LAPORAN TUGAS PRARANCANGAN PABRIK ALUMUNIUM …eprints.ums.ac.id/54509/2/HALAMAN DEPAN...
Transcript of LAPORAN TUGAS PRARANCANGAN PABRIK ALUMUNIUM …eprints.ums.ac.id/54509/2/HALAMAN DEPAN...
i
LAPORAN TUGAS PRARANCANGAN PABRIK
ALUMUNIUM SULFAT DARI ASAM SULFAT DAN KAOLIN
KAPASITAS 23.000 TON/TAHUN
Disusun sebagai salah satu syarat menyelesaikan Program Studi Strata I
pada Program Studi Teknik Kimia Fakultas Teknik
Oleh :
Tuhfatun Najwa Agustina
D 500 120 038
Dosen Pembimbing :
1. Ir. Haryanto AR, M.S
2. Emi Erawati, S.T., M.Eng.
PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
SURAKARTA
2017
Scanned by CamScanner
Scanned by CamScanner
iv
INTISARI
Alumunium sulfat banyak digunakan dalam proses pengolahan air di
PDAM dan banyak digunakan dalam industri pembuatan pulp dan kertas,
industri cat, industri pengolahan kulit, industri makanan dan minuman.
Alumunium sulfat diproduksi dengan mereaksikan asam sulfat dengan kaolin
yang dilakukan di dalam reaktor CSTR yang dilengkapi dengan jaket
pendingin. Reaksi bersifat eksotermis dengan kondisi operasi pada tekanan 1
atm dan suhu 90⁰C. Produk yang dihasilkan adalah alumunium sulfat dengan
kadar sebesar 98%. Tahapan proses meliputi persiapan bahan baku,
pembentukan aluminium sulfat di dalam reaktor, dan pemurnian produk.
Pabrik alumunium sulfat membutuhkan bahan baku asam sulfat
sebanyak 2.575,8567 kg/jam dan kaolin sebanyak 2.255,4579 kg/jam untuk
menghasilkan produk aluminium sebesar 2.904,0404 kg/jam. Unit
pendukung proses utilitas meliputi kebutuhan air make up total sebesar
4.854,1837 kg/jam, kebutuhan steam sebesar 477,9801 kg/jam, kebutuhan
listrik sebesar 191,9847 kw, kebutuhan bahan bakar sebesar 26,6920 m3, dan
kebutuhan udara tekan sebesar 50 m3/jam. Untuk luas tanah yang dibutuhkan
adalah sebesar 9.590,6122 m2 dan jumlah karyawan sebanyak 111 karyawan.
Bentuk perusahaan adalah Perseroan Terbatas (PT) dengan struktur
organisasi line and staff. Sistem kerja karyawan berdasarkan pembagian jam
kerja yang terdiri dari karyawan shift dan non-shift. Pabrik alumunium sufat
direncanakan berdiri pada tahun 2020 di daerah Cikampek, Jawa Barat. Fixed
capital investment (FCI) pabrik ini adalah Rp 88.884.090.587, untuk working
capital (WC) sebesar Rp 17.132.671.812. Dari analisa ekonomi dapat
ditunjukkan bahwa Percent return on investment (ROI) sebelum pajak
29,00% dan ROI setelah pajak 21,75%. Pay out time (POT) sebelum pajak
2,56 tahun sedangkan setelah pajak 3,15 tahun. Break event point (BEP)
sebesar 46,78%. Shut down point (SDP) sebesar 20,17% dan discounted cash
flow (DCF) sebesar 23,68%. Dari hasil analisa ekonomi pabrik alumunium
sulfat ini layak untuk didirikan di Indonesia.
v
KATA PENGANTAR
Assalamu’alaikum Wr. Wb.
Puji syukur kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat serta
hidayah-Nya sehingga penyusun dapat menyelesaikan laporan tugas akhir dengan
judul ”Prarancangan Pabrik Alumunium Sulfat dari Asam Sulfat dan kaolin
Kapasitas 23.000 Ton/Tahun”.
Dalam penyusunan tugas akhir ini penulis memperoleh banyak bantuan baik
berupa 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 Program Studi Teknik Kimia
Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta.
