Prarancangan Pabrik Amonium Klorida Dari Amonium Sulfat dan Sodium Klorida Kapasitas 35.000 Ton/Tahun Binder1

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

i

TUGAS AKHIR

PRARANCANGAN PABRIK AMONIUM KLORIDA

DARI AMONIUM SULFAT

DAN

SODIUM KLORIDA

KAPASITAS 35.000 TON/TAHUN

Oleh:

Lucky Wahyu Nuzulia S N

I 0506029

Wibiana Wulan N

I 0506053

JURUSAN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

commit to user

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

KATA PENGANTAR Segala puji hanya

bagi Allah SWT, hanya karena Rahmat dan Hidayah-Nya, penulis akhirnya dapat menyelesaikan penyusunan laporan tugas akhir dengan judul “ Prarancangan Pabrik Ammonium Chloride dari Ammonium Sulfate dan Sodium Chloride Kapasitas 35.000

ton/tahun”. Dalam penyusunan tugas akhir ini Penulis memperoleh banyak bantuan

baik berupa dukungan moral maupun spiritual dari berbagai pihak. Oleh karena itu

penulis mengucapkan terima kasih kepada : Ir. Arif Jumari M.Sc., selaku Ketua

Jurusan Teknik Kimia FT UNS. Ir. Nunik Sri Wahjuni, M.Si., selaku Dosen

Pembimbing I atas bimbingan dan bantuannya dalam penulisan tugas akhir. Endang

Kwartiningsih,S.T.,M.T., selaku Dosen Pembimbing II atas bimbingan dan

bantuannya dalam penulisan tugas akhir. Seluruh staf dosen Jurusan Teknik Kimia

atas bimbingan dan bantuannya selama Penulis menempuh pendidikan. Teman-teman

mahasiswa dan seluruh civitas akademik Jurusan Teknik Kimia yang telah

memberikan banyak bantuan penyusunan tugas akhir ini. Penulis menyadari bahwa

laporan tugas akhir ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu Penulis membuka diri terhadap segala saran dan kritik yang membangun. Semoga laporan

tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi Penulis dan pembaca sekalian. Surakarta,

Desember 2010

Penyusun iii

½ Î Ï Ô å é ø 7 8

š Ô

2 ‰ • þ ÿ h

ïãÖÆãÖãÖ㶣“£€ãtãhãY¶J h_>à hî:y CJ OJ Q

commit to user

‰ ÿ i ò å

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

¢ ÿ 4²

â ÿ id • ÿ 4²

Ž ÿ †ñ ‰ ÿ T ‡ ÿ

-†ñ Ž Ž $ a$ „à „Ð dà

¤ ^„à `„Ð gdî:y $

&

F „Ê „›þ dà ¤ ^„Ê `„›þa$ gdî:y $

&

F „Ê „›þ dà ¤ ^„Ê `„›þa$ gdî:y $

&

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

commit to user

h i

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

ñâÖÃÖ·Ö·Ö§Ö˜”• •q m”

h„na - h„na C

J OJ QJ aJ mH! sH! $ hZi8 h„na CJ OJ QJ aJ mH! sH! hî:y hfv* hî

:y CJ OJ QJ aJ - h·bj CJ OJ QJ aJ mH! sH! h„na CJ OJ QJ aJ % h7

0 hî:y B* CJ OJ QJ aJ ph hî:y CJ OJ QJ aJ h_>Ã hî:y CJ OJ Q

J aJ h Û hî:y CJ OJ QJ aJ

ý ÿ

-†ñ

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

xiv

INTISARI

Lucky Wahyu N & Wibiana Wulan N, 2010, Prarancangan Pabrik Amonium

Klorida dari Amonium Sulfat dan Sodium Klorida Kapasitas 35.000

ton/tahun, Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret, Surakarta

Amonium klorida banyak digunakan pada berbagai industri seperti industri baterai, pupuk, dan farmasi .Untuk memenuhi kebutuhan dalam negeri dan adanya peluang ekspor yang masih terbuka, maka dirancang pabrik amonium klorida dengan kapasitas 35.000 ton/tahun dengan bahan baku amonium sulfat 43.250,242 ton/tahun dan sodium klorida 38.439,458 ton/tahun . Dengan memperhatikan beberapa faktor, seperti aspek penyediaan bahan baku, transportasi, tenaga kerja, pemasaran, serta utilitas, maka lokasi pabrik yang cukup strategis adalah di Kawasan Industri Gresik Jawa Timur pada tahun 2015 .

Reaksi pembuatan amonium klorida dilakukan dengan mereaksikan amonium sulfat dengan sodium klorida dalam reaktor CSTR yang dilengkapi dengan koil pemanas dan pada kondisi tekanan 1 atm dan suhu 1000C, produk yang keluar dari reaktor masuk ke rotary vacuum filter untuk memisahkan antara endapan sodium sulfat yang terbentuk untuk selanjutnya dikeringkan di dalam rotary dryer dan diambil sebagai produk samping, sedangkan larutan amonium klorida akan dikristalkan di dalam Crystalizer dengan sebelumnya dilewatkan pada evaporator agar mencapai kondisi jenuh sebelum masuk ke Crystalizer. Dari Crystalizer produk dilewatkan pada centrifuge untuk memisahkan antara kristal amonium klorida dengan mother liquor-nya, dan selanjutnya dikeringkan di dalam rotary dryer.

Peralatan proses yang ada antara lain tangki pencampur, hopper, belt conveyor, bucket elevator, pompa, reactor, rotary vacuum filter, rotary dryer, evaporator, crystalizer, centrifuge, dan heat exchanger.

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 laboraturium sangat diperlukan. Dalam pabrik amonium klorida ini terdapat tiga buah laboraturium, yaitu laboraturium analitika dan fisik, laboraturium pengamatan, laboraturium penelitian dan pengembangan.

Bentuk perusahaan adalah PT (Perseroan Terbatas) dengan struktur organisasi line and staff. Sistem kerja karyawan berdasarkan pembagian jam kerja yang terdiri dari karyawan shift dan non shift .

Hasil analisa ekonomi terhadap prarancangan pabrik amonium klorida diperoleh bahwa Total investasi (TCI) sebesar US$ 228.867.877,64 dan total biaya produksi (Production Cost) US$ 275.825.660,36. Dari analisa kelayakan diperoleh hasil ROI sebelum pajak 34,91 % dan sesudah pajak 26,18 %.POT sebelum pajak 2,23 tahun dan sesudah pajak 2,76 tahun, BEP 48,19 %, SDP 27,70% dan DCF sebesar 26,88 %.

commit to user

Halaman Judul ... i

Lembar Pengesahan ... ii

Kata Pengantar ... iii

Daftar Isi ... iv

Daftar Tabel ... x

Daftar Gambar ... xiii

Intisari ... xiv

BAB I PENDAHULUAN ... 1

1.1 Latar Belakang Pendirian Pabrik... 1

1.2 Penentuan Kapasitas Perancangan ... 2

1.3 Pemilihan Lokasi Pabrik ... 5

1.4 Tinjauan Pustaka ... 7

1.4.1 Macam-macam Proses ... 7

1.4.2 Alasan Pemilihan Proses ... 8

1.4.3 Kegunaan Produk ... 9

1.4.4 Sifat Fisis dan Kimia Bahan Baku dan Produk ... 10

1.4.5 Tinjauan Proses Secara Umum... 11

BAB II DESKRIPSI PROSES... 13

2.1 Spesifikasi Bahan Baku dan Produk ... 13

2.1.1 Spesifikasi Bahan Baku ... 13

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

v

2.2 Konsep Proses ... 14

2.2.1 Dasar Reaksi ... 14

2.2.2 Tinjauan Termodinamika ... 15

2.2.3 Tinjauan Kinetika ... 17

2.2.4 Sifat Reaksi... 18

2.2.5 Perbandingan Mol Reaktan ... 19

2.3 Diagram Alir Proses dan Tahapan Proses ... 19

2.3.1 Diagram Alir Proses ... 19

2.3.2 Langkah Proses... 23

2.4 Neraca Massa dan Neraca Panas ... 26

2.4.1 Neraca Massa ... 26

2.4.2 Neraca Panas ... 31

2.5 Lay Out Pabrik dan Peralatan Proses ... 35

2.5.1 Lay Out Pabrik... 35

2.5.2 Lay Out Peralatan Proses... 40

BAB III SPESIFIKASI PERALATAN PROSES ... 43

3.1 Silo Penyimpan Amonium Sulfat ... 43

3.2 Silo Penyimpan Sodium Klorida... 43

3.3 Silo Penyimpan Sodium Sulfat ... 44

3.4 Silo Penyimpanan Amonium Klorida ... 45

3.5 Mixer Amonium Sulfat ... 45

3.6 Mixer Sodium Klorida ... 47

commit to user

3.10 Crystalizer... 53 3.11 Centrifuse... 54 3.12 Rotary Dryer - 01... 55 3.13 Rotary Dryer - 02... 55 3.14 Heater-01 ... 56 3.15 Heater-02 ... 57 3.16 Belt Conveyor... 59 3.17 Condensor-01... 59 3.18 Condensor-02... 60 BAB IV UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM ... 64

4.1 Unit Pendukung Proses ... 64 4.1.1 Unit Pengadaan Air ... 65 4.1.1.1 Air Proses ... 67 4.1.1.2 Air Pendingin ... 68 4.1.1.3 Air Umpan Boiler ... 69 4.1.1.4 Air Konsumsi umum dan Sanitasi ... 73 4.1.2 Unit Pengadaan Steam... 74 4.1.3 Unit Pengadaan Udara Tekan ... 77 4.1.4 Unit Pengadaan Listrik ... 77 4.1.5 Unit Pengadaan Bahan Bakar ... 84 4.2 Laboratorium ... 85

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

vii

4.2.1 Laboratorium Fisik ... 87 4.2.2 Laboratorium Analitik ... 87 4.2.3 Laboratorium Penelitian dan Pengembangan ... 87 4.2.4 Prosedur Analisa Bahan Baku dan Produk... 88 4.2.5 Analisa Air... 89 4.3 Unit Pengolahan Limbah... 90 BAB V MANAJEMEN PERUSAHAAN... 94

5.1 Bentuk Perusahaan ... 94 5.2 Struktur Organisasi ... 95 5.3 Tugas dan Wewenang ... 99 5.3.1 Pemegang Saham ... 99 5.3.2 Dewan Komisaris ... 99 5.3.3 Dewan Direksi ... 100 5.3.4 Staf Ahli ... 101 5.3.5 Penelitian dan Pengembangan ... 101 5.3.6 Kepala Bagian... 102 5.3.7 Kepala Seksi ... 106 5.4 Pembagian Jam Kerja Karyawan ... 106 5.4.1 Karyawan Non Shift... 107 5.4.2 Karyawan Shift... 107 5.5 Status Karyawan dan Sistem Upah ... 109 5.4.1 Karyawan Tetap ... 109 5.4.2 Karyawan Harian ... 110

commit to user

5.6.1 Penggolongan Jabatan ... 110 5.6.2 Jumlah Karyawan dan Gaji ... 111 5.7 Kesejahteraan Sosial Karyawan ... 113 BAB VI ANALISIS EKONOMI ... 115

6.1 Penaksiran Harga Peralatan ... 115 6.2 Dasar Perhitungan ... 118 6.3 Penentuan Total Capital Investment (TCI) ... 119 6.4 Hasil Perhitungan ... 120 6.4.1 Fixed Capital Investment (FCI) ... 120 6.4.2 Working Capital Investment (WCI) ... 122 6.4.3 Total Capital Investment (TCI) ... 122 6.4.4 Direct Manufacturing Cost (DMC) ... 123 6.4.5 Indirect Manufacturing Cost (IMC) ... 123 6.4.6 Fixed Manufacturing Cost (FMC) ... 124 6.4.7 Total Manufacturing Cost (TMC) ... 124 6.4.8 General Expense ... 124 6.4.9 Total Production Cost (TPC) ... 125 6.4.10 Perhitungan Keuntungan ... 125 6.5 Analisis Kelayakan ... 126 6.5.1 Persent Return On Investment (ROI)... 126 6.5.2 Pay Out Time... 127

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

ix

6.5.3 Break Even Point (BEP) ... 127 6.5.4 Shutdown Point (SDP) ... 129 6.5.5 Discounted Cash Flow (DCF)... 130 6.6 Pembahasan... 133 6.7 Kesimpulan ... 133 Daftar Pustaka ... xv Lampiran

commit to user

BAB I PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Perkembangan industri yang begitu cepat, mempunyai dampak terhadap tumbuhnya berbagai industri yang terkait. Salah satu industri yang cukup baik dikembangkan adalah industri amonium klorida.

