PRARANCANGAN PABRIK ALUMUNIUM SULFAT
DARI ASAM SULFAT DAN BAUKSIT
KAPASITAS 50.000 TON/TAHUN
(Perancangan Evaporator (EV-201))
Oleh
SATWIKA KINKIN DARAJATUN
Skripsi
Sebagai salah satu syarat untuk mencapai gelar SARJANA TEKNIK
Pada
Jurusan Teknik Kimia
Fakultas Teknik Universitas Lampung
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS LAMPUNG
iii
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Yogyakarta pada tanggal 30 Oktober 1989, sebagai putri bungsu dari empat bersaudara dari
pasangan bapak Budhiyono (Alm) dan ibu Amanah.
Penulis menyelesaikan pendidikan sekolah dasar di SD Negeri 1 Pasir Gintung Bandar Lampung pada tahun 2001, Sekolah Lanjutan Tingkat Pertama Negeri 10 Bandar Lampung pada tahun 2004, dan Sekolah Menengah Umum Negeri 15 Bandar Lampung pada tahun 2007.
Pada tahun 2007, penulis terdaftar sebagai mahasiswa Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Lampung melalui Seleksi Penerimaan Mahasiswa Baru (SPMB). Selama menjadi mahasiswi penulis pernah menjadi pengurus HIMATEMIA dan anggota BEM FT, DPM FT, CREMONA FT serta FOSSI FT.
Pada tahun 2011, penulis melakukan Kerja Praktek di PT. Pupuk Kujang (Persero) Cikampek, Jawa Barat dengan tugas khusus “Evaluasi Kinerja Secondary Reformer (SR-201)”. Pada tahun 2013, penulis melakukan penelitian dengan judul ” PENGARUH WAKTU DAN TEMPERATUR TERHADAP KONVERSI PADA PROSES ESTERIFIKASI ASAM LEMAK BEBAS DALAM
PALM FATTY ACID DISTILLATE (PFAD) DENGAN BUTANOL” dan selama
SEBUAH KARYA KECILKU
Kupersembahkan dengan sepenuh hati untuk ...
Allah SWT,, Sang Penguasa Dunia,,Sang Pemilik ragaku yang
Maha Memiliki Hidup Abadi,,Yang Mengasihi makhluknya
tanpa terbalaskan,, muara segala kebenaran dan jawaban atas
seluruh pertanyaan di dalam atau di luar semesta jagad raya
ini,,,,,,,,,,,,,,
Guru-guruku sebagai tanda hormatku, terima kasih atas ilmu yang
telah diberikan.
Kedua orang tuaku, BUDHIYONO dan AMANAH
“THE EPIGRAPH OF MY STRENGHT”
sebagai satu pengganti atas jutaan pengorbanan,
terimakasih atas segala doa, kasih sayang serta cinta kalian.
Kakak-kakakku tercinta, serta seluruh keluarga, terimakasih
atas doa dan dukungannya.
----M O T T
O---”
KEMENANGAN SELALU BERSAMA
KESABARAN,,SETELAH KESUSAHAN PASTI ADA
KESENANGAN DAN SETELAH KESULITAN PASTI
ADA KEMUDAHAN (H.R. AHMAD)
TERUSLAH BERHARAP LEBIH TUK BERLARI,,KARENA
MUNGKIN HARI INI TAKKAN PERNAH
KEMBALI,,BERJALANLAH PERLAHAN MENYELESAIKAN
HARI,,SETIAP COBAAN JANGAN KAU JADIKAN SATU
KENANGAN YANG MEMILUKAN ,,JALAN BEGITU
PANJANG MEMBENTANG,,JANGAN KAU LEWATKAN
TANPA HARAPAN,,,TERUS BERDIRILAH TEMAN DENGAN
HARAPAN
.
”Even in the dark ness there is always a hope of light.
So Keep your dream in Your Pray
SEBUAH KARYA KECILKU
Kupersembahkan dengan sepenuh hati untuk ...
Allah SWT,, Sang Penguasa Dunia,,Sang Pemilik ragaku yang
Maha Memiliki Hidup Abadi,,Yang Mengasihi makhluknya
tanpa terbalaskan,, muara segala kebenaran dan jawaban atas
seluruh pertanyaan di dalam atau di luar semesta jagad raya
ini,,,,,,,,,,,,,,
Guru-guruku sebagai tanda hormatku, terima kasih atas ilmu yang
telah diberikan.
Kedua orang tuaku, BUDHIYONO dan AMANAH
“THE EPIGRAPH OF MY STRENGHT”
sebagai satu pengganti atas jutaan pengorbanan,
terimakasih atas segala doa, kasih sayang serta cinta kalian.
Kakak-kakakku tercinta, serta seluruh keluarga, terimakasih
atas doa dan dukungannya.
SANWACANA
Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah
memberikan rahmat, karunia, kekuatan juga kesabaran sehingga tugas akhir yang
berjudul “Prarancangan Pabrik Alumunium Sulfat dari Bauksit dan Asam Sulfat
Kapasitas Lima Puluh Ribu Ton/Tahun” dapat diselesaikan.
Tugas akhir ini disusun dalam rangka memenuhi salah satu syarat untuk
memperoleh gelar sarjana (S-1) 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 terima kasih kepada :
1. Bapak Ir.Azhar, M.T., selaku ketua Jurusan Teknik Kimia.
2. Bapak Darmansyah, S.T., M.T. selaku dosen pembimbing I atas semua
ilmu, saran, dukungan dan nasehat yang kelak akan sangat berguna di
kemudian hari.
3. Ibu Simparmin br Ginting, S.T., M.T., selaku dosen pembimbing II, atas
semua perhatian, saran, bantuan dan kesabarannya dalam membimbing
penulis menyelesaikan laporan Tugas Akhir ini.
4. Ibu Dr. Eng. Dewi Agustina I., S.T., M.T selaku dosen penguji I atas
semua kritik dan saran dalam perbaikan isi dan penulisan laporan Tugas
Akhir ini.
