Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Potassium Ammonium Polyphosphate dari Ammonium Phosphate dan Potassium Phosphate dengan Kapasitas Produksi 300.000 Ton/ Tahun

(1)

PRA RANCANGAN PABRIK

PEMBUATAN POTASSIUM AMMONIUM POLYPHOSPHATE

DARI AMMONIUM PHOSPHATE DAN POTASSIUM

PHOSPHATE

DENGAN KAPASITAS PRODUKSI 300.000 TON/TAHUN

TUGAS AKHIR

Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan

Ujian Sarjana Teknik Kimia

Oleh

LINA RAHMASARI GINTING

NIM : 080405041

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

(2)

(3)

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis ucapkan atas kehadirat Allah SWT atas limpahan rahmat,

ridho dan karunia-Nya karena penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir yang

berjudul “Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Potassium Ammonium Polyphosphate dari Ammonium Phosphate dan Potassium Phosphate dengan Kapasitas Produksi 300.000 Ton/ Tahun.”

Pra rancangan pabrik ini disusun untuk melengkapi tugas-tugas dan

merupakan salah satu syarat untuk menempuh ujian sarjana pada Departemen Teknik

Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. Dalam penyelesaian tugas

akhir ini, penulis banyak menerima bantuan dan bimbingan dari berbagai pihak. Pada

kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada :

1. Bapak Dr. Eng. Rondang Tambun, ST, MT selaku dosen pembimbing I dan

penguji I yang telah membimbing penulis dengan penuh kesabaran serta memberi

masukan sehingga tugas akhir ini dapat terselesaikan dengan baik.

2. Bapak Ir. Bambang Trisakti, MT selaku dosen pembimbing II yang telah

membimbing penulis dengan penuh kesabaran serta memberi masukan sehingga

tugas akhir ini dapat terselesaikan dengan baik.

3. Ibu Dr. Ir. Fatimah, MT, sebagai penguji II dan selaku sekretaris Departemen

Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera dan penguji II.

4. Bapak M. Hendra S. Ginting, ST, MT sebagai dosen penguji II yang telah

memberikan saran dan masukan bagi penulis dalam menyelesaikan tugas akhir

ini.

5. Ibu Ir. Renita Manurung, MT, selaku koordinator tugas akhir Departemen Teknik

Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.

6. Bapak Dr. Eng Ir. Irvan, M.Si, selaku ketua Departemen Teknik Kimia, Fakultas

Teknik, Universitas Sumatera Utara.

7. Seluruh staf pengajar dan pegawai Departemen Teknik Kimia yang telah

memberikan ilmu dan pengalaman yang sangat berharga kepada penulis.

8. Kedua orang tua yang telah banyak berkorban dan memberikan didikan serta

(4)

9. Ayu Ridaniati Bangun atas kerja sama dan bantuannya sebagai sahabat sekaligus

partner selama melaksanakan tugas akhir ini.

10.Sahabat-sahabat terbaik di Teknik Kimia, khususnya semua stambuk 2008 yang

memberikan banyak dukungan dan semangat kepada penulis.

11.Teman-teman, adik-adik dan abang-kakak yang turut memberikan bantuan

kepada penulis dalam menyelesaikan tugas akhir ini

Pada akhirnya demi kesempurnaan tugas akhir ini, penulis sangat

mengharapkan kritik dan saran yang bersifat konstruktif. Semoga tugas akhir ini

bermanfaat bagi semua pihak.

Medan, Mei 2013

Penulis

(5)

INTI SARI

Pabrik Pembuatan Potassium Ammonium Polyphosphate ini direncanakan

akan berproduksi dengan kapasitas 300.000 ton/tahun (37878,7879 kg/jam) dan

beropersi selama 330 hari dalam setahun. Pabrik ini diharapkan dapat mengurangi

ketergantungan Indonesia terhadap Potassium Ammonium Polyphosphate.

Lokasi pabrik yang direncanakan adalah Kawasan Industri Medan di Medan

dengan luas tanah yang dibutuhkan sebesar 14.500 m2.

Tenaga kerja yang dibutuhkan untuk mengoperasikan pabrik sebanyak 101

orang. Bentuk badan usaha yang direncanakan adalah Perseroan Terbatas (PT) dan

bentuk organisasinya adalah organisasi garis dan staff.

Hasil analisa terhadap aspek ekonomi pabrik pembuatan potassium

ammonium polyphosphate adalah:

Modal Investasi = Rp.

552.886.449.164,-Biaya Produksi Per Tahun = Rp. 1.194.025.295.196,-

Hasil Jual Produk Per Tahun = Rp. 1.500.000.000.000,-

Laba Bersih Per Tahun = Rp

213.128.881.896,-Profit Margin (PM) = 20,3 %

Break Even Point (BEP) = 34,12 %

Return Of Investment (ROI) = 38,55 %

Pay Out Time (POT) = 2,6 tahun

Return Of Network (RON) = 64,25 %

Internal Rate Of Return (IRR) = 49,53 %

Dari hasil analisa aspek ekonomi, maka dapat disimpulkan bahwa pabrik

(6)

DAFTAR ISI

Halaman

KATA PENGANTAR ... i

INTISARI ... iii

DAFTAR ISI ... iv

DAFTAR GAMBAR ... x

DAFTAR TABEL ... xi

BAB I PENDAHULUAN ... I-1

1.1 Latar Belakang ... I-1

1.2 Perumusan Masalah ... I-2

1.3 Tujuan Pra Rancangan ... I-3

1.4 Manfaat Pra Rancangan ... I-3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... II-1

2.1 Pupuk ... II-1

2.2 Ammonium Phosphate (NH4H2PO4) ... II-4

2.3 Potassium Phosphate (KH2PO4) ... II-4

2.4 Potassium Ammonium Polyphosphate ([KNH4(PO3)2]8))... II-5

2.5 Proses Pembuatan Potassium Ammonium Polyphosphate ... II-5

2.6 Sifat-Sifat Bahan Baku dan Produk ... II-7

2.6.1 Sifat-Sifat Bahan Baku... II-7

2.6.2 Sifat-Sifat Produk ... II-8

2.7 Deskripsi Proses ... II-8

BAB III NERACA MASSA ... III-1

3.1 Tangki Pencampur (M-101) ... III-1

3.2 Tangki Pencampur (M-102) ... III-1

3.3 Reaktor (R-101) ... III-1

3.4 Evaporator (FE-101)... III-2

3.5 Spray Dryer (D-101) ... III-2

BAB IV NERACA PANAS ... IV-1

4.1 Heater I (E-101) ... IV-1

4.2 Heater II (E-102) ... IV-1

(7)

4.4 Evaporator (FE-101)... IV-2

4.5 Sub Cooler Condenser (E-103) ... IV-2

BAB V SPESIFIKASI PERALATAN... V-1

5.1 Gudang Penyimpanan Ammonium Phosphate (G-101) ... V-1

5.2 Belt Conveyor (C-101) ... V-1

5.3 Gudang Penyimpanan Potassium Phosphate (G-102) ... V-1

5.4 Belt Conveyor (C-102) ... V-2

5.5 Tangki Pencampur(M-101) ... V-2

5.6 Tangki Pencampur(M-102) ... V-2

5.7 Pompa Ammonium Phosphate (P-101) ... V-3

5.8 Pompa Potassium Phosphate (P-102) ... V-3

5.9 Heater I (E-101) ... V-4

5.10 Heater II (E-102) ... V-4

5.11 Reaktor (R-101) ... V-4

5.12 Pompa Potassium Ammonium Polyphosphate (P-103) ... V-5

5.13 Evaporator (FE-101) ... V-5

5.14 Sub Cooler Condensor (E-103)... V-6

5.15 Pompa Potassium Ammonium Polyphosphate (P-104) ... V-6

5.16 Spray Dryer (D-101) ... V-6

5.17 Belt Conveyor (C-103) ... V-7

5.18 Gudang Penyimpanan Produk [KNH4(PO3)2]8 (G-103) ... V-7

BAB VI INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA ... VI-1

6.1 Instrumentasi ... VI-1

6.2 Keselamatan Kerja ... VI-7

6.3 Keselamatan Kerja pada Pabrik Pembuatan Potassium Ammonium

Polyphosphate ... VI-8

6.3.1 Pencegahan terhadap Kebakaran dan Peledakan ... VI-8

6.3.2 Peralatan Perlindungan Diri ... VI-9

6.3.3 Keselamatan Kerja terhadap Listrik ... VI-12

6.3.4 Pencegahan terhadap Gangguan Kesehatan ... VI-12

6.3.5 Pencegahan terhadap Bahaya Mekanis ... VI-13

(8)

