PRARANCANGAN PABRIK SODIUM SILIKAT DARI PASIR SILIKA DAN NATRIUM HIDROKSIDA Prarancangan Pabrik Sodium Silikat Dari Pasir Silika Dan Natrium Hidroksida Kapasitas 65.000 Ton Per Tahun.
PRARANCANGAN PABRIK SODIUM SILIKAT
DARI PASIR SILIKA DAN NATRIUM HIDROKSIDA
KAPASITAS 65.000 TON PER TAHUN
Halaman Judul
Oleh :
Ade Juli Zarmica
D 500 100 050
Dosen Pembimbing :
Muhammad Mujiburohman, S.T., M.T, Ph.D.
Rois Fatoni, S.T., M.Sc., Ph.D.
PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
SURAKARTA
2016
i
HALAMAN PEGENSAHAN
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
FAKULTAS TEKNIK
PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA
Nama
: Ade Juli Zarmica
NIM
: D 500 100 050
Judul Tugas Akhir
: Prarancangan Pabrik Sodium Silikat dari Pasir Silika
dan Natrium Hidroksida Kapasitas 65.000Ton/Tahun.
Dosen Pembimbing : 1. M. Mujiburohman, S.T., M.T., Ph.D.
2. Rois Fatoni, S.T., M.Sc., Ph.D.
Surakarta,
Pembimbing I
Meyetujui,
M. Mujiburohman, S.T., M.T., Ph.D
NIK. 794
Oktober 2016
Pembimbing II
Rois Fatoni, S.T., M.Sc., Ph.D
NIK. 892
Mengetahui,
Dekan,
Ketua Jurusan,
Ir. Sri Sunarjono, M.T., Ph.D
NIK. 682
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 bawahini:
Nama
: Ade Juli Zarmica
NIM
: D 500 100 050
Program Studi : S1 Teknik Kimia
Judul Skripsi
: Prarancangan Pabrik Sodium Silikat dari Pasir Silika dan Natrium
Hidroksida Kapasitas 65.000Ton/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, Oktober 2016
Penulis
iii
INTISARI
Pabrik sodium silikat dengan bahan baku natrium hidroksida dan pasir silika,
direncanakan akan didirikan di daerah industri Gresik dengan kapasitas 65.000 ton/tahun.
Dalam prosesnya pembuatan sodium silikat dilakukan menggunakan reaktor alir
tangki berpengaduk (RATB) dengan cara mereaksikan natrium hidroksida dan
pasir silika. Pada reaktor ini reaksi berlangsung pada fase cair-cair, endotermis,
dengan suhu operasi 220oC dan tekanan 24 bar.
Bahan baku yang dibutuhkan untuk membuat sodium silikat dengan kapasitas
9.027,78 kg/jam adalah sodium hidroksida sebesar 3.029,54 kg/jam dan pasir
silika sebesar 5.696,8 kg/jam. Kebutuhan utilitas berupa kebutuhan air diperoleh dari
sungai Bengawan Solo sebesar 64.394,34 kg/jam, penyediaan uap air jenuh
sebesar 8.175,9 kg/jam yang dihasilkan dari proses pemanasan air di boiler
dengan bahan bakar solar sebesar 520 liter/jam, dan penyediaan listrik diperoleh
dari PLN dan generator set sebesar 587,4 kW sebagai cadangan yang
menggunakan bahan bakar sebesar 79,01 liter/jam.
Pabrik sodium silikat dengan kapasitas 65.000 ton/tahun. Pabrik ini
direncanakan beroperasi selama 330 hari/tahun, dan akan didirikan di kawasan
Industri Gresik Jawa Timur dengan luas tanah 12.371 m2 dan jumlah karyawan
188 orang.
Pabrik
sodium
silikat
memerlukan
biaya
produksi
sebesa
Rp241.686.040.102,00. Dari analisis ekonomi terhadap pabrik ini menunjukkan
keuntungan sebelum pajak sebesar Rp66.338.756.994,00 per tahun, Setelah
dipotong pajak 25% keuntungan mencapai Rp49.754.667.745,00 per tahun.