5. Bapak Edwin Azwar, S.T.,P.GD., M. T. A., PhD selaku dosen penguji II
yang telah memberikan saran dan kritik dalam penyempurnaan laporan
ini.
6. Seluruh Dosen Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas
Lampung, atas semua ilmu dan bekal masa depan yang akan selalu
bermanfaat.
7. Seluruh staf di Jurusan Teknik Kimia yang telah banyak membantu
8. Kedua orang tuaku tersayang serta seluruh keluargaku, yang selalu
mendoakanku di setiap waktu dan tidak pernah henti-hentinya
memberikan dukungan dan semangat.
9. Marga Saputra, selaku rekan penulis dalam pengerjaan tugas akhir, terima
kasih untuk semangat, kesabaran, pengorbanan dan kerja kerasnya.
10. Sahabat-sahabat Ledom tercinta (adel, ika, nanda, tika, tya, yulia) yang
telah bersama-sama dari awal kuliah.
11. Teman-teman seangkatan (2007) dan seluruh teman seperjuangan Teknik
Kimia Universitas Lampung yang telah memberikan dukungan dan
semangat.
12. My best supporter ever bumiayi.
13. Semua pihak yang telah membantu dalam penyelesaian tugas akhir ini.
Penulis menyadari sepenuhnya bahwa dalam penulisan tugas akhir ini
masih terdapat kekurangan. Oleh karena itu, komentar, saran dan kritik akan
diterima dengan tangan terbuka. Akhirnya, semoga tugas akhir ini dapat
bermanfaat dan dapat dipergunakan dengan sebaik-baiknya.
Bandar Lampung, Agustus 2014 Penulis,
DAFTAR ISI
Halaman
ABSTRAK... i
DAFTAR ISI... ii
DAFTAR TABEL ... iv
DAFTAR GAMBAR... viii
I. PENDAHULUAN A. Latar Belakang ... 1
B. Kegunaan Produk ... 3
C. Analisis Pasar ... 4
D. Lokasi Pabrik ... 7
II. DESKRIPSI PROSES A. Jenis-Jenis Proses ... 10
B. Pemilihan Proses ... 15
C. Uraian Proses ... 19
III. SPESIFIKASI BAHAN DAN PRODUK A. Bahan Baku ... 22
B. Produk ... 23
IV. NERACA MASSA DAN ENERGI A. Neraca Massa ... 24
B. Neraca Energi ... 28
V. SPESIFIKASI PERALATAN A. Peralatan Proses ... 34
B. Peralatan Utilitas ... 51
VI. UTILITAS DAN PENGOLAHAN LIMBAH A. Unit Pendukung Proses ... 66
1. Unit Penyediaan Air... 66
2. Unit Penyediaan Listrik ... 86
3 Unit Pengadaan Bahan Bakar... 91
4. Unit Penyediaan Udara Tekan. ... 91
vi
B. Pengolahan Limbah ... 95
C. Laboratorium ... 99
D. Instumentasi Dan Pengendalian Proses... 103
VII. TATA LETAK DAN LOKASI PABRIK A. Lokasi Pabrik ... 105
B. Tata Letak Pabrik ... 109
VIII. SISTEM MANAJEMEN DAN ORGANISASI PERUSAHAAN A. Bentuk Perusahaan ... 115
B. Struktur Organiasi Perusahaan ... 118
C. Tugas dan Wewenang... 122
D. Status Karyawan dan Sistem Pengupahan ... 130
E. Pembagian Jam Kerja Karyawan... 131
F. Penggolongan Karyawan dan Jumlah Karyawan ... 134
G. Kesejahteraan Karyawan... 136
IX. INVESTASI DAN EVALUASI EKONOMI A. Investasi... 147
B. Evaluasi Ekonomi... 150
C.Discounted Cash Flow... 152
X. SIMPULAN DAN SARAN A. Simpulan ... 154
B. Saran ... 154
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
LAMPIRAN A PERHITUNGAN NERACA MASSA
LAMPIRAN B PERHITUNGAN NERACA ENERGI
LAMPIRAN C SPESIFIKASI PERALATAN
LAMPIRAN D UTILITAS
LAMPIRAN E INVESTASI DAN EVALUASI EKONOMI
DAFTAR TABEL
Tabel Halaman
1.1. Harga Bahan Baku dan Produk ... 4
1.2. Data Impor Aluminium Sulfat Indonesia... 9
1.3. Data Pabrik Aluminium Sulfat di Indonesia ... 9
1.4. Data Ekspor Aluminium Sulfat di Indonesia ... 10
1.5. Data Kebutuhan Aluminium Sulfat Di Indonesia ... 11
2.1. Perbandingan Proses Pembuatan Aluminium Sulfat ... 13
3.1. Komposisi Bauksit ... 22
4.1. Neraca massa Total ... 24
4.2. Neraca massa komponen pada reaktor... 25
4.3. Neraca massa komponen pada centrifuge ... 26
4.4. Neraca massa komponen pada Evaporator... 26
4.5. Neraca massa komponen pada Crystalizer... 27
4.6. Neraca massa komponen pada Centrifuge... 27
4.8. Neraca panas disekitar Heater... 28
4.9. Neraca panas disekitar Reaktor... 29
4.10. Neraca panas disekitar Evaporator ... 31
4.12. Neraca panas disekitar Crystalizer... 31
4.13. Neraca panas disekitar Centrifuge... 47
4.14. Neraca panas disekitar Heater... 32
4.15. Neraca panas disekitar Rotary Dryer... 33
4.16. Neraca panas disekitar Heater ... 33
6.1. Standar Air Untuk Kebutuhan Domestik ... 66
6.2. Kebutuhan Air Untuk Standar Uses ... 68
6.3 Kebutuhan Air Untuk Pendingin... 69
6.4. Bahan Baku Mutu Air Proses... 75
6.6 Kebutuhan Penerangan Untuk Area Penerangan ... 87
6.8. Kebutuhan Penerangan Untuk Area Luar Bangunan ... 88
6.9. Kebutuhan Listrik Untuk Alat Proses ... 89
6.10 Kebutuhan Listrik Untuk Alat Utilitas... 95
6.11. Kebutuhan Amoniak Refrigrant ... 95
6.12. Syarat – Syarat Kualitas (Mutu) Air Limbah ... 96
6.13 Tingkat Kebutuhan Informasi dan Sistem Pengendalian ... 104
6.14. Pengendalian Variabel Utama Proses ... 95
7.1. Pemilihan Lokasi Pabrik ... 96
8.1. Jadwal masing-masing regu ... 135
8.2. Jumlah Operator Berdasarkan Jenis Alat ... 136
8.3. Penggolaongan Tenaga Kerja ... 138
9.1. Fixed Capital Investment ... 146