6.3.7 Pencegahan dan Pertolongan Pertama jika Terkena Bahan

Kimia ... VI-15

6.4 Material Safety Data Sheet (MSDS) Bahan Kimia dalam Pabrik

Pembuatan Potassium Ammonium Polyphosphate ... VI-15

6.4.1 Ammonium Phosphate (NH4H2PO4) ... VI-15

6.4.2 Potassium Phosphate (KH2PO4) ... VI-16

6.4.3 Potassium Ammonium Polyphosphate (KNH4H2PO4)8 ... VI-16

BAB VII UTILITAS ... VII-1

7.1 Kebutuhan Uap (Steam) ... VII-1

7.2 Kebutuhan Air ... VII-2

7.2.1 Screening ... VII-6

7.2.2 Sedimentasi ... VII-6

7.2.3 Klarifikasi ... VII-6

7.2.4 Filtrasi ... VII-8

7.2.5 Demineralisasi ... VII-9

7.2.5.1 Penukar Kation (Cation Exchanger) ... VII-9

7.2.5.2 Penukar Anion (Anion Exchanger) ... VII-10

7.2.5.3 Perhitungan Kesadahan Kation ... VII-10

7.2.5.4 Perhitungan Kesadahan Anion ... VII-11

7.2.6 Deaerator ... VII-12

7.3 Kebutuhan Bahan Kimia ... VII-13

7.4 Kebutuhan Listrik ... VII-13

7.5 Kebutuhan Bahan Bakar ... VII-14

7.5.1 Kebutuhan Bahan Bakar untuk Generator ... VII-14

7.5.2 Kebutuhan Bahan Bakar untuk Ketel Uap ... VII-15

7.6 Unit Pengolahan Limbah ... VII-15

7.7 Spesifikasi Peralatan Utilitas ... VII-17

7.7.1 Screening (SC) ... VII-17

7.7.2 Pompa Utilitas-101 (PU-101) ... VII-17

7.7.3 Bak Sedimentasi-101 (BS-101) ... VII-18

(9)

7.7.7 Tangki Pelarutan Soda Abu [Na2CO3] (TP-102) ... VII-19

7.7.9 Clarifier (CL-101) ... VII-20

7.7.11 Sand Filter (SF-101) ... VII-21

7.7.13 Tangki Utilitas-101 (TU-101) ... VII-22

7.7.17 Tangki Pelarutan H2SO4 (TP-103) ... VII-24

7.7.19 Cation Exchanger (CE-101) ... VII-25

7.7.21 Tangki NaOH (TP-104) ... VII-26

7.7.23 Anion Exchanger (AE-101) ... VII-26

7.7.25 Tangki Pelarutan Kaporit [Ca(ClO)2] (TP-105)... VII-27

7.7.27 Tangki Utilitas-102 (TU-102) ... VII-28

7.7.29 Water Cooling Tower (CT-101) ... VII-29

7.7.31 Deaerator (DE-101)... VII-30

7.7.33 Ketel Uap-101 (KU-101) ... VII-31

7.7.34 Tangki Bahan Bakar (TB-101) ... VII-31

7.8 Spesifikasi Peralatan Unit Pengolahan Limbah ... VII-31

7.8.1 Bak Penampungan (POND) ... VII-31

(10)

7.8.3 Bak Netralisasi (BN) ... VII-32

7.8.4 Kolam Ikan ... VII-32

7.8.5 Pompa Limbah-101 (PL-101) ... VII-33

7.8.6 Pompa Limbah-102 (PL-102) ... VII-33

7.9 Spesifikasi Peralatan Unit Pembangkit Udara Panas ... VII-34

7.9.1 Blower (B-101) ... VII-34

7.9.2 Air Heater (E-301) ... VII-34

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-4

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 Bentuk Struktur Organisasi ... IX-6

9.3.1 Bentuk Struktur Organisasi Garis ... IX-6

9.3.2 Bentuk Struktur Organisasi Fungsionil ... IX-7

9.3.3 Bentuk Struktur Organisasi dan Staf ... IX-8

9.3.4 Bentuk Struktur Organisasi Fungsionil dan Staf... IX-8

9.4 Uraian Tugas, Wewenang, dan Tanggung Jawab ... IX-9

9.4.1 Rapat Umum Pemegang Saham (RUPS) ... IX-9

9.4.2 Dewan Komisaris ... IX-10

9.4.3 Direktur ... IX-10

9.4.4 Staf Ahli ... IX-10

9.4.5 Sekretaris ... IX-11

9.4.6 Manajer Teknik ... IX-11

9.4.7 Manajer Produksi ... IX-11

9.4.8 Manajer Pemasaran ... IX-11

9.4.9 Manajer Keuangan dan Administrasi ... IX-11

9.4.10 Manajer Personalia ... IX-11

9.4.11 Manajer Riset dan Pengembangan ... IX-11

(11)

9.4.13 Kepala Bagian Produksi ... IX-12

9.4.14 Kepala Bagian Pemasaran ... IX-12

9.4.15 Kepala Bagian Keuangan dan Administrasi ... IX-12

9.4.16 Kepala Bagian Personalia ... IX-13

9.4.17 Kepala Bagian Riset dan Pengembangan... IX-13

9.5 Tenaga Kerja dan Jam Kerja ... IX-13

9.5.1 Jumlah dan Tingkat Pendidikan Tenaga Kerja ... IX-13

9.5.2 Pengaturan Jam Kerja ... IX-14

9.6 Hak dan Kewajiban Karyawan ... IX-15

BAB X ANALISIS EKONOMI... X-1

10.1 Modal Investasi ... X-1

10.1.1 Modal Investasi Tetap (MIT) ... X-1

10.1.2 Modal Kerja / Working Capital (WC) ... X-3

10.1.3 Biaya Tetap (Fixed Cost) ... X-4

10.1.4 Biaya Variabel (Variabel Cost) ... X-4

10.2 Total Penjualan ... X-5

10.3 Bonus Perusahaan ... X-5

10.4 Perkiraan Rugi/Laba Usaha ... X-5

10.5 Analisa Aspek Ekonomi... X-5

10.5.1 Profit Margin (PM) ... X-5

10.5.2 Break Even Point (BEP) ... X-5

10.5.3 Return on Investment (ROI) ... X-6

10.5.4 Pay Out Time (POT) ... X-6

10.5.5 Return on Network (RON)... X-7

10.5.6 Internal Rate of Return (IRR) ... X-7

BAB XI KESIMPULAN ... XI-1

DAFTAR PUSTAKA ... xiv

LAMPIRAN A PERHITUNGAN NERACA MASSA... LA-1

LAMPIRAN B PERHITUNGAN NERACA PANAS ... LB-1

LAMPIRAN C PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN ... LC-1

LAMPIRAN D PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN UTILITAS .... LD-1

(12)

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Formulasi Ammonium Phosphate ... II-4

Gambar 2.2 Formulasi Potassium Phosphate ... II-5

Gambar 6.1 Instrumentasi Tangki Pencampur ... VI-5

Gambar 6.2 Instrumentasi Pompa ... VI-5

Gambar 6.3 Instrumentasi Heater ... VI-5

Gambar 6.4 Instrumentasi Reaktor ... VI-6

Gambar 6.5 Instrumentasi Evaporator ... VI-6

Gambar 6.6 Instrumentasi Spray Dryer ... VI-7

Gambar 6.7 Alat Pelindung Diri ... VI-12

Gambar 8.1 Tata Letak Pabrik Pembuatan Potassium Ammonium

Polyphosphate ... VIII-7

Gambar 9.1 Bagan Struktur Organisasi Perusahaan Pabrik

Pembuatan Potassium Ammonium Polyphosphate ... IX-19

Gambar 10.1 Break Event Point Pabrik Pembuatan Potassium

Ammonium Polyphsphate ... X-8

Gambar C.1 Mixer ... LC-6

Gambar C.2 Pengaduk Dalam Mixer ... LC-8

Gambar C.3 Mixer ... LC-10

Gambar C.4 Pengaduk Dalam Mixer ... LC-12

Gambar D.1 Sketsa Sebagian Bar Screen (dilihat dari atas) ... LD-1

Gambar D.2 Grafik Entalpi dan Temperatur Cairan pada Cooling Tower ... LD-61

Gambar D.3 Kurva Hy terhadap 1/(Hy*– Hy) ... LD-62 Gambar E.1 Hasil Regresi Koefisien Korelasi Harga Indeks Marshall dan

Swift ... LE-5

Gambar E.2 Harga Peralatan untuk Tangki Penyimpanan (Storage) dan

(13)