Pabrik amonium klorida didirikan dengan tujuan merangsang industri-industri yang menggunakan ammonium klorida sebagai bahan baku dan bahan pembantu. Hal ini secara tidak langsung dapat menambah devisa negara, membuka kerja dan memperkuat perekonomian negara.

Amonium klorida digunakan sebagai bahan baku industri pembuatan sel baterai kering. Sedangkan kegunaan lainnya adalah sebagai bahan baku dalam industri pupuk , bahan penunjang dalam industri farmasi, pembuatan berbagai senyawa ammonia, electroplating, bahan pencuci, pembersih logam dalam industri soldering, sebagai pelapis dalam industri logam timah dan galvani, bahan pengasam dalam industri pelapisan seng serta sebagai bahan untuk memperlambat melelehnya salju.

Amonium klorida belum diproduksi secara khusus di Indonesia, sehingga sebagian besar kebutuhan amonium klorida dalam negeri harus diimpor. Impor amonium klorida di Indonesia disajikan pada table 1.1 dan gambar 1.1.

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

Prarancangan Pabrik Amonium klorida dari Amonium Sulfat dan Sodium Klorida

Kapasitas 35.000 ton/tahun

Bab I Pendahuluan

2

1.2. Penentuan kapasitas Perancangan

Penentuan kapasitas produksi suatu industri senantiasa diupayakan dengan memperhatikan segi teknis, finansial, ekonomis, dan kapasitas minimal. Dari segi teknis, industri amonium klorida yang direncanakan memperhatikan peluang pasar, segi ketersediaan dan kontinuitas bahan baku. Selain itu penentuan kapasitas rancangan pabrik yang akan didirikan harus berada di atas kapasitas minimum atau sama dengan kapasitas pabrik yang sudah berjalan. Adapun faktor – faktor yang perlu dipertimbangkan dalam menentukan kapasitas pabrik amonium klorida yaitu :

1. Perkiraan kebutuhan amonium klorida di Indonesia

Dari segi ekonomis pendirian industri amonium klorida harus memperhatikan profitabilitas selain modal yang harus disediakan yang pada akhirnya harus melihat kondisi finansial nasional. Berdasarkan data impor, data ekspor, proyeksi kebutuhan amonium klorida dalam industri baterai kering, dan data dari proyeksi konsumsi amonium klorida, dapat ditentukan kapasitas pra rancangan pabrik amonium klorida pada tahun 2015 sebesar 35.000 ton/tahun. Besarnya kapasitas ini diharapkan dapat memenuhi kebutuhan amonium klorida di dalam negeri dan sisanya diekspor ke luar negeri.

commit to user

Table 1.1. Perkembangan Impor Amonium Klorida di Indonesia

Tahun Tahun ke- Jumlah (ton)

1999 1 6.233,017

2000 2 7.443,456

2001 3 9.368,937

2002 4 11.278,15

2003 5 10.611,38

2004 6 12.821,46

2005 7 14.199,20

2006 8 13.310,67

2007 9 13.325,89

2008 10 12.018,75

( BPS, 2009) Impor amonium klorida terutama berasal dari Cina, impor lainnya berasal dari Jepang, USA, Kanada, Inggris, Belanda, Swedia dan Jerman. Dari tabel 1.1. tersebut dapat dilihat bahwa kebutuhan amonium klorida di Indonesia semakin meningkat yang ditunjukkan dengan nilai import yang semakin tinggi. Besarnya kebutuhan amonium klorida di Indonesia dapat dilihat dari jumlah importnya, karena selama ini produksi amonium klorida secara khusus masih belum ada. Sedangkan amonium klorida yang merupakan co-product dari industri lain telah diekspor seluruhnya.

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

Prarancangan Pabrik Amonium klorida dari Amonium Sulfat dan Sodium Klorida

Kapasitas 35.000 ton/tahun

Bab I Pendahuluan

4

y = 751,09x + 6930,1

R2 _{= 0,8704}

0 5000 10000 15000 20000 25000

1997 1999 2001 2003 2005 2007 2009 2011 2013 2015

tahun ke-J u m la h i m p o r (t o n )

Gambar 1.1 Grafik Impor Amonium Klorida di Indonesia

Dari gambar 1.1 , diperoleh persamaan regresi :

jumlah impor tahun ke- = 752,09 (tahun) + 6.930,1

Dengan persamaan tersebut,dimana tahun 2015 adalah tahun ke-17, diperkirakan kebutuhan amonium klorida di Indonesia pada tahun 2015 adalah 19.698,630 ton .

2. Ketersediaan bahan baku

Bahan baku amonium sulfat disediakan oleh PT. Petrokimia Gresik dengan kapasitas 600.000 ton/tahun. Sedangkan bahan baku garam (NaCl) didapat dari PT Garam Persero. Dengan demikian bahan baku cukup tersedia dan mudah memperolehnya.

commit to user

3. Kapasitas pabrik amonium klorida yang sudah beroperasi Tabel 1.2 Data Pabrik Amonium Klorida di Dunia

Pabrik Kapasitas (ton/thn)

Hubei Chemical Complex 180.000

Jiang Su 52.000

Hubei Yingcheng 40.000

Shaanxin 40.000

Jiang Hai 30.000

Chongqing Chinabase 250.000

Pabrik direncanakan akan mulai beroperai secara komersial pada tahun 2015. Pada tahun tersebut proyeksi kebutuhan amonium klorida dalam negeri berdasarkan data-data impor dari BPS Jakarta sebesar 19.698,630 Ton. Penentuan kapasitas produksi dari Pabrik amonium klorida ini ditujukan untuk memenuhi kebutuhan amonium klorida dalam negeri dan ekspor ke luar negeri dengan negara tujuan ekspor adalah Thailand, Singapura, Malaysia, Selandia Baru, Korea dan Filipina. Untuk memenuhi kebutuhan tersebut, maka direncanakan kapasitas Pabrik amonium klorida ini sebesar 35.000 ton / tahun. Kapasitas tersebut diatas kapasitas pabrik minimum yang telah berdiri.

1.3. Pemilihan Lokasi Pabrik

Pabrik direncanakan akan didirikan di Kawasan Industri Gresik Jawa Timur. Pemilihan lokasi pabrik ini didasarkan pada beberapa faktor antara lain: 1. Pemasaran produk

Dipilih lokasi pabrik di kawasan industri Gresik Jawa Timur karena Jawa Timur merupakan salah satu daerah sentral industri di Indonesia. Dengan prioritas utama pasar dalam negeri maka diharapkan lokasi ini tidak jauh dari konsumen, sehingga biaya pengangkutan akan lebih murah dan harga jual

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

Prarancangan Pabrik Amonium klorida dari Amonium Sulfat dan Sodium Klorida

Kapasitas 35.000 ton/tahun

Bab I Pendahuluan

6

dapat ditekan lebih rendah, sehingga dapat diperoleh hasil penjualan yang maksimal.

2. Letak sumber bahan baku

Bahan baku yang digunakan yaitu NaCl dan (NH4)2SO4, dapat

diperoleh dengan mudah karena lokasi pabrik tidak begitu jauh dari letak sumber bahan baku. NaCl dibeli dari PT Garam Persero yang mempunyai cabang di daerah Gresik, sedangkan (NH4)2SO4 dibeli dari PT. Petrokimia

Gresik. 3. Utilitas

Utilitas pabrik yang diperlukan meliputi tenaga listrik , air dan bahan bakar. Kebutuhan listrik disuplai oleh PLN dan Generator Pabrik yang dibangun sendiri sebagai cadangan. Kebutuhan air diambil dari sungai yang dekat lokasi pabrik (Sungai Brantas). Sedangkan untuk memenuhi kebutuhan bahan bakar untuk generator dan boiler yang berupa fuel oil dapat diperoleh dari Pertamina

4. Buruh dan Tenaga Kerja

Lokasi pabrik yang dekat dengan pusat pendidikan dan banyaknya jumlah tenaga kerja usia produktif yang belum tersalurkan serta banyaknya industri-industri baru yang dibangun di sekitar pendirian pabrik menjadikan daerah Gresik sebagai salah satu daerah tujuan pencari kerja. Sehingga buruh dan tenaga kerja yang terampil dan berkualitas dapat diperoleh dengan mudah. 5. Transportasi dan Telekomunikasi

Daerah lokasi pabrik di kawasan industri Gresik merupakan daerah yang mudah dijangkau oleh sarana transportasi dan telekomunikasi antara lain karena dekat dengan pelabuhan (Pelabuhan Tanjung Perak) dan sarana jalan raya dan jalan tol yang memadai.

commit to user

1.4. Tinjauan Pustaka

1.4.1. Macam-macam Proses Pembuatan Amonium Klorida

Amonium klorida dapat diproduksi dengan beberapa macam proses, sehingga diperlukan seleksi untuk mendapatkan hasil yang optimal. Ada 4 macam Proses pembuatan amonium klorida yaitu:

1. Proses Ammonia-Soda

amonium klorida dibuat sebagai produk sampingan dari proses Solvay yang digunakan untuk membuat Natrium Karbonat.

Reaksi :

NH3 + CO2 + NaCl + H2O à NaHCO3 + NH4Cl

Natrium Bikarbonat mengendap dari larutan dan dipisahkan dengan filtrasi. amonium klorida kemudian dikristalkan dari filtrat, dipisahkan, dicuci, dan dikeringkan. Proporsi amonium klorida tergantung pada permintaan pasar.Jika diinginkan amonium klorida yang lebih banyak, dapat diperoleh dengan mereaksikan CaCl2

Reaksi:

CaCl2 + 2NH3 + CO2 + H2O à CaCO3 + 2 NH4Cl

Kalsium Karbonat yang terbentuk dipisahkan dari larutan Ammonium Kloridanya (Kirk-Othmer,1963)

2. Proses Ammonium Sulfit-Sodium Klorida Reaksi:

2NaCl + SO2 + 2NH3 + H2O à Na2SO3 + NH4Cl

Proses ini hanya praktis ketika bahan baku tersedia semua dan dalam kemurnian tinggi. Sodium Sulfit mengendap pertama kali dan dipindahkan dengan sentrifugasi, dicuci dan dikeringkan. Cairan induk yang mengandung amonium klorida dikirim ke tangki kristalisasi dan garam amonium klorida yang terbentuk dicuci dan dikeringkan. Kemurnian produk yang diperoleh cukup tinggi (lebih dari 99%) .(Kirk Othmer, 1963).