2. Ir. Haryanto AR, M.S selaku Dosen Pembimbing I dan Emi Erawati, S.T.
,M.Eng. selaku Dosen Pembimbing II, atas bimbingan dan bantuannya
dalam penulisan tugas akhir.
3. Bapak dan Ibu Dosen Teknik Kimia Universitas Muhammadiyah Surakarta
atas segala bimbingan dan arahannya.
4. Kedua Orang tua dan keluarga atas dukungan doa, materi dan semangat
yang senantiasa diberikan tanpa kenal lelah.
5. Wisnu selaku teman seperjuangan sekaligus partner selama proses
mengerjakan tugas akhir ini.
6. Teman - teman mahasiswa Teknik Kimia FT UMS khususnya angkatan
2012
7. Teman-teman kos wisma ratih 3.
Penyusun sangat menyadari bahwa laporan tugas akhir ini belum sempurna,
oleh karena itu, penulis mengharapkan saran dan kritik yang membangun. Semoga
laporan tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi penulis dan pembaca sekalian.
Surakarta, 14 Juli 2017
Penyusun
vi
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ...................................................................................... i
HALAMAN PENGESAHAN .......................................................................... ii
HALAMAN PERNYATAAN KEASLIAN .................................................... iii
INTISARI ......................................................................................................... iv
KATA PENGANTAR ..................................................................................... v
DAFTAR ISI .................................................................................................... vi
DAFTAR GAMBAR ....................................................................................... xi
DAFTAR TABEL ............................................................................................ xii
BAB I. PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Pendirian Pabrik ...................................................... 1
1.2 Kapasitas Perancangan ..................................................................... 1
1.2.1. Jumlah ekspor dan impor alumunium sulfat di Indonesia .......... 1
1.2.2. Ketersediaan bahan baku ............................................................ 3
1.2.3. Kapasitas ekonomi minimum ..................................................... 4
1.3 Lokasi Pabrik .................................................................................. 4
1.4 Tinjauan Pustaka ............................................................................. 6
1.4.1. Macam-macam proses ................................................................ 6
1.4.2. Kegunaan produk ....................................................................... 8
1.4.3. Sifat bahan baku dan produk ...................................................... 8
BAB II. DESKRIPSI PROSES
2.1 Spesifikasi Bahan Baku dan Produk ................................................. 11
2.1.1. Spesifikasi bahan baku ............................................................... 11
2.1.2. Spesifik produk .......................................................................... 11
2.2 Konsep Reaksi ................................................................................ 11
2.2.1. Dasar reaksi dan kinetika ........................................................... 11
2.2.2. Kondisi operasi ........................................................................... 12
2.2.3. Tinjauan termodinamika ............................................................ 12
2.2.4. Tinjauan kinetika ........................................................................ 14
2.3 Langkah Proses ............................................................................... 15
vii
2.3.1. Tahapan persiapan bahan baku................................................... 15
2.3.2. Tahap pembentukan produk ....................................................... 15
2.3.2. Tahap pemurnian produk ........................................................... 16
2.4 Diagram Alir Proses ...................................................................... 16
2.5 Neraca Massa dan Neraca panas..................................................... 19
2.5.1. Kapasitas dan diagram alir ......................................................... 19
2.5.2. Neraca massa dan neraca panas ................................................. 20
2.6 Tata Letak Pabrik dan Peralatan ....................................................... 26
2.6.1. Tata letak pabrik ......................................................................... 26
2.6.2. Tata letak peralatan .................................................................... 28
BAB III. SPESIFIKASI ALAT PROSES
3.1 Belt Conveyor ................................................................................... 32
3.1.1. Belt Conveyor-01 ....................................................................... 32
3.1.2. Belt Conveyor-02....................................................................... 32
3.1.3. Belt Conveyor-03 ........................................................................ 33
3.2 Blower............................................................................................... 33
3.3 Bucket Elevator ................................................................................. 34
3.3.1. Bucket Elevator-01 .................................................................... 34
3.3.2. Bucket Elevator-02 .................................................................... 34
3.4 Centrifuge ......................................................................................... 35
3.4.1. Centrifuge-01 ............................................................................. 35
3.4.2. Centrifuge-02 ............................................................................. 35
