i
TUGAS AKHIR
PRARANCANGAN PABRIK AMONIUM KLORIDA
DENGAN PROSES AMONIUM SULFAT-SODIUM KLORIDA
KAPASITAS 50.000 TON/TAHUN
Diajukan Guna Melengkapi Persyaratan dalam Menyelesaikan Pendidikan Tingkat Strata Satu di Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta
Oleh:
Rahmawati Nurul Fauziyah
D500 100 019
Dosen Pembimbing:
1. Ir. Haryanto .A.R., M.S.
2. M. Mujiburohman, ST., MT., Ph.D.
JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
SURAKARTA
PERNYATAAN ORIGINALITAS
Saya menyatakan bahwa tugas akhir ini adalah hasil pekerjaan saya sendiri dan sepanjang sepengetahuan saya tidak berisi materi yang dipublikasikan atau ditulis orang lain atau telah dipergunakan dan diterima sebagai persyaratan menyelesaikan studi di Universitas ini, kecuali pada bagian-bagian tertentu yang telah dinyatakan dalam teks.
Apabila tugas akhir ini merupakan jiplakan dan atau penelitian karya ilmiah lain, maka saya siap menerima sanksi baik secara akademis maupun hukum.
Surakarta, Juli 2013 Yang Menyatakan,
iii
KATA PENGANTAR
Syukur Alhamdulillah, segala puji hanya bagi Allah SWT karena hanya rahmat dan hidayah-Nya penulis akhirnya dapat menyelesaikan penyusunan laporan Tugas Akhir dengan judul “Prarancangan Pabrik Amonium Klorida dengan Proses Amonium Sulfat-Sodium Klorida dengan Kapasitas 50.000 Ton/Tahun”.
Penulis memperoleh banyak bantuan dalam penyusunan tugas akhir ini, baik berupa dukungan moral maupun spiritual dari berbagai pihak. Oleh karena itu sudah sepantasnya penulis mengucapkan terima kasih kepada:
1. Rois Fatoni, ST., M.Sc., Ph.D. selaku Ketua Jurusan Teknik Kimia FT Universitas Muhammadiyah Surakarta.
2. Ir. Haryanto A.R, MS. selaku dosen pembimbing I dan Muhammad Mujiburohman, ST., MT., Ph.D. selaku dosen pembimbing II atas bimbingan dan bantuannya dalam penyusunan tugas akhir.
3. Dosen penguji dalam ujian pendadaran tugas akhir. 4. Segenap civitas akademika atas semua bantuannya.
5. Orang tua dan keluarga atas dukungan, doa, materi, dan semangat yang senantiasa diberikan tanpa kenal lelah.
6. Teman-teman seperjuangan teknik kimia 2010.
Penulis menyadari bahwa laporan tuga akhir ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu penulis membuka diri terhadap segala kritik dan saran yang membangun. Semoga laporan tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi penulis dan para pembaca.
Surakarta, Juni 2014
iv
1.1 Latar Belakang Pendirian Pabrik ... 1
1.2 Penentuan Kapasitas Perancangan ... 1
1.3 Penentuan Lokasi Pabrik ... 5
1.4 Tinjauan Pustaka ... 6
1.4.1 Macam-macam Proses ... 6
1.4.2 Alasan Pemilihan Proses... 8
1.4.3 Kegunaan Produk... 9
2.1.3 Spesifikasi Produk Samping ... 14
2.2 Konsep Proses ... 14
2.2.1 Dasar Reaksi ... 14
2.2.2 Tinjauan Termodinamika ... 14
2.2.3 Tinjauan Kinetika ... 15
2.2.4 Sifat Reaksi ... 17
v
2.5 Tata Letak Pabrik dan Peralatan Proses ... 33
2.5.1 Tata Letak Pabrik ... 33
2.5.2 Tata Letak Peralatan Proses ... 37
BAB III SPESIFIKASI PERALATAN PROSES ... 39
3.1 Spesifikasi Alat Utama ... 39
3.2 Spesifikasi Alat Penunjang ... 47
3.2.1 Silo Penyimpanan Amonium Sulfat ... 47
3.2.2 Silo Penyimpanan Sodium Klorida ... 47
3.2.3 Silo Penyimpanan SSodium Sulfat ... 48
3.2.4 Silo Penyimpanan Amonium Klorida ... 48
vi
BAB IV UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM... 56
4.1 Unit Pendukung Proses ... 56
vii
5.6 Penggolongan Jabatan, Jumlah Karyawan dan Gaji ... 91
5.7 Kesejahteraan Sosial Karyawan ... 92
6.4.10Perhitungan Keuntungan ... 102
6.5 Analisis Kelayakan... 103
6.5.1 Persent Return On Investment (ROI) ... 103
6.5.2 Pay Out Time (POT) ... 104
viii
6.5.4 Shutdown Point (SDP) ... 106
6.5.5 Discounted Cash Flow (DCF) ... 106
6.6 Pembahasan ... 110
6.7 Kesimpulan ... 110
ix
DAFTAR TABEL
Tabel 1 Perkembangan impor amonium kloridadi Indonesia ……… 2
Tabel 2 Data pabrik amonium klorida di dunia ... 4
Tabel 3 Perbandingan proses-proses pembuatan amonium klorida ……… 8
Tabel 4 Neraca massa disekitar mixer-01 ………. 23
Tabel 5 Neraca massa disekitar mixer-02 ………. 23
Tabel 6 Neraca massa disekitar reaktor ……… 23
Tabel 7 Neraca massa disekitar rotary vacum filter ………24
Tabel 8 Neraca massa disekitar evaporator……….. 24
Tabel 9 Neraca massa disekitar kristalizer ……….. 24
Tabel 10 Neraca massa disekitar sentrifuge ……… 25
