ABSTRAK
PRARANCANGAN PABRIK TRINATRIUM FOSFAT DARI
DINATRIUM FOSFAT DAN NATRIUM HIDROKSIDA
KAPASITAS 35.000 TON/TAHUN
(PERANCANGAN REAKTOR (RE-201))
Oleh
M. Amrih R.
Trinatrium Fosfat merupakan salah satu produk industri kimia yang digunakan sebagai bahan baku industri detergen, reagen dalam pengolahan air umpan boiler, serta bahan aditif pada produk makanan yang berfungsi sebagai pengatur keasaman dan mencegah penggumpalan.
Pembuatan Trinatrium Fosfat pada skala besar, dilakukan pada prarancangan pabrik Trinatrium Fosfat dengan kapasitas 35.000 ton/tahun dengan Dinatrium Fosfat diperoleh dari Xiamen Vastland Chemical Co., Cina dan Natrium Hidroksida diperoleh dari PT. Pindo Deli Pulp and Paper Mill, Jawa Barat. Lokasi pabrik direncanakan didirikan di Kawasan Industri Jababeka, Cikarang, Provinsi Jawa Barat. Tenaga kerja yang dibutuhkan sebanyak 125 orang dengan bentuk badan usaha Perseroan Terbatas (PT) yang dipimpin oleh seorang Direktur Utama yang dibantu oleh Direktur Produksi dan Direktur Keuangan dengan struktur organisasi line and staff.
Analisa kelayakan prarancangan pabrik Trinatrium Fosfat sebagai berikut : Fixed Capital Investment (FCI) = Rp 225.389.312.259,- Working Capital Investment (WCI) = Rp 39.774.584.516,- Total Capital Investment (TCI) = Rp 265.163.896.775,-
ABSTRACT
PRELIMINARY PLANT DESIGN OF TRISODIUM
PHOSPHATE FROM DISODIUM PHOSPHATE AND SODIUM
HYDROXIDE CAPACITY 35.000 TON/YEAR
(PRE-DESIGN OF REACTOR (RE-201))
By
M. Amrih R.
Trisodium phosphate is one of chemical industry products which are used as raw material of detergent industry, water softener and boiler compound, acid reducer and emulsifier in food industry.
Trisodium phosphate is made from disodium phosphate is supplied from Xiamen Vastland Chemical Co., China and sodium hydroxide is supllied from PT. Pindo Deli Pulp and Paper Mill, Jawa Barat. Trisodium phosphate’s plant will be located in Jababeka Industrial Area, Cikarang, West Java. A Business entity of this company is a joint-stock company (Perusahaan Terbatas). The company is managed by managing director and assited by production and financial director. The structure of this organization is line and staff.
An economic analysis of preliminary plant design of trisoudium phosphate are:
Fixed Capital Investment (FCI) = Rp 225.389.312.259,- Working Capital Investment (WCI) = Rp 39.774.584.516,- Total Capital Investment (TCI) = Rp 265.163.896.775,-
Break Even Point (BEP) = 39,46%
Pay Out Time before Taxes (POT)b = 3,3046 years Pay Out Time after Taxes (POT)a = 3,8156 years Return on Investment before Taxes (ROI)b = 17,22% Return on Investment after Taxes (ROI)a = 13,78%
Discounted Cash Flow (DCF) = 35,88%
Shut Down Point (SDP) = 25,96%
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Lhokseumawe pada tanggal 3 Oktober 1987, sebagai putra ketiga dari tiga bersaudara dari pasangan Drs. H. Bigar Abdurrasyid (alm) dan Hj. Nuraihan.
Penulis menyelesaikan pendidikan Sekolah Dasar Negeri Pesanggrahan 03 Pagi Jakarta Selatan pada tahun 2000, Sekolah Lanjutan Tingkat Pertama Negeri 177 Jakarta pada tahun 2003 dan Sekolah Menengah Atas Negeri 47 Jakarta pada tahun 2006.
Pada tahun 2006, penulis terdaftar sebagai mahasiswa Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Lampung melalui Seleksi Penerimaan Mahasiswa Baru (SPMB).
Sebuah Karya kecilku....
Dengan segenap hati kupersembahkan tugas akhir ini kepada:
Allah SWT
Atas kehendak-Mu lah semua yang tidak nyata dapat menjadi
nyata….
Rasulullah Muhammad SAW
Yang telah membawa kita ke jaman yang terang benderang
dan penuh dengan ilmu pengetahuan….
Orang tuaku sebagai tanda baktiku, terima kasih atas
segalanya, doa, kasih sayang, pengorbanan, dan
keikhlasannya.
