PRARANCANGAN PABRIK ASAM BORAT DARI BORAKS DAN ASAM SULFAT DENGAN PROSES ASIDIFIKASI Prarancangan Pabrik Asam Borat dari Boraks dan Asam Sulfat dengan Proses asidifikasi Kapasitas Produksi 11.000 Ton/tahun.

(1)

i

PRARANCANGAN PABRIK ASAM BORAT

DARI BORAKS DAN ASAM SULFAT DENGAN PROSES ASIDIFIKASI KAPASITAS PRODUKSI 11.000 TON/TAHUN

TUGAS AKHIR

Diajukan untuk Memenuhi Persyaratan Meraih Gelar Sarjana Teknik

Strata 1 pada Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik

Universitas Muhammadiyah Surakarta

Disusun Oleh :

FIKRI FARID BAWAZIER D500 140 162

Dosen Pembimbing : 1. Emi Erawati, S.T., M.Eng. 2. Hamid Abdillah, S.T., M.T.

PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA

(2)

(3)

(4)

iv INTISARI

Asam borat (H3BO3) memiliki peran penting di berbagai industri, seperti industri kaca, industri keramik, industri kertas serta industri farmasi. Pabrik asam borat dari boraks dan asam sulfat didirikan karena kebutuhan akan bahan tersebut semakin meningkat dari tahun ke tahun. Pabrik asam borat ini dirancang untuk memenuhi kebutuhan dalam negeri. Pabrik asam borat ini dirancang dengan kapasitas 11.000 ton per tahun yang beroperasi selama 330 hari per tahun. Proses pembuatan asam borat ini menggunakan proses asidifikasi dengan perbandingan mol boraks : asam sulfat = 1:1,01. Reaksi bersifat eksotermis dan dijalankan dalam reaktor alir tangki berpengaduk (RATB), fase cair-cair, irreversible serta kondisi operasi dijaga isothermal (100 oC) dan tekanan 1 atm.

Pabrik asam borat berkapasitas 11.000 ton/tahun ini membutuhkan bahan baku boraks sebanyak 1.223,07 kg/jam, asam sulfat sebanyak 384.56 kg/jam. Utilitas pendukung proses meliputi penyediaan air sebesar 5.579,87 kg/jam yang diperoleh dari air sungai Brantas, unit penyediaan steam sebesar 52,646 kg/jam, kebutuhan udara tekan sebesar 60,48 m3 per jam, kebutuhan listrik diperoleh dari PLN dan generator set sebesar 400 kW sebagai cadangan, bahan bakar berupa IDO sebanyak 58,72 liter/jam. Pabrik ini direncanakan akan didirikan di kawasan industri Gresik, Jawa Timur dengan luas tanah 25.550 m2 dan jumlah karyawan 139 orang.

Dari analisis ekonomi, pabrik asam borat ini membutuhkan modal tetap sebesar Rp 346.313.089.667,77 dan modal kerja sebesar Rp 79.924.962.676,07. Keuntungan sebelum pajak sebesar Rp 105.233.369.792,84/th. Keuntungan sesudah pajak sebesar Rp 94.710.032.813,56/th. Analisis kelayakan ini memberikan hasil bahwa Return On Investment (ROI) sebelum pajak sebesar 30,39% dan setelah pajak sebesar 27,35%. Pay Out Time (POT) sebelum pajak sebesar 2,48 tahun sedangkan setelah pajak sebesar 2,68 tahun. Break Even Point

(BEP) sebesar 46,59%, dan Shut Down Point (SDP) sebesar 24,05%.

(5)

v ABSTRACT

Boric acid has the molecular formula H3BO3 have an important role in various industries, both as an adjuvant in the glass industry, ceramic coatings industry, bleach in chemical industry, and materials in the manufacture of drugs in the pharmaceutical industry. The boric acid plant designed to meet domestic demand. The boric acid plant designed capacity of 11.000 ton/year. The process of making this boric acid using the acidification process with mole ratio of borax:sulfuric acid = 1:1,01. The reaction is exothermic and is run in a continue strirred tank reactor (CSTR), liquid-liquid phase, irreversible and kept isothermal

operating conditions (100oC) and pressure of 1 atmosphere.