DAFTAR TABEL

Tabel 1.1 Data Impor Potassium Ammonium Polyphosphate per

Tahun 2007-2011 ... I-1

Tabel 1.2 Data Impor Potassium Phosphate per Tahun 2007-2011 ... I-2

Tabel 1.3 Data Impor Ammonium Phosphate per Tahun 2007-2011... I-2

Tabel 3.1 Neraca Massa Tangki Pencampur (M-101) ... III-1

Tabel 3.2 Neraca Massa Tangki Pencampur (M-102) ... III-1

Tabel 3.3 Neraca Massa Reaktor (R-101) ... III-1

Tabel 3.4 Neraca Massa Evaporator (FE-101) ... III-2

Tabel 3.5 Neraca Massa Spray Dryer (D-101) ... III-2

Tabel 4.1 Neraca Panas E-101 ... IV-1

Tabel 4.3 Neraca Panas R-101 ... IV-1

Tabel 4.4 Neraca Panas FE-101 ... IV-2

Tabel 4.6 Neraca Panas D-101 ... IV-2

Tabel 6.1 Daftar Instrumentasi pada Pra Rancangan Pabrik Pembuatan

Potassium Ammonium Polyphosphate ... VI-4

Tabel 6.2 Pencegahan dan Pertolongan Pertama jika Terkena Bahan

Kimia ... VI-15

Tabel 7.1 Kebutuhan Uap sebagai Media Pemanas ... VII-1

Tabel 7.2 Kebutuhan Air Pendingin ... VII-2

Tabel 7.3 Pemakaian Air Untuk Berbagai Kebutuhan ... VII-4

Tabel 7.4 Kualitas Air Sungai Deli, Daerah Kawasan Industri Medan ... VII-5

Tabel 7.5 Syarat Air Umpan Ketel Uap ... VII-9

Tabel 7.6 Kebutuhan Listrik pada Unit Proses ... VII-13

Tabel 7.7 Kebutuhan Listrik pada Unit Utilitas ... VII-13

Tabel 7.8 Perincian Kebutuhan Listrik ... VII-14

Tabel 8.1 Luas Areal Parkir ... VIII-4

Tabel 8.2 Luas Jalan ... VIII-5

(14)

Tabel 8.4 Perincian Luas Areal Pabrik ... VIII-6

Tabel 9.1 Perbedaan Perseroan Terbatas, Perseroan Komanditer

dan Firma ... IX-2

Tabel 9.2. Jumlah Tenaga Kerja Beserta Tingkat Pendidikannya ... IX-13

Tabel 9.3 Pembagian Kerja Shift Tiap Regu ... IX-15

Tabel 9.4 Proporsi Gaji Karyawan ... IX-16

Tabel A.1 Berat Molekul Senyawa-Senyawa Kimia ... LA-1

Tabel A.2 Neraca Massa Tangki Pencampur (M-101) ... LA-2

Tabel A.3 Neraca Massa Tangki Pencampur (M-102) ... LA-3

Tabel A.4 Neraca Massa Reaktor (R-101) ... LA-4

Tabel A.5 Neraca Massa Evaporator (FE-101) ... LA-5

Tabel A.6 Neraca Massa Spray Dryer (D-101) ... LA-6

Tabel B.1 Nilai Konstanta a,b,c,d dan e untuk Perhitungan Cp Gas ... LB-1

Tabel B.2 Nilai Konstanta a,b,c,d dan e untuk perhitungan Cp cairan ... LB-1

Tabel B.3 Kontribusi Unsur dan Gugus untuk Estimasi Cp ... LB-1

Tabel B.4 Data Panas Laten Air ... LB-2

Tabel B.5 Data Panas Pembentukan Standar ... LB-2

Tabel B.6 Neraca Panas Keluar E-101 ... LB-3

Tabel B.8 Neraca Panas Masuk R-101 ... LB-6

Tabel B.9 Neraca Panas Keluar R-101 ... LB-7

Tabel B.10 Neraca Panas Masuk FE-101 ... LB-8

Tabel B.11 Neraca Panas Keluar FE-101 ... LB-9

Tabel B.12 Neraca Panas Masuk E-103 ... LB-10

Tabel B.14 Entalpi Spray Dryer (kJ/kg) ... LB-12

Tabel B.15 Neraca Panas Masuk D-101 ... LB-14

Tabel B.16 Neraca Panas Keluar D-101 ... LB-14

Tabel C.1 Komposisi Bahan pada Tangki Pencampur(M-101) ... LC-6

Tabel C.2 Komposisi Bahan pada Tangki Pencampur(M-102) ... LC-10

Tabel C.3 Komposisi Bahan pada Reaktor(R-101) ... LC-28

(15)

Tabel C.5 Densitas Komponen Masuk Ke Spray Dryer ... LC-45

Tabel D.1 Perhitungan Entalpi dalam Penentuan Tinggi Menara ... LD-61

Tabel E.1 Estimasi Perincian Harga Bangunan ... LE-2

Tabel E.2 Estimasi Harga Peralatan Proses non-Impor ... LE-3

Tabel E.3 Harga Indeks Marshall dan Swift... LE-4

Tabel E.4 Estimasi Harga Peralatan Proses Impor ... LE-7

Tabel E.5 Estimasi Harga Peralatan Utilitas dan Pengolahan Limbah... LE-8

Tabel E.6 Estimasi Harga Peralatan Unit Pembangkit Udara Panas ... LE-9

Tabel E.7 Biaya Sarana Transportasi ... LE-11

Tabel E.8 Perincian Gaji Karyawan ... LE-14

Tabel E.9 Perincian Biaya Kas ... LE-15

Tabel E.10 Perincian Modal Kerja ... LE-16

Tabel E.11 Aturan Depresiasi sesuai UU Republik Indonesia No. 17

Tahun 2000 ... LE-17

Tabel E.12 Perhitungan Biaya Depresiasi ... LE-18

(16)

INTI SARI

Pabrik Pembuatan Potassium Ammonium Polyphosphate ini direncanakan

akan berproduksi dengan kapasitas 300.000 ton/tahun (37878,7879 kg/jam) dan

beropersi selama 330 hari dalam setahun. Pabrik ini diharapkan dapat mengurangi

ketergantungan Indonesia terhadap Potassium Ammonium Polyphosphate.

Lokasi pabrik yang direncanakan adalah Kawasan Industri Medan di Medan

dengan luas tanah yang dibutuhkan sebesar 14.500 m2.

Tenaga kerja yang dibutuhkan untuk mengoperasikan pabrik sebanyak 101

orang. Bentuk badan usaha yang direncanakan adalah Perseroan Terbatas (PT) dan

bentuk organisasinya adalah organisasi garis dan staff.

Hasil analisa terhadap aspek ekonomi pabrik pembuatan potassium

ammonium polyphosphate adalah:

Modal Investasi = Rp.

552.886.449.164,-Biaya Produksi Per Tahun = Rp. 1.194.025.295.196,-

Hasil Jual Produk Per Tahun = Rp. 1.500.000.000.000,-

Laba Bersih Per Tahun = Rp

213.128.881.896,-Profit Margin (PM) = 20,3 %

Break Even Point (BEP) = 34,12 %

Return Of Investment (ROI) = 38,55 %

Pay Out Time (POT) = 2,6 tahun

Return Of Network (RON) = 64,25 %

Internal Rate Of Return (IRR) = 49,53 %

Dari hasil analisa aspek ekonomi, maka dapat disimpulkan bahwa pabrik

(17)

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Sektor pertanian merupakan sektor yang memegang peranan penting dalam

perekonomian negara Indonesia. Dengan berkembangnya sektor pertanian,

kebutuhan pupuk juga semakin meningkat. Peningkatan kebutuhan ini sering tidak

diikuti oleh ketersediaan pupuk atau terjadi kelangkaan pupuk di pasar. Di samping

terjadinya kelangkaan pupuk, harganya dirasakan terlalu mahal terutama pupuk yang

diimpor seperti KCl sehingga menimbulkan kesulitan bagi petani. Faktor lain yang

menjadi penyebab mahalnya pupuk adalah bahan baku yang harus diimpor seperti

fosfat alam sebagai bahan baku untuk pupuk fosfor. Pengembangan pabrik pupuk di

Indonesia merupakan salah satu solusi yang tepat untuk mengatasi masalah

kelangkaan pupuk yang menyebabkan kelangkaan pangan di Indonesia.

Potassium ammonium polyphosphate atau biasa disebut pupuk NPK

merupakan senyawa berantai panjang dengan rumus molekul [KNH4(PO3)2]8 dengan

sifat fisik yang baik, mengandung lebih dari 90 % nutrisi tanaman (N+P2O5+K2O).

Kebutuhan potassium ammonium polyphosphate di Indonesia sampai saat ini

dipenuhi dengan impor dari negara lain seperti Cina, Thailand, Taiwan, Jerman dan

Amerika Serikat. Tabel 1.1 menunjukkan besarnya impor potassium ammonium

polyphosphate di dalam beberapa tahun belakangan ini.

Tabel 1.1 Data Impor Potassium Ammonium Polyphosphate per Tahun 2007-2011

Waktu Kapasitas (kg)

2007

2008

2009

2010

2011

356.528.849

431.863.074

107.050.465

212.972.444

272.337.327

(Badan Pusat Statistik, 2012)

Dari tabel 1.1 dapat dilihat bahwa kebutuhan potassium ammonium

polyphosphate di Indonesia mengalami peningkatan dan diperkirakan pada tahun

(18)

300.000 ton. Oleh karena itu, pendirian pabrik ini sangat diperlukan untuk dapat

memenuhi sebagian besar kebutuhan pupuk dalam negeri dan diharapkan juga dapat

membuka lapangan kerja baru sehingga pabrik ini direncanakan berkapasitas

300.000 ton/tahun.