Ini hanyalah setitik balasan yang tidak bisa dibandingkan
dengan berjuta-juta pengorbanan dan kasih sayang
yang tidak pernah berakhir.
Kakak dan Adik-adik ku dan keluarga besarku atas
segalanya, kasih sayang dan doa.
Guru-guruku sebagai tanda hormatku,
terima kasih atas ilmu yang telah diberikan.
Motto
“
Ya Allah, berikanlah aku kepintaran. Aku berjanji
tidak akan menggunakan kepintaran itu untuk
membodohi orang lain.”
“Yakinlah, di jalan
itu, Tuhan akan selalu
bersamamu...” (El Jalaluddin Rumi)
“
Hai orang-orang yang beriman, jadikanlah sabar dan
shalat sebagai penolongmu, sesungguhnya Allah beserta
SANWACANA
Puji syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT yang telah memberikan rahmat dan kekuatan sehingga skripsi ini dapat diselesaikan.
Skripsi dengan judul “Prarancangan Pabrik Trinatrium Fosfat dari Dinatrium Fosfat dan Natrium Hidroksida dengan Kapasitas Produksi 35.000 Ton/Tahun” adalah salah satu syarat untuk memperoleh gelar sarjana di Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Lampung.
Penyusunan tugas akhir ini tidak lepas dari bantuan dan dukungan dari beberapa pihak. Oleh karena itu penulis mengucapkan terimakasih kepada :
1. Bapak Prof. Drs. Suharno, M.Sc., Ph.D., selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Lampung.
2. Bapak Ir. Azhar, M.T, selaku ketua Jurusan Teknik Kimia, yang telah memberikan banyak bantuan untuk kelancaran proses belajar di kampus. 3. Ibu Dr. Elida Purba, S.T., M.Sc., selaku dosen pembimbing I, atas
kesabarannya, masukan dan saran selama penyelesaian tugas akhir serta selaku dosen atas semua ilmu yang telah penulis dapatkan.
4. Ibu Simparmin Br Ginting, S.T., M.T., selaku dosen pembimbing II atas kesabarannya, masukan dan saran dalam pengerjaan tugas akhir serta selaku dosen atas semua ilmu yang telah penulis dapatkan.
6. Ibu Sri Ismiyati D., S.T., M.Sc., selaku pembimbing akademik yang selama ini membimbing dan memberikan arahan.
7. Ibu Panca Nugrahini F, S.T., M.T., Bapak Taharuddin, S.T., M.Sc serta seluruh dosen di Jurusan Teknik Kimia Universitas Lampung yang telah memberikan banyak ilmunya kepada penulis. Terima kasih, bapak dan ibu telah menjadikan Teknik Kimia indah di mata dan di hati saya.
8. Maya Natalia, partner TA yang setia, terimakasih untuk perjuangan dan kerjasamanya.
9. Niko, Sedny, Novi, Gary, Cici, Nova, Mbak Lia, Didik, Timbo, Mey, Meli, Oji, Dora, Ryan, Aci, dan seluruh teman-teman seperjuang “Tekim 06”, terimakasih untuk persaudaraan, persahabatan, serta segala bentuk dukungan dan transfer ilmu pengetahuan baik dalam bidang sains maupun entertainment.
10.Ibu Kantin yang cantik, Mbak Ita yang baik, Agung “Elka”, Nanda, Tika, Ika, Adel, Yulia, Atunk, Sulis, Marga, dan semua kakak tingkat, adek tingkat, dan seluruh Keluarga Besar Civitas Akademika Teknik Kimia Unila.
Semoga kebaikan mereka terhadap penulis dapat terbalas dan semoga skripsi ini berguna bagi yang membutuhkan.
