LAPORAN TUGAS PRARANCANGANPABRIK SODIUM Prarancangan Pabrik Sodium Silikat Dari Natrium Hidroksida Dan Pasir Silika Kapasitas Produksi 60.000 Ton/Tahun.
LAPORAN TUGAS PRARANCANGAN PABRIK SODIUM
SILIKAT DARI NATRIUM HIDROKSIDA DAN PASIR SILIKA
KAPASITAS PRODUKSI 60.000 TON/TAHUN
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
Disusun sebagai salah satu syarat menyelesaikan Program Studi
Strata I Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik
Oleh :
NANDA TRISNIAN
D500 100 042
PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
2016
i
ii
iii
iv
PRARANCANGAN PABRIK SODIUM SILIKAT
DARI NATRIUM HIDROKSIDA DAN PASIR SILIKA KAPASITAS
PRODUKSI 60.000 TON/TAHUN
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
ABSTRAK
Pabrik sodium silikat dengan bahan baku natrium hidroksida dan pasir
silika, kapasitas produksi 60.000 ton per tahun ini direncanakan beroperasi selama
330 hari per tahun. Pabrik ini akan didirikan di kawasan industri Gresik, Jawa
Timur dengan luas tanah 12.168 m2 dan jumlah karyawan 188 orang. Proses
pembuatan sodium silikat dilakukan menggunakan reaktor alir tangki
berpengaduk (RATB) dengan cara merekasikan natrium hidroksida dan pasir
silika. Pada reaktor ini reaksi berlangsung pada fase cair-cair, endotermis, dengan
suhu operasi 220oC dan tekanan 24 bar. Kebutuhan bahan baku natrium
hidroksida sebesar 3.316,43 kg per jam, sedangkan kebutuhan bahan baku pasir
silika sebesar 6.276,16 kg per jam. Produk sodium silikat sebesar 8.850,50 kg per
jam. Utilitas pendukung proses meliputi penyediaan air yang diperoleh dari sungai
sebesar 62.189,20 kg per jam, penyediaan uap air jenuh sebesar 8.175,91 kg per
jam yang dihasilkan dari proses pemanasan air di boiler, dengan bahan bakar solar
sebesar 173,36 liter per jam, dan penyediaan listrik yang diperoleh dari PLN dan
generator set sebesar 502,68 kW sebagai cadangan yang menggunakan bahan
bakar sebesar 105,35 liter per jam. Pabrik sodium silikat memerlukan biaya
produksi sebesar Rp256.437.791.787,00. Dari analisis ekonomi terhadap pabrik
ini menunjukkan keuntungan sebelum pajak sebesar Rp65.156.021.370,00 per
tahun, Setelah dipotong pajak 25% keuntungan mencapai Rp48.867.016.027,00
per tahun. Percent return on investment (ROI) sebelum pajak 27,8% dan setelah
pajak 20,8%. Pay out time (POT) sebelum pajak selama 2,65 tahun dan setelah
pajak 3,25 tahun. Break even point (BEP) sebesar 53,43% dan Shut down point
(SDP) sebesar 28,26%. Discounted cash flow (DCF) terhitung sebesar 46,05%.
Dari data analisis kelayakan di atas disimpulkan, bahwa pabrik ini
menguntungkan dan layak untuk didirikan
Kata Kunci: sodium silikat, natrium hidroksida, pasir silika.
v
ABSTRACT
Sodium silicate factory with raw material sodium hydroxide and silica
sand, the production capacity of 60.000 tons per year is planned to operate for 330
days per year. This factory will be established in an industrial area Gresik, East
Java, with a land area of 12,168 m2 and the number of employees is 188 people.
The process of producing sodium silicate is performed using continuous stirred
tank reactor (CSTR) by way reacting sodium hydroxide and silica sand. In the
reactor the reaction undergoes liquid-liquid phase, endothermic, with operating
temperatures of 220oC and a pressure of 24 bar. To produce 8,850.50 kgs/hour
sodium silicate. The process requires raw materials including 3,316.43 kgs/hour
of sodium hydroxide, and 6,276.16 kgs/hour of silica sand. The process also needs
utility including 62,189.20 kgs/hour of water, 8,175.91 kgs/hour of steam, 173.36
liters/hour of diesel fuel, and 502.68 kW of electricity. The sodium silicate factory
requires production costs of Rp256,437,791,787.00. The economic analysis of this
plant showed a profit before tax of Rp65,156,021,370.00 per year, after tax profits
reached Rp48,867,016,027.00 25% per year. The return on investment (ROI)
before tax 27,8% and 20,8% after taxes. The pay out time (POT) before tax was
2.65 years and 3.25 years after tax. The break even point (BEP) was 53.43% and
Shut down point (SDP) amounted to 28.26%. The discounted cash flow (DCF)
accounted for 46.05%. From those economic it is analysis concluded that the plant
is profitable and feasible to set.
