PRARANCANGAN PABRIK MAGNESIUM SULFAT DARI MAGNESIUM KARBONAT DAN ASAM SULFAT Prarancangan Pabrik Magnesium Sulfat Dari Magnesium Karbonat Dan Asam Sulfat Kapasitas 40.000Ton/Tahun.
PRARANCANGAN PABRIK MAGNESIUM SULFAT
DARI MAGNESIUM KARBONAT DAN ASAM SULFAT
KAPASITAS 40.000 TON PER TAHUN
A. HALAMAN JUDUL
Oleh :
Sanjaya Putra Perdana
D500 120 049
Dosen Pembimbing :
Rois Fatoni, S.T., M.Sc.,Ph.D
Emi Erawati S.T., M.Eng
PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
SURAKARTA
2017
i
ii
iii
INTISARI
Pabrik magnesium sulfat sangat dibutuhkan di Indonesia karena semakin
meningkatnya impor selama beberapa tahun terakhir. Magnesium sulfat digunakan
dalam berbagai industri, antara lain industri tekstil, plastik, pupuk dan farmasi.
Reaksi magnesium karbonat dan asam sulfat terjadi pada fase padat-cair
dalam reaktor CSTR pada suhu 82°C dan tekanan atmosferis bersifat eksotermis,
irreversible dan isothermal. Kebutuhan bahan baku magnesium karbonat sebesar
1830,34kg/jam dan asam sulfat sebesar 2123,99kg/jam menghasilkan produk
berupa MgSO47H2O dengan kadar 99,5% sebanyak 5050,51kg/jam atau
40.000ton/tahun. Kebutuhan air proses sebesar 21.594,62kg/jam dan penyediaan air
di utilitas sebesar 12.754,04kg/jam, sedangkan untuk kebutuhan steam diproduksi
dari boiler sebesar 475,83kg/jam. Pabrik ini membutuhkan listrik sebesar
129,50KW yang disediakan oleh PLN dan disediakan generator sebagai cadangan.
Kebutuhan udara tekan sebesar 34,52m3/jam. Pabrik ini direncanakan berdiri di
Gresik, Jawa Timur pada tahun 2020 dengan luas tanah 21.580m2 dengan jumlah
karyawan sebanyak 190 orang.
Pabrik direncanakan beroperasi selama 330hari/tahun dengan modal Rp
355.544.651.898 dan $ 27.012.965,50. Dari analisa ekonomi diperoleh keuntungan
sebelum pajak sebesar Rp 81.130.501.461 per tahun, setelah dipotong pajak maka
keuntungannya mencapai Rp 60.847.876.096 per tahun. Percent Return On
Investment (ROI) sebelum pajak sebesar 22,82 % dan setelah pajak sebesar 17,11
%. Pay Out Time (POT) sebelum pajak 3,05 tahun dan setelah pajak 3,69 tahun.
Break Even Point (BEP) sebesar 56,12 % dan Shut Down Point (SDP) sebesar 27,27
%. Investment Rate of Return (IRR) terhitung sebesar 36,45%. Dari data analisis
kelayakan di atas maka dapat disimpulkan bahwa pabrik ini menguntungkan dan
layak untuk didirikan.
Kata Kunci : Magnesium Sulfat, Magnesium Karbonat, Asam sulfat,
CSTR/RATB
iv
MOTTO
“Dan barang siapa yang bertawakal kepada Allah niscaya Allah akan
mencukupkan (keperluan)nya.”
(QS. Ath Tholaq: 3)
“Allah sangat membenci orang yang pintar masalah dunia, namun bodoh masalah
akhirat.”
(HR Ibnu Hibban)
"Bila kamu tak tahan lelahnya belajar, maka kamu akan menanggung perihnya
kebodohan"
(Muhammad bin Idris Asy-Syafi’i rahimahulah)
v
PERSEMBAHAN
Segala puji syukur selalu tercurah kepada-Mu Yaa Allah atas segala nikmat dan karunia-Mu
penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini.