Adapun data impor bahan baku dapat dilihat pada tabel 1.2 dan 1.3.

Tabel 1.2 Data Impor Potassium Phosphate per Tahun 2007-2011

2007

2008

2009

2010

2011

33.352.647

68.933.620

7.440.270

76.080468

115.993.096

Tabel 1.3 Data Impor Ammonium Phosphate per Tahun 2007-2011

2007

2008

2009

2010

2011

25.386.025

57.172.224

13.377.951

23.610.857

9.413.942

1.2 Perumusan Masalah

Sehubungan dengan semakin diperlukannya pupuk sebagai tonggak penting

dalam meningkatkan sektor pertanian, maka prospek untuk membuat suatu

perancangan pabrik pembuatan potassium ammonium polyphosphate dari ammonium

phosphate dan potassium phosphate sangat memungkinkan.

1.3 Tujuan Perancangan

Secara umum, tujuan pra rancangan pabrik pembuatan potassium ammonium

(19)

rancang, proses dan operasi teknik kimia sehingga memberikan gambaran kelayakan

pra rancangan pabrik ini.

Secara khusus, tujuan pra rancangan pabrik pembuatan potassium ammonium

polyphosphate adalah untuk mengatasi kebutuhan pasar akan potassium ammonium

polyphosphate yang terus meningkat di Indonesia.

1.4 Manfaat Perancangan

Pra rancangan pabrik pembuatan potassium ammonium polyphosphate secara

khusus dimanfaatkan untuk meningkatkan produktivitas kerja petani melalui

penggunaan pupuk yang efektif dan secara umum supaya kebutuhan dalam negeri

dapat terpenuhi di masa yang akan datang. Manfaat lain yang ingin dicapai adalah

terbukanya lapangan kerja yang pada akhirnya dapat meningkatkan aspek

perekonomian negara Indonesia.

(20)

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Pupuk

Pupuk adalah bahan yang ditambahkan ke dalam tanah untuk memasok satu

atau lebih elemen yang diperlukan untuk pertumbuhan tanaman dan produktivitas.

Ada tiga unsur utama dalam pupuk, yaitu unsur nitrogen, kalium dan fosfor. Selain

itu elemen sekunder dalam pupuk adalah kalsium, belerang, magnesium, dan

unsur-unsur lain adalah boron, mangan, besi,seng, tembaga dan molibdenum.

Mineral-mineral dalam pupuk yang diperlukan oleh tanaman yaitu:

- Nitrogen (N) :

• Pembentukan atau pertumbuhan daun, batang dan akar

• Mempengaruhi warna daun menjadi hijau gelap

• Membentuk protein, lemak dan berbagai persenyawaan organik

• Meningkatkan mutu tanaman penghasil daun-daunan

• Meningkatkan perkembangbiakan mikroorganisme di dalam tanah - Phospor (P) :

• Merangsang pertumbuhan akar dan tanaman muda

• Mempercepat pembungaan dan pemasakan buah, biji, atau gabah

• Penyusun lemak dan protein

• Membantu asimilasi dan pernafasan - Kalium (K) :

• Membantu pembentukan protein dan karbohidrat

• Mengeraskan jerami dan bagian kayu dari tanaman

• Meningkatkan resistensi terhadap penyakit dan kualitas buah-buahan - Kalsium (Ca) :

• Membantu pertumbuhan meristem

• Menjamin pertumbuhan dan berfungsinya ujung-ujung akar yang wajar

• Mempengaruhi pertumbuhan ujung dan bulu-bulu akar

• Merangsang pembentukan bulu-bulu akar

(21)

• Menetralisir asam-asam organik yang dihasilkan pada saat metabolisme

• Kalsium yang terdapat dalam batang dan daun dapat menetralisirkan senyawa

atau suasana keasaman tanah

- Magnesium (Mg) :

• Menyusun klorofil

• Merupakan salah satu bagian enzim yang disebut organic pyrophosphate dan

carboxy peptisida

• Berperan dalam pembentukan buah - Belerang (S) :

• Berperan dalam pembentukan bintil-bintil akar

• Merupakan unsur yang penting dalam beberapa jenis protein dalam bentuk

cystein, methionin serta thiamine

• Membantu pertumbuhan anakan produktif

• Merupakan bagian penting pada tanaman-tanaman penghasil minyak, sayuran seperti cabai, kubis dan lain-lain

• Membantu pembentukan butir hijau daun - Besi (Fe) :

• Zat besi penting bagi pembentukan hijau daun (klorofil)

• Berperan penting dalam pembentukan karbohidrat, lemak dan protein

• Zat besi terdapat dalam enzim catalase, peroksidase, prinodic hidroginase dan

cytohrom oxidase

- Mangan (Mn)

• Diperlukan oleh tanaman untuk pembentukan protein dan vitamin terutama vitamin C

• Berperan penting dalam mempertahankan kondisi hijau daun pada daun yang tua

• Berperan sebagai enzim feroksidase dan sebagai aktivator bermacam-macam enzim

• Berperan sebagai komponen penting untuk lancarnya proses asimilasi

- Tembaga (Cu) :

• Diperlukan dalam pembentukan enzim seperti: ascorbic acid oxydase, lacosa, butirid coenzim A. dehidrosenam

(22)

- Seng (Zn) :

• Dalam jumlah yang sangat sedikit dapat berperan dalam mendorong perkembangan pertumbuhan

• Berfungsi dalam pembentukan hormon tumbuh (auxin) dan penting bagi keseimbangan fisiologis

• Berperan dalam pertumbuhan vegetatif dan pertumbuhan biji/ buah - Molibdenum (Mo) :

• Berperan dalam mengikat (fiksasi) N oleh mikroba pada leguminosa • Sebagai katalisator dalam mereduksi N

• Berguna bagi tanaman jeruk dan sayuran - Boron (Bo) :

• Bertugas sebagai transportasi karbohidrat dalam tubuh tanaman • Meningkatkan mutu tanaman sayuran dan buah-buahan

• Berperan dalam pembentukan/ pembiakan sel terutama dalam titik tumbuh pucuk, juga dalam pembentukan tepung sari, bunga dan akar

• Boron berhubungan erat dengan metabolisme Kalium (K) dan Kalsium (Ca) • Unsur hara boron dapat memperbanyak cabang-cabang nodul untuk memberikan

banyak bakteri dan mencegah bakteri parasit

- Khlor (Cl) :

• Memperbaiki dan meninggikan hasil kering dari tanaman seperti: tembakau, kapas, kentang dan tanaman sayuran

• Banyak ditemukan dalam air sel semua bagian tanaman

• Banyak terdapat pada tanaman yang mengandung serat seperti kapas, sisal (Sarief, 2010)

Pupuk terdapat dalam berbagai klasifikasi (penggolongan), yaitu:

a. Berdasarkan terjadinya, pupuk dibagi atas:

• Pupuk Buatan

- Pupuk Tunggal

- Pupuk Majemuk

• Pupuk Alam

b. Berdasarkan zat-zat makanan yang dikandungnya, pupuk dibagi atas:

(23)

• Pupuk-pupuk yang mengandung zat P

• Pupuk-pupuk yang mengandung zat K

• Pupuk-pupuk yang mengandung zat kapur dan magnesium

• Pupuk gabungan

c. Berdasarkan susunan kimiawi dan perubahan-perubahannya di dalam tanah, pupuk

dibagi atas :

• Pupuk Anorganis

• Pupuk Organis (Sarief, 2010)

2.2 Ammonium Phosphate (NH4H2PO4)

Ammonium phosphate merupakan senyawa berbentuk kristal padat berwarna

putih dan dapat larut dalam air dengan mudah, pH larutan 1 % adalah 4,5, memiliki

formulasi sebagai berikut:

Gambar 2.1 Formulasi Ammonium Phosphate

(Sciencelab, 2012a)

Ammonium phosphate adalah garam dari amonia dan asam fosfat, terdiri dari

kation amonium dan anion fosfat. Ammonium phosphate dapat digunakan sebagai

agen pencegah api untuk kain, kayu dan kertas, serta pelapis pencegah api, dan

bubuk kering untuk pemadam kebakaran. Untuk makanan, ammonium phosphate

terutama digunakan sebagai agen fermentasi, penambah nutrisi, dan sebagainya.

Ammonium phosphate juga dapat digunakan sebagai bahan pembuatan pupuk

majemuk N P non-klorida di bidang pertanian. Ammonium phosphate mengandung

73 % unsur pupuk (N + P2O5) dan dapat digunakan sebagai bahan baku dasar untuk

pupuk majemuk N, P dan K (Advanceinorganics, 2012).

