USU Repository © 2009
Beberapa shampoo ada yang berbentuk mutiara karena adanya penambahan
butiran-butiran yang kecil sekali dari beberapa bahan seperti glikol, derivasi
secara kimia dari asam sitrat. Beberapa produk shampoo dibuat untuk
menghindari kerusakan rambut yang diakibatkan oleh radiasi sinar ultraviolet.dan
shampoo juga dibuat dengan perlakuan medis.
2.1.1 Jenis-jenis Shampoo Berdasarkan Bentuknya
Berdasarkan bentuknya, shampoo dapat dibedakan menjadi beberapa jenis
antara lain
a. Shampoo Padat
Shampoo padat atau shampoo batangan menggunakan surfaktan sabun dan
atau surfaktan lain yang sesuai untuk diformulasi seperti padatan. Sabun
padatan ini harus dilarutkan terlebih dahulu sebelum digunakan.
b. Shampoo Jeli/Gel
Shampoo jeli/gel ini dibuat dengan meningkatkan viskositas dari shampoo
cair biasa. Shampoo ini tidak dapat mengalir tetapi tidak padat, shampoo
ini digunakan dengan cara mengoleskannya pada kulit atau rambut. Pada
zaman dahulu, shampoo ini dibuat dengan melarutkan sabun sodium ke
dalam air panas.
c. Shampoo Pasta/Krim
Shampoo dalam bentuk pasta biasanya dipasarkan dalam bentuk tube atau
botol. Shampoo ini basah dan lebih mudah digunakan daripada shampoo
padat serta lebih cepat larut.
d. Shampoo Kering
Shampoo kering ini berbentuk seperti tepung dan dibuat tanpa
menggunakan air.
2.1.2 Jenis-jenis Shampoo Berdasarkan Kegunaannya
a. Shampoo Anti ketombe
Perusahaan-perusahaan telah mengembangkan shampoo yang secara
khusus dibuat untuk anti ketombe. Shampoo ini mengandung fungisida
8/19/2019 USU Rancang
15/309
Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether SulfonatKapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009.USU Repository © 2009
seperti ketoconazole , zinc pyrithione dan selenium sulfide yang digunakan
untuk mengurangi atau membunuh Malassezia furfur . Tar batubara dan
turunan senyawa silikat sering digunakan.
b. Shampoo Alami
Beberapa perusahaan menggunakan bahan-bahan alami (bahan-bahan dari
tumbuh-tumbuhan) seperti ekstrak tanaman atau minyak-minyak tanaman.
Bahan-bahan tambahan ini dikombinasi dengan satu atau lebih surfaktan.
c. Shampoo Bayi
Shampoo untuk bayi dan anak-anak dibuat dengan efek iritasi yang sangat
kecil dan biasanya cenderung diproduksi dengan sangat sedikit
menyebabkan kepedihan pada mata. Hal ini disempurnakan dengan satu
atau lebih formulasi di bawah ini :
1. Produk ini kontak dengan mata setelah mengalir dari atas kepala
dengan aliran yang begitu kecil.
2. Menyesuaikan pH shampoo dengan pH air mata dan dibuat dengan
menyesuaikan juga dengan keadaan kulit kepala.
3. Menggunakan satu surfaktan atau dikombinasi untuk membuat iritasi
yang sangat kecil.
4. Menggunakan surfaktan anionik dalam bentuk polietoksilat sintesis
glikolemak dan atau polietoksilat sintetis monogliserida, dimana
surfaktan menetralkan kepedihan mata dari surfaktan yang lain tanpa
membuat pengaruh anastesi dari alkil polietoksilat atau alkil fenol
polietoksilat.
Perbedaan dalam keempat formulasi di atas tidak mengatasi secara
lengkap kontroversi penggunaan kandungan-kandungan shampoo untuk
meredakan kepedihan mata oleh kandungan-kandungan lain. Formulasi 3
dan 4 sering menghasilkan keberagaman surfaktan yang digunakan pada
shampoo bayi daripada shampoo-shampoo lain. Surfaktan sulfonat
monoanionik dan peningkatan viskositas atau penstabilan busa
alkanolamida lebih sering terlihat pada shampoo-shampoo lain.
http://en.wikipedia.org/wiki/Ketoconazolehttp://en.wikipedia.org/wiki/Ketoconazolehttp://en.wikipedia.org/wiki/Ketoconazolehttp://en.wikipedia.org/wiki/Zinc_pyrithionehttp://en.wikipedia.org/wiki/Zinc_pyrithionehttp://en.wikipedia.org/wiki/Selenium_sulfidehttp://en.wikipedia.org/wiki/Selenium_sulfidehttp://en.wikipedia.org/wiki/Malassezia_furfurhttp://en.wikipedia.org/wiki/Malassezia_furfurhttp://en.wikipedia.org/wiki/Malassezia_furfurhttp://en.wikipedia.org/wiki/Malassezia_furfurhttp://en.wikipedia.org/wiki/Selenium_sulfidehttp://en.wikipedia.org/wiki/Zinc_pyrithionehttp://en.wikipedia.org/wiki/Ketoconazole
8/19/2019 USU Rancang
16/309
Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether SulfonatKapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009.USU Repository © 2009
d. Shampoo Hewan
Shampoo pada hewan seperti anjing dan kucing harus diformulasi secara
khusus karena kulit hewan-hewan ini mempunyai lapisan-lapisan sel yang
sangat berbeda dengan kulit manusia. Kulit kucing mempunyai 2-3 lapisan
sel dan kulit anjing 3-5 lapisan. Sementara kulit manusia 10-15 lapisan. Ini
adalah contoh yang jelas mengapa shampoo bayi tidak digunakan pada
anjing, kucing atau binatang peliharaan lainnya.
Shampoo-shampoo hewan dapat mengandung insektisida atau bahan
pengobatan lainnya untuk pembersihan kulit dari parasit seperti kutu atau
kudis (luka-luka). Hal ini mengapa shampoo ini tidak pernah digunakan
pada manusia.
2.2 Dasar Pemilihan Bahan Baku
Pada proses pembuatan shampoo ini akan digunakan bahan utama yaitu
sodium lauryl ether sulfonate, dimana bahan ini dibuat dari lauryl ether (C12) dan
oleum. Jika persenyawaan lauryl (C12) ini digunakan pada shampoo, bahan ini
dapat menghasilkan busa sekaligus meningkatkan stabilitas busa, meningkatkan
kekuatan pencucian, memiliki kekentalan yang stabil, dan yang paling penting
adalah persenyawaan ini merupakan persenyawaan yang paling baik untuk
membuat surfaktan dibandingkan yang lain. Penggunaan oleum pada pembuatan
shampoo ini hanya dimaksudkan untuk membantu proses pembuatan sodium
lauryl ether sulfonate yaitu pada proses sulfonasi.
2.3 Deskripsi Pembuatan Shampoo2.3.1 Proses Pembuatan Sodium Lauryl Ether Sulfonat
Lauryl ether dicampurkan dengan oleum 20% di sulfonator (R-101) yang
dilengkapi dengan pengaduk dan jaket0 pendingin, dipanaskan pada suhu 46oC
dengan tekanan 1 atm, waktu tinggal 4 jam. Reaksinya adalah sebagai berikut :
C12H25OC2H4OH + SO3 + H2SO4 C12H25OC2H4O SO3H + H2SO4
Lauryl ether oleum 20% lauryl ether sulfonat As. Sulfat
8/19/2019 USU Rancang
17/309
Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether SulfonatKapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009.USU Repository © 2009
Dalam reaksi ini, asam sulfat tidak ikut bereaksi. Hasil keluaran sulfonator
berupa lauryl ether sulfonat, lauryl ether , ether dan asam sulfat. Hasil keluaran ini
kemudian dimasukkan ke dalam mixer (M-101) dimana air ditambahkan sampai
konsentrasi asam sulfat dari 99% menjadi 78%. Lalu campuran dari mixer (M-
101) menuju dekanter (FL-101). Di dalam dekanter inilah terjadi proses
pemisahan lauryl ether , ether dan asam sulfat karena memiliki perbedaan densitas
yang tinggi. Selain berdasarkan perbedaan densitas, pemisahan asam sulfat dan
lauryl ether sulfonat ini terjadi karena kedua zat ini tidak saling larut.
Kemudian lauryl ether sulfonat ini dinetralisasi dengan menggunakan
NaOH 20% di dalam neutralizer (R-102) dengan temperatur operasi 51oC dimana
reaksinya sebagai berikut :
C12H25OC2H4O SO3H + NaOH C12H25OC2H4O SO3 Na + H2O
lauryl ether sulfonat Sodium lauryl ether sulfonat
Hasil keluaran sodium lauryl ether sulfonat ini kemudian digunakan untuk
pembuatan shampoo.
