PRARANCANGAN PABRIK POTASSIUM CHLORATE

DARI POTASSIUM CHLORIDE DENGAN

KAPASITAS 30.000 TON/TAHUN

( Perancangan Reaktor Elektrolisis (RE-201))

(Skripsi)

Oleh :

TAUHID ASHADI

1015041068

JURUSAN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS LAMPUNG

BANDAR LAMPUNG

2018

ABSTRAK

PRARANCANGAN PABRIK POTASSIUM CHLORATE DARI

POTASSIUM CHLORIDE DENGAN KAPASITAS 30.000 TON/TAHUN

(Perancangan Reaktor Elektrolisis -201 (RE-201)

Oleh

Tauhid Ashadi

Potassium Chlorate merupakan salah satu produk industri kimia yang digunakan

sebagai bahan baku pembuatan korek api, peledak, dan pupuk. Potassium Chlorate

dapat diproduksi dengan beberapa proses yaitu 1) Proses pembuatan KClO3 daru

KCl dengan menggunakan Reaktor Elektrolisis 2) pembuatan KClO3 dari Cl

dengan menggunakan Reaktor Bubble. Penyediaan kebutuhan utilitas pabrik berupa

sistem pengolahan dan penyediaan air, sistem penyediaan steam, chilling water,

dan sistem pembangkit tenaga listrik.

Kapasitas produksi pabrik Potassium Chlorate direncanakan 30.000 ton/tahun

dengan 330 hari kerja dalam 1 tahun. Lokasi pabrik direncanakan didirikan di

daerah Bungah duku, Gersik Jawa Timur. Tenaga kerja yang dibutuhkan sebanyak

193 orang dengan bentuk badan usaha Perseroan Terbatas (PT) dengan struktur

organisasi line and staff.

Dari analisisekonomi diperoleh:

Fixed Capital Investment (FCI) = Rp 307.949.734.228

Working Capital Investment (WCI) = Rp 53.806.010.640

Total Capital Investment (TCI) = Rp 361.755.744.868

Break Even Point (BEP) = 43,8657%

Shut Down Point (SDP) = 23,43%

Pay Out Time before taxes (POT)b = 2,196 Tahun

Pay Out Time after taxes (POT)a = 3,519 Tahun

Return onInvestment before taxes (ROI)b = 30%

Return onInvestment after taxes (ROI)a = 24%

Discounted cash flow (DCF) = 20,94%

Berdasarkan beberapa paparan di atas, maka pendirian pabrik Potassium Chlorate

ini layak untuk dikaji lebih lanjut, karena merupakan pabrik yang menguntungkan

dari sisi ekonomi dan mempunyai prospek yang relatif cukup baik.

ABSTRACT

PREDESIGN OF POTASSIUM CHLORATE FROM POTASSIUM

CHLORIDE CAPACITY 30.000 TONS/YEARS

(Design Electolisis Reactor -201 (RE-201))

By

Tauhid Ashadi

Potassium Chlorate is one of the product industry chemicals are used as the raw

materials for matches, explosives, and fertilizer. Potassium Chlorate can be

produced by some of the process is : 1) Production KClO3 from KCl with Electolisis

Reactor, 2) Production KClO3 from Cl with Bubble Reactor. Provision of utility

plant needs a treatment system and water supply, chilling water, and Generator

electrical power system.

Capacity of the plant is planned to production aniline is 30.000 tons/year with 330

working days in a year. The location of plant is planned in Bungah duku, Gersik

Jawa Timur. Labor needed in this plant as many as 193 people with a business

entityform Limited Liability Company (PT) with line and staff organizational

structure.

From teh economic analysis is obtained :

Fixed Capital Investment (FCI) = Rp 307.949.734.228

Working Capital Investment (WCI) = Rp 53.806.010.640

Total Capital Investment (TCI) = Rp 361.755.744.868

Break Even Point (BEP) = 43,8657%

Shut Down Point (SDP) = 23,43%

Pay Out Time before taxes (POT)b = 2,196 Tahun

Pay Out Time after taxes (POT)a = 3,519 Tahun

Return onInvestment before taxes (ROI)b = 30%

Return onInvestment after taxes (ROI)a = 24%

Discounted cash flow (DCF) = 20,94%

By considering above the summary, it is proper establishment of Potassium

Chlorate plant for studied further, because the plant is profitable and has good

prospects future.

PRARANCANGAN PABRIK POTASSIUM CHLORATE

DARI POTASSIUM CHLORIDE DENGAN

KAPASITAS 30.000 TON/TAHUN

( Perancangan Reaktor Elektrolisis (RE-201))

(Skripsi)

Oleh :

TAUHID ASHADI

1015041068

Sebagai salah satu syarat untuk mencapai gelar

Sarjana Teknik

Pada

Jurusan Teknik Kimia

Fakultas Teknik Universitas Lampung

JURUSAN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS LAMPUNG

BANDAR LAMPUNG

2018

Judul Skripsi

Nama Mahasiswa

NPM

Jurusan

Fakultas

PRARANCANGAN PABRIK P OTASSI UMCHLORATE DARI POTASSIUM CHLONDEDENGAN KAPASITAS 3 O.OOO TON/TAHL}N( Perancangan Reaktor Elektrolisis (RE-201))

Tauhid Ashadi

1015041068

Teknik Kimia

Teknik

-- 1. Kon

,/, :-FTENYE.{uffi,,^

Simnarmin Br Gintins. S.T..}I.T. Dr. Lilis Hermida, S.T.M.Sc,NrP. 1966l l l I 199402 2 00I -- $t{p. 19690208 199703 2 001

.-...-=.-----

2. Ketua Jurusan

Ir. Azhar. M.T.NIP. 19660401 19950r I 001

L Tim Prnguji

Ke,tua

Sekretaris

Penguji

Bukan Pembimbing

MENGESAI{KAN,

: Simparmin Br Ginting S.T., M.T.

: Dr. Lilis Hermida S.T., M.Sc.

: Dr. Joni Agustian, S.T., M.Sc.

7\ -\L-ia-Lismeri, S lf---+{.T.'\..

Fakultas Teknik Univomitas Lampung

17 198703 I 002_

Tanggal Lulus ujian Skripsi : 17 Januari 2018

PER}TYATAAIIT

Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam skripsi iri tidak terdapat karya yang

perndr dilakukan oleh orang lain dan sepanjang sepengetahuan saya juga tidak

terdapat karya atas pendapat yang ditulis atau dit€rbitkafl oleh orrrg lakL keauati

yang secara tertulis diacu dalam naskah ini sebagaimana diterbitkan dalam daftar

pustaka- Selain itu saya meayatakan pada skripsi iai dibuat oleh saya sendiri.

Apabila pem.vataan saya ini tidak benar maka sqya bersedia.dikenai sangsi sesuai

hukum yang berlaku

Lanapung, 2 Februari 2018

Ashadi1015041068

RIWAYAT HIDUP

Penulis dilahirkan di Negararatu, Kecamatan Sungkain Utara,

kabupaten Lampung Utara, Propinsi Lampung tanggal 05 Maret

1992, sebagai putra ke-4 dari 5 bersaudara.

Penulis menyelesaikan pendidikan Dasar di Madrasah

Ibtidaiyah Negri Padang Ratu pada tahun 2004, Madrasah Tsanawiyah Negeri

Padang Ratu pada tahun 2007, dan Madrasah Aliyah Negeri Padang Ratu pada

tahun 2010.

Pada tahun 2010, penulis terdaftar sebagai Mahasiswa Jurusan Teknik Kimia

Fakultas Teknik Universitas Lampung melalui jalur Ujian Mandiri (UM) 2010.

Pada bulan Januari tahun 2014, penulis melaksanakan Kerja Praktek di PT.

SEMEN BATURAJA Persero Tbk., Ogan Komering Ulu – Sumatera Selatan

dengan Tugas Khusus yaitu “Raw Mix Dsign”.

Pada tahun 2014, penulis juga melakukan penelitian dengan judul “Sintesis 1,3

Propanadiol Melalui Fermentasi Gliserol dengan Menggunakan Bakteri

Escherecia Coli”.