Tugas akhir ini saya persembahkan untuk:
1. Ibu,Bapak dan adik serta keluarga tercinta yang telah memberikan dukungan dan
semangat sehingga saya bisa menyelesaikan tugas akhir ini.
2. Partner saya Siti Nur Amanah, terima kasih telah menjadi partner TPP ku. Terima kasih
untuk kesabaran dan kerjasamanya untuk menyelesaikan tugas akhir ini.
3. Teman-teman Teknik Kimia 2012 yang telah bersama-sama dalam perkuliahan yang
menyenangkan. Terimakasih atas doa dan semangat dari kalian semua.
vi
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ......................................................................................... i
HALAMAN PENGESAHAN ........................................................................... ii
HALAMAN KEASLIAN SKRIPSI .................................................................. iii
INTISARI .......................................................................................................... iv
MOTTO ............................................................................................................. v
PERSEMBAHAN .............................................................................................. vi
KATA PENGANTAR ........................................................................................ vii
DAFTAR ISI ..................................................................................................... viii
DAFTAR TABEL ............................................................................................. x
DAFTAR GAMBAR ......................................................................................... xii
BAB I PENDAHULUAN................................................................................... 1
1.1 Latar Belakang Pendirian Pabrik ...................................................... 1
1.2 Kapasitas Pabrik................................................................................ 1
1.3 Lokasi Pabrik .................................................................................... 3
1.4 Tinjauan Pustaka ............................................................................... 5
BAB II DISKRIPSI PROSES ............................................................................. 10
2.1 Spesifikasi Bahan .............................................................................. 10
2.2 Spesifikasi Produk ............................................................................ 11
2.3 Konsep Proses ................................................................................... 11
2.4 Diagram Alir Proses .......................................................................... 14
2.5 Neraca Massa dan Neraca Energi ..................................................... 20
2.6 Lay Out Pabrik dan Peralatan ........................................................... 27
BAB III SPESIFIKASI PERALATAN PROSES .............................................. 33
3.1 Tangki ............................................................................................... 33
3.2 Silo .................................................................................................... 34
3.3 Mixer ................................................................................................. 35
3.4 Reaktor .............................................................................................. 36
3.5 Filter .................................................................................................. 37
3.6 Netralizer........................................................................................... 38
3.7 Evaporator ......................................................................................... 39
3.8 Crystalizer ......................................................................................... 40
3.9 Rotary Dryer ..................................................................................... 40
viii
3.10 Heat Exchanger ............................................................................... 41
3.11 Cooler.............................................................................................. 43
3.12 Belt Conveyor ................................................................................. 44
3.13 Bucket Elevator ............................................................................... 45
3.14 Hopper............................................................................................. 49
3.15 Pompa ............................................................................................. 52
BAB IV UNIT UTILITAS DAN LABORATORIUM ...................................... 58
4.1 Unit Pendukung Proses (Utilitas)...................................................... 58
4.2 Spesifikasi Alat Utilitas .................................................................... 68
4.3 Spesifikasi Pompa Pengadaan Air .................................................... 72
4.4 Laboratorium..................................................................................... 74
4.5 Keselamatan dan Kesehatan Kerja.................................................... 77
BAB V MANAJEMEN PERUSAHAAN .......................................................... 79
5.1 Bentuk Perusahaan ............................................................................ 79
5.2 Struktur Organisasi ........................................................................... 79
5.3 Sistem Kepegawaian dan Sistem Gaji .............................................. 84
5.4 Pembagian Jam Kerja Karyawan ...................................................... 84
5.5 Penggolongan Jabatan, Jumlah Karyawan dan Gaji ......................... 85
5.6 Kesejahteraan Sosial Karyawan ........................................................ 88
5.7 Manajemen Produksi ........................................................................ 88
BAB VI ANALISIS EKONOMI ........................................................................ 93
6.1 Dasar Perhitungan ............................................................................. 93