Percent Return On Investment (ROI) sebelum pajak 27,4% dan setelah pajak
20,6%. Pay Out Time (POT) sebelum pajak selama 2,67 tahun dan setelah pajak
3,27 tahun. Break Even Point (BEP) sebesar 53,6% dan Shut Down Point (SDP)
sebesar 28,2%. Interval rate of return (IRR) terhitung sebesar 46,05%. Dari data
analisis kelayakan di atas disimpulkan, bahwa pabrik ini menguntungkan dan
layak untuk didirikan.
iv
ABSTRACT
Sodium silicate plant with raw materials of sodium hydroxide and silica
sand, is planned to be established in the industrial area of Gresik with a capacity
of 65,000 tons/year. In the process of producing sodium silicate is performed
using continueous stirred tank reactor (CSTR) by reacting sodium hydroxide and
silica sand. In the reactor the reaction undergoes liquid-liquid phase, endothermic,
with operating temperatures of 220OC and a pressure of 24 bar.
To produce sdium silica the process requires raw materials including
3029.54 kgs/hour of sodium hydroxide and 5696.8 kgs/hour of silica sand. The
process also needs utilities including 64,394.34 kgs/hour of water, 8,175.9
kgs/hour of steam, 520 liters/hour of fuel diesel, 587.4 kW of electricity obtained
from the PLN, and 587.4 kW of generator as backup need 79.01 liters / hour of
fuel. Sodium silicate plant with a capacity of 65,000 tons/year. The plant is
planned to operate for 330 days/year, and will be established in East Java Gresik
Industrial area with a land area of 12,371 m2 and the number of employees is 188
people.
The sodium silicate plant require the production costs
Rp241,686,040,102.00. The economic analysis of this plant showed a profit
before tax of Rp66,338,756,994.00 per year, after tax profits reached
Rp49,754,667,745.00 25% per year. The Percent Return On Investment (ROI)
before tax 27.4% and 20.6% after taxes. The Pay Out Time (POT) before tax is
was 2.67 years and 3.27 years after tax. The Break Even Point (BEP) amounted
to 53.6% and the Shut Down Point (SDP) of 28.2%. The Interval rate of return
(IRR) accounted for 46.05%. From these analysis economy concluded that the
plant is profitable and feasible to set.
Keywords: Sodium Silicate, Chemical Plant,Silica Sand, Gersik.
v
MOTTO
“ Berdoalah kepada-Ku, niscaya akan kuperkenankan bagimu. “
(QS. Al Mu’minμ60)
“....Ingatlah, sesungguhnya pertolongan Allah itu amat dekat”
(QS. Albaqarah: 214)
“Hai orang-orang yang beriman, mohonkanlah pertolongan (kepada Allah) dengan
sabar dan sholat. Sungguh, Allah beserta orang-orang yang sabar”
(Q.S Al-Baqarah:153)
“ …. Sesungguhnya Allah sekali-kali tidak akan merubah sesuatu nikmat yang
telah dianugerahkan-Nya kepada sesuatu kaum, hingga kaum itu merubah apa
yang ada pada diri mereka sendiri,…. “
(QS. An Anfaal:53)
“Allah tidak akan memberikan tugas kepada seseorang melainkan dia mampu
mengerjakannya”
(QS. Al-Baqarah: 268)
“Sesungguhnya bersama kesukaran itu ada keringanan. Karena itu bila kau sudah
selesai (mengerjakan yang lain). Dan berharaplah kepada Tuhanmu.”
(Q.S Al-Insyirah:6-8)
vi
PERSEMBAHAN
Segala puji dan syukur kepada Allah SWT, untuk nikmat yang telah
diberikan sehingga tugas ini bisa selesai. Rasulullah SAW yang telah membuat
jalan kehidupan ini terang dengan ilmuNya sehingga umat manusia yang hina ini
bisa belajar dari sunnahmu agar selamat menuju jannahNya.