The boric acid plant with 11.000 ton/year capacity requires raw material of borax as much as 1.223,07 kg/hour, sulfuric acid as much as 384,56 kg/hour. Process support unit includes a water supply unit as many as 5.579,87 kg/hr is obtained from Brantas river water, units procurement steam with the needs of 52,646 kg/hr, units procurement of compressed air at 60,48 m3 per hour, units procurement of electricity from PLN and generator set as many as 400 kW for backup, as well as fuel procurement unit of IDO at 58,72 liter/hour. The factory is planned to be established in the industrial area of Gresik, East Java with land area of 25.550 m2 and the number of employees as many as 139 people.

The results of the economic analysis, the boric acid plant requires a fixed capital of Rp 346.313.089.667,77 and working capital of Rp 79.924.962.676,07. Profit before tax of Rp 105.233.369.792,84/year. Profit after tax of Rp 94.710.032.813,56/year. Feasibility analysis results obtained from the Return On Investment (ROI) before tax of 30,39%and after tax of 27,35%. Pay Out Time

(POT) before tax of 2,48 years and after tax of 2,68 years. Break Even Point

(BEP) of 46,59%, and Shut Down Point (SDP) of 24,05%. Discounted Cash Flow

(6)

vi

KATA PENGANTAR Bissmillahirrahmaanirrohim

Assalamu’alaikum Wr. Wb.

Alhamdulillah, puji syukur ke hadirat Allah SWT yang telah melimpahkan

segala rahmat hidayah dan petunjuknya-Nya sehingga penyusun dapat

menyelesaikan tugas akhir prarancangan pabrik kimia ini dengan baik. Tak lupa

sholawat serta salam semoga senantiasa tercurahkan kepada Nabi Besar

Muhammad SAW, keluarga, sahabat dan seluruh pengikutnya.

Tugas Prarancangan Pabrik Kimia merupakan tugas akhir yang harus

diselesaikan oleh setiap mahasiswa Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik,

Universitas Muhammadiyah Surakarta sebagai prasyarat untuk menyelesaikan

jenjang studi sarjana. Dengan tugas ini diharapkan kemampuan penalaran dan

penerapan teori-teori yang telah diperoleh selama kuliah dapat berkembang dan

dapat dipahami dengan baik.

Judul Tugas Akhir ini adalah Prarancangan Pabrik Asam Borat dari

Boraks dan Asam Sulfat dengan Proses Asidifikasi Kapasitas 11.000 Ton/Tahun. Adanya prarancangan pabrik ini diharapkan dapat memperkaya alternatif industri masa depan bagi Indonesia.

Penyelesaian penyusunan laporan tugas akhir ini tidak lepas dari bantuan

dan bimbingan serta dorongan dari berbagai pihak. Melalui laporan ini penyusun

ingin mengucapkan terima kasih yang tiada terhingga, terutama kepada :

1. Bapak Rois Fathoni, ST, M.Sc, Ph.D, selaku Ketua Jurusan Teknik Kimia

Universitas Muhammadiyah Surakarta.

2. Ibu Emi Erawati, S.T., M. Eng. selaku Dosen Pembimbing I.

3. Bapak Hamid Abdillah, S.T., M.T. selaku Dosen Pembimbing II.

4. Bapak dan Ibu Dosen Teknik Kimia Universitas Muhammadiyah Surakarta

atas segala bimbingan dan arahannya.

5. Bapak, Ibu dan kakak-kakakku yang selalu mendoakan dan memberi

(7)

vii

6. Teman-teman mahasiswa transfer angkatan 2014 yang telah membantu

penulis dalam mengerjakan tugas akhir ini.

7. Teman-teman Teknik Kimia UMS yang selalu memberikan dorongan dan

motivasi.

“Tak ada gading yang tak retak” Penulis menyadari bahwa dalam penyusunan laporan tugas akhir ini masih banyak terdapat kekurangan dan

kesalahan, untuk itu penulis mengharapkan saran dan kritik membangun demi

kesempurnaan laporan ini. Dan semoga laporan ini bermanfaat bagi semua pihak.