6.2 Perhitungan Biaya ............................................................................. 97
6.3 Analisis Kelayakan ........................................................................... 100
KESIMPULAN................................................................................................... 103
DAFTAR PUSTAKA ......................................................................................... 104
LAMPIRAN ....................................................................................................... 106
ix
DAFTAR TABEL
Tabel 1.1 Kebutuhan magnesium sulfat di Indonesia ......................................... 2
Tabel 1.2 Pabrik magnesium sulfat yang sudah ada ........................................... 2
Tabel 2.1 Data ∆H298 dan ∆G298.......................................................................... 13
Tabel 2.2 Daftar komponen pada masing-masing arus ...................................... 18
Tabel 2.3 Neraca massa mixer ............................................................................ 20
Tabel 2.4 Neraca massa reaktor .......................................................................... 20
Tabel 2.5 Neraca massa filter 01 ........................................................................ 21
Tabel 2.6 Neraca massa netralizer ...................................................................... 21
Tabel 2.7 Neraca massa evaporator .................................................................... 22
Tabel 2.8 Neraca massa crystalizer .................................................................... 22
Tabel 2.9 Neraca massa filter 02 ........................................................................ 22
Tabel 2.10 Neraca massa rotary dryer ................................................................ 23
Tabel 2.11 Neraca panas mixer .......................................................................... 23
Tabel 2.12 Neraca panas HE 01 ......................................................................... 24
Tabel 2.13 Neraca panas reaktor ........................................................................ 24
Tabel 2.14 Neraca panas filter 01 ....................................................................... 25
Tabel 2.15 Neraca panas netralizer ..................................................................... 25
Tabel 2.16 Neraca panas HE 02 ......................................................................... 26
Tabel 2.17 Neraca panas evaporator ................................................................... 26
Tabel 2.18 Neraca panas HE 03 ......................................................................... 27
Tabel 2.19 Neraca panas crystallizer .................................................................. 27
Tabel 2.20 Neraca panas filter 02 ....................................................................... 27
Tabel 2.21 Neraca panas rotary dryer ................................................................. 28
Tabel 2.22 Perincian luas tanah bangunan pabrik .............................................. 30
Tabel 4.1 Kebutuhan air steam ........................................................................... 65
Tabel 4.2 Kebutuhan air domestik ...................................................................... 65
Tabel 4.3 Kebutuhan listrik untuk keperluan proses .......................................... 67
Tabel 4.4 Kebutuhan listrik untuk keperluan utilitas.......................................... 67
Tabel 5.1 Penggolongan jabatan dalam suatu perusahaan.................................. 86
Tabel 5.2 Jumlah karyawan dan gaji .................................................................. 87
Tabel 5.3 Pembagian karyawan proses tiap shift................................................ 88
Tabel 6.1 Index cost ............................................................................................ 94
x
Tabel 6.2 Total fixed capital investment ............................................................ 97
Tabel 6.3 Working capital investment ................................................................ 98
Tabel 6.4 Manufacturing cost ............................................................................. 99
Tabel 6.5 General expenses ................................................................................ 100
Tabel 6.6 BEP dan SDP ...................................................................................... 102
Tabel 7.1 Optimasi Reaktor ................................................................................ 108
Tabel 7.2 Optimasi Harga Reaktor ..................................................................... 108
xi
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Diagram alir kualitatif pabrik magnesium sulfat ............................ 16
Gambar 2.2 Diagram alir kuantitatif pabrik magnesium sulfat .......................... 17
Gambar 2.3 Diagram alir proses ......................................................................... 19
Gambar 2.3 Tata letak pabrik ............................................................................. 30
Gambar 5.1 Struktur organisasi perusahaan ....................................................... 92
Gambar 6.1 Index PEC ....................................................................................... 96
Gambar 6.2 BEP dan SDP .................................................................................. 102
Gambar 7.1 Grafik Hubungan Jumlah Reaktor dengan Harga Reaktor ............. 109
xii
DARI MAGNESIUM KARBONAT DAN ASAM SULFAT
KAPASITAS 40.000 TON PER TAHUN
A. HALAMAN JUDUL
Oleh :
Sanjaya Putra Perdana
D500 120 049
Dosen Pembimbing :
Rois Fatoni, S.T., M.Sc.,Ph.D
Emi Erawati S.T., M.Eng
PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
SURAKARTA
2017
i
ii
iii
INTISARI
Pabrik magnesium sulfat sangat dibutuhkan di Indonesia karena semakin
meningkatnya impor selama beberapa tahun terakhir. Magnesium sulfat digunakan
dalam berbagai industri, antara lain industri tekstil, plastik, pupuk dan farmasi.
