LAPORAN TUGAS PRARANCANGAN PABRIK Prarancangan Pabrik Amonium Sulfat dari Amoniak dan Asam Sulfat dengan Proses Netralisasi Kapasitas 25.000 Ton Per Tahun.

(1)

i

LAPORAN TUGAS PRARANCANGAN PABRIK

PRARANCANGAN PABRIK

AMONIUM SULFAT DARI AMONIAK DAN ASAM

SULFAT DENGAN PROSES NETRALISASI

KAPASITAS 25.000 TON PER TAHUN

Oleh :

Duhita Chandra Wulan A.

D 500 030 007

Dosen Pembimbing :

Ir. H. Haryanto, M.S.

Eni Budiyati, S.T.

JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA

(2)

ii

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA FAKULTAS TEKNIK

JURUSAN TEKNIK KIMIA

NAMA : Duhita Chandra Wulan A.

NIM : D 500 030 007

JUDUL TPP : Prarancangan Pabrik Amonium Sulfat dari

Amoniak dan Asam Sulfat dengan Proses

Netralisasi Kapasitas 25.000 Ton Per Tahun

DOSEN PEMBIMBING : 1. Ir. H. Haryanto, M.S.

2. Eni Budiyati, S.T.

Surakarta, November 2007

Menyetujui, Pembimbing I

Ir. H. Haryanto, M.S. NIP. 131.902.382

Pembimbing II

Eni Budiyati, S.T. NIK.100.991

Mengetahui, An. Dekan

Wakil Dekan I

Ir. Subroto, M.T. NIK. 577

Ketua Jurusan

(3)

iii INTISARI

Indonesia adalah negara agraris yang sebagian besar penduduknya bermata pencaharian sebagai petani. Ammonium Sulfate adalah salah satu faktor penting dalam kemajuan pertanian di Indonesia. Pabrik Ammonium Sulfate ini didirikan untuk memenuhi kebutuhan dalam negeri dan tidak menutup kemungkinan untuk diekspor. PabrikAmmonium Sulfatedengan bahan baku Amoniak dan Asam sulfat kapasitas 25.000 ton per tahun direncanakan beroperasi selama 330 hari per tahun. Proses pembuatan Ammonium Sulfate dilakukan dalam reaktor gelembung. Pada reaktor ini reaksi berlangsung pada fase gas-cair, irreversible, eksotermis, non adiabatic, isothermal pada suhu 100C dan tekanan 1 atm. Pabrik ini digolongkan pabrik beresiko rendah karena kondisi operasi pada tekanan atmosferis.

Kebutuhan Amoniak untuk pabrik ini sebanyak 832,3558 kg/jam dan kebutuhan Asam sulfat sebanyak 2.389,5839 kg/jam. Produk berupa Ammonium Sulfate sebanyak 3.156,5657 kg/jam, dan air sebanyak 57,4767 kg/jam. Utilitas pendukung proses meliputi penyediaan air sebesar 36.000 kg/jam yang diperoleh dari air sungai, penyediaan saturated steam sebesar 1.857,0455 kg/jam, penyediaan pendingin reaktor sebesar 147.402,6716 kg/jam, kebutuhan udara tekan sebesar 500 kg/jam, kebutuhan listrik diperoleh dari PLN dan satu buah generator set sebesar 340 kW sebagai cadangan, bahan bakar sebanyak 2,4311 m3/jam. Pabrik ini didirikan di kawasan industri Cikampek, Jawa Timur dengan luas tanah 10.000 m2dan jumlah karyawan 129 orang.

