PRARANCANGAN PABRIK SODIUM NITRAT DARI SODIUM KLORIDA DAN ASAM NITRAT KAPASITAS 50.000 TON PER TAHUN Prarancangan Pabrik Sodium Nitrat dari Sodium Klorida dan Asam Nitrat Kapasitas 50.000 Ton/Tahun.
PRARANCANGAN PABRIK SODIUM NITRAT DARI SODIUM
KLORIDA DAN ASAM NITRAT KAPASITAS 50.000 TON PER TAHUN
Halaman Judul
Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan Meraih Gelar Sarjana Teknik
Strata Satu Pada Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta
Oleh :
Muslimah Dwi Mulyati
D 500 100 048
Dosen Pembimbing :
Rois Fatoni, S.T., M.Sc., Ph.D
Kun Harismah, Ph.D
PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
SURAKARTA
2015
HALAMAN PENGESAHAN
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
FAKULTAS TEKNIK
PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA
Nama
: Muslimah Dwi Mulyati
NIM
: D 500 100 048
Judul Tugas Akhir : Prarancangan Pabrik Sodium Nitrat dari Sodium Klorida
dan Asam Nitrat Kapasitas 50.000 Ton per Tahun
Dosen Pembimbing : 1. Rois Fatoni, S.T., M.Sc., Ph.D
2. Kun Harismah, Ph.D
Surakarta,
Juli 2015
Menyetujui,
Pembimbing I
Pembimbing II
Rois Fatoni, S.T., M.Sc., Ph.D
Kun Harismah, Ph.D
NIK. 892
NIK. 402
Mengetahui,
Ketua Program Studi
Teknik Kimia
Rois Fatoni, S.T., M.Sc., Ph.D
NIK. 892
ii
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
FAKULTAS TEKNIK
PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA
Saya yang bertanda tangan di bawah ini:
Nama
: Musllimah Dwi Mulyati
NIM
: D 500 100 048
Program Studi : S1 Teknik Kimia
Judul Skripsi : Prarancangan Pabrik Sodium Nitrat dari Sodium Klorida dan
Asam Nitrat Kapasitas 50.000 Ton per Tahun
Menyatakan dengan sebenarnya bahwa skripsi yang saya buat ini, adalah
hasil karya saya sendiri, kecuali kutipan-kutipan dan ringkasan-ringkasan yang
dirujuk dari sumbernya.
Surakarta,
Juli 2015
Penulis
iii
INTISARI
Pabrik sodium nitrat dengan bahan baku sodium klorida dan asam nitrat
dengan kapasitas 50.000 ton per tahun direncanakan beroperasi selama 330 hari
per tahun. Proses pembuatan NaNO3 dengan cara sintesis NaCl dengan HNO3
pada suhu 60oC dan tekanan 1 atm di dalam reaktor alir tangki berpengaduk
dengan kondisi isothermal.
Kebutuhan NaCl untuk pabrik ini sebesar 4.745,6101 kg/jam dan HNO3
6.499,3394 kg/jam. Produk yang dihasilkan berupa NaNO3 sebanyak 6.313,1313
kg/jam. Dengan memperhatikan beberapa faktor seperti aspek penyediaan bahan
baku, transportasi, tenaga kerja, utilitas, serta pemasaran, maka lokasi pabrik yang
cukup strategis adalah Cilegon, Banten untuk didirikan pada tahun 2020. Unit
pendukung proses didirikan untuk menunjang proses produksi yang terdiri dari
unit penyediaan air, steam, tenaga listrik, penyediaan bahan bakar, serta unit
pengolahan limbah. Agar mutu bahan baku dan kualitas produk tetap terkendali,
maka keberadaan laboratorium sangat diperlukan. Dalam pabrik NaNO3 ini
mempunyai tiga buah laboratorium, yaitu laboratorium analitik, laboratorium
fisik, serta laboratorium penelitian dan pengembangan. Bentuk perusahaan adalah
Perseroan Terbatas (PT) dengan struktur organisasi line and staff. Sistem kerja
karyawan berdasarkan pada pembagian jam kerja yang terdiri dari karyawan shift
dan non shift dengan jumlah karyawan 246 orang.
Pabrik
NaNO3
ini
menggunakan
modal
tetap
sebesar
Rp484.289.074.121,00 dan modal kerja sebesar Rp62.571.505.321,00. Dari
analisis ekonomi terhadap pabrik ini menunjukkan keuntungan sebelum pajak
Rp192.735.305.084,00 per tahun setelah dipotong pajak 25% keuntungan
mencapai Rp144,551.478.813,00. Percent Return On Investment (ROI) sebelum
pajak 39,80% dan setelah pajak 29,85%. Pay Out Time (POT) sebelum pajak 2,09
tahun dan setelah pajak 2,64 tahun. Break Even Point (BEP) sebesar 45,91%, dan
Shut Down Point (SDP) sebesar 28,41% dan Discounted Cash Flow (DCF)
terhitung sebesar 31,81%. Dari data analisis kelayakan di atas disimpulkan, bahwa
pabrik ini menguntungkan dan layak untuk didirikan.