Reaksi magnesium karbonat dan asam sulfat terjadi pada fase padat-cair
dalam reaktor CSTR pada suhu 82°C dan tekanan atmosferis bersifat eksotermis,
irreversible dan isothermal. Kebutuhan bahan baku magnesium karbonat sebesar
1830,34kg/jam dan asam sulfat sebesar 2123,99kg/jam menghasilkan produk
berupa MgSO47H2O dengan kadar 99,5% sebanyak 5050,51kg/jam atau
40.000ton/tahun. Kebutuhan air proses sebesar 21.594,62kg/jam dan penyediaan air
di utilitas sebesar 12.754,04kg/jam, sedangkan untuk kebutuhan steam diproduksi
dari boiler sebesar 475,83kg/jam. Pabrik ini membutuhkan listrik sebesar
129,50KW yang disediakan oleh PLN dan disediakan generator sebagai cadangan.
Kebutuhan udara tekan sebesar 34,52m3/jam. Pabrik ini direncanakan berdiri di
Gresik, Jawa Timur pada tahun 2020 dengan luas tanah 21.580m2 dengan jumlah
karyawan sebanyak 190 orang.
Pabrik direncanakan beroperasi selama 330hari/tahun dengan modal Rp
355.544.651.898 dan $ 27.012.965,50. Dari analisa ekonomi diperoleh keuntungan
sebelum pajak sebesar Rp 81.130.501.461 per tahun, setelah dipotong pajak maka
keuntungannya mencapai Rp 60.847.876.096 per tahun. Percent Return On
Investment (ROI) sebelum pajak sebesar 22,82 % dan setelah pajak sebesar 17,11
%. Pay Out Time (POT) sebelum pajak 3,05 tahun dan setelah pajak 3,69 tahun.
Break Even Point (BEP) sebesar 56,12 % dan Shut Down Point (SDP) sebesar 27,27
%. Investment Rate of Return (IRR) terhitung sebesar 36,45%. Dari data analisis
kelayakan di atas maka dapat disimpulkan bahwa pabrik ini menguntungkan dan
layak untuk didirikan.
Kata Kunci : Magnesium Sulfat, Magnesium Karbonat, Asam sulfat,
CSTR/RATB
iv
MOTTO
“Dan barang siapa yang bertawakal kepada Allah niscaya Allah akan
mencukupkan (keperluan)nya.”
(QS. Ath Tholaq: 3)
“Allah sangat membenci orang yang pintar masalah dunia, namun bodoh masalah
akhirat.”
(HR Ibnu Hibban)
"Bila kamu tak tahan lelahnya belajar, maka kamu akan menanggung perihnya
kebodohan"
(Muhammad bin Idris Asy-Syafi’i rahimahulah)
v
PERSEMBAHAN
Segala puji syukur selalu tercurah kepada-Mu Yaa Allah atas segala nikmat dan karunia-Mu
penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini.