Selama menjalani masa perkuliahan, penulis juga pernah menjadi Staf Litbang di

Badan Eksekutif Mahasiswa/BEM FT (2011), Anggota Forum Silaturahmi dan

Studi Islam Fakultas Teknik/FOSSI FT (2011), dan kepala Departemen

Kerohanian Himpunan Mahasiswa Teknik Kimia/HIMATEMIA Fakultas Teknik

Universitas Lampung (periode 2012/2013).

Motto Dan Persembahan

”Mencari ilmu itu adalah wajib bagi setiap muslim laki laki – laki maupun muslim perempuan”

(HR: Ibnu Abdul Barr)

”Barang siapa yang menghendaki kehidupan dunia maka wajib baginya memiliki ilmu, dan barang siapa yang

menghendaki kehidupan akhirat, maka wajib baginya memiliki ilmu”

(HR: Turmudzi)

”Sesungguhnya bersama kesulitan ada kemudahan, maka apabila engkau telah selesai (dari sesuatu urusan) tetaplah

bekerja keras untuk urusan yang lain” (Qs. Al-Insyirah : 6-7)

”2 hal yang harus selalu Kita Ingat yaitu kebaikan orang

kepada kita dan keburukan kita kepada orang, dan 2 hal yang harus Kita Lupakan yaitu kebaikan kita kepada orang dan

keburukan orang kepada kita” (Tauhid Ashadi, 2010)

Sebuah Karya

Kupersembahkan dengan sepenuh hati untuk :

Allah SWT, berkat Rahmat dan Ridho-Nya aku dapat menyelesaikan karyaku ini

Kedua Orang Tuaku (ummi dan abi) atas pengorbanan yang sudah tak terhitung jumlahnya, terima kasih atas Do’a, kasih

sayang dan pengorbanannya selama ini

Kakak dan adik serta Keluarga Besarku, terima kasih atas Do’a, bantuan dan dukungannya selama ini

Sahabat-Sahabatku, Terima kasih telah menjadi bagian hidupku selama ini. Semua cerita hidup ini, akan ku ingat dan

simpan selamanya. Semoga suatu saat nanti kita bersua kembali dengan kisah - kisah kesuksesan kita

Civitas Akademika Jurusan Teknik Kimia Universitas Lampung, Terima kasih atas semua ilmu yang telah diberikan, semoga senantiasa berevolusi untuk menghasilkan produk –

produk akademisi yang lebih baik serta ditunjang dengan akreditasi yang lebih tinggi

SANWACANA

Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah memberikan

banyak kenimatan dan segalanya yang mebuat penulis dapat menyelesaikan tugas

akhir yang berjudul “Prarancangan Pabrik Potassium Chlorate dari Potassium

Chloride dengan kapasitas 30.000 ton/tahun” dengan baik.

Tugas akhir ini disusun dalam rangka memenuhi salah satu persyaratan untuk

memperoleh derajat ke sarjanaan (Strata-1) di Jurusan Teknik Kimia Fakultas

Teknik Universitas Lampung.

Penyusunan tugas akhir ini tidak lepas dari bantuan dan dukungan moral maupun

spiritual dari berbagai pihak. Oleh karena itu penulis mengucapkan terima kasih

kepada :

1. Bapak Ir. Azhar, M.T., sebagai Ketua Jurusan Teknik Kimia yang telah

memberikan bantuan untuk kelancaran proses belajar selama di kampus.

2. Ibu Simparmin Br Ginting, S.T., M.T. dan Ibu Dr. Lilis Hermida, S.T., M.Sc.

sebagai dosen Pembimbing, atas segala ilmu, kesabaran, saran, dan kritiknya

dalam pengerjaan tugas akhir ini.

3. Bapak Dr Joni Agustian, S.T., M.Sc. dan ibu Lia Lismeri, S.T., M.T. sebagai

dosen Penguji yang telah banyak memberikan masukan, nasihat serta

sarannya, demi kelancaran perkuliahan penulis.

4. Seluruh Dosen dan Staf Teknik Kimia yang telah banyak memberikan ilmu

yang sangat bermanfaat dan membantu kelancaran dalam pengerjaan.

5. Kedua orang tua serta kakak dan adik tersayang yang telah memberikan

nasehat, do’a, semangat, dukungan baik moril maupun materil selama ini.

6. Alfaiz Radea Arbianda, sebagai partner Tugas Akhir, yang telah menjadi

teman diskusi, teman berbagi kesulitan pengerjaan, dan selalu berbagi

semangat untuk menyelesaikan tugas akhir ini.

7. Sisa Pejuang S.T, der Wildan, der Ari, der Saep, der Teo, yunike, tiwi, mita,

dwi, bulan, triyuni, ade, reta, putri. yang sama-sama berjuang untuk

menggapai Toga,

8. Saudara – saudara seperjuangan “tekim 10” yaitu : komti (yogi), wike,

damay, aziz, ade, ari, octe, galih, nico, lisa, ocha, nina, via, putri, riana, yoan,

mita, nur, ira, teo, patil, ocol, okta, doko, tiwi, echa, umu, tia, novi, dwi,

chimut, sika, ine, triyuni, yunita, reta, bulan, ridho, yunike, rangga, debora,

siska, lae novrit, fahmi, reza , remed, sandi, wildan, omen, vbe, yudi, fais,

ayu, juli, betri, hanif, yang telah memberikan dukungan, motivasi, semoga

kita selalu sukses dan tetap semangat.

9. Adik - adik dan kakak - kakak tingkat di Jurusan Teknik Kimia, yang banyak

memberikan warna-warni selama baerada di kampus.

10. Semua pihak yang telah banyak membantu dalam penyelesaian tugas akhir ni.

Akhir kata penulis berharap Laporan Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi

banyak pihak. Terima kasih.

Bandar Lampung, 2 Februari 2018

Penulis

ii

DAFTAR ISI

Halaman

ABSTRAK .................................................................................................................... i

DAFTAR ISI ................................................................................................................. ii

DAFTAR TABEL ......................................................................................................... vi

DAFTAR GAMBAR ..................................................................................................... ix

I. PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang.......................................................................................... 1