3.5 Filter .................................................................................................. 36
3.6 Gudang .............................................................................................. 36
3.6.1. Gudang-01 .................................................................................. 36
3.6.2. Gudang-02 .................................................................................. 37
3.7 Heat Exchanger ................................................................................ 37
3.8 Kristalizer ......................................................................................... 39
3.9 Mixer ................................................................................................. 39
3.10 Pompa ............................................................................................. 40
3.10.1. Pompa-01 ................................................................................. 40
viii
3.10.2. Pompa-02 ................................................................................. 41
3.10.3. Pompa-03 ................................................................................. 41
3.10.4. Pompa-04 ................................................................................. 42
3.10.5. Pompa-05 ................................................................................. 43
3.10.6. Pompa-06 ................................................................................. 43
3.10.7. Pompa-07 ................................................................................. 44
3.10.8. Pompa-08 ................................................................................. 44
3.11 Reaktor ............................................................................................ 45
3.12 Rotary Dryer ................................................................................... 46
3.13 Silo .................................................................................................. 46
3.13.1. Silo-01 ..................................................................................... 46
3.13.2. Silo-02 ..................................................................................... 47
3.14 Tangki ............................................................................................. 47
BAB IV. UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM
4.1 Unit Pendukung Proses (Utilitas) .................................................... 49
4.1.1. Unit penyediaan dan pengolahan air.......................................... 49
4.1.2. Unit penyediaan steam ............................................................... 55
4.1.3. Unit penyediaan listrik ............................................................... 55
4.1.4. Unit penyediaan bahan bakar..................................................... 58
4.1.5. Unit penyediaan udara tekan ..................................................... 59
4.2 Spesifikasi Alat Utilitas .................................................................. 59
4.3 Laboratorium .................................................................................. 71
4.3.1. Program kerja laboratorium ....................................................... 71
4.4 Limbah ............................................................................................ 72
4.4.1. Limbah proses ............................................................................ 72
4.4.2. Limbah utilitas ........................................................................... 72
4.5 Pengolahan Limbah ........................................................................ 73
BAB V. MANAJEMEN PERUSAHAAN
5.1 Bentuk Perusahaan............................................................................ 75
5.2 Struktur Organisasi ........................................................................... 76
5.3. Tugas dan Wewenang ...................................................................... 78
ix
5.3.1. Pemegang saham ...................................................................... 78
5.3.2. Dewan komisaris ...................................................................... 78
5.3.3. Direktur utama ......................................................................... 78
5.3.4. Staf ahli .................................................................................... 79
5.3.5. Penelitian dan pengembangan (Litbang) ................................. 80
5.3.6. Kepala bagian........................................................................... 80
5.3.7. Kepala seksi ............................................................................. 83
5.4. Pembagian Jam Kerja Karyawan ..................................................... 83
5.5. Status Karyawan .............................................................................. 85
5.6. Penggolongan Jabatan, Jumlah Karyawan dan Gaji ........................ 86
5.6.1. Penggolongan jabatan .............................................................. 86
5.6.2. Jumlah karyawan dan gaji ........................................................ 87
5.6.3. Sistem gaji ................................................................................ 88
5.7. Kesejahteraan Karyawan ................................................................. 88
5.8. Kesehatan dan Keselamatan Kerja .................................................. 89
5.9. Manajemen Produksi ....................................................................... 90
5.9.1. Perencanaan produksi .............................................................. 91
5.9.1.1 Faktor internal ..................................................................... 91
5.9.1.2 Faktor eksternal ................................................................... 91