Akhir kata penulis mohon maaf apabila ada salah kata, dan terima kasih. Wassalamu’alaikum Wr. Wb.

Surakarta, Juli 2016

(8)

viii DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ... i

HALAMAN PENGESAHAN ... ii

HALAMAN KEASLIAN ... iii

INTISARI ... iv

ABSTRACT ... v

KATA PENGANTAR ... vi

DAFTAR ISI ... viii

DAFTAR TABEL ... xi

DAFTAR GAMBAR ... xiii

BAB I PENDAHULUAN ... 1

1.1. Latar Belakang Pendirian Pabrik ... 1

1.2. Kapasitas Perancangan ... 2

1.3. Pemilihan Lokasi Pabrik ... 4

1.4. Tinjauan Pustaka ... 7

1.4.1 Macam-macam Proses ... 7

1.4.2 Kegunaan Produk ... 9

1.4.3 Sifat Fisik dan Kimia Bahan Baku dan Produk ... 10

1.4.4 Tinjauan Proses Secara Umum ... 14

BAB II DESKRIPSI PROSES ... 15

2.1. Spesifikasi Bahan Baku dan Produk ... 15

2.1.1 Spesifikasi Bahan Baku ... 15

2.1.1 Spesifikasi Produk ... 15

2.2. Konsep Proses ... 16

2.2.1 Dasar Reaksi... 16

2.2.2 Tinjauan Termodinamika ... 16

2.2.3 Tinjauan Kinetika ... 18

2.3. Diagram Alir Proses dan Langkah Proses ... 19

2.3.1 Diagram Alir Kualitatif ... 19

(9)

ix

2.3.3 Diagram Alir Proses ... 19

2.3.4 Langkah Proses ... 22

2.4. Neraca Massa dan Neraca Panas ... 24

2.4.1 Neraca Massa ... 25

2.4.2 Neraca Panas ... 33

2.5. Tata Letak Pabrik dan Peralatan Proses ... 40

2.5.1 Tata Letak Pabrik ... 40

2.5.2 Tata Letak Peralatan Proses ... 44

BAB III SPESIFIKASI ALAT ... 47

BAB IV UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM ... 69

4.1. Unit Pendukung Proses ... 69

4.1.1 Unit Penyediaan Air dan Pengolahan Air ... 70

4.1.2 Unit Penyediaan Steam ... 76

4.1.3 Unit Penyediaan Listrik ... 77

4.1.4 Unit Penyediaan Bahan Bakar ... 80

4.1.5 Unit Penyediaan Udara Tekan ... 81

4.1.6 Unit Pengolahan Limbah ... 81

4.1.7 Laboratorium ... 82

BAB V MANAJEMEN PERUSAHAAN ... 85

5.1. Bentuk Perusahaan ... 85

5.2. Struktur Organisasi ... 86

5.3. Tugas dan Wewenang ... 88

5.3.1 Pemegang Saham ... 88

5.3.2 Dewan Komisaris ... 89

5.3.3 Direktur Utama ... 89

5.3.4 Staff Ahli ... 90

5.3.5 Kepala Bagian ... 90

5.4. Pembagian Jam Kerja Karyawan ... 94

5.4.1 Karyawan non shift ... 94

5.4.2 Karyawan shift ... 95

(10)

x

5.6. Penggolongan Jabatan, Jumlah Karyawan, dan Gaji ... 96

5.6.1 Penggolongan Jabatan ... 96

5.6.2 Jumlah Karyawan dan Gaji ... 97

5.7. Kesejahteraan Sosial Karyawan ... 98

5.8. Manajemen Perusahaan ... 99

5.8.1 Perencanaan Produksi ... 100

5.8.2 Pengendalian Produksi ... 101

BAB VI ANALISA EKONOMI ... 102

6.1. Dasar Perhitungan ... 102

6.2. Penaksiran Harga Peralatan ... 103

6.3. Penentuan Total Capital Investment (TCI) ... 104

6.3.1 Fixed Capital Investment (FCI) ... 105

6.3.2 Working Capital Investment (WCI) ... 105

6.4. TotalManufacturing Cost (MC) ... 106

6.5. General Expense (GE) ... 106

6.6. Keuntungan Produksi ... 107

6.7. Analisis Kelayakan ... 107

BAB VII KESIMPULAN ... 112

DAFTAR PUSTAKA ... 113

(11)

