Laporan Tugas Akhir Prarancangan ... - digilib.uns.ac.id fileperpustakaan.uns.ac.id ... mengucapkan...

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

TUGAS AKHIR

PRARANCANGAN PABRIK ALUMINIUM OKSIDA

DARI BAUKSIT DENGAN PROSES BAYER

KAPASITAS 1.000.000 TON/TAHUN

Oleh:

Ahmad Qomaruddin I 0511001

Rozi Ferdika I 0511047

PROGRAM STUDI SARJANA TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

2016


commit to user

ii


commit to user

iii

LEMBAR KONSULTASI

Nama : 1. Ahmad Qomaruddin I 0511001

2. Rozi Ferdika I 0511047 Judul Tugas Akhir : Prarancangan Pabrik Aluminium Oksida dari Bauksit

dengan Proses bayer Kapasitas 1.000.000 ton/tahun. Tanggal Mulai : 5 Januari 2015 Pembimbing I : Dr. Sperisa Distantina, S.T., M.T. Pembimbing II : YC. Danarto, S.T., M.T.

No. Tanggal Konsultasi Paraf

Keterangan Pemb I Pemb II

Jumlah konsultasi dengan masing masing pembimbing minimal sebanyak 8 kali untuk dapat dinyatakan selesai.

Dinyatakan selesai Tanggal:

Pembimbing I Dr. Sperisa Distantina, S.T., M.T.

NIP. 197405092000032002

Pembimbing II

YC. Danarto, S.T., M.T. NIP. 197308272000121001


commit to user

iv

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur hanya milik Allah SWT karena dengan kehendak-Nya

penulis dapat menyelesaikan laporan tugas akhir ini. Pada kesempatan ini saya

mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang turut membantu dalam

melaksanakan penelitian dan penulisan laporan ini hingga dapat terselesaikan

dengan baik, khususnya kepada:

1. Ibu, ayah, dan segenap keluarga tercinta atas doa dan dukungan penuh kepada

penulis.

2. Dr. Margono, S.T., M.T. selaku Kepala Program Studi Sarjana Teknik Kimia

atas bimbingannya

3. Dr. Sperisa Distantina, S.T., M.T. selaku Dosen Pembimbing I yang berkenan

membagi pengalaman dan pengetahuan beliau di dunia industri, memberikan

motivasi, arahan dan bimbingan dari pengajuan proposal, pengerjaan tugas

akhir hingga penyelesaian penyusunan laporan ini.

4. YC. Danarto, S.T., M.T. selaku Dosen Pembimbing II yang telah banyak

memberikan saran/masukan yang sangat berguna dalam hal penyusunan

laporan tugas akhir.

5. Seluruh dosen, laboran, dan administrasi Jurusan Teknik Kimia atas ilmu,

arahan, dan bantuannya selama ini.

6. Teman teman Teknik Kimia UNS, khususnya angkatan 2011.

7. Seluruh pihak yang telah membantu, yang tidak dapat disebutkan satu per

satu.

Penulis memohon maaf apabila selama pengerjaan tugas akhir hingga

penyelesaian laporan ini menimbulkan hal-hal yang kurang berkenan. Penulis

sangat mengharapkan kritik dan saran yang membangun demi perbaikan dan

kemajuan di masa depan.

Surakarta, April 2016

Penulis


commit to user

v

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL .......................................................................................... i

LEMBAR PENGESAHAN ................................................................................ ii

KATA PENGANTAR ........................................................................................ iii

DAFTAR ISI ....................................................................................................... iv

DAFTAR TABEL ............................................................................................... viii

DAFTAR GAMBAR .......................................................................................... x

INTISARI ........................................................................................................... xi

