PRARANCANGAN PABRIK SODIUM SILIKAT DARI PASIR SILIKA DAN NATRIUM HIDROKSIDA Prarancangan Pabrik Sodium Silikat Dari Pasir Silika Dan Natrium Hidroksida Kapasitas 65.000 Ton Per Tahun.

(1)

i

PRARANCANGAN PABRIK SODIUM SILIKAT

DARI PASIR SILIKA DAN NATRIUM HIDROKSIDA

KAPASITAS 65.000 TON PER TAHUN

Halaman Judul

Oleh : Ade Juli Zarmica

D 500 100 050

Dosen Pembimbing :

Muhammad Mujiburohman, S.T., M.T, Ph.D. Rois Fatoni, S.T., M.Sc., Ph.D.

PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA

(2)

HALAMAN PEGENSAHAN

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA FAKULTAS TEKNIK

PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA

Nama

NIM

Judul Tugas Akhir

Dosen Pembimbing

: Ade Juli Zarmica

: D 500 100 050

: Prarancangan Pabrik Sodium Silikat dari Pasir Silika

dan Natrium Hidroksida Kapasitas 65.000Ton/Tahun.

: 1. M. Mujiburohman, S.T., M.T., Ph.D.

M. Mujiburohman, S.T., M.T., Ph.D NIK. 794

Pembimbing II

Rois Fatoni, S.T., M.Sc., Ph.D NIK. 892

Ketua Jurusan,

Rois Fatoni, S.T., M.Sc., Ph.D NIK. 892

Dekan,

(3)

iii

PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA FAKULTAS TEKNIK

PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA

Saya yang bertanda tangan di bawahini:

Nama : Ade Juli Zarmica

NIM : D 500 100 050

Program Studi : S1 Teknik Kimia

Judul Skripsi : Prarancangan Pabrik Sodium Silikat dari Pasir Silika dan Natrium

Hidroksida Kapasitas 65.000Ton/Tahun.

Menyatakan dengan sebenarnya bahwa skripsi yang saya buat ini, adalah hasil

karya saya sendiri, kecuali kutipan-kutipan dan ringkasan-ringkasan yang dirujuk dari

sumbernya.

Surakarta, Oktober 2016

(4)

INTISARI

Pabrik sodium silikat dengan bahan baku natrium hidroksida dan pasir silika, direncanakan akan didirikan di daerah industri Gresik dengan kapasitas 65.000 ton/tahun. Dalam prosesnya pembuatan sodium silikat dilakukan menggunakan reaktor alir tangki berpengaduk (RATB) dengan cara mereaksikan natrium hidroksida dan pasir silika. Pada reaktor ini reaksi berlangsung pada fase cair-cair, endotermis, dengan suhu operasi 220oC dan tekanan 24 bar.

Bahan baku yang dibutuhkan untuk membuat sodium silikat dengan kapasitas 9.027,78 kg/jam adalah sodium hidroksida sebesar 3.029,54 kg/jam dan pasir silika sebesar 5.696,8 kg/jam. Kebutuhan utilitas berupa kebutuhan air diperoleh dari sungai Bengawan Solo sebesar 64.394,34 kg/jam, penyediaan uap air jenuh sebesar 8.175,9 kg/jam yang dihasilkan dari proses pemanasan air di boiler dengan bahan bakar solar sebesar 520 liter/jam, dan penyediaan listrik diperoleh dari PLN dan generator set sebesar 587,4 kW sebagai cadangan yang menggunakan bahan bakar sebesar 79,01 liter/jam.

Pabrik sodium silikat dengan kapasitas 65.000 ton/tahun. Pabrik ini direncanakan beroperasi selama 330 hari/tahun, dan akan didirikan di kawasan Industri Gresik Jawa Timur dengan luas tanah 12.371 m2 dan jumlah karyawan 188 orang.

(5)

v

ABSTRACT

Sodium silicate plant with raw materials of sodium hydroxide and silica sand, is planned to be established in the industrial area of Gresik with a capacity of 65,000 tons/year. In the process of producing sodium silicate is performed using continueous stirred tank reactor (CSTR) by reacting sodium hydroxide and silica sand. In the reactor the reaction undergoes liquid-liquid phase, endothermic, with operating temperatures of 220OC and a pressure of 24 bar.