2.3 Potassium Phosphate (KH2PO4)

Potassium phosphate adalah garam larut yang digunakan sebagai pupuk,

aditif makanan, sumber fosfor, agen buffering, kalium dan fungisida. Ketika

(24)

dapat meminimalkan keluarnya amonia dengan menjaga pH pada tingkat yang relatif

rendah.

Potassium phosphate berisi 52 % P2O5 dan K2O 34 %. Senyawa ini sering

digunakan sebagai sumber nutrisi dan sebagai aditif dalam rokok. Potassium

phosphate memiliki formulasi sebagai berikut:

Gambar 2.2 Formulasi Potassium Phosphate

(Sciencelab, 2012b)

2.4 Potassium Ammonium Polyphosphate ([KNH4(PO3)2]8)

Potassium ammonium polyphosphate merupakan senyawa berantai panjang

dengan rumus molekul [KNH4(PO3)2]8 dengan sifat fisik yang baik, mengandung

lebih dari 90 % nutrisi tanaman (N+P2O5+K2O). Karena kelarutannya di dalam air

yang rendah, senyawa ini melepaskan nutrisi ke tanaman dengan laju rendah

(Sheridan et al, 1981).

2.5 Proses Pembuatan Potassium Ammonium Polyphosphate

Ada beberapa proses pembuatan potassium ammonium polyphosphate antara

lain :

1. Pembuatan potassium ammonium polyphosphate dari potassium phosphate

dan ammonium phosphate

2. Pembuatan potassium ammonium polyphosphate dari potassium phosphate

dan diammonium phosphate

3. Pembuatan potassium ammonium polyphosphate dari potassium chlorida dan

ammonium phosphate

4. Pembuatan potassium ammonium polyphosphate dari potassium carbonate

dan ammonium phosphate

5. Pembuatan potassium ammonium polyphosphate dari potassium

(25)

1. Pembuatan Potassium Ammonium Polyphosphate dari Potassium Phosphate dan Ammonium Phosphate

Potassium ammonium polyphosphate dapat dihasilkan dari reaksi antara

potassium phosphate dan ammonium phosphate. Potassium phosphate direaksikan

dengan ammonium phosphate pada suhu 210 oC dan tekanan atmosfir selama 2 jam. nKH2PO4 + nNH4H2PO4 [KNH4(PO3)2]n + 2nH2O

Produk mengandung 6,3 % nitrogen, 63 % P2O5 dan 21,8 % K2O.

2. Pembuatan Potassium Ammonium Polyphosphate dari Potassium Phosphate dan Diammonium Phosphate

potassium phosphate dan diammonium phosphate.

nKH2 PO4 + n(NH4)2HPO4 [KNH4(PO3)2]n + 2nH2O + nNH3

3. Pembuatan Potassium Ammonium Polyphosphate dari Potassium Chlorida dan Ammonium Phosphate

potassium chloride dan ammonium phosphate. Potassium chloride direaksikan

dengan ammonium phosphate pada suhu 295 oC dan tekanan atmosfir selama 16 jam. nKCl + 2nNH4H2PO4 [KNH4(PO3)2]n + nNH4Cl + 2nH2O

4. Pembuatan Potassium Ammonium Polyphosphate dari Potassium Carbonate dan Ammonium Phosphate

potassium carbonate dan ammonium phosphate. Potassium carbonate direaksikan

dengan ammonium phosphate pada suhu 290 oC dan tekanan atmosfir selama 15 jam.

2 n

K2CO3 + nNH4H2PO4 [KNH4(PO3)2 ]n +

2 n

CO2 + nH2O

5. Pembuatan Potassium Ammonium Polyphosphate dari Potassium Metaphosphate dan Ammonium Phosphate

potassium metaphosphate dan ammonium phosphate. Potassium metaphosphate

(26)

(KPO3)n + nNH4H2PO4 [KNH4(PO3)2]n + nH2O

(Sheridan et al, 1975)

Dari kelima reaksi di atas, dipilih proses yang pertama dikarenakan atas

pertimbangan tidak adanya produk samping, kondisi operasi, harga dan ketersediaan

bahan baku.

2.6 Sifat-Sifat Bahan Baku dan Produk

2.6.1 Sifat-Sifat Bahan Baku

A. AmmoniumPhosphate (NH4H2PO4)

1. Berat molekul : 115,05 g/mol

2. Berbentuk tetragonal tidak bewarna

3. Indeks refraksi : 1,5246

4. Densitas : 1,803 g/cm3 5. Titik didih : 158 oC (Perry, 2008)

B. Potassium Phosphate (KH2PO4)

2. Berbentuk padatan tidak bewarna

3. Indeks refraksi : 1,5095

4. Densitas : 2,338 g/cm3 5. Titik leleh : 256 oC 6. Titik didih : 400 oC (Perry, 2008)

C. Air (H2O)

1. Titik beku : 0 oC

2. Densitas es 0 oC : 0,92 g/cm3 3. Densitas air 25oC : 0,99708 g/cm3 4. Titik didih (1 atm) : 100 oC 5. Temperatur kritis : 347 oC 6. Tekanan kritis : 217 atm

(27)

2.6.2 Sifat-Sifat Produk

A. Potassium Ammonium Polyphosphate ([KNH4(PO3)2]8)

2. Titik didih : 1500 oC 3. Kelarutan dalam air (25 oC) : < 0,4 g/110 g 4. Densitas (25 oC) : 1,9 g/cm3

5. pH : 10,5 – 10,8

6. Titik leleh : 1090 oC (Chemisphere, 2010)

2.7 Deskripsi Proses

Potassium Ammonium Polyphosphate diperoleh dari reaksi antara ammonium

phosphate dengan potassium phosphate.

Dengan reaksi: 8 KH2PO4 + 8 NH4H2PO4 [KNH4(PO3)2]8 + 16 H2O

Ammonium phosphate yang berasal dari gudang penyimpanan (G-101)

dicampurkan dengan air dan dilarutkan pada tangki pencampur (M-101). Potassium

phosphate yang berasal dari gudang penyimpanan (G-102) juga dicampurkan dengan

air dan dilarutkan pada tangki pencampur (M-102). Kemudian larutan ammonium

phosphate dipanaskan menggunakan heater (E-101) sehingga suhunya menjadi 80

o

C. Larutan potassium phosphate juga dipanaskan menggunakan heater (E-102)

sehingga suhunya menjadi 80 oC. Selanjutnya larutan ammonium phosphate dan

potassium phosphate direaksikan di dalam reaktor (R-101) pada suhu 210 oC selama 2 jam (Sheridan et al, 1975) untuk membentuk potassium ammonium polyphosphate.

Ammonium phosphate dibuat berlebih agar konversi reaksi 100 %. Keluaran reaktor

berupa potassium phosphate, potassium ammonium polyphosphate dan air.

Selanjutnya hasil reaksi dialirkan ke dalam evaporator (FE-101) untuk menguapkan

air pada suhu 100 oC dimana efisiensi evaporator 90 % sehingga masih ada kandungan air di dalam potassium ammonium polyphosphate. Air yang diuapkan

akan dibuang sedangkan larutan pekat potassium ammonium polyphosphate (produk)

dipompakan ke dalam spray dryer (D-101) untuk menguapkan sisa air yang

terkandung di dalam produk. Kemudian produk yang dihasilkan berupa bubuk

(28)

untuk dikemas. Pengemasan produk dilakukan menggunakan karung berukuran 30

kg dan disimpan di dalam gudang penyimpanan produk (G-103).

(29)

BAB III

NERACA MASSA

Hasil perhitungan neraca massa pada proses pembuatan Potassium

Ammonium Polyphosphate dengan kapasitas produksi 300.000 ton/tahun atau setara

dengan 37878,7879 kg/jam sebagai berikut :

Basis perhitungan : 1 jam operasi

Waktu operasi : 330 hari/tahun

Satuan operasi : kg/jam

3.1 Tangki Pencampur (M-101)

Tabel 3.1 Neraca Massa Tangki Pencampur (M-101)

Komponen

Alur

Masuk (kg/jam ) Keluar (kg/jam)

1 3 5

NH4H2PO4 22283,0755 - 22283,0755

H2O - 111415,3777 111415,3777

Total 133698,4533 133698,4533

3.2 Tangki Pencampur (M-102)

Tabel 3.2 Neraca Massa Tangki Pencampur (M-102)

Komponen

Alur

2 4 6

KH2PO4 23966,8406 - 23966,8406

H2O - 108940,1846 108940,1846

Total 132907,0252 132907,0252

3.3 Reaktor (R-101)

Tabel 3.3 Neraca Massa Reaktor (R-101)

Komponen

Alur

9 10 11

NH4H2PO4 22283,0755 - 2025,7341

(30)

[KNH4(PO3)2]8 - - 37878,7879

H2O 132907,0252 132907,0252 226700,9521

Total 266605,4741 266605,4741

3.4 Evaporator (FE-101)

Tabel 3.4 Neraca Massa Evaporator (FE-101)

Komponen

Alur

Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)