1.2 Keugnaan Produk...................................................................................... 1

1.3 Kapasitas produk...................................................................................... 2

1.3.1 Data import dalam negri................................................................... 2

1.4 Lokasi Pabrik............................................................................................. 5

1.4.1 Bahan Baku....................................................................................... 5

1.4.2 Sarana Transportasi........................................................................... 6

1.4.3 Letak pasar......................................................................................... 6

1.4.4 Unit Pendukung (UTILITAS)............................................................ 6

1.4.5 Tenaga Kerja dan Ahli........................................................................ 7

1.4.6 Kondisi Tanah dan Daerah................................................................. 7

II. DESKRIPSI PROSES

2.1 Proses Produksi............................................................................................ 8

2.1.1 Tinjauan Proses................................................................................... 8

2.1.2 Pemilihan Proses................................................................................. 9

2.2 Proses Pembentukan KClO3......................................................................... 18

2.3 Uraian Proses................................................................................................ 19

III. SPESIFIKASI BAHAN BAKU dan PRODUK

3.1 Bahan Baku.................................................................................................. 21

3.2 Produk .......................................................................................................... 22

IV. NERACA MASSA dan ENERGI

4.1 Neraca Massa............................................................................................... 26

4.1.1 Neraca Massa disekitar Dissolving Tank 1 (DT-101)......................... 26

4.1.2 Neraca Massa disekitar Reaktor Elektrolisis (RE-201)....................... 27

4.1.3 Neraca Massa disekitar Desaturator (DS-301) ..……......................... 28

4.1.4 Neraca Massa disekitar Cristalizer 1 (CR-302)................................... 29

4.1.5 Neraca Massa disekitar Centrifuge 1 (CF-303)................................... 30

4.1.6 Neraca Massa disekitar Centrifuge 2 (CF-304)................................... 31

4.1.7 Neraca Massa disekitar Dissolving Tank 2 (DT-305)......................... 32

iii

4.1.8 Neraca Massa disekitar Decanter (DC-306)…………........................ 33

4.1.9 Neraca Massa disekitar Mixing Tank 1 (MT-307)….......................... 34

4.1.10 Neraca Massa disekitar Cristalizer 2 (CR-308)................................. 35

4.1.11 Neraca Massa disekitar Centrifuge 3 (CF-309)................................. 36

4.1.11 Neraca Massa disekitar Centrifuge 4 (CF-310)................................. 37

4.2 Neraca Panas................................................................................................. 38

4.2.1 Neraca Panas disekitar Dissolving Tank 1 (DT-101)......................... 38

4.2.2 Neraca Panas disekitar Reaktor Elektrolisis (RE-201)....................... 39

4.2.3 Neraca Panas disekitar Desaturator (DS-301) ………......................... 40

4.2.4 Neraca Panas disekitar Cristalizer 1 (CR-302)................................... 41

4.2.5 Neraca Panas disekitar Centrifuge 1 (CF-303)................................... 42

4.2.6 Neraca Panas disekitar Centrifuge 2 (CF-304)................................... 43

4.2.7 Neraca Panas disekitar Dissolving Tank 2 (DT-305)......................... 44

4.2.8 Neraca Panas disekitar Cooler (CO-401)………................................ 45

4.2.9 Neraca Panas disekitar Decanter (DC-306)…………........................ 46

4.2.10 Neraca Panas disekitar Heater (HT-402)…….................................. 47

4.2.11 Neraca Panas disekitar Mixing Tank 1 (MT-307)............................ 48

4.2.12 Neraca Panas disekitar Cristalizer 2 (CR-308)................................. 49

4.1.13 Neraca Panas disekitar Centrifuge 3 (CF-309)................................. 50

4.1.14 Neraca Panas disekitar Centrifuge 4 (CF-310)................................. 51

V. SPESIFIKASI ALAT

5.1 Sesifikasi Alat Unit Proses........................................................................... 52

5.1.1 Solid Storage (SS-101)......................................................................... 52

5.1.2 Dissolving Tank 1 (DT-101)............................................................... 53

5.1.3 Reaktor Elektrolisis (RE-201)............................................................. 54

5.1.4 Desaturator Tank (DS-301).................................................................. 56

5.1.5 Cryztallizer 1 (CR-302)…..…............................................................. 57

5.1.6 Centrifuge 1 (CF-303)………............................................................. 59

5.1.7 Centrifuge 2 (CF-304)………............................................................. 60

5.1.8 Dissolving Tank 2 (DT-305)............................................................... 61

5.1.9 Decanter (DC-306).............................................................................. 63

5.1.10 Mixing Tank (MT-307)..................................................................... 64

5.1.11 Cryztallizer 2 (CR-308)....…............................................................. 66

5.1.12 Centrifuge 3 (CF-309)…..…............................................................. 68

5.1.13 Centrifuge 4 (CF-310)…..…............................................................. 69

5.1.14 Cooler (CO-401)............................................................................... 70

5.1.15 Heater (HT-402)............................................................................... 71

5.1.16 Belt Conveyor (BC-101)................................................................... 72

5.1.17 Hopper (HP-101)............................................................................... 72

5.1.18 Backet Elevator (BE-101)................................................................. 73

5.1.19 Solid Storage (SS-102)...................................................................... 74

5.1.20 Pompa Larutan (P-101)...................................................................... 75

iv

VI. UTILITAS dan PENGOLAHAN LIMBABH

6.1 Unit Pendukung Proses................................................................................ 76

6.1.1 Unit Pengolahan air (Water Treatment Unit)..................................... 76

6.1.2 Air Untuk Keperluan dan Sanitasi...................................................... 83

6.1.3 Chiling Water (Air Pendingin)........................................................... 84

6.1.4 Air Besbas Mineral (Demineralized Water)....................................... 86

6.1.5 Penyediaan Kukus (Steam).................................................................. 89

6.2 Sistem Pembangkit Tenaga Listrik ............................................................. 92

6.3 Sistem Penyedia Bahan Bakar .................................................................... 92

6.4 Sistem Penyediaan Udara Tekanan ............................................................ 93

6.5 Pengolahan Limbah .................................................................................... 93

6.6 Laboratorium ............................................................................................... 98

6.6.1Laboratorium Fisika............................................................................. 100

6.6.2 Laboratorium Analitik......................................................................... 100

6.6.3 Laboratorium Penelitian dan Pengembangan...................................... 100

6.6.4 Laboratorium Analisa Air.................................................................... 101

6.6.5 Alat Analisa......................................................................................... 102

6.7 Instrumen dan Pengendalian Proses............................................................. 102

VII. LOKASI dan TATA LETAK PABRIK

7.1 Landasan Teori............................................................................................. 105

7.1.1 Faktor-faktor Utama............................................................................ 106

7.1.2 Faktor Skunder.................................................................................... 107

7.2 Lokasi Pabrik .............................................................................................. 110

7.3 Tata Letak Pabrik ........................................................................................ 112

7.4 Perincian Luas Tanah ................................................................................. 113

VIII. SISTEM MANAJEMEN dan OPERASI PERUSAHAAN

8.1 Bentuk Perusahaan ...................................................................................... 117

8.2 Struktur Organisasi Perusahaan................................................................... 120

8.3 Tugas dan Wewenang.................................................................................. 122

8.4 Pembagian Jam Kerja Kayawan ................................................................. 126

8.5 Pengolahan Karyawan dan Jumlah Karyawan ........................................... 129

8.6 Status Karyawan dan Sistem Penggajian ................................................... 134

8.7 Kesejahteraan Karyawan ............................................................................ 135

8.8 Manajemen Produksi .................................................................................. 140

IX. Investasi dan Evaluasi Ekonomi

9.1 Investasi ......................................................................................................... 144

9.2 Evaluasi Ekonomi ......................................................................................... 148

9.3 Discounted Cash Flow (DCF)........................................................................ 150

v

X. SIMPULAN dan SARAN

10.1 Simpulan ...................................................................................................... 152

10.2 Saran ............................................................................................................ 153

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN

LAMPIRAN A PERHITUNGAN NERACA MASSA

LAMPIRAN B PERHITUNAN NERACA ENERGI

LAMPIRAN C SPESIFIKASI PERALATAN

LAMPIRAN D UTILITAS

LAMPIRAN E INVESTASI DAN EVALUASI EKONOMI

LAMPIRAN F TUGAS KHUSUS

vi

DAFTAR TABEL

Tabel Halaman

1.1 Pabrik Penguna KClO3 di Indonesia............................................................................... 2

1.2 Data Import KClO3 di Indonesia Tahun 2011-2015....................................................... 3

2.1 Daftar Hara Bahan Baku dan Produk............................................................................. 9

2.2 Data Entalphi dan Energi Bebas Gibbs bahan baku dan produk pada 298 K................ 9

2.3 Data Entalphi dan Energi Bebas Gibbs bahan baku dan produk pada 298 K................ 9

2.4 Data Entalphi dan Energi Bebas Gibbs Reaksi.............................................................. 13

2.5 Data Entalphi dan Energi Bebas Gibbs Reaksi.............................................................. 17

2.8 Tinjauan Pemilihan Proses............................................................................................. 18

