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