Ayah dan Alm Amak tercinta. Terimakasih telah mendidikku sampai
sekarang dengan d’oa dan kasih sayang. Kak Era dan Bang Hendri yang
senantiasa menyemangati & memberi pengarahan. Incim dan ajo terimakasih
untuk support materi dan nasehatnya jasa kalian tidak akan pernah ku lupakan,
Bang idom yang selalu membuatku belajar tentang kehidupan ini. Bang Is dan
mbak Lucy terimakasih atas semua kebaikan kalian. Untuk Teta dan Ingah
terimakasih atas apapun yang telah diberikan baik support materi, nasihat dan
semangat yang selalu mennyertaiku selama ini, semoga cepat mendapatkan jodoh
dan semoga Allah membalas kebaikanmu berkali-kali lipat. Untuk adik-adik Uni
tersayang terimakasih suka tanya-tanya uni yang buat uni tambah semangat,
Untuk keponakanku Alfa terimakasih telah menjadi penghibur dan semangat
bucik. Semoga kita sekeluarga bisa berkumpul di JannahNya di akhirat nanti.
Nanda Trisnian, terima kasih telah menjadi partnerku dalam tugas ini. Aku
mungkin tak akan mampu menyelesaikan ini tanpa bantuanmu.
Keluargaku IMM khususnya komisariat Averroes FT UMS. Semoga
semangat juang kita takkan pernah pudar dan ikatan yang telah terbntuk ini tak
kan pernah putus.
Sahabatku Nci, Rizky Yenni,, Yenni, Oryza, Etty. Terimakasih untuk
waktu, semangat, kebersamaan dan batuan yang kalian berikan telah memompa
semangatku untuk menyelesaikan tugas ini. Sukses selalu yaa kawan
Teman-teman di wisma khodijah mba Ani, Warih, Winya, Winda, Kamsi,
Ciput, Inces, dan yang lain, terima kasih untuk kebersamaan menjadi sahabat taat,
bantuan dan hiburan yang selalu kalian berikan untuk menyelesaikan tugas akhir.
Teman-teman teknik kimia khususnya angkatan 2010. kakak tingkat
terutama mba Ajeng. Terimakasih atas segala bantuan dan dukungannya.
vii
KATA PENGANTAR
Segala puji dan syukur kepada Allah SWT, untuk nikmat yang telah
diberikan sehingga tugas ini bisa selesai. Tugas Akhir dengan judul
“Prarancangan Pabrik Sodium Silikat dari Pasir Silika dan Natrium Hidroksida
Kapasitas 65.000Ton/Tahun”. Tidak lupa Sholawat serta salam penulis haturkan
kepada Nabi Besar Muhammad SAW yang kita nantikan syafa’atnya di hari akhir
nanti.
Tugas Prarancangan Pabrik adalah salah satu syarat yang wajib untuk
menyelesaikan program strata 1 di Program Studi Teknik Kimia, Fakultas Teknik,
Universitas Muhammadiyah Surakarta. Pada kesempatan kali ini, penulis ingin
mengucapkan terima kasih kepada pihak-pihak yang telah memberikan
bimbingan, dan bantuan hingga terselesaikannya laporan tugas akhir ini.
1. Bapak Rois Fatoni, S.T., M.Sc., Ph.D. selaku Ketua Program Studi Teknik
Kimia dan Pembimbing II yang telah berkenan meluangkan waktu untuk
memberikan bimbingan dan masukan dalam menyelesaikan tugas akhir ini.
2. Bapak M Mujiburrohman, S.T., M.T., Ph.D. selaku Pembimbing I yang telah
memberikan bimbingan dan masukan selama penyusunan tugas akhir ini.
3. Bapak/Ibu Dosen Program Studi Teknik Kimia UMS yang telah memberikan
ilmu pembelajaran dan bimbingan selama perkuliahan di Teknik Kimia.
Penulis menyadari bahwa penulisan tugas akhir ini masih jauh dari kata
sempurna. Oleh karena itu, segala kritik dan saran yang membangun akan sangat
membantu demi kesempurnaan tugas akhir ini. Akhir kata, saya selaku penulis
mengucapkan banyak terima kasih.
Wassalamu’alaikum Wr. Wb.