Tugas akhir ini saya persembahkan untuk:
1. Ibu,Bapak dan adik serta keluarga tercinta yang telah memberikan dukungan dan
semangat sehingga saya bisa menyelesaikan tugas akhir ini.
2. Partner saya Siti Nur Amanah, terima kasih telah menjadi partner TPP ku. Terima kasih
untuk kesabaran dan kerjasamanya untuk menyelesaikan tugas akhir ini.
3. Teman-teman Teknik Kimia 2012 yang telah bersama-sama dalam perkuliahan yang
menyenangkan. Terimakasih atas doa dan semangat dari kalian semua.
vi
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ......................................................................................... i
HALAMAN PENGESAHAN ........................................................................... ii
HALAMAN KEASLIAN SKRIPSI .................................................................. iii
INTISARI .......................................................................................................... iv
MOTTO ............................................................................................................. v
PERSEMBAHAN .............................................................................................. vi
KATA PENGANTAR ........................................................................................ vii
DAFTAR ISI ..................................................................................................... viii
DAFTAR TABEL ............................................................................................. x
DAFTAR GAMBAR ......................................................................................... xii
BAB I PENDAHULUAN................................................................................... 1
1.1 Latar Belakang Pendirian Pabrik ...................................................... 1
1.2 Kapasitas Pabrik................................................................................ 1
1.3 Lokasi Pabrik .................................................................................... 3
1.4 Tinjauan Pustaka ............................................................................... 5
BAB II DISKRIPSI PROSES ............................................................................. 10
2.1 Spesifikasi Bahan .............................................................................. 10
2.2 Spesifikasi Produk ............................................................................ 11
2.3 Konsep Proses ................................................................................... 11
2.4 Diagram Alir Proses .......................................................................... 14
2.5 Neraca Massa dan Neraca Energi ..................................................... 20
2.6 Lay Out Pabrik dan Peralatan ........................................................... 27
BAB III SPESIFIKASI PERALATAN PROSES .............................................. 33
3.1 Tangki ............................................................................................... 33
3.2 Silo .................................................................................................... 34
3.3 Mixer ................................................................................................. 35
3.4 Reaktor .............................................................................................. 36
3.5 Filter .................................................................................................. 37
3.6 Netralizer........................................................................................... 38
3.7 Evaporator ......................................................................................... 39
3.8 Crystalizer ......................................................................................... 40
3.9 Rotary Dryer ..................................................................................... 40
viii
3.10 Heat Exchanger ............................................................................... 41
3.11 Cooler.............................................................................................. 43
3.12 Belt Conveyor ................................................................................. 44
3.13 Bucket Elevator ............................................................................... 45
3.14 Hopper............................................................................................. 49
3.15 Pompa ............................................................................................. 52
BAB IV UNIT UTILITAS DAN LABORATORIUM ...................................... 58
4.1 Unit Pendukung Proses (Utilitas)...................................................... 58
4.2 Spesifikasi Alat Utilitas .................................................................... 68
4.3 Spesifikasi Pompa Pengadaan Air .................................................... 72
4.4 Laboratorium..................................................................................... 74
4.5 Keselamatan dan Kesehatan Kerja.................................................... 77
BAB V MANAJEMEN PERUSAHAAN .......................................................... 79
5.1 Bentuk Perusahaan ............................................................................ 79
5.2 Struktur Organisasi ........................................................................... 79
5.3 Sistem Kepegawaian dan Sistem Gaji .............................................. 84
5.4 Pembagian Jam Kerja Karyawan ...................................................... 84
5.5 Penggolongan Jabatan, Jumlah Karyawan dan Gaji ......................... 85
5.6 Kesejahteraan Sosial Karyawan ........................................................ 88