9.2. Manufacturing cost... 147
9.3. General expenses... 148
9.4. Biaya Administratif ... 148
9.5. Minimum acceptable persent return on investment... 150
9.6. Acceptable pay out timeuntuk tingkat resiko pabrik ... 151
DAFTAR GAMBAR
Gambar Halaman
1.1. Inpor Aluminium Sulfat dari Tahun ke -1 sampai tahun ke - 6... 6
2.1. Diagram Alir Pembuatan Aluminium Sulfat ... 12
2.2. Diagram Alir Proses Guilini ... 14
6.1. Cooling Tower... 72
6.2. Diagram Diagram Cooling Water System ... 73
6.2. Diagram Alir Pengolahan Air ... 78
6.3. Diagram Dearator ... 86
6.4. Siklus Liquifikation ... 94
7.1. PetaLokasi Pabrik... 106
7.2. Tata Letak Pabrik... 112
7.3. Tata Letak Alat Proses ... 114
8.1. Struktur Organisasi Perusahaan ... 120
9.1. Grafik Analisa Ekonomi... 152
1
I. PENDAHULUAN
A. Latar Belakang Pendirian Pabrik
Proses industrialisasi ditandai dengan banyaknya pabrik yang berdiri disuatu
tempat. Selain dapat menyerap tenaga kerja juga dapat menambah pendapatan
negara yang berasal dari pajak dan devisa. Penadapatan tersebut selanjutnya
dapat digunakan untuk pembangunan di berbagaia bidang industri sehingga
taraf hidup masyarakat meningkat. Pertumbuhan sektor industri termasuk
didalamnya industri kimia semakin pesat seiring dengan pesatnya
perkembangan teknologi. Pembangunan industri kimia yang mengahsilkan
produk antara sangat menguntungkan karena dapat mengurangi
ketergantungan impor Indonesia terhadap luar negeri. Terlebih dengan
pengguanan bahan baku dari sumber daya alam yang banyak terdapat di
Indonesia, biaya produksi untuk menghasilkan produk tersebut dapat
diminimalisir. Salah satu bahan baku yang ada adalah bauksit dan dapat
diolah menjadi produk antara berupa aluminium sulfat.
Aluminium sulfat termasuk dalam “heavy chemical industy” yang memegang
peranan penting dari segi ekonomi. Heavy chemical adalah bahan kimia yang
diproduksi dalam volume besar dengan harga remdah yang konsumen
utamanya dari berbagai industri. Aluminium sulfat juga merupakan senyawa
2
industri bahkan hampir semua industri memerlukan komoditi ini baik sebagai
bahan baku maupun sebagai bahan pembantu. Kebutuhan aluminium sulfat
yang diperkirakan terus meningkat menyebabkan kini telah banyak berdiri
industri di Indonesia yang menghasilkan produk ini. Industri yang
menggunakan aluminium sulfat sebagai bahan baku adalah industri sabun dan
detergent, petrokimia, pulpatau kertas, pewarna, farmasi, antiseptik kulit dan
sintesis bahan kimia lainnya. Pemakaian aluminium sulfat sebagai bahan
pembantu digunakan dalam water treatment dan pengolahan limbah.
Di Indonesia, kebutuhan akan aluminium sulfat dalam negeri dipenuhi oleh
produksi dalam negeri dan dari impor. Pendirian pabrik ini diutamakan untuk
memenuhi kebutuhan dalam negeri dan sisanya diekspor. Pendirian pabrik ini
diharapkan mampu mengurangi impor dan ketergantungan dari luar negeri,
Membuka peluang didirikannya industri yang menggunakan aluminium sulfat
sebagai bahan baku. Selain itu dapat menambah pemasukan negara dari
pajak, dan mengurangi pengangguran.
Penggunaan bahan baku berupa biji bauksit yang banyak terdapat di
Indonesia dan bahan pendukung berupa serbuk besi dan asam sulfat dapat
dipenuhi dari dalam negeri sehingga ketergantungan pabrik terhadap luar
negeri sangat kecil. Pendirian pabrik ini juga mampu meningkatkan devisa
negara, karen jika yang diekspor hanya berupa biji bauksit keuntungan yang
3
ini memngingat pangsa pasar luar negeri masih cukup besar terutama di
negara-negara yang tidak memiliki sumber daya alam berupa biji bauksit.
B. Kegunaan Produk
Aluminium sulfat merupakan bahan penunjang yang penting untuk
bermacam-macam industri. Produk aluminium sulfat berupa kristal putih.
Adapun kegunaan aluminium sulfat adalah :
1. Sebagai penjernih air, mengontrol pH air dan membantu mengolah air
buangan yaitu sebagai koagulan yang dapat mengendapkan
bermacam-macam kotoran dan bakteri sehingga air itu menjadi bersih terbebas dari
pemcemaran dan memenuhi standar air minum yang diijinkan.
2. Sebagai pelekat kertas yang digunakan pada proses pembuatan pulp dan
kertas yaitu untuk mengendapkan damar yang larut dalam kanji pada serat
kertas, mengontrol pH pada bubur kertas, setting ukuran kertas dan
membantu mengolah air pulp dengan cara menambahkan aluminium
sulfat kedalam pulpkertas sebelum masuk kedalam mesin pembuat kertas
3. Sebagai bahan baku pembuatan kaleng untuk mengawetkan makanan,
sebagai koagulan pada industri karet sintetis, bagai bahan pembantu pada
proses pencelupan batik (tekstil), pembuatan bahan-bahan kimia, pencegah
api pada bahan penyekat, kosmetik, obat-obatan, alat pemadam api, bahan
4
C. Analisa Pasar
1. Harga Bahan baku dan Produk
Berikut ini adalah harga bahan baku dan harga Aluminium Sulfat pada
tahun terakhir.