Bandar Lampung, Agustus 2014 Penulis,
i A. Latar Belakang Pendirian Pabrik ... 1
B. Kegunaan Produk ... 2
II. PEMILIHAN DAN URAIAN PROSES A. Proses Pembuatan Trinatrium Fosfat ... 8
B. Pemilihan Proses ... 10
1. Kelayakan Ekonomi ... 11
2. Kelayakan Teknis ... 18
C. Deskripsi Proses ... 22
III. SPESIFIKASI BAHAN BAKU DAN PRODUK A. Bahan Baku ... 33
B. Produk ... 34
1. Produk Utama ... 34
2. Produk Samping ... 34
IV. NERACA MASSA DAN NERACA ENERGI A. Neraca Massa ... 37
ii V. SPESIFIKASI PERALATAN
A. Peralatan Proses ... 44
B. Peralatan Utilitas ... 59
VI. UTILITAS DAN PENGOLAHAN LIMBAH A. Unit Pendukug Proses (Utilitas) ... 88
B. Pengolahan Limbah ... 117
C.Laboratorium ... 120
D.Instrumentasi dan Pengendalian Proses ... 124
VII. LOKASI DAN TATA LETAK PABRIK A. Lokasi Pabrik ... 127
1. Faktor Primer ... 128
2. Faktor Sekunder ... 129
B. Tata Letak Pabrik ... 131
C. Tata Letak Alat Proses ... 136
D. Prakiraan Areal Lingkungan ... 138
VIII. SISTEM MANAJEMEN DAN OPERASI PERUSAHAAN A. Bentuk Perusahaan ... 140
B. Struktur Organisasi Perusahaan ... 143
C. Tugas dan Wewenang... 147
D. Status Karyawan dan Sistem Penggajian ... 155
E. Pembagian Jam Kerja Karyawan ... 156
F. Jumlah Tenaga Kerja ... 159
G. Kesejahteraan Karyawan ... 162
H. Manajemen Produksi ... 166
IX. INVESTASI DAN EVALUASI EKONOMI A. Investasi ... 171
B. Evaluasi Ekonomi ... 176
C. Angsuran Pinjaman ... 179
D. Discounted Cash Flow ... 179
X. KESIMPULAN DAN SARAN ... 181
iii
DAFTAR TABEL
Tabel halaman
1.1. Harga Bahan Baku dan Produk ... 2
1.2. Data Impor Trinatrium Fosfat Indonesia ... 3
1.3. Lokasi dan Kapasitas Produksi Industri Deterjen di Indonesia ... 3
2.1. Perbandingan Proses Pembuatan Trinatrium Fosfat ... 10
2.2. Data Energi Bebas Gibbs Pada Keadaan Standar ... 19
2.3. Perbandingan proses pembuatan Trinatrium Fosfat ... 23
4.1. Neraca Massa di Mixing Tank (MT-101) ... 37
4.2. Neraca Massa di Mixing Tank (MT-102) ... 37
4.3. Neraca Massa di Reaktor I (RE-201) ... 38
4.4. Neraca Massa di Evaporator (EV-201) ... 38
4.5. Neraca Massa di Crystallizer (CR-201) ... 38
4.6. Neraca Massa di Centrifuge (CF-301) ... 38
4.7. Neraca Massa di Rotary Dryer (RD-301) ... 39
4.8. Neraca Energi di Mixing Tank (MT-101) ... 39
4.9. Neraca Energi di Mixing Tank (MT-102) ... 39
4.10. Neraca Energi di Heater I (HE-101) ... 40
4.11. Neraca Energi di Heater II (HE-201) ... 40
4.12. Neraca Energi diReaktor (RE-201) ... 40
4.13. Neraca Energi di Evaporator 1 (EV-201)... 41
4.14. Neraca Energi di Evaporator 2 (EV-202) ... ... 41
4.15. Neraca Energi di Crystallizer (CR-201) ... 41
4.16. Neraca Enerrgi di Centrifuge (CF-301) ... 42
4.17. Neraca Enegi di Rotary Dryer (RD-301) ... 42
4.18. Neraca Energi di Heater Udara (HE-301) ... 42
iv
5.30. Spesifikasi Bak Sedimentasi (BS-401) ... 60
vi
6.7. Kebutuhan Penerangan untuk Area dalam Bangunan ... 109
6.8. Kebutuhan Penerangan untuk Area luar Bangunan ... 110
6.9. Kebutuhan Listrik untuk Alat Proses ... 111
6.10. Kebutuhan Listrik untuk Alat Utilitas ... 112
6.11. Kebutuhan Amoniak Refrigerant ... 117
6.12. Syarat-Syarat Kualitas (Mutu) Air Limbah ... 118
6.13. Tingkatan Kebutuhan Informasi dan Sistem Pengendalian ... 126
6.14. Pengendalian Variabel Utama Proses ... 127
7.1. Dasar Pemilihan Lokasi Pabrik ... 128
7.2. Perincian Luas Area Pabrik Disodium Phosphat ... 139
8.1. Jadwal Kerja Regu Shift ... 159
8.2. Jumlah Operator berdasarkan Jenis Alat ... 160
vii
