TUGAS AKHIR Prarancangan Pabrik Asam Fosfat Dengan Proses Nissan Kapasitas 150.000ton/Tahun.

(1)

TUGAS AKHIR

PRARANCANGAN PABRIK ASAM FOSFAT DENGAN PROSES NISSAN

KAPASITAS 150.000TON/TAHUN

Oleh : ERNA SUSANTI

NIM. D 500 100 011

Dosen Pembimbing:

1. Ir. HERRY PURNAMA, M.T., Ph.D. 2. Ir. HARYANTO AR, MS.

JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA

(2)

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA FAKULTAS TEKNIK

JURUSAN TEKNIK KIMIA

Nama : Erna Susanti

NIM : D 500 100 011

Judul Tugas Prarancangan Pabrik : Prarancangan Pabrik Asam Fosfat dengan Proses Nissan Kapasitas 150.000ton/tahun. Dosen Pembimbing : 1. Ir. Herry Purnama, M.T., Ph.D.

2. Ir. Haryanto AR, MS.

Surakarta, 24 Desember 2014 Menyetujui,

Dosen pembimbing I

Ir. Herry Purnama, M.T., Ph.D. NIK: 664

Dosen pembimbing II

Mengetahui,

(3)

iii

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, 24 Desember 2014 Yang Menyatakan,

(4)

MOTTO

“Sesungguhnya bersama kesulitan ada kemudahan (Asy-Syarh, ayat ke 6)”

“Jadilah diri sendiri dalam segala hal, karena dirimu adalah cermin dari hatimu”

“Berusaha, berdoa dan tawakal”

“Semua prestasi besar dimulai dari kemauan yang besar, ingat kemauan yang kecil akan membawa hasil yang kecil (Napoleon Hill)”

“Niatlah yang baik pasti semua akan berjalan dengan baik”

“Milikilah cita-cita setinggi-tingginya, jangan pernah menyerah dan putus asa”

(5)

v

PERSEMBAHAN

Karya ini saya persembahkan kepada:

Ibu dan Bapak tercinta, terima kasih atas segala do’a, dukungan, kasih sayang, pengorbanan dan pendidikan yang telah diberikan selama ini. Hanya

do’a dan bakti yang dapat aku beri untuk membalas kasih sayangmu.

Adik ponakanku tercinta, Nadiva, Raya, dan Luna yang selalu memberiku dukungan dan semangat.

Kakakku tersayang Akbar Bisanto yang selalu menyemangati, memberikan wejangan-wejangan dan selalu mendukungku

Rekan seperjuanganku, dalam mengerjakan skripsi Rahayu Agustina

Sahabat-sahabatku tercinta Deftika Marlinda, Amalia khoirunnisa,Tika Andriani, Wahyu Hapsari, Adika Mar’atus, Gita Indah, Tiya Siswanti, Nurul Kurniawati,

Intan Kurnia Dewi, Andy Wijatmiko, Agus Mardiyatno

Semua teman-temanku di Holcim Bobi Rosyid, Yara Setya, Insanul Kamil, Andika Noya, Rudy Utomo, Handika Dwi P

Semua teman-teman angkatan 2010 UMS terima kasih atas kebersamaannya selama ini. Kenangan indah saat kita bersama semoga bisa terulang kembali.

(6)

KATA PENGANTAR

Segala puji hanya bagi Allah SWT, hanya karena Rahmat dan Hidayah-Nya, penulis akhirnya dapat menyelesaikan penyusunan Laporan Tugas Akhir dengan judul “Prarancangan Pabrik Asam Fosfat dari Batuan Fosfat dan Asam Sulfat dengan Proses Nissan Kapasitas 150.000 ton/tahun”. Dalam penyusunan tugas akhir ini penulis memperoleh banyak bantuan baik berupa dukungan moral maupun spiritual dari berbagai pihak. Oleh karena itu penulis mengucapkan terima kasih kepada :

1. Rois Fatoni, S.T., M.Sc., Ph.D, selaku Ketua Jurusan Teknik Kimia Universitas Muhammadiyah Surakarta.

2. Ir. Herry Purnama, MT.,PhD selaku dosen pembimbing I dan Ir. Haryanto AR, MS selaku dosen pembimbing II yang telah memberikan arahan dan bimbingan kepada penulis sehingga penulis dapat menyusun laporan ini. 3. Eni Budiyati S.T., M.Eng selaku dosen koordinator prarancangan pabrik

kimia.

4. Rekan-rekan mahasiswa Teknik Kimia Universitas Muhammadiyah Surakarta angkatan 2008, 2009, dan 2010 yang telah membantu dalam pelaksanaan tugas ini.

Penulis menyadari bahwa laporan tugas akhir ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu penulis membuka diri terhadap segala saran dan kritik yang membangun. Semoga laporan tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi penulis dan pembaca sekalian.