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

Prarancangan Pabrik Amonium klorida dari Amonium Sulfat dan Sodium Klorida

Kapasitas 35.000 ton/tahun

Bab I Pendahuluan

8

3. Direct Neutralisation Reaksi:

NH3(g) + HCl(g) à NH4Cl ΔH= -175.7 kJ/mol

Reaksi dari proses ini sangat eksotermis, dan panas yang dibangkitkan digunakan untuk menguapkan sebagian besar air yang ada ketika HCl cair digunakan. amonium klorida dihasilkan lewat kristalisasi.

4. Proses Amonium Sulfat-Sodium Klorida

Ammonium Sulfat, produk sampingan yang mudah didapat telah banyak digunakan untuk membuat amonium klorida lewat dekomposisi ganda dengan NaCl.

Reaksi:

(NH4)2SO4 + 2 NaCl à Na2SO4 + 2 NH4Cl

(NH4)2SO4 dan NaCl (5% excess) ditambahkan ke larutan NH4Cl

recyle di dalam reaktor berpengaduk pada temperatur 100oC tekanan 1 atm. Konversi reaksi dalam reaktor 97%.

Hasil Na2SO4 berupa padatan yang tersuspensi dalam cairan hasil

reaktor yang kemudian dipisahkan melalui proses filtrasi, filtrat yang banyak mengandung amonium klorida kemudian dipisahkan kandungan airnya dengan proses evaporasi kemudian dikristalisasi, dicuci dan dikeringkan ( Faith Keyes, 1975)

1.4.2. Alasan Pemilihan Proses

Proses yang dipilih dalam pembuatan amonium klorida dalam pabrik ini adalah proses yang ke-4 atau proses Amonium Sulfat-Sodium Klorida. Pemilihan proses ini didasarkan pada:

· Bahan baku cukup tersedia dan mudah didapat serta tingkat kemurnian hasil cukup tinggi yaitu sekitar 99,6%.

· Kondisi operasi yang mudah dicapai, yaitu pada suhu 100 oC dan tekanan 1 atm

commit to user

· Karena proses produksi lebih sederhana, maka investasi yang ditanamkan juga lebih kecil.

Proses Ammonium-Soda (Proses I) tidak dipilih karena produk utama dari reaksi yaitu Natrium Bikarbonat, sedangkan amonium klorida hanya sebagai produk samping sehingga hasilnya hanya sedikit.

Proses Amonium Sulfit-Sodium Klorida (Proses II) tidak dipilih karena proses ini hanya praktis ketika bahan baku (NaCl,SO2,NH3,H2O)

dalam kemurnian tinggi sehingga berdampak pada sulitnya mendapatkan bahan baku.

Proses Direct Neutralisation (Proses III) tidak dipilih karena reaksinya sangat eksotermis, yaitu menghasilkan panas sebesar 175,7 kJ/mol sehungga proses ini mempunyai resiko tinggi .

1.4.3. Kegunaan Produk

Amonium klorida mempunyai kegunaan yang sangat luas dalam industri kimia, baik sebagai bahan baku ataupun sebagai bahan pembantu. Sebagai bahan baku terutama digunakan sebagai bahan isian sel baterai kering. Sedangkan kegunaan lain adalah sebagai bahan baku dalam industri pupuk, bahan penunjang dalam industri farmasi yaitu obat batuk dan menjaga pH urine agar asam untuk mengetahui metabolisme dalam tubuh, industri suplemen bagi hewan ternak, elektroplating, bahan pencuci pembersih logam dalam industri soldering, sebagai pelapis dalam industri pelapisan seng , penunjang dalam industri sampo, industri lilin, pelekat kayu, percetakan kain,penambah cita rasa pada vodka, dan dalam pembuatan permen .(Kirk-Othmer, 1963)

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

Prarancangan Pabrik Amonium klorida dari Amonium Sulfat dan Sodium Klorida

Kapasitas 35.000 ton/tahun

Bab I Pendahuluan

10

1.4.4. Sifat fisis dan Sifat Kimia Bahan Baku dan Produk A. Sifat fisis dan Sifat Kimia Bahan Baku

1. Amonium Sulfat

Sifat Fisis Amonium Sulfat

· Rumus molekul = (NH4)2SO4

· BM = 132,14

· Berwarna abu-abu kecoklatan sampai putih · Berbentuk kristal

· Titik leleh = 513oC

· Specific gravity pada 20oC = 1,769 Sifat Kimia Amonium Sulfat

· Tidak mudah terbakar · Larut dalam air

· Tidak larut dalam alkohol dan aseton

2. Sodium Klorida

Sifat Fisis Sodium Klorida

· Rumus molekul = NaCl

· BM = 58,45

· Berbentuk kristal atau bubuk putih

· Titik leleh = 800,4oC

· Titik didih = 1413oC

· Specific gravity pada 20oC = 2,163

Sifat Kimia Sodium Klorida

· Menyerap air (higroskopis) · Larut dalam air dan gliserol · Tidak larut dalam alkohol · Tidak mudah terbakar

commit to user

B. Sifat Fisis dan Sifat Kimia Produk Amonium klorida

Sifat fisik

· Rumus molekul = NH4Cl

· BM = 53,5

· Berbentuk kristal putih

· Titik didih = 520oC

· Titik sublimasi = 350oC · Densitas pada 17oC = 1,527 gr/cm3

Sifat Kimia

· Rasa asin

· Sedikit larut dalam alkohol · Larut dalam air

· Tidak larut dalam aseton dan pyridin

· Larutan Amonium klorida bersifat asam dan cenderung menyerang logam besi dan permukaan logam lainnya terutama pada tembaga, perunggu dan kuningan (Perry, 1984)

1.4.5. Tinjauan Proses Secara Umum

Tahap persiapan dalam proses pembuatan Amonium klorida ini adalah melarutkan padatan amonium sulfat dan sodium klorida masing-masing dalam mixer 1 (untuk NaCl) dan mixer 2 (untuk (NH4)2SO4)

sampai didapatkan konsentrasi larutan Amonium Sulfat dan larutan sodium klorida yang cukup jenuh untuk diumpankan ke reaktor.

Pembuatan amonium klorida dengan proses amonium sulfat - sodium klorida berlangsung pada fase cair-cair dalam reaktor alir tangki berpengaduk pada suhu 100oC dan tekanan 1 atm. Konversi reaksi dalam reaktor 97 %.

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

Prarancangan Pabrik Amonium klorida dari Amonium Sulfat dan Sodium Klorida

Kapasitas 35.000 ton/tahun

Bab I Pendahuluan

12

Reksi yang terjadi adalah sebagai berikut:

(NH4)2SO4 (aq) + 2 NaCl (aq) à Na2SO4 (s) + 2 NH4Cl (aq)

Sodium Sulfat yang terbentuk dalam reaktor berbentuk padatan halus yang tersuspensi dalam larutan hasil reaktor. Pemisahan pertama dilakukan untuk memisahkan sodium sulfat dari larutan hasil, yaitu dengan cara filtrasi. Pemisahan kedua untuk memisahkan kandungan air yang berlebihan dari filtrat yang mengandung Amonium klorida sehingga memenuhi persyaratan kondisi kristalisasinya. Pemisahan kandungan air dari filtrat ini dilakukan dalam evaporator dan sebagian lagi di dalam kristalisator itu sendiri. Di dalam kristalisator amonium klorida lewat jenuh diubah kedalam bentuk kristal yang kemudian dipisahkan dari larutan lainnya dalam centrifuge. Hasil padatan centrifuge (kristal amonium klorida) diumpankan ke alat pengering putar, sedangkan hasil cair dari centrifuge direcycle ke reaktor.

commit to user

DESKRIPSI PROSES

2.1. Spesifikasi Bahan Baku dan Produk 2.1.1. Spesifikasi Bahan Baku

1. Amonium sulfat

- Rumus Molekul = ( NH4 )2SO4

- Berat Molekul = 132,14

- Wujud = Kristal padat

- Kemurnian = 99,8 %

- Impuritas = 0,2 % H2O

(Petrokimia Gresik,2010) 2. Sodium klorida

- Rumus Molekul = NaCl - Berat Molekul = 58,45

- Wujud = Kriatal padat

- Kemurnian = 99,6 %

- Impuritas = 0,4 % H2O

(PT Garam,2010)

2.1.2. Spesifikasi Produk

1. Amonium klorida

- Rumus Molekul = NH4Cl

- Berat Molekul = 53,5

- Wujud = Kristal padat

- Diameter rata-rata kristal = 0,5 mm

- Kemurnian = 99,6 %

- Impuritas = 0,4 %

2. Sodium sulfat

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

Prarancangan Pabrik Amonium Klorida dari Amonium Sulfat dan Sodium Klorida Kapasitas 35.000 ton/tahun

Bab II Deskripsi Proses

14

- Berat Molekul = 142,05

- Wujud = serbuk

- Kemurnian = 99,9 %

- Impuritas = 0, l %

2.2 Konsep Proses 2.2.1. Dasar Reaksi

Reaksi pembentukan amonium klorida adalah reaksi yang terjadi antara amonium sulfat dengan natrium klorida (Proses Amonium Sulfat-Sodium Klorida) dengan reaksinya sebagai berikut :

(NH4)2SO4(aq) + 2NaCl(aq) 2NH4Cl(aq) + Na2SO4(s) ∆H = + 12,2369 kkal/kmol

Dengan sifat reaksi : - homogen - irreversibel - endotermis - orde dua

- konversi di reaktor = 97 %

Reaksi berlangsung dalam reaktor alir tangki berpengaduk dengan kondisi operasi :

- Temperatur = 100 oC ( isotermal ) - Tekanan = 1 atm

commit to user

Tinjauan termodinamika adalah untuk mengetahui reaksi itu memerlukan panas atau melepaskan panas. Secara termodinamika reaksi pembentukan amonium klorida dapat dilihat dari harga enthalpi dan konstanta kesetimbangannya.

Diketahui pada suhu kamar :

Tabel 2.1 Harga ΔHof dan Cp masing – masing komponen

Komponen ∆Hf 298 (kcal/kmol) Cp pada 100oC (kcal/kmol.oC)

NH4Cl

Na2SO4

(NH4)2SO4

NaCl

-71,2 -330,82 -279,33 -97,324

12,4926 51,002 47,1027 0.006815

(Reff : Perry Chemical Engineering Hand Book)

ΔHreaktan 373 k = Σ Cp. ∆T

= 47,1027(25-100) + 2 x 0,006815(25-100) kcal/kmol

= -3,533 kcal/kmol

ΔHreaksi 298 k = Σ ΔHproduk - Σ ΔHreaktan

= (2ΔHfoNH4Cl+ΔHfoNa2SO4)–(2ΔHfoNaCl+ΔHfo(NH4)2SO4)

= {(2 x -71,2) + (-330,82) – (2 x -97,324) + (-279,33)} = 0,758 kcal/kmol

ΔHproduk 373 k = Σ Cp. ∆T

= 51,002 (100-25) + 2 x 12,4926 (100-25) kcal/kmol

= 5,699 kcal/kmol

ΔHreaksi 373 k = ΔHreaktan 373 k +ΔHreaksi 298 k + ΔHproduk 373 k

= (-3,533 + 0,758 + 5,699) kcal/kmol

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

Prarancangan Pabrik Amonium Klorida dari Amonium Sulfat dan Sodium Klorida Kapasitas 35.000 ton/tahun

Bab II Deskripsi Proses

16

Dari harga ΔHfo tersebut dapat dilihat bahwa reaksi pembentukan

amonium klorida adalah endotermis.

