i
TUGAS AKHIR
PRARANCANGAN PABRIK
PABRIK
DISODIUM PHOSPHATE HEPTAHYDRATE
DARI
SODIUM CARBONATE
DAN
PHOSPHORIC ACID
KAPASITAS 70.000 TON/ TAHUN
Oleh :
GITA INDAH BUDIARTI
NIM. D500100058
Dosen Pembimbing :
1. KUSMIYATI, S.T., M.T., Ph.D.
2. KUN HARISMAH, Ph.D.
JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
iv MOTTO
“Jika menyerah, usailah sudah”
“Keberuntungan didapatkan karena ada kesempatan dan kemampuan”
“Mengawali dengan indah, mengakhiri dengan indah pula”
“Walau kenyataan tak sejalan dengan perasaan, tapi keikhlasan hati akan membawa kebahagiaan”
“Lebih penting jadi orang baik daripada lebih baik jadi orang penting”
“Berapapun banyaknya motto, jika tak diiringi komitmen hanya akan jadi
v
PERSEMBAHAN
Karya ini kupersembahkan kepada :
Sosok yang pertama yang selalu mengisi hari-hariku,
Ibu serta 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.
Sahabat-sahabatku Adika, Nurul Kurnia, Tiya, Tina, Erna dan Sari yang selalu
mendukungku terimakasih atas doanya.
Teman-teman Teknik Kimia 2010 seperjuangan terima kasih atas do’a dan
dukungannya.
Semua Teknik Kimia UMS angkatan 2008, 2009,2011, 2012, 2013 terima kasih
atas kebersamaannya selama ini. Kenangan indah saat kita bersama semoga bisa
terulang lagi.
vi
KATA PENGANTAR
Puji syukur kehadirat Allah SWT karena berkat rahmat dan
perlindunganNya sehingga penulis dapat menyelesaikan laporan tugas akhir
dengan judul “Prarancangan Pabrik Disodium Phosphate Heptahydrate dari Phosphoric Acid dan Sodium Carbonate Kapasitas 70.000 Ton/ Tahun.
Tugas Akhir merupakan salah satu syarat yang wajib ditempuh untuk
menyelesaikan program sarjana di Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta. Laporan ini dapat terwujud berkat bantuan
dan bimbingan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, pada kesempatan ini penulis
menyampaikan ucapan terimakasih kepada :
1. Ibu Kusmiyati, S.T., M.T., P.hD. selaku dosen pembimbing I
2. Ibu Kun Harismah, P.hD. selaku dosen pembimbing II
3. Bapak Rois Fatoni,S.T.,M.Sc.,P.hD. selaku Ketua Jurusan Teknik Kimia
Universitas Muhammadiyah Surakarta.
4. Alwafi Choirul Wibowo selaku patner penulis dalam mengerjakan laporan
ini.
5. Orang tua penulis dan teman-teman Teknik Kimia UMS atas dukungan
semangat dan moril yang diberikan.
Penulis menyadari bahwa laporan ini masih jauh dari sempurna, oleh karena
itu penulis memohon kerendahan hati atas kekurangan dan keterbatasan laporan
ini. Penulis juga mengharapkan kritik dan saran dari pembaca. Semoga laporan
tugas akhir ini bermanfaat.