4.1.1 Neraca Massa disekitar Dissolving Tank 1 (DT-101)………………......................... 26

4.1.2 Neraca Massa disekitar Reaktor Elektrolisis (RE-201) ………………...................... 27

4.1.3 Neraca Massa disekitar Desaturator (DS-301) ..……................................................. 28

4.1.4 Neraca Massa disekitar Cristalizer 1 (CR-302)........ .................................................. 29

4.1.5 Neraca Massa disekitar Centrifuge 1 (CF-303)............................. ............................. 30

4.1.6 Neraca Massa disekitar Centrifuge 2 (CF-304)................................... ....................... 31

4.1.7 Neraca Massa disekitar Dissolving Tank 2 (DT-305)................................................. 32

4.1.8 Neraca Massa disekitar Decanter (DC-306)…………....................... ..................... 33

4.1.9 Neraca Massa disekitar Mixing Tank 1 (MT-307)………………….......................... 34

4.1.10 Neraca Massa disekitar Cristalizer 2 (CR-308)......................................................... 35

4.1.11 Neraca Massa disekitar Centrifuge 3 (CF-309)......................................................... 36

4.1.11 Neraca Massa disekitar Centrifuge 4 (CF-310)......................................................... 37

4.2.1 Neraca Panas disekitar Dissolving Tank 1 (DT-101).................................................. 38

4.2.2 Neraca Panas disekitar Reaktor Elektrolisis (RE-201)................................................ 39

4.2.3 Neraca Panas disekitar Desaturator (DS-301) ………......................... …………….. 40

4.2.4 Neraca Panas disekitar Cristalizer 1 (CR-302)............................................................ 41

4.2.5 Neraca Panas disekitar Centrifuge 1 (CF-303)............................................................ 42

4.2.6 Neraca Panas disekitar Centrifuge 2 (CF-304)............................................................ 43

4.2.7 Neraca Panas disekitar Dissolving Tank 2 (DT-305).................................................. 44

4.2.8 Neraca Panas disekitar Cooler (CO-401)………........................................................ 45

4.2.9 Neraca Panas disekitar Decanter (DC-306)…………................................................ 46

4.2.10 Neraca Panas disekitar Heater (HT-402)…….......................................................... 47

4.2.11 Neraca Panas disekitar Mixing Tank 1 (MT-307).................................................... 48

vii

4.2.12 Neraca Panas disekitar Cristalizer 2 (CR-308).......................................................... 49

4.1.13 Neraca Panas disekitar Centrifuge 3 (CF-309).......................................................... 50

4.1.14 Neraca Panas disekitar Centrifuge 4 (CF-310).......................................................... 51

5.1.1 Solid Storage (SS-101)................................................................................................ 52

5.1.2 Dissolving Tank 1 (DT-101)....................................................................................... 53

5.1.3 Reaktor Elektrolisis (RE-201)..................................................................................... 54

5.1.4 Desaturator Tank (DS-301)......................................................................................... 56

5.1.5 Cryztallizer 1 (CR-302)…..…..................................................................................... 57

5.1.6 Centrifuge 1 (CF-303)………..................................................................................... 59

5.1.7 Centrifuge 2 (CF-304)………..................................................................................... 60

5.1.8 Dissolving Tank 2 (DT-305)....................................................................................... 61

5.1.9 Decanter (DC-306)...................................................................................................... 63

5.1.10 Mixing Tank (MT-307)............................................................................................. 64

5.1.11 Cryztallizer 2 (CR-308)....…..................................................................................... 66

5.1.12 Centrifuge 3 (CF-309)…..…..................................................................................... 68

5.1.13 Centrifuge 4 (CF-310)…..…..................................................................................... 69

5.1.14 Cooler (CO-401)........................................................................................................ 70

5.1.15 Heater (HT-402)........................................................................................................ 71

5.1.16 Belt Conveyor (BC-101)........................................................................................... 72

5.1.17 Hopper (HP-101)....................................................................................................... 72

5.1.18 Backet Elevator (BE-101)......................................................................................... 73

5.1.19 Solid Storage (SS-102)............................................................................................. 74

5.1.20 Pompa Larutan (P-101)............................................................................................ 75

6.1Kebutuhan Air Pabrik.................................................................................................... 77

6.2 Peralatan yang Membutuhkan Air Pendingin............................................................... 85

6.3 Peralatan yang Membutuhkan Steam........................................................................... 89

6.4 Syarat-Syarat Kualitas (Mutu) Air Limbah.................................................................. 94

6.5 Tinggkat Kebutuhan Informasi dan Sistem Pengendalian............................................ 103

6.6 Pengendalian Variabel Utama Proses........................................................................... 104

7.1 Penentuan Luas Tanah......................................................................................... ......... 113

8.1 Jadwal Pembagian Jam Kerja Karyawan Shift.............................................................. 128

8.2 Jumlah Karyawan.......................................................................................................... 129

8.3 Jumlah Operator Berdasarkan Jenis Alat Proses........................................................... 131

8.4 Jumlah Operator Berdasarkan Jenis Alat Utilitas.......................................................... 132

viii

8.5 Perincian Jumlah Karyawan Berdasarkan Jabatan........................................................ 133

9.1 Fixed Capitak Investement............................................................................................ 144

9.2 Manufacturing Cost....................................................................................................... 147

9.3 General Expenses.......................................................................................................... 148

9.4 Hasil Uji Kelayakan Ekonomi....................................................................................... 151

DAFTAR GAMBAR

ix

Gambar Halam

1.1 Import KClO3 di Indonesia Tahun 2011-2015............................................................. 4

4.1.1 Diagram Alir Dissolving Tank 1 (DT-101)………………................ ...................... 26

4.1.2 Diagram Alir Reaktor Elektrolisis (RE-201) ……………….................................... 27

4.1.3 Diagram Alir Desaturator (DS-301) ..……............................................................... 28

4.1.4 Diagram Alir Cristalizer 1 (CR-302)........ ................................................................ 29

4.1.5 Diagram Alir Centrifuge 1 (CF-303)............................. ......................... ................. 30

4.1.6 Diagram Alir Centrifuge 2 (CF-304)................................... ......... ........................... 31

4.1.7 Diagram Alir Dissolving Tank 2 (DT-305)................................. ............................. 32

4.1.8 Diagram Alir Decanter (DC-306)…………....................... .................. .................. 33

4.1.9 Diagram Alir Mixing Tank 1 (MT-307)…………………................... .................... 34

4.1.10 Diagram Alir Cristalizer 2 (CR-308)..................................... ................................. 35

4.1.11 Diagram Alir Centrifuge 3 (CF-309)................................................. ..................... 36

4.1.11 Diagram Alir Centrifuge 4 (CF-310)..................................................... ................. 37

4.2.1 Diagram Alir Dissolving Tank 1 (DT-101).................................... ........................... 38

4.2.2 Diagram Alir Reaktor Elektrolisis (RE-201)..................................... ........................ 39

4.2.3 Diagram Alir Desaturator (DS-301) ………...................................... …………….. 40

4.2.4 Diagram Alir Cristalizer 1 (CR-302)........................................... .............................. 41

4.2.5 Diagram Alir Centrifuge 1 (CF-303)............................................... .......................... 42

4.2.6 Diagram Alir Centrifuge 2 (CF-304).................................... ..................................... 43

4.2.7 Diagram Alir Dissolving Tank 2 (DT-305).................................. ............................. 44

4.2.8 Diagram Alir Cooler (CO-401)……….................................. ................................... 45

4.2.9 Diagram Alir Decanter (DC-306)………….......................... ................................... 46

4.2.10 Diagram Alir Heater (HT-402)……..................................... .................................. 47

4.2.11 Diagram Alir Mixing Tank 1 (MT-307).................................. ............................... 48

4.2.12 Diagram Alir Cristalizer 2 (CR-308)..................................... .................................. 49

4.1.13 Diagram Alir Centrifuge 3 (CF-309)........................................ ............................... 50

4.1.14 Diagram Alir Centrifuge 4 (CF-310)...................................... ................................. 51

6.1 Diagram Alir Pengolahan Air....................................................................................... 78

7.1 Peta Pulau Jawa............................................................................................................ 114

7.2 Lokasi Pabrik................................................................................................................ 115

7.3 Tata Letak Peralatan dan Faselitas Pendukung............................................................. 115

7.4 Tata Letak Peralatan Proses.......................................................................................... 116

x

8.1 Sistem Oranisasi Perusahaan........................................................................................ 121

9.1 Kurva Break Even Point dan Shut Dwon Point ........................................................... 150

9.2 Kurva Cummulative Cash Flow Metode (DCF)........................................................... 151

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Potasium Klorat (KClO3) adalah suatu senyawa kimia yang mempunyai

rumus molekul KClO3. Senyawa ini berbentuk padat berwarna putih.

Pembuatan KClO3 dapat dilakukan dengan mengelektrolisi KCl sehingga

mendapatkan KClO3.

Selama ini untuk memenuhi kebutuhan KClO3 di Indonesia, pemerintah

masih mengandalkan impor luar negeri. Ketergantungan impor ini

menyebabkan berkurannya devisa negara sehingga diperlukan suatu usaha

untuk mengatasi ketergantungan tersebut, sehingga perlu didirikan industri

KClO3 di Indonesia.