Surakarta, 24 Desember,2014

(7)

vii

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ... i

HALAMAN PENGESAHAN ... ii

HALAMAN PERNYATAAN ORIGINALITAS...iii

MOTTO... iv

PERSEMBAHAN...v

KATA PENGANTAR ...vi

DAFTAR ISI ... vii

DAFTAR TABEL ... xi

DAFTAR GAMBAR ...xiii

INTISARI ... xiv

BAB I PENDAHULUAN ...1

1.1. Latar Belakang Pendirian Pabrik... 1

1.2. Kapasitas Rancangan Produksi... 1

1.3. Pemilihan Lokasi Pabrik... 4

1.4. Tinjauan Pustaka... 8

1.4.1 Macam-macam Proses...8

1.4.2 Kegunaan Produk... 11

1.4.3 Sifat Fisis dan Kimia... 12

1.4.4 Tinjauan Proses Secara Umum...14

BAB II DISKRIPSI PROSES ... 16

2.1 Spesifikasi Bahan Baku dan Produk ... 16

2.1.1 Spesifikasi Bahan Baku ...16

2.1.2 Spesifikasi Produk Utama ... 17

2.1.3 Spesifikasi Produk Samping ...17

2. 2 Konsep Proses...18

2.2.1 Dasar Reaksi ...18

2.2.2 Kondisi Operasi ...18

2.2.3 Mekanisme Reaksi ... 18

(8)

2.2.5 Tinjauan Termodinamika ... 22

2.3 Diagram Alir Proses ... 25

2.3.1 Diagram Alir Proses ...25

2.3.2 Langkah Proses ... 25

2.4 Neraca Massa dan Neraca Panas ... 30

2.4.1 Neraca Massa ... 30

2.4.2 Neraca Panas ... 34

2.5 Lay OutPabrik dan Peralatan Proses ...40

2.5.1 Lay outPabrik ... 40

2.5.2 Lay outPeralatan proses ...45

BAB III SPESIFIKASI ALAT ... 48

3.1 Alat utama... 48

3.2.1 Reaktor ... 48

3.2.2 Rotary Vacum Filter ...49

3.2.3 Evaporator ...50

3.2.4 Rotary Dryer ... 51

3.2 Alat Pendukung ...52

3.2.1 Tangki Penyimpanan Asam Sulfat ...52

3.2.2 Tangki Asam Fosfat... 52

3.2.3 Tangki SiF4... 52

3.2.4 Silo Ca3(PO4)2... 53

3.2.5 Silo CaSO4.2H2O ... 53

3.2.6 Belt Conveyor01 ...54

3.2.9 Bucket Elevator01 ... 55

3.2.10 Bucket Elevator02 ... 55

3.2.11 Cooling Conveyor ... 56

3.2.12 Heat Exchanger01 ...56

(9)

ix

3.2.16 Pompa 01 ...59

3.2.17 Pompa 02 ...59

3.2.18 Pompa 03 ...60

3.2.19 Pompa 04 ...60

3.2.20 Pompa 05 ...61

3.2.21 Pompa 06 ...61

3.2.22 Blower ...62

3.2.23 Kompresor ...62

3.2.23 Heater 01 ... 62

3.2.23 Heater 02 ... 63

BAB IV UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM ... 64

4.1 Unit Pendukung Proses ... 64

4.1.1 Unit Pengadaan dan Pengolahan Air ...65

4.1.2 Unit Kebutuhan Air ...78

4.1.3 Unit Pengadaan Steam ... 78

4.1.4 Unit Pengadaan Tenaga Listrik ...81

4.1.5 Unit Pengadaan Bahan Bakar ...85

4.1.6 Unit Pengadaan Udara Tekan ...86

4.2 Laboratorium ...86

4.2.1 Program Kerja Laboratorium ... 87

4.2.2 Metode Analisa ... 87

4.2.3 Alat-alat Utama Laboratorium ... 88

4.3 Keselamatan dan Kesehatan Kerja...88

BAB V MANAJEMEN PERUSAHAAN ... 92

5.1 Bentuk Perusahaan ...92

5.2 Struktur Organisasi ... 94

5.3 Tugas dan Wewenang ... 96

5.4 Pembagian Jam Kerja ...98

5.5 Status Karyawan dan Sistem Upah ... 100

(10)

5.7 Kesejahteraan Sosial Karyawan ...102

5.8 Manajemen Produksi ...103

5.9 Perencanaan Produksi Produksi ... 104

5.10 Pengendalian Produksi ...105

BAB VI ANALISA EKONOMI ...107

6.1 Penaksiran Harga Peralatan ...110

6.2 Dasar Perhitungan ... 112

6.3 PenentuanTotal Capital Investment(TCI) ... 112

6.4 Hasil Perhitungan ...113

6.5 Analisa Kelayakan ... 115

BAB VII KESIMPULAN...119

7.1 Kesimpulan ... 119

(11)