11 12 13

NH4H2PO4 2025,7341 2025,7341 -

[KNH4(PO3)2]8 37878,7879 37878,7879 -

H2O 226700,9521 22670,0952 204030,8569

Total 266605,4741 266605,4741

[image:30.595.108.534.79.537.2]

3.5 Spray Dryer (D-101)

Tabel 3.5 Neraca Massa Spray Dryer (D-101)

Komponen

Alur

Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)

12 15 16

NH4H2PO4 2025,7341 2025,7341 -

[KNH4(PO3)2]8 37878,7879 37878,7879 -

H2O 22670,0952 453,4019 22216,6933

(31)

BAB IV

NERACA PANAS

Basis perhitungan : 1 jam

Satuan operasi : kilo Joule/jam (kJ/jam)

Temperatur basis : 25 oC (298,15 K)

4.1 Heater I (E-101)

Tabel 4.1 Neraca Panas E-101

Komponen Alur masuk (kJ/jam) Alur keluar (kJ/jam)

Umpan 0 -

Produk - 28594363,6784

Saturated steam 28594363,6784 -

Total 28594363,6784 28594363,6784

4.2 Heater II (E-102)

Umpan 0 -

Produk - 27657759,9476

Total 27657759,9476 27657759,9476

4.3 Reaktor (R-101)

Tabel 4.3 Neraca Panas R-101

Umpan 56252123,6260 -

Produk - 201392558,7853

∆Hr - 392752258,7406

(32)

4.4 Evaporator (FE-101)

Tabel 4.7 Neraca Panas FE-101

Umpan 201392558,7853 -

Produk - 775174511,3001

Total 775174511,3001 775174511,3001

4.5 Sub Cooler Condenser (E-103)

Umpan 746855508,5015 -

Produk - 79620612,9192

Air Pendingin -667234895,5823 -

(33)

BAB V

SPESIFIKASI PERALATAN

5.1 Gudang Penyimpanan Ammonium Phosphate(G-101)

Fungsi : Menyimpan padatan ammonium phosphate

Bentuk bangunan : Dinding : beton

Lantai : aspal

Atap : seng

Temperatur : 25 °C

Tekanan : 1 atm

Laju alir massa : 22283,0755 kg/jam

Volume bangunan : 12458 m3 Panjang bangunan : 29,3 m

Lebar bangunan : 29,3 m

Tinggi bangunan : 14,7 m

5. 2 Belt Conveyor (C-101)

Fungsi : Mengangkut reaktan NH4H2PO4 menuju tangki pencampur

(M-101)

Jenis : Continuous belt conveyor

Bahan konstruksi : Carbon steel

Jumlah : 1 unit

Laju Alir (W) : 22283,0755 kg/jam

Lebar belt : 14 in

Daya : ¼ hp

5.3 Gudang Penyimpanan Potassium Phosphate(G-102)

Fungsi : Menyimpan padatan potassium phosphate

Lantai : aspal

Atap : seng

Temperatur : 25 °C

(34)

Volume bangunan : 10334 m3 Panjang bangunan : 27,5 m

Lebar bangunan : 27,5 m

Tinggi bangunan : 14 m

5. 4 Belt Conveyor (C-102)

Fungsi : Mengangkut reaktan KH2PO4 menuju tangki pencampur

(M- 102)

Jumlah : 1 unit

Lebar belt : 14 in

Daya : ¼ hp

5.5 Tangki Pencampur(M-101)

Fungsi : Mencampur reaktan ammonium phosphate (NH4H2PO4) dan

air (H2O)

Bentuk : silinder vertikal dengan alas dan tutup ellipsoidal

Jumlah : 1 unit

Bahan : carbon steel SA-113 grade C

Volume tangki : 37,3 m3 Diameter tangki : 3,8 m

Tekanan desain : 141 kPa

Tebal dinding tangki : ¼ in

Jenis pengaduk : Flat six blade turbin impeller

Daya motor pengaduk : 40 hp

5.6 Tangki Pencampur(M-102)

Fungsi : Mencampur reaktan potassium phosphate (KH2PO4) dan

air (H2O)

(35)

Volume tangki : 36 m3 Diameter tangki : 3,7 m

Tebal dinding tangki : ¼ in

Jenis pengaduk : Flat six blade turbin impeller

Daya motor pengaduk : 40 hp

5.7 Tangki Penampung Sementara(T-101)

Fungsi : menampung larutan Ammonium Phosphate

Jumlah : 1 unit

Tekanan desain : 134,5 kPa

Tebal dinding tangki : ½ in

5.8 Tangki Penampung Sementara(T-102)

Fungsi : menampung larutan Potassium Phosphate

Jumlah : 1 unit

5.7 Pompa Ammonium Phosphate (P-101)

Fungsi : Memompa larutan ammonium phosphate dari tangki

pencampur ke Reaktor (R-101)

Jenis : Centrifugal pump

Jumlah : 2 unit

(36)

Spesifikasi,

Debit pompa : 1,22 ft3/s Diameter dalam : 0,3 ft

Schedule Number : 40

Kecepatan alir : 17,72 ft/s

Total friksi : 57,4 lbf.ft/lbm

Kerja poros : 80,69 lbf.ft/lbm

Daya pompa : 15 hp

5.8 Pompa Potassium Phosphate (P-102)

Fungsi : Memompa larutan potassium phosphate dari tangki

pencampur ke Reaktor (R-101)

Jumlah : 2 unit

Bahan konstruksi : Commercial steel

Spesifikasi,

Daya pompa : 15 hp

5.9 HeaterI (E-101)

Fungsi : Menaikkan temperatur ammonium phosphate sebelum

masuk ke Reaktor (R-101)

Jenis : Double pipe heat exchanger

Dipakai : Pipa 4 3 in IPS, 20 ft

Luas Permukaan : 54 ft2

(37)

5.10 HeaterII (E-102)

Fungsi : Menaikkan temperatur potassium phosphate sebelum

masuk ke Reaktor (R-101)

Jenis : Double pipe heat exchanger

Luas Permukaan : 53 ft2

Jumlah : 1 unit

5.11 Reaktor (R-101)

Fungsi : Tempat berlangsungnya reaksi antara NH4H2PO4 dan

KH2PO4 membentuk[KNH4(PO3)2]8

Tipe : Tangki berpengaduk flat six blade open turbine

dengan tutup dan alas ellipsoidal

Bahan Konstruksi : Carbon steel, SA-129, Grade B

Jumlah : 2 unit

Temperatur : 210 oC

Tekanan : 1 atm

Waktu tinggal (τ) : 2 jam Volume tangki : 581 m3 Diameter tangki : 4,2 m

Tinggi reaktor : 6,2 m

Tekanan desain : 27,2 lb/in2 Tebal silinder : ½ in

Tebal head : ½ in

Koil Pemanas

OD : 0,405 in

ID : 0,269 in

Schedule : 40

Diameter pengaduk : 1,4 m

Daya pengaduk : 25 hp

5.12 Pompa Potassium Ammonium Polyphosphate (P-103)

(38)

reaktor ke evaporator (FE-101)

Jumlah : 2 unit

Spesifikasi,

Daya pompa : 25 hp

5.13 Evaporator (FE-101)

Fungsi : Meningkatkan konsentrasi potassium ammonium

polyphosphate

Tipe : Tangki dengan tutup dan alas elipsoidal yang dilengkapi

dengan koil pemanas

Bahan konstruksi : Carbon steel, SA-283, Grade C

Jumlah : 3 unit

Volume : 45,5 m3

Ukuran : Diameter : 3,1 m

Tinggi : 13,1 m

Tebal : 1 in

Jumlah lilitan koil : 17 lilitan

5.14 Sub Cooler Condensor (E-103)

Fungsi : Mengkondensasikan uap air yang berasal dari evaporator

Jenis : Shell and tube heat exchanger

(39)

5.15 Pompa Potassium Ammonium Polyphosphate (P-104)

Fungsi : Memompa potassium ammonium polyphosphate dari

evaporator (FE-101) ke spray dryer (D-101).

Jumlah : 2 unit

Spesifikasi,

Kerja poros : 367 lbf.ft/lbm

Daya pompa : 25 hp

5.16 Spray Dryer (D-101)

Fungsi : Mengeringkan potassium ammonium polyphosphate

hingga air menguap seluruhnya.