Tabel 1.1. Harga Bahan Baku dan Produk
No Bahan Harga (US $/kg)
1 Bauksit 0,036
2 Asam Sulfat 0,2
3 Aluminium Sulfat 0,4
4 Serbuk Besi 0,15
Sumber: 1) antam.com (2013)
2) aneka-kimia-inti.indonetwork.co.id 3) alibaba.com
Kurs 1US $ = Rp.12.000 ( bi.go.id ,diakses pada 14 Desember 2013)
2. Kebutuhan Pasar
Kebutuhan aluminium sulfat Indonesia sampai saat ini sebagian masih
dipenuhi oleh oleh luar negeri. Pemenuhan kebutuhan ini misalnya dari
Jepang, China, India, Australia, dan lain-lain. Berikut adalah data impor
aluminium sulfat di beberapa tahun terakhir.
Tabel 1.2. Data Impor Aluminium Sulfat Indonesia
Tahun Impor (ton/tahun)
2007 85,09
2008 96,35
2009 98,31
2010 100,04
2011 80,59
2012 80,43
5
Kecenderungan menurunnya jumlah impor aluminium sulfat karena telah
banyak berdiri pabrik penghasil aluminium sulfat di Indonesia. Berikut adalah
data perusahaan penghasil aluminium sulfat di Indonesia :
Tabel 1.3. Data Pabrik Aluminium Sulfat di Indonesia
Nama Pabrik Kapasitas (ton/tahun)
PT. Indonesia Acid Industri 44.600
PT. Dunia Kimia Utama 10.000
PT. Mahkota Indonesia 50.000
PT. Liku Telaga 20.000
PT. Aktif Indonesia Indah 20.868
PT. Utama Inti Hasil Kimia Industri 3.000
PT. Nebraska Utama 5.400
PT. Acid Ariaguna 15.000
PT. Indah Kiat Pulp& Paper 3.700
PT. Madu Lingga Perkasa 6.000
PT. Timurraya Tunggal 18.000
PT. Tawas Sembada Murni 20.000
Total Kapasitas Nasional 214.700
Sumber : kemenperin.go.id
Sebagaimana diketahui di Indonesia telah banyak industri yang memproduksi
aluminium sulfat, ternyata memberikan dampak positif terhadap ekspor
komoditi tersebut. Berikut adalah data ekspor aluminium sulfat di beberapa
tahun terakhir.
Tabel 1.4. Data Ekspor Aluminium Sulfat Indonesia
Tahun Ekspor (ton/tahun)
2008 19.825
2009 1.728
2010 1.614
2011 1.656
2012 1.982
6
Kebutuhan aluminium sulfat di Indonesia mengalami pada setiap tahunnya.
Indikasi ini didasarkan atas perkembangan industri pemakainya yang
mengalami perkembangan cukup pesat. Di samping masih tingginya minat
investasi pada sektor industri, industri pemakai yang ada juga aktif
melakukan perluasan pabrik. Melalui penjumlahan produksi dan impor di
setiap tahunnya serta pengurangan dari sektor ekspor maka didapat jumlah
konsumsi aluminium sulfat. Berikut adalah data kebutuhan (konsumsi)
aluminium sulfat di Indonesia.
Tabel 1.5. Data Kebutuhan Aluminium Sulfat Indonesia Tahun Kebutuhan Aluminium Sulfat (ton/tahun)
2008 143.013,9
2009 149.329,3
2010 159.913,5
2011 175.406
Dari pendekatan-pendekatan yang dilakukan di atas maka digunakan
persamaan polynomial dengan R= 1
y = 10776x - 2E+07 R² = 0,965
y = 2E+07ln(x) - 2E+08 R² = 0,964
y = 2294.x2- 9E+064 + 9E+05 R² = 1
120.000,00 130.000,00 140.000,00 150.000,00 160.000,00 170.000,00 180.000,00
2007 2008 2009 2010 2011 2012
Linear (Series1)
Log. (Series1)
7
Y = 2294.x2- 9E+064 + 9E+05
dengan :
x = tahun ke – ( 9 )
y = kebutuhan
sehingga didapat y = 267.714 ton/tahun
Produksi yang telah dipenuhi pabrik di Indonesia sebesar 214.700 ton/tahun.
Kapasitas produksi didapat dengan cara mengurangkan kebutuhan yang
didapat pada tahun 2020 dengan keseluruhan produksi dalam negeri, sehingga
masih terdapat kekurangan sekitar 50.000 ton/tahun.
D. Lokasi Pabrik
Lokasi pabrik merupakan hal penting untuk kelangsingan berjalannya
produksi dan daya saing perusahaan. Hal ini disebabkan lokasi suatu pabrik
dapat mempngaruhi investasi awal, perolehan bahan baku, tenaga kerja,
fasilitas transportasi dan lain-lain.Secara singkat dapat dapat dikatakan bahwa
orientasi perusahaan dalam penentuan lokasi pabrik ayaitu untuk mendapatkan
keuntungan teknis dan ekonomis seoptimal mungkin. Terdapat 2 faktor yang
digunakan dalam penentuan lokasi pabrik, yaitu:
1. Faktor Primer : Letak pabrik terhadap bahan baku dan pasar, transportasi,
ketersediaan tenaga kerja, ketersediaan sumber air dan listrik
2. Faktor Sekunder : Harga tanah dan gedung, kemungkinan perluasan
gedung, peraturan daerah dan keadaan masyarkat setempat,iklim serta
8
Berdasarkan faktor-faktor tersebut maka loaksi yang dipilih adalah di daerah
Kepulauan Riau, dengan pertimbangan sebagai berikut :
1. Penyediaan Bahan Baku
Bahan baku merupakan kebutuhan utama bagi kelangsungan proses suatu
pabrik sehingga pengadaanya perlu diperhatikan. Lokasi pabrik yang
dekat dengan bahan baku juga akan mengurangi biaya transportasi
maupun penyimpanan. Bahan baku utama pembuatan aluminium sulfat
adalah bauksit yang diperoleh dari pertambangan milik PT. Aneka
Tambang di daerah Bintan, Kepulauan Riau yang pengirimannya lewat
jalur darat. Asam sulfat dan serbuk besi diperoleh dari PT. Dunia Kima
Utama, Ogan Ilir, Sumatera Selatan.