iv
MOTTO
“Jadikanlah sabar dan sholat sebagai penolongmu. Dan sesungguhnya yang
demikian itu sungguh berat kecuali bagi orang-orang yang khusyu”
(terjemahan QS. Al Baqarah: 45)
Rasulullah SAW bersabda: “Barang siapa menempuh jalan yang padanya dia
menuntut ilmu, maka Allah telah menuntunnya jalan ke surga”
(terjemahan HR. Muslim)
“Sesungguhnya Allah tidak akan merubah nasib suatu kaum sehingga mereka
merubah nasib mereka sendiri” (Ar-Ra’d: 11)
“Berusaha dan berdoa secara sungguh-sungguh dan serahkan hasilnya kepada
Allah SWT”
“Ketika kenyataan tak sejalan dengan harapanmu, ingatlah pada-Nya dan Dia
akan menyiapkan rencana hebat-Nya untukmu”
v
PERSEMBAHAN
Segala puji syukur selalu tercurah kepada-Mu Yaa Allah atas segala nikmat dan
karunia-Mu penulis dapat menyelesaikan karya ini.
Karya ini saya persembahkan untuk:
Ibu dan Ayah, cinta dan kasih sayangmu selalu menyejukkan hatiku. Doa
dan ridhomu memudahkan setiap langkah-langkah perjuanganku. Terima
kasih telah membesarkan aku dengan penuh cinta dan kasih sayang yang
tulus. Terima kasih atas segala pengorbanan Ibu dan Ayah, aku sayang
kalian, aku selalu berdoa agar selalu diberikan kesehatan, dan kasih sayang
oleh Allah SWT dan Allah senantiasa bersama Ibu dan Ayah. Aamiin.
Keluarga besarku, terima kasih untuk semua dukungan, semangat, doa dan
perhatian kalian hingga hari ini. Motivasi yang kalian berikan selalu
membuatku bersemangat agar aku segera lulus.
Partnerku Nur Isnaini, terima kasih telah menjadi partnerku untuk penelitian
dan TPP. Terima kasih untuk kesabaran, persahabatan, kerjasama dan semua
hal yang telah kita lalui bersama dalam perjuangan kita meskipun banyak
batu sandungan, semoga Allah selalu menjaga dan melindungimu kawan.
Aamiin.
Sahabat-shabatku, Etty, Yenni, akhirnya kita lulus kawan, terima kasih
untuk kebersamaan dalam perjuangan ini. Juga untuk Aulia dan Sinta terima
kasih untuk tetap mendoakan dan mendukungku.
Temen-teman Teknik Kimia 2010 yang telah bersama-sama dalam
perkuliahan yang menyenangkan. Terima kasih atas doa dan semangat dari
kalian semua.
Teman-teman BEM FT 2013, terima kasih untuk kebersamaan dan
persahabatan kalian semua, semoga persahabatan kita akan tetap terjalin
meski kita tidak lagi di BEM FT kawan.
vi
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT atas limpahan rahmat,
taufik dan hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir
dengan judul “Prarancangan Pabrik Sodium Nitrat dari Sodium Klorida dan Asam
Nitrat Kapasitas 50.000 Ton/Tahun”. Sholawat serta salam selalu penulis haturkan
kepada Nabi Besar Muhammad SAW yang kita nantikan syafa’atnya di Yaumul
Qiyamah nanti.
Tugas Prarancangan Pabrik merupakan salah satu syarat yang wajib
ditempuh untuk menyelesaikan program strata 1 di Program Studi Teknik Kimia,
Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah Surakarta.
Pada kesempatan ini, penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada
pihak-pihak yang telah memberikan dukungan, bimbingan, dan bantuan hingga
terselesaikannya laporan tugas akhir ini. Adapun pihak-pihak tersebut, antara lain:
1. Rois Fatoni, S.T., M.Sc., Ph.D., sebagai dosen pembimbing I
2. Kun Harismah, Ph.D., sebagai dosen pembimbing II
3. Seluruh dosen dan staf Teknik Kimia Universitas Muhammadiyah Surakarta
4. Segenap civitas akademika dan teman-teman mahasiswa Teknik Kimia FT
UMS khususnya angkatan 2010.
Penulis berharap semoga laporan ini bermanfaat bagi semua pihak yang
membaca.