9.1. Fixed Capital Investment ... 173
9.2. Manufacturing Cost ... 174
9.3. General Expenses ... 175
9.4. Biaya Administrasi ... 176
vii
DAFTAR GAMBAR
Gambar halaman
2.1. Blok diagram pembuatan Disodium Fosfat dari asam Fosfat
dan sodium karbonat ... 12
2.2. Struktur molekul Na2CO3 ... 23
2.3. Rumus molekul K2CO3 ... 23
2.4. Struktur molekul Na2HPO4 ... 23
2.5. Struktur molekul K2HPO4 ... 23
2.6. Diagram Alir Proses Pembuatan Disodium Fosfat ... 28
6.1. Cooling Tower ... 94
6.2. Diagram Cooling Water System ... 95
6.3. Diagram Alir Pengolahan Air ... 100
6.4. Deaerator ... 108
6.5. Siklus Liquifaction ... 117
7.1. Peta Provinsi Jawa Timur ... 132
7.2. Peta Kabupaten Lamongan ... 132
7.3. Tata Letak Alat Pabrik ... 136
7.4. Tata Letak Alat Proses ... 138
III. SPESIFIKASI BAHAN BAKU DAN PRODUK
A. Bahan Baku
1. Dinatrium fosfat (Xiamen Vastland Chemical Co.)
Rumus molekul : Na2HPO4
Berat molekul : 142 g/mol
Wujud : Padat (tabular crystal)
Kemurnian : 98%
Titik leleh : 250˚C
Densitas : 1,6 g/cm3
pH : 8,7 – 9,3
2. Natrium hidroksida (PT. Pindo Deli Pulp and Paper Mill, Jawa Barat)
Rumus Molekul : NaOH
BM : 40 g/mol
Wujud : Padat
Komposisi : - NaOH : 48%
-H2O : 52%
Warna : tak berwarna
Titik leleh : 318,4˚C
34
Densitas : 1,8832 g/cm³
Specific heat (Cp) : 21,40 - 1,38 x 10-3 T (kkal/kmol K) (Sumber : Perry’s, Ed.7th, 1999)
B. Produk
1. Produk Utama Trinatrium fosfat
Rumus molekul : Na3PO4.12H2O
Berat molekul : 380,2 g/mol
Wujud : Padat (kristal trigonal)
Titik leleh : 256˚C
Densitas : 2,507 g/cm3
pH : 12 (larutan 1%)
2. Produk Samping Air
Rumus Molekul : H2O
Berat molekul : 18 g/mol
Wujud : Cair
Warna : bening/jernih
Titik didih : 100 oC
Titik leleh : 0 oC
35
Densitas : 995,68 kg/m3
DAFTAR PUSTAKA
Banchero, B.1955. Chemical Engineering Series. Mc Graw Hill in Chemical Engineering : New York
Biegler, T.1997. Systematic Methods of Chemical Process Design. Prentice Hall International : London
Brown, G.1950. Unit Operations.John Wiley and Sons : New York
Brownell, Young.1959. Equipment Process Design.Wiley Eastern Limited : Bangalore
Chemical Data Chemmaths. 2011.
Chemical Engineering Magazine, Ed. Juni 2011.
Coulson, Richardson.1983. Chemical Engineering, Vol. 6th. Pergamon Press : New York
Coulson, Richardson.1955. Chemical Engineering, Vol. 2nd. Butterworth-Heinemann : Boston
FLSmidth, One Source. 2011. Door Oliver Eimco Thickeners.
Fogler, Scott, H.1999.Elements of Chemical Reaction Engineering, Ed. 3th. Prentice Hall International : London
Foust, A.1960. Principles of Unit Operations, Ed. 2nd. John Wiley and Sons : New York
Geankoplis, C. J.1983. Transport Processes and Unit Operations, Ed. 2nd. Allyn and Bacon, Inc : London
H. Porse, CP Keko ApS, pers.comm, 2009.
Hensley, C.2006. Cooling Tower Fundamentals. SPX Cooling Technologies : Kansas
Himmelblau.1996. Basic Principles and Calculations in Chemical Engineering. Prentice Hall International : London
Ismail, S.1996. Alat Industri Kimia. Unversitas Sriwjaya : Palembang Kepdal. 2000 No. 113. Pedoman Teknis Laboratorium Lingkungan. Kern, D.1950. Process Heat Transfer. Mc Graw Hill International Book
Company: London
Keyes, F. and Clark, R.S. 1959, Industrial Chemistry, 2nd edition, John Wiley and Sons, Inc., New York.
Lesmana, D.2009. Bahan Kuliah Teknologi Buangan Industri Modul Limbah Cair, Padat, Gas, dan B3.Universitas Lampung : Bandar Lampung Levenspiel, O.1999. Chemical Reaction Engineering, Ed. 3rd.