Surakarta,
Penulis
viii
Oktober 2016
DAFTAR ISI
Halaman Judul ....................................................................................................... i
HALAMAN PEGENSAHAN ............................................................................... ii
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI ............................................................. iii
INTISARI ............................................................................................................. iv
ABSTRACT ............................................................................................................ v
MOTTO ................................................................................................................ vi
PERSEMBAHAN ................................................................................................ vii
KATA PENGANTAR ........................................................................................ viii
DAFTAR ISI ......................................................................................................... ix
DAFTAR TABEL .............................................................................................. xiv
DAFTAR GAMBAR .......................................................................................... xvi
BAB I ...................................................................................................................... 1
PENDAHULUAN .................................................................................................. 1
1.1
Latar Belakang Pendirian Pabrik .............................................................. 1
1.2
Kapasitas Pabrik ....................................................................................... 1
1.2.1
Proyeksi Kebutuhan Sodium Nitrat di Indonesia .............................. 1
1.2.2
Ketersediaan Bahan Baku ................................................................. 2
1.3
Lokasi Pabrik ............................................................................................ 2
1.3.1
Ketersediaan bahan baku................................................................... 3
1.3.2
Pemasaran ......................................................................................... 3
1.3.3
Ketersediaan Fasilitas Transportasi dan Komunikasi ....................... 3
1.3.4
Tenaga kerja ...................................................................................... 4
ix
1.3.5
Utilitas ............................................................................................... 4
1.3.6
Peraturan Daerah ............................................................................... 4
1.3.7
Keadaan Masyarakat ......................................................................... 4
1.4
Tinjauan Pustaka ...................................................................................... 4
1.4.1
Macam-macam Proses ...................................................................... 5
1.4.2
Kegunaan Produk .............................................................................. 5
1.4.3
Sifat Fisis dan Kimia Bahan Baku dan Produk ................................. 6
1.5
Tinjauan Proses ........................................................................................ 8
BAB II .................................................................................................................... 9
2.1
Spesifikasi Bahan Baku dan Produk......................................................... 9
2.1.1
2.2
Spesifikasi Bahan Baku..................................................................... 9
Konsep Proses ........................................................................................ 10
2.2.1
Dasar Reaksi.................................................................................... 10
2.2.2
Tinjauan Kinetika ............................................................................ 10
2.2.3
Mekanisme Reaksi .......................................................................... 13
2.3
Langkah Proses ....................................................................................... 14
2.3.1
Tahap Penyiapan Bahan Baku ........................................................ 14
2.3.2
Tahap Reaksi ................................................................................... 14
2.3.3
Tahap Pemisahan dan Pemurnian Produk ....................................... 15
2.4
Diagram Alir Neraca Massa dan Neraca Energi .................................... 15
2.4.1
Neraca Massa .................................................................................. 16
2.4.2
Neraca Energi/Panas ....................................................................... 18
2.5
Lay Out Pabrik........................................................................................ 23
2.5.1
Lay Out Peralatan Proses ................................................................ 24
2.5.2
Tata letak peralatan ......................................................................... 28
x
BAB III ................................................................................................................. 30
BAB IV ................................................................................................................. 41
4.1
Unit Pendukung Proses (Utilitas) ........................................................... 41
4.1.1
Unit Penyediaan dan Pengolahan Air ............................................. 42
4.1.2
Unit Penyediaan Steam ................................................................... 54
4.1.3
Unit Penyediaan Listrik................................................................... 55