Surakarta, Maret 2014
vii DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ... i
HALAMAN PENGESAHAN ... ii
HALAMAN PERNYATAAN ORIGINALITAS ... iii
MOTTO ... iv
1.1. Latar Belakang Pendirian Pabrik ... 1
1.2. Kapasitas Rancangan Produksi... 3
1.2.1 Ketersediaan Bahan Baku ... 3
1.2.2 Kebutuhan Disodium Phosphate Heptahydrate Di Indonesia... 3
1.2.3 Kapasitas Minimum...4
1.3. Pemilihan Lokasi Pabrik... 5
1.4. Tinjauan Pustaka ... 7
1.4.1 Macam-Macam Proses ... 8
1.4.2 Kegunaan Produk ... 10
1.4.3 Sifat Fisis Dan Kimia ... 10
viii
BAB II DISKRIPSI PROSES ... 14
2.1 Spesifikasi Bahan Baku dan Produk ... 14
2.1.1 Spesifikasi Bahan Baku ... 14
2.1.2 Spesifikasi Produk ... 15
2.2 Konsep Proses ………..15
2.2.1 Konsep Dasar ... 15
2.2.2 Tinjauan Termodinamika ... 15
2.2.3 Tinjauan Kinetika ... 17
ix
3.25 Tangki Penyimpanan ... 59
BAB IV UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM ... 61
4.1 Unit Pendukung ... 61
4.1.1 Unit Penyediaan Air ... 62
4.1.2 Pengolahan Air ... 64
4.1.3 Unit Kebutuhan Air ... 75
4.1.4 Unit Pengadaan Steam ... 75
4.1.5 Unit Pengadaan Tenaga Listrik ... 77
4.1.6 Unit Pengadaan Bahan Bakar ... 81
4.1.7 Unit Pengadaan Udara Tekan ... 83
4.1.8 Unit Pengolahan Limbah ... 83
4.2 Laboratorium ... 84
4.2.1 Program Kerja Laboratorium ... 85
4.2.2 Metode Analisa ... 85
4.2.3 Alat-Alat Utama Laboratorium ... 86
4.3 Keselamatan dan Kesehatan Kerja ... 86
BAB V MANAJEMEN PERUSAHAAN ... 89
x
5.2 Organisasi Perusahaan ... 89
5.3 Penggolongan Karyawan, Jam Kerja dan Sistem Gaji ... 92
5.4 Kesejahteraan Sosial ... 94
5.5 Manajemen Produksi ... 95
BAB VI ANALISIS EKONOMI ... 96
6.1 Total Capital Investment (TCI) ... 101
6.2 Working Capital Investment ... 102
6.3 Manufacturing Cost ... 102
6.4 General Expenses...103
6.5 Analisis Ekonomi... 103
BAB VII PEMBAHASAN DAN KESIMPULAN ... 109
7.1 Pembahasan ... 109
7.2 Kesimpulan ... 109
xi
DAFTAR TABEL
Tabel 1.1 Data Kapasitas Produksi Industri Kimia dalam Negeri ... 1
Tabel 1.2 Data Kebutuhan Ekspor dan Impor Bahan Kimia di Indonesia ... 1
Tabel 1.3 Data Produksi DSP Dunia Tahun 1988-1996 ... 2
Tabel 1.4 Data Ekspor-Impor Disodium Phosphate di Indonesia ... 4
Tabel 1.5 Perbandingan Proses Pembuatan Na2HPO4...9
Tabel 2.1 Data ∆Hfo pada suhu 298 K ... 15
Tabel 2.2 Neraca Massa Total ... 23
Tabel 2.3 Neraca Massa di Mixer ... 24
Tabel 2.4 Neraca Massa di Reaktor 1 ... 24
Tabel 2.5 Neraca Massa di Reaktor 2 ... 25
Tabel 2.6 Neraca Massa di Reaktor 3 ... 25
Tabel 2.7 Neraca Massa di Reaktor 4 ... 26
Tabel 2.8 Neraca Massa di Evaporator ... 26
Tabel 2.9 Neraca Massa di Kristalizer ... 27
Tabel 2.10 Neraca Massa di Centrifuge ... 27
Tabel 2.11 Neraca Massa di Rotary Dryer ... 28
Tabel 2.12 Neraca Massa di Cyclone ... 28
Tabel 2.13 Neraca Massa di Cooling Conveyor ... 29
xii
Tabel 2.15 Neraca Massa di Screen ... 30
Tabel 2.16 Neraca Panas di Heat Exchanger 1 ... 30
Tabel 2.17 Neraca Panas di Heat Exchanger 2 ... 30
Tabel 2.18 Neraca Panas di Reaktor 1 ... 31
Tabel 2.27 Neraca Panas di Kristalizer ... 34
Tabel 2.28 Neraca Panas di Rotary Dryer ... 35
Tabel 2.29 Neraca Panas di Heater ... 35
Tabel 2.30 Neraca Panas di Cooling Conveyor ... 35
Tabel 2.31 Luas Bangunan Pabrik ... 37
Tabel 4.1 Jumlah Total Kebutuhan Air ... 75