Pada suhu kamar diperoleh data sebagai berikut :

ΔGfo NH4Cl = -48,59 kcal/gmol

ΔGfo Na2SO4 = -329,772 kcal/gmol

ΔGfo (NH4)2SO4 = -214,02 kcal/gmol

ΔGfo NaCl = -93,92 kcal/gmol

ΔGr 298 K = ΣΔGproduk - ΣΔGreaktan

= (2 ΔGfo NH4Cl + ΔGfo Na2SO4 ) – (2 ΔGfo NaCl + ΔGfo (NH4)2SO4)

= {(2 x -48,59) + (-329,77) – (2 x -93,92 + (-214,02)} = -25,092 kcal/gmol

Dari harga ΔHfo tersebut dapat dilihat bahwa reaksi pembentukan

amonium klorida adalah endotermis, dan reaksi ini berlangsung secara spontan karena mempunyai harga ΔGr <0

Menghitung harga konstanta keseimbangan pada suhu 250C (2980K)

298 K

18

G = - R . T . ln K

kkal kal 1 kkal

- 25,092 = - 1,987 . . 298 K . ln K

mol mol.K 1000 kal

ln K = 42,37611589 K = 2,53346 . 10 Δ

Menghitung harga konstanta keseimbangan pada suhu 1000C (3730K)

373

298 1 2

ln 1 1

( )

ln

K H K R t t

D

=

-373

ln 0, 758 1 1

( )

42,3761 0, 001987 298 373) K

-commit to user

0, 2573994 42,3761=

K373 = ln-1 10,90758 = 1,45 x 1016

K = 2 1 k k

1,45 x 1016 = 2

52,1443

k

k2 = 3,59616 x 10-15

Karena harga konstanta kecepatan reaksi pembentukkan reaktan (k2)sangat kecil

maka dapat disimpulkan bahwa reaksi berjalan irreversible/searah, ke arah produk/ke kanan.

2.2.3. Tinjauan Kinetika

(NH4)2SO4(aq) + 2NaCl(aq) 2NH4Cl(aq) + Na2SO4(s) ∆H = + 12,2369 kkal/kmol

Reaksi tersebut merupakan reaksi orde dua dimana kecepatan reaksi dinyatakan dengan rA = rB = k CA CB

Dengan harga k ( konstanta kecepatan reaksi ) adalah sebagai berikut :

k = .T e ΔG/RT h

-σ

Dimana :

σ = konstanta Boltzman. harganya = 1,3805 x 10-16 erg/ (K) (molecule)

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

Prarancangan Pabrik Amonium Klorida dari Amonium Sulfat dan Sodium Klorida Kapasitas 35.000 ton/tahun

Bab II Deskripsi Proses

18

T = suhu (K)

R = 1,987 kal / gmol . K

DG = Energi bebas Gibs sebesar = –25,092.103 cal/gmol Sehingga untuk reaksi ini, diperoleh harga kc :

( )

(

)

(

)

-23 o 0 _25092,50

RT 34

0,33087 x 10 calories/ K molecule T K

k . e

1,58427x10 calories/molecule

-=

k = 2,09084.1010 . T exp-25092,50/RT

= 52,1443 L/mol.jam

( Levenspiel,1999)

2.2.4. Sifat Reaksi

Ditinjau dari besarnya harga panas reaksi yang terjadi pada suhu 100oC adalah sebagai berikut : ΔHr = 12,2369 kkal/kmol. Jadi reaksi tersebut berjalan

searah dan membutuhkan panas.

Dari harga ΔHfo yang harganya positif dapat disimpulkan bahwa reaksi

yang terjadi adalah reaksi endotermis yang berarti ada penyerapan panas. Hal ini mengakibatkan suhu reaktor akan mengalami penurunan terus-menerus. Oleh karena itu perlu adanya pemanas untuk mempertahankan suhu reaktor.

commit to user

Pada proses pembuatan amonium kloride reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut :

(NH4)2SO4(aq) + 2NaCl(aq) 2NH4Cl(aq) + Na2SO4(s) ∆H = + 12,2369 kkal/kmol

Diketahui perbandingan mol reaktan dari koefisien reaksi masing-masing reaktan secara stoikiometri adalah 1 : 2 yaitu 1 mol amonium sulfat bereaksi dengan 2 mol sodium klorida.

2.3 Diagram Alir Proses 2.3.1. Diagram Alir Proses

Diagram alir pra rancangan pabrik Ammonium Chloride proses ammonium sulfat sodium chloride ditunjukan ada tiga macam, yaitu :

a. Diagram alir kualitatif (gambar 2.1 ) b. Diagram alir kuantitatif ( gambar 2.2 ) c. Diagram alir proses ( 2.3 )

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

Prarancangan Pabrik Amonium Klorida dari Amonium Sulfat dan Sodium Klorida Kapasitas 35.000 ton/tahun

Bab II Deskripsi Proses

20

c. id d ig ilib .u n s. a c o m m it t o u ser S-02 M-02 R NaCl = 4.834,0531

H2O = 19,4139

S-01 M-01

(NH4)2SO4 = 5.449,9674

H2O = 5.460,8892 10.736,7531

(NH4)2SO4 = 5.449,9674 H2O = 10,9218

RVF

(NH4)2SO4 = 168,290

NaCl = 397,0165 NH4Cl = 4.637,8117 Na2SO4 = 9.665,0991

H2O = 19.736,8117

34.605,0292

Keterangan: CF :Centrifuge CR :Crystalizer EV :Evaporator RVF :Rotary Vacuum Filter M-01 :Mixer Ammonium Sulfate M-02 :Mixer Sodium Chloride R :Reaktor RD :Rotary Dryer S-01 :Silo Ammonium Sulfate S-02 :Silo Sodium Chloride

H2O = 5.275,8639

RD

EV CR CF RD

udara

4.514,7579

udara

9.634,2809 NaCl = 4.834,0531

H2O = 12.165,2749 16.999,3289

(NH4)2SO4 = 168,1222 NaCl = 396,6195 NH4Cl = 4.633,1738 Na2SO4 = 4.016,4444 H2O = 20.682,6183

29.896,9783 Na2SO4 = 5.648,6547

H2O = 20,7033

5.674,5611

(NH4)2SO4 = 0,0168 NaCl = 0,0397 NH4Cl = 0,4638 Na2SO4 = 5.648,6547 H2O = 2,0703

5.669,9369

(NH4)2SO4 = 168,1222 NaCl = 396,6195 NH4Cl = 4.633,1738 Na2SO4 = 4.016,4444

H2O = 2.068,2618

11.282,6218 H2O =18.614,3565

(NH4)2SO4 = 168,1222 NaCl = 396,6195 NH4Cl (aq) = 231,6587

NH4Cl (c) = 4.401,5152 Na2SO4 = 4.016,4444 H2O = 2.068,2618

11.282,6218

(NH4)2SO4 = 8,4061 NaCl = 19,8310 NH4Cl = 4.401,5152 Na2SO4 = 200,8222 H2O = 223,6631

4.854,2376 H2O = 440,1515

(NH4)2SO4 = 159,7161

NaCl = 376,7885 NH4Cl = 231,6587 Na2SO4 = 3.815,6222

H2O = 2.284,7502

6.868,5357

(NH4)2SO4 = 0,4203

NaCl = 0,9915 NH4Cl = 4.401,5152

Na2SO4 = 5,0817 H2O = 114,2375 4.419,1919 H2O = 966,5099

Udara = 4.514,7579 (NH4)2SO4 = 0,1515 NaCl = 0,3573 NH4Cl = 4,1740

H2O = 18,6330 4.519,3821

Udara = 9.634,2809 (NH4)2SO4 = 7,9858 NaCl = 18,8394 Na2SO4 = 195,7405

H2O = 212,4800 10.069,3266 G am ba r 2.2 D ia g ra m A lir K ua nt ita tif

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

Prarancangan Pabrik Amonium Klorida dari Amonium Sulfat dan Sodium Klorida Kapasitas 35.000 ton/tahun

Bab II Deskripsi Proses

commit to user

Pada pembuatan amonium klorida dengan bahan baku amonium sulfat dan sodium klorida secara garis besar dapat dibagi empat tahap :

1. Tahap penyiapan bahan baku 2. Tahap pembentukan produk 3. Tahap pemurnian produk 4. Tahap penyimpanan produk

2.3.2.1.Tahap Penyiapan Bahan Baku

Tahap ini dimaksudkan untuk mengangkut bahan baku amonium sulfat dari silo penyimpanan (NH4)2SO4 (S – 01) pada kondisi tekanan 1

atm dengan temperatur 30OC, selanjutnya dilewatkan dalam belt conveyor (BC – 01) kemudian dimasukan ke hopper dan ditambah air untuk dimasukan bersama-sama menjadi larutan jenuh amonium sulfat dalam mixer (M – 01) pada kondisi tekanan 1 atm dengan temperatur 100OC. Bahan baku NaCl dari silo (S – 02) pada kondisi tekanan 1 atm dengan temperatur 30OC dilewatkan dalam belt conveyor (BC – 02) kemudian dimasukan ke hopper selanjutnya ditambah air untuk dimasukan kedalam mixer (M – 02) pada kondisi tekanan 1 atm dengan temperatur 100OC sehingga dicapai larutan jenuh NaCl.

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

Prarancangan Pabrik Amonium Klorida dari Amonium Sulfat dan Sodium Klorida Kapasitas 35.000 ton/tahun

Bab II Deskripsi Proses

24

2.3.2.2.Tahap Pembentukan Produk

Dalam Reaktor CSTR (R-01) yang dilengkapi dengan koil pemanas untuk mensuplai panas ke dalam reactor agar suhu reaktor tetap pada 100oC dan untuk mengurangi kandungan air. Pengaduk berfungsi untuk menjaga agar komposisi larutan dalam reaktor selalu sama dengan komposisi aliran keluar reaktor dan untuk menjaga agar distribusi suhu larutan dalam reaktor tetap seragam. Tekanan di dalam reaktor 1 atm dan konversi 97 %. Reaktor ini digunakan untuk mereaksikan (NH4)2SO4 dan

NaCl sehingga membentuk produk amonium klorida dan produk samping natrium sulfat. Reaksi yang terjadi dalam Reaktor (R-01) adalah sebagai berikut :

(NH4)2SO4(aq) + 2NaCl(aq) 2NH4Cl(aq)+Na2SO4(s) ,∆H = + 12,2369 kkal/kmol

2.3.2.3.Tahap Pemurnian Produk

Bertujuan untuk memisahkan padatan natrium sulfat dari larutan amonium klorida melalui rotary vakum filter (RVF-01) (P = 0,2 atm dan T = 85OC). Kemudian mengeringkan kristal basah natrium sulfat menjadi kristal kering dengan menghilangkan sebagian air digunakan rotary dryer (RD – 01) dengan udara pemanas bersuhu 130 OC. Untuk memekatkan amonium sulfat digunakan evaporator (E – 01) (P = 1 atm dan T = 100OC). Larutan jenuh dari evaporator dialirkan ke crystalizer (CR-01) untuk membentuk kristal amonium klorida pada kondisi operasi P = 1 atm dan T = 40OC, untuk mempertahankan suhu pada crystalizer dialirkan air

commit to user

mother liquor dari crystalizer dialirkan ke centrifuge (CF–01) (P=1 atm dan T = 40OC) melalui screw conveyor (SC – 01), didalam centrifuge kristal dan mother liquor akan dipisahkan dan mother liquor akan dikembalikan atau direcycle ke reaktor (R – 01). Sedangkan kristal amonium klorida melalui screw conveyor dikeringkan kedalam rotary dryer (RD – 02) dengan udara pemanas bersuhu 130 OC, untuk mengurangi kadar airnya sehingga sesuai dengan spesifikasi produk yang diharapkan.