5.9.2. Pengendalian produksi ............................................................. 92
BAB VI. ANALISA EKONOMI
6.1 Perhitungan Analisa Ekonomi .......................................................... 99
6.2. Fixed Capital Investment (FCI) ...................................................... 101
6.3. Working Capital (WC) ................................................................... 102
6.4. Manufacturing Cost (MC) .............................................................. 102
6.5. General Expenses (GE) .................................................................. 103
6.6. Analisa Ekonomi ............................................................................. 103
6.6.1. Keuntungan .............................................................................. 103
6.6.2. Return on investment (ROI) ..................................................... 104
6.6.3. Pay out time (POT) ................................................................. 104
6.6.4. Break event point (BEP) .......................................................... 104
x
6.6.5. Shut down point (SDP)............................................................. 105
6.6.6. Discounted cash flow (DCF) ................................................... 105
KESIMPULAN .................................................................................................. 107
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
xi
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.1. Hubungan Jumlah Alumunium Sulfat dengan Tahun Ekspor ..... 2
Gambar 1.1. Hubungan Jumlah Alumunium Sulfat dengan Tahun Impor ...... 3
Gambar 2.1. Diagram Alir Kualitatif ............................................................... 17
Gambar 2.2. Diagram Alir Kuantitatif ............................................................. 18
Gambar 2.3. Diagram Alir Arus Massa ........................................................... 19
Gambar 2.4. Tata Letak Pabrik Alumunium Sulfat ......................................... 30
Gambar 2.5. Tata Letak Alat Proses ................................................................ 31
Gambar 4.1. Proses Pengolahan Air ................................................................ 74
Gambar 5.1. Struktur Organisasi Pabrik Alumunium Sulfat ........................... 94
Gambar 6.1. Hubungan antara tahun dengan index harga .................................. 100
Gambar 6.2. Analisis ekonomi ............................................................................ 106
xii
DAFTAR TABEL
Tabel 1.1. Data jumlah Ekspor Impor Alumunium Sulfat di Indonesia .......... 1
Tabel 1.2. Produsen Alumunium Sulfat di Indonesia ...................................... 4
Tabel 1.3. Produsen Alumunium Sulfat di Dunia ............................................ 4
Tabel 1.4. Perbandingan Proses Pembuatan Alumunium Sulfat...................... 7
Tabel 2.1. Arus Massa Masing-masing Komponen ......................................... 19
Tabel 2.2. Neraca Massa Total ......................................................................... 20
Tabel 2.3. Neraca Massa Mixer........................................................................ 21
Tabel 2.4. Neraca Massa Reaktor .................................................................... 21
Tabel 2.5. Neraca Massa Centrifuge-01 ........................................................... 21
Tabel 2.6. Neraca Massa Kristalizer ................................................................ 22
Tabel 2.7. Neraca Massa Centrifuge-02 ........................................................... 22
Tabel 2.8. Neraca Massa Rotary Dryer ............................................................ 23
Tabel 2.9. Neraca panas Mixer ......................................................................... 23
Tabel 2.10. Neraca Panas Reaktor ................................................................... 24
Tabel 2.11. Neraca panas Centrifuge-01 .......................................................... 24
Tabel 2.12. Neraca Panas Kristalizer ............................................................... 25
Tabel 2.13. Neraca Panas Centrifuge-02.......................................................... 25
Tabel 2.14. Neraca Panas Rotary Dryer........................................................... 25
Tabel 2.15. Neraca Panas Heat Exchanger ...................................................... 26
Tabel 4.1. Kebutuhan Air Pendingin................................................................ 50
Tabel 4.2. Kebutuhan Air untuk Umpan Boiler ............................................... 51
Tabel 4.3. Kebutuhan Air Sanitasi ................................................................... 52
Tabel 4.4. Kebutuhan Listrik untuk Alat Proses .............................................. 56
Tabel 4.5. Kebutuhan Listrik untuk Utilitas..................................................... 57
Tabel 5.1. Jadwal hari dan jam kerja karyawan shift ....................................... 85
Tabel 5.2. Jumlah karyawan menurut jabatan .................................................. 87
Tabel 6.1. Cost Index Chemical plant .............................................................. 99
Tabel 6.2. Fixed Capital Investment ................................................................ 101
Tabel 6.3. Working Capital .............................................................................. 102
xiii
Tabel 6.4. Manufacturing Cost ........................................................................ 102
Tabel 6.5. General Expenses ............................................................................ 103
Tabel 6.6. Kesimpulan Analisa Ekonomi ........................................................ 106