2. Pemasaran Produk
Aluminium sulfat merupakan bahan yang sangat dibutuhkan oleh banyak
industri sebagai bahan pembantu maupun sebagai bahan utama. Lokasi
pabrik yang dekat dengan pemasaran sangat peting untuk menghemat
biaya transportasi dan mudah dijangkau konsumen. Lokasi pabriknya juga
strategis karena dekat dengan pelabuhan sehingga mempermudah
distribusi.
3. Ketersediaan Air dan Listrik
Ketersediaan air merupakan kebutuhan yang sangat penting dalam suatu
pabrik baik untuk proses, pendingin, atau keperluan sanitasi dan kebutuhan
lainnya. Dalam memenuhi kebutuhan air,sumber air biasanya berasal dari
sungai, danau, laut ataupun air hasil pengeboran. Pada pabrik ini sumber
air yang digunakan berasal dari laut karena letaknya yang berdekatan
9
air untuk proses dan utilitas dapat terpenuhi. Kebutuhan listrik didapat dari
generator yang bahan bakarnya berupa fuel gas atau dari PLN daerah itu
sendiri.
4. Ketersediaaan Tenaga Kerja
Tenaga kerja merupakan pelaku dari proses produksi. Ketersediaan tenga
kerja yang termapil dan terdidik akan memperlancar jalannya proses
produksi. Sumber tenaga kerja di daerah ini cukup banyak karena
lokasinya yang terletak di kawasan industri. Penerimaan tenaga kerja
untuk pabrik ini dapat mengurangi jumlah pengangguran di daerah
II. PEMILIHAN DAN URAIAN PROSES
A. Jenis-Jenis Proses
Aluminium sulfat atau yang lebih dikenal dengan tawas merupakan salah
satu bahan kimia yang sangat diperlukan baik dalam industri pengolahan air.
Alum berbentuk kristal putih, bersifat larut dalam air dan tidak dapat larut
dalam alkohol (Faith and Keyes,1957).
Bahan baku yang digunakan untuk proses pembuatan aluminium sulfat
tersedia dalam jumlah yang cukup besar di dalam negeri. Alumunium Sulfat
dapat dibuat dengan berbagai cara dan dengan bahan baku baik dari bauksit
atau dari alumina.
Dalam pembuatan Aluminium Sulfat dikenal 2 macam proses yang umum
digunakan,yaitu :
a. Aluminium Sulfat menggunakan Bahan Baku Bauksit dan Asam
Sulfat
Pada proses ini aluminium sulfat dibuat dengan cara melarutkan bahan
yang mengandung Al2O3 dengan asam sulfat 60% dalam suatu reaktor
dan dijalankan pada suhu 90oC dengan tekanan 1 atm. Bahan yang umum
digunakan dalam proses ini adalah bauksit. Pemilihan proses yang dipilih
tergantung pada spesifikasi produk yang diinginkan dan kualitas dari biji
bauksit itu sendiri, dalam hal ini yaitu komposisi campuran logam
11
asam sulfat yang digunakan pada proses ini. Bauksit dengan kandungan
Feri Oksida sangat rendah paling menguntungkan untuk diproses sebagai
bahan baku karena produk yang dihasilkan akan semakin murni.
Komposisi biji bauksit berpengaruh terhadap pemilihan konsentrasi asam
sulfat, waktu reaksi, suhu reaksi, ukuran partikel bauksit, dan proses yang
akan dipakai.
Reaksi antara asam sulfat dan padatan bauksit yang dapat larut
merupakan reaksi yang sangat dipengaruhi oleh suhu dan komposisi
campuran. Reaktor yang digunakan pada reaksi ini adalah satu unit
RATB dengan konversi sebesar 85%. Reaksi yang terjadi dalam reaksi
antara biji bauksit dan asam sulfat adalah sebagai berikut :
Al2O3 (s)+ 3 H2SO4 (l)→ Al2(SO4)3 (l)+ 3 H2O(l)
Dalam reaktor juga berlangsung reaksi antara Feri Oksida yang
terkandung dalam biji bauksit dengan asam sulfat, dan serbuk besi.
Fungsi penambahan serbuk besi adalah sebagai pengikat feri oksida yang
larut dalam asam sulfat agar berubah menjadi padatan sehingga mudah
dilakukan pemisahan. Konversi reaksi perubahan feri oksida menjadi
FeSO4adalah sebesar 65%. Berikut adalah reaksi antara feri oksida, asam
sulfat, dan serbuk besi adalah sebagai berikut :
Fe2O3 (s)+ 3 H2SO4(l)+ Fe(s)→ 3 FeSO4(s) + 3 H2O(l)
Bauksit dari silo penyimpanan bahan baku diumpankan ke dalam reaktor.
Bersamaan dengan itu diumpankan juga reaktan lain berupa asam sulfat.
Hasil reaksi yang keluar dari reaktor kemudian dipisahkan dari
12
pengkristalan aluminium sulfat. Pengkristalan dilakukan dengan cara
pendinginan sampai suhu 30oC. Aluminium sulfat kristal dipisahkan dari
cairannya. Filtrat hasil pemisahan dikembalikan ke reaktor. Sementara
kristal aluminium sulfat dikurangi kadar airnya, selanjutnya dilakukan
proses pemisahan ukuran dan akhirnya disimpan dalam silo penyimpanan
untuk selanjutnya didistribusikan (U.S. Patent No. 3216792).