(4)

iv

MOTTO

“Sesungguhnya sembahyangku, ibadahku, hidupku, dan matiku hanyalah untuk

ALLAH, Tuhan Semesta Alam”

(Q.S. Al-An’am (6) :162)

“ALLAH tidak membebani seseorang melainkan sesuai dengan

kesanggupannya”

(Q.S. Al Baqoroh : 286)

”Sesungguhnya sesudah kesulitan itu ada kemudahan, maka apabila kamu telah

selesai (dari suatu urusan) kerjakanlah dengan sungguh-sungguh (urusan) yang

lain”

(Q.S. Alam Nasroh : 6-7)

Hidup adalah kegelapan kecuali jika ada dorongan,

Semua dorongan adalah buta kecuali jika ada pengetahuan,

Semua pengetahuan adalah sia-sia kecuali jika ada kerja,

Semua pekerjaan adalah hampa kecuali jika ada kecintaan

Dan apabila bekerja dengan cinta

Kausatukan dirimu dengan dirimu orang lain dan Tuhan

(Kahlil Gibran)

Ketika kau bangun di pagi hari bertekadlah membagi kebahagiaan dengan

sesama makhluk

(Sydney Smith)

Keberhasilan adalah hasil dari sebuah perjuangan, pengorbanan, ikhtiar, kerja

keras yang disertai dengan doa, bukan...sesuatu yang didapat secara

(5)

v

PERSEMBAHAN

Sebuah karya kecilku ini kupersembahkan, untuk

:

(6)

Prarancangan Pabrik Amonium Sulfat dari Amoniak dan Asam Sulfat dengan Proses Netralisasi Kapasitas 25.000 ton/tahun

Kata Pengantar

Duhita Chandra Wulan A. D 500 030 007 vi

KATA PENGANTAR

Puji syukur kehadirat Allah SWT, Rabb Pencipta alam semesta, yang atas rahmat dan karunia-Nya, sehingga penyusun dapat menyelesaikan tugas akhir prarancangan pabrik kimia ini.

Tugas Prarancangan Pabrik Kimia merupakan tugas akhir yang harus diselesaikan oleh setiap mahasiswa Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah Surakarta sebagai prasyarat untuk menyelesaikan jenjang studi sarjana. Dengan tugas ini diharapkan kemampuan penalaran dan penerapan teori-teori yang telah diperoleh selama kuliah dapat berkembang dan dapat dipahami dengan baik.

Judul Tugas Akhir ini adalah Prarancangan Pabrik Amonium Sulfat dari Amoniak dan Asam Sulfat denngan Proses Netralisasi Kapasitas 25.000 Ton Per Tahun. Adanya prarancangan pabrik ini diharapkan dapat memperkaya alternatif industri masa depan bagi Indonesia.

Penyusun mohon maaf atas segala kekurangan dalam penyusunan tugas akhir ini, dan terimakasih untuk bantuan semua pihak yang secara langsung ataupun tidak langsung, telah terlibat dalam penyelesaian tugas ini.

1. Bapak Ir. H. Haryanto, AR, M.S., selaku Ketua Jurusan Teknik Kimia UMS dan Dosen Pembimbing I

2. Ibu Eni Budiyati, S.T., Selaku Dosen Pembimbing II

3. Bapak dan Ibu Dosen Teknik Kimia UMS atas segala bimbingan dan arahannya.

4. Kedua Orang Tua, dan adikku yang dengan kasih sayang, pengorbanan dan keikhlasannya selalu mengulurkan tangan dan siap menjadi penuntun langkah.

5. Teman-teman angkatan 2003 Teknik Kimia UMS.

Penyusun menyadari bahwa penyusunan Laporan Tugas Akhir ini masih jauh dari kesempurnaan. Kritik dan saran yang membangun selalu dinantikan penyusun demi kesempurnaan karya kecil ini.