2.3.2.4. Tahap Penyimpanan Produk

· Penyimpanan produk pada silo (S – 03) · Penyimpanan produk pada silo (S – 04)

Kristal sodium sulfat dari rotary dryer (RD – 01) dilewatkan kedalam belt conveyor (BC – 03) yang kemudian dimasukkan kedalam silo (S – 03), untuk dimasukkan kedalam gudang penyimpanan. Kristal amonium klorida dari rotary dryer (RD – 02) dilewatkan kedalam belt conveyor (BC – 04) untuk dimasukkan kedalam silo (S – 04) untuk selanjutnya dimasukkan kedalam gudang penyimpanan.

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

Prarancangan Pabrik Amonium Klorida dari Amonium Sulfat dan Sodium Klorida Kapasitas 35.000 ton/tahun

Bab II Deskripsi Proses

26

2.4. Neraca Massa dan Neraca Panas

2.4.1. Neraca Massa

Produk : Amonium klorida

Kapasitas : 35.000 ton/tahun Satu tahun produksi : 330 hari

Waktu operasi selama 1 hari : 24 jam Basis perhitungan : 1 jam operasi

Satuan : kg/jam

Tabel 2.2 Neraca Massa Total

Komponen Masuk

(kg/jam)

Keluar (kg/jam) (NH4)2SO4 5.449,9674 8,5744

NaCl 4.834,0530 20,2280

Na2SO4 - 5.849,4769

NH4Cl - 4.406,1530

H2O 18.556,6040 18.556,6040 Udara 5.944,6660 5.944,6660 Total 34.785,2904 34.785,2904

Tabel 2.3 Neraca Massa Pada Pelarutan (NH4)2SO4 (M-01)

Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam) Komponen

Arus 1 Arus 2 Arus 3

(NH4)2SO4 5.449,9674 - 5.449,9674

H2O 10,9218 5.275,8639 5.286,7857

commit to user

Tabel 2.4 Neraca Massa Pada Pelarutan NaCl (M-02)

Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam) Komponen

4 5 6

NaCl H2O

4.834,0531 19,4139 - 12.145,8619 4.834,0531 12.165,2758

Total 16.999,3289 16.999,3289

Tabel 2.5 Neraca Massa Pada Reaktor (R-01) Masuk

(kg/jam)

Keluar (kg/jam) Komponen

3 6 19 ( R ) 7 8

(NH4)2SO4

NaCl NH4Cl

Na2SO4

H2O

5.449,9674 - - - 5.286,7857 - 4.834,0531 - - 12.165,2758 159,7161 376,7885 231,6587 794,4328 778,6922 - - - - 14.584,6030 168,2905 397,0165 4.637,8117 6.643,9097 3.646,1507

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

Prarancangan Pabrik Amonium Klorida dari Amonium Sulfat dan Sodium Klorida Kapasitas 35.000 ton/tahun

Bab II Deskripsi Proses

28

Tabel 2.6 Neraca Massa Pada Rotary Filter (RF-01)

Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam) Komponen

8 9 10 14

(NH4)2SO4

NaCl NH4Cl

Na2SO4

H2O

168,2905 397,0165 4.637,8117 6.643,9097 3.646,1507 - - - - 664,3910 0,1683 0,3970 4,6378 5.807,6646 4,3105 168,1222 396,6195 4.633,1738 836,2451 4.306,2312

15.493,1792 664,3910 5.817,1783 10.340,3918 Total

16.157,5701 16.157,5701

Tabel 2.7 Neraca Massa Pada Evaporator (EV-01)

Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam) Komponen

14 15 16

(NH4)2SO4

NaCl NH4Cl

Na2SO4

H2O

168,1222 396,6195 4.633,1738 836,2451 4.306,2312 - - - - 3.875,6081 168,1222 396,6195 4.633,1738 836,2451 430,6231

3.875,6080 6.464,7838

commit to user

Komponen Masuk (kg/jam) 16

Keluar (kg/jam) 17 (NH4)2SO4

NaCl

NH4Cl larutan

Na2SO4

NH4Cl kristal

H2O

168,1222 396,6195 4.633,1738 836,2451 - 430,6231 168,1222 396,6195 231,6587 836,2451 4.401,5152 430,6231

Total 6.464,7838 6.464,7838

Tabel 2.9 Neraca Massa Pada Centrifuge (CF-01)

Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam) Komponen

17 18 19 20

(NH4)2SO4

NaCl NH4Cl

Na2SO4

H2O

168,1222 396,6195 4.633,1739 836,2451 430,6231 - - - - 440,1515 159,7161 376,7885 231,6587 794,4328 778,6922 8,4061 19,8310 4.401,5152 41,8123 92,0824

6.464,7838 440,1515 2.341,2884 4.563,6469 Total

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

Prarancangan Pabrik Amonium Klorida dari Amonium Sulfat dan Sodium Klorida Kapasitas 35.000 ton/tahun

Bab II Deskripsi Proses

30

Tabel 2.10 Neraca Massa Pada Rotary Dryer (RD-01)

Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam) Komponen

10 12 11 13

(NH4)2SO4

NaCl NH4Cl

Na2SO4

H2O

Udara 0,1683 0,3970 4,6378 5.807,6646 4,3105 - - - - - - 1.777,7263 0,1681 0,3966 4,6332 5.807,6646 0,2155 - 0,0002 0,0004 0,0046 - 4,0950 1.777,7236 5.817,1783 1.777,7263 5.813,0781 1.781,8265 Total

7.594,9046 7.594,9046

Tabel 2.11 Neraca Massa Pada Rotary Dryer (RD-02)

Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam) Komponen

20 22 21 23

(NH4)2SO4

NaCl NH4Cl

Na2SO4

H2O

Udara 8,4061 19,8310 4.401,5152 41,8123 92,0824 - - - - - - 4.166,9397 0,4203 0,9915 4.401,5152 11,6608 4,6041 - 7,9858 18,8394 - 30,1515 87,4783 4.166,9397 4.563,6469 4.166,9397 4.419,1919 4.311,3947 Total

commit to user

Basis perhitungan : 1 jam operasi

Satuan : kJ/jam

Tabel 2.12 Neraca Panas Pada Pelarutan (NH4)2SO4 (M-01)

Panas Q input (kJ) Q output (kJ)

Qumpan 122.573,31 -

Qpelarutan 476.366,91 -

Qcoil 1.245.951,17 -

Q3 - 1.844.891,38

Jumlah 1.844.891,38 1.844.891,38

Tabel 2.13 Neraca Panas Pada Tangki Pelarutan NaCl (M-02) Panas Q input (kJ) Q output (kJ)

Qumpan 397.980,16

Qpelarutan - 404.323,67

Qcoil 705.518,29

Q6 - 4.090.781,78

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

Prarancangan Pabrik Amonium Klorida dari Amonium Sulfat dan Sodium Klorida Kapasitas 35.000 ton/tahun

Bab II Deskripsi Proses

32

Tabel 2.14 Neraca Panas Pada Reaktor (R-01) Panas Q input (kJ) Q output (kJ)

Q3 1.844.891,38 -

Q6 4.090.781,78 -

Qrecycle 353.170,74 -

Q8 - 2.105.384,20

Qsteam 719.790,76 -

Qreaksi - 130.604,20

Q 7 penguapan - 4.772.646,26

Jumlah 7.008.634,66 7.008.634,66

Tabel 2.15 Neraca Panas Pada Rotary Vacuum Filter (RVF-01) Panas Q input (kJ) Q output (kJ)

Q8 2.105.384,20 -

Q9 13.796,20 -

Q10 - 340.315,70

Q14 - 1.508.695,55

QL - 270.169,15

jumlah 2.119.180,40 2.119.180,40

Tabel 2.16 Neraca Panas Pada Evaporator (E-01) Panas Q input (kJ) Q output (kJ) Q14 Qs Q15 Q16 1.508.695,55 373.686,91 - - - - 1.202.470,842 681.911,62 Total 1.884.382,47 1.884.382,47

commit to user

Panas Q input (kJ) Q output (kJ) Di bawa umpan

Entalphi air pendingin Di bawa produk

681.911,62 - - - 551.161,15 130.750,47

Total 681.911,62 681.911,62

Tabel 2.18 Neraca Panas Pada Centrifuge (CF-01)

Masuk (kJ) Keluar (kJ)

Enthalpy kristal & M.L Panas dibawa air pencuci

130.750,47 9.139,83

Panas dibawa kristal Panas dibawa Recycle

82.789,99 65.646,65

Jumlah 148.436,64 Jumlah 148.436,64

Tabel 2.19 Neraca Panas Pada Rotary Dryer (RD-01) Panas Q input (kJ) Q output (kJ) Q10

Q terbawa udara

Q11

Udara in

Udara out

194.303,38 - - 365.761,78 - - 5.685,00 356.702,78 - 192.051,26

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

Prarancangan Pabrik Amonium Klorida dari Amonium Sulfat dan Sodium Klorida Kapasitas 35.000 ton/tahun

Bab II Deskripsi Proses

34

Tabel 2.20 Neraca Panas Pada Rotary Dryer (RD-02) Panas Q input (kJ) Q output (kJ) Q20

Q21

Qterbawa udara

Udara in

Udara out

82.789,99 - - 1.269.770,82 -

- 325.924,77 23.504,09 - 1.003.399,79

commit to user

2.5.1. Lay Out Pabrik

Lay out pabrik adalah tempat kedudukan bagian-bagian pabrik yang meliputi tempat bekerjanya karyawan, tempat peralatan, tempat penimbunan bahan, baik bahan baku maupun produk. Tata letak pabrik harus dirancang sedemikian rupa sehingga penggunaan area pabrik dan kelancaran proses produksi terjamin.

Tata letak pabrik harus memperkirakan penentuan penempatan alat-alat produksi, sehingga alir proses produksi dapat berjalan dengan lancar serta faktor keamanan, keselamatan dan kenyamanan bagi karyawan dapat terjamin. Selain peralatan yang tercantum dalam flow sheet proses, beberapa bangunan fisik lain seperti kantor, bengkel, poliklinik, laboratorium, kantin, pos penjagaan dan sebagainya hendaknya ditempatkan pada bagian yang tidak mengganggu, ditinjau dari segi lalu lintas barang, control dan keamanan.

Secara garis besar beberapa hal yang harus diperhatikan dalam perancangan tata letak pabrik amonium klorida, adalah :

1. Kemungkinan perluasan di masa depan

2. Adanya ruang yang cukup untuk pergerakan pekerja 3. Penerangan ruangan

4. Ventilasi yang baik

5. Bentuk kerangka bangunan, atap dan tembok 6. Pondasi dari bangunan dan mesin-mesin

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

Prarancangan Pabrik Amonium Klorida dari Amonium Sulfat dan Sodium Klorida Kapasitas 35.000 ton/tahun

Bab II Deskripsi Proses

36

7. Kemungkian timbulnya bahaya seperti kebakaran dan ledakan

Untuk lebih jelasnya hal-hal yang perlu diperhatikan dalam prarancangan tata letak pabrik amonium klorida :

1. Perluasan pabrik dan kemungkinan penambahan bangunan

Perluasan pabrik ini harus sudah masuk dalam perhitungan awal, supaya masalah kebutuhan tempat tidak timbul di waktu yang akan datang. Sejumlah area khusus sudah disiapkan untuk dipakai sebagai perluasan pabrik maupun mengolah produknya sendiri ke produk yang lain.

2. Keamanan

Keamanan terhadap kemungkinan adanya bahaya kebakaran, ledakan dan asap/gas beracun harus benar-benar diperhatikan dalam prarancangan tata letak pabrik. Untuk itu harus dilakukan penempatan alat-alat pengaman seperti hydrant, penampung air yang cukup, penahan ledakan. Tangki penyimpan bahan baku atau produk berbahaya harus diletakkan di area yang khusus serta perlu adanya jarak antara bangunan yang satu dengan bangunan yang lain guna memberikan pertolongan dan menyediakan jalan bagi karyawan untuk menyelamatkan diri.