1.2 Kegunaan Produk

Potasium Klorat (KClO3) sangat diperlukan oleh berbagai industri kimia di

Indonesia karena banyak dipergunakan secara luas pada bidang industri

kimia proses, seperti pada industri pembuatan kembang api, korek api,

petasan, disinfectant, dan campuran dalam pupuk yang merangsang

perkembangan bunga pada tanaman kelengkeng di luar musim berbuah.

2

Berikut akan disajikan berapa pengguna KClO3 di Indonesia.

Tabel 1.1 Pabrik Pengguna KClO3 di Indonesia

No Nama Produk Nama Pabrik

1 Korek Api Java Mach Factory

2

3

Kembang Api

Desinfektan

PT. Mulia Fireworks

PT.SHS International

4

5

Bahan Peledak

Campuran Pupuk

PT. Pradad

PT. Sarana Agri

(Sumber: Gratachem, 2017)

Untuk memenui kebutuhan KClO3 Indonesia masih mengimpor dari luar

negeri seperti Tiongkok, dan India, hal ini dikarenakan belum adanya

pabrik KClO3 di Indonesia.

1.3 Kapasitas Produk

1.3.1 Data Impor dalam Negeri

Untuk mengurangi ketergantungan impor, perlu didirikan pabrik

Potasium Klorat dengan kapasitas yang memadai. Berikut ini

adalah tabel yang menunjukkan data impor Potasium Klorat dari

tahun 2011-2015.

3

Tabel 1.2 Data impor KClO3 di Indonesia tahun 2011 - 2015

Tahun Kebutuhan (kg/tahun)

2011 19.093.10

2012 21.237.51

2013 23.949.36

2014 23.283.31

2015 25.092.49

(Sumber: BPS, 2016)

Dari data pada tabel 1.2 di atas dapat diketahui bahwa kebutuhan KClO3 di

Indonesia masih cukup tinggi, walaupun pada tahun 2014 mengalami

penurunan. Penurunan impor KClO3 di Indonesia dipengaruhi oleh adanya

penggunaan KClO4 sebagai bahan baku alternatif dalam industri bahan

peledak, sehingga total produksi KClO3 mengalami penurunan. Dari data

pada tabel 1.2 di atas dapat diketahui bahwa kebutuhan KClO3 di

Indonesia masih cukup tinggi.

4

Gambar 1.1 Impor KClO3 di Indonesia tahun 2011 – 2015

Untuk menghitung kebutuhan impor KClO3 tahun berikutnya digunakan

persamaan berikut:

y = ax2 + bx + c

keterangan :

y= Kebutuhan import ton/tahun

x= Tahun ke-

b= Intercept

a= Gradien garis miring

c= konstanta

Diperoleh persamaan garis lurus y = -1E+06x2 + 1E+07x + 3E+07

(ton/tahun)

y = -289170x2 + 3E+06x + 2E+07

0.00

5000000.00

10000000.00

15000000.00

20000000.00

25000000.00

30000000.00

0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00

Chart Title

5

Dari persamaan di atas diketahui bahwa kebutuhan import KClO3 di

Indonesia pada tahun 2024 adalah :

y = y = -1E+06x2 + 1E+07x + 3E+07

y = 38.680 ton

Berdasarkan pertimbangan di atas dan berbagai persaingan yang akan

tumbuh pada tahun 2024 maka kapasitas KClO3 yang direncanakan

sebesar 75% dari kebutuhan impor KClO3 yaitu sebesar 30.000

Ton/Tahun.

1.4 Lokasi Pabrik

Penentuan lokasi pabrik adalah merupakan hal yang penting bagi

pendirian suatu pabrik karena akan mempengaruhi kedudukan pabrik

tersebut dalam persaingan dan menentukan kelangsungan hidup pabrik

tersebut. Lokasi pendirian pabrik KClO3 dengan kapasitaas 30.000

ton/tahun dipilih di daerah Jl. Raya Bungah Dukuh, Kabupaten Gresik,

Propinsi Jawa Timur. Faktor-faktor yang mempengaruhi penentuan lokasi

pabrik adalah sebagai berikut :

1.4.1 Bahan Baku

Bahan baku merupakan kebutuhan utama bagi kelangsungan

produksi suatu pabrik sehingga penyediaan bahan baku sangat

diprioritaskan. KCl direncanakan diperoleh dari impor luar negeri.

6

1.4.2 Sarana Transportasi

Ketersediaan transportasi yang mendukung distribusi produk dan

bahan baku baik melalui laut maupun darat. Sehingga daerah yang

akan dijadikan lokasi pabrik haruslah mempunyai fasilitas

transportasi yang memadai dan biaya untuk transportasi dapat

ditekan sekecil mungkin. Di daerah Jawa Timur, fasilitas

transportasi sangat mendukung, seperti: jalan pantura, jalan tol

Gresik-Surabaya, Pelabuhan Tanjung Perak-Surabaya, serta

Pelabuhan Ketapang-Banyuwangi.

1.4.3 Letak Pasar

Pabrik didirikan untuk memenuhi kebutuhan dalam negeri.

Industri-industri kimia yang menggunakan KClO3 sebagai bahan

baku banyak terdapat di daerah Jawa sehingga pemasaran produk

lebih dekat.

1.4.4 Unit Pendukung (UTILITAS)

Persediaan air untuk kebutuhan pabrik di daerah Gresik tersedia

dalam jumlah yang cukup besar, karena daerah tersebut merupakan

daerah yang cukup dekat dengan aliran sungai.

Untuk kebutuhan seperti listrik dapat dipenui dari PLN, dengan

adanya jaringan PLN transmisi Jawa-Bali dan generator

diupayakan sendiri sedangkan kebutuhan air dipenuhi oleh pihak

7

pengelola kawasan industri Gresik terutama diperoleh dari sumber

air Sungai Brantas dan Sungai Bengawan Solo.

1.4.5 Tenaga Kerja dan Ahli

Tenaga kerja di Indonesia tidak begitu sulit diperoleh, begitu juga

di daerah ini, yang memiliki sumber daya manusia dalam

tingkatan, baik dalam tingkatan sarjana, menengah ataupun buruh

kasar maupun tenaga trampil. Jawa Timur merupakan daerah

industri yang tingkat krpadatan penduduknya tinggi. Selain itu juga

terdapat universitas-universitas ternama sehingga tenaga kerja

berpendidikan tinggi, menengah, maupun tenaga kerja trampil

dapat tercukupi.

1.4.6 Kondisi Tanah dan Daerah

Kondisi tanah yang relatif masih luas dapat merupakan tanah datar,

dengan kondisi iklim yang relatif stabil sepanjang tahun sangat

menguntungkan. Di samping itu, Gresik merupakan salah satu

kawasan industri di Indonesia sehingga pengaturan dan

penanggulangan mengenai dampak lingkungan dapat dilaksanakan

dengan baik. Juga perlu dipilih lokasi pabrik yang masih

memungkinkan untuk pengembangan area pabrik. Hal ini berkaitan

dengan kemungkinan pengembangan pabrik di masa yang akan

datang.

8

BAB II

DESKRIPSI PROSES

2.1 Proses Produksi

Potassium Chlorate atau Potasium Klorat (KClO3) dapat dibuat dengan

beberapa proses dengan bahan baku yang berbeda pula. Untuk menentukan

proses yang paling menguntungkan, kita harus meninjau beberapa proses

dalam pembuatan KClO3.