Keywords: sodium silicate, sodium hydroxide, silica sand.
vi
MOTTO
Allah akan meninggikan orang-orang yang
beriman diantaramu dan orang-orang yang diberi
ilmu pengetahuan beberapa derajat
(Q.S. Al Mujadalah 11)
Sesungguhnya Allah mencintai orang-orang
yang sabar.
(Qs.Ali Imran 3, ayat 146)
Orang yang tidak pernah membuat kesalahan,
adalah orang yang tidak pernah mencoba hal
baru.
(Albert Einsten)
vii
PERSEMBAHAN
Karya ini saya persembahkan kepada mereka yang menjadi bagian hidup
saya yang selama ini tak henti-hentinya dengan tulus ikhlas memberikan doa,
nasehat, bimbingan, dorongan serta kasih sayang yang tulus. Serta sebagai rasa
syukur, rasa hormat, dan rasa terima kasih yang tiada terkira, karya tulis ini
kupersembahkan untuk orang-orang yang kusayangi.
Allah SWT, yang banyak mencurahkan nikmat-NYA dalam hidupku,
akhirnya aku mengerti bahwa anugrah-Mu teramat indah.
Mamah dan Almarhum Bapak, sosok pahlawan hidupku yang banyak
mengajariku arti kehidupan, yang membantuku mewujudkan impian yang
tidak pernah lekang oleh waktu, yang selalu menyelipkan namaku dalam
setiap doa dan pengharapan.
Bapak dan Ibu dosen yang dengan tulus dan sabar memberikan ilmu dan
membimbingku semoga dapat menjadi bekal dan bermanfaat bagi
kehidupanku.
Kakak-kakaku tercinta, terimaksih untuk setiap doa, motivasi, kasih
sayang dan perngorbanan kalian selama ini untukku, yang tidak bisa
digantikan oleh apapun.
Ade Juli Zarmica, partner tugas akhirku, terimakasih untuk kerjasama,
pengertian, kesabaran dan pengalaman berharganya. Semoga jerih payah
kita ini akan menjadi bekal kesuksesan kita nanti.
Untuk semua anak Teknik Kimia angkatan 2010, terimakasih atas
dukungan dan kebersamaannya selama ini. Kenangan indah saat kita
bersama semoga tak terlupakan.
viii
KATA PENGANTAR
Assalamu’alaikum Wr. Wb
Puji syukur kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat, berkah,
dan hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini, dengan
judul Prarancangan Pabrik Sodium Silikat dari Natrium Hidroksida dan Pasir
Silika 60.000 Ton/Tahun. Tugas akhir ini disusun guna memenuhi persyaratan
memperoleh gelar sarjana di Program Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas
Muhammadiyah Surakarta
Dalam penyusunan tugas akhir ini tentunya tidak lepas dari bantuan dan
dukungan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, pada kesempatan ini penulis
menyampaikan penghargaan dan terimakasih yang tak terhingga kepada:
1.
Bapak Rois Fatoni, S.T., M.Sc., Ph.D. selaku Ketua Program Studi Teknik
Kimia Universitas Muhammadiyah Surakarta, dan juga selaku Pembimbing II
yang telah berkenan meluangkan waktu untuk memberikan bimbingan,
motivasi dan pengarahan serta masukan dalam menyelesaikan tugas akhir ini
hingga selesai.
2.
Bapak M Mujiburr\ohman, S.T., M.T., Ph.D. selaku Pembimbing I yang telah
memberikan bimbingan, pengarahan, dan masukan selama penyusunan tugas
akhir ini hingga selesai.
3.
Bapak/Ibu Dosen Program Studi Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas
Muhammadiyah Surakarta, yang telah memberikan ilmu pembelajaran dan
bimbingan selama perkuliahan di Teknik Kimia.
4.
Bapak, Ibu dan kakak yang selalu memberikan doa, dukungan serta motivasi
yang tiada henti, sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini.
5.
Teman-teman seperjuangan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas
Muhammadiyah Surakarta, terima kasih atas bantuan, dukungan dan
motivasinya selama penyusunan tugas akhir ini, sukses selalu untuk kalian
semua.
6.
Semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu-persatu, yang telah
banyak membantu penulis sehingga dapat menyelesaikan tugas akhir ini.
ix
Harapan penulis semoga tugas akhir ini dapat memberikan manfaat bagi para
pembacanya. Penulis menyadari bahwa penulisan tugas akhir ini masih jauh dari
kata sempurna. Oleh karena itu, segala kritik dan saran yang membangun akan
sangat membantu demi kesempurnaan tugas akhir ini. Akhir kata, saya selaku
penulis mengucapkan banyak terima kasih.