3. Luas area yang tersedia

Harga tanah yang membatasi kemampuan penyediaan area. Jika harga tanah amat tinggi, maka diperlukan efisiensi dalam pemakaian ruangan, peralatan tertentu diletakkan di atas peralatan yang lain jika memungkinkan ataupun lantai ruangan diataur sedemikian rupa sehingga menghemat tempat.

commit to user

Pemasangan dan distribusi yang baik dari gas, udara, steam dan listrik akan memudahkan kerja dan perawatannya. Penempatan pesawat proses sedemikian rupa sehingga petugas dapat dengan mudah mencapainya dan dapat menjamin kelancaran operasi serta memudahkan perawatan.

Secara umum lay out pabrik ini dapat dibagi menjadi beberapa daerah denah utama, yaitu :

1. Daerah administrasi/perkantoran, laboratorium dan ruang control a. Daerah administrasi merupakan kegiatan administrasi pabrik

b. Daerah laboratorium dan ruang control merupakan pusat pengendalian proses, kualitas dan kuantitas bahan yang akan diproses serta produk yang akan dijual

2. Daerah proses

Daerah proses merupakan tempat alat-alat proses diletakkan dan proses berlangsung.

3. Daerah pergudangan dan bengkel

Gudang meruapakan tempat penyimpanan bahan kimia pendukung proses, barang dan suku cadang alat proses. Bengkel digunakan untuk perbaikan alat-alat dan pembuatan alat-alat-alat-alat penunjang proses.

4. Daerah utilitas

Merupakan daerah dimana terjadi kegiatan penyedian sarana pendukung proses.

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

Prarancangan Pabrik Amonium Klorida dari Amonium Sulfat dan Sodium Klorida Kapasitas 35.000 ton/tahun

Bab II Deskripsi Proses

38

5. Daerah fasilitras umum

Merupakan daerah penunjang segala aktivitas pabrik dalam pemenuhan kepentingan pekerja seperti tempat parkir, masjid dan kantin.

6. Daerah pengolahan limbah

Merupakan daerah pembuangan dan pegolahan limbah yang berasal dari aktivitas pabrik. Daerah ini ditempatkan di tempat yang jauh dari bangunan kantin, poliklinik, masjid dan daerah administrasi

Tabel 2.20 Perincian luas tanah sebagai Bangunan Pabrik

Nama Bangunan Luas (m2)

Pos Keamanan 100

Masjid 250

Parkir 1000

Kantor Pusat 1000

Kantin 200

Poliklinik 300

Laboratorium 450

Daerah Proses 1800

Bengkel 350

Gudang 650

Utilitas 2300

Daerah Perluasan 200

Jalan 5200

Control Room 300

Taman 600

Jembatan Timbang 200

Pemadam 350

commit to user

T

a

m

a

n

T

a

m

a

n

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

Prarancangan Pabrik Amonium Klorida dari Amonium Sulfat dan Sodium Klorida Kapasitas 35.000 ton/tahun

Bab II Deskripsi Proses

40

2.5.2. Layout Peralatan Proses

Dalam penentuan lay out peralatan proses pada pabrik Amonium klorida ini ada beberapa hal yang perlu diperhatikan yaitu:

1. Aliran bahan baku dan produk

Pengaliran bahan baku yang tepat akan menunjang kelancaran dan keamanan produksi. Perlu diperhatikan elevasi pipa, untuk pipa diatas tanah sebaiknya dipasang pada ketinggian 3 meter atau lebih, sedangkan untuk pemipaan pada permukaan tanah perlu diatur sedemikian rupa sehingga tidak mengganggu lalu lintas pekerja.

2. Aliran udara

Aliran udara didalam dan sekitar area proses perlu diperhatikan supaya lancar. Hal ini bertujuan untuk menghindari terjadinya stagnasi udara pada suatu tempat yang dapat mengakibatkan akumulasi bahan kimia yang berbahaya sehingga dapat membahayakan keselamatan pekerja. 3. Cahaya

Penerangan seluruh pabrik harus memadai dan pada tempat-tempat proses yang berbahaya dan beresiko tinggi perlu diberikan penerangan tambahan. 4. Lalu lintas manusia

Dalam perancangan lay out, perlu diperhatikan agar pekerja dapat

mencapai seluruh alat proses dengan tepat dan mudah supaya apabila ada gangguan alat proses dapat segera diperbaiki. Selain itu keamanan pekerja selama menjalankan tugasnya juga perlu diperhatikan.

commit to user

Untuk alat proses yang mempunyai temperatur dan tekanan operasi yang tinggi, sebaiknya dipisahkan dari alat-alat proses lainnya sehingga apabila tejadi ledakan atau kebakaran pada alat tersebut tidak membahayakan alat-alat proses lainnya.

6. Pertimbangan ekonomi

Dalam menempatkan alat-alat proses pada pabrik diusahakan agar dapat menjamin kelancaran serta keamanan produksi pabrik sehingga dapat menguntungkan dari segi ekonomi.

Pada perancangan pabrik amonium klorida ini lay out peralatan pabrik dapat dilihat seperti gambar 2.5

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

Prarancangan Pabrik Amonium Klorida dari Amonium Sulfat dan Sodium Klorida Kapasitas 35.000 ton/tahun

Bab II Deskripsi Proses

42

Keterangan: S : Silo M : Mixer R : Reaktor

RVF : Rotary Vacuum Filter EV : Evaporator

CR : Crystalizer CF : Centrifuge RD : Rotary Dryer Gambar 2.5 Tata Letak Alat

commit to user

SPESIFIKASI ALAT PROSES

3.1. Silo Penyimpanan Amonium Sulfat (NH4)2SO4

Kode : S-01

Tugas : Menyimpan bahan baku Amonium Sulfat (NH4)2SO4 selama 7 hari

Jumlah : 1 Buah

Kapasitas : 26.305,9162 ft3 = 744,9278 m3 Kondisi penyimpanan

Tekanan : 1 atm Suhu : 30˚C Dimensi

Diameter : 26,5593 ft = 8,0954 m Tinggi : 63,0015 ft = 19,2031 m Tebal shell : in

Tebal head : in

3.2.Silo Penyimpanan Sodium Klorida (NaCl)

Kode : S-02

Tugas : Menyimpan bahan baku Sodium Klorida (NaCl) selama 7 hari

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

44

Prarancangan Pabrik Amonium Klorida Dari Amonium Sulfat dan Sodium Klorida Kapasitas 35.000 Ton/Tahun

Bab III Spesifikasi Peralatan Proses

Kapasitas : 14.942,8339 ft3 = 423,1494 m3 Kondisi penyimpanan

Tekanan : 1 atm Suhu : 30˚C Dimensi

Diameter : 23,3743 ft = 7,1246 m Tinggi : 55,4655 ft = 16,9061 m Tebal shell : 3₈ in

Tebal head : in

3.3. Silo Penyimpanan Sodium Sulfat(Na2SO4)

Kode : S-03

Tugas : Menyimpan bahan baku Sodium Sulfat (Na2SO4)

selama 7 hari

Jumlah : 1 Buah

Kapasitas : 223.504,4980ft3 = 665,5975 m3 Kondisi penyimpanan

Tekanan : 1 atm Suhu : 30˚C Dimensi

Diameter : 25,5809 ft = 7,7972 m Tinggi : 60,6866 ft = 18,4975 m

commit to user

Tebal head : in

3.4. Silo Penyimpanan Amonium Klorida(NH4Cl)

Kode : S-04

Tugas : Menyimpan bahan baku Amonium Klorida (NH4Cl) selama 7 hari

Jumlah : 1 Buah

Kapasitas : 17.869,3953 ft3 = 506,02338 m3 Kondisi penyimpanan

Tekanan : 1 atm Suhu : 30˚C Dimensi

Diameter : 23,3473 ft = 7,1163 m Tinggi : 55,4017 ft = 16,8866 m Tebal shell :

83 in Tebal head : in

3.5. Mixer (NH4)2SO4 (M-01)

Fungsi : Tempat melarutkan Amonium Sulfat dengan air

Jenis : Silinder vertikal dengan head dan bottom berbentuk torispherical

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

46

Prarancangan Pabrik Amonium Klorida Dari Amonium Sulfat dan Sodium Klorida Kapasitas 35.000 Ton/Tahun

Bab III Spesifikasi Peralatan Proses

Dimensi tangki

Diameter (D) : 4,7096 ft = 1,4355 m Tinggi (H) : 6,6332 ft = 2,0218 m Tebal :3₁₆ in

Tutup Atas

Tipe : Standard Dished Head Tebal :1 in ₄

Tutup Bawah

Tipe : Standard Dished Head Tebal :1 in ₄

Pengaduk

Tipe : Flat Blade Turbine dengan 6 blade dan 4 baffle Diameter : 1,5698 ft = 0,4785 m

Rpm : 45 rpm Power : 12 Hp Jumlah Baffle : 4 buah Koil Pemanas

Pemanas : Steam Suhu Masuk : 180˚C Suhu keluar : 180˚C Jumlah lilitan : 26 buah

commit to user

IPS : 1/2 in = 0,0127 m OD : 0,84 in = 0,0213 m

SN : 40

ID : 0,622 in = 0,0158 m Susunan koil : Helix

Diameter helix : 3,7677 ft = 1,1484 m Tinggi koil : 1,1095 m

Volume koil : 0,8443 m3

3.6. Mixer NaCl (M-02)

Fungsi : Tempat melarutkan Sodium Klorida dengan air

Jenis : Silinder vertikal dengan head dan bottom berbentuk torispherical

Dimensi tangki

Diameter (D) : 5,5350 ft = 1,6871 m Tinggi (H) : 7,7151 ft = 2,3516 m Tebal :3₁₆ in

Tutup Atas

Tipe : Standard Dished Head Tebal :1 in ₄

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

48

Prarancangan Pabrik Amonium Klorida Dari Amonium Sulfat dan Sodium Klorida Kapasitas 35.000 Ton/Tahun

Bab III Spesifikasi Peralatan Proses

Tutup Bawah

Tipe : Standard Dished Head Tebal :1 in ₄

Pengaduk

Tipe : Flat Blade Turbine dengan 6 blade dan 4 baffle Diameter : 1,8445 ft = 0,5624 m

Rpm : 40 rpm Power : 18 Hp Jumlah Baffle : 4 buah Koil Pemanas

Pemanas : Steam Suhu Masuk : 180˚C Suhu keluar : 180˚C Jumlah lilitan : 15 buah

Pipa Koil

IPS : 1/2 in = 0,0127 m OD : 0,84 in = 0,0213 m

SN : 40

ID : 0,622 in = 0,0158 m Susunan koil : Helix

Diameter helix : 3,7677 ft = 1,1484 m Tinggi koil : 0,6401 m

commit to user

Kode : R

Tugas : Mereaksikan Amonium Sulfat dengan Sodium Klorida Tipe : Reaktor Alir Tangki Berpengaduk

Jumlah : 2 Buah

Volume : 148,0376 ft3 = 8,6862 m3 Waktu tinggal : 15,3 menit = 0,255 jam

Bahan : Stainless steel SA 203 Grade C Kondisi

Tekanan : 1 atm Suhu : 100 ˚C Dimensi

Diameter tangki : 6,850 ft = 2,0879 m Tinggi tangki : 6,850 ft = 2,0879 m Tebal shell : 0,1875 in = 0,004763 m Dimensi head

Bentuk : Torispherical dished head Tebal head : 0,25 in = 0,0064 m

Tinggi Head : 16,057 in = 0,4078 m Tinggi Total : 9,5262 ft = 2,9036 m Pengaduk

R-01

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

50

Prarancangan Pabrik Amonium Klorida Dari Amonium Sulfat dan Sodium Klorida Kapasitas 35.000 Ton/Tahun