2.1.1 Tinjauan Proses

1) Proses elektrolisis menggunakan KCl

Dilakukan dengan satu tahap:

KCl(aq) + 3H2O(l) KClO3(aq) + 3H2(g)

2) Proses dengan menembakan gas klorin pada KOH

Dilakukan dengan dua tahap:

3Cl2(g) + 6KOH(aq) KClO3(aq ) + 5KCl(aq) + 3H2O(l)

9

2.1.2 Pemilihan Proses

Tabel 2.1. Daftar harga bahan baku dan produk

Komponen BM

(kg/kmol)

Harga

(US $/kg)

H2(g) 2,016 0,15

Cl2(g) 70,906 0,4

KCl(s) 74.551 0,5

KOH(s) 56,105 1

KClO3(s) 122,548 1,03

(Sumber: Alibaba;indiamart, 2017)

Tabel 2.2. Data entalpi dan energi bebas gibbs bahan baku dan

produk pada 298 K

Komponen Cp

∆𝑯f298

(KJ/mol)

∆𝑮f298

(KJ/mol)

KCl(aq) 0 -100,164 -98,76

H2O(l) 75,3 -285,83 -231,129

Cl2(g) 33,9 - -

KOH(aq) - -482,37 -440,5

(Smith,2001)

Tabel 2.3. Data entalpi dan energi bebas gibbs bahan baku dan produk

Komponen Cp

∆𝑯f298

(KJ/mol)

∆𝑮f298

(KJ/mol)

KClO3(aq) - -870,35 -930,29

KCl(aq) 0 -100,164 -98,76

H2(l) 75,29 0 0

H2O(l) 0 -285,83 -231,129

(Bigler P,1998)

10

1) Proses elektrolisis menggunakan KCl

Tahap Reaksi di dalam reaktor elektrolisis

KCl(aq) + 3H2O(l) KClO3 (aq) + 3H2(g)

Konversi reaksi: 87%

Mol KClO3 = Massa KClO3

BM KClO3 =

30.000.000 𝑘𝑔/𝑡ℎ

122,548 𝑘𝑔/𝑘𝑚𝑜𝑙

= 30,909 kmol/jam

Massa KClO3 = Mol KClO3 × BM KClO3

=30,909Kmol/jam× 122,548 kg/kmol

= 3787,879 kg/jam

Stoikiometri:

KCl 3H2O KClO3 3H2

Mula-mula 35,528 kmol/Jam 106,5828kmol/Jam

Bereaksi 30,909 kmol/Jam 92,727 kmol/Jam

Sisa 4,6186 kmol/Jam 13,85576 kmol/Jam 30,909 kmol/Jam 92,727kmol/Jam

Konversi = Mol KClO3 yang terbentuk

Mol KCl yang di umpankan

87% = 30,909 kmol/jam

Mol KCl

Mol KCl = 30,909 kmol/jam

0,87 = 35,528 kmol/jam

Massa KCl = 35,528 kmol/jam × 74,551 kg/kmol

= 2.648,647 kg/jam

Mol KCl sisa = 4,619 kmol/jam

Massa KCl sisa= 4,619 kmol/jam × 74,551 kg/kmol

= 344,351 kg/jam

11

Mol H2O = 106,584 kmol/jam

Massa H2O = 106,584 kmol/jam ×18,015 kg/kmol

= 1.920,111 kg/jam

Mol H2O sisa = 13,857 kmol/jam

Massa H2O sisa= 15,93 kmol/jam × 18,015 kg/kmol

= 249,634 kg/jam

Mol H2 = 92,727 kmol/jam

Massa H2 = 92,727 kmol/jam × 2,016 kg/kmol

= 45,996 kg/jam

Ditinjau dari segi ekonomi:

Untuk harga jual produk KClO3 selama setahun operasi

Produk KClO3 yang diinginkan = 30.000.000 kg/th

Durasi Produksi per tahun = 330 hari = 7.920 jam

Harga KClO3 = Rp.13.749 /kg

Produksi KClO3 /jam = 3787,879 kg

Harga jual produk KClO3 /jam = Rp. 52.081.326

Harga KClO3 / 1 tahun produksi = Rp. 412.484.100.000,-

Untuk harga bahan baku KCl yang digunakan dalam produksi

Asumsi durasi Start Up = 1 jam

Harga KCl = Rp. 6.675 / kg

KCl yang dibutuhkan = 2.648,647 kg

Modal yang dibutuhkan = Rp. 17.678.394

KCl yang tidak terkonversi = 344,351 kg

12

Maka, untuk 7.919 jam selanjutnya (running)

KCl yang dibutuhkan = 2.304,296 kg

Modal untuk 1 jam running = Rp. 15.380.203

Maka, modal yang harus dikeluarkan untuk produksi selama

setahun (330 hari) yakni:

Modal = Modal start up + ( modal running x 7.919 jam)

= Rp.17.678.394 + (Rp.15.380.203 x 7.919)

= Rp. 121.813.502.658

Maka, dapat diketahui keuntungannya dengan cara:

Harga jual KClO3 / tahun – Modal bahan baku/ tahun

= Rp. 412.484.100.000 - Rp. 121.813.502.658

= Rp. 290.670.597.342,- / tahun

Disimpulkan bahwa dengan menggunakan proses ini, setidaknya

dapat diperoleh keuntungan sebesar kurang-lebih hampir 300

miliyar rupiah/ tahun.

Ditinjau dari segi termodinamika

∆𝐻𝑅 = ∆𝐻𝑓 𝑃𝑟𝑜𝑑𝑢𝑘 − ∆𝐻𝑓 𝑟𝑒𝑎𝑘𝑡𝑎𝑛

∆𝐻𝑅 = ∆𝐻𝑓 + ∫ ∆𝐶𝑝. 𝑑𝑇

𝑇

𝑇0

∆𝐻𝑓 = ∆𝐻𝑓 𝑃𝑟𝑜𝑑𝑢𝑘 − ∆𝐻𝑓 𝑟𝑒𝑎𝑘𝑡𝑎𝑛

∆𝐺𝑅 = ∆𝐻𝑓 −𝑇

𝑇0 (∆𝐻𝑓 − ∆𝐺0) + 𝑅 ∫

∆𝐶𝑝

𝑅𝑑𝑇 − 𝑅𝑇 ∫

∆𝐶𝑝

𝑅

𝑑𝑇

𝑇

𝑇

𝑇0

𝑇

𝑇0

13

Reaksi di dalam reaktor elektrolisis

KCl(aq) + 3H2O(l) KClO3 (aq) + 3H2(l)

∆𝐻𝑓 = 87,304 kj/kmol

∆𝐺𝑓 = -138,143 kj/kmol

Diketahui :

T reaksi : 63oC = 336,15 K

T ref : 25oC = 298,15 K

Tabel 2.4. Entalphi dan Energi bebas gibbs reaksi

Komponen Cp

(kj/kmol)

∆𝑯 r

(KJ/mol)

∆𝑮f

(KJ/mol)

KCl (aq) 1949,4 -26,0868 -244,001

H2O(aq) 75,0868 -282,977 -226,892

KClO3(aq) 3811,4 -866,539 -940,664

H2(g) 75,0866 1,0991 0

Sehingga di dapat entalphi dan energi bebas gibbs:

∆𝐻𝑟 = 11,776 kj/kmol

∆𝐺𝑟 = -15.987 kj/kmol

14

2) Proses dengan menembakkan gas klorin pada KOH

Tahapan reaksi di dalam reaktor Bubble

3Cl2(g) + 6KOH(aq) KClO3(aq) + 5KCl(aq) + 3H2O(l)

Konversi reaksi: 65%

Mol KClO3 = Massa KClO3

BM KClO3

= 30.000.000 𝑘𝑔/𝑡ℎ

122,548 𝑘𝑔/𝑘𝑚𝑜𝑙= 30,909 kmol/jam

Massa KClO3 = Mol KClO3 × BM KClO3

= 30,909Kmol/jam× 122,548 kg/kmol

= 3787,879 kg/jam

Reaksi di reaktor Bubble

3Cl2(g) + 6KOH(aq) KClO3(aq) + 5KCl(aq) + 3H2O(l)

Stoikiometri

3Cl2(g) 6KOH(aq) KClO3(aq) 5KCl(aq) 3H2O(l)

Mula-mula 23,776 kmol/Jam 47,552 kmol/Jam

Bereaksi 15,454 kmol/Jam 30,909 kmol/Jam

Sisa 8,321 kmol/Jam 16,643 kmol/Jam 30,909 kmol/Jam 154,545kmol/Jam 92,727kmol/jam