To produce sdium silica the process requires raw materials including 3029.54 kgs/hour of sodium hydroxide and 5696.8 kgs/hour of silica sand. The process also needs utilities including 64,394.34 kgs/hour of water, 8,175.9 kgs/hour of steam, 520 liters/hour of fuel diesel, 587.4 kW of electricity obtained from the PLN, and 587.4 kW of generator as backup need 79.01 liters / hour of fuel. Sodium silicate plant with a capacity of 65,000 tons/year. The plant is planned to operate for 330 days/year, and will be established in East Java Gresik Industrial area with a land area of 12,371 m2 and the number of employees is 188 people. was 2.67 years and 3.27 years after tax. The Break Even Point (BEP) amounted to 53.6% and the Shut Down Point (SDP) of 28.2%. The Interval rate of return (IRR) accounted for 46.05%. From these analysis economy concluded that the plant is profitable and feasible to set.

(6)

MOTTO

“ Berdoalah kepada-Ku, niscaya akan kuperkenankan bagimu. “

(QS. Al Mu’minμ60)

“....Ingatlah, sesungguhnya pertolongan Allah itu amat dekat”

(QS. Albaqarah: 214)

“Hai orang-orang yang beriman, mohonkanlah pertolongan (kepada Allah) dengan sabar dan sholat. Sungguh, Allah beserta orang-orang yang sabar”

(Q.S Al-Baqarah:153)

“ …. Sesungguhnya Allah sekali-kali tidak akan merubah sesuatu nikmat yang telah dianugerahkan-Nya kepada sesuatu kaum, hingga kaum itu merubah apa

yang ada pada diri mereka sendiri,…. “

(QS. An Anfaal:53)

“Allah tidak akan memberikan tugas kepada seseorang melainkan dia mampu

mengerjakannya”

(QS. Al-Baqarah: 268)

“Sesungguhnya bersama kesukaran itu ada keringanan. Karena itu bila kau sudah

selesai (mengerjakan yang lain). Dan berharaplah kepada Tuhanmu.”

(7)

vii

PERSEMBAHAN

Segala puji dan syukur kepada Allah SWT, untuk nikmat yang telah

diberikan sehingga tugas ini bisa selesai. Rasulullah SAW yang telah membuat

jalan kehidupan ini terang dengan ilmuNya sehingga umat manusia yang hina ini

bisa belajar dari sunnahmu agar selamat menuju jannahNya.

Ayah dan Alm Amak tercinta. Terimakasih telah mendidikku sampai

sekarang dengan d’oa dan kasih sayang. Kak Era dan Bang Hendri yang senantiasa menyemangati & memberi pengarahan. Incim dan ajo terimakasih

untuk support materi dan nasehatnya jasa kalian tidak akan pernah ku lupakan,

Bang idom yang selalu membuatku belajar tentang kehidupan ini. Bang Is dan

mbak Lucy terimakasih atas semua kebaikan kalian. Untuk Teta dan Ingah

terimakasih atas apapun yang telah diberikan baik support materi, nasihat dan

semangat yang selalu mennyertaiku selama ini, semoga cepat mendapatkan jodoh

dan semoga Allah membalas kebaikanmu berkali-kali lipat. Untuk adik-adik Uni

tersayang terimakasih suka tanya-tanya uni yang buat uni tambah semangat,

Untuk keponakanku Alfa terimakasih telah menjadi penghibur dan semangat

bucik. Semoga kita sekeluarga bisa berkumpul di JannahNya di akhirat nanti.

Nanda Trisnian, terima kasih telah menjadi partnerku dalam tugas ini. Aku

mungkin tak akan mampu menyelesaikan ini tanpa bantuanmu.

Keluargaku IMM khususnya komisariat Averroes FT UMS. Semoga

semangat juang kita takkan pernah pudar dan ikatan yang telah terbntuk ini tak

kan pernah putus.

Sahabatku Nci, Rizky Yenni,, Yenni, Oryza, Etty. Terimakasih untuk

waktu, semangat, kebersamaan dan batuan yang kalian berikan telah memompa

semangatku untuk menyelesaikan tugas ini. Sukses selalu yaa kawan

Teman-teman di wisma khodijah mba Ani, Warih, Winya, Winda, Kamsi,

Ciput, Inces, dan yang lain, terima kasih untuk kebersamaan menjadi sahabat taat,

bantuan dan hiburan yang selalu kalian berikan untuk menyelesaikan tugas akhir.

Teman-teman teknik kimia khususnya angkatan 2010. kakak tingkat

(8)

KATA PENGANTAR

Segala puji dan syukur kepada Allah SWT, untuk nikmat yang telah

diberikan sehingga tugas ini bisa selesai. Tugas Akhir dengan judul

“Prarancangan Pabrik Sodium Silikat dari Pasir Silika dan Natrium Hidroksida Kapasitas 65.000Ton/Tahun”. Tidak lupa Sholawat serta salam penulis haturkan

kepada Nabi Besar Muhammad SAW yang kita nantikan syafa’atnya di hari akhir nanti.