Tabel 11 Neraca massa disekitar rotary dryer-01 ………. 25
Tabel 12 Neraca massa disekitar rotary dryer-02 ……… 25
Tabel 18 Neraca panas disekitar evaporator………. 29
Tabel 19 Neraca panas disekitar kristalizer ………. 29
x
Tabel 30 Jumlah lumen berdasarkan luas bangunan ……….. 70
Tabel 31 Total kebutuhan listrik pabrik ………. 72
Tabel 32 Prosedur analisis unit proses ……… 74
Tabel 33 Jadwal pembagian kelompok shift ……….. 89
Tabel 34 Perincian golongan, kualifikasi, jumlah dan gaji karyawan ……… 91
Tabel 35 Indeks harga alat …... 95
Tabel 36 Harga pembelian alat ………. 98
Tabel 37 Fixed capital investment ………. 99
Tabel 38 Working capital investment……… 100
Tabel 39 Direct manufacturing cost ………. 101
Tabel 40 Indirect manufacturing cost ……… 101
Tabel 41 Fixed manufacturing cost ………. 101
Tabel 42 Total manufacturing cost ……….. 102
Tabel 43 General expense………. 102
Tabel 44 Total penjualan produk ………. 102
Tabel 45 Analisis kelayakan ……….………107
xi
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1 Grafik impor amonium kloridadi Indonesia ……… 3
Gambar 2 Lokasi pabrik……… 6
Gambar 3 Diagram blok sederhana ……… 8
Gambar 4 Diagram alir kualitatif ……… 18
Gambar 5 Diagram alir kuantitatif ... 19
Gambar 6 Diagram alir proses ... 20
Gambar 7 Tata letak pabrik ………. 36
Gambar 8 Tata letak alat ………..………. 38
Gambar 9 Diagram alir pengolahan air sungai ………. 58
Gambar 10 Blok diagram proses pengolahan limbah cair ... 77
Gambar 11 Struktur organisasi pabrik amonium klorida …….……….. 82
Gambar 12 Chemical engineering cost index ………... 96
Gambar 13 Grafik analisis kelayakan berdasarkan parameter ekonomi ... 108
xii
INTISARI
Amonium klorida banyak digunakan dalam berbagai industri antara lain industri baterai, farmasi, dan pupuk. Untuk memenuhi kebutuhan dalam negeri dan adanya peluang ekspor yang masih terbuka, maka pada tahun 2020 dirancang pabrik amonium klorida dengan kapasitas 50.000 ton/tahun dengan bahan baku amonium sulfat 61.603,2153 ton/tahun dan sodium klorida 54.748,9203 ton/tahun. Dengan memperhatikan beberapa faktor seperti aspek penyediaan bahan baku, transportasi, tenaga kerja, utilitas, serta pemasaran, maka lokasi pabrik yang cukup strategis adalah Kawasan Industri Gresik Jawa Timur pada tahun 2020.
Pembuatan amonium klorida dilakukan dengan mereaksikan amonium sulfat dan sodium klorida dalam reaktor tipe Reaktor Alir Tangki Berpengaduk (RATB) yang dilengkapi dengan koil pemanas, pada kondisi tekanan 1 atm dan pada suhu 100oC. Produk yang keluar dari reactor masuk kedalam Rotary Vacuum
Filter untuk memisahkan endapan sodium sulfat yang terbentuk dari reactor untuk
selanjutnya dikeringkan di dalam Rotary Dryer. Sedangkan larutan amonium klorida dari Rotary Vacuum Filter diumpankan ke evaporator agar mencapai kondisi jenuh sebelum masuk ke kristalizer. Dari kristalizer produk amonium klorida dilewatkan pada centrifuge untuk memisahkan kristal amonium klorida dengan mother liquor-nya, dan selanjutnya dikeringkan didalam Rotary Dryer.
Peralatan proses yang ada antara lain tangki pencampur, hopper, belt conveyor,
bucket elevator, pompa, reaktor, Rotary Vacuum Filter, evaporator, kristalizer,
centrifuge, Rotary Dryer, dan heat exchanger. Unit pendukung proses didirikan
untuk menunjang proses produksi yang terdiri dari unit penyediaan air, steam, tenaga listrik, penyediaan bahan bakar, serta unit pengolahan limbah. Agar mutu bahan baku dan kualitas produk tetap terkendali, maka keberadaan laboratorium sangat diperlukan. Dalam pabrik amonium klorida ini mempunyai tiga buah laboratorium, yaitu laboratorium analitika dan fisik, laboratorium pengamatan, serta laboratorium penelitian dan pengembangan. Bentuk perusahaan adalah Perseroen Terbatas (PT) dengan struktur organisasi line and staff. Sistem kerja karyawan berdasarkan pada pembagian jam kerja yang terdiri dari karyawan shift
dan non shift.
Hasil analisa ekonomi terhadap prarancangan pabrik amonium klorida diperoleh total investasi (TCI) sebesar Rp 1.103.023.323.997,00 dan total biaya produksi (Production Cost) Rp 1.518.182.855.659,00. Dari analisa kelayakan diperoleh hasil ROI sebelum pajak 39,55% dan sesudah pajak 29,66%. Pay Out Time (POT) sebelum pajak 2,10 tahun dan sesudah pajak 2,66 tahun. Break Even
Point (BEP) 40,16%, Shut Down Point (SDP) 22,69% dan Discount Cash Flow