Wassalamu’alaikum Wr. Wb.
Surakarta, 1 Oktober 2016
Penulis
x
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ......................................................................................... i
HALAMAN PENGESAHAN .......................................................................... ii
HALAMAN KEASLIAN .................................................................................. iv
ABSTRAK ........................................................................................................ v
ABSTRACT .................................................................................................... vi
MOTTO ........................................................................................................... vii
PERSEMBAHAN .......................................................................................... viii
KATA PENGANTAR ..................................................................................... ix
DAFTAR ISI ................................................................................................... xi
DAFTAR TABEL ........................................................................................... xv
DAFTAR GAMBAR ................................................................................... xvii
BAB I. PENDAHULUAN ................................................................................ 1
1.1. Latar Belakang Pendirian Pabrik ..................................................... 1
1.2. Kapasitas Perancangan .................................................................... 1
1.2.1. Kebutuhan Sodium Silikat di Indonesia .................................. 1
1.2.2. Ketersediaan Bahan Baku ...................................................... 2
1.3. Lokasi pabrik .................................................................................. 2
1.4. Tinjauan pustaka ............................................................................. 4
1.4.1. Sodium Silikat dari Natrium Hidroksida dan Pasir Silika ....... 5
1.4.2. Kegunaan Sodium Silikat ...................................................... 5
1.4.3. Sifat Fisika dan Sifat Kimia Bahan Baku dan Produk ............ 6
1.4.3.1. Bahan Baku .............................................................. 6
1.4.3.2. Produk ...................................................................... 7
1.4.4. Tinjauan Proses ...................................................................... 8
BAB II. DESKRIPSI PROSES ........................................................................ 9
xi
2.1. Spesifikasi Bahan Baku dan Produk ................................................ 9
2.1.1. Spesifikasi Bahan Baku ......................................................... 9
2.1.2. Spesifikasi Produk ................................................................ 9
2.2. Konsep Proses ............................................................................... 10
2.2.1. Dasar Reaksi ....................................................................... 10
2.2.2. Tinjauan Kinetika ................................................................ 10
2.2.3. Mekanisme Reaksi ............................................................... 13
2.3. Langkah Proses ............................................................................. 13
2.3.1. Tahap Penyiapan Bahan Baku .............................................. 14
2.3.2. Tahap Reaksi ....................................................................... 14
2.3.3. Tahap Pemisahan dan Pemurnian Produk ............................. 14
2.4. Lay Out Pabrik................................................................................ 24
2.4.1. Lay Out Peralatan Proses ...................................................... 25
2.4.2. Tata Letak Peralatan ............................................................. 28
BAB III. SPESIFIKASI ALAT PROSES ...................................................... 31
BAB IV. UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM ........... 42
4.1. Unit Pendukung Proses .................................................................. 42
4.1.1. Unit Penyediaan dan Pengolahan Air ................................... 43
4.1.2. Unit Penyediaan Steam ........................................................ 55
4.1.2.1. Perhitungan Luas Penampang Perpindahan Panas ... 56
4.1.3. Unit Penyediaan Listrik ........................................................ 57
4.1.4. Unit Penyediaan Bahan Bakar .............................................. 60
4.1.5. Unit Pengolahan Limbah ...................................................... 71
4.1.6. Unit Penyediaan Udara Tekan ............................................... 72
4.2. Laboratorium ................................................................................. 72
4.2.1. Laboratorium Fisik ................................................................ 74
4.2.2. Laboratorium Analitik ........................................................... 74
4.2.3. Laboratorium Penelitian dan Pengembangan ........................ 74
4.2.4. Analisis Air ........................................................................... 74
4.2.5. Analisa Sampel ..................................................................... 74
BAB V. MANAJEMEN PERUSAHAAN ....................................................... 75
xii
5.1. Bentuk Perusahaan ........................................................................ 75
5.2. Struktur Organisasi ........................................................................ 75
5.2.1. Pemegang Saham ................................................................. 77
5.2.2. Dewan Komisaris ................................................................. 78
5.2.3. Direktur ............................................................................... 78
5.2.4. Kepala Bidang ..................................................................... 78
5.2.5. Staf Ahli .............................................................................. 78
5.2.6. Penelitian dan Pengembangan .............................................. 79
5.2.7. Kepala Seksi ........................................................................ 79
5.3. Sistem Kepegawaian dan Sistem Gaji ............................................ 82
5.4. Pembagian Jam Kerja Karyawan ................................................... 82
5.4.1. Karyawan Non Shift ............................................................. 83
5.4.2. Karyawan Shift ..................................................................... 83
5.5. Penggolongan Jabatan, Jumlah Karyawan, dan Gaji ...................... 84
5.6. Kesejahteraan Karyawan ............................................................... 85
5.6.1. Tunjangan ............................................................................ 85
5.6.2. Cuti ...................................................................................... 85
5.6.3. Pakaian Kerja ....................................................................... 86
5.6.4. Pengobatan ........................................................................... 86
5.6.5. Asuransi Tenaga Kerja ......................................................... 86
5.7. Kesehatan dan Keselamatan Kerja ................................................. 86
5.8. Manajemen Produksi ..................................................................... 87
5.8.1. Perencanaan Produksi .......................................................... 88
5.8.2. Pengendalian Produksi ......................................................... 89
BAB VI. ANALISIS EKONOMI ................................................................... 91
6.1. Capital Invesment .......................................................................... 95
6.2. Manufacturing Cost ...................................................................... 95
6.3. General Expenses ........................................................................... 96
6.4. Analisis Kelayakan ......................................................................... 96
6.4.1. Percent Return of Investment (ROI) ................................... 96
6.4.2. Pay Out Time (POT) ........................................................... 97
6.4.3. Break Even Point (BEP) ..................................................... 97
xiii
6.4.4. Shut Down Point (SDP) ...................................................... 97
6.4.5. Discounted Cash Flow (DCF) ............................................. 98
KESIMPULAN
.......................................................................................................................................................