Tugas Prarancangan Pabrik adalah salah satu syarat yang wajib untuk

menyelesaikan program strata 1 di Program Studi Teknik Kimia, Fakultas Teknik,

Universitas Muhammadiyah Surakarta. Pada kesempatan kali ini, penulis ingin

mengucapkan terima kasih kepada pihak-pihak yang telah memberikan

bimbingan, dan bantuan hingga terselesaikannya laporan tugas akhir ini.

1. Bapak Rois Fatoni, S.T., M.Sc., Ph.D. selaku Ketua Program Studi Teknik

Kimia dan Pembimbing II yang telah berkenan meluangkan waktu untuk

memberikan bimbingan dan masukan dalam menyelesaikan tugas akhir ini.

2. Bapak M Mujiburrohman, S.T., M.T., Ph.D. selaku Pembimbing I yang telah

memberikan bimbingan dan masukan selama penyusunan tugas akhir ini.

3. Bapak/Ibu Dosen Program Studi Teknik Kimia UMS yang telah memberikan

ilmu pembelajaran dan bimbingan selama perkuliahan di Teknik Kimia.

Penulis menyadari bahwa penulisan tugas akhir ini masih jauh dari kata

sempurna. Oleh karena itu, segala kritik dan saran yang membangun akan sangat

membantu demi kesempurnaan tugas akhir ini. Akhir kata, saya selaku penulis

mengucapkan banyak terima kasih.

Wassalamu’alaikum Wr. Wb.

Surakarta, Oktober 2016

(9)

ix

DAFTAR ISI

Halaman Judul ... i

HALAMAN PEGENSAHAN ... ii

PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI ... iii

INTISARI ... iv

ABSTRACT_{... v}

MOTTO ... vi

PERSEMBAHAN ... vii

KATA PENGANTAR ... viii

DAFTAR ISI ... ix

DAFTAR TABEL ... xiv

DAFTAR GAMBAR ... xvi

BAB I ... 1

PENDAHULUAN ... 1

1.1 Latar Belakang Pendirian Pabrik ... 1

1.2 Kapasitas Pabrik ... 1

1.2.1 Proyeksi Kebutuhan Sodium Nitrat di Indonesia ... 1

1.2.2 Ketersediaan Bahan Baku ... 2

1.3 Lokasi Pabrik ... 2

1.3.1 Ketersediaan bahan baku... 3

1.3.2 Pemasaran ... 3

1.3.3 Ketersediaan Fasilitas Transportasi dan Komunikasi ... 3

(10)

1.3.5 Utilitas ... 4

1.3.6 Peraturan Daerah ... 4

1.3.7 Keadaan Masyarakat ... 4

1.4 Tinjauan Pustaka ... 4

1.4.1 Macam-macam Proses ... 5

1.4.2 Kegunaan Produk ... 5

1.4.3 Sifat Fisis dan Kimia Bahan Baku dan Produk ... 6

1.5 Tinjauan Proses ... 8

BAB II ... 9

2.1 Spesifikasi Bahan Baku dan Produk... 9

2.1.1 Spesifikasi Bahan Baku... 9

2.2 Konsep Proses ... 10

2.2.1 Dasar Reaksi... 10

2.2.2 Tinjauan Kinetika ... 10

2.2.3 Mekanisme Reaksi ... 13

2.3 Langkah Proses ... 14

2.3.1 Tahap Penyiapan Bahan Baku ... 14

2.3.2 Tahap Reaksi ... 14

2.3.3 Tahap Pemisahan dan Pemurnian Produk ... 15

2.4 Diagram Alir Neraca Massa dan Neraca Energi ... 15

2.4.1 Neraca Massa ... 16

2.4.2 Neraca Energi/Panas ... 18

2.5 Lay Out Pabrik ... 23

(11)

xi

BAB III ... 30

BAB IV ... 41

4.1 Unit Pendukung Proses (Utilitas) ... 41

4.1.1 Unit Penyediaan dan Pengolahan Air ... 42

4.1.2 Unit Penyediaan Steam ... 54

4.1.3 Unit Penyediaan Listrik... 55

4.1.4 Unit penyediaan bahan bakar ... 58

4.1.5 Unit Pengolahan Limbah... 69

4.1.6 Unit Penyediaan Udara Tekan ... 70

4.2 Laboratorium ... 70

4.2.1 Laboratorium Fisik ... 72

4.2.2 Laboratorium Analitik ... 72

4.2.3 Laboratorium Penelitian dan Pengembangan... 72

4.2.4 Analisis Air ... 72

4.2.5 Analisis Sampel ... 73

BAB V ... 74

5.1 Bentuk Perusahaan ... 74

5.2 Struktur Organisasi ... 75

5.2.1 Pemegang Saham ... 76

5.2.2 Dewan Komisaris ... 77

5.2.3 Direktur ... 77

5.2.4 Kepala Bidang ... 77

5.2.5 Staf Ahli ... 78

5.2.6 Penelitian dan Pengembangan... 78

(12)