Surakarta,
Juni 2015
Penulis
vii
DAFTAR ISI
Halaman Judul ....................................................................................................... i
HALAMAN PENGESAHAN ............................................................................... ii
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI ............................................................. iii
INTISARI ............................................................................................................. iv
MOTTO ................................................................................................................. v
PERSEMBAHAN ................................................................................................. vi
KATA PENGANTAR ......................................................................................... vii
DAFTAR ISI ....................................................................................................... viii
DAFTAR TABEL ............................................................................................... xii
DAFTAR GAMBAR .......................................................................................... xiii
BAB I PENDAHULUAN ...................................................................................... 1
1.1
Latar Belakang Pendirian Pabrik .......................................................... 1
1.2
Kapasitas Pabrik ................................................................................... 2
1.2.1
Proyeksi Kebutuhan Sodium Nitrat di Indonesia .......................... 2
1.2.2
Kapasitas Pabrik Minimal dan Maksimal di Luar Negeri ............. 3
1.2.3
Ketersediaan Bahan Baku .............................................................. 3
1.3
Lokasi Pabrik ........................................................................................ 4
1.4
Tinjauan Pustaka ................................................................................... 6
1.4.1
Macam-macam Proses ................................................................... 7
1.4.2
Kegunaan Produk .......................................................................... 8
1.4.3
Sifat Fisis dan Kimia Bahan Baku dan Produk ............................. 9
1.4.4
Tinjauan Proses............................................................................ 11
BAB II DESKRIPSI PROSES ........................................................................... 12
2.1
Spesifikasi Bahan Baku dan Produk ................................................... 12
2.1.1
Bahan Baku.................................................................................. 12
2.1.2
Produk Utama .............................................................................. 12
2.1.3
Produk Samping .......................................................................... 12
2.2
Konsep Proses ..................................................................................... 13
2.2.1
Mekanisme Reaksi ....................................................................... 13
2.2.2
Tinjauan Kinetika ........................................................................ 13
2.2.3
Tinjauan Termodinamika ............................................................ 14
2.2.4
Kondisi Operasi ........................................................................... 16
viii
2.3
Tahapan Proses ................................................................................... 16
2.4
Neraca Massa dan Neraca Panas ........................................................ 18
2.4.1
Neraca Massa ............................................................................... 18
2.4.2
Neraca Panas................................................................................ 21
2.5
Tata Letak Peralatan ........................................................................... 23
2.5.1
Tata Letak Pabrik......................................................................... 23
2.5.2
Tata Letak Peralatan Proses ......................................................... 27
BAB III SPESIFIKASI ALAT PROSES .......................................................... 29
3.1
Spesifikasi Alat Utama ....................................................................... 29
3.1.1
Mixer ............................................................................................ 29
3.1.2
Reaktor......................................................................................... 29
3.1.3
Evaporator ................................................................................... 30
3.1.4
Kristaliser..................................................................................... 30
3.1.5
Centrifuge .................................................................................... 31
3.1.6
Rotary Dryer ................................................................................ 31
3.1.7
Menara Distilasi ........................................................................... 31
3.2
Spesifikasi Alat Penunjang ................................................................. 32
3.2.1
Silo ............................................................................................... 32
3.2.2
Tangki .......................................................................................... 33
3.2.3
Boiler ........................................................................................... 33
3.2.4
Conveyor ...................................................................................... 33
3.2.5
Blower .......................................................................................... 33
3.2.6
Pompa .......................................................................................... 34
3.2.7
Screw Conveyor ........................................................................... 34
3.2.8
Hopper ......................................................................................... 35
3.2.9
Accumulator................................................................................. 35
3.2.10 Kompresor ................................................................................... 35
3.2.11 Kondensor .................................................................................... 36
3.2.12 Heat Exchanger ........................................................................... 36
BAB IV UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM .............. 37
4.1
Unit Pendukung Proses ....................................................................... 37
4.1.1
Unit Pengadaan Air ..................................................................... 37
4.1.2
Unit Pengadaan Steam ................................................................. 42
4.1.3
Unit Pengadaan Udara Tekan ...................................................... 44
ix
4.1.4
Unit Pengadaan Listrik ................................................................ 45
4.1.5
Unit Pengadaan Bahan Bakar ...................................................... 48
4.2
Laboratorium ...................................................................................... 48
4.2.1
Laboratorium Fisik ...................................................................... 49
4.2.2
Laboratorium Analitik ................................................................. 50
4.2.3
Laboratorium Penelitian dan Pengembangan .............................. 50