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
xiv
105
DAFTAR TABEL
Tabel 1. Data impor sodium silikat ................................................................... 2
Tabel 2. Data kinetika ..................................................................................... 10
Tabel 3. Hubungan antara ln
CA
dengan waktu .............................................. 11
C A0
Tabel 4. Neraca massa mixer (M-110) ............................................................ 15
Tabel 5. Neraca massa reaktor (R-110) .......................................................... 16
Tabel 6. Neraca massa reaktor (R-111) .......................................................... 16
Tabel 7. Neraca massa centrifuge (H-110) ...................................................... 17
Tabel 8. Neraca massa rotary Dryer (B-110) .................................................. 17
Tabel 9. Neraca massa total ........................................................................... 18
Tabel 10. Neraca panas mixer (M-110) ............................................................. 18
Tabel 11. Neraca panas heat exchanger1 (E-110) .............................................. 18
Tabel 12. Neraca panas reaktor 1 (R-110) ......................................................... 19
Tabel 13. Neraca panas reaktor 2 (R-111) ......................................................... 19
Tabel 14. Neraca panas cooler (E-131) ............................................................. 20
Tabel 15. Neraca panas centrifuge (H-110) ....................................................... 20
Tabel 16. Neraca panas heat exchanger 2 (E-141) ............................................ 21
Tabel 17. Neraca panas rotary dryer (B-110) .................................................. 21
Tabel 18. Keterangan gambar dan perincian luas pabrik .................................... 27
Tabel 19. Daftar kebutuhan air pendingin ......................................................... 53
Tabel 20. Daftar kebutuhan steam .................................................................... 53
Tabel 21. Daftar kebutuhan air sanitasi ............................................................. 54
Tabel 22. Daftar kebutuhan air di pabrik ........................................................... 54
Tabel 23. Kebutuhan listrik proses ................................................................... 58
Tabel 24. Kebutuhan listrik utilitas ................................................................... 59
Tabel 25. Kebutuhan listrik total ........................................................................ 60
Tabel 26. Sistem pembagian kerja .................................................................... 84
Tabel 27. Penggolongan jabatan, jumlah karyawan, dan gaji ............................. 84
Tabel 28. Indeks harga pada tahun 1995 – 2020 ................................................ 93
Tabel 29. Total fixed capital investment ............................................................ 99
Tabel 30. Working capital ................................................................................. 99
xv
Tabel 31. Manufacturing cost........................................................................... 100
Tabel 32. General expenses.............................................................................. 100
Tabel 33\. Fixed cost ........................................................................................ 102
Tabel 34. Variable cost .................................................................................... 102
Tabel 35. Regulated cost .................................................................................. 102
xvi
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1. Grafik hubungan konsentrasi dan waktu ......................................... 11
Gambar 2. Grafik hubungan antara ln
CA
dengan waktu .................................. 12
C A0
Gambar 3. Diagram alir proses ......................................................................... 15
Gambar 4. Diagram alir kualitatif ..................................................................... 22
Gambar 5. Diagram alir kuantitatif .................................................................. 23
Gambar 6. Tata letak pabrik sodium silikat ....................................................... 28
Gambar 7. Tata letak peralatan pabrik sodium silikat ....................................... 30