xi

DAFTAR TABEL

Tabel 1.1 Impor Asam Fosfat Oleh Indonesia Dari Tahun 2003-2012... 2

Tabel 1.2 Kapasitas Pabrik Asam Fosfat dengan Proses Nissan...2

Tabel 1.4 Pembuatan Asam Fosfat dengan Proses Basah...10

Tabel 2.1 Harga ∆Hf Masing-Masing Komponen Pada Suhu 298K...22

Tabel 2.2 Harga Energi Bebas Gibbs Tiap Komponen Pada Suhu 298K...23

Tabel 2.4 Neraca Massa di Reaktor (R-110)... 30

Tabel 2.5 Neraca Massa di Filter (H-110)... 31

Tabel 2.6 Neraca Massa di Evaporator (V-110)... 32

Tabel 2.7 Neraca Massa diDryer(B-110)... 32

Tabel 2.8 Neraca Massa di Total... 33

Tabel 2.9 Neraca Panas di Reaktor (R-110)... 34

Tabel 2.10 Neraca Panas diFilter(H-110)...35

Tabel 2.11 Neraca Panas di Evaporator (V-110)...35

Tabel 2.12 Neraca Panas diRotary Dryer(B-110)... 36

Tabel 2.13 Neraca Panas diCyclone(B-111)...37

Tabel 2.14 Neraca Panas diHeat Exchanger(E-110)... 37

Tabel 2.13 Neraca Panas Total... 39

Tabel 2.14 Perincian Luas Tanah Sebagai Bangunan Pabrik... 43

Tabel 4.1 Jumlah Total Kebutuhan Air... 78

Tabel 4.2 Kebutuhan PengadaaanSteam...78

Tabel 4.3 Konsumsi Listrik untuk Keperluan Proses dan Utilitas...82

Tabel 4.4 Konsumsi Listrik Untuk Penerangan...83

Tabel 5.1 Jadwal Kerja Masing-masing Regu... 100

Tabel 5.2 Jabatan, Jumlah Karyawan, Gaji... 101

Tabel 6.1 Indeks Harga Alat Tahun 1990-2002... 111

Tabel 6.2 Indeks Harga Alat Tahun 2003-2010... 111

Tabel 6.3 Fixed Capital Invesment... 113

Tabel 6.4 Working Capital Investment... 113

(12)

Tabel 6.6 Indirect Manufacturing Cost... 114

Tabel 6.7 Fixed Manufacturing Cost...114

Tabel 6.8 General Expense...115

(13)

xiii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.2 Lokasi Pendirian Pabrik... 5

Gambar 2.1 Diagram Alir Kualitatif...28

Gambar 2.2 Diagram Alir Kuantitatif...29

Gambar 2.3 Alur Neraca Massa... 30

Gambar 2.4 Lay OutPabrik...44

Gambar 2.5 Lay OutPeralatan... 47

Gambar 4.1 Skema Pengolahan Air... 69

Gambar 5.1 Struktur Organisasi Perusahaan...106

(14)

INTISARI

Perkembangan pabrik di Indonesia yang sangat pesat menjadikan Indonesia sebagai salah satu kawasan industri di Asia, khususnya untuk pabrik pupuk, karena di Indonesia kebutuhan pupuknya sangatlah tinggi sedangkan bahan baku pembuatan pupuk yaitu asam fosfat masih di impor dari luar negeri. Selain sebagai bahan baku pembuatan pupuk, asam fosfat juga digunakan dalam industri kimia seperti pada industri Sodium Tri Poly Phosphat (STPP), industri minyak goreng, industri cat dan di industri farmasi.

Untuk memenuhi kebutuhan dalam negeri yang masih harus diimpor dari luar negeri dan adanya peluang ekspor yang masih terbuka, maka dirancang pabrik asam fosfat dengan kapasitas 150.000 ton/tahun dengan bahan baku asam sulfat 27.409,5853 kg/jam dan batuan fosfat 33.108,6080 kg/jam. Asam fosfat dibuat dengan mereaksikan batuan fosfat dan asam sulfat dalam reaktor yang berpengaduk dan ada jaket pemanas, dijalankan pada suhu 85 o_{C dan tekanan 1} atm dengan waktu reaksi 0,8 jam. Reaksi ini terjadi secara endotermis. Selain asam fosfat sebagai produk utama, ada juga produk sampingnya berupa SiF4dan

juga Gypsum. Pabrik ini direncanakan berdiri di kawasan industri Mojokerto, Jawa Timur pada tahun 2016 dengan luas 5.830 m2_.

Dari hasil analisis ekonomi diperoleh, ROI (Return on Investment) sebelum dan sesudah pajak sebesar 32,48% dan 22,73%, POT (Pay Out Time) sebelum dan sesudah pajak selama 2,35 tahun dan 3,15 tahun, BEP (Break-even Point) 41,73%, dan SDP (Shutdown Point) 25,08%. Sedangkan DCF (Discounted Cash Flow) sebesar 21,06%. Jadi dari segi ekonomi, pabrik asam fosfat ini layak untuk dipertimbangkan pendiriannya.