4.2.4
Analisa Air ................................................................................... 50
4.3
Unit Pengolahan Limbah .................................................................... 51
BAB V MANAJEMEN PERUSAHAAN .......................................................... 55
5.1
Bentuk Perusahaan .............................................................................. 55
5.2
Struktur Organisasi ............................................................................. 55
5.3
Tugas dan Wewenang ......................................................................... 58
5.3.1
Pemegang Saham ......................................................................... 58
5.3.2
Dewan Komisaris ........................................................................ 58
5.3.3
Dewan Direksi ............................................................................. 59
5.3.4
Staf Ahli ....................................................................................... 59
5.3.5
Penelitian dan Pengembangan (Litbang) ..................................... 59
5.3.6
Kepala Bagian.............................................................................. 60
5.3.7
Kepala Seksi ................................................................................ 62
5.4
Pembagian Jam Kerja Karyawan ........................................................ 62
5.4.1
Karyawan Non Shift ..................................................................... 62
5.4.2
Karyawan Shift ............................................................................ 62
5.5
Status Karyawan dan Sistem Upah ..................................................... 64
5.6
Penggolongan Jabatan, Jumlah Karyawan, dan Gaji .......................... 64
5.6.1
Penggolongan Jabatan ................................................................. 64
5.6.2
Jumlah Karyawan dan Gaji.......................................................... 64
5.7
Kesejahteraan Sosial Karyawan.......................................................... 66
5.8
Kesehatan dan Keselamatan Kerja ..................................................... 66
5.9
Manajemen Produksi .......................................................................... 67
5.9.1
Perencanaan Produksi .................................................................. 67
5.9.2
Pengendalian Produksi ................................................................ 68
BAB VI ANALISIS EKONOMI ........................................................................ 69
6.1
Dasar Perhitungan ............................................................................... 69
6.2
Perhitungan Biaya ............................................................................... 71
x
6.2.1
Investasi Modal (Capital Investment).......................................... 71
6.2.2
Biaya Produksi (Manufacturing Cost)......................................... 72
6.2.3
Pegeluaran Umum (General Expenses) ....................................... 72
6.3
Analisis Kelayakan ............................................................................. 72
6.3.1
Percent Return On Investment (ROI) .......................................... 72
6.3.2
Pay Out Time (POT) .................................................................... 73
6.3.3
Break Even Point (BEP) .............................................................. 73
6.3.4
Shut Down Point (SDP) ............................................................... 73
6.3.5
Discounted Cash Flow................................................................. 73
6.4
Hasil Perhitungan ................................................................................ 74
6.4.1
Total Fixed Capital Investment ................................................... 74
6.4.2
Working Capital .......................................................................... 74
6.4.3
Total Capital Investment (TCI) ................................................... 74
6.4.4
Direct Manufacturing Cost .......................................................... 75
6.4.5
Indirect Manufacturing Cost ....................................................... 75
6.4.6
Fixed Manufacturing Cost ........................................................... 75
6.4.7
Total Manufacturing Cost (TMC) ............................................... 75
6.4.8
General Expenses ........................................................................ 76
6.4.9
Total Production Cost (TPC) ...................................................... 76
6.4.10 Perhitungan Keuntungan Produksi .............................................. 76
6.4.11 Analisis Kelayakan ...................................................................... 76
6.5
Kesimpulan ......................................................................................... 79
DAFTAR PUSTAKA ......................................................................................... xiv
LAMPIRAN ........................................................................................................ xvi
xi
DAFTAR TABEL
Tabel 1.1 Data impor NaNO3 di Indonesia ............................................................. 2
Tabel 1.2 Kapasitas produksi sodium nitrat konvensional ..................................... 3
Tabel 2.1 Harga ∆ �° dan ∆ �° ............................................................................. 14
Tabel 2.2 Neraca massa pada Mixer (M-121) ....................................................... 19
Tabel 2.3 Neraca massa pada Reaktor (R-101) ..................................................... 19
Tabel 2.4 Neraca massa pada Evaporator 1 (V-101)............................................ 19
Tabel 2.5 Neraca massa pada Kristaliser (S-101) ................................................. 19
Tabel 2.6 Neraca massa pada Centrifuge (H-141) ................................................ 20
Tabel 2.7 Neraca massa pada Rotary Dryer (B-121) ............................................ 20
Tabel 2.8 Neraca massa pada Evaporator 2 (V-102)............................................ 20
Tabel 2.9 Neraca massa pada Menara Distilasi (D-111)....................................... 20
Tabel 2.10 Neraca panas pada Mixer (M-121)...................................................... 22
Tabel 2.11 Neraca panas pada Reaktor (R-101) ................................................... 22
Tabel 2.12 Neraca panas pada Evaporator 1 (V-101) .......................................... 22
Tabel 2.13 Neraca panas pada Kristaliser (S-101) ................................................ 22
Tabel 2.14 Neraca panas pada Centrifuge (H-141) ............................................... 23
Tabel 2.15 Neraca panas pada Rotary Dryer (B-121)........................................... 23
Tabel 2.16 Neraca panas pada Evaporator 2 (V-102) .......................................... 23
Tabel 2.17 Neraca panas pada Menara Distilasi (D-111) ..................................... 23
Tabel 2.18 Perincian luas tanah sebagai bangunan pabrik .................................... 27
Tabel 4.1 Kebutuhan air pendingin ....................................................................... 41
Tabel 4.2 Kebutuhan air proses ............................................................................. 41
Tabel 4.3 Kebutuhan air untuk steam ................................................................... 42