5.7 Manajemen Produksi ........................................................................ 88
BAB VI ANALISIS EKONOMI ........................................................................ 93
6.1 Dasar Perhitungan ............................................................................. 93
6.2 Perhitungan Biaya ............................................................................. 97
6.3 Analisis Kelayakan ........................................................................... 100
KESIMPULAN................................................................................................... 103
DAFTAR PUSTAKA ......................................................................................... 104
LAMPIRAN ....................................................................................................... 106
ix
DAFTAR TABEL
Tabel 1.1 Kebutuhan magnesium sulfat di Indonesia ......................................... 2
Tabel 1.2 Pabrik magnesium sulfat yang sudah ada ........................................... 2
Tabel 2.1 Data ∆H298 dan ∆G298.......................................................................... 13
Tabel 2.2 Daftar komponen pada masing-masing arus ...................................... 18
Tabel 2.3 Neraca massa mixer ............................................................................ 20
Tabel 2.4 Neraca massa reaktor .......................................................................... 20
Tabel 2.5 Neraca massa filter 01 ........................................................................ 21
Tabel 2.6 Neraca massa netralizer ...................................................................... 21
Tabel 2.7 Neraca massa evaporator .................................................................... 22
Tabel 2.8 Neraca massa crystalizer .................................................................... 22
Tabel 2.9 Neraca massa filter 02 ........................................................................ 22
Tabel 2.10 Neraca massa rotary dryer ................................................................ 23
Tabel 2.11 Neraca panas mixer .......................................................................... 23
Tabel 2.12 Neraca panas HE 01 ......................................................................... 24
Tabel 2.13 Neraca panas reaktor ........................................................................ 24
Tabel 2.14 Neraca panas filter 01 ....................................................................... 25
Tabel 2.15 Neraca panas netralizer ..................................................................... 25
Tabel 2.16 Neraca panas HE 02 ......................................................................... 26
Tabel 2.17 Neraca panas evaporator ................................................................... 26
Tabel 2.18 Neraca panas HE 03 ......................................................................... 27
Tabel 2.19 Neraca panas crystallizer .................................................................. 27
Tabel 2.20 Neraca panas filter 02 ....................................................................... 27
Tabel 2.21 Neraca panas rotary dryer ................................................................. 28
Tabel 2.22 Perincian luas tanah bangunan pabrik .............................................. 30
Tabel 4.1 Kebutuhan air steam ........................................................................... 65
Tabel 4.2 Kebutuhan air domestik ...................................................................... 65
Tabel 4.3 Kebutuhan listrik untuk keperluan proses .......................................... 67
Tabel 4.4 Kebutuhan listrik untuk keperluan utilitas.......................................... 67
Tabel 5.1 Penggolongan jabatan dalam suatu perusahaan.................................. 86
Tabel 5.2 Jumlah karyawan dan gaji .................................................................. 87
Tabel 5.3 Pembagian karyawan proses tiap shift................................................ 88
Tabel 6.1 Index cost ............................................................................................ 94
x
Tabel 6.2 Total fixed capital investment ............................................................ 97
Tabel 6.3 Working capital investment ................................................................ 98
Tabel 6.4 Manufacturing cost ............................................................................. 99
Tabel 6.5 General expenses ................................................................................ 100
Tabel 6.6 BEP dan SDP ...................................................................................... 102
Tabel 7.1 Optimasi Reaktor ................................................................................ 108
Tabel 7.2 Optimasi Harga Reaktor ..................................................................... 108
xi
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Diagram alir kualitatif pabrik magnesium sulfat ............................ 16
Gambar 2.2 Diagram alir kuantitatif pabrik magnesium sulfat .......................... 17
Gambar 2.3 Diagram alir proses ......................................................................... 19
Gambar 2.3 Tata letak pabrik ............................................................................. 30
Gambar 5.1 Struktur organisasi perusahaan ....................................................... 92
Gambar 6.1 Index PEC ....................................................................................... 96
Gambar 6.2 BEP dan SDP .................................................................................. 102
Gambar 7.1 Grafik Hubungan Jumlah Reaktor dengan Harga Reaktor ............. 109
xii