2.3.2 Proses Pembuatan Shampoo
Air yang telah dipanaskan pada suhu 60oC dimasukkan ke dalam mixer (M-
201), selanjutnya dimasukkan EDTA, ethylene glycol monostearate. Setelah
campuran ini larut, lalu dimasukkan sodium lauryl ether sulfonate dan di aduk
lagi sampai homogen. Penambahan sodium lauryl ether sulfonate ini di gunakan
agar shampoo yang dihasilkan dapat memberikan busa. Setelah tercapai kondisiyang homogen, campuran ini kemudian didinginkan sampai suhu 40oC dan
selanjutnya ke dalam mixer (M-202) akan dimasukkan sodium lauryl sarcisonate,
cocoamido prophyl betain, lauryl glucuside, coconut diethanol amide,
dimethiconol dan poliquartenium dan di aduk sampai homogen.
Kemudian campuran ini ditambahkan hydantoin, citric acid, pewarna dan
parfum shampoo. Seluruh bahan ini akan dicampur sampai homogen. Campuran
homogen (shampoo) ini selanjutnya dimasukkan ke storage tank (TT-201). Pada
8/19/2019 USU Rancang
18/309
Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether SulfonatKapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009.USU Repository © 2009
storage tank ini shampoo dibiarkan sampai suhu ruang (25oC – 30oC) sebelum di
kemas ( packing) dan dipasarkan.
2.4 Bahan-bahan Baku Pembuatan Shampoo
2.4.1 Sodium Lauryl Ether Sulfonate
Sifat-sifat umum :
1. Merupakan surfaktan anionic sebesar 68% - 73%
2. Memiliki nilai pH sebesar 7,0 – 9,0
3. Mengandung sodium sulfat sebesar 1% (maksimum)
4. Mengandung sodium klorida sebesar 0,1% (maksimum)
5. Mengandung dioksan sebesar 30 ppm (maksimum)
6. Merupakan pasta berwarna kuning transparan
7. Dibuat dari fatty alcohol
8. Biasanya digunakan sebagai surfaktan pada pembersih dalam bahan
kosmetik
2.4.2 Oleum 20%
Sifat-sifat umum :
1. Berat molekul : 178,14 gr/mol
2. Titik didih : 327,61oC
3. Titik leleh : 21oC
4. Densitas : 1930 kg/m3
5. Viskositas : 8,7 cp
6. berwujud cair
7. tidak berwarna
8. Bersifat menarik air dan mudah larut dalam air
9. Sangat korosif dan mudah meledak
10. Bahan pengoksidasi yang sangat kuat
8/19/2019 USU Rancang
19/309
Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether SulfonatKapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009.USU Repository © 2009
2.4.3 Natrium Hidroksida
Sifat-sifat umum :
1. Berat molekul : 40 gr/mol
2. Titik didih : 1390oC
3. Titik leleh : 323oC
4. Temperatur kritis : 2546,85oC
5. Tekanan kritis : 249,998 atm
6. Kapasitas panas : -36,56 kkal/kg.oC
7. Densitas : 1090,41 kg/m3
8. Panas pembentukan : -47,234 kkal/kmol
9. Merupakan padatan berwarna putih
10. Dapat mengabsorpsi uap air dan CO2 dari udara
11. mudah larut dalam air
2.4.4 Sodium Lauryl Sarcosinate
Sifat-sifat umum :
1. Merupakan surfaktan anionik
2. Merupakan cairan tak bewarna
3. Larut dalam pelarut organic, glikol dan gliserin
4. Dapat menghasilkan busa
5. Tegangan permukaan : 27,2 mN/m
6. Konsentrasi misel kritis : 2,35 gr/L
7. Banyak digunakan pada industri shampoo, sabun dan pasta gigi.
2.4.5 Cocoamido Prophyl Betain
Sifat-sifat umum :
1. Spesifik gravity : 1,045 – 1,070 (20oC)
2. Memiliki nilai pH sebesar 6,0 – 7,5
3. Kandungan air sebesar 63% – 65%
4. Mengandung natrium klorida sebesar 4,5% - 6,0%
5. Mengandung monoklorasetat lebih kecil dari 5 ppm
8/19/2019 USU Rancang
20/309
Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether SulfonatKapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009.USU Repository © 2009
6. Mengandung amin amida maksimal 3%
7. Mengandung gliserin maksimal 3%
8. Mengandung asam glikolat maksimal 7000 ppm
2.4.6 Coconut Diethanol Amide
Sifat-sifat umum :
1. Mengandung amida minimal 90%
2. Memiliki nilai pH sebesar 8,0 – 10,0
3. Mengandung amina bebas sebesar 5% (maksimum)
4. Viskositas pada 20oC sebesar 800 mPas
5. Merupakan cairan berwarna kuning
6. Merupakan bahan pembuat busa
2.4.7 Lauryl Glucuside
Sifat-sifat umum :
1. Kandungan air sebesar 47% - 50%
2. Memiliki nilai pH sebesar 11,5 – 12,5
3. Mengandung free fatty alcohol sebesar 1,0% (maks)
4. Viskositas (40oC) sebesar 2000 – 4000 m.Pa.s
5. Densitas (40oC) 1,07 – 1,08 gr/cm3
6. Kandungan abu sebesar 2,0% (maks)
7. Dibuat dari glukosa dan lauril alkohol
2.4.8 Dimethiconol
Sifat-sifat umum :
1. Merupakan cairan kental berwarna putih seperti susu
2. Mengandung padatan sebesar 52%
3. Viskositas pada suhu 25oC sebesar 500 cps
4. Memiliki nilai (pH) sebesar 6-8
5. Mengandung dimetikonol
6. Tidak dapat terbakar
8/19/2019 USU Rancang
21/309
Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether SulfonatKapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009.USU Repository © 2009
2.4.9 Poliquartenium
Sifat-sifat umum :
1. Viskositas 350 cps
2. Mengandung 0,8 – 1,1 % nitrogen (N2)
3. Digunakan sebagai pelembab pada bahan kosmetik
2.4.10 EDTA
Sifat-sifat umum :
1. Berat molekul : 292 gr/mol
2. Densitas : 0,86 gr/cm3
3. Titik leleh : 237 – 245oC
4. Terdekomposisi pada suhu 245oC
5. Kelarutan dalam air sebesar 0,1 gr/l (20oC)
6. Kelarutan dalam air sebesar 0,5 gr/l (90oC)
7. Dibuat dari 1,2 diaminoetana, formaldehid, air dan natrium sianida
2.4.11 Ethylene Glycol Mono Stearate
Sifat-sifat umum :
1. Berwarna putih kekuking-kuningan
2. Warna menurut Lovibond 5¼” sebesar 2,5 R 15Y (maks)
3. Mengandung air sebanyak 1,0% (maksimum)
4. Titik leleh : 55-60oC
5. Angka asam : 2 (maks)
6. Angka iodine : 2 (maks)
7. Angka penyabunan : 178-188
2.4.12 Hydantoin
Sifat-sifat umum :
1. Berat molekul : 100,076 gr/mol
2. Titik leleh : 220oC
3. Kelarutan dalam air : 39,7 gr/L (100o
C)
8/19/2019 USU Rancang
22/309
Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether SulfonatKapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009.USU Repository © 2009
4. Merupakan hasil sintesis dari 5-metildantoin dan potassium sianat
5. banyak digunakan dalam industri farmasi dan bahan kosmetik
6. Banyak terdapat dan buah jeruk atau buah asam-asaman
7. Banyak digunakan sebagai bahan aditif pada bahan makanan
2.4.13 Citric Acid
Sifat-sifat umum :
1. Berat molekul : 192,123 gr/mol
2. Densitas : 1,665 gr/cm3
3. Titik leleh : 153oC
4. Titik didih : 175oC
5. Kelarutan dalam air : 133 gr/100 mm (20oC)
6. Merupakan serbuk kristal berwarna putih
7. Larut dalam etanol anhidrat pada suhu 15oC
8. Banyak terdapat dan buah jeruk atau buah asam-asaman
9. Banyak digunakan sebagai bahan aditif pada bahan makanan
2.4.14 Parfum (Green Silk)
1. Berat molekul : 322 gr/mol
2. Merupakan zat cair bening
3. Memiliki indeks bias 1,446 – 1,466 (20oC)
4. Berwarna agak kekuning-kuningan
5. Banyak digunakan sebagai bahan aditif
2.4.15 Pewarna
1. Densitas cairan sebesar 0,49 gr/cm3
2. Memiliki nilai pH sebesar 8,5 – 9,5
3. Merupakan serbuk berwarna merah gelap kecoklat-coklatan
8/19/2019 USU Rancang
23/309
Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether SulfonatKapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009.USU Repository © 2009
2.4.16 Air (H2O)
Sifat-sifat umum :
1. Berat molekul : 18,016 gr/mol
2. Densitas : 0,99708 gr/cm3 (25oC)
3. Titik didih : 100oC (1 atm)
4. Titik beku : 0oC (1 atm)
5. Viskositas : 0,8937 cp (25oC)
6. Tekanan uap : 23,76 mmHg (25oC)
7. Kapasitas panas : 1 kal/g
8. Panas laten peleburan (es) : 80 kal/g
9. Panas laten pengembunan : 540 kal/g
10. Sebagai pelarut universal
11. Merupakan cairan yang tidak berwarna dan berbau
8/19/2019 USU Rancang
24/309
Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether SulfonatKapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009.USU Repository © 2009
BAB III
NERACA MASSA
Kapasitas pabrik : 8.000 kg/tahun
Waktu operasi : 340 hari/tahun
Basis perhitungan : 1 jam operasi
Satuan operasi : kg/jam
3.1 Reaktor 101 (R-101)
Tabel 3.1 Neraca Massa di Unit Reaktor 101
BahanMasuk(kg/jam) Keluar (kg/jam)
1 2 3
Lauril Eter Sulfat - - 69,7197
Lauryl ether 52,2500 - 0,5225
Ether 2,7500 - 2,7500
Asam Sulfat - 71,7870 71,7870
Air - 0,9087 0,9087
SO3 - 18,1739 0,1817Sub total 55,0000 90,8696 -
Total 145,8696 145,8696
3.2 Mixer 101 (M-101)
Tabel 3.2 Neraca Massa di Unit Mixer 101
Bahan Masuk (kg/jam)Keluar
(kg/jam)
3 4 5
Lauril Eter Sulfat 69,7197 - 69,7197Lauryl Ether 0,5225 - 0,5225
Ether 2,7500 - 2,7500
Asam Sulfat 71,7870 - 72,0096
Air 0,9087 19,4017 20,2695
SO3 0,1817 - -
Sub total 145,8696 19,4017 -
Total 165,2713 165,2713
8/19/2019 USU Rancang
25/309
Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether SulfonatKapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009.USU Repository © 2009
3.3 Dekanter 101 (FL-101)
Tabel 3.3 Neraca Massa di Unit Dekanter 101
BahanMasuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)
5 6 7
Lauril Eter Sulfat 69,7197 69,7197 0,0000
Lauryl Ether 0,5225 0,0261 0,4964
Ether 2,7500 0,1375 2,6125
Asam Sulfat 72,0096 3,6005 68,4091
Air 20,3104 1,0155 19,2949
Sub total 74,4993 90,8129
Total 165,3122 165,3122
3.4 Reaktor 102 (R-102)
Tabel 3.4 Neraca Massa di Unit Reaktor 102
BahanMasuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)
6 10 11
SodiumLauril Eter Sulfat - - 73,9208
NaOH - 8,9061 0,0000
Lauryl Ether 0,0261 - 0,0261
Ether 0,1375 - 0,1375
Asam Sulfat 3,6005 - 3,6005
Air 1,0155 35,6245 40,6478
Lauril Eter Sulfat 69,7197 - 0,6972
Sub total 74,4993 44,5306
Total 119,0299 119,0299
3.5 Mixer 102 (M-102)
Tabel 3.5 Neraca Massa di Unit Mixer 102
BahanMasuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)
8 9 10
NaOH 8,9061 - 8,9061
Air 0,1818 35,4427 35,6245
Subtotal 9,0879 35,4427
Total 44,5306 44,5306
8/19/2019 USU Rancang
26/309
Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether SulfonatKapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009.USU Repository © 2009
3.6 Mixer 201 (M-201)
Tabel 3.6 Neraca Massa di Unit Mixer 201
Bahan
Masuk(kg/jam)
Keluar(kg/jam)
12 13 14 17 15
Sodium Lauril EterSulfat 119,0299 119,0299
Sodium Lauril Eter
Coocoamido P Betain
Coconut Diethanolamide
lauryl glucosideDimethiconol
Poliquartenium
EDTA 0,9919 0,9919
Ethylene GlycolM.stearat 39,6766 39,6766
Hydantoin
Asam Sitrat
Parfum
Pewarna
Air 649,7050 649,7050
Subtotal 119,0299 0,9919 39,6766 649,7050
Total 809,4035 809,4035
8/19/2019 USU Rancang
27/309
Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether SulfonatKapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009.USU Repository © 2009
3.7 Mixer 202 (M-202)
Tabel 3.7 Neraca Massa di Unit Mixer 202 Lanjutan
BahanMasuk (kg/jam)
16 18 19 20 21 22
Sodium Lauril Eter Sulfat 119,0299
Sodium Lauril Eter 49,5958
Coocoamido P Betain 49,5958
Coconut D. amide 14,8787
lauryl glucoside 39,6766
Dimethiconol 14,8787
Poliquartenium
EDTA 0,9919Ethylene Glycol mstearat 39,6766
Hydantoin
Asam Sitrat
Parfum
Pewarna
Air 649,7050
Tabel 3.7 Neraca Massa di Unit Mixer 202 (Sambungan)
Bahan Masuk (kg/jam)Keluar
(kg/jam)
23 24 25 26 27 28
Sodium Lauril Eter Sulfat 119,0299
Sodium Lauril Eter 49,5958
Coocoamido P Betain 49,5958
Coconut D. amide 14,8787
lauryl glucoside 39,6766
Dimethiconol 14,8787
Poliquartenium 2,9757 2,9757
EDTA 0,9919
Ethylene Glycol mstearat 39,6766
Hydantoin 1,9838 1,9838
Asam Sitrat 2,4798 2,4798
Parfum 5,9515 5,9515
Pewarna 0,4960 0,4960
Air 649,7050
Total massa masuk = total massa keluar = 991,9161 kg/jam
8/19/2019 USU Rancang
28/309
Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether SulfonatKapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009.USU Repository © 2009
= 8094,0351 ton/tahun
BAB IV
NERACA PANAS
Basis Perhitungan : 1 hari operasi
Satuan Operasi : kJ/jam
Temperatur Basis : 25oC (298,15 K)
4.1 Reaktor (R-101)
Tabel 4.1 Neraca Panas di Reaktor (R-101)
Komponen Masuk (kJ/jam) Keluar (kJ/jam)
Umpan 593,1392 -
Produk - 3.173,6647
Steam 282.323,4226 -
Reaksi - 279.742,8972
Total 282.916,5618 282.916,5618
4.2 Reaktor (R-102)
Tabel 4.2 Neraca Panas di Reaktor (R-102)
Komponen Masuk (kJ/jam) Keluar (kJ/jam)
Umpan 3.428,4789 -
Produk - 9.774,8707
Steam 1.436.266,159 -
Reaksi - 1.429.915,1546
Total 1.439.690,0253 1.439.690,0253
4.3 Mixer (M-201)
Tabel 4.3 Neraca Panas di Mixer (M-201)
Komponen Masuk (kJ/jam) Keluar (kJ/jam)
Umpan 69774,1532 -
Produk - 110.494,8459
Steam 40.720,6927 -
Total 110.494,8459 110.494,8459
8/19/2019 USU Rancang
29/309
Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether SulfonatKapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009.USU Repository © 2009
4.3 Cooler (E-201)
Tabel 4.3 Neraca Panas di Cooler (E-201)
KomponenMasuk
(kJ/jam) Keluar (kJ/jam)
Umpan 110.494,8459 -
Produk - 47.246,2717
Air pendingin -63.248,5743 -
Total 47.246,2717 47.246,2717
8/19/2019 USU Rancang
30/309
Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether SulfonatKapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009.USU Repository © 2009
BAB V
SPESIFIKASI PERALATAN
Dari hasil perhitungan peralatan pada Lampiran C, maka dibuatlah data
spesifikasi peralatan yang digunakan pada Pra-rancangan Pabrik Pembuatan
Shampoo sebagai berikut :
5.1 Tangki Penyimpanan Lauril Eter (TT-101)
Fungsi : Untuk menyimpan lauril eter
Jenis : Silinder vertikal dengan dasar dan tutup datar
Bahan konstruksi : Baja karbon SA-283 grade C
Kondisi penyimpanan : T = 300C ; P = 1 atm
Jumlah : 1 unit
Kapasitas tangki : 10,4485 m3
Diameter tangki : 2,2000 m
Tinggi silinder : 2,7500 m
Tinggi tangki : 2,7500 m
Pdesain : 244,1944 kPa
Tebal silinder : 0,2769 in
5.2 Pompa Tangki Penyimpanan Lauril Eter (J-101)
Fungsi : Untuk memompa lauril eter ke reaktor (R-101)
Jenis : Pompa sentrifugal
Jumlah : 1 unit
Spesifikasi :
- Debit pompa : 0,0001 ft3
/s
8/19/2019 USU Rancang
31/309
Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether SulfonatKapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009.USU Repository © 2009
- Diameter pompa : 0,1618 in
- Schedule number : 40
- Kecepatan alir : 0,25 ft/s
- Total friksi : 1,5785 ft.lbf/lbm
- Kerja poros : 4,5785 ft.lbf/lbm
- Daya pompa : 1/2 hp
- Bahan konstruksi : Commercial steel
5.3 Tangki Penyimpanan Oleum (TT-102)Fungsi : Untuk menyimpan oleum
Jenis : Silinder vertikal dengan dasar dan tutup datar
Bahan konstruksi : Stainless Stell SA-316 grade C
Kondisi operasi : T = 30oC ; P = 1 atm
Jumlah : 1 unit
Kapasitas tangki : 40,6794 m3
Diameter tangki : 3,4609 m
Tinggi silinder : 4,3262 m
Tinggi tangki : 4,3262 m
Pdesain : 203,4530 kPa
Tebal silinder : 0,0751 in
5.4 Pompa Tangki Penyimpanan Oleum (J-102)
Fungsi : Untuk memompa oleum ke reaktor (R-101)
Jenis : Pompa sentrifugal
Jumlah : 1 unit
Spesifikasi :
- Debit pompa : 0,0005 ft3/s
- Diameter pompa : 0,3010 in
- Schedule number : 40
- Kecepatan alir : 1,25 ft/s
8/19/2019 USU Rancang
32/309
Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether SulfonatKapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009.USU Repository © 2009
- Total friksi : 4,3129 ft.lbf/lbm
- Kerja poros : 7,3446 ft.lbf/lbm
- Daya pompa : 1/2 hp
- Bahan konstruksi : Commercial steel
5.5 Reaktor Sulfonasi (R-101)
Fungsi : Tempat terjadi reaksi sulfonasi
Jenis : Mixed flow reactor
Bahan konstruksi : Carbon steel SA-283 Grade C
Kondisi operasi : T = 46
o
C ; P = 1 atmJumlah : 1 unit
Kapasitas tangki : 0,2059 m3
Diameter tangki : 0,6589 m
Tinggi silinder : 0,8786 m
Tinggi tangki : 0,8786 m
Pdesain : 147,9354 kPa
Tebal silinder : 0,0622 in
Pengaduk : - Jenis pengaduk : Propeller 3 blades
- Diameter pengaduk : 0,7205 ft
- Kecepatan pengaduk : 0,5 rps
- Daya pengaduk : 1/2 hp
Jacket : - Diameter : 0,7097
- Tebal : 0,1527 in
5.6 Pompa Reaktor (J-103)
Fungsi : Untuk memompa campuran dari reaktor (R-101) ke
mixer (M-101)
Jenis : Pompa sentrifugal
Jumlah : 1 unit
Spesifikasi :
- Debit pompa : 0,0005 ft3/s
8/19/2019 USU Rancang
33/309
Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether SulfonatKapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009.USU Repository © 2009
- Diameter pompa : 0,2263 in
- Schedule number : 40
- Kecepatan alir : 1,25 ft/s
- Total friksi : 5,3741 ft.lbf/lbm
- Kerja poros : 11,3741 ft.lbf/lbm
- Daya pompa : 1/2 hp
- Bahan konstruksi : Commercial steel
5.7 Mixer (M-101)Fungsi : Untuk menurunkan konsentrasi asam sulfat
Jenis : Silinder vertikal dengan dasar ellipsoidal dan tutup datar
Bahan konstruksi : Stainless Stell SA-316 grade C
Kondisi operasi : T = 40oC ; P = 1 atm
Jumlah : 1 unit
Kapasitas tangki : 0,4941 m3
Diameter tangki : 0,8822 m
Tinggi silinder : 1,3969 m
Pdesain : 121,5900 kPa
Tebal silinder : 0,0803 in
Pengaduk : - Jenis pengaduk : Propeller 3 blades
- Diameter pengaduk : 0,9648 ft
- Kecepatan pengaduk : 0,5 rps
- Daya pengaduk : 1/2 hp
5.8 Pompa Mixer (J-104)
Fungsi : Untuk memompa campuran dari mixer (M-101) ke
decanter (FL-101)
Jenis : Pompa sentrifugal
Jumlah : 1 unit
Spesifikasi :
8/19/2019 USU Rancang
34/309
Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether SulfonatKapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009.USU Repository © 2009
- Debit pompa : 0,0005 ft3/s
- Diameter pompa : 0,2296 in
- Schedule number : 40
- Kecepatan alir : 1,25 ft/s
- Total friksi : 101,2339 ft.lbf/lbm
- Kerja poros : 107,2339 ft.lbf/lbm
- Daya pompa : 1/2 hp
- Bahan konstruksi : Commercial steel
5.9 Dekanter (FL-101)
Fungsi : Untuk memisahkan campuran asam sulfat dan
LES
Bentuk : Silinder horizontal
Jumlah : 1 buah
Bahan konstruksi : Baja karbon SA-283 grade C
Kondisi penyimpanan : T = 250C ; P = 1 atm
Jumlah : 1 unit
Kapasitas tangki : 1,7431 m3
Diameter tangki : 0,7467 m
Tinggi silinder : 3,7335 m
Pdesain : 244,5445 kPa
Tebal silinder : 0,1016 in
5.10 Pompa Dekanter (J-105)
Fungsi : Untuk memompa campuran dari decanter ke reaktor
102
Jenis : Pompa sentrifugal
Jumlah : 1 unit
Spesifikasi :
- Debit pompa : 0,0002 ft3/s
8/19/2019 USU Rancang
35/309
Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether SulfonatKapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009.USU Repository © 2009
- Diameter pompa : 0,1749 in
- Schedule number : 40
- Kecepatan alir : 0,5 ft/s
- Total friksi : 10,4029 ft.lbf/lbm
- Kerja poros : 16,4029 ft.lbf/lbm
- Daya pompa : 1/2 hp
- Bahan konstruksi : Commercial steel
5.11 Pompa Dekanter (J-106)
Fungsi : Untuk memompa H2SO4 sisa dari dekanter ke tangkiTT-103
Jenis : Pompa sentrifugal
Jumlah : 1 unit
Spesifikasi :
- Debit pompa : 0,0007 ft3/s
- Diameter pompa : 0,7897 in
- Schedule number : 40
- Kecepatan alir : 0,1892 ft/s
- Total friksi : 7,0656 ft.lbf/lbm
- Kerja poros : 19,0656 ft.lbf/lbm
- Daya pompa : 1/2 hp
- Bahan konstruksi : Commercial steel
5.12 Tangki Asam Sulfat (TT-103)
Fungsi : Untuk menyimpan campuran asam sulfat
Jenis : Silinder vertikal dengan dasar dan tutup datar
Bahan konstruksi : Stainless Stell SA-316 grade C
Kondisi penyimpanan : T = 300C ; P = 1 atm
Jumlah : 1 unit
Kapasitas tangki : 44,9859 m3
Diameter tangki : 3,579 m
8/19/2019 USU Rancang
36/309
Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether SulfonatKapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009.USU Repository © 2009
Tinggi silinder : 4,4738 m
Pdesain : 165,0505 kPa
Tebal silinder : 0,0753 in
5.13 Silo NaOH (G-101)
Fungsi : Untuk menyimpan padatan NaOH
Jenis : Silinder vertikal dengan dasar runcing 30o dan tutup
datar
Bahan konstruksi : Stainless Stell SA-316 grade C
Jumlah : 1 unit
Kondisi penyimpanan : T = 300C ; P = 1 atm
Jumlah : 1 unit
Kapasitas tangki : 7,0569 m3
Diameter tangki : 1,3539 m
Tinggi silinder : 1,6924 m
Pdesain : 191,75 kPa
Tebal silinder : 0,0611 in
5.14 Conveyor (C-101)
Fungsi : Mengangkut NaOH dari silo ke elevator
Jenis : Horizontal screw conveyor
Bahan konstruksi : Carbon steel
Jumlah : 1 unitLaju volumetrik : 0,0005 ft3/s
Daya : 0,00004 hp
5.15 Elevator (C-102)
Fungsi : Mengangkut NaOH dari conveyor ke mixer 102
Jenis : Spaced-Bucket Centrifugal-Discharge Elevator
Bahan konstruksi : Malleable-iron
8/19/2019 USU Rancang
37/309
Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether SulfonatKapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009.USU Repository © 2009
Jumlah : 1 unit
Spesifikasi :
- Ukuran bucket = (6 x 4 x 4¼) in
- Jarak antar bucket = 12 in = 0,305 m
- Kecepatan bucket = 225 ft/mnt = 68,6 m/mnt = 1,143 m/s
- Kecepatan putaran = 43 rpm
- Lebar belt = 7 in = 0,1778 m =17,78 cm
- Daya = 0,0003 hp
5.16 Mixer (M-102)
Fungsi : Untuk menghilangkan warna campuran
Jenis : Silinder vertikal dengan dasar datar dan tutup
ellipsoidal.