Wassalamu’alaikum wr.wb

Surakarta, November 2007

(7)

Daftar Isi

Duhita Chandra Wulan A. D 500 030 007 vii

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL... i

HALAMAN PENGESAHAN... ii

INTISARI...iii

MOTTO ... iv

PERSEMBAHAN ... v

KATA PENGANTAR ... vi

DAFTAR ISI ... vii

DAFTAR TABEL ... x

DAFTAR GAMBAR ... xii

DAFTAR LAMBANG ...xiii

BAB I. PENDAHULUAN ... 1

1.1. Latar Belakang Pendirian Pabrik ... 1

1.2. Kapasitas Pabrik... 2

1.2.1.Prediksi KebutuhanAmmonium Sulfatedi Indonesia ... 2

1.2.2.Ketersediaan bahan baku ... 4

1.3. Lokasi Pabrik ... 4

1.3.1.Faktor Primer... 4

1.3.2.Faktor Sekunder ... 6

1.4.Tinjauan Pustaka... 6

1.4.1.Macam-macam proses ... 6

1.4.2.Kegunaan Produk ... 10

1.4.3.Sifat Fisis dan Kimia Produk dan Bahan Baku ... 10

1.4.4.Tinjauan proses Secara Umum ... 12

BAB II DISKRIPSI PROSES ... 14

2.1.Spesifikasi Bahan Baku dan Produk ... 14

2.1.1.Spesifikasi Bahan Baku ... 14

2.1.2.Sifat dan Spesifikasi Produk Utama... 15

2.2.Konsep Proses... 15

(8)

Daftar Isi

Duhita Chandra Wulan A. D 500 030 007 viii

2.2.2.Mekanisme Reaksi ... 15

2.2.3.Tinjauan Termodinamika ... 16

2.2.4.Tinjauan Kinetika Reaksi ... 18

2.3. Diagram alir proses ... 19

2.3.1.Langkah Proses ... 20

2.4.Neraca Massa dan Neraca Panas... 26

2.4.1.Neraca Massa ... 26

2.4.2.Neraca panas ... 29

2.5.Tata Letak Pabrik dan Peralatan Proses ... 32

2.5.1.Lokasi Pabrik... 32

2.5.2.Layout Pabrik ... 33

2.5.3.Layout Peralatan ... 37

BAB III SPESIFIKASI ALAT PROSES ... 39

BAB IV UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM ... 53

4.1.Unit Pendukung Proses (Utilitas)... 53

4.1.1.Unit Penyediaan Air ... 53

4.1.2.Unit Penyediaan Steam ... 62

4.1.3.Unit Penyediaan Listrik ... 64

4.1.4.Unit Penyediaan Bahan Bakar... 65

4.1.5.Unit Penyediaan Udara tekan ... 66

4.1.6.Unit Pengelolaan Limbah... 66

4.2.Unit Laboratorium ... 68

4.2.1.Program Kerja Laboratorium ... 68

BAB V MANAJEMEN PERUSAHAAN... 73

5.1.Bentuk Perusahaan... 73

5.2.Struktur Organisasi. ... 74

5.2.1.Direktur Utama ... 75

5.2.2.Direktur ... 75

5.2.3.Sekretaris ... 75

5.2.4.Kepala Bagian ... 76

(9)

Daftar Isi

Duhita Chandra Wulan A. D 500 030 007 ix

5.3.Sistem Kepegawaian ... 81

5.4.Pembagian Jam Kerja Karyawan ... 81

5.5.Perincian jumlah Karyawan ... 83

5.5.1.Sistem Gaji Pegawai... 83

5.6.Kesejahteraan Sosial Karyawan... 83

5.7.Manajemen Produksi ... 84

5.7.1.Perencanaan Produksi ... 84

5.7.2.Pengendalian Produksi ... 84

BAB VI EVALUASI EKONOMI ... 86

BAB VII KESIMPULAN ... 100

(10)