Gambar 2.1 Diagram Alir Proses Pembuatan Aluminium Sulfat dari Bauksit dan Asam Sulfat
HOPPER
REAKTOR T = 900C, P = 1 atm
HଶSOସ60 %
CENTRIFUGE
CRYSTALIZER
CENTRIFUGE
ROTARY DRYER
Al2(SO4)3
EVAPORATOR
Bauksit
13
b. Aluminum Sulfat dengan Proses Giulini
Di sebagian besar negara-negara di Eropa memproduksi aluminium
sulfat dengan proses ini. Proses ini menggunakan bahan baku aluminium
hidroksida Al(OH3) dam asam sulfat.
Persamaan reaksi :
2 Al(OH3)(s)+ 3H2SO4(l) Al2(SO4)3(s)+ 6H2O(l)
Al(OH3) dan H2SO4diumpankan ke reaktor.. Temperatur operasi 170oC
dengan tekanan 5-6 atm. Kemudian produk reaktor dipekatkan
menggunakan evaporator. Keluaran dari evaporator diteruskan ke dalam
tangki vakum untuk didinginkan. Dari tangki vakum, campuran
diteruskan ke mixer dan ditambahkan 1-2% aluminium sulfat untuk
mempercepat proses pembentukan produk. Setelah itu dikristalkan
dengan crystalizer. Panas kristalisai yang tinggi belum bisa dilakukan
pengecilan ukuran, sehingga didinginkan terlebih dahulu. Setelah
diperoleh produk yang diinginkan kemudian siap dibawa ke unit
pengepakkan atau disimpan dalam silo penyimpanan. Konversi reaksi
yang dihasilkan dengan menggunakan proses ini adalah sebesar 90%.
14
Gambar 2.2 Diagram Alir Proses Guilini
ܣ ݈(ܱ ܪ)ଶ
HOPPER
REAKTOR
T = 170 0C
P = 5 – 6 atm
ܪଶܵ ܱସ
EVAPORATOR
VACUUM TANK
CRYSTALIZER
SCREENER
HAMMER MILL
15
B. Pemilihan Proses
B.1. Kelayakan Ekonomi
a. Reaksi menggunakan bahan baku bauksit dan asam sulfat
Al2O3 (l)+ 3 H2SO4 (l)→ Al2(SO4)3 (l)+ 3 H2O(l)
Bahan Baku :
Al2O3 : $ 0,036 / kg
H2SO4 : $ 0,2 / kg
Produk :
Al2(SO4)3 : $ 0,8 / kg
Basis : 1000 g , Produk Al2(SO4)3 = 2,9239 mol
Maka, jumlah reaktan yang diperlukan adalah :
Al2O3 = 1 x 2,9239 mol x 102 mol/g
= 298,2378 g = 0,2982 kg
= 0,2982 kg x $ 0,036 / kg = $ 0,0107
H2SO4 = 3 x 2,9239 mol x 98 mol/g
= 859,62 g = 0,85962 kg
= 0,8596 kg x $ 0,2 / kg
16
Profit = Produk -∑ reaktan
= $ 0,8 – ($ 0,0107 + $ 0,1719)
= $ 0,2174 = Rp 2.608
c. Reaksi menggunakan proses Giulini
2 Al(OH3)(s)+ 3H2SO4(l) Al2(SO4)3(s)+ 6H2O(l)
Bahan Baku :
Al(OH3) : $ 0,2425 /kg
H2SO4 : $ 0,2 / kg
Produk :
Al2(SO4)3 : $ 0,8 / kg
Basis : 1000 g , Produk Al2(SO4)3 = 2,9239 mol
Maka, jumlah reaktan yang diperlukan adalah :
Al(OH3) = 2 x 2,9239 mol x 78 mol/g
= 456,12 g = 0,8561 kg
= 0,8561 kg x $ 0,2425
= $ 0,1106
H2SO4 = 3 x 2,9239 mol x 98 mol/g
= 859,62 g = 0,8596 kg
= 0,8596 kg x $ 0,2 / kg
= $ 0,1719
Profit = Produk -∑ reaktan
17
= $ 0,1175
= Rp 1.410
B.2. Kelayakan Teknis
Kelayakan teknik terhadap suatu reaksi biasanya ditinjau dari energi bebas
gibbs (∆G).
∆GºfReaksi = ∑∆GºfProduk –∑∆Gºf Reaktan
Berikut data energibebasgibbs pembentukan (∆Gºf) dan panas pembentukan
standar (∆Hºf)pada keadaan standar (T=298 K) :
Komponen ∆Gºf (kkal/mol) ∆Hºf (kkal/mol)
Al2O3(s) -376,87 -399,09
H2SO4(l) -164,82 -193,69
H2O(l) -56,68 -68,31
Al(OH3)(s) -272,9 -304,8
Al2(SO4)3(s) -739,53 -820,99
Al2(SO4)3.14 H2O(s) -263,54 -303,89
Sumber :Tabel 2-178 dan 2-179 Perry’s 8thed
a. Reaksi menggunakan bahan baku bauksit dan asam sulfat
Al2O3 (s)+ 3 H2SO4 (l) → Al2(SO4)3 (s)+ 3 H2O(l)
∆HºReaksi =(Δܪ మ(ௌ ைర)య + Δܪ ுమை) –(Δܪ మைయ + ܪ ுమௌ ைర) = (-820,99 + (-68,31)) - (-739,53 + (-56,68))
= - 296,52 kkal/mol
∆GºReaksi =(Δܩ మ(ௌ ைర)య + Δܩ ுమை) –(Δܩ మைయ + Δܩ ுమௌ ைర) = (-739,53 + (-56,68)) - (-376,87 + (-164,82))
18
b. Reaksi menggunakan proses Giulini
2 Al(OH3)(s)+ 3H2SO4(l) Al2(SO4)3(s)+ 6H2O(l)
∆HºReaksi =(Δܪ మ(ௌ ைర)య+Δܪ ுమை)–(Δܪ మ(ை ு)య+ Δܪ ுమௌ ைర) = (-820,99 + (-68,31)) - (-304,8 + (-193,69))
= - 390,81 kkal/mol
∆GºReaksi =(Δܩ మ(ௌ ைర)య+Δܩ ுమை)–(Δܩ మ(ை ு)య+ Δܩ ுమௌ ைర)
= (-739,53 + (-56,68)) - (-272,9 + (-164,82))
[image:33.595.75.556.384.712.2]= -358,5 kkal/mol
Tabel 2.1. Perbandingan proses pembuatan aluminium sulfat
Kriteria Proses I Proses II
Kelayakan
Ekonomi
Bauksit ($ 0,036/kg)
H2SO4 ($ 0,2/kg)
Serbuk besi ($ 0,15/kg)
Laba = Rp. 2.608/kg
produk
Al2(OH)3 ($0,24/kg)
H2SO4 ($ 0,2/kg)
Laba = Rp.1.410/kg produk
Kondisi
Operasi
T = 90 oC
P = 1 atm
Konversi = 85%
∆G = - 254,52 kkal/mol
∆H = -296,52 kkal/mol
T = 170 oC
P = 5-6 atm
Konversi = 95%
∆G = - 358,5 kkal/mol
19
Beradasarkan perhitungan ∆HReaksi dan ∆GReaksi dari semua proses yang
ada maka dipilihlah proses yang pertama yaitu aluminium sulfat dengan
bahan baku bauksit dan asam sulfat, dengan pertimbangan sebagai
berikut:
1. Reaksi berlangsung secara spontan, yang artinya membutuhkan
energi yang lebih kecil
2. Reaksi berlangsung secara eksotermis
3. Kebutuhan bauksit sebagai bahan baku tidak diimpor
4. Profit yang dihasilkan dari perhitungan lebih besar dari kedua proses
yang lain.