Bahan konstruksi : Stainless Stell SA-316 grade C
Kondisi operasi : T = 30oC ; P = 1 atm
Jumlah : 1 unit
Kapasitas tangki : 0,0527 m3
Diameter tangki : 0,4184 m
Tinggi silinder : 0,6625 m
Pdesain : 126,5823 kPa
Tebal silinder : 0,0649 in
Pengaduk : - Jenis pengaduk Propeller 3 blades
- Diameter pengaduk : 0,4910 ft
- Kecepatan pengaduk : 1 rps
- Daya pengaduk : 1/2 hp
5.17 Pompa Mixer (J-107)
Fungsi : Untuk memompa campuran dari mixer 102 ke reaktor
102
Jenis : Pompa sentrifugal
Jumlah : 1 unit
Spesifikasi :
8/19/2019 USU Rancang
38/309
Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether SulfonatKapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009.USU Repository © 2009
- Debit pompa : 0,0004 ft3/s
- Diameter pompa : 0,1976 in
- Schedule number : 40
- Kecepatan alir : 1 ft/s
- Total friksi : 1,9258 ft.lbf/lbm
- Kerja poros : 3,9258 ft.lbf/lbm
- Daya pompa : 1/2 hp
- Bahan konstruksi : Commercial steel
5.18 Reaktor Netralisasi (R-102)Fungsi : Tempat terjadi reaksi netralisasi
Jenis : Mixed flow reactor
Bahan konstruksi : Stainless steel SA-316 Grade C
Kondisi operasi : T = 51oC ; P = 1 atm
Jumlah : 1 unit
Kapasitas tangki : 0,0804 m3
Diameter tangki : 0,4816 m
Tinggi silinder : 0,7646 m
Pdesain : 131,6504 psi
Tebal silinder : 0,0519 in
Pengaduk : - Jenis pengaduk : Propeller 3 blades
- Diameter pengaduk : 0,5266 ft
- Kecepatan pengaduk : 1 rps
- Daya pengaduk : 1/2 hp
Jacket : - Diameter : 0,5324 m
- Tebal : 0,1447 in
5.19 Pompa Reaktor (J-108)
Fungsi : Untuk memompa campuran dari reaktor 102 ke tangki
SLES
Jenis : Pompa sentrifugal
8/19/2019 USU Rancang
39/309
Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether SulfonatKapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009.USU Repository © 2009
Jumlah : 1 unit
Spesifikasi :
- Debit pompa : 0,0007 ft3/s
- Diameter pompa : 0,2904 in
- Schedule number : 40
- Kecepatan alir : 1 ft/s
- Total friksi : 10,5739 ft.lbf/lbm
- Kerja poros : 13,5739 ft.lbf/lbm
- Daya pompa : 1/2 hp
- Bahan konstruksi : Commercial steel
5.20 Tangki Penyimpanan Sodium Lauril Eter Sulfat (TT-104
Fungsi : Untuk menyimpan Sodium Lauril Eter Sulfat.
Jenis : Silinder vertikal dengan dasar dan tutup datar
Bahan konstruksi : Baja karbon SA-283 grade C
Kondisi penyimpanan : T = 300C ; P = 1 atm
Jumlah : 1 unit
Kapasitas tangki : 57,8961 m3
Diameter tangki : 3,893 m
Tinggi silinder : 4,8663 m
Pdesain : 171,9205 kPa
Tebal silinder : 0,352 in
5.21 Pompa Sodium Lauril Eter Sulfat (J-201)
Fungsi : Untuk memompa SLES dari tangki SLES ke mixer 201.
Jenis : Pompa sentrifugal
Jumlah : 1 unit
Spesifikasi :
- Debit pompa : 0,0007 ft3/s
- Diameter pompa : 0,2904 in
8/19/2019 USU Rancang
40/309
Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether SulfonatKapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009.USU Repository © 2009
- Schedule number : 40
- Kecepatan alir : 1 ft/s
- Total friksi : 10,5739 ft.lbf/lbm
- Kerja poros : 13,5739 ft.lbf/lbm
- Daya pompa : 1/2 hp
- Bahan konstruksi : Commercial steel
5.22 Mixer (M-201)Fungsi : Untuk mencampurkan bahan-bahan pembuat shampoo
Jenis : Silinder vertikal dengan dasar ellipsoidal dan tutup datar
ellipsoidal.
Bahan konstruksi : Stainless Stell SA-316 grade C
Kondisi operasi : T = 60C ; P = 1 atm
Jumlah : 1 unit
Kapasitas tangki : 0,7059 m3
Diameter tangki : 0,9936 m
Tinggi silinder : 1,5732 m
Pdesain : 137,6727 kPa
Tebal silinder : 0,0891 in
Pengaduk : - Jenis pengaduk : Propeller 3 blades
- Diameter pengaduk : 1,0866 ft
- Kecepatan pengaduk : 1 rps
- Daya pengaduk : 1/2 hp
5.23 Pompa Mixer (J-202)
Fungsi : Untuk memompa campuran dari mixer 201 ke heater.
Jenis : Pompa sentrifugal
Jumlah : 1 unit
Spesifikasi :
8/19/2019 USU Rancang
41/309
Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether SulfonatKapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009.USU Repository © 2009
- Debit pompa : 0,0058 ft3/s
- Diameter pompa : 0,7917 in
- Schedule number : 40
- Kecepatan alir : 1,5675 ft/s
- Total friksi : 0,3349 ft.lbf/lbm
- Kerja poros : 3,3349 ft.lbf/lbm
- Daya pompa : 1/2 hp
- Bahan konstruksi : Commercial steel
5.24 Cooler (E-201)
Fungsi : Menurunkan temperatur campuran dari 60oC
menjadi 40oC
Jenis : 2-4 Shell and Tube heat Exchanger
Jumlah : 1 unit
Jenis tube : 18 BWG
Diameter dalam, ID : 13,25 in
Diameter luar, OD : 3/4 in
Panjang tube : 9 ft
Jumlah tube : 102 ft
5.25 Mixer (M-202)
Fungsi : Untuk mencampurkan bahan-bahan pendukung shampoo
Jenis : Silinder vertikal dengan dasar ellipsoidal dan tutup datarellipsoidal.
Bahan konstruksi : Stainless Stell SA-316 grade C
Kondisi operasi : T = 40C ; P = 1 atm
Jumlah : 1 unit
Kapasitas tangki : 8,1687 m3
Diameter tangki : 2,2474 m
Tinggi silinder : 3,5585 m
8/19/2019 USU Rancang
42/309
Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether SulfonatKapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009.USU Repository © 2009
Pdesain : 148,548 kPa
Tebal silinder : 0,1443 in
Pengaduk : - Jenis pengaduk : Propeller 3 blades
- Diameter pengaduk : 2,4578 ft
- Kecepatan pengaduk : 1 rps
- Daya pengaduk : 1/2 hp
5.26 Pompa Mixer (J-203)
Fungsi : Untuk memompa SLES dari tangki SLES ke mixer 201.
Jenis : Pompa sentrifugal
Jumlah : 1 unit
Spesifikasi :
- Debit pompa : 0,0095 ft3/s
- Diameter pompa : 0,7614 in
- Schedule number : 40
- Kecepatan alir : 2,5676 ft/s
- Total friksi : 0,0047 ft.lbf/lbm
- Kerja poros : 12,0047 ft.lbf/lbm
- Daya pompa : 1/2 hp
- Bahan konstruksi : Commercial steel
5.27 Tangki Penyimpanan Shampoo (TT-201)
Fungsi : Untuk menyimpan shampoo
Jenis : Silinder vertikal dengan dasar dan tutup datar
Bahan konstruksi : Baja karbon SA-283 grade C
Kondisi penyimpanan : T = 300C ; P = 1 atm
Jumlah : 3 unit
8/19/2019 USU Rancang
43/309
Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether SulfonatKapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009.USU Repository © 2009
Kapasitas tangki : 27,2068 m3/unit
Diameter tangki : 3,0266 m
Tinggi silinder : 3,7833 m
Pdesain : 198,6571 kPa
Tebal silinder : 0,454 in
5.28 Gudang Bahan Baku
Fungsi : Untuk penyimpanan bahan baku.