Tabel 4.4 Kebutuhan air konsumsi umum dan sanitasi ........................................ 42
Tabel 4.5 Kebutuhan listrik untuk keperluan proses ............................................. 45
Tabel 4.6 Kebutuhan listrik untuk keperluan utilitas ............................................ 46
Tabel 4.7 Jumlah Lumen berdasarkan luas bangunan .......................................... 46
Tabel 4.8 Jumlah Lumen berdasarkan luas bangunan (lanjutan) .......................... 47
Tabel 4.9 Total kebutuhan listrik pabrik ............................................................... 47
Tabel 5.1 Jadwal pembagian kelompok shift ........................................................ 63
Tabel 5.2 Jumlah karyawan menurut jabatannya .................................................. 65
Tabel 5.3 Perician golongan dan gaji karyawan ................................................... 65
Tabel 6.1 Cost index chemical plant ..................................................................... 70
Tabel 6.2 Total fixed capital investment ............................................................... 74
Tabel 6.3 Working capital ..................................................................................... 74
Tabel 6.4 Direct manufacturing cost .................................................................... 75
Tabel 6.5 Indirect manufacturing cost .................................................................. 75
Tabel 6.6 Fixed manufacturing cost ..................................................................... 75
Tabel 6.7 Total manufacturing cost ...................................................................... 75
Tabel 6.8 General expenses .................................................................................. 76
Tabel 6.9 Analisis kelayakan ................................................................................ 78
xii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1 Data impor NaNO3 di Indonesia ............................................................ 2
Gambar 2 Peta Provinsi Banten .............................................................................. 7
Gambar 3 Tata letak pabrik ................................................................................... 26
Gambar 4 Tata letak peralatan proses ................................................................... 28
Gambar 5 Diagram alir pengolahan air sungai ..................................................... 38
Gambar 6 Blok diagram instalasi pengolahan air limbah (IPAL)......................... 54
Gambar 7 Struktur organisasi pabrik NaNO3 ....................................................... 58
Gambar 8 Hubungan tahun dengan cost index ...................................................... 71
Gambar 9 Grafik analisis kelayakan ..................................................................... 78
xiii
KLORIDA DAN ASAM NITRAT KAPASITAS 50.000 TON PER TAHUN
Halaman Judul
Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan Meraih Gelar Sarjana Teknik
Strata Satu Pada Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta
Oleh :
Muslimah Dwi Mulyati
D 500 100 048
Dosen Pembimbing :
Rois Fatoni, S.T., M.Sc., Ph.D
Kun Harismah, Ph.D
PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
SURAKARTA
2015
HALAMAN PENGESAHAN
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
FAKULTAS TEKNIK
PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA
Nama
: Muslimah Dwi Mulyati
NIM
: D 500 100 048
Judul Tugas Akhir : Prarancangan Pabrik Sodium Nitrat dari Sodium Klorida
dan Asam Nitrat Kapasitas 50.000 Ton per Tahun
Dosen Pembimbing : 1. Rois Fatoni, S.T., M.Sc., Ph.D
2. Kun Harismah, Ph.D
Surakarta,
Juli 2015
Menyetujui,
Pembimbing I
Pembimbing II
Rois Fatoni, S.T., M.Sc., Ph.D
Kun Harismah, Ph.D
NIK. 892
NIK. 402
Mengetahui,
Ketua Program Studi
Teknik Kimia
Rois Fatoni, S.T., M.Sc., Ph.D
NIK. 892
ii
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
FAKULTAS TEKNIK
PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA
Saya yang bertanda tangan di bawah ini:
Nama
: Musllimah Dwi Mulyati
NIM
: D 500 100 048
Program Studi : S1 Teknik Kimia
Judul Skripsi : Prarancangan Pabrik Sodium Nitrat dari Sodium Klorida dan
Asam Nitrat Kapasitas 50.000 Ton per Tahun
Menyatakan dengan sebenarnya bahwa skripsi yang saya buat ini, adalah
hasil karya saya sendiri, kecuali kutipan-kutipan dan ringkasan-ringkasan yang
dirujuk dari sumbernya.
Surakarta,
Juli 2015
Penulis
iii
INTISARI
Pabrik sodium nitrat dengan bahan baku sodium klorida dan asam nitrat
dengan kapasitas 50.000 ton per tahun direncanakan beroperasi selama 330 hari
per tahun. Proses pembuatan NaNO3 dengan cara sintesis NaCl dengan HNO3
pada suhu 60oC dan tekanan 1 atm di dalam reaktor alir tangki berpengaduk
dengan kondisi isothermal.
Kebutuhan NaCl untuk pabrik ini sebesar 4.745,6101 kg/jam dan HNO3
6.499,3394 kg/jam. Produk yang dihasilkan berupa NaNO3 sebanyak 6.313,1313
kg/jam. Dengan memperhatikan beberapa faktor seperti aspek penyediaan bahan
baku, transportasi, tenaga kerja, utilitas, serta pemasaran, maka lokasi pabrik yang
cukup strategis adalah Cilegon, Banten untuk didirikan pada tahun 2020. Unit
pendukung proses didirikan untuk menunjang proses produksi yang terdiri dari
unit penyediaan air, steam, tenaga listrik, penyediaan bahan bakar, serta unit
pengolahan limbah. Agar mutu bahan baku dan kualitas produk tetap terkendali,
maka keberadaan laboratorium sangat diperlukan. Dalam pabrik NaNO3 ini
mempunyai tiga buah laboratorium, yaitu laboratorium analitik, laboratorium
fisik, serta laboratorium penelitian dan pengembangan. Bentuk perusahaan adalah
Perseroan Terbatas (PT) dengan struktur organisasi line and staff. Sistem kerja
karyawan berdasarkan pada pembagian jam kerja yang terdiri dari karyawan shift
dan non shift dengan jumlah karyawan 246 orang.
Pabrik
NaNO3
ini
menggunakan
modal
tetap
sebesar
Rp484.289.074.121,00 dan modal kerja sebesar Rp62.571.505.321,00. Dari
analisis ekonomi terhadap pabrik ini menunjukkan keuntungan sebelum pajak
Rp192.735.305.084,00 per tahun setelah dipotong pajak 25% keuntungan
mencapai Rp144,551.478.813,00. Percent Return On Investment (ROI) sebelum
pajak 39,80% dan setelah pajak 29,85%. Pay Out Time (POT) sebelum pajak 2,09
tahun dan setelah pajak 2,64 tahun. Break Even Point (BEP) sebesar 45,91%, dan
Shut Down Point (SDP) sebesar 28,41% dan Discounted Cash Flow (DCF)
terhitung sebesar 31,81%. Dari data analisis kelayakan di atas disimpulkan, bahwa
pabrik ini menguntungkan dan layak untuk didirikan.
iv
MOTTO
“Jadikanlah sabar dan sholat sebagai penolongmu. Dan sesungguhnya yang
demikian itu sungguh berat kecuali bagi orang-orang yang khusyu”
(terjemahan QS. Al Baqarah: 45)
Rasulullah SAW bersabda: “Barang siapa menempuh jalan yang padanya dia
menuntut ilmu, maka Allah telah menuntunnya jalan ke surga”
(terjemahan HR. Muslim)
“Sesungguhnya Allah tidak akan merubah nasib suatu kaum sehingga mereka
merubah nasib mereka sendiri” (Ar-Ra’d: 11)
“Berusaha dan berdoa secara sungguh-sungguh dan serahkan hasilnya kepada
Allah SWT”
“Ketika kenyataan tak sejalan dengan harapanmu, ingatlah pada-Nya dan Dia
akan menyiapkan rencana hebat-Nya untukmu”
v
PERSEMBAHAN
Segala puji syukur selalu tercurah kepada-Mu Yaa Allah atas segala nikmat dan
karunia-Mu penulis dapat menyelesaikan karya ini.