Bab III Spesifikasi Peralatan Proses

Jumlah : 1 buah

Diameter : 2,2833 ft = 0,696 m Kecepatan : 117,5181 rpm

Power : 15 hp

R-02

Tipe : 6 blade plate turbine impeller with 4 baffle Jumlah : 1 buah

Diameter : 2,2833 ft = 0,696 m Kecepatan : 123,1676 rpm

Power : 18 hp

Koil Pemanas

Pemanas : Steam Suhu Masuk : 180˚C Suhu keluar : 180˚C Jumlah lilitan

R-01 : 16 buah R-02 : 9 buah Pipa Koil

IPS : 0,5 in = 0,0381 m OD : 0,84 in = 0,02134 m

SN : 40

ID : 0,622 in = 0,0158 m Susunan koil : Helix

commit to user

Tinggi koil : 0,7681 m Volume koil : 0,1265 m3

Komponen IPS SN ID (in) OD (in) Reaktan (NH4)2SO4 2,5 40 2,469 2,875

Reaktan NaCl 3 80 2,9 3,5 Produk (NH4Cl) 4 40 4 4,5

Pemanas (Steam) 3 80 2,875 3,5

3.8. Rotary Vacuum Filter

Kode : RVF-01

Tugas : Memisahkan padatan Na2SO4 produk keluaran

reaktor dari cairan

Bentuk : Tangki Silinder Horisontal

Jumlah : 1 Buah

Bahan Konstruksi : Carbon Steel 283 grade C Kondisi Operasi

Suhu : 85˚C

Tekanan : 0,2 atm Dimensi

Diameter : 2,8819 m = 9,4550 ft Panjang : 5,7638 m = 18,9100 ft

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

52

Prarancangan Pabrik Amonium Klorida Dari Amonium Sulfat dan Sodium Klorida Kapasitas 35.000 Ton/Tahun

Bab III Spesifikasi Peralatan Proses

Jumlah putaran : 45 siklus per jam Power Motor : 3 HP

3.9. Evaporator

Kode : EV-01

Tugas : Menguapkan air dari produk reaktor Jenis : Forced circulation

Jumlah : 1 Buah

Bahan Konstruksi : Stainless steel SA 353 Dimensi HE

Diameter shell : 8 in = 0,2032 m Diameter tube :0,75 in = 0,01905 m Tinggi : 6 ft = 1,828 m Dimensi Displacement Vapor

Diameter : 2,3242 ft = 0,7084 m Tebal shell : 0,25 in = 0,0064 m Tinggi : 2,3242 ft = 0,7084 m Dimensi head

Tipe : Torispherical dished head Tebal head : 0,25 in = 0,0064 m

commit to user

Kode : CR-01

Fungsi : Mengkristalkan Amonium Klorida dari larutannya dengan mendinginkan larutan sampai diperoleh kristal Amonium Klorida

Jenis : Swenson- Walker Crystallizer Jumlah : 1 Unit besar = 3 Unit kecil Volume Total : 0,32 m3

Bahan : Stainless Steel SA-167 type 304 grade 3 Dimensi kristaliser

Lebar : 0,6096 m = 24 in Tinggi : 0,6604 m = 26 in Panjang total : 9,144 m

Tebal dinding : 3₁₆ in = 0,005 m Kondisi Operasi

Tekanan : 1 atm Suhu : 50 OC Pengaduk

Jenis : Spiral agitator Kecepatan : 7 Rpm

Power : 2 HP

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

54

Prarancangan Pabrik Amonium Klorida Dari Amonium Sulfat dan Sodium Klorida Kapasitas 35.000 Ton/Tahun

Bab III Spesifikasi Peralatan Proses

Pendingin

Media : Air

Jumlah : 1947,9800 kg/jam

3.11. Centrifuge

Kode : CF-01

Tugas : Memisahkan kristal Amonium Klorida dari mother liquor-nya

Jenis : Continuous Conveyor Centrifugal Filter

Jumlah : 1 Buah

Kapasitas : 6,9049 ton/jam Kondisi

Tekanan : 1 atm Suhu : 40˚C Dimensi

Diameter bowl : 35 in = 0,889 m Panjang bowl : 2,4709 m Motor

Kecepatan putar : 600 rpm Power : 0,1 hp

commit to user

Kode : RD-01

Fungsi : Mengurangi kadar cairan yang terikut pada hasil padatan Sodium Sulfat

Jenis : Rotary Dryer Kondisi operasi

Tekanan : 1 atm

Suhu : 79 °C

Spesifikasi

Panjang : 20,3754 ft = 6,21 m Diameter : 2,1413 ft = 0,65 m Kecepatan putar : 9 rpm

Kemiringan : 0,101 ft/ft Jumlah flight : 2

Waktu tinggal : 3,083 menit = 0,0514 jam Daya : 0,75 Hp

3.13. Dryer-02

Kode : RD-02

Fungsi : Mengurangi kadar cairan yang terikut pada hasil padatan Amonium Klorida

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

56

Prarancangan Pabrik Amonium Klorida Dari Amonium Sulfat dan Sodium Klorida Kapasitas 35.000 Ton/Tahun

Bab III Spesifikasi Peralatan Proses

Kondisi operasi

Tekanan : 1 atm

Suhu : 58°C

Spesifikasi

Panjang : 31,38 ft = 9,56 m Diameter : 3,3056 ft = 1,01 m Kecepatan putar : 6 rpm

Kemiringan : 0,02 ft/ft Jumlah flight : 4

Waktu tinggal : 0,3802 jam = 22,8110 menit

Daya : 4 Hp

3.14. Heater-01

Kode : HE - 01

Fungsi : Memanaskan udara

Tipe : Double Pipe Heat Exchanger Luas transfer panas : 74,64 ft2

Beban panas : 582.663,2566 KJ/jam Spesifikasi

· Annulus

Fluida : udara

Kapasitas : 6.033,90 kg/jam

commit to user

ho : 129,1147 Btu/j.ft2.ºF Pressure drop : 8,6062. 10-5 psi

Bahan : Carbon Steel SA 201 grade B · Inner Pipe

Fluida : steam

Kapasitas : 289,4214 kg/jam

IPS : 2

SN : 40

hio : 32,2681 Btu/j.ft2.ºF Pressure drop : 3,4753. 10-4 psi

Bahan : Carbon Steel SA 283 grade C UC : 55,8162 Btu/j.ft2.ºF

UD : 46,0685 Btu/j.ft2.ºF

Panjang tube : 12 ft = 3,658 m

Harpin : 5

3.15. Heater-02

Kode : HE - 02

Fungsi : Memanaskan arus recycle Tipe : Double Pipe Heat Exchanger Luas transfer panas : 59,712 ft2

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

58

Prarancangan Pabrik Amonium Klorida Dari Amonium Sulfat dan Sodium Klorida Kapasitas 35.000 Ton/Tahun

Bab III Spesifikasi Peralatan Proses

Spesifikasi · Annulus

Fluida : arus recycle Kapasitas : 6.868,54 kg/jam

IPS : 3

SN : 40

ho : 1140,2338 Btu/j.ft2.ºF Pressure drop : 6,3367.10-4 psi

Bahan : Carbon Steel SA 201 grade B · Inner Pipe

Fluida : steam

Kapasitas : 567,439 kg/jam

IPS : 2

SN : 40

hio : 129,0726 Btu/j.ft2.ºF Pressure drop : 2,7621. 10-4 psi

Bahan : Carbon Steel SA 283 grade C UC : 105,8162 Btu/j.ft2.ºF

UD : 93,9580 Btu/j.ft2.ºF

Panjang tube : 12 ft = 3,658 m

commit to user

Jenis : Closed Belt Conveyor Jumlah : 8 buah

Lebar belt : 14 in Kemiringan : 0o

3.17 Kondensor 1

Kode : CD-01

Fungsi : Mengembunkan uap air dari Reaktor Tipe : Shell and tube heat exchanger Beban panas : 862.307,0664 Btu/jam

Luas transfer panas : 318,3488 ft2 Spesifikasi

Tube side

§ Fluida : Uap air keluar Reaktor

§ Kapasitas : 14.584,6 kg/jam

§ Material : Carbon Steel SA 283 grade C

§ Suhu : Tmasuk = 100 oC Tkeluar = 100 oC

§ OD tube : 1 in

§ Susunan : Triangular pitch

§ BWG : 18

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

60

Prarancangan Pabrik Amonium Klorida Dari Amonium Sulfat dan Sodium Klorida Kapasitas 35.000 Ton/Tahun

Bab III Spesifikasi Peralatan Proses

§ Panjang tube : 8 ft

§ Jumlah tube : 152

§ Passes : 2

§ Delta P : 1,7577 Psi

Shell side

§ Fluida : Air Pendingin

§ Kapasitas : 619,222 kg/jam

§ Material : Carbon Steel SA 283 grade C

§ Suhu : Tmasuk = 30 oC Tkeluar = 35 oC

§ ID shell : 19,25 in

§ Passes : 1

§ Delta P : 8,71.10-6 Psi Uc : 86,8828 Btu/j.F.ft2 Ud : 22,3039 Btu/j.F.ft2 Rd : 0,0033 J.F.ft2/Btu

3.18 Kondenser 2

Kode : CD-02

Fungsi : Mengembunkan uap air dari Evaporator Tipe : Shell and tube heat exchanger

Beban panas : 1.153.068,6532 Btu/jam Luas transfer panas : 2.116,7856 ft2

commit to user

Tube side

§ Fluida : Uap air keluar Reaktor

§ Kapasitas : 3.875,61 kg/jam

§ Material : Carbon Steel SA 283 grade C

§ Suhu : Tmasuk = 100 oC Tkeluar = 100 oC

§ OD tube : 1 in

§ Susunan : Triangular pitch

§ BWG : 18

§ Pitch : 1,25 in

§ Panjang tube : 8 ft

§ Jumlah tube : 199

§ Passes : 2

§ Delta P : 0,0724 Psi

Shell side

§ Fluida : Air Pendingin

§ Kapasitas : 828,0177 kg/jam

§ Material : Carbon Steel SA 283 grade C

§ Suhu : Tmasuk = 30 oC Tkeluar = 35 oC

§ ID shell : 21,25 in

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

62

Prarancangan Pabrik Amonium Klorida Dari Amonium Sulfat dan Sodium Klorida Kapasitas 35.000 Ton/Tahun

Bab III Spesifikasi Peralatan Proses

§ Delta P : 9,61.10-6 Psi Uc : 86,8828 Btu/j.F.ft2 Ud : 71,1044 Btu/j.F.ft2 Rd : 0,003983 J.F.ft2/Btu Tabel 3.1 Spesifikasi Screw Conveyor

Kode SC-01 SC-02

Fungsi Mengumpulkan cake dari evaporator ke crystalizer

Mengumpulkan cake dari crystalizer ke centrifuge Jenis Screw Conveyor dengan

feed hopper

Screw Conveyor dengan feed hopper

Jumlah 1 1

Kapasitas, m3/jam 3,2347 3,3396

Diameter flight, in 10 10

Diameter shaft, in 2 2

Panjang, ft 12 12

Power motor, HP 0,5 0,5

Tabel 3.2 Spesifikasi Hopper

Kode H-01 H-02 H-03

Fungsi Mengumpankan padatan (NH4)2SO4

ke Mixer-01

Mengumpankan padatan NaCl

ke Mixer-02

Menampung cake dari rotary vakum filter sebelum diumpankan

ke Rotary Dryer Jenis Tangki silinder

dengan conical bottom

Tangki silinder dengan conical

bottom

Tangki silinder dengan conical bottom

Kapasitas m3/j 3,6941 2,5145 2,3739

Diameter, m 1,7298 1,5217 1,4928

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

64

Prarancangan Pabrik Amonium Klorida Dari Amonium Sulfat dan Sodium Klorida Kapasitas 35.000 Ton/Tahun

commit to user

UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM

4.1 Unit Pendukung Proses

Unit pendukung proses atau yang lebih dikenal dengan sebutan utilitas merupakan bagian penting untuk menunjang proses produksi dalam pabrik. Utilitas di pabrik amonium klorida yang dirancang antara lain meliputi unit pengadaan air (air proses, air pendingin, air konsumsi, sanitasi, dan air umpan boiler), unit pengadaan steam, unit pengadaan udara tekan, unit pengadaan listrik, dan unit pengadaan bahan bakar.