Tabel 4.2 Kebutuhan Pengadaaan Steam ... 75
Tabel 4.3 Konsumsi Listrik untuk Keperluan Proses dan Utilitas ... 78
xiii
Tabel 5.1 Penggolongan Karyawan ... 92
Tabel 6.1 Cost Index Chemichal Plant ... 97
Tabel 6.2 Indeks Harga Alat Tahun 2003-2010 ... 98
Tabel 6.3 Total Fixed Capital Invesment ... 101
Tabel 6.4 Working Capital Investment ... 102
Tabel 6.5 Manufacturing Cost ... 102
Tabel 6.6 General Expense ... 103
Tabel 6.7 Fixed Cost ... 104
Tabel 6.8 Variable Cost ... 105
Tabel 6.9 Regulated Cost ... 105
xiv
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.1 Grafik Kebutuhan Impor Kloroform di Indonesia ... 4
Gambar 1.2 Peta Rencana Lokasi Pabrik ... 7
Gambar 2.1 Diagram Alir Kualitatif ... 20
Gambar 2.2 Diagram Alir Kuantitatif ... 21
Gambar 2.3 Diagram Alir Neraca Massa ... 22
Gambar 2.4 Tata Letak Pabrik ... 38
Gambar 2.5 Tata Letak Peralatan Proses ... 40
Gambar 5.1 Bagan Struktur Organisasi Perusahaan ... 90
Gambar 6.1 Chemical Engineering Cost Index ... 98
Gambar 6.2 Grafik Analisis Ekonomi ... 108
xv INTISARI
Seiring dengan perkembangan pembangunan, salah satu industri yang menjanjikan di bidang Teknik Kimia adalah disodium phosphate heptahydrate. Saat ini di Indonesia belum ada pabrik disodium phosphate heptahydrate yang berdiri, maka prospek pembangunan pabrik disodium phosphate heptahydrate
menguntungkan. Disodium phosphate heptahydrate banyak digunakan dalam
industri kimia seperti sebagai bahan baku pada pembuatan deterjen, sebagai bahan pelunak air (water treatment), untuk pencelup tekstil, untuk penyamakan kulit dan bahan pada industri kertas. Untuk memenuhi kebutuhan dalam negeri yang masih harus diimpor dari luar negeri dan adanya peluang ekspor yang masih terbuka, maka dirancang pabrik disodium phosphate heptahydrate dengan kapasitas 70.000 ton/tahun dengan bahan baku H3PO4 3.161,9136 kg/jam dan Na2CO3 7.468,1387 kg/jam.
Disodium phosphate heptahydrate dibuat dengan mereaksikan H3PO4 dan Na2CO3 dalam reaktor continous stirer tank reactor yang dilengkapi dengan jaket pendingin pada suhu operasi 90οC dan tekanan 1 atm dengan waktu reaksi 1 jam. Reaksi ini terjadi secara eksotermis. Selain disodium phosphate heptahydrate sebagai produk utama, didalam reaktor batch still juga menghasilkan gas CO2. Pabrik direncanakan berdiri di Kawasan Industri Gresik, Jawa Timur pada tahun 2017 dengan luas 45.160 m2. Jumlah total kebutuhan air adalah 170.493 kg/ jam, air diperoleh dari sungai Bengawan Solo. Kebutuhan steam total adalah 10.754,951 kg/ jam, digunakan boiler dengan kapasitas 21.008.574, 073 m3/ bulan. Bahan bakar pabrik yang digunakan adalah solar sebesar 26,071 m3/jam. Kebutuhan listrik pabrik sebesar 2500 kW. Listrik diperoleh dari PLN dan generator. Udara tekan diperoleh dari dua kompressor yang berkapasitas masing-masing 100 m3/ jam.
Dari hasil analisis ekonomi diperoleh, Return on Investment (ROI) sebelum dan sesudah pajak sebesar 40,73% dan 28,51 %, Pay Out Time (POT) sebelum dan sesudah pajak selama 1,97 tahun dan 2,60 tahun, Break-even Point (BEP) 51,8%, dan Shutdown Point (SDP) 38,51%. Sedangkan Discounted Cash Flow (DCF) sebesar 27,46%. Jadi dari segi ekonomi, pabrik disodium phosphate heptahydrate ini layak untuk dipertimbangkan pendiriannya.