Tipe : Spray dryer

Bentuk : Vertical spray dryer

Bahan konstruksi : Carbon steel SA-212, Grade B

Jumlah : 1 unit

Temperatur : 30 °C

Tekanan : 1 atm

Laju alir massa (F) : 62574,6172 kg/jam

Volume tangki : 50,6 m3 Diameter tangki : 3,3 m

Panjang silinder : 5 m

5. 17 Belt Conveyor (C-103)

Fungsi : Mengangkut produk [KNH4(PO3)2]8 menuju gudang

(40)

Jumlah : 1 unit

Lebar belt : 18 in

Daya : ¼ hp

5.18 Gudang Penyimpanan Produk [KNH4(PO3)2]8 (G-103)

Fungsi : Menyimpan produk [KNH4(PO3)2]8

Lantai : aspal

Atap : seng

Jumlah : 1 unit

Temperatur : 25 °C

Tekanan : 1 atm

Volume bangunan : 19524 m3 Panjang bangunan : 34 m

Lebar bangunan : 34 m

(41)

BAB VI

INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA

6.1 Instrumentasi

Instrumentasi adalah peralatan yang dipakai di dalam suatu proses kontrol

untuk mengatur jalannya suatu proses agar diperoleh hasil sesuai dengan yang

diharapkan. Alat-alat instrumentasi tersebut dipasang pada setiap peralatan penting

agar dengan mudah dapat diketahui kejanggalan-kejanggalan yang terjadi pada setiap

bagian. Pada dasarnya tujuan pengendalian adalah untuk mencapai harga error yang

paling minimum (Perry, 2008).

Fungsi instrumentasi adalah sebagai pengontrol, penunjuk, pencatat dan

pemberi tanda bahaya. Peralatan instrumentasi biasanya bekerja dengan tenaga

mekanik atau tenaga listrik dan pengontrolannya dapat dilakukan secara manual atau

otomatis. Penggunaan instrumen pada suatu peralatan proses tergantung pada

pertimbangan ekonomi dan sistem peralatan itu sendiri. Pada pemakaian alat-alat

instrumen juga harus ditentukan apakah alat-alat tersebut dipasang di atas papan

instrumen dekat peralatan proses (kontrol manual) atau disatukan dalam suatu ruang

kontrol yang dihubungkan dengan bangsal peralatan (kontrol otomatis) (Peters,

2004).

Variabel-variabel proses yang biasanya dikontrol/diukur oleh instrumen

adalah:

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.

Pada dasarnya sistem pengendalian terdiri dari :

1. Sensing Elemen(Primary Element)

Elemen yang merasakan (menunjukkan) adanya perubahan dari harga

(42)

2. Elemen Pengukur (Measuring Element)

Elemen pengukur adalah suatu elemen yang sensitif terhadap adanya

perubahan temperatur, tekanan, laju aliran, maupun tinggi fluida. Perubahan

ini merupakan sinyal dari proses dan disampaikan oleh elemen pengukur ke

elemen pengontrol.

3. Elemen Pengontrol (Controlling Element)

Elemen ini merupakan elemen yang mengadakan harga-harga perubahan dari

variabel yang dirasakan oleh elemen perasa dan diukur oleh elemen pengukur

untuk mengatur sumber tenaga sesuai dengan perubahan yang terjadi. Tenaga

tersebut dapat berupa tenaga mekanis maupun elektrik.

4. Elemen Pengontrol Akhir (Final Control Element)

Elemen ini merupakan elemen yang akan mengubah masukan yang keluar

dari elemen pengontrol ke dalam proses sehingga variabel yang diukur tetap

berada dalam batas yang diinginkan dan merupakan hasil yang dikehendaki.

Pengendalian peralatan instrumentasi dapat dilakukan secara otomatis dan

semi otomatis. Pengendalian secara otomatis adalah pengendalian yang dilakukan

dengan mengatur instrumen pada kondisi tertentu, bila terjadi penyimpangan

variabel yang dikontrol, maka instrumen akan bekerja sendiri untuk mengembalikan

variabel pada kondisi semula, instrumen ini bekerja sebagai controller. Pengendalian

secara semi otomatis adalah pengendalian yang mencatat perubahan-perubahan yang

terjadi pada variabel yang dikontrol. Untuk mengubah variabel-variabel ke nilai yang

diinginkan dilakukan usaha secara manual. Instrumen ini bekerja sebagai pencatat

(recorder) atau penunjuk (indicator) (Considine, 1974).

Instrumentasi yang umum digunakan dalam pabrik adalah :

1. Untuk variabel temperatur

 Temperature Controller (TC) adalah instrumentasi yang digunakan untuk

mengamati temperatur suatu alat dan bila terjadi perubahan dapat melakukan

pengendalian.

 Temperature Indicator Controller (TI) adalah instrumentasi yang digunakan

(43)

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.

 Level Indicator Contoller (LI) 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 (PI) 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 (FI) adalah instrumentasi yang digunakan untuk

mengamati laju aliran atau cairan suatu alat.

(44)

Tabel 6.1 Daftar Instrumentasi pada Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Potassium

Ammonium Polyphosphate

No. Nama Alat Jenis Instrumen

1. Tangki Pencampur Level Indicator (LI)

2. Reaktor Temperature Controller (TC)

Level Controller (LC)

3. Pompa Flow Controller (FC)

4. Heat Exchanger Temperature Controller (TC)

5. Evaporator Temperature Controller (TC)

6. Spray Dryer Temperature Controller (TC)

Pressure Controller (PC)

7 Belt Conveyor Flow Controller (FC)

Adapun instrumentasi yang digunakan pada pabrik pembuatan potassium ammonium

polyphosphate adalah:

1. Instrumentasi Tangki Pencampur

Instrumentasi pada tangki pencampur berupa level indicator (LI) yang berfungsi

untuk menunjukkan tinggi cairan di dalam tangki.

Tangki

LI

Gambar 6.1 Instrumentasi Tangki Pencampur

2. Instrumentasi Pompa

Instrumentasi pada pompa mencakup flow controller (FC) yang berfungsi untuk

mengatur laju alir bahan dalam pipa dengan mengatur bukaan katup aliran bahan.

[image:44.595.245.356.467.567.2]

FC

(45)

3. Instrumentasi Heater

Instrumentasi pada heater terdiri dari temperature controller (TC). Temperature

controller (TC) berfungsi untuk mengontrol temperatur.

TC Steam

[image:45.595.233.406.149.263.2]

Kondensat Bekas

Gambar 6.3 Instrumentasi Heater

4. Instrumentasi Reaktor

Instrumentasi pada reaktor terdiri dari temperature controller (TC) dan level

controller (LC). Temperature controller (TC) berfungsi untuk mengontrol

temperatur dalam reaktor dengan mengatur bukaan katup steam. Level controller

(LC) berfungsi untuk mengontrol tinggi cairan dalam reaktor dengan mengatur

bukaan katup aliran produk keluar reaktor.

R-101 LC

T C

[image:45.595.263.361.441.645.2]

(46)

5. Instrumentasi Evaporator

Instrumentasi pada evaporator terdiri dari temperature controller (TC).

Temperature controller (TC) berfungsi untuk mengontrol temperatur dalam

evaporator dengan mengatur bukaan katup steam.

TC

Gambar 6.5 Instrumentasi Evaporator

6. Instrumentasi Spray Dryer

Instrumentasi pada spray dryer terdiri dari temperature controller (TC) dan

pressure controller (PC). Temperature controller (TC) berfungsi untuk

mengontrol temperatur dalam spray dryer dengan mengatur bukaan katup udara

panas. Pressure controller (PC) berfungsi untuk mengontrol tekanan dalam spray

dryer.

PC

[image:46.595.275.349.168.347.2]

TC

(47)

6.2 Keselamatan Kerja

Keselamatan kerja merupakan bagian dari kelangsungan produksi pabrik.

Oleh karena itu, aspek ini harus diperhatikan secara serius dan terpadu. Untuk

maksud tersebut, perlu diperhatikan cara pengendalian keselamatan kerja dan

keamanan pabrik pada saat perancangan dan saat pabrik beroperasi.

Semakin tinggi tingkat keselamatan kerja dari suatu pabrik maka makin

meningkat pula aktivitas kerja para karyawan. Hal ini disebabkan oleh keselamatan

kerja yang sudah terjamin dan suasana kerja yang menyenangkan.

Untuk mencapai hal tersebut adalah menjadi tanggung jawab dan kewajiban

para perancang untuk merencanakannya. Hal-hal yang perlu dipertimbangkan dalam

perancangan pabrik untuk menjamin adanya keselamatan kerja adalah sebagai

berikut:

 Penanganan dan pengangkutan bahan harus seminimal mungkin.

 Adanya penerangan yang cukup dan sistem pertukaran udara yang baik.

 Jarak antar mesin-mesin dan peralatan lain cukup luas.

 Setiap ruang gerak harus aman dan tidak licin.

 Setiap mesin dan peralatan lainnya harus dilengkapi alat pencegah kebakaran.

 Tanda-tanda pengaman harus dipasang pada setiap tempat yang berbahaya.

 Penyediaan fasilitas pengungsian bila terjadi kebakaran.

6.3 Keselamatan Kerja Pada Pabrik Pembuatan Potassium Ammonium Polyphosphate

Dalam rancangan pabrik pembuatan Potassium Ammonium Polyphosphate,

usaha-usaha pencegahan terhadap bahaya-bahaya yang mungkin terjadi dilakukan

sebagai berikut:

6.3.1 Pencegahan terhadap Kebakaran dan Peledakan

Untuk mengetahui adanya bahaya kebakaran maka sistem alarm dipasang

pada tempat yang strategis dan penting seperti laboratorium dan ruang proses.