Gambar 8. Gambar denah utilitas pabrik ......................................................... 47
Gambar 9. Struktur organisasi perusahaan ....................................................... 90
Gambar 10.Grafik antara tahun dengan index harga ........................................... 94
Gambar 11.Analisa kelayakan pabrik .............................................................. 104
xvii
SILIKAT DARI NATRIUM HIDROKSIDA DAN PASIR SILIKA
KAPASITAS PRODUKSI 60.000 TON/TAHUN
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
Disusun sebagai salah satu syarat menyelesaikan Program Studi
Strata I Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik
Oleh :
NANDA TRISNIAN
D500 100 042
PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
2016
i
ii
iii
iv
PRARANCANGAN PABRIK SODIUM SILIKAT
DARI NATRIUM HIDROKSIDA DAN PASIR SILIKA KAPASITAS
PRODUKSI 60.000 TON/TAHUN
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
ABSTRAK
Pabrik sodium silikat dengan bahan baku natrium hidroksida dan pasir
silika, kapasitas produksi 60.000 ton per tahun ini direncanakan beroperasi selama
330 hari per tahun. Pabrik ini akan didirikan di kawasan industri Gresik, Jawa
Timur dengan luas tanah 12.168 m2 dan jumlah karyawan 188 orang. Proses
pembuatan sodium silikat dilakukan menggunakan reaktor alir tangki
berpengaduk (RATB) dengan cara merekasikan natrium hidroksida dan pasir
silika. Pada reaktor ini reaksi berlangsung pada fase cair-cair, endotermis, dengan
suhu operasi 220oC dan tekanan 24 bar. Kebutuhan bahan baku natrium
hidroksida sebesar 3.316,43 kg per jam, sedangkan kebutuhan bahan baku pasir
silika sebesar 6.276,16 kg per jam. Produk sodium silikat sebesar 8.850,50 kg per
jam. Utilitas pendukung proses meliputi penyediaan air yang diperoleh dari sungai
sebesar 62.189,20 kg per jam, penyediaan uap air jenuh sebesar 8.175,91 kg per
jam yang dihasilkan dari proses pemanasan air di boiler, dengan bahan bakar solar
sebesar 173,36 liter per jam, dan penyediaan listrik yang diperoleh dari PLN dan
generator set sebesar 502,68 kW sebagai cadangan yang menggunakan bahan
bakar sebesar 105,35 liter per jam. Pabrik sodium silikat memerlukan biaya
produksi sebesar Rp256.437.791.787,00. Dari analisis ekonomi terhadap pabrik
ini menunjukkan keuntungan sebelum pajak sebesar Rp65.156.021.370,00 per
tahun, Setelah dipotong pajak 25% keuntungan mencapai Rp48.867.016.027,00
per tahun. Percent return on investment (ROI) sebelum pajak 27,8% dan setelah
pajak 20,8%. Pay out time (POT) sebelum pajak selama 2,65 tahun dan setelah
pajak 3,25 tahun. Break even point (BEP) sebesar 53,43% dan Shut down point
(SDP) sebesar 28,26%. Discounted cash flow (DCF) terhitung sebesar 46,05%.
Dari data analisis kelayakan di atas disimpulkan, bahwa pabrik ini
menguntungkan dan layak untuk didirikan
Kata Kunci: sodium silikat, natrium hidroksida, pasir silika.
v
ABSTRACT
Sodium silicate factory with raw material sodium hydroxide and silica
sand, the production capacity of 60.000 tons per year is planned to operate for 330
days per year. This factory will be established in an industrial area Gresik, East
Java, with a land area of 12,168 m2 and the number of employees is 188 people.
The process of producing sodium silicate is performed using continuous stirred
tank reactor (CSTR) by way reacting sodium hydroxide and silica sand. In the
reactor the reaction undergoes liquid-liquid phase, endothermic, with operating
temperatures of 220oC and a pressure of 24 bar. To produce 8,850.50 kgs/hour
sodium silicate. The process requires raw materials including 3,316.43 kgs/hour
of sodium hydroxide, and 6,276.16 kgs/hour of silica sand. The process also needs
utility including 62,189.20 kgs/hour of water, 8,175.91 kgs/hour of steam, 173.36
liters/hour of diesel fuel, and 502.68 kW of electricity. The sodium silicate factory
requires production costs of Rp256,437,791,787.00. The economic analysis of this
plant showed a profit before tax of Rp65,156,021,370.00 per year, after tax profits
reached Rp48,867,016,027.00 25% per year. The return on investment (ROI)
before tax 27,8% and 20,8% after taxes. The pay out time (POT) before tax was
2.65 years and 3.25 years after tax. The break even point (BEP) was 53.43% and
Shut down point (SDP) amounted to 28.26%. The discounted cash flow (DCF)
accounted for 46.05%. From those economic it is analysis concluded that the plant
is profitable and feasible to set.