Konversi = Mol KClO3 yang terbentuk

Mol KOH yang di umpankan

65% = 30,909 kmol/jam

Mol KOH

Mol KOH = 30,909 kmol/jam

0,65 = 47,552 kmol/jam

Massa KOH = 47,552 kmol/jam × 56,105 kg/kmol

= 2.667,922 kg/jam

15

Mol KOH sisa = 16.643 kmol/jam

Massa KOH sisa = 16.643 kmol/jam × 56,105 kg/kmol

= 933,772 kg/jam

Mol Cl2 = 23,776 kmol/jam

Massa Cl2 = 23,776 kmol/jam × 70,906 kg/kmol

= 1.685,872 kg/jam

Mol Cl2 sisa = 8.321,654 kmol/jam

Massa Cl2 sisa = 8.321,654 kmol/jam × 70,906 kg/jam

= 590,055 kg/jam

Ditinjau dari segi ekonomi:

Untuk harga jual produk KClO3 selama setahun operasi

Produk KClO3 yang diinginkan = 30.000.000 kg/th

Durasi Produksi per tahun = 330 hari = 7.920 jam

Harga KClO3 = Rp.13.749 /kg

Produksi KClO3 /jam = 3787,879 kg

Harga jual produk KClO3 /jam = Rp. 52.081.326

Harga KClO3 / 1 tahun produksi = Rp. 412.484.100.000,-

Untuk harga bahan baku KOH dan gas Cl2 yang digunakan dalam

produksi

Asumsi durasi Start Up = 1 jam

Harga KOH = Rp. 13.349 / kg

Harga gas Cl2 = Rp. 5.340 / kg

KOH yang dibutuhkan = 933,772 kg

16

Gas Cl2 yang dibutuhkan = 1.685,872 kg

Modal untuk KOH = Rp. 35.614.094

Modal untuk gas Cl2 = Rp. 9.001.882

Modal yang dibutuhkan = Rp. 44.615.976

KOH yang tidak terkonversi = 933,773 kg

Gas Cl2 tidak terkonversi = 590,055 kg

Maka, untuk 7.919 jam selanjutnya (running)

KOH yang dibutuhkan = 1.734,149 kg

Gas Cl2 yang dibutuhkan = 1.095,817 kg

Modal untuk 1 jam running = Rp. 29.000.384

Maka, modal yang harus dikeluarkan untuk produksi selama

setahun (330 hari) yakni:

Modal = Modal start up + ( modal running x 7.919 jam)

= Rp. 44.615.976 + (Rp. 29.000.384 x 7.919)

= Rp. 229.698.658.485

Maka, dapat diketahui keuntungannya dengan cara:

Harga jual KClO3 / tahun – Modal bahan baku/ tahun

= Rp. 412.484.100.000 - Rp. 229.698.658.485,39

= Rp. 182.785.441.515,- / tahun

Disimpulkan bahwa dengan menggunakan proses ini, setidaknya

mendapat keuntungan sebesar kurang-lebih 180 miliyar rupiah/

tahun.

17

Ditinjau dari segi termodinamika

Reaksi di dalam reaktor Bubble

3Cl2(g) + 6KOH(aq) KClO3(aq) + 5KCl(aq) + H2O(l)

∆𝐻𝑓 = -238,247 kj/kmol

∆𝐺𝑓 = -287,583 kj/kmol

Diketahui :

T reaksi : 70 oC = 343,15 K

T ref : 50oC = 323,15 K

Tabel 2.5. Entalphi dan Energi bebas gibbs reaksi

Komponen Cp

(kj/kmol)

∆𝑯 r

(KJ/mol)

∆𝑮f

(KJ/mol)

KCl (aq) 0 -436,500 -408,500

H2O(aq) 75,5530 -241.800 -228,600

KClO3(aq) 0 -870,350 -930,290

KOH(aq) 0 -232,630 -130.460

Cl2(g) 74,2300 0 0

Sehingga di dapat entalphi dan energi bebas gibbs:

∆𝐻𝑟 = 11,776 kj/kmol

∆𝐺𝑟 = 39.619 kj/kmol

18

2.2 Tinjauan Pemilihan Proses

Tabel 2.6 Hasil Resume pemilihan proses pembentukan KClO3

Parameter

Macam Proses

Bubbling Elektrolisis

Bahan baku utama Cl2 dan KOH KCl

Produk samping KCl dan H2O H2

Fase Reaksi Cair-Gas Cair-Cair

Suhu Operasi

Reaktor

70 ᴏC

Bubble

63 ᴏC

Elektrolisis

Konversi 65% 87%

Estimasi Modal Rp. 229.698.658.485,-/tahun Rp. 121.813.502.658,-/tahun

Estimasi Keuntungan Rp. 182.785.441.515,-/tahun Rp. 290.670.597.342,-/tahun

Toksisitas Bahan Gas Cl2 jika tidak sengaja

terhirup dapat menyebabkan

gangguan sistem perafasan.

KCl jika berkontak pada kulit

dapat menyebabkan iritasi

ringan/ gatal-gatal.

Dari tinjauan proses di atas, maka proses yang dipilih adalah proses

pembentukan Potassium Chlorate dengan proses elektrolisis KCl, dengan

pertimbangan sebagai berikut:

a. Kecenderungan akan bahan baku hanya pada KCl sehingga modal yang

dikeluarkan jauh lebih sedikit

b. Memiliki keuntungan yang lebih besar dengan modal yang lebih sedikit

c. Konversi produk reaktor elektrolisis yang lebih besar

d. Penanganan bahan baku yang lebih mudah dan cenderung lebih aman

19

2.3 Uraian Proses

Pada perencanaan pabrik potassium klorat ini dapat dibagi menjadi 3

unit pabrik, dengan pembagian :

1. Unit penyediaan bahan baku

Bahan baku KCl disimpan didalam silo kemudian dibawa screw

menuju tangki pencampuran untuk dilarutkan dengan air sebelum

dipompa menuju reaktor elektrolisis.

2. Unit Reaksi

Adapun uraian proses pembuatan potassium klorat ini adalah

sebagai berikut:

KCl dalam bentuk padat dengan kadar 99,20 % di larutkan

menggunakan air dan dipanaskan pada suhu 63oC dan tekanan 1

atm di dalam dissolving tank sehingga membentuk larutan kaluim

klorida. Kemudian larutan KCl di pompa menuju Reaktor

Elektrolisis pada suhu 63oC dan tekanan 1 atm sehingga

membentuk larutan KClO3 dan gas H2. Gas H2 keluaran dari reaktor

elektrolisis di simpan di dalam Hidrogen storage tank, yang

sebelumnya diturunkan temperaturnya dari 63oC menjadi -240oC

di condensor dan dinaikkan tekanannya dari 1 atm menjadi 13 atm

di kompresor.

Reaksi yang terjadi di reaktor elektrolisis :

KCl(aq) + 3H2O(l) KClO3(aq) + 3H2(g)

20

3. Unit pemurnian produk

Adapun uraian prosesnya sebagai berikut:

Hasil keluaran reaktor berupaa campuran larutan akan diumpankan

menuju Desaturator agar tingkat saturasi dari campuran tersebut

dapat dikurangi untuk mencegah munculnya kristal-krital

impurities saat nanti memasuki tahap kristalisasi. Kemudian

larutan KClO3 dan larutan-larutan sisa yang tidak bereaksi

diumpankan ke dalam Crystallizer pada suhu 30oC dan tekanan

lebih dari 1 atm. Kemudian keluaran dari Crystalizer dikirim ke

dalam centrifuge untuk dipisahkan antara produk yang diinginkan

dengan larutan yang akan di-recycle kembali ke dalam Dissolving

Tank.

Produk keluaran dari centrifuge akan dikirim ke gudang dan di-

packing sebelum dijual.