1. Unit pengadaan air

Unit ini bertugas menyediakan dan mengolah air untuk memenuhi kebutuhan air sebagai berikut :

a. Air proses b. Air Pendingin c. Air umpan boiler

d. Air konsumsi umum dan sanitasi 2. Unit pengadaan steam

Unit ini bertugas untuk menyediakan kebutuhan steam sebagai media pemanas mixer, reaktor, evaporator dan heat exchanger.

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

65 Prarancangan Pabrik Amonium Klorida

Dari Amonium Sulfat dan Sodium Klorida Kapasitas 35.000 Ton/Tahun

Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium 3. Unit pengadaan udara tekan

Unit ini bertugas untuk menyediakan udara tekan untuk kebutuhan instrumentasi pneumatic, untuk penyediaan udara tekan di bengkel dan untuk kebutuhan umum yang lain.

4. Unit pengadaan listrik

Unit ini bertugas menyediakan listrik sebagai tenaga penggerak untuk peralatan proses, keperluan pengolahan air, peralatan-peralatan elektronik atau listrik AC, maupun untuk penerangan. Lisrik di-supply dari PLN dan dari generator sebagai cadangan bila listrik dari PLN mengalami gangguan.

5. Unit pengadaan bahan bakar

Unit ini bertugas menyediakan bahan bakar untuk kebutuhan boiler dan generator.

4.1.1 Unit Pengadaan Air

Air yang digunakan adalah air sungai yang diperoleh dari Sungai Brantas yang tidak jauh dari lokasi pabrik. Untuk menghindari fouling yang terjadi pada alat-alat penukar panas maka perlu diadakan pengolahan air sungai. Pengolahan dilakukan secara fisis dan kimia. Pengolahan tersebut antara lain meliputi screening, pengendapan, penggumpalan, klorinasi, demineralisasi, dan deaerasi. Diagram alir dari pengolahan air sungai dapat dilihat pada gambar 4.1

commit to user

Keterangan :

AE : Anion Exchanger BU : Bak Utilitas CL : Clarifier D : Deaerator CE : Cation Exchanger PU : Pompa Utilitas SP : Saringan Pasir TU : Tangki Utilitas TF : Tangki Flokulator

Gambar 4.1 Diagram Alir Pengolahan Air Sungai

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

67 Prarancangan Pabrik Amonium Klorida

Dari Amonium Sulfat dan Sodium Klorida Kapasitas 35.000 Ton/Tahun

Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium Tahapan pengolahan adalah :

Air sungai dialirkan dari sungai ke kolam penampungan dengan menggunakan pompa. Sebelum masuk pompa, air dilewatkan pada traveling screen untuk menyaring partikel dengan ukuran besar. Pencucian dilakukan secara kontinyu. Setelah dipompa kemudian dialirkan ke strainer yang mempunyai saringan stainless steel 0,4 mm dan mengalami pencucian balik secara periodik. Air sungai kemudian dialirkan ke flokulator. Di dalam flokulator ditambahkan larutan tawas 5%, larutan kapur 5%. Dari flokulator air sungai kemudian dialirkan ke dalam clarifier untuk mengendapkan gumpalan partikel-partikel halus. Endapan kemudian dikeluarkan sebagai blowdown, melalui bagian bawah clarifier. Air sungai kemudian dialirkan ke saringan pasir untuk menghilangkan partikel-partikel yang masih lolos di clarifier. Air sungai yang sudah bersih kemudian dialirkan ke bak penampung air bersih. Dari bak penampung air bersih sebagian dipompa ke bak penampung air proses untuk didistribusikan ke alat proses dan sebagian dipompa untuk digunakan sebagai air pendingin.

4.1.1.1Air proses

Air proses yang digunakan adalah air sungai yang diperoleh dari Sungai Brantas yang tidak jauh dari lokasi pabrik. Alasan digunakannya air sungai sebagai air proses adalah karena faktor-faktor sebagai berikut :

a. Air sungai dapat diperoleh dalam jumlah yang besar dengan biaya murah.

commit to user

pada Rotary Vacuum Filter dan Centrifuge. Hal-hal yang perlu diperhatikan dalam pengolahan air sungai sebagai air proses adalah :

a. Partikel-partikel besar/makroba (makhluk hidup sungai dan konstituen lain).

b. Partikel-partikel kecil/mikroba (ganggang dan mikroorganisme sungai).

Tabel 4.1 Kebutuhan air proses

No Kode Alat Nama Alat Kebutuhan ( kg/jam )

1 M-01 Mixer-01 11.631,2751

2 M-02 Mixer-02 26.777,0101

3 RVF Rotary Vacuum Filter 14.64,7296

4 CF Centrifuge 970,3668

Total kebutuhan air proses = 18.526,2683 kg/jam

Densitas air pada 30oC adalah = 994,3965 kg/m3 (Geankoplis, 2003)

4.1.1.2Air Pendingin

Air pendingin yang digunakan adalah air sungai yang diperoleh dari Sungai Brantas yang tidak jauh dari lokasi pabrik. Alasan digunakannya air sungai sebagai media pendingin adalah karena faktor-faktor sebagai berikut :

a. Air sungai dapat diperoleh dalam jumlah yang besar dengan biaya murah. b. Mudah dalam pengaturan dan pengolahannya.

commit to user

Bab VI Analisa Ekonomi

c. Regulated Cost ( Ra)

Labor = Rp 4.032.000.000,-

Supervisi = Rp 2.544.000.000,-

Payroll Overhead = Rp 806.400.000,-

Plant overhead = Rp 3.225.600.000,-

Laboratorium = Rp 806.400.000,-

General Expense = Rp 73.065.728.924,-

Maintenance = Rp 10.916.615.624,-

Plant Supplies = Rp 1.637.492.344,- +

Ra = Rp 97.034.236.892,-

d. Penjualan (Sa)

Total penjualan produk selama 1 tahun

Sa = Rp 330.273.448.276,-

BEP = (Rp 21.541.374.086,- 0,3.Rp 97.034.236.892,-).100%

Rp 330.273.448.276,- Rp 157.251.049.379,- 0,7.Rp

97.034.236.892,-+

-

= 48,19 %

6.5.4 Shutdown Point (SDP)

Yaitu suatu titik dimana pabrik mengalami kerugian sebesar Fixed cost yang menyebabkan pabrik harus tutup.

SDP

a a

a

a

R 0,7 V S

Z R 0,3

commit to user

Bab VI Analisa Ekonomi

SDP = (0,3*Rp 97.034.236.892,-)*100%

Rp 330.273.448.276,- Rp 157.251.049.379,- 0,7*Rp 97.034.236.892,-_- -= 27,70 %

6.5.5 Discounted Cash Flow (DCF)

Discounted Cash Flow adalah interest rate yang diperoleh ketika seluruh modal

yang ada digunakan semuanya untuk proses produksi. DCF dari suatu pabrik dinilai menguntungkan jika melebihi satu setengah kali bunga pinjaman bank. DCF(i) dapat dihitung dengan metode Present Value Analysis.

Present Value Analysis : (FC+WC) = n i) (1 SV n i) (1 WC n i) (1 C ... 3 i) (1 C 2 i) (1 C i 1 C + + + + + + + + + + + +

Future Value Analysis :

(FCI + WC) (1 + i)n = Wc + Sv + C {(1+i)n-1 + (1+i)n-2 + …+ (1+i) + 1} dengan trial solution diperoleh nilai i = %.

(Peters & Timmerhause, 2003) Future Value Analysis

(FCI + WC) (1 + i)n = Wc + Sv + C {(1+i)n-1 + (1+i)n-2 + …+ (1+i) + 1} dimana :

FC = Rp 155.951.651.770,-

commit to user

Bab VI Analisa Ekonomi

SV = salvage value = nilai barang rongsokan = Rp 0

Diperkirakan umur pabrik (n) = 10 tahun

C = laba setelah pajak + besarnya depresiasi = Rp 65.797.764.351,- Dilakukan trial and error diperoleh nilai i = 0,2688

= 26,88 %

Tabel 6.10 Analisis Kelayakan

No. Keterangan Perhitungan Batasan

1.

2.

3. 4. 5.

Percent Return On Investment (%ROI) ROI sebelum pajak

ROI setelah pajak Pay Out Time (POT) POT sebelum pajak POT setelah pajak Break Even Point (BEP) Shut Down Point (SDP) Discounted Cash Flow (DCF)

34,91 % 26,18 %

2,23 tahun 2,76 tahun 48,19 % 27,70 % 26,88 %

min 11 % (Resiko rendah)

max 5 tahun (resiko rendah)

40 – 60 %

13 % (Bunga Pinjaman Bank di Indonesia)

commit to user

Bab VI Analisa Ekonomi

0 100 200 300 400

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Kapasitas Produksi ( % )

H

a

rg

a

(

d

a

la

m

m

il

y

a

r,

R

p

Keterangan gambar : Fa : Fixed Expense Ra : Regulated Expense Sa : Sales

Va : Variable Expense

Gambar 6.2 Grafik Analisa Kelayakan

Sa

Ra

Va

Fa

SDP BEP

commit to user

Bab VI Analisa Ekonomi

6.6 Pembahasan

Dari hasil analisa ekonomi diperoleh nilai BEP berada pada batas minimum yang diijinkan. Jika ditinjau dari harga penafsiran peralatan yang relatif cukup besar, seharusnya nilai BEP akan cenderung berada pada batasan maksimum (60% ke atas). Namun demikian dari perhitungan yang dilakukan, nilai BEP juga dipengaruhi oleh harga jual produk yang besar dari harga bahan baku, sehingga jika selisihnya makin besar maka nilai BEP juga akan semakin rendah. Sebaliknya nilai ROI akan semakin tinggi seiring penurunan nilai BEP.

Jika dilihat dari nilai POT maka pabrik telah sesuai dengan batas toleransi yaitu kurang dari 5 tahun.

6.7 Kesimpulan

Dari analisa ekonomi yang dilakukan dapat dihitung :

1. Percent Return On Investment (ROI) setelah pajak sebesar 26,18 %

2. Pay Out Time (POT) setelah pajak selama 2,76 tahun

3. Break Event Point (BEP) sebesar 48,19 %

4. Shut Down Point (SDP) sebesar 27,70 %

5. Discounted Cash Flow (DCF) sebesar 26,88 %

Jadi, Pabrik Amonium Klorida dari Amonium Sulfat dan Sodium Klorida dengan kapasitas 35.000 ton/tahun layak untuk didirikan.

Keterangan

M-01 : Mixer Sodium Klorida M-02 : Mixer Ammonium Sulfat R-01 : Reaktor

RF-01 : Filter

RD-01 : Rotary Dryer 1

EV-01 : Evaporator CR-01 : Kristaliser CF-01 : Centrifuge RD-02 : Rotary Dryer 2