BAB I PENDAHULUAN ................................................................................... 1

1.1 Latar Belakang Pendirian Pabrik. ......................................................... 1

1.2 Penentuan Kapasitas Perancangan ........................................................ 3

1.2.1 Prediksi Kebutuhan Aluminium Oksida ...................................... 4

1.2.2 Ketersediaan Bahan Baku ........................................................... 5

1.2.3 Kapasitas Pabrik yang Telah Berdiri ........................................... 6

1.3 Penentuan Lokasi Pabrik ....................................................................... 6

1.4 Tinjauan Pustaka ................................................................................... 10

1.4.1 Macam-Macam Proses ............................................................. 10

1.4.2 Alasan Pemilihan Proses .......................................................... 17

1.4.3 Kegunaan Produk ...................................................................... 19

1.4.4 Sifat Fisis dan Kimia................................................................. 20

1.4.5 Tinjauan Proses ......................................................................... 22

BAB II DESKRIPSI PROSES ........................................................................... 27

2.1 Spesifikasi Bahan Baku dan Produk ..................................................... 27

2.1.1 Spesifikasi Bahan Baku .............................................................. 27

2.1.2 Spesifikasi Produk ...................................................................... 28

2.2 Konsep Proses ....................................................................................... 29

2.2.1 Mekanisme Reaksi ...................................................................... 29

2.2.2 Kondisi Operasi .......................................................................... 33

2.2.3 Tinjauan Kinetika ........................................................................ 34

2.2.4 Tinjauan Termodinamika ............................................................ 36


commit to user

vi

2.3 Diagram Alir Proses dan Langkah Proses ............................................ 39

2.3.1 DigramAlir Kualitatif ............................................................... 39

2.3.2 Diagram Alir Kuantitatif ........................................................... 40

2.3.3 Diagram Alir Proses.................................................................. 40

2.3.4 Langkah Proses ......................................................................... 47

2.4 Neraca Massa dan Neraca Panas .......................................................... 52

2.4.1 Neraca Massa ............................................................................ 52

2.4.2 Neraca Panas ............................................................................. 60

2.5 Lay Out Pabrik dan Peralatan Proses .................................................... 68

2.5.1 Lay Out Pabrik .......................................................................... 68

2.5.2 Lay Out Peralatan...................................................................... 70

BAB III SPESIFIKASI ALAT .......................................................................... 74

3.1 Size Reduction ....................................................................................... 74

3.2 Screen.................................................................................................... 75

3.3 Mixer ..................................................................................................... 76

3.4 Digester ................................................................................................. 77

3.5 Thickener .............................................................................................. 80

3.6 Precipitator ........................................................................................... 81

3.7 Centrifuge ............................................................................................. 84

3.8 Rotary Kiln ............................................................................................ 85

3.9 Rotary Cooler ....................................................................................... 86

3.10 Stockpile ............................................................................................... 86

3.11 Storage ................................................................................................. 87

3.12 Silo ....................................................................................................... 88

3.13 Pompa .................................................................................................. 90

3.14 Belt Conveyor ....................................................................................... 92

3.15 Bucket Elevator .................................................................................... 93

3.16 Blower .................................................................................................. 94

3.17 Hopper ................................................................................................. 94

BAB IV UNIT PENDUKUNG PROSES ......................................................... 95

4.1 Unit Pengadaan Air ............................................................................... 96


commit to user

vii

4.2 Unit Pengadaan Udara Tekan ............................................................... 104

4.3 Unit Pengadaan Listrik ......................................................................... 105

4.4 Unit Pengadaan Bahan Bakar ............................................................... 112

4.5 Unit Pengolahan Limbah ...................................................................... 113

4.6 Laboratorium ........................................................................................ 115

BAB V MANAJEMEN PERUSAHAAN ......................................................... 120