Keywords: sodium silicate, sodium hydroxide, silica sand.
vi
MOTTO
Allah akan meninggikan orang-orang yang
beriman diantaramu dan orang-orang yang diberi
ilmu pengetahuan beberapa derajat
(Q.S. Al Mujadalah 11)
Sesungguhnya Allah mencintai orang-orang
yang sabar.
(Qs.Ali Imran 3, ayat 146)
Orang yang tidak pernah membuat kesalahan,
adalah orang yang tidak pernah mencoba hal
baru.
(Albert Einsten)
vii
PERSEMBAHAN
Karya ini saya persembahkan kepada mereka yang menjadi bagian hidup
saya yang selama ini tak henti-hentinya dengan tulus ikhlas memberikan doa,
nasehat, bimbingan, dorongan serta kasih sayang yang tulus. Serta sebagai rasa
syukur, rasa hormat, dan rasa terima kasih yang tiada terkira, karya tulis ini
kupersembahkan untuk orang-orang yang kusayangi.
Allah SWT, yang banyak mencurahkan nikmat-NYA dalam hidupku,
akhirnya aku mengerti bahwa anugrah-Mu teramat indah.
Mamah dan Almarhum Bapak, sosok pahlawan hidupku yang banyak
mengajariku arti kehidupan, yang membantuku mewujudkan impian yang
tidak pernah lekang oleh waktu, yang selalu menyelipkan namaku dalam
setiap doa dan pengharapan.
Bapak dan Ibu dosen yang dengan tulus dan sabar memberikan ilmu dan
membimbingku semoga dapat menjadi bekal dan bermanfaat bagi
kehidupanku.
Kakak-kakaku tercinta, terimaksih untuk setiap doa, motivasi, kasih
sayang dan perngorbanan kalian selama ini untukku, yang tidak bisa
digantikan oleh apapun.
Ade Juli Zarmica, partner tugas akhirku, terimakasih untuk kerjasama,
pengertian, kesabaran dan pengalaman berharganya. Semoga jerih payah
kita ini akan menjadi bekal kesuksesan kita nanti.
Untuk semua anak Teknik Kimia angkatan 2010, terimakasih atas
dukungan dan kebersamaannya selama ini. Kenangan indah saat kita
bersama semoga tak terlupakan.
viii
KATA PENGANTAR
Assalamu’alaikum Wr. Wb
Puji syukur kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat, berkah,
dan hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini, dengan
judul Prarancangan Pabrik Sodium Silikat dari Natrium Hidroksida dan Pasir
Silika 60.000 Ton/Tahun. Tugas akhir ini disusun guna memenuhi persyaratan
memperoleh gelar sarjana di Program Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas
Muhammadiyah Surakarta
Dalam penyusunan tugas akhir ini tentunya tidak lepas dari bantuan dan
dukungan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, pada kesempatan ini penulis
menyampaikan penghargaan dan terimakasih yang tak terhingga kepada:
1.
Bapak Rois Fatoni, S.T., M.Sc., Ph.D. selaku Ketua Program Studi Teknik
Kimia Universitas Muhammadiyah Surakarta, dan juga selaku Pembimbing II
yang telah berkenan meluangkan waktu untuk memberikan bimbingan,
motivasi dan pengarahan serta masukan dalam menyelesaikan tugas akhir ini
hingga selesai.
2.
Bapak M Mujiburr\ohman, S.T., M.T., Ph.D. selaku Pembimbing I yang telah
memberikan bimbingan, pengarahan, dan masukan selama penyusunan tugas
akhir ini hingga selesai.
3.
Bapak/Ibu Dosen Program Studi Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas
Muhammadiyah Surakarta, yang telah memberikan ilmu pembelajaran dan
bimbingan selama perkuliahan di Teknik Kimia.
4.
Bapak, Ibu dan kakak yang selalu memberikan doa, dukungan serta motivasi
yang tiada henti, sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini.
5.
Teman-teman seperjuangan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas
Muhammadiyah Surakarta, terima kasih atas bantuan, dukungan dan
motivasinya selama penyusunan tugas akhir ini, sukses selalu untuk kalian
semua.
6.
Semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu-persatu, yang telah
banyak membantu penulis sehingga dapat menyelesaikan tugas akhir ini.
ix
Harapan penulis semoga tugas akhir ini dapat memberikan manfaat bagi para
pembacanya. Penulis menyadari bahwa penulisan tugas akhir ini masih jauh dari
kata sempurna. Oleh karena itu, segala kritik dan saran yang membangun akan
sangat membantu demi kesempurnaan tugas akhir ini. Akhir kata, saya selaku
penulis mengucapkan banyak terima kasih.
Wassalamu’alaikum Wr. Wb.