4.1.4
Unit penyediaan bahan bakar .......................................................... 58
4.1.5
Unit Pengolahan Limbah................................................................. 69
4.1.6
Unit Penyediaan Udara Tekan ........................................................ 70
4.2
Laboratorium .......................................................................................... 70
4.2.1
Laboratorium Fisik .......................................................................... 72
4.2.2
Laboratorium Analitik ..................................................................... 72
4.2.3
Laboratorium Penelitian dan Pengembangan.................................. 72
4.2.4
Analisis Air ..................................................................................... 72
4.2.5
Analisis Sampel............................................................................... 73
BAB V................................................................................................................... 74
5.1
Bentuk Perusahaan ................................................................................. 74
5.2
Struktur Organisasi ................................................................................. 75
5.2.1
Pemegang Saham ............................................................................ 76
5.2.2
Dewan Komisaris ............................................................................ 77
5.2.3
Direktur ........................................................................................... 77
5.2.4
Kepala Bidang ................................................................................. 77
5.2.5
Staf Ahli .......................................................................................... 78
5.2.6
Penelitian dan Pengembangan......................................................... 78
5.2.7
Kepala Seksi .................................................................................... 78
xi
5.3
Sistem Kepegawaian dan Sistem Gaji .................................................... 81
5.4
Pembagian Jam Kerja Karyawan............................................................ 81
5.4.1
Karyawan Non Shift ........................................................................ 82
5.4.2
Karyawan Shift ................................................................................ 82
5.5
Penggolongan Jabatan, Jumlah Karyawan dan Gaji .............................. 83
5.6
Kesejahteraan Karyawan ........................................................................ 84
5.6.1
Tunjangan ........................................................................................ 84
5.6.2
Cuti .................................................................................................. 85
5.6.3
Pakaian Kerja .................................................................................. 85
5.6.4
Pengobatan ...................................................................................... 85
5.6.5
Asuransi Tenaga Kerja (ASTEK) ................................................... 85
5.7
Kesehatan dan Keselamatan Kerja ......................................................... 85
5.8
Manajemen Produksi .............................................................................. 86
5.8.1
Perencanaan Produksi ..................................................................... 87
5.8.2
Pengendalian Produksi .................................................................... 88
BAB VI ................................................................................................................. 91
6.1
Capital Investment .................................................................................. 94
6.2
Manufacturing Cost (MC) ...................................................................... 94
6.3
General Expenses (GE) .......................................................................... 95
6.4
Analisis Kelayakan ................................................................................. 95
6.4.1
Percent Return of Investment (ROI) ................................................ 95
6.4.2
Pay Out Time (POT) ....................................................................... 96
6.4.3
Break Even Point (BEP).................................................................. 96
6.4.4
Shut Down Point (SDP) .................................................................. 97
6.4.5
Discounted Cash Flow (DCF) ........................................................ 97
xii
KESIMPULAN .................................................................................................. 103
DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................ 104
LAMPIRAN ....................................................................................................... 106
xiii
DAFTAR TABEL
Tabel 1. Data impor sodium silikat ......................................................................... 2
Tabel 2. Data kinetika ........................................................................................... 10
Tabel 3. Hungan antara ln
CA
dengan Waktu ...................................................... 11
C A0
Tabel 4. Neraca massa mixer (M-110) ................................................................. 16
Tabel 5. Neraca massa reaktor 1 (R-110) ............................................................ 16
Tabel 6. Neraca massa reaktor 2 (R-111) ............................................................ 16
Tabel 7. Neraca massa centrifuge (H-110) ........................................................... 17
Tabel 8. Neraca massa rotary dryer (B-110) ....................................................... 17