5.1 Bentuk Perusahan ................................................................................. 120

5.2 Struktur Organisasi ............................................................................... 121

5.3 Tugas dan Wewenang ........................................................................... 124

5.3.1 Pemegang Saham ...................................................................... 124

5.3.2 Dewan Komisaris ...................................................................... 124

5.3.3 Dewan Direksi .......................................................................... 124

5.3.4 Staf Ahli .................................................................................... 126

5.3.5 Penelitian dan Pengembangan (Litbang) .................................. 126

5.3.6 Kepala Bagian ........................................................................... 126

5.3.7 Kepala Seksi ............................................................................. 130

5.4 Pembagian Jam Kerja Karyawan .......................................................... 130

5.5 Status Karyawan dan Sistem Upah ....................................................... 133

5.6 Kesejahteraan Sosial Karyawan ............................................................ 136

BAB VI ANALISA EKONOMI ........................................................................ 140

6.1 Penaksiran Harga Peralatan .................................................................. 142

6.2 Penentuan Total Capital Investment (TCI) ........................................... 143

6.3 Biaya Produksi Total (Total Production Cost) ..................................... 146

6.4 Keuntungan Produksi ............................................................................ 149

6.5 Analisa Kelayakan ................................................................................ 149

Daftar Pustaka ..................................................................................................... 153

Lampiran


commit to user

viii

DAFTAR TABEL

Tabel 1.1 Data Impor Aluminium Oksida Indonesia ......................................... 4

Tabel 1.2 Kapasitas Produksi Pabrik Aluminium Oksida di Dunia ................... 7

Tabel 1.3 Perbandingan Proses Pemurnian Aluminium Oksida ...................... 18

Tabel 2.1 Harga H°f masing-masing komponen ........................................... 36

Tabel 2.2 Harga H°f masing-masing komponen ........................................... 38

Tabel 2.3 Neraca Massa Cone Crusher............................................................ 52

Tabel 2.4 Neraca Massa Tee-01 ....................................................................... 53

Tabel 2.5 Neraca Massa Rod Mill .................................................................... 53

Tabel 2.6 Neraca Massa Vibrating Screen ....................................................... 54

Tabel 2.7 Neraca Massa Hopper ...................................................................... 54

Tabel 2.8 Neraca Massa Mixer......................................................................... 55

Tabel 2.9 Neraca Massa Digester .................................................................... 55

Tabel 2.10 Neraca Massa Thickener .................................................................. 56

Tabel 2.11 Neraca Massa Precipitator .............................................................. 56

Tabel 2.12 Neraca Massa Centrifuge ................................................................. 57

Tabel 2.13 Neraca Massa Washing Vibrating Screen ........................................ 57

Tabel 2.14 Neraca Massa Tee-02 ....................................................................... 57

Tabel 2.15 Neraca Massa Rotary Kiln ............................................................... 58

Tabel 2.16 Neraca Massa Rotary Cooler ........................................................... 58

Tabel 2.17 Neraca Massa Total .......................................................................... 59

Tabel 2.18 Neraca Panas Cone Crusher ............................................................ 61

Tabel 2.19 Neraca Panas Tee-01 ........................................................................ 61

Tabel 2.20 Neraca Panas Rod Mill ..................................................................... 61

Tabel 2.21 Neraca Panas Vibrating Screen ........................................................ 62

Tabel 2.22 Neraca Panas Hopper ....................................................................... 62

Tabel 2.23 Neraca Panas Mixer ......................................................................... 63

Tabel 2.24 Neraca Panas Digester ..................................................................... 63

Tabel 2.25 Neraca Panas Thickener ................................................................... 64

Tabel 2.26 Neraca Panas Precipitator ............................................................... 64


commit to user

ix

Tabel 2.27 Neraca Panas Centrifuge .................................................................. 65

Tabel 2.28 Neraca Panas Washing Vibrating Screen ......................................... 65

Tabel 2.29 Neraca Panas Tee-02 ........................................................................ 65

Tabel 2.30 Neraca Panas Rotary Kiln ................................................................ 66

Tabel 2.31 Neraca Panas Rotary Cooler ............................................................ 66

Tabel 2.32 Neraca Panas Total........................................................................... 67

Tabel 3.1 Spesifikasi Pompa J-01 dan J-02 ..................................................... 90

Tabel 3.2 Spesifikasi Pompa J-03 dan J-04 ..................................................... 91

Tabel 3.3 Spesifikasi Belt Conveyor C-01, C-02, C-03, C-07 dan C-09 ......... 92

Tabel 3.4 Spesifikasi Belt Conveyor C-04, C-05, C-06, C-08 dan C-10 ......... 93

Tabel 4.1 Kebutuhan Air Pendingin .............................................................. 101