Jenis : Gudang beton
Bahan konstruksi : Beton
Kondisi operasi : T = 30oC ; P = 1 atm
Jumlah : 1 unit
Volume : 48 m3
Panjang : 4 m
Lebar : 3 m
Tinggi : 4 m
5.29 Tangki penyimpanan sodium lauryl sarcisonat (TT-202)
Fungsi : Untuk menyimpan sodium lauryl sarcisonate
Jenis : Silinder vertikal dengan dasar dan tutup datar
Bahan konstruksi : Baja karbon SA-283 grade C
Kondisi penyimpanan : T = 300C ; P = 1 atm
Jumlah : 1 unit
Kapasitas tangki : 15,4409 m3
Diameter tangki : 2,5059 m
Tinggi silinder : 3,1324 m
Pdesain : 172,317 kPa
Tebal silinder : 0,0697 in
5.30 Pompa sodium lauryl sarcisonat (J-204)
Fungsi : Untuk memompa SLS dari tangki SLS ke mixer 202
8/19/2019 USU Rancang
44/309
Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether SulfonatKapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009.USU Repository © 2009
Jenis : Pompa sentrifugal
Jumlah : 1 unit
Spesifikasi :
- Debit pompa : 0,0002 ft3/s
- Diameter pompa : 0,2253 in
- Schedule number : 40
- Kecepatan alir : 0,5 ft/s
- Total friksi : 9,2449 ft.lbf/lbm
- Kerja poros : 19,2449 ft.lbf/lbm
- Daya pompa : 1/2 hp
- Bahan konstruksi : Commercial steel
5.31 Tangki penyimpanan cocoamido prophyl betain (TT-203)
Fungsi : Untuk menyimpan cocoamido prophyl betain
Jenis : Silinder vertikal dengan dasar dan tutup datar
Bahan konstruksi : Baja karbon SA-283 grade C
Kondisi penyimpanan : T = 300C ; P = 1 atm
Jumlah : 1 unit
Kapasitas tangki : 41,0055 m3
Diameter tangki : 3,4701 m
Tinggi silinder : 4,3377 m
Pdesain : 138,346 kPa
Tebal silinder : 0,0706 in
5.32 Pompa cocoamido prophyl betain (J-205)
Fungsi : Untuk memompa CPB dari tangki CPB ke mixer 202
Jenis : Pompa sentrifugal
Jumlah : 1 unit
Spesifikasi :
- Debit pompa : 0,0005 ft3/s
- Diameter pompa : 0,1984 in
8/19/2019 USU Rancang
45/309
Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether SulfonatKapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009.USU Repository © 2009
- Schedule number : 40
- Kecepatan alir : 1,25 ft/s
- Total friksi : 50,8396 ft.lbf/lbm
- Kerja poros : 60,8396 ft.lbf/lbm
- Daya pompa : 1/2 hp
- Bahan konstruksi : Commercial steel
5.33 Tangki penyimpanan lauryl glucoside (TT-204)
Fungsi : Untuk menyimpan lauryl glucosideJenis : Silinder vertikal dengan dasar dan tutup datar
Bahan konstruksi : Baja karbon SA-283 grade C
Kondisi penyimpanan : T = 300C ; P = 1 atm
Jumlah : 1 unit
Kapasitas tangki : 17,8502 m3
Diameter tangki : 2,6299 m
Tinggi silinder : 3,2874 m
Pdesain : 152,8884 kPa
Tebal silinder : 0,0672 in
5.34 Pompa lauryl glucoside (J-206)
Fungsi : Untuk memompa lauryl glucoside dari tangki lauryl
glucoside ke mixer 202
Jenis : Pompa sentrifugal
Jumlah : 1 unit
Spesifikasi :
- Debit pompa : 0,0002 ft3/s
- Diameter pompa : 0,1706 in
- Schedule number : 40
- Kecepatan alir : 0,5 ft/s
- Total friksi : 14,5467 ft.lbf/lbm
8/19/2019 USU Rancang
46/309
Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether SulfonatKapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009.USU Repository © 2009
- Kerja poros : 24,5467 ft.lbf/lbm
- Daya pompa : 1/2 hp
- Bahan konstruksi : Commercial steel
5.35 Tangki penyimpanan ethylene glycol monostearate (TT-205)
Fungsi : Untuk menyimpan ethylene glycol monostearate
Jenis : Silinder vertikal dengan dasar dan tutup datar
Bahan konstruksi : Baja karbon SA-283 grade C
Kondisi penyimpanan : T = 300C ; P = 1 atm
Jumlah : 1 unit
Kapasitas tangki : 6,1344 m3
Diameter tangki : 1,3695 m
Tinggi silinder : 1,7119 m
Pdesain : 206,4223 kPa
Tebal silinder : 0,0663 in
5.36 Pompa ethylene glycol monostearate (J-207)
Fungsi : Untuk memompa EGMS dari tangki EGMS ke mixer
202
Jenis : Pompa sentrifugal
Jumlah : 1 unit
Spesifikasi :
- Debit pompa : 0,0001 ft
3
/s- Diameter pompa : 0,1196 in
- Schedule number : 40
- Kecepatan alir : 0,25 ft/s
- Total friksi : 3,7932 ft.lbf/lbm
- Kerja poros : 13,7932 ft.lbf/lbm
- Daya pompa : 1/2 hp
- Bahan konstruksi : Commercial steel
8/19/2019 USU Rancang
47/309
Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether SulfonatKapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009.USU Repository © 2009
BAB VI
INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA
6.1 Instrumentasi
Instrumentasi adalah suatu alat yang dipakai di dalam suatu proses kontrol
untuk mengatur jalannya proses agar diperoleh hasil sesuai dengan yang
diharapkan. Dalam suatu pabrik kimia, pemakaian instrumen merupakan suatu hal
yang sangat penting karena dengan adanya rangkaian instrumen tersebut maka
operasi semua peralatan yang ada di dalam pabrik dapat dimonitor dan dikontrol
dengan cermat, mudah dan efisien, sehingga kondisi operasi selalu berada dalam
kondisi yang diharapkan. Namun pada dasarnya, tujuan pengendalian tersebutadalah agar kondisi proses di pabrik mencapai tingkat kesalahan (error ) yang
paling minimum sehingga produk dapat dihasilkan secara optimal (Perry, 1999).
Fungsi instrumentasi adalah sebagai pengontrol, penunjuk (indicator ),
pencatat (recorder ), dan pemberi tanda bahaya (alarm). Instrumentasi bekerja
dengan tenaga mekanik atau tenaga listrik dan pengontrolannya dapat dilakukan
secara manual atau otomatis. Instrumen digunakan dalam industri kimia untuk
mengukur variabel – variabel proses seperti temperatur, tekanan, densitas,
8/19/2019 USU Rancang
48/309
Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether SulfonatKapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009.USU Repository © 2009
viskositas, panas spesifik, konduktifitas, pH, kelembaman, titik embun, tinggi
cairan (liquid level), laju alir, komposisi, dan moisture content . Instrumen –
instrumen tersebut mempunyai tingkat batasan operasi sesuai dengan kebutuhan
pengolahan (Timmerhaus, 2004).
Variabel – variabel proses yang biasanya dikontrol/diukur oleh instrumen
adalah (Considine,1985) :
1. Variabel utama, seperti temperatur, tekanan, laju alir, dan level cairan.
2. Variabel tambahan, seperti densitas, viskositas, panas spesifik,
konduktivitas, pH, humiditas, titik embun, komposisi kimia, kandungan
kelembaban, dan variabel lainnya.
Secara umum, kerja dari alat – alat instrumentasi dapat dibagi dua bagian
yaitu operasi secara manual dan operasi secara otomatis. Penggunaan instrumen
pada suatu peralatan proses bergantung pada petimbangan ekonomis dan sistem
peralatan itu sendiri. Pada pemakaian alat – alat instrumentasi juga harus
ditentukan apakah alat – alat itu dipasang pada peralatan proses (manual control)
atau disatukan dalam suatu ruang kontrol yang dihubungkan dengan bagian
peralatan (automatic control). (Perry,1999).
Menurut sifatnya konsep dasar pengendalian proses ada dua jenis, yaitu :
− Pengendalian secara manual
Tindakan pengendalian yang dilakukan oleh manusia. Sistem
pengendalian ini merupakan sistem yang ekonomis karena tidak membutuhkan
begitu banyak instrumentasi dan instatalasinya. Namun pengendalian ini
berpotensi tidak praktis dan tidak aman karena sebagai pengendalinya adalah
manusia yang tidak lepas dari kesalahan.
− Pengendalian secara otomatis
Berbeda dengan pengendalian secara manual, pengendalian secara
otomatis menggunakan instrumentasi sebagi pengendali proses, namun manusia
masih terlibat sebagai otak pengendali. Banyak pekerjaan manusia dalam
pengendalian secara manual diambil alih oleh instrumentasi sehingga membuat
sistem pengendalian ini sangat praktis dan menguntungkan.
Hal – hal yang diharapkan dari pemakaian alat – alat instrumentasi adalah:
8/19/2019 USU Rancang
49/309
Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether SulfonatKapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009.USU Repository © 2009
− Kualitas produk dapat diperoleh sesuai dengan yang diinginkan
− Pengoperasian sistem peralatan lebih mudah− Sistem kerja lebih efisien
− Penyimpangan yang mungkin terjadi dapat diketahui dengan cepat
Faktor-faktor yang perlu diperhatikan dalam instrumen – instrumen
adalah (Timmerhaus, 2004) :
1. Range yang diperlukan untuk pengukuran
2. Level instrumentasi
3. Ketelitian yang dibutuhkan
4. Bahan konstruksinya
5. Pengaruh pemasangan instrumentasi pada kondisi proses
6.1.1 Tujuan Pengendalian
Tujuan perancangan sistem pengendalian dari pabrik pembuatan Shampoo
adalah sebagai keamanan operasi pabrik yang mencakup :
− Mempertahankan variabel – variabel proses seperti temperatur dan tekanan
tetap berada dalam rentang operasi yang aman dengan harga toleransi yang
kecil.
− Mendeteksi situasi berbahaya kemungkinan terjadinya kebocoran alat,
karena komponen zat yang digunakan pada pabrik pembuatan shampoo ini
sangat mudah terbakar. Pendeteksian dilakukan dengan menyediakan
alarm dan sistem penghentian operasi secara otomatis (automatic shut
down systems).
− Mengontrol setiap penyimpangan operasi agar tidak terjadi kecelakaan
kerja maupun kerusakan pada alat proses.
6.1.2 Jenis – Jenis Pengendalian dan Alat Pengendali
Sistem pengendalian yang digunakan pada pabrik ini menggunakan dan
mengkombinasikan beberapa tipe pengendalian sesuai dengan tujuan dan
keperluannya :
8/19/2019 USU Rancang
50/309
Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether SulfonatKapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009.USU Repository © 2009
1. Feedback control
Perubahan pada sistem diukur (setelah adanya gangguan), hasil pengukuran
dibandingkan dengan set point , hasil perbandingan digunakan untuk
mengendalikan variabel yang dimanipulasi.
2. Feedforward control
Besarnya gangguan diukur (sensor pada input ), hasil pengukuran digunakan
untuk mengendalikan variabel yang dimanipulasi.
3. Adaptive control
Sistem pengendalian yang dapat menyesuaikan parameternya secara otomatis
sedemikian rupa untuk mengatasi perubahan yang terjadi dalam proses yang
dikendalikannya, umumnya ditandai dengan adanya reset input pada
controller (selain set point pada input dari sensor)
4. Inferential control
Seringkali variabel yang ingin dikendalikan tidak dapat diukur secara
langsung, sebagai solusinya digunakan sistem pengendalian di mana variabel
yang terukur digunakan untuk mengestimasi variabel yang akan dikendalikan,
variabel terukur dan variabel tak terukur tersebut dihubungkan dengan suatu
persamaan matematika.
Pengendalian yang banyak digunakan adalah jenis feedback (umpan balik)
berdasarkan pertimbangan kemudahan pengendalian. Diagram balok untuk sistem
pengendalian ini secara umum dapat dilihat pada Gambar 6.1 berikut ini :
controller
Elemen
Pengendali
Akhir
Proses
measuring
device
+
gangguan
(disturbances)
8/19/2019 USU Rancang
51/309
Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether SulfonatKapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009.USU Repository © 2009
Gambar 6.1 Blok Diagram Sistem Pengendalian Feedback
Pengukuran nilai keempat variabel di atas menggunakan bantuan sensor
untuk mendeteksi nilai masing – masing variabel proses. Sedangkan variabel
proses yang lain termasuk dalam kategori tertentu karena variabel itu tergantung
kebutuhan akan proses yang melibatkannya. Variabel proses tersebut antara lain :
a. Konsentrasi
b. Kepadatan (density) dan spesific gravity
c. Kelembaban (humidity) dan kadar air (moisture)
d. Kekeruhan zat cair (turbidity) dan derajat warna zat cair (clarity)
Untuk pengukuran nilai variabel proses di atas dapat digunakan sebuah
penganalisis (analyzer).
Gambar 6.2 Sebuah loop Pengendalian
Dari gambar di atas dapat dijelaskan bahwa dalam proses terdapat
variabel proses yang diantisipasi oleh elemen primer sebagai nilai perubahan
proses misalnya naik turunnya level suatu tangki, tinggi rendahnya temperatur,
ELEMEN
PENGENDALI
PROSES
ELEMENPENGUKURAN
ELEMEN
PRIMER
ELEMEN
PENGENDALI AKHIR
GANGGUAN
SET POINT
8/19/2019 USU Rancang
52/309
Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether SulfonatKapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009.USU Repository © 2009
cepat lambatnya aliran fluida, dan tinggi rendahnya tekanan dalam suatu tangki.
Variabel proses ini bersifat relatif atau dalam kondisi berubah – ubah. Sensor
diterjemahkan sebagai harga pengukuran. Untuk lebih jelasnya, gambar di bawah
ini merupakan suatu contoh aktual dari suatu proses yang terkendali.
Gambar 6.3 Suatu Proses Terkendali
Pada dasarnya sistem pengendalian terdiri dari (Considine,1985) :
a. Elemen Primer ( Primary Element)
Elemen Primer berfungsi untuk menunjukkan kualitas dan kuantitas suatu
variabel proses dan menerjemahkan nilai itu dalam bentuk sinyal dengan
menggunakan transducer sebagai sensor. Ada banyak sensor yang digunakan
tergantung variabel proses yang ada.
− Sensor untuk temperatur, yaitu bimetal, thermocouple, termal mekanik, dll.
− Sensor untuk tekanan, yaitu diafragma, cincin keseimbangan, dll.
− Sensor untuk level, yaitu pelampung, elemen radioaktif, perbedaan tekanan,
dll.
− Sensor untuk aliran atau flow, yaitu orifice, nozzle dll.
b. Elemen Pengukuran ( Measuring Element)
Elemen Pengukuran berfungsi mengonversikan segala perubahan nilai
yang dihasilkan elemen primer yang berupa sinyal ke dalam sebuah harga
pengukuran yang dikirimkan transmitter ke elemen pengendali.
− Tipe Konvensional
h
LEVEL CONTROLER
CONTROL
LEVEL
SUPLAI
8/19/2019 USU Rancang
53/309
Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether SulfonatKapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009.USU Repository © 2009
Tipe ini menggunakan prinsip perbedaan kapasitansi.
− Tipe Smart
Tipe smart menggunakan microprocessor elektronic sebagai pemroses
sinyal.
c. Elemen Pengendali (Controlling Element)
Elemen pengendali berfungsi menerima sinyal dari elemen pengukur yang
kemudian dibandingkan dengan set point di dalam pengendali (controller ).
Hasilnya berupa sinyal koreksi yang akan dikirim ke elemen pengendali
menggunakan processor (computer , microprocessor ) sebagai pemroses sinyal
pengendalian. Jenis elemen pengendali yang digunakan tergantung pada variabel
prosesnya.
Untuk variabel proses yang lain misalnya :
a. Temperatur menggunakan Temperature Controller (TC)
b. Tekanan menggunakan Pressure Controller (PC)
c. Aliran/ flow menggunakan Flow Controller (FC)
d. Level menggunakan Level Controller (LC)
d. Elemen Pengendali Akhir
Elemen pengendali akhir berperan mengonversikan sinyal yang
diterimanya menjadi sebuah tindakan korektif terhadap proses. Umumnya industri
menggunakan control valve dan pompa sebagai elemen pengendali akhir.
1. Control valve
Control valve mempunyai tiga elemen penyusun, yaitu:
− Positioner yang berfungsi untuk mengatur posisi actuator .
− Actuator Valve berfungsi mengaktualisasikan sinyal pengendali
(valve).
Ada dua jenis actuator valve berdasarkan prinsip kerjanya yaitu :
a. Actuator spring/per.
Actuator ini menggunakan spring/per sebagai penggerak piston
actuator .
b. Actuator aksi ganda (double acting)
8/19/2019 USU Rancang
54/309
Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether SulfonatKapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009.USU Repository © 2009
Untuk menggerakkan piston, actuator ini menggunakan tekanan
udara yang dimasukkan ke rumah actuator .
− Valve, merupakan elemen pengendali proses. Ada banyak tipe valve
berdasarkan bentuknya seperti butterfly valve, valve bola, dan valve
segmen.
2. Pompa Listrik
Elemen pompa terdiri dari dua bagian, yaitu :
− Actuator Pompa.
Sebagai actuator pompa adalah motor listrik. Motor listrik mengubah
tenaga listrik menjadi tenaga mekanik. Prinsip kerjanya berdasarkan
induksi elektromagnetik yang menggerakkan motor.
− Pompa listrik berfungsi memindahkan/menggerakkan fluida baik itu
zat cair, gas dan padat.
Secara garis besar, fungsi instrumentasi adalah sebagai berikut :
1. Penunjuk (indicator )
2. Pencatat (recorder )
3. Pengontrol (regulator )
4. Pemberi tanda bahaya (alarm)
Instrumentasi yang umum digunakan dalam pabrik adalah :
1. Untuk variabel temperatur:
• Temperature Controller (TC) adalah instrumentasi yang digunakan untuk
mengamati temperature suatu alat dan bila terjadi perubahan dapat
melakukan pengendalian
• Temperature Indicator Controller (TIC) adalah instrumentasi yang
digunakan untuk mengamati temperature dari suatu alat
2. Untuk variabel tinggi permukaan cairan
• Level Controller (LC) adalah instumentasi yang digunakan untuk
mengamati ketinggian cairan dalam suatu alat dan bila terjadi perubahan
dapat melakukan pengendalian.
8/19/2019 USU Rancang
55/309
Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether SulfonatKapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009.USU Repository © 2009
• Level Indicator Contoller (LIC) adalah instrumentasi yang digunakan
untuk mengamati ketinggian cairan dalam suatu alat.
3. Untuk variabel tekanan
• Pressure Controller (PC) adalah instrumentasi yang digunakan untuk
mengamati tekanan operasi suatu alat dan bila terjadi perubahan dapat
melakukan pengendalian.
• Pressure Indicator Controller (PIC) adalah instrumentasi yang
digunakan untuk mengamati tekanan operasi suatu alat.
4. Untuk variabel aliran cairan
• Flow Controller (FC) adalah instrumentasi yang digunakan untuk
mengamati laju alir larutan atau cairan yang melalui suatu alat dan bila
terjadi perubahan dapat melakukan pengendalian.
• Flow Indicator Controller (FIC) adalah instrumentasi yang digunakan
untuk mengamati laju aliran atau cairan suatu alat.
(Sumber: Kallen, 1961)
6.1.3 Variabel – Variabel Proses dalam Sistem Pengendalian
1. Tekanan
Peralatan untuk mengukur tekanan fluida adalah kombinasi silikon oil dalam
membran/plat tipis dengan pengukur kuat arus listrik. Prinsipnya adalah
perubahan kuat arus listrik akibat perubahan tekanan. Instrumen ini digunakan
antara lain untuk mengukur tekanan pada reaktor, dan tekanan keluaran blower .
2. Temperatur
Peralatan untuk mengukur temperatur adalah thermocouple. Instrumen ini
digunakan antara lain dalam pengukuran temperatur dalam reaktor, heat
exchanger .
3. Laju Alir
8/19/2019 USU Rancang
56/309
Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether SulfonatKapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009.USU Repository © 2009
Peralatan yang digunakan untuk mengukur laju alir fluida adalah venturimeter.
Instrumen ini digunakan antara lain dalam pengukuran laju alir zat masukan
reaktor.
4. Perbandingan Laju Alir
Peralatan yang digunakan adalah sambungan mekanik (mechanical linkage)
yang dapat disesuaikan (adjustable), pneumatik, atau elektronik. Hasil
pengukuran laju alir aliran yang satu menentukan (me– reset ) set point laju alir
aliran lainnya. Instrumen ini digunakan pada pengukuran laju alir umpan
reaktor
5. Permukaan Cairan
Peralatan untuk mengukur level permukaan cairan adalah pelampung dan
lengan gaya. Prinsipnya adalah perubahan gaya apung yang dialami pelampung
akibat perubahan level cairan. Pelampung yang mengapung pada permukaan
cairan selalu mengikuti tinggi permukaan cairan sehingga gaya apung
pelampung dapat diteruskan ke lengan gaya, sehingga dapat diketahui tinggi
cairan. Penggunaannya adalah untuk mengukur level permukaan fluida seperti
pada kolom waste heat boiler, dan tangki.
6.1.4 Syarat Perancangan Pengendalian
Beberapa syarat penting yang harus diperhatikan dalam perancangan
pabrik antara lain :
1. Tidak boleh terjadi konflik antar unit, di mana terdapat dua pengendali pada satu aliran.
2. Penggunaan supervisory computer control untuk mengkoordinasikan tiap
unit pengendali.
3. Control valve yang digunakan sebagai elemen pengendali akhir memiliki
opening position 70 %.
4. Dilakukan pemasangan check valve pada mixer dan pompa dengan tujuan
untuk menghindari fluida kembali ke aliran sebelumnya. Check valve
8/19/2019 USU Rancang
57/309
Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether SulfonatKapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009.USU Repository © 2009
yang dipasangkan pada pipa tidak boleh lebih dari satu dalam one
dependent line. Pemasangan check valve diletakkan setelah pompa.
5. Seluruh pompa yang digunakan dalam proses diletakkan di permukaan
tanah dengan pertimbangan syarat safety dari kebocoran.
6. Pada perpipaan yang dekat dengan alat utama dipasang flange dengan
tujuan untuk mempermudah pada saat maintenance.
Tabel 6.1 Daftar Instrumentasi Pada Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo
No. Nama Alat Jenis Instrumen
1. Tangki Penyimpanan Level Controller (LC)
2. Dekanter Level Controller (LC)
3. Silo Level Controller (LC)
4. Mixer Temperature Controller (TC)
5. Cooler Temperature Controller (TC)
6. Reaktor Temperature Controller (TR)
7. Pompa Flow Controller (FC)
8. Belt Conveyor Flow Controller (FC)
8/19/2019 USU Rancang
58/309
Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether SulfonatKapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009.USU Repository © 2009
E-251
PC
steam
Bahan masuk
Bahan keluar
TC
E-251
PC
steam
Bahan masuk
Bahan keluar
TC LC
PC
TC
Air
pendingin
Air
pendingin
bekas
LC
FC
FC
Reaktor Tangki Penyimpanan Cooler
Mixer Pompa Silo
Belt Conveyor
LC
Dekanter
Gambar 6.4 Alat-alat pengendali pada pabrik shampoo
6.2 Keselamatan Kerja Pabrik
Aktivitas masyarakat umumnya berhubungan dengan resiko yang dapat
mengakibatkan kerugian pada badan atau usaha. Karena itu usaha – usaha
keselamatan merupakan tugas sehari – hari yang harus dilakukan oleh seluruh
karyawan. Keselamatan kerja dan keamanan pabrik merupakan faktor yang perlu
diperhatikan secara serius. Dalam hubungan ini bahaya yang dapat timbul dari
mesin, bahan baku dan produk, sifat zat, serta keadaan tempat kerja harus
mendapat perhatian yang serius sehingga dapat dikendalikan dengan baik untuk
menjamin kesehatan karyawan.
Perusahaan yang lebih besar memiliki divisi keselamatan tersendiri.
Divisi tersebut mempunyai tugas memberikan penyuluhan, pendidikan, petunjuk –
petunjuk, dan pengaturan agar kegiatan kerja sehari – hari berlangsung aman dan
8/19/2019 USU Rancang
59/309
Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether SulfonatKapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009.USU Repository © 2009
bahaya – bahaya yang akan terjadi dapat diketahui sedini mungkin, sehingga
dapat dihindarkan (Bernasconi, 1995).
Statistik menunjukkan bahwa angka kecelakan rata – rata dalam pabrik
kimia relatif tidak begitu tinggi. Tetapi situasi beresiko memiliki bentuk khusus,
misalnya reaksi kimia yang berlangsung tanpa terlihat dan hanya dapat diamati
dan dikendalikan berdasarkan akibat yang akan ditimbulkannya. Kesal