Tabel 9. Neraca massa total .................................................................................. 17
Tabel 11. Neraca panas heat exchanger (E-110) .................................................. 18
Tabel 12. Neraca panas reaktor 1 (R-110) ............................................................. 18
Tabel 13. Neraca panas reaktor 2 (R-111) ............................................................ 19
Tabel 14. Neraca panas cooler (E-111)................................................................. 19
Tabel 15. Neraca panas centrifuge (H-110) .......................................................... 19
Tabel 16. Neraca panas heat exchanger (E-111) .................................................. 20
Tabel 17. Neraca panas rotary dryer (B-110) ....................................................... 20
Tabel 18. Keterangan gambar dan perincian luas pabrik ...................................... 26
Tabel 19. Daftar kebutuhan air pendingin............................................................. 52
Tabel 20. Daftar Air untuk pembuatan uap air ..................................................... 52
Tabel 21. Daftar kebutuhan air sanitasi................................................................ 53
Tabel 22. Daftar kebutuhan air di pabrik .............................................................. 53
Tabel 23. Kebutuhan Listrik Proses ...................................................................... 56
Tabel 24. Kebutuhan listrik utilitas ....................................................................... 57
Tabel 25. Total Kebutuhan Listrik Total............................................................... 58
Tabel 26. Sistem Pembagian Kerja ....................................................................... 83
Tabel 27. Penggolongan Jabatan, Jumlah Karyawan, dan Gaji ........................... 83
Tabel 28. Indeks harga pada tahun 2002 – 2020 .................................................. 92
Tabel 29. Total fixed capital investment .............................................................. 98
xiv
Tabel 30. Working capital .................................................................................... 98
Tabel 31. Manufacturing cost .............................................................................. 99
Tabel 32. General expenses .................................................................................. 99
Tabel 33. Fixed cost ........................................................................................... 101
Tabel 34. Variable cost ...................................................................................... 101
Tabel 35. Regulated cost ..................................................................................... 101
xv
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1. Hubungan konsentrasi dan waktu ....................................................... 11
Gambar 2. Grafik hubungan ln
CA
dengan waktu ................................................ 12
C A0
gambar 3. Diagram alir proses .............................................................................. 15
Gambar 4. Diagram alir kualitatif prarancangan pabrik sodium silikat dari naoh
dan sio2 .......................................................................................................... 21
Gambar 6. Tata letak pabrik sodium silikat .......................................................... 27
Gambar 7. Tata letak peralatan pabrik sodium silikat........................................... 29
Gambar 8. Denah utilitas pabrik sodium silikat .................................................... 46
Gambar 9. Struktur organisasi perusahaan prarancangan pabrik sodium silikat dari
pasir silika dan natrium hidroksida ............................................................... 90
Gambar 10. Analisis kelayakan pabrik sodium silikat ....................................... 102
xvi
DARI PASIR SILIKA DAN NATRIUM HIDROKSIDA
KAPASITAS 65.000 TON PER TAHUN
Halaman Judul
Oleh :
Ade Juli Zarmica
D 500 100 050
Dosen Pembimbing :
Muhammad Mujiburohman, S.T., M.T, Ph.D.
Rois Fatoni, S.T., M.Sc., Ph.D.
PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
SURAKARTA
2016
i
HALAMAN PEGENSAHAN
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
FAKULTAS TEKNIK
PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA
Nama
: Ade Juli Zarmica
NIM
: D 500 100 050
Judul Tugas Akhir
: Prarancangan Pabrik Sodium Silikat dari Pasir Silika
dan Natrium Hidroksida Kapasitas 65.000Ton/Tahun.
Dosen Pembimbing : 1. M. Mujiburohman, S.T., M.T., Ph.D.
2. Rois Fatoni, S.T., M.Sc., Ph.D.
Surakarta,
Pembimbing I
Meyetujui,
M. Mujiburohman, S.T., M.T., Ph.D
NIK. 794
Oktober 2016
Pembimbing II
Rois Fatoni, S.T., M.Sc., Ph.D
NIK. 892
Mengetahui,
Dekan,
Ketua Jurusan,
Ir. Sri Sunarjono, M.T., Ph.D
NIK. 682
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 bawahini:
Nama
: Ade Juli Zarmica
NIM
: D 500 100 050
Program Studi : S1 Teknik Kimia
Judul Skripsi
: Prarancangan Pabrik Sodium Silikat dari Pasir Silika dan Natrium
Hidroksida Kapasitas 65.000Ton/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, Oktober 2016
Penulis
iii
INTISARI
Pabrik sodium silikat dengan bahan baku natrium hidroksida dan pasir silika,
direncanakan akan didirikan di daerah industri Gresik dengan kapasitas 65.000 ton/tahun.
Dalam prosesnya pembuatan sodium silikat dilakukan menggunakan reaktor alir
tangki berpengaduk (RATB) dengan cara mereaksikan natrium hidroksida dan
pasir silika. Pada reaktor ini reaksi berlangsung pada fase cair-cair, endotermis,
dengan suhu operasi 220oC dan tekanan 24 bar.