Karya ini saya persembahkan untuk:
Ibu dan Ayah, cinta dan kasih sayangmu selalu menyejukkan hatiku. Doa
dan ridhomu memudahkan setiap langkah-langkah perjuanganku. Terima
kasih telah membesarkan aku dengan penuh cinta dan kasih sayang yang
tulus. Terima kasih atas segala pengorbanan Ibu dan Ayah, aku sayang
kalian, aku selalu berdoa agar selalu diberikan kesehatan, dan kasih sayang
oleh Allah SWT dan Allah senantiasa bersama Ibu dan Ayah. Aamiin.
Keluarga besarku, terima kasih untuk semua dukungan, semangat, doa dan
perhatian kalian hingga hari ini. Motivasi yang kalian berikan selalu
membuatku bersemangat agar aku segera lulus.
Partnerku Nur Isnaini, terima kasih telah menjadi partnerku untuk penelitian
dan TPP. Terima kasih untuk kesabaran, persahabatan, kerjasama dan semua
hal yang telah kita lalui bersama dalam perjuangan kita meskipun banyak
batu sandungan, semoga Allah selalu menjaga dan melindungimu kawan.
Aamiin.
Sahabat-shabatku, Etty, Yenni, akhirnya kita lulus kawan, terima kasih
untuk kebersamaan dalam perjuangan ini. Juga untuk Aulia dan Sinta terima
kasih untuk tetap mendoakan dan mendukungku.
Temen-teman Teknik Kimia 2010 yang telah bersama-sama dalam
perkuliahan yang menyenangkan. Terima kasih atas doa dan semangat dari
kalian semua.
Teman-teman BEM FT 2013, terima kasih untuk kebersamaan dan
persahabatan kalian semua, semoga persahabatan kita akan tetap terjalin
meski kita tidak lagi di BEM FT kawan.
vi
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT atas limpahan rahmat,
taufik dan hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir
dengan judul “Prarancangan Pabrik Sodium Nitrat dari Sodium Klorida dan Asam
Nitrat Kapasitas 50.000 Ton/Tahun”. Sholawat serta salam selalu penulis haturkan
kepada Nabi Besar Muhammad SAW yang kita nantikan syafa’atnya di Yaumul
Qiyamah nanti.
Tugas Prarancangan Pabrik merupakan salah satu syarat yang wajib
ditempuh untuk menyelesaikan program strata 1 di Program Studi Teknik Kimia,
Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah Surakarta.
Pada kesempatan ini, penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada
pihak-pihak yang telah memberikan dukungan, bimbingan, dan bantuan hingga
terselesaikannya laporan tugas akhir ini. Adapun pihak-pihak tersebut, antara lain:
1. Rois Fatoni, S.T., M.Sc., Ph.D., sebagai dosen pembimbing I
2. Kun Harismah, Ph.D., sebagai dosen pembimbing II
3. Seluruh dosen dan staf Teknik Kimia Universitas Muhammadiyah Surakarta
4. Segenap civitas akademika dan teman-teman mahasiswa Teknik Kimia FT
UMS khususnya angkatan 2010.
Penulis berharap semoga laporan ini bermanfaat bagi semua pihak yang
membaca.