xi

DAFTAR TABEL

Tabel 1 Kebutuhan Asam Borat di Indonesia Berdasarkan Data Impor 2

Tabel 2 Daftar Pabrik Asam Borat di Amerika (Erdogdu, 2004) ... 3

Tabel 3 Tinjauan Pemilihan Proses Pembuatan Asam Borat ... 8

Tabel 4 Kelarutan Asam Borat dalam Air (Kirk and Orthmer,2004) .... 13

Tabel 5 Harga ∆Hof298 Masing-masing Komponen (NBS, 1982) ... 16

Tabel 6 Neraca Massa pada Mixer (M-120) ... 25

Tabel 7 Neraca Massa pada Reaktor 1 (R-210) ... 25

Tabel 13 Neraca Massa pada Netrallizer (D-310) ... 28

Tabel 14 Neraca Massa pada Evaporator (V-410) ... 29

Tabel 15 Neraca Massa pada Heat Exchanger (E-420) ... 29

Tabel 16 Neraca Massa pada Crystallizer (C-01) ... 30

Tabel 17 Neraca Massa pada Centrifuge 1 (H-510) ... 30

Tabel 18 Neraca Massa pada Centrifuge 2 (H-520) ... 31

Tabel 19 Neraca Massa pada Rotary Drier (B-610) ... 31

Tabel 20 Neraca Massa Total ... 32

Tabel 21 Neraca Panas pada Mixer (M-120) ... 33

Tabel 22 Neraca Panas pada Reaktor 1 (R-210) ... 33

Tabel 28 Neraca Panas pada Netrallizer (D-310) ... 36

(12)

xii

Tabel 30 Neraca Panas pada Heat Exchanger (E-420) ... 37

Tabel 31 Neraca Panas pada Crystallizer (V-430) ... 38

Tabel 32 Neraca Panas pada Centrifuge 1 (H-510) ... 38

Tabel 33 Neraca Panas pada Centrifuge 2 (H-520) ... 39

Tabel 34 Neraca Panas pada Rotary Drier (B-610) ... 39

Tabel 35 Neraca Panas Total ... 40

Tabel 36 Luas Area Ruang Bangunan ... 42

Tabel 37 Kebutuhan Air Pendingin ... 75

Tabel 38 Kebutuhan Air Konsumsi Umum dan Sanitasi ... 75

Tabel 39 Konsumsi Listrik untuk Keperluan Proses ... 77

Tabel 40 Konsumsi Listrik untuk Keperluan Utilitas ... 78

Tabel 41 Jadwal Pembagian Kelompok Shift ... 95

Tabel 42 Jumlah Karyawan dan Kualifikasi ... 97

Tabel 43 Cost Index Chemical Plant ... 103

Tabel 44 Total Fixed Capital Investment ... 105

Tabel 45 Working Capital Investment ... 105

Tabel 46 Manufacturing Cost ... 106

Tabel 47 General Expense ... 106

Tabel 48 Fixed Cost ... 108

Tabel 49 Variable Cost ... 109

(13)

xiii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1 Data Impor Asam Borat di Indonesia Tahun 2007-2014 ... 3

Gambar 2 Diagram Alir Kualitatif Pembuatan Asam Borat ... 20

Gambar 3 Diagram Alir Kuantitatif Pembuatan Asam Borat ... 21

Gambar 4 Diagram Alir Proses Pembuatan Asam Borat ... 24

Gambar 5 Tata Letak Pabrik ... 43

Gambar 6 Tata Letak Peralatan Proses ... 46

Gambar 7 Struktur Organisasi Pabrik Asam Borat (Widjaja, 2003) ... 88

Gambar 8 Hubungan Tahun dengan Cost Index ... 103