5.3 Sistem Kepegawaian dan Sistem Gaji ... 81

5.4 Pembagian Jam Kerja Karyawan... 81

5.4.1 Karyawan Non Shift ... 82

5.4.2 Karyawan Shift ... 82

5.5 Penggolongan Jabatan, Jumlah Karyawan dan Gaji ... 83

5.6 Kesejahteraan Karyawan ... 84

5.6.1 Tunjangan ... 84

5.6.2 Cuti ... 85

5.6.3 Pakaian Kerja ... 85

5.6.4 Pengobatan ... 85

5.6.5 Asuransi Tenaga Kerja (ASTEK) ... 85

5.7 Kesehatan dan Keselamatan Kerja ... 85

5.8 Manajemen Produksi ... 86

5.8.1 Perencanaan Produksi ... 87

5.8.2 Pengendalian Produksi ... 88

BAB VI ... 91

6.1 Capital Investment ... 94

6.2 Manufacturing Cost (MC) ... 94

6.3 General Expenses (GE) ... 95

6.4 Analisis Kelayakan ... 95

6.4.1 Percent Return of Investment (ROI) ... 95

6.4.2 Pay Out Time (POT) ... 96

6.4.3 Break Even Point (BEP)... 96

(13)

xiii

KESIMPULAN ... 103

DAFTAR PUSTAKA ... 104

(14)

DAFTAR TABEL

Tabel 1. Data impor sodium silikat ... 2

Tabel 2. Data kinetika ... 10

Tabel 3. Hungan antara ln A0 A C C dengan Waktu ... 11

Tabel 4. Neraca massa mixer (M-110) ... 16

Tabel 5. Neraca massa reaktor 1 (R-110) ... 16

Tabel 6. Neraca massa reaktor 2 (R-111) ... 16

Tabel 7. Neraca massa centrifuge (H-110) ... 17

Tabel 8. Neraca massa rotary dryer (B-110) ... 17

Tabel 9. Neraca massa total ... 17

Tabel 11. Neraca panas heat exchanger (E-110) ... 18

Tabel 12. Neraca panas reaktor 1 (R-110) ... 18

Tabel 13. Neraca panas reaktor 2 (R-111) ... 19

Tabel 14. Neraca panas cooler (E-111)... 19

Tabel 15. Neraca panas centrifuge (H-110) ... 19

Tabel 16. Neraca panas heat exchanger (E-111) ... 20

Tabel 17. Neraca panas rotary dryer (B-110) ... 20

Tabel 18. Keterangan gambar dan perincian luas pabrik ... 26

Tabel 19. Daftar kebutuhan air pendingin... 52

Tabel 20. Daftar Air untuk pembuatan uap air ... 52

Tabel 21. Daftar kebutuhan air sanitasi... 53

Tabel 22. Daftar kebutuhan air di pabrik ... 53

Tabel 23. Kebutuhan Listrik Proses ... 56

Tabel 24. Kebutuhan listrik utilitas ... 57

Tabel 25. Total Kebutuhan Listrik Total... 58

Tabel 26. Sistem Pembagian Kerja ... 83

(15)

xv

Tabel 30. Working capital ... 98

Tabel 31. Manufacturing cost ... 99

Tabel 32. General expenses ... 99

Tabel 33. Fixed cost ... 101

Tabel 34. Variable cost ... 101

(16)

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1. Hubungan konsentrasi dan waktu ... 11

Gambar 2. Grafik hubungan ln 0 A A

C

dengan waktu ... 12

gambar 3. Diagram alir proses ... 15

Gambar 4. Diagram alir kualitatif prarancangan pabrik sodium silikat dari naoh dan sio2 ... 21

Gambar 6. Tata letak pabrik sodium silikat ... 27

Gambar 7. Tata letak peralatan pabrik sodium silikat... 29

Gambar 8. Denah utilitas pabrik sodium silikat ... 46

Gambar 9. Struktur organisasi perusahaan prarancangan pabrik sodium silikat dari pasir silika dan natrium hidroksida ... 90