Surakarta, 1 Oktober 2016
Penulis
x
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ......................................................................................... i
HALAMAN PENGESAHAN .......................................................................... ii
HALAMAN KEASLIAN .................................................................................. iv
ABSTRAK ........................................................................................................ v
ABSTRACT .................................................................................................... vi
MOTTO ........................................................................................................... vii
PERSEMBAHAN .......................................................................................... viii
KATA PENGANTAR ..................................................................................... ix
DAFTAR ISI ................................................................................................... xi
DAFTAR TABEL ........................................................................................... xv
DAFTAR GAMBAR ................................................................................... xvii
BAB I. PENDAHULUAN ................................................................................ 1
1.1. Latar Belakang Pendirian Pabrik ..................................................... 1
1.2. Kapasitas Perancangan .................................................................... 1
1.2.1. Kebutuhan Sodium Silikat di Indonesia .................................. 1
1.2.2. Ketersediaan Bahan Baku ...................................................... 2
1.3. Lokasi pabrik .................................................................................. 2
1.4. Tinjauan pustaka ............................................................................. 4
1.4.1. Sodium Silikat dari Natrium Hidroksida dan Pasir Silika ....... 5
1.4.2. Kegunaan Sodium Silikat ...................................................... 5
1.4.3. Sifat Fisika dan Sifat Kimia Bahan Baku dan Produk ............ 6
1.4.3.1. Bahan Baku .............................................................. 6
1.4.3.2. Produk ...................................................................... 7
1.4.4. Tinjauan Proses ...................................................................... 8
BAB II. DESKRIPSI PROSES ........................................................................ 9
xi
2.1. Spesifikasi Bahan Baku dan Produk ................................................ 9
2.1.1. Spesifikasi Bahan Baku ......................................................... 9
2.1.2. Spesifikasi Produk ................................................................ 9
2.2. Konsep Proses ............................................................................... 10
2.2.1. Dasar Reaksi ....................................................................... 10
2.2.2. Tinjauan Kinetika ................................................................ 10
2.2.3. Mekanisme Reaksi ............................................................... 13
2.3. Langkah Proses ............................................................................. 13
2.3.1. Tahap Penyiapan Bahan Baku .............................................. 14
2.3.2. Tahap Reaksi ....................................................................... 14
2.3.3. Tahap Pemisahan dan Pemurnian Produk ............................. 14
2.4. Lay Out Pabrik................................................................................ 24
2.4.1. Lay Out Peralatan Proses ...................................................... 25
2.4.2. Tata Letak Peralatan ............................................................. 28
BAB III. SPESIFIKASI ALAT PROSES ...................................................... 31
BAB IV. UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM ........... 42
4.1. Unit Pendukung Proses .................................................................. 42
4.1.1. Unit Penyediaan dan Pengolahan Air ................................... 43
4.1.2. Unit Penyediaan Steam ........................................................ 55
4.1.2.1. Perhitungan Luas Penampang Perpindahan Panas ... 56
4.1.3. Unit Penyediaan Listrik ........................................................ 57
4.1.4. Unit Penyediaan Bahan Bakar .............................................. 60
4.1.5. Unit Pengolahan Limbah ...................................................... 71
4.1.6. Unit Penyediaan Udara Tekan ............................................... 72
4.2. Laboratorium ................................................................................. 72
4.2.1. Laboratorium Fisik ................................................................ 74
4.2.2. Laboratorium Analitik ........................................................... 74
4.2.3. Laboratorium Penelitian dan Pengembangan ........................ 74
4.2.4. Analisis Air ........................................................................... 74
4.2.5. Analisa Sampel ..................................................................... 74
BAB V. MANAJEMEN PERUSAHAAN ....................................................... 75
xii
5.1. Bentuk Perusahaan ........................................................................ 75
5.2. Struktur Organisasi ........................................................................ 75
5.2.1. Pemegang Saham ................................................................. 77
5.2.2. Dewan Komisaris ................................................................. 78
5.2.3. Direktur ............................................................................... 78
5.2.4. Kepala Bidang ..................................................................... 78
5.2.5. Staf Ahli .............................................................................. 78
5.2.6. Penelitian dan Pengembangan .............................................. 79
5.2.7. Kepala Seksi ........................................................................ 79
5.3. Sistem Kepegawaian dan Sistem Gaji ............................................ 82
5.4. Pembagian Jam Kerja Karyawan ................................................... 82
5.4.1. Karyawan Non Shift ............................................................. 83
5.4.2. Karyawan Shift ..................................................................... 83
5.5. Penggolongan Jabatan, Jumlah Karyawan, dan Gaji ...................... 84
5.6. Kesejahteraan Karyawan ............................................................... 85
5.6.1. Tunjangan ............................................................................ 85
5.6.2. Cuti ...................................................................................... 85
5.6.3. Pakaian Kerja ....................................................................... 86
5.6.4. Pengobatan ........................................................................... 86
5.6.5. Asuransi Tenaga Kerja ......................................................... 86
5.7. Kesehatan dan Keselamatan Kerja ................................................. 86
5.8. Manajemen Produksi ..................................................................... 87
5.8.1. Perencanaan Produksi .......................................................... 88
5.8.2. Pengendalian Produksi ......................................................... 89
BAB VI. ANALISIS EKONOMI ................................................................... 91
6.1. Capital Invesment .......................................................................... 95
6.2. Manufacturing Cost ...................................................................... 95
6.3. General Expenses ........................................................................... 96
6.4. Analisis Kelayakan ......................................................................... 96
6.4.1. Percent Return of Investment (ROI) ................................... 96
6.4.2. Pay Out Time (POT) ........................................................... 97
6.4.3. Break Even Point (BEP) ..................................................... 97
xiii
6.4.4. Shut Down Point (SDP) ...................................................... 97
6.4.5. Discounted Cash Flow (DCF) ............................................. 98
KESIMPULAN
.......................................................................................................................................................