Surakarta,
Juni 2015
Penulis
vii
DAFTAR ISI
Halaman Judul ....................................................................................................... i
HALAMAN PENGESAHAN ............................................................................... ii
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI ............................................................. iii
INTISARI ............................................................................................................. iv
MOTTO ................................................................................................................. v
PERSEMBAHAN ................................................................................................. vi
KATA PENGANTAR ......................................................................................... vii
DAFTAR ISI ....................................................................................................... viii
DAFTAR TABEL ............................................................................................... xii
DAFTAR GAMBAR .......................................................................................... xiii
BAB I PENDAHULUAN ...................................................................................... 1
1.1
Latar Belakang Pendirian Pabrik .......................................................... 1
1.2
Kapasitas Pabrik ................................................................................... 2
1.2.1
Proyeksi Kebutuhan Sodium Nitrat di Indonesia .......................... 2
1.2.2
Kapasitas Pabrik Minimal dan Maksimal di Luar Negeri ............. 3
1.2.3
Ketersediaan Bahan Baku .............................................................. 3
1.3
Lokasi Pabrik ........................................................................................ 4
1.4
Tinjauan Pustaka ................................................................................... 6
1.4.1
Macam-macam Proses ................................................................... 7
1.4.2
Kegunaan Produk .......................................................................... 8
1.4.3
Sifat Fisis dan Kimia Bahan Baku dan Produk ............................. 9
1.4.4
Tinjauan Proses............................................................................ 11
BAB II DESKRIPSI PROSES ........................................................................... 12
2.1
Spesifikasi Bahan Baku dan Produk ................................................... 12
2.1.1
Bahan Baku.................................................................................. 12
2.1.2
Produk Utama .............................................................................. 12
2.1.3
Produk Samping .......................................................................... 12
2.2
Konsep Proses ..................................................................................... 13
2.2.1
Mekanisme Reaksi ....................................................................... 13
2.2.2
Tinjauan Kinetika ........................................................................ 13
2.2.3
Tinjauan Termodinamika ............................................................ 14
2.2.4
Kondisi Operasi ........................................................................... 16
viii
2.3
Tahapan Proses ................................................................................... 16
2.4
Neraca Massa dan Neraca Panas ........................................................ 18
2.4.1
Neraca Massa ............................................................................... 18
2.4.2
Neraca Panas................................................................................ 21
2.5
Tata Letak Peralatan ........................................................................... 23
2.5.1
Tata Letak Pabrik......................................................................... 23
2.5.2
Tata Letak Peralatan Proses ......................................................... 27
BAB III SPESIFIKASI ALAT PROSES .......................................................... 29
3.1
Spesifikasi Alat Utama ....................................................................... 29
3.1.1
Mixer ............................................................................................ 29
3.1.2
Reaktor......................................................................................... 29
3.1.3
Evaporator ................................................................................... 30
3.1.4
Kristaliser..................................................................................... 30
3.1.5
Centrifuge .................................................................................... 31
3.1.6
Rotary Dryer ................................................................................ 31
3.1.7
Menara Distilasi ........................................................................... 31
3.2
Spesifikasi Alat Penunjang ................................................................. 32
3.2.1
Silo ............................................................................................... 32
3.2.2
Tangki .......................................................................................... 33
3.2.3
Boiler ........................................................................................... 33
3.2.4
Conveyor ...................................................................................... 33
3.2.5
Blower .......................................................................................... 33
3.2.6
Pompa .......................................................................................... 34
3.2.7
Screw Conveyor ........................................................................... 34
3.2.8
Hopper ......................................................................................... 35
3.2.9
Accumulator................................................................................. 35
3.2.10 Kompresor ................................................................................... 35
3.2.11 Kondensor .................................................................................... 36
3.2.12 Heat Exchanger ........................................................................... 36
BAB IV UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM .............. 37
4.1
Unit Pendukung Proses ....................................................................... 37
4.1.1
Unit Pengadaan Air ..................................................................... 37
4.1.2
Unit Pengadaan Steam ................................................................. 42
4.1.3
Unit Pengadaan Udara Tekan ...................................................... 44
ix
4.1.4
Unit Pengadaan Listrik ................................................................ 45
4.1.5
Unit Pengadaan Bahan Bakar ...................................................... 48
4.2
Laboratorium ...................................................................................... 48
4.2.1
Laboratorium Fisik ...................................................................... 49
4.2.2
Laboratorium Analitik ................................................................. 50
4.2.3
Laboratorium Penelitian dan Pengembangan .............................. 50
4.2.4
Analisa Air ................................................................................... 50
4.3
Unit Pengolahan Limbah .................................................................... 51
BAB V MANAJEMEN PERUSAHAAN .......................................................... 55
5.1
Bentuk Perusahaan .............................................................................. 55
5.2
Struktur Organisasi ............................................................................. 55
5.3
Tugas dan Wewenang ......................................................................... 58
5.3.1
Pemegang Saham ......................................................................... 58
5.3.2
Dewan Komisaris ........................................................................ 58
5.3.3
Dewan Direksi ............................................................................. 59
5.3.4
Staf Ahli ....................................................................................... 59
5.3.5
Penelitian dan Pengembangan (Litbang) ..................................... 59
5.3.6
Kepala Bagian.............................................................................. 60
5.3.7
Kepala Seksi ................................................................................ 62
5.4
Pembagian Jam Kerja Karyawan ........................................................ 62
5.4.1