21

BAB III

SPESIFIKASI BAHAN BAKU DAN PRODUK

3.1 BAHAN BAKU

Kalium Chloride

Rumus molekul : KCl

Kemurnian : 99,80%

Bentuk fisik : Padat

Warna : putih

Bau : Tidak berbau

Berat Molekul : 74.51 kg/kmol

Melting Point : 770ᴏC

Boiling Point : 1420 ᴏC

Density : 1.984 g/cm3

Kelarutan dalam air : 21.74% (0oC)

25.39% (20oC)

36.05% (100oC)

Kelarutan : larut dalam gliserol, senyawa

alkali sedikit larut dalam

alcohol, tidak dalam eter

Keasaman (pKa) : ~7

22

Suseptibilitas magnetic (x) : -39.0.10-6 cm3/mol

Indeks bias (nD) : 1.4902 (589 nm)

( Perry 7ed : 1999)

Water

Berat molekul : 18,01528 gr/mol

Struktur Molekul : H2O

Kenampakan dan Bau : Cairan Tidak Berwarna (25oC 1

atm) dan tidak Berbau

Titik didih ( oC ) : 100 ( 1 atm )

Titik Leleh ( oC ) : 0 ( 1 atm )

Densitas fasa Cair ( g/cm3 ) : 999,972

Spesific Heat / Cp (J/kg.K) : 35,375

( Sumber : Ulmann, 2005 )

3.2 PRODUK

Potasium Chlorate

Rumus molekul : KClO3

Bentuk fisik : Padat

Warna : putih

Bau : Tidak berbau

Berat Molekul : 122,548 kg/kmol

Boiling point : 400oC (752oF ; 629 K)

Decompose

23

Melting point : 368oC (673oF ; 629 K)

Density : 2.32 g/cm3

Kerentanan magnetic : -42.8.10-6 cm3/mol

Indek Bias : 1.40835

Kelarutan dalam air : 3.13 g/100 mL (0oC)

4.46 g/100 mL (10oC)

8.15 g/100 mL (25oC)

13.21 g/100 mL (40oC)

53.51 g/100 mL (100oC)

183 g/100 mL (190oC)

2930 g/100 mL (330oC)

Struktur Kristal : monoklinik

Titik nyala : 400oC (752oF ; 673 K)

(Sumber : MSDS, 2015)

Hydrogen

Rumus molekul : H2

Bentuk fisik : Gas

Warna : Tidak berwarna

Bau : Tidak berbau

Berat Molekul : 2,16 kg/kmol

Melting Point : 13.99 K (-259.16oC ;

-434.49oF)

24

Boiling Point : 20.271 K (-252.879oC ;

- 423.182oF)

Density : 0.08988 g/L

(Sumber : MSDS, 2015)

BAB X

SIMPULAN DAN SARAN

10.1. Simpulan

Berdasarkan hasil analisis ekonomi yang telah dilakukan terhadap

Prarancangan Pabrik Potassium Chlorate dengan kapasitas 30.000 ton/tahun

dapat diambil kesimpulan sebagai berikut:

1. Percent Return on Investment (ROI) sebelum pajak 25,16 % dan sesudah

pajak sebesar 20,13 %.

2. Pay Out Time (POT) sesudah pajak 3,09 tahun.

3. Break Even Point (BEP) sebesar 46,21 % dan Shut Down Point (SDP)

sebesar 25,90 %, yakni batasan kapasitas produksi sehingga pabrik harus

berhenti berproduksi karena merugi.

4. Interest Rate of Return (IRR) sebesar 24 %, lebih besar dari suku bunga

bank saat ini, sehingga investor akan lebih memilih untuk menanamkan

modalnya ke pabrik ini daripada ke bank.

153

10.2. Saran

Berdasarkan pertimbangan hasil analisis ekonomi di atas, maka dapat

diambil kesimpulan bahwa Prarancangan Pabrik Potassium Chlorate dengan

kapasitas 30.000 ton/tahun layak untuk dikaji lebih lanjut dari segi proses

maupun ekonominya.

DAFTAR PUSTAKA

Anonimous. 2017. Peta Provinsi Gersik, Jawa Timur. Google Maps, 2017.

Diakses pada 20 November 2017 .

Anonimous. 2016. Kurs BI. (www.bi.go.id Desember 2017). Di akses Desember

2017

Alibaba Group. 2017. Product Price. http://www.alibaba.com. Diakses pada 27

September 2017.

Bachus, L and Custodio, A. 2003. Know and Understand CentrifugaI Pumps.

Bachus Company, Inc. Oxford: UK.

Badan Pusat Statistik, 2017, Statistic Indonesia, www.bps.go.id, Indonesia

Diakses 17 September 2017.

Banchero, Julius T., and Walter L. Badger. 1955. Introduction to Chemical

Engineering. McGraw Hill : New York.

Wayne E. Brooks, 1982. Continuous Process for the Direct Conversion of

Potassium Chloride to Potassium Chlorate by Elektrolisis, Philipihina.

Boonsongsup, L., Lisa, K., and Jr. Frederick, W.J. 1997. Kinetics of the Sulfation

of NaCl at Combustion Conditions. Department of Chemical Engineering,

Oregon State University. Corvallis. Oregon: 97331

Brown, G.George. 1950. Unit Operation 6ed. Wiley & Sons; USA.

Brownell, Lloyd E., and Edwin H. Young. 1959. Process Equipment Design. John

Wiley & Sons, Inc. : New York.

Cheremisinoff, N.P. 2002. Handbook of Water and Wastewater Treatment

Technologies. Butterworth-Heinemann: USA.

Coulson J.M., and J. F. Richardson. 2005. Chemical Engineering 4th edition.

Butterworth-Heinemann : Washington.

Couper, J.R. and Penney, W.R. 2005. Chemical Process Equipment Selection and

Design 2nd ed. Elsevier Inc.:USA.

Fogler, H. Scott. 1999. Elements of Chemical Reaction Envgineering. Prentice

Hall International Inc. : United States of America.

Garrett, Donald E. 2001. Sodium Sulfate Handbook of Deposits, Processing,

Properties, and Use. Academic Press: USA.

Geankoplis, Christie J. 1993. Transport Processes and Unit Operations 3rd

edition. Prentice Hall : New Jersey.

Goldberg, R.N. and Parker, V.B. 1985. Thermodynamics of Solution of S02(g) in

Water and of Aqueous Sulfur Dioxide Solutions. National Bureau of

Standards, Gaithersburg, MD: 20899

Himmeblau, David. 1996. Basic Principles and Calculation in Chemical

Engineering, Prentice Hall Inc, New Jersey.

Kern, Donald Q. 1965. Process Heat Transfer. Mcgraw-Hill Co. : New York.

Kirk, R.E and Othmer, D.F. 2006. Encyclopedia of Chemical Technologi, 4nd ed.,

vol. 17. John Wiley and Sons Inc. New York.

Levenspiel, Octave. 1995. Chemical Reaction Engineering 2nd edition. John

Wiley & Sons, Inc. : New York.

Marcelmulder, 1996 .Basic Principle membrane tecnology

Mc Cabe, W.L. and Smith, J.C. 1985. Operasi Teknik Kimia. Erlangga: Jakarta.

Megyesy, E.F. 1983. Pressure Vessel Handbook. Pressure Vessel Publishing Inc.,

USA.

Mullin, J.W. 2001. Crystallization 4th edition. Reed Educational and Professional

Publishing Ltd. Oxford: London.

Perry, Robert H., and Don W. Green. 1999. Perry’s Chemical Engineers’

Handbook 7th edition. McGraw Hill : New York.

Perry, Robert H., and Don W. Green. 2008. Perry’s Chemical Engineers’

Handbook 8th edition. McGraw Hill : New York.

Powell, S. 1954. Water Conditioning for Industry, Ed. 1st. Mc Graw Hill Book

Company : London.

Smith, J.M., H.C. Van Ness, and M.M. Abbott. 2001. Chemical Engineering

Thermodynamics 6th edition. McGraw Hill : New York.

Timmerhaus, Klaus D., Max S. Peters, and Ronald E. West. 1991. Plant Design

an Economic for Chemical Engineering 3ed. McGraww-Hill Book Company:

New York.

Timmerhaus, Klaus D., Max S. Peters, and Ronald E. West. 2002. Plant Design

and Economics for Chemical Engineers 5th edition. McGraw-Hill : New

York.

Ulmann. 2007. Ulmann’s Encyclopedia of IndustrialChemistry. VCH

Verlagsgesell Scahft. Wanheim: Germany.

Ulrich.G.D. 1987. A Guide to Chemical Engineering Process Design and

Economics. John Wiley & Sons Inc: New York.

Walas, Stanley M. 1990. Chemical Process Equipment. Butterworth-Heinemann :

Washington.

Yaws, C.L. 1999. Chemical Properties Handbook. Mc Graw Hill Book Co. New

York