Pada peralatan pabrik yang berupa tangki dibuat main hole dan hand hole

yang cukup untuk pemeriksaan.

Sistem perlengkapan energi seperti pipa bahan bakar, saluran udara, saluran

(48)

karyawan.

Mobil pemadam kebakaran yang ditempatkan di fire station setiap saat dalam

keadaan siaga.

Bahan-bahan yang mudah terbakar dan meledak harus disimpan dalam

tempat yang aman dan dikontrol secara teratur.

Peralatan yang digunakan dalam antisipasi bahaya kebakaran :

a. Racun Api (Fire Extinguishers)

Bahan yang digunakan dalam tabung pemadam api adalah bahan kimia

kering, foam (busa) dan CO2. Peralatan ini mempunyai berbagai ukuran

beratnya, sehingga dapat ditempatkan sesuai dengan besar-kecilnya risiko

kebakaran yang mungkin ditimbulkan.

b. Hydran

Ada tiga jenis hydran, yaitu hydran gedung, hydran halaman, dan hydran

kota. Sesuai namanya hydran gedung ditempatkan di gedung, untuk hydran

halaman ditempatkan di halaman, dan hydran kota ditempatkan pada

beberapa titik yang memungkinkan unit pemadam kebakaran suatu kota

mengambil cadangan air.

c. Detektor

Ada beberapa jenis detektor, yaitu :

 Detektor Manual

Alat ini merupakan kotak tertutup, berisi saklar tarik atau tuas handel untuk

menyembunyikan alarm, karena itu disebut juga sebagai pull station.

 Detektor Panas

Detektor ini merupakan detektor yang paling lambat responnya. Sebelum

mengirim alarm, alat ini memerlukan waktu pemanasan yang cukup.

 Detektor Asap

Peralatan ini secara otomatis akan berbunyi jika ada asap pada daerah

tersebut.

 Detektor Ion

Alat ini sangat sensitif karena alat ini mendeteksi ion-ion yang dikeluarkan

dari benda terbakar, seperti asap.

(49)

Alat ini merupakan detektor khusus karena bekerja dengan prinsip merespon

radiasi infrared yang merupakan karakteristik dari nyala api.

d. Alarm Kebakaran (Fire Alarm)

Peralatan yang digunakan untuk memberitahukan kepada setiap orang akan

adanya bahaya kebakaran pada suatu tempat.

e. Sprinkler

Peralatan yang digunakan khusus dalam gedung, yang akan memancarkan air

secara otomatis apabila terjadi pemanasan pada suatu suhu tertentu pada

daerah dimana sprinkler tersebut.

(Anizar, 2009)

6.3.2 Peralatan Perlindungan Diri

Helm Safety (Topi Pengaman)

Topi pengaman harus dipakai oleh tenaga kerja yang mungkin tertimpa pada

kepala oleh benda jatuh. Topi demikian harus cukup keras dan kokoh tetapi

ringan. Bahan plastik dengan lapisan kain terbukti sangat cocok untuk para

pekerja.

Kacamata

Kecelakaan mata berbeda-beda dan aneka jenis kacamata pelindung

diperlukan. Pekerjaan dengan kemungkinan adanya risiko dari bagian-bagian

yang melayang memerlukan kacamata dengan lensa kokoh, sedangkan bagi

pengelasan diperlukan lensa penyaringan sinar las yang tepat.

Jenis-jenis kacamata dan penggunaannya:

a. Safety Glasses (Kacamata Keselamatan)

Kacamata keselamatan mungkin adalah jenis pelindung mata yang paling

banyak digunakan. Walaupun terlihat mirip dengan kacamata biasa, kacamata

keselamatan lebih kuat dan lebih tahan terhadap benturan dan suhu tinggi

dibanding kacamata biasa. Ditambah lagi, kebanyakan kacamata keselamatan

dilengkapi dengan perisai samping yang memberikan perlindungan terhadap

bahaya yang tidak langsung dari depan.

b. Goggles

Goggle memberikan perlindungan lebih dibandingkan dengan kacamata

(50)

keliling area mata sehingga memberikan perlindungan lebih baik pada saat

terjadi cipratan cairan, uap, asap, bubuk, debu dan kabut.

c. Shaded Glasses (Kacamata Gelap)

Kacamata ini melindungi mata dari radiasi pembakaran. Helm tukang las

memiliki kaca pelindung gelap/bayangan.

d. Face Shield

Face shield memberikan perlindungan seluruh wajah dan sering digunakan

pada pekerjaan yang membuat metal cair, percikan kimia, atau partikel

melayang (Anizar, 2009).

Masker

Jenis-jenis masker dan penggunaannya:

a. Masker Penyaring Debu

Masker ini berguna untuk melindungi pernapasan dari serbuk-serbuk logam

atau serbuk kasar lainnya.

b. Masker Berhidung

Masker ini dapat menyaring debu sampai ukuran 0,5 mikron. Cara

menggunakan masker ini adalah dengan memasang masker ini harus

menempel baik pada wajah, jangan terbalik memasangnya karena hidungnya

ada dua buah, dan bersihkan masker setelah pemakaian dan

hidung-hidungnya dilepaskan.

c. Masker Bertabung

Masker ini mempunyai filter yang baik daripada masker berhidung. Masker

ini sangat tepat digunakan untuk melindungi pernapasan dari gas tertentu.

Penggunaan masker bertabung ini terbatas, tergantung dari banyaknya isi

tabung. Tabungnya dapat dibawa-bawa dengan menyandangnya diatas

punggung.

Pelindung Telinga

Telinga harus dilindungi terhadap loncatan api, percikan logam pijar atau

partikel-partikel yang melayang. Perlindungan terhadap kebisingan dilakukan

dengan sumbat atau penutup telinga.

(51)

Sarung tangan harus diberikan kepada tenaga kerja dengan pertimbangan

akan bahaya-bahaya dan persyaratan yang diperlukan.

Sepatu Pengaman

Sepatu pengaman harus dapat melindungi tenaga kerja terhadap

kecelakaan-kecelakaan yang disebabkan oleh benda berat yang menimpa kaki atau benda

tajam lain yang mungkin terinjak, logam pijar, bahan kimia yang tumpah dan

sebagainya. Biasanya sepatu kulit dengan ujungnya tertutup baja dan lapisan

baja di dalam solnya dibuat kuat dan baik sehingga cukup memberikan

perlindungan bagi pekerja.

(Anizar, 2009)

Helm Safety Kacamata Keselamatan Masker Berhidung

Pelindung Telinga Sarung Tangan Sepatu Pengaman

Gambar 6.7 Alat Pelindung Diri

6.3.3 Keselamatan Kerja Terhadap Listrik

Setiap instalasi dan alat-alat listrik harus diamankan dengan pemakaian

skering atau pemutus arus listrik otomatis lainnya.

Sistem perkabelan listrik harus dirancang secara terpadu dengan tata letak

pabrik untuk menjaga keselamatan dan kemudahan jika harus dilakukan

perbaikan.

Penempatan dan pemasangan motor-motor listrik tidak boleh mengganggu

lalu lintas pekerja.

(52)

tinggi.

Isolasi kawat hantaran listrik harus disesuaikan dengan keperluan.

Setiap peralatan yang menjulang tinggi harus dilengkapi dengan alat

penangkal petir yang dibumikan.

Kabel-kabel listrik yang letaknya berdekatan dengan alat-alat yang bekerja

pada suhu tinggi harus diisolasi secara khusus.

6.3.4 Pencegahan Terhadap Gangguan Kesehatan

Setiap karyawan diwajibkan untuk memakai pakaian kerja selama berada di

dalam lokasi pabrik.

Dalam menangani bahan-bahan kimia yang berbahaya, karyawan diharuskan

memakai sarung tangan karet serta masker.

Bahan-bahan kimia yang selama pembuatan, pengelolaan, pengangkutan,

penyimpanan, dan penggunaannya dapat menimbulkan ledakan, kebakaran,

korosi, maupun gangguan terhadap kesehatan harus ditangani secara cermat.

Poliklinik yang memadai disediakan di lokasi pabrik.

6.3.5 Pencegahan Terhadap Bahaya Mekanis

Alat-alat dipasang dengan penahan yang cukup berat untuk mencegah

kemungkinan terguling atau terjatuh.

Sistem ruang gerak karyawan dibuat cukup lebar dan tidak menghambat

kegiatan karyawan.

Jalur perpipaan sebaiknya berada di atas permukaan tanah atau diletakkan

pada atap lantai pertama kalau di dalam gedung atau setinggi 4,5 meter bila

diluar gedung agar tidak menghalangi kendaraan yang lewat.

Letak alat diatur sedemikian rupa sehingga para operator dapat bekerja

dengan tenang dan tidak akan menyulitkan apabila ada perbaikan