C. Deskripsi Proses
Proses pembuatan aluminium sulfat secara garis besar dibagi menjadi 3
tahap proses yaitu:
1. Persiapan Bahan Baku
2. Tahapan Proses
3. Pengambilan Produk
1. Persiapan Bahan Baku
Bahan baku pembuatan alumnium sulfat adalah bauksit dan asam sulfat.
Proses dimulai dengan memperkecil ukuran bauksit dengan
menggunakan Ball Mill (BM-01). Bahan baku bauksit diangkut
menggunakan Belt Conveyor (BC-01) untuk kemudian diperkecil
ukurannya dari 0,5 in menjadi 60 mesh atau lebih kecil. Kemudian
bauksit yang telah dihaluskan ditampung sementara di Hopper (HO-01)
dan serbuk besi di HO-02 yang berfungsi sebagai pengumpan ke reaktor.
20
menuju HO-01 sebelum diumpankan ke reaktor. H2SO460% dari tangki
penyimpanan (ST-101) dialirkan ke reaktor menggunakan pompa
(PP-01). Bauksit dan serbuk besi dari HO-01 diumpankan ke R-01 bersamaan
dengan diumapankannya asam sulfat 60%.
2. Tahapan Proses
Pembentukan alumnium sulfat dari campuran bauksit, serbuk besi, dan
asam sulfat berlangsung didalam RE-201/202 dengan suhu reaksi 90oC
dan tekanan 1 atm. Reaktor yang digunakan berupa 2 unit CSTR
(Continous Stirred Tank Reactor) yang dilengkapi jaket pendingin dan
pengaduk untuk mempercepat reaksi. Konversi yang dihasilkan sebesar
85% dengan waktu reaksi setengah jam jam. Reaksi yang terjadi dalam
reaksi antara biji bauksit dan asam sulfat adalah sebagai berikut :
Al2O3 (s)+ 3 H2SO4 (l)→ Al2(SO4)3 (l)+ 3 H2O(l)
Dalam reaktor juga berlangsung reaksi antara Feri Oksida yang
terkandung dalam biji bauksit dengan asam sulfat, dan serbuk besi.
Fungsi penambahan serbuk besi adalah sebagai pengikat feri oksida yang
larut dalam asam sulfat agar berubah menjadi padatan sehingga mudah
dilakukan pemisahan. Konversi reaksi perubahan feri oksida menjadi
FeSO4adalah sebesar 65%. Berikut adalah reaksi antara feri oksida, asam
sulfat, dan serbuk besi adalah sebagai berikut :
Fe2O3 (s)+ 3 H2SO4(l)+ Fe(s)→ 3 FeSO4(s) + 3 H2O(l)
Reaksi berlangsung secara eksotermis sehingga untuk mempertahankan
21
mengalir pada jaket pendingin. Hasil reaksi yang keluar dari reaktor
selanjutnya diumpankan ke Centrifuge untuk dipisahkan padatan (Red
Mud) dari cairannya. Red Muds yang merupakan limbah logam berat
dibawa ke tempat penampungan limbah sementara. Filtrat yang
dihasilkan kemudian diuapkan airnya menggunakan evaporator agar
kandungan air dalam aluminium sulfat berkurang sehingga kristal yang
terbentuk akan lebih banyak. Filtrat yang dihasilkan kemudian
dikondisikan suhu dan konsentrasi komponennya untuk keperluan proses
selanjutnya yaitu pengkristalan produk aluminium sulfat di Crystalizer
(CY-01). Pengkristalan dilakukan dengan cara pendinginan dari suhu
70°C sampai pada suhu 30°C. Slury pekat yang dihasilkan kemudian
dipisahkan antara alumunium sulfat kristal dengan cairannya pada suhu
30°C dengan centrifuge. Mother liquor yang diperoleh dimanfaatkan
kembali dengan merecycle ke reaktor. Alumunium Sulfat Hidrat padat
yang telah terpisah dari mother liquornya kemudian diangkut dengan
Screw Conveyor (SC-01) menuju Rotary Dryer (RD-01), kemudian
dikeringkan untuk mengurangi kadar airnya sampai kadar 2% dalam
RD-01 yang beropersai secara co-current. Suhu udara pengering masuk pada
22
3. Pemisahan dan Pengambilan Produk
Produk kering yang keluar dari RD-01 pada suhu 60 °C kemudian
disimpan dalam Silo untuk kemudian diangkut ke konsumen dengan
kapal maupun truk khusus.