Tabel 4.2 Kebutuhan Air Proses .................................................................... 102

Tabel 4.3 Kebutuhan Air Konsumsi Umum dan Sanitasi .............................. 103

Tabel 4.4 Rekapitulasi Kebutuhan Air ........................................................... 103

Tabel 4.5 Kebutuhan Listrik untuk Keperluan Proses dan Utilitas ................ 106

Tabel 4.6 Kebutuhan Lumen dan Lampu untuk Penerangan Luar Ruangan . 108

Tabel 4.7 Kebutuhan Lumen dan Lampu untuk Penerangan Dalam Ruang .. 109

Tabel 4.8 Konsumsi Listrik untuk Penerangan Selama 1 Hari ...................... 110

Tabel 4.9 Total Konsumsi Listrik Pabrik Selama 1 Tahun ............................ 111

Tabel 4.10 Kebutuhan Bahan Bakar ................................................................ 113

Tabel 5.1 Jadwal Pembagian Kelompok Shift................................................ 132

Tabel 5.2 Spesifikasi Karyawan Non Shift Menurut Jabatannya ................... 134

Tabel 5.3 Spesifikasi Karyawan Shift Menurut Jabatannya ........................... 136

Tabel 6.1 Indeks Harga Alat .......................................................................... 143

Tabel 6.2 Modal Tetap ................................................................................... 145

Tabel 6.3 Modal Kerja ................................................................................... 146

Tabel 6.4 Direct Manufacturing Cost ............................................................ 147

Tabel 6.5 Indirect Manufacturing Cost .......................................................... 147

Tabel 6.6 Fixed Manufacturing Cost ........................................................ 148

Tabel 6.7 General Expense ............................................................................ 148

Tabel 6.8 Hasil Analisis Kelayakan ............................................................... 151


commit to user

x

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1 Data Impor Aluminium Oksida Indonesia ....................................... 4

Gambar 1.2 Peta Lokasi Pabrik Aluminium Oksida ............................................ 9

Gambar 1.3 Diagram Proses Bayer .................................................................... 15

Gambar 1.4 Diagram Proses Sinter .................................................................... 15

Gambar 2.1 Perbandingan Alur Proses Dehidrasi Gibbsite Menjadi Alumina .. 32

Gambar 2.2 Diagram Alir Kualitatif .................................................................. 41

Gambar 2.3 Diagram Alir Kuantitatif ................................................................ 42

Gambar 2.4 Diagram Alir Proses ....................................................................... 46

Gambar 2.5 Lay Out Pabrik ................................................................................ 70

Gambar 2.6 Lay Out Peralatan Proses ............................................................... 72

Gambar 4.1 Skema Pengolahan Air Sungai ....................................................... 99

Gambar 5.1 Struktur Organisasi Pabrik Aluminium Oksida ............................ 123

Gambar 6.1 Grafik Analisis Kelayakan ........................................................... 152


commit to user

xi

INTISARI

Ahmad Qomaruddin, Rozi Fedika, 2016, Prarancangan Pabrik Aluminium Oksida Dari Bauksit Dengan Proses Bayer Kapasitas 1.000.000 Ton/Tahun, Program Studi Sarjana Teknik Kimia, Universitas Sebelas Maret, Surakarta.

Bauksit adalah bahan baku utama dalam proses pengolahan aluminium oksida (Al2O3), sedangkan aluminium oksida adalah bahan baku utama dalam industri peleburan aluminium. Masih terdapat mata rantai terputus dalam industri bauksit-alumunium di Indonesia, yaitu belum adanya industri aluminium oksida. Terbitnya UU No. 4 tahun 2009 dan Peraturan Menteri ESDM tentang nilai tambah mineral, akan meningkatkan daya saing aluminium oksida dan aluminium Indonesia di dunia sehingga dirancanglah pabrik aluminium oksida kapasitas 1.000.000 ton/tahun dengan kemurnian aluminium oksida sebesar 99,6%. Bahan baku untuk pembuatan Al2O3 berupa bauksit 402.538,79 kg/jam dan NaOH 5.157,63 kg/jam yang menghasilkan 126.262,63 kg/jam Al2O3, sehingga kebutuhan spesifik bauksit sebesar 3,19 kg/kg aluminium oksida dan NaOH sebesar 0,04 kg/kg aluminium oksida. Pabrik aluminium oksida direncanakan berdiri di Sanggau, Kalimantan Barat pada tahun 2016 dengan pertimbangan dekat dengan lokasi bahan baku dan beroperasi pada tahun 2018. Pada tahun 2018, harga bauksit diproyeksikan senilai US$ 0,029/kg, sedangkan NaOH 48% berharga US$ 5,125/kg. Harga produk Al2O3 senilai US$ 0,567/kg.