John Wiley and Sons : New York Material Codes. 2011.
Mc Cabe.1985. Unit Operation of Chemical Engineering, Jilid. 2nd, Ed. 4th. Mc Graw Hill Book Company : New York
Mc Lanahan Corp. Aggregate Processing Division Brosure.2011
Menteri Keuangan Republik Indonesia, Agus Martowardojo, 14 Juni 2011, 09:51 WIB et.al. Kompas.com.
MIP Process Technology.2011. MIP Thickener Design.
Missen, R.1928.Introduction to Chemical Reaction Engineering and Kinetics.John Wiley and Sons : New York
Moss, D.2004.Pressure Vessel Design Manual, Ed. 3th.Elvesier : Boston MSDS Sodium Carbonate.Science Lab.com, 21 Februari 2011, 10:22 WIB MSDS Phosphate Acid.Science Lab.com, 21 Februari 2011, 10:25 WIB
Mulyono, P.1997.Ekonomi Teknik Kimia.Universitas Gajah Mada : Yogyakarta Perry’s.1950.Chemical Engineer’s Handbook, Ed. 3th
Perry’s.1963.Chemical Engineer’s Handbook, Ed. 4th.Mc Graw Hill Book Company : London
Perry’s.1999.Chemical Engineer’s Handbook, Ed. 7th.Mc Graw Hill Book Company : London
Perry’s.2008.Chemical Engineer’s Handbook, Ed. 8th.Mc Graw Hill Book Company : London
Peter, Timmerhaus.2002. Plant Design and Economics for Chemical Engineers.Mc Graw Hill Higher Education : New York
Powel, S.1954.Water Conditioning for Industry, Ed. 1st.Mc Graw Hill Book Company : London
Rase.1977.Chemical Reactor Design for Process Plant, Vol. 1st, Principles and Techniques.John Wiley and Sons : New York
Reid, C.1987.The Properties of Gases and Liquids, Ed. 4th. Donneley and Sons : New York
Reklaitis, G. V.1983. Introduction to Material and Energy Balances.Mc Graw Hill Book Company : London
Sari, A.2010. Bahan Kuliah Utilitas dan Penggerak Mula Modul Pengolahan Air Industri. Universitas Lampung : Bandar Lampung
Sarto dan Alamsyah. 2007. Kinetika Reaksi Pembuatan Di-Kalium Phosphat dan Kalium Karbonat. Universitas Gajah Mada : Yogyakarta
Schepman, B. A.1962.New Concepts in Thickener Design, Underflow Pump Arrangement, and Automatic Controls. SK-SNI Air Bersih, 12 Juni 2011, 13:25 WIB
Smith, J. M.2001.Introduction to Chemical Engineering Thermodynamics, Ed. 6th.Mc Graw Hill International Edition : New York
Smith, J.M.1981.Chemical Engineering Kinetics, Ed. 3th. Mc Graw Hill International Edition : New York
Smith, R.2005.Chemical Process Design and Integration.John Wiley and Sons : New York
Sugiharto.1987. Dasar-Dasar Pengelolaan Air Limbah. Universitas Indonesia : Jakarta
Treyball, R.1981. Mass Transfer Operations, Ed. 2nd.Mc Graw Hill Book Company : London
Ulrich, G.1984.A Guide to Chemical Engineering Process Design and Economics. University of New Hampshire : USA
Wallas, M.1990. Chemical Process Equipment. Butterworth-Heinemann : Boston Wang, L, K.2008. Gravity Thickener, Handbook of Enviromental Engineering,
Vol. 6th. The Humana Press Inc. : New Jersey
Wilson, E. T.2005. Clarifier Design. Mc Graw Hill Book Company : London
http://www.sbioinformatics.com/design_thesis/Terephthalic_acid/Terephthalic-2520acid_Design-2520of-2520Equipments.pdf : 8 Juni 2012, 11:00 WIB http://duniainfo100.blogspot.com/2011/02/daftar-standar-gaji-perusahaan.html, 22
Agustus 2011, 10:36 WIB
wikipedia, air bersih dan sanitasi, 8 Juni 2012, 13:20 WIB
www.bappenas.go.id/get-file-server/node/5945/, 21 Maret 2012, 14:17 WIB www.bps.go.id, Statistic Indonesia, 2012, Indonesia, 21 Januari 2013, 23.16 WIB http://matche.com/EquipCost.html, 14 Nopember 2012, 09:00 WIB