Bahan baku yang dibutuhkan untuk membuat sodium silikat dengan kapasitas
9.027,78 kg/jam adalah sodium hidroksida sebesar 3.029,54 kg/jam dan pasir
silika sebesar 5.696,8 kg/jam. Kebutuhan utilitas berupa kebutuhan air diperoleh dari
sungai Bengawan Solo sebesar 64.394,34 kg/jam, penyediaan uap air jenuh
sebesar 8.175,9 kg/jam yang dihasilkan dari proses pemanasan air di boiler
dengan bahan bakar solar sebesar 520 liter/jam, dan penyediaan listrik diperoleh
dari PLN dan generator set sebesar 587,4 kW sebagai cadangan yang
menggunakan bahan bakar sebesar 79,01 liter/jam.
Pabrik sodium silikat dengan kapasitas 65.000 ton/tahun. Pabrik ini
direncanakan beroperasi selama 330 hari/tahun, dan akan didirikan di kawasan
Industri Gresik Jawa Timur dengan luas tanah 12.371 m2 dan jumlah karyawan
188 orang.
Pabrik
sodium
silikat
memerlukan
biaya
produksi
sebesa
Rp241.686.040.102,00. Dari analisis ekonomi terhadap pabrik ini menunjukkan
keuntungan sebelum pajak sebesar Rp66.338.756.994,00 per tahun, Setelah
dipotong pajak 25% keuntungan mencapai Rp49.754.667.745,00 per tahun.
Percent Return On Investment (ROI) sebelum pajak 27,4% dan setelah pajak
20,6%. Pay Out Time (POT) sebelum pajak selama 2,67 tahun dan setelah pajak
3,27 tahun. Break Even Point (BEP) sebesar 53,6% dan Shut Down Point (SDP)
sebesar 28,2%. Interval rate of return (IRR) terhitung sebesar 46,05%. Dari data
analisis kelayakan di atas disimpulkan, bahwa pabrik ini menguntungkan dan
layak untuk didirikan.
iv
ABSTRACT
Sodium silicate plant with raw materials of sodium hydroxide and silica
sand, is planned to be established in the industrial area of Gresik with a capacity
of 65,000 tons/year. In the process of producing sodium silicate is performed
using continueous stirred tank reactor (CSTR) by reacting sodium hydroxide and
silica sand. In the reactor the reaction undergoes liquid-liquid phase, endothermic,
with operating temperatures of 220OC and a pressure of 24 bar.
To produce sdium silica the process requires raw materials including
3029.54 kgs/hour of sodium hydroxide and 5696.8 kgs/hour of silica sand. The
process also needs utilities including 64,394.34 kgs/hour of water, 8,175.9
kgs/hour of steam, 520 liters/hour of fuel diesel, 587.4 kW of electricity obtained
from the PLN, and 587.4 kW of generator as backup need 79.01 liters / hour of
fuel. Sodium silicate plant with a capacity of 65,000 tons/year. The plant is
planned to operate for 330 days/year, and will be established in East Java Gresik
Industrial area with a land area of 12,371 m2 and the number of employees is 188
people.
The sodium silicate plant require the production costs
Rp241,686,040,102.00. The economic analysis of this plant showed a profit
before tax of Rp66,338,756,994.00 per year, after tax profits reached
Rp49,754,667,745.00 25% per year. The Percent Return On Investment (ROI)
before tax 27.4% and 20.6% after taxes. The Pay Out Time (POT) before tax is
was 2.67 years and 3.27 years after tax. The Break Even Point (BEP) amounted
to 53.6% and the Shut Down Point (SDP) of 28.2%. The Interval rate of return
(IRR) accounted for 46.05%. From these analysis economy concluded that the
plant is profitable and feasible to set.