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
xiv
105
DAFTAR TABEL
Tabel 1. Data impor sodium silikat ................................................................... 2
Tabel 2. Data kinetika ..................................................................................... 10
Tabel 3. Hubungan antara ln
CA
dengan waktu .............................................. 11
C A0
Tabel 4. Neraca massa mixer (M-110) ............................................................ 15
Tabel 5. Neraca massa reaktor (R-110) .......................................................... 16
Tabel 6. Neraca massa reaktor (R-111) .......................................................... 16
Tabel 7. Neraca massa centrifuge (H-110) ...................................................... 17
Tabel 8. Neraca massa rotary Dryer (B-110) .................................................. 17
Tabel 9. Neraca massa total ........................................................................... 18
Tabel 10. Neraca panas mixer (M-110) ............................................................. 18
Tabel 11. Neraca panas heat exchanger1 (E-110) .............................................. 18
Tabel 12. Neraca panas reaktor 1 (R-110) ......................................................... 19
Tabel 13. Neraca panas reaktor 2 (R-111) ......................................................... 19
Tabel 14. Neraca panas cooler (E-131) ............................................................. 20
Tabel 15. Neraca panas centrifuge (H-110) ....................................................... 20
Tabel 16. Neraca panas heat exchanger 2 (E-141) ............................................ 21
Tabel 17. Neraca panas rotary dryer (B-110) .................................................. 21
Tabel 18. Keterangan gambar dan perincian luas pabrik .................................... 27
Tabel 19. Daftar kebutuhan air pendingin ......................................................... 53
Tabel 20. Daftar kebutuhan steam .................................................................... 53
Tabel 21. Daftar kebutuhan air sanitasi ............................................................. 54
Tabel 22. Daftar kebutuhan air di pabrik ........................................................... 54
Tabel 23. Kebutuhan listrik proses ................................................................... 58
Tabel 24. Kebutuhan listrik utilitas ................................................................... 59
Tabel 25. Kebutuhan listrik total ........................................................................ 60
Tabel 26. Sistem pembagian kerja .................................................................... 84
Tabel 27. Penggolongan jabatan, jumlah karyawan, dan gaji ............................. 84
Tabel 28. Indeks harga pada tahun 1995 – 2020 ................................................ 93
Tabel 29. Total fixed capital investment ............................................................ 99
Tabel 30. Working capital ................................................................................. 99
xv
Tabel 31. Manufacturing cost........................................................................... 100
Tabel 32. General expenses.............................................................................. 100
Tabel 33\. Fixed cost ........................................................................................ 102
Tabel 34. Variable cost .................................................................................... 102
Tabel 35. Regulated cost .................................................................................. 102
xvi
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1. Grafik hubungan konsentrasi dan waktu ......................................... 11
Gambar 2. Grafik hubungan antara ln
CA
dengan waktu .................................. 12
C A0
Gambar 3. Diagram alir proses ......................................................................... 15
Gambar 4. Diagram alir kualitatif ..................................................................... 22
Gambar 5. Diagram alir kuantitatif .................................................................. 23
Gambar 6. Tata letak pabrik sodium silikat ....................................................... 28
Gambar 7. Tata letak peralatan pabrik sodium silikat ....................................... 30
Gambar 8. Gambar denah utilitas pabrik ......................................................... 47
Gambar 9. Struktur organisasi perusahaan ....................................................... 90
Gambar 10.Grafik antara tahun dengan index harga ........................................... 94
Gambar 11.Analisa kelayakan pabrik .............................................................. 104
xvii