Karyawan Non Shift ..................................................................... 62
5.4.2
Karyawan Shift ............................................................................ 62
5.5
Status Karyawan dan Sistem Upah ..................................................... 64
5.6
Penggolongan Jabatan, Jumlah Karyawan, dan Gaji .......................... 64
5.6.1
Penggolongan Jabatan ................................................................. 64
5.6.2
Jumlah Karyawan dan Gaji.......................................................... 64
5.7
Kesejahteraan Sosial Karyawan.......................................................... 66
5.8
Kesehatan dan Keselamatan Kerja ..................................................... 66
5.9
Manajemen Produksi .......................................................................... 67
5.9.1
Perencanaan Produksi .................................................................. 67
5.9.2
Pengendalian Produksi ................................................................ 68
BAB VI ANALISIS EKONOMI ........................................................................ 69
6.1
Dasar Perhitungan ............................................................................... 69
6.2
Perhitungan Biaya ............................................................................... 71
x
6.2.1
Investasi Modal (Capital Investment).......................................... 71
6.2.2
Biaya Produksi (Manufacturing Cost)......................................... 72
6.2.3
Pegeluaran Umum (General Expenses) ....................................... 72
6.3
Analisis Kelayakan ............................................................................. 72
6.3.1
Percent Return On Investment (ROI) .......................................... 72
6.3.2
Pay Out Time (POT) .................................................................... 73
6.3.3
Break Even Point (BEP) .............................................................. 73
6.3.4
Shut Down Point (SDP) ............................................................... 73
6.3.5
Discounted Cash Flow................................................................. 73
6.4
Hasil Perhitungan ................................................................................ 74
6.4.1
Total Fixed Capital Investment ................................................... 74
6.4.2
Working Capital .......................................................................... 74
6.4.3
Total Capital Investment (TCI) ................................................... 74
6.4.4
Direct Manufacturing Cost .......................................................... 75
6.4.5
Indirect Manufacturing Cost ....................................................... 75
6.4.6
Fixed Manufacturing Cost ........................................................... 75
6.4.7
Total Manufacturing Cost (TMC) ............................................... 75
6.4.8
General Expenses ........................................................................ 76
6.4.9
Total Production Cost (TPC) ...................................................... 76
6.4.10 Perhitungan Keuntungan Produksi .............................................. 76
6.4.11 Analisis Kelayakan ...................................................................... 76
6.5
Kesimpulan ......................................................................................... 79
DAFTAR PUSTAKA ......................................................................................... xiv
LAMPIRAN ........................................................................................................ xvi
xi
DAFTAR TABEL
Tabel 1.1 Data impor NaNO3 di Indonesia ............................................................. 2
Tabel 1.2 Kapasitas produksi sodium nitrat konvensional ..................................... 3
Tabel 2.1 Harga ∆ �° dan ∆ �° ............................................................................. 14
Tabel 2.2 Neraca massa pada Mixer (M-121) ....................................................... 19
Tabel 2.3 Neraca massa pada Reaktor (R-101) ..................................................... 19
Tabel 2.4 Neraca massa pada Evaporator 1 (V-101)............................................ 19
Tabel 2.5 Neraca massa pada Kristaliser (S-101) ................................................. 19
Tabel 2.6 Neraca massa pada Centrifuge (H-141) ................................................ 20
Tabel 2.7 Neraca massa pada Rotary Dryer (B-121) ............................................ 20
Tabel 2.8 Neraca massa pada Evaporator 2 (V-102)............................................ 20
Tabel 2.9 Neraca massa pada Menara Distilasi (D-111)....................................... 20
Tabel 2.10 Neraca panas pada Mixer (M-121)...................................................... 22
Tabel 2.11 Neraca panas pada Reaktor (R-101) ................................................... 22
Tabel 2.12 Neraca panas pada Evaporator 1 (V-101) .......................................... 22
Tabel 2.13 Neraca panas pada Kristaliser (S-101) ................................................ 22
Tabel 2.14 Neraca panas pada Centrifuge (H-141) ............................................... 23
Tabel 2.15 Neraca panas pada Rotary Dryer (B-121)........................................... 23
Tabel 2.16 Neraca panas pada Evaporator 2 (V-102) .......................................... 23
Tabel 2.17 Neraca panas pada Menara Distilasi (D-111) ..................................... 23
Tabel 2.18 Perincian luas tanah sebagai bangunan pabrik .................................... 27
Tabel 4.1 Kebutuhan air pendingin ....................................................................... 41
Tabel 4.2 Kebutuhan air proses ............................................................................. 41
Tabel 4.3 Kebutuhan air untuk steam ................................................................... 42
Tabel 4.4 Kebutuhan air konsumsi umum dan sanitasi ........................................ 42
Tabel 4.5 Kebutuhan listrik untuk keperluan proses ............................................. 45
Tabel 4.6 Kebutuhan listrik untuk keperluan utilitas ............................................ 46
Tabel 4.7 Jumlah Lumen berdasarkan luas bangunan .......................................... 46
Tabel 4.8 Jumlah Lumen berdasarkan luas bangunan (lanjutan) .......................... 47
Tabel 4.9 Total kebutuhan listrik pabrik ............................................................... 47
Tabel 5.1 Jadwal pembagian kelompok shift ........................................................ 63
Tabel 5.2 Jumlah karyawan menurut jabatannya .................................................. 65
Tabel 5.3 Perician golongan dan gaji karyawan ................................................... 65
Tabel 6.1 Cost index chemical plant ..................................................................... 70
Tabel 6.2 Total fixed capital investment ............................................................... 74
Tabel 6.3 Working capital ..................................................................................... 74
Tabel 6.4 Direct manufacturing cost .................................................................... 75
Tabel 6.5 Indirect manufacturing cost .................................................................. 75
Tabel 6.6 Fixed manufacturing cost ..................................................................... 75
Tabel 6.7 Total manufacturing cost ...................................................................... 75
Tabel 6.8 General expenses .................................................................................. 76
Tabel 6.9 Analisis kelayakan ................................................................................ 78
xii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1 Data impor NaNO3 di Indonesia ............................................................ 2
Gambar 2 Peta Provinsi Banten .............................................................................. 7
Gambar 3 Tata letak pabrik ................................................................................... 26
Gambar 4 Tata letak peralatan proses ................................................................... 28
Gambar 5 Diagram alir pengolahan air sungai ..................................................... 38
Gambar 6 Blok diagram instalasi pengolahan air limbah (IPAL)......................... 54
Gambar 7 Struktur organisasi pabrik NaNO3 ....................................................... 58
Gambar 8 Hubungan tahun dengan cost index ...................................................... 71
Gambar 9 Grafik analisis kelayakan ..................................................................... 78
xiii