Keywords: Sodium Silicate, Chemical Plant,Silica Sand, Gersik.
v
MOTTO
“ Berdoalah kepada-Ku, niscaya akan kuperkenankan bagimu. “
(QS. Al Mu’minμ60)
“....Ingatlah, sesungguhnya pertolongan Allah itu amat dekat”
(QS. Albaqarah: 214)
“Hai orang-orang yang beriman, mohonkanlah pertolongan (kepada Allah) dengan
sabar dan sholat. Sungguh, Allah beserta orang-orang yang sabar”
(Q.S Al-Baqarah:153)
“ …. Sesungguhnya Allah sekali-kali tidak akan merubah sesuatu nikmat yang
telah dianugerahkan-Nya kepada sesuatu kaum, hingga kaum itu merubah apa
yang ada pada diri mereka sendiri,…. “
(QS. An Anfaal:53)
“Allah tidak akan memberikan tugas kepada seseorang melainkan dia mampu
mengerjakannya”
(QS. Al-Baqarah: 268)
“Sesungguhnya bersama kesukaran itu ada keringanan. Karena itu bila kau sudah
selesai (mengerjakan yang lain). Dan berharaplah kepada Tuhanmu.”
(Q.S Al-Insyirah:6-8)
vi
PERSEMBAHAN
Segala puji dan syukur kepada Allah SWT, untuk nikmat yang telah
diberikan sehingga tugas ini bisa selesai. Rasulullah SAW yang telah membuat
jalan kehidupan ini terang dengan ilmuNya sehingga umat manusia yang hina ini
bisa belajar dari sunnahmu agar selamat menuju jannahNya.
Ayah dan Alm Amak tercinta. Terimakasih telah mendidikku sampai
sekarang dengan d’oa dan kasih sayang. Kak Era dan Bang Hendri yang
senantiasa menyemangati & memberi pengarahan. Incim dan ajo terimakasih
untuk support materi dan nasehatnya jasa kalian tidak akan pernah ku lupakan,
Bang idom yang selalu membuatku belajar tentang kehidupan ini. Bang Is dan
mbak Lucy terimakasih atas semua kebaikan kalian. Untuk Teta dan Ingah
terimakasih atas apapun yang telah diberikan baik support materi, nasihat dan
semangat yang selalu mennyertaiku selama ini, semoga cepat mendapatkan jodoh
dan semoga Allah membalas kebaikanmu berkali-kali lipat. Untuk adik-adik Uni
tersayang terimakasih suka tanya-tanya uni yang buat uni tambah semangat,
Untuk keponakanku Alfa terimakasih telah menjadi penghibur dan semangat
bucik. Semoga kita sekeluarga bisa berkumpul di JannahNya di akhirat nanti.
Nanda Trisnian, terima kasih telah menjadi partnerku dalam tugas ini. Aku
mungkin tak akan mampu menyelesaikan ini tanpa bantuanmu.
Keluargaku IMM khususnya komisariat Averroes FT UMS. Semoga
semangat juang kita takkan pernah pudar dan ikatan yang telah terbntuk ini tak
kan pernah putus.
Sahabatku Nci, Rizky Yenni,, Yenni, Oryza, Etty. Terimakasih untuk
waktu, semangat, kebersamaan dan batuan yang kalian berikan telah memompa
semangatku untuk menyelesaikan tugas ini. Sukses selalu yaa kawan
Teman-teman di wisma khodijah mba Ani, Warih, Winya, Winda, Kamsi,
Ciput, Inces, dan yang lain, terima kasih untuk kebersamaan menjadi sahabat taat,
bantuan dan hiburan yang selalu kalian berikan untuk menyelesaikan tugas akhir.
Teman-teman teknik kimia khususnya angkatan 2010. kakak tingkat
terutama mba Ajeng. Terimakasih atas segala bantuan dan dukungannya.
vii
KATA PENGANTAR
Segala puji dan syukur kepada Allah SWT, untuk nikmat yang telah
diberikan sehingga tugas ini bisa selesai. Tugas Akhir dengan judul
“Prarancangan Pabrik Sodium Silikat dari Pasir Silika dan Natrium Hidroksida
Kapasitas 65.000Ton/Tahun”. Tidak lupa Sholawat serta salam penulis haturkan
kepada Nabi Besar Muhammad SAW yang kita nantikan syafa’atnya di hari akhir
nanti.
Tugas Prarancangan Pabrik adalah salah satu syarat yang wajib untuk
menyelesaikan program strata 1 di Program Studi Teknik Kimia, Fakultas Teknik,
Universitas Muhammadiyah Surakarta. Pada kesