Transcript
Page 1: TUGAS AKHIR PRARANCANGAN PABRIK PABRIK ... - core.ac.uk · PRARANCANGAN PABRIK PABRIK DISODIUM PHOSPHATE HEPTAHYDRATE DARI ... Penulis menyadari bahwa laporan ini masih jauh dari

i

TUGAS AKHIR

PRARANCANGAN PABRIK

PABRIK DISODIUM PHOSPHATE HEPTAHYDRATE DARI

SODIUM CARBONATE DAN PHOSPHORIC ACID

KAPASITAS 70.000 TON/ TAHUN

Oleh :

GITA INDAH BUDIARTI

NIM. D500100058

Dosen Pembimbing :

1. KUSMIYATI, S.T., M.T., Ph.D.

2. KUN HARISMAH, Ph.D.

JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA

SURAKARTA

2014

Page 2: TUGAS AKHIR PRARANCANGAN PABRIK PABRIK ... - core.ac.uk · PRARANCANGAN PABRIK PABRIK DISODIUM PHOSPHATE HEPTAHYDRATE DARI ... Penulis menyadari bahwa laporan ini masih jauh dari

ii

Page 3: TUGAS AKHIR PRARANCANGAN PABRIK PABRIK ... - core.ac.uk · PRARANCANGAN PABRIK PABRIK DISODIUM PHOSPHATE HEPTAHYDRATE DARI ... Penulis menyadari bahwa laporan ini masih jauh dari

iii

Page 4: TUGAS AKHIR PRARANCANGAN PABRIK PABRIK ... - core.ac.uk · PRARANCANGAN PABRIK PABRIK DISODIUM PHOSPHATE HEPTAHYDRATE DARI ... Penulis menyadari bahwa laporan ini masih jauh dari

iv

MOTTO

“Jika menyerah, usailah sudah”

“Keberuntungan didapatkan karena ada kesempatan dan kemampuan”

“Mengawali dengan indah, mengakhiri dengan indah pula”

“Walau kenyataan tak sejalan dengan perasaan, tapi keikhlasan hati akan

membawa kebahagiaan”

“Lebih penting jadi orang baik daripada lebih baik jadi orang penting”

“Berapapun banyaknya motto, jika tak diiringi komitmen hanya akan jadi

tulisan belaka”

Page 5: TUGAS AKHIR PRARANCANGAN PABRIK PABRIK ... - core.ac.uk · PRARANCANGAN PABRIK PABRIK DISODIUM PHOSPHATE HEPTAHYDRATE DARI ... Penulis menyadari bahwa laporan ini masih jauh dari

v

PERSEMBAHAN

Karya ini kupersembahkan kepada :

Sosok yang pertama yang selalu mengisi hari-hariku,

Ibu serta Bapak tercinta, terima kasih atas segala do’a, dukungan, kasih

sayang, pengorbanan dan pendidikan yang telah diberikan selama ini. Hanya

do’a dan bakti yang dapat aku beri untuk membalas kasih sayangmu.

Sahabat-sahabatku Adika, Nurul Kurnia, Tiya, Tina, Erna dan Sari yang selalu

mendukungku terimakasih atas doanya.

Teman-teman Teknik Kimia 2010 seperjuangan terima kasih atas do’a dan

dukungannya.

Semua Teknik Kimia UMS angkatan 2008, 2009,2011, 2012, 2013 terima kasih

atas kebersamaannya selama ini. Kenangan indah saat kita bersama semoga bisa

terulang lagi.

Thank’s you for all…

Page 6: TUGAS AKHIR PRARANCANGAN PABRIK PABRIK ... - core.ac.uk · PRARANCANGAN PABRIK PABRIK DISODIUM PHOSPHATE HEPTAHYDRATE DARI ... Penulis menyadari bahwa laporan ini masih jauh dari

vi

KATA PENGANTAR

Puji syukur kehadirat Allah SWT karena berkat rahmat dan

perlindunganNya sehingga penulis dapat menyelesaikan laporan tugas akhir

dengan judul “Prarancangan Pabrik Disodium Phosphate Heptahydrate dari

Phosphoric Acid dan Sodium Carbonate Kapasitas 70.000 Ton/ Tahun.

Tugas Akhir merupakan salah satu syarat yang wajib ditempuh untuk

menyelesaikan program sarjana di Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik

Universitas Muhammadiyah Surakarta. Laporan ini dapat terwujud berkat bantuan

dan bimbingan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, pada kesempatan ini penulis

menyampaikan ucapan terimakasih kepada :

1. Ibu Kusmiyati, S.T., M.T., P.hD. selaku dosen pembimbing I

2. Ibu Kun Harismah, P.hD. selaku dosen pembimbing II

3. Bapak Rois Fatoni,S.T.,M.Sc.,P.hD. selaku Ketua Jurusan Teknik Kimia

Universitas Muhammadiyah Surakarta.

4. Alwafi Choirul Wibowo selaku patner penulis dalam mengerjakan laporan

ini.

5. Orang tua penulis dan teman-teman Teknik Kimia UMS atas dukungan

semangat dan moril yang diberikan.

Penulis menyadari bahwa laporan ini masih jauh dari sempurna, oleh karena

itu penulis memohon kerendahan hati atas kekurangan dan keterbatasan laporan

ini. Penulis juga mengharapkan kritik dan saran dari pembaca. Semoga laporan

tugas akhir ini bermanfaat.

Surakarta, Maret 2014

Penulis

Page 7: TUGAS AKHIR PRARANCANGAN PABRIK PABRIK ... - core.ac.uk · PRARANCANGAN PABRIK PABRIK DISODIUM PHOSPHATE HEPTAHYDRATE DARI ... Penulis menyadari bahwa laporan ini masih jauh dari

vii

DAFTAR ISI

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

HALAMAN PENGESAHAN ......................................................................... ii

HALAMAN PERNYATAAN ORIGINALITAS ............................................ iii

MOTTO ........................................................................................................... iv

PERSEMBAHAN ............................................................................................ v

KATA PENGANTAR .................................................................................... vi

DAFTAR ISI ................................................................................................... vii

DAFTAR TABEL ........................................................................................... xi

DAFTAR GAMBAR ...................................................................................... xiv

INTISARI ........................................................................................................ xv

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

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

1.2. Kapasitas Rancangan Produksi................................................. 3

1.2.1 Ketersediaan Bahan Baku ................................................ 3

1.2.2 Kebutuhan Disodium Phosphate Heptahydrate Di

Indonesia........................................................................ 3

1.2.3 Kapasitas Minimum..........................................................4

1.3. Pemilihan Lokasi Pabrik........................................................... 5

1.4. Tinjauan Pustaka ...................................................................... 7

1.4.1 Macam-Macam Proses ............................................. 8

1.4.2 Kegunaan Produk ..................................................... 10

1.4.3 Sifat Fisis Dan Kimia ............................................... 10

1.4.4 Tinjauan Proses Secara Umum ................................ 13

Page 8: TUGAS AKHIR PRARANCANGAN PABRIK PABRIK ... - core.ac.uk · PRARANCANGAN PABRIK PABRIK DISODIUM PHOSPHATE HEPTAHYDRATE DARI ... Penulis menyadari bahwa laporan ini masih jauh dari

viii

BAB II DISKRIPSI PROSES ........................................................................ 14

2.1 Spesifikasi Bahan Baku dan Produk ........................................ 14

2.1.1 Spesifikasi Bahan Baku .......................................... 14

2.1.2 Spesifikasi Produk .................................................. 15

2.2 Konsep Proses ………………………………………………..15

2.2.1 Konsep Dasar .......................................................... 15

2.2.2 Tinjauan Termodinamika ....................................... 15

2.2.3 Tinjauan Kinetika ................................................... 17

2.3 Diagram Alir Proses ................................................................ 18

2.3.1 Diagram Alir Proses ............................................... 18

2.3.2 Langkah Proses ....................................................... 18

2.4 Neraca Massa dan Neraca Panas ............................................. 22

2.4.1 Neraca Massa .......................................................... 23

2.4.2 Neraca Panas ........................................................... 30

2.5 Tata Letak Pabrik dan Peralatan ............................................ 36

2.5.1 Tata Letak Pabrik .................................................... 36

2.5.2 Tata Letak Peralatan .............................................. 39

BAB III SPESIFIKASI ALAT ....................................................................... 41

3.1 Belt Conveyor .......................................................................... 41

3.2 Bucket Elevator ....................................................................... 42

3.3 Ball Mill .................................................................................... 42

3.4 Blower ...................................................................................... 43

3.5 Centrifuge ................................................................................. 44

3.6 Cooler 1 .................................................................................... 44

3.7 Cooler 2 .................................................................................... 45

3.8 Cooler 3 .................................................................................... 45

3.9 Cooler 4 .................................................................................... 46

3.10 Cooling Conveyor .................................................................... 46

3.11 Cyclone ..................................................................................... 47

3.12 Evaporator .............................................................................. 47

Page 9: TUGAS AKHIR PRARANCANGAN PABRIK PABRIK ... - core.ac.uk · PRARANCANGAN PABRIK PABRIK DISODIUM PHOSPHATE HEPTAHYDRATE DARI ... Penulis menyadari bahwa laporan ini masih jauh dari

ix

3.13 Heater 1 .................................................................................... 48

3.14 Heater 2 .................................................................................... 48

3.15 Heater 3 .................................................................................... 49

3.16 Kristalizer ................................................................................ 50

3.17 Kompressor ............................................................................. 50

3.18 Mixer ....................................................................................... 50

3.19 Pompa ...................................................................................... 51

3.20 Reaktor .................................................................................... 55

3.21 Rotary Dryer ............................................................................ 56

3.22 Screen ....................................................................................... 56

3.23 Screw Conveyor ....................................................................... 57

3.24 Silo ........................................................................................... 57

3.25 Tangki Penyimpanan ............................................................... 59

BAB IV UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM ............. 61

4.1 Unit Pendukung ...................................................................... 61

4.1.1 Unit Penyediaan Air ............................................... 62

4.1.2 Pengolahan Air ....................................................... 64

4.1.3 Unit Kebutuhan Air ................................................. 75

4.1.4 Unit Pengadaan Steam ............................................ 75

4.1.5 Unit Pengadaan Tenaga Listrik .............................. 77

4.1.6 Unit Pengadaan Bahan Bakar ................................. 81

4.1.7 Unit Pengadaan Udara Tekan ................................. 83

4.1.8 Unit Pengolahan Limbah ........................................ 83

4.2 Laboratorium ........................................................................... 84

4.2.1 Program Kerja Laboratorium .................................. 85

4.2.2 Metode Analisa ....................................................... 85

4.2.3 Alat-Alat Utama Laboratorium .............................. 86

4.3 Keselamatan dan Kesehatan Kerja ........................................... 86

BAB V MANAJEMEN PERUSAHAAN ....................................................... 89

5.1 Bentuk Perusahaan .................................................................. 89

Page 10: TUGAS AKHIR PRARANCANGAN PABRIK PABRIK ... - core.ac.uk · PRARANCANGAN PABRIK PABRIK DISODIUM PHOSPHATE HEPTAHYDRATE DARI ... Penulis menyadari bahwa laporan ini masih jauh dari

x

5.2 Organisasi Perusahaan .............................................................. 89

5.3 Penggolongan Karyawan, Jam Kerja dan Sistem Gaji ............. 92

5.4 Kesejahteraan Sosial ................................................................. 94

5.5 Manajemen Produksi ............................................................... 95

BAB VI ANALISIS EKONOMI .................................................................... 96

6.1 Total Capital Investment (TCI) ............................................... 101

6.2 Working Capital Investment .................................................... 102

6.3 Manufacturing Cost .................................................................. 102

6.4 General Expenses......................................................................103

6.5 Analisis Ekonomi..................................................................... 103

BAB VII PEMBAHASAN DAN KESIMPULAN .......................................... 109

7.1 Pembahasan ............................................................................. 109

7.2 Kesimpulan .............................................................................. 109

Daftar Pustaka ................................................................................................. 110

Page 11: TUGAS AKHIR PRARANCANGAN PABRIK PABRIK ... - core.ac.uk · PRARANCANGAN PABRIK PABRIK DISODIUM PHOSPHATE HEPTAHYDRATE DARI ... Penulis menyadari bahwa laporan ini masih jauh dari

xi

DAFTAR TABEL

Tabel 1.1 Data Kapasitas Produksi Industri Kimia dalam Negeri ................ 1

Tabel 1.2 Data Kebutuhan Ekspor dan Impor Bahan Kimia di Indonesia ... 1

Tabel 1.3 Data Produksi DSP Dunia Tahun 1988-1996 ............................... 2

Tabel 1.4 Data Ekspor-Impor Disodium Phosphate di Indonesia ................ 4

Tabel 1.5 Perbandingan Proses Pembuatan Na2HPO4.................................9

Tabel 2.1 Data ∆Hfo pada suhu 298 K .......................................................... 15

Tabel 2.2 Neraca Massa Total ...................................................................... 23

Tabel 2.3 Neraca Massa di Mixer ................................................................ 24

Tabel 2.4 Neraca Massa di Reaktor 1 ........................................................... 24

Tabel 2.5 Neraca Massa di Reaktor 2 ........................................................... 25

Tabel 2.6 Neraca Massa di Reaktor 3 ........................................................... 25

Tabel 2.7 Neraca Massa di Reaktor 4 ........................................................... 26

Tabel 2.8 Neraca Massa di Evaporator ........................................................ 26

Tabel 2.9 Neraca Massa di Kristalizer ......................................................... 27

Tabel 2.10 Neraca Massa di Centrifuge ......................................................... 27

Tabel 2.11 Neraca Massa di Rotary Dryer ..................................................... 28

Tabel 2.12 Neraca Massa di Cyclone ............................................................. 28

Tabel 2.13 Neraca Massa di Cooling Conveyor ............................................. 29

Tabel 2.14 Neraca Massa di Ball Mill ............................................................ 29

Page 12: TUGAS AKHIR PRARANCANGAN PABRIK PABRIK ... - core.ac.uk · PRARANCANGAN PABRIK PABRIK DISODIUM PHOSPHATE HEPTAHYDRATE DARI ... Penulis menyadari bahwa laporan ini masih jauh dari

xii

Tabel 2.15 Neraca Massa di Screen ............................................................... 30

Tabel 2.16 Neraca Panas di Heat Exchanger 1 .............................................. 30

Tabel 2.17 Neraca Panas di Heat Exchanger 2 .............................................. 30

Tabel 2.18 Neraca Panas di Reaktor 1 ............................................................ 31

Tabel 2.19 Neraca Panas di Reaktor 2 ............................................................ 31

Tabel 2.20 Neraca Panas di Reaktor 3 ............................................................ 32

Tabel 2.21 Neraca Panas di Reaktor 4 ............................................................ 32

Tabel 2.22 Neraca Panas di Cooler 1 ............................................................. 33

Tabel 2.23 Neraca Panas di Cooler 2 ............................................................. 33

Tabel 2.24 Neraca Panas di Cooler 3 ............................................................. 33

Tabel 2.25 Neraca Panas di Cooler 4 ............................................................. 33

Tabel 2.26 Neraca Panas di Evaporator ......................................................... 34

Tabel 2.27 Neraca Panas di Kristalizer .......................................................... 34

Tabel 2.28 Neraca Panas di Rotary Dryer ...................................................... 35

Tabel 2.29 Neraca Panas di Heater ................................................................ 35

Tabel 2.30 Neraca Panas di Cooling Conveyor .............................................. 35

Tabel 2.31 Luas Bangunan Pabrik .................................................................. 37

Tabel 4.1 Jumlah Total Kebutuhan Air ........................................................ 75

Tabel 4.2 Kebutuhan Pengadaaan Steam ..................................................... 75

Tabel 4.3 Konsumsi Listrik untuk Keperluan Proses dan Utilitas ............... 78

Tabel 4.4 Konsumsi Listrik Untuk Penerangan ........................................... 80

Page 13: TUGAS AKHIR PRARANCANGAN PABRIK PABRIK ... - core.ac.uk · PRARANCANGAN PABRIK PABRIK DISODIUM PHOSPHATE HEPTAHYDRATE DARI ... Penulis menyadari bahwa laporan ini masih jauh dari

xiii

Tabel 5.1 Penggolongan Karyawan .............................................................. 92

Tabel 6.1 Cost Index Chemichal Plant ......................................................... 97

Tabel 6.2 Indeks Harga Alat Tahun 2003-2010 ........................................... 98

Tabel 6.3 Total Fixed Capital Invesment ..................................................... 101

Tabel 6.4 Working Capital Investment ......................................................... 102

Tabel 6.5 Manufacturing Cost ...................................................................... 102

Tabel 6.6 General Expense ........................................................................... 103

Tabel 6.7 Fixed Cost .................................................................................... 104

Tabel 6.8 Variable Cost ................................................................................ 105

Tabel 6.9 Regulated Cost ............................................................................. 105

Tabel 6.10 Analisa Kelayakan ........................................................................ 107

Page 14: TUGAS AKHIR PRARANCANGAN PABRIK PABRIK ... - core.ac.uk · PRARANCANGAN PABRIK PABRIK DISODIUM PHOSPHATE HEPTAHYDRATE DARI ... Penulis menyadari bahwa laporan ini masih jauh dari

xiv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1 Grafik Kebutuhan Impor Kloroform di Indonesia ................. 4

Gambar 1.2 Peta Rencana Lokasi Pabrik ................................................... 7

Gambar 2.1 Diagram Alir Kualitatif ......................................................... 20

Gambar 2.2 Diagram Alir Kuantitatif ........................................................ 21

Gambar 2.3 Diagram Alir Neraca Massa ................................................... 22

Gambar 2.4 Tata Letak Pabrik ................................................................... 38

Gambar 2.5 Tata Letak Peralatan Proses ................................................... 40

Gambar 5.1 Bagan Struktur Organisasi Perusahaan .................................. 90

Gambar 6.1 Chemical Engineering Cost Index .......................................... 98

Gambar 6.2 Grafik Analisis Ekonomi ........................................................ 108

Gambar 6.3 Grafik Kas Tahunan ............................................................... 108

Page 15: TUGAS AKHIR PRARANCANGAN PABRIK PABRIK ... - core.ac.uk · PRARANCANGAN PABRIK PABRIK DISODIUM PHOSPHATE HEPTAHYDRATE DARI ... Penulis menyadari bahwa laporan ini masih jauh dari

xv

INTISARI

Seiring dengan perkembangan pembangunan, salah satu industri yang

menjanjikan di bidang Teknik Kimia adalah disodium phosphate heptahydrate.

Saat ini di Indonesia belum ada pabrik disodium phosphate heptahydrate yang

berdiri, maka prospek pembangunan pabrik disodium phosphate heptahydrate

menguntungkan. Disodium phosphate heptahydrate banyak digunakan dalam

industri kimia seperti sebagai bahan baku pada pembuatan deterjen, sebagai bahan

pelunak air (water treatment), untuk pencelup tekstil, untuk penyamakan kulit dan

bahan pada industri kertas. Untuk memenuhi kebutuhan dalam negeri yang masih

harus diimpor dari luar negeri dan adanya peluang ekspor yang masih terbuka,

maka dirancang pabrik disodium phosphate heptahydrate dengan kapasitas 70.000

ton/tahun dengan bahan baku H3PO4 3.161,9136 kg/jam dan Na2CO3 7.468,1387

kg/jam.

Disodium phosphate heptahydrate dibuat dengan mereaksikan H3PO4 dan

Na2CO3 dalam reaktor continous stirer tank reactor yang dilengkapi dengan jaket

pendingin pada suhu operasi 90οC dan tekanan 1 atm dengan waktu reaksi 1 jam.

Reaksi ini terjadi secara eksotermis. Selain disodium phosphate heptahydrate

sebagai produk utama, didalam reaktor batch still juga menghasilkan gas CO2.

Pabrik direncanakan berdiri di Kawasan Industri Gresik, Jawa Timur pada tahun

2017 dengan luas 45.160 m2. Jumlah total kebutuhan air adalah 170.493 kg/ jam,

air diperoleh dari sungai Bengawan Solo. Kebutuhan steam total adalah

10.754,951 kg/ jam, digunakan boiler dengan kapasitas 21.008.574, 073 m3/

bulan. Bahan bakar pabrik yang digunakan adalah solar sebesar 26,071 m3/jam.

Kebutuhan listrik pabrik sebesar 2500 kW. Listrik diperoleh dari PLN dan

generator. Udara tekan diperoleh dari dua kompressor yang berkapasitas masing-

masing 100 m3/ jam.

Dari hasil analisis ekonomi diperoleh, Return on Investment (ROI)

sebelum dan sesudah pajak sebesar 40,73% dan 28,51 %, Pay Out Time (POT)

sebelum dan sesudah pajak selama 1,97 tahun dan 2,60 tahun, Break-even Point

(BEP) 51,8%, dan Shutdown Point (SDP) 38,51%. Sedangkan Discounted Cash

Flow (DCF) sebesar 27,46%. Jadi dari segi ekonomi, pabrik disodium phosphate

heptahydrate ini layak untuk dipertimbangkan pendiriannya.

Kata Kunci : disodium phosphate heptahydrate, H3PO4, Na2CO3


Top Related