Daftar Tabel

Duhita Chandra Wulan A. D 500 030 007 x

DAFTAR TABEL

Tabel 1. Perkembangan ImporAmmonium Sulfatedi Indonesia 1999-2000... 3

Tabel 2. Hubungan antara Waktu Tinggal dengan Konversi ... 18

Tabel 3. Arus Neraca Massa ... 26

Tabel 4. Neraca Massa Vaporizer ... 27

Tabel 5. Neraca Massa Separator ... 27

Tabel 6. Neraca Massa Reaktor Saturator ... 27

Tabel 7. Neraca Massa Centrifuge ... 27

Tabel 8. Neraca Massa Mixer ... 28

Tabel 9. Neraca Massa Rotary Dryer ... 28

Tabel 10. Neraca Massa Total... 28

Tabel 11. Neraca Panas Vaporizer ... 29

Tabel 12. Neraca Panas Separator... 29

Tabel 13. Neraca Panas Reaktor Saturator... 30

Tabel 14. Neraca Panas Centrifuge ... 30

Tabel 15. Neraca Panas Rotary Dryer... 30

Tabel 16. Neraca Panas Mixer ... 31

Tabel 17. Neraca Panas HE-01 ... 31

Tabel 20. Neraca Panas Expander... 32

Tabel 21. Luas Bangunan Pabrik ... 35

Tabel 22. Kebutuhan Air untuk Pendingin ... 54

Tabel 23. Kebutuhan Air Sanitasi ... 57

Tabel 24. KebutuhanSteam... 58

Tabel 25. Total Kebutuhan Air. ... 59

Tabel 26. Kualitatif Pengelolaan limbah... 67

Tabel 27. Jadwal Hari dan Jam Kerja KaryawanShift... 82

(11)

Daftar Tabel

Duhita Chandra Wulan A. D 500 030 007 xi

Tabel 29. DataCost Index Chemical Plant... 87

Tabel 30.Fixed Capital Investment... 91

Tabel 31.Working Capital... 92

Tabel 32.Manufacturing Cost... 92

Tabel 33.General Expenses... 93

Tabel 34.Fixed Cost... 95

Tabel 35.Variable Cost... 95

(12)

Daftar Gambar

Duhita Chandra Wulan A. D 500 030 007 xii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1. Grafik Hubungan Tahun dengan Kebutuhan Ammonium Sulfate...3

Gambar 2. Grafik Hubungan antara Waktu Tinggal dengan ln (1 – X) ...19

Gambar 3. Diagram Alir Proses ...19

Gambar 4. Diagram Alir Proses Kualitatif...24

Gambar 5. Diagram Alir Proses Kuantitatif ...25

Gambar 6. Diagram Alir Massa ...26

Gambar 7. Diagram Alir Panas ...29

Gambar 8. Tata Letak Pabrik ...36

Gambar 9. Tata Peralatan Proses ...38

Gambar 10. Unit Pengolahan Air Sungai Kualitatif ...71

Gambar 11. Unit Pengolahan Air Sungai Kuantitatif ...72

Gambar 12. Struktur Organisasi ...85

Gambar 13. Hubungan Tahun denganCost index...88

Gambar 14. Grafik Analisis Ekonomi ...98

(13)

Daftar Gambar

Duhita Chandra Wulan A. D 500 030 007 xiii Daftar Lambang

∆ = Delta rpm = Rotasi per menit

μ = Viskositas L = Liter

 = Rapat massa A = Faktor tumbukan

Π = phi = 3,14 NHV =Normal Heating Value

 = Lamda Rd = Tahanan panas total

 = Teta Cp = Kapasitas panas

Sg =spesific grafity T = Suhu

∆Hfo= Panas Pembentukan t = Waktu tinggal

∆Gfo= Energi Gibs η =Efisiensi

R = Tetapan gas umum

K = Konstanta kesetimbangan E = Energi aktivasi

BM = Berat Molekul

o

C = DerajatCelcius K = Derajat Kelvin

o

F = DerajatFahrenhet atm = Atmosfer

ID = Diameter dalam OD = Diameter luar

L = Panjang

m = Meter

in = Inchi

hp = Horse Power

Q = Panas

KW = Kilo watt Kg = Kilo gram

k = Konstanta kecepatan reaksi

Uc = Koefisien transfer panasoveralbersih Ud = Koefisien transfer panasoveralkotor