Limbah yang dihasilkan berupa padatan atau lumpur yang berwarna
kemerah-merahan dan cairan yang mengandung sedikit asam. Limbah
padat ini kemudian ditampung dalam bak penampung limbah sampai
dingin dan mengering untuk kemudian dapat dibuang ke lingkungan atau
22
BAB III
SPESIFIKASI BAHAN BAKU DAN PRODUK
A. BAHAN BAKU
1. Biji Bauksit
Tabel 3.1 Komposisi Bauksit
Komponen Persen Berat, % Berat Molekul, kg/kmol
Al2O3 53.58 101.96
H2O 28.85 18.016
Fe2O3 11.79 159.7
SiO2 4.82 60.06
TiO2 0.96 79.9
Bentuk : Granular
Spesific gravity : 2.55
Warna : Merah Muda
Titik didih : 2977oC
Titik Lebur : 2030oC
Kelarutan : Larut dalam asam lemah dan
alkali kuat
2. Asam Sulfat
Rumus molekul : H2SO4
Berat molekul : 98,084 kg/kmol
Bentuk : cair
Spesific gravity : 1,810
Titik didih normal : 208 oC
23
Komposisi % berat
H2SO4 : 60 %
H2O : 40 %
3. Serbuk Besi
Rumus molekul : Fe
Berat molekul : 55,85 kg/kmol
Spesific gravity : 7,86
Bentuk : Granular
Warna : Hitam
B. PRODUK
Alumunium Sulfat
Rumus molekul : Al2(SO4)3
Berat molekul : 630,414 kg/kmol
Bentuk : Granular
Titik lebur : 86,4 oC
Spesific gravity : 1,69
DAFTAR PUSTAKA
Agra, S.W., 1986, Reaktor Kimia, Fakultas Teknik Universitas Gajah Mada Yogyakarta.
Badan Pusat Statistik, 2003-2008, Buletin Statistik Perdagangan Luar negeri vol II, BPS, Jakarta.
Badger.W.L.& Banchero.J.L., 1957, Introduction to Chemical Engineering, McGraw-Hill, Australia.
Baukal.Charles.E.Jr., 2003, Indistrial Burners Handbook, CRC Press LLC, New York.
Brown.G.George., 1956, Unit Operation 6ed, Wiley&Sons, USA.
Brownell.L.E. and Young.E.H., 1959, Process Equipment Design 3ed, John Wiley & Sons, New York.
Coulson.J.M. and Ricardson.J.F., 1989, Chemical Engineering vol 6, Pergamon Press Inc, New York.
Duda.Walter.H, 1976, Cement Handbook 2ed,Allentown, Pennsylvania, USA
Evans.Frank.L.Jr., 1985, Equipment Design Handbook vol 1, Gulf Publishing Houston, Texas.
Fogler.A.H.Scott, 1999, Elements of Chemical Reaction Engineering, Prentice Hall International Inc, New Jersey.
Geankoplis.Christie.J., 1993, Transport Processes and unit Operation 3th ed, Allyn & Bacon Inc, New Jersey.
Hesse, Herman C, 1959, ”Process Equipment Design”, 7th Edition, D van Nostrand, Co, New York.
Himmeblau.David., 1996, Basic Principles and Calculation in Chemical Engineering, Prentice Hall Inc, New Jersey.
Kern.D.Q., 1983, Process Heat Transfer, McGraw-Hill Book Company, New York.
Kirk, R.E and Othmer, D.F., 1980, “Encyclopedia of Chemical Technologi”, 2nd ed., John Wiley and Sons Inc., New York.
Levenspiel.O., 1999, Chemical Reaction Engineering 3rd edition, John Wiley and Sons Inc, New York.
Ludwig.E.Ernest., 1984, Applied Process Design for Chemical and Petrochemical Plants vol II, Gulf Publishing Company, Houston.
Mc.Cabe.W.L. and Smith.J.C., 1985, Operasi Teknik Kimia, Erlangga, Jakarta.
Megyesy.E.F., 1983, Pressure Vessel Handbook, Pressure Vessel Handbook Publishing Inc, USA.
Metcalf dan Eddy, Inc., 1991, Wastewater engineering: treatment, disposal and reuse, 3rd ed., New York, Mc Graw Hill Inc.
Perry.R.H. and Green.D., 1997, Perry’s Chemical Engineer Handbook 7th ed, McGraw-Hill Book Company, New York.
Peter, M.S., and Timmerhans, E.D., 1980, “Plant Design and Economics for Chemical Engineers”, 3rded., Mc Graw Hill Book Company, Singapore.
Powell, S.T., 1954, “Water Conditioning for Industry”, Mc Graw Hill Book Company, New York.
Rase, H.F., 1977, “Chemical Reactor Design for Process Plant“, John Willey and Sons Inc., New York.
Reid, Robert.C., 1987, “The Properties of Gases and Liquids, 4th edition, “Mc. Graw Hill Inc, New York.
Reklaitis, 1984, Mass & Energy Balance, John Wiley and Sons, New York.
Smith.J.M. and Van Ness.H.C., 1975, Introduction to Chemical Engineering
Thermodynamics 3ed, McGraww-Hill Inc, New York.
Shreve, R. H, 1956, “The Chemical Process Industries”, 5th Edition, Mc Graw Book Company, LTD, Tokyo. Hal 263-265.
Ulmann, 2007. “Ulmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry”. VCH Verlagsgesell Scahft, Wanheim, Germany.
Wallas. S.M., 1988, Chemical Process Equipment, Butterworth Publishers, Stoneham USA.
www.antam.com, 2013.
www.alibaba.com, 2013.
www.freepatentsonline.com, 2013.
www. icispricing.com, 2013.
www. matche.com, 2013.
www.merkpricelist.com, 2013.
www.pat2pdf.com, 2013.
www.powderandbulk.com, 2013.
www. sciencelab.com, 2013.