Proses Bayer masih menjadi andalan di dunia untuk pemrosesan bauksit menjadi aluminium oksida. Proses Bayer dibagi dalam lima tahap. Tahap pertama adalah pengecilan ukuran bauksit. Kemudian tahap digestion, di mana bauksit dan NaOH diumpankan ke dalam digester yang berbentuk Reaktor Alir Tangki Berpengaduk (RATB) yang dilengkapi koil pemanas pada temperatur 143°C dan tekanan 4 bar untuk menghasilkan NaAlO2. Konversi Al2O3.3H2O menjadi NaAlO2 sebesar 90%. Tahap selanjutnya adalah residu padatan dipisahkan dari larutan hasil reaksi. Tahap ketiga merupakan tahap presipitasi untuk memisahkan Al2O3.3H2O dari larutan NaAlO2 dengan menambahkan kristal Al2O3.3H2O untuk menginisiasi presipitasi. Reaksi berlangsung pada suhu 80°C dan tekanan 1 bar dalam Crystallizer Tangki Berpengaduk. Konversi NaAlO2 sebesar 100%. Selanjutnya pada tahap kalsinasi, Al2O3.3H2O dikalsinasi di Rotary Kiln pada suhu 79,25-970°C dan tekanan 1 bar untuk menghilangkan free moisture dan chemically-connected water, yang menghasilkan padatan Al2O3. Konversi Al2O3.3H2O menjadi Al2O3 sebesar 100%.

Unit pendukung proses meliputi unit pengadaan air (air pendingin, umpan boiler, air proses, konsumsi umum dan sanitasi) yang bersumber dari Sungai Kapuas sebesar 7,04 kg/kg produk, unit pengadaan steam sebesar 8,16 kg/kg produk, unit pengadaan udara tekan sebesar 0,0016 m3/kg produk, unit pengadaan listrik sebesar 0,16 kW/kg produk yang disuplai dari PLN dan generator cadangan, serta unit pengadaan bahan bakar dari gas alam sebesar 0,29 kg/kg produk. Unit pengolahan limbah tersedia untuk pengolahan limbah pabrik baik berupa padat, cairan dan gas.

Bentuk perusahaan yang dipilih adalah Perseroan Terbatas (PT). Jumlah karyawan keseluruhan adalah 356 orang, yang terdiri dari karyawan shift berjumlah 288 orang dan karyawan non-shift 68 orang.

Hasil analisis ekonomi menunjukkan Return of Investment (ROI) sebesar 25,18% sebelum pajak dan 18,89% sesudah pajak. Pay Out Time (POT) didapatkan sebesar 2,9 tahun sebelum pajak dan 3,6 tahun sesudah pajak. Break Even Point (BEP) sebesar 41,25%, Shut Down Point (SDP) sebesar 11,38%, dan Discounted Cash Flow (DCF) sebesar 25,53%. Dari hasil analisis ekonomi, dapat disimpulkan bahwa pabrik aluminium oksida layak dipertimbangkan untuk realisasi pembangunannya.

Laporan Tugas Akhir Prarancangan ... - digilib.uns.ac.id fileperpustakaan.uns.ac.id ... mengucapkan...

Documents

Transcript of Laporan Tugas Akhir Prarancangan ... - digilib.uns.ac.id fileperpustakaan.uns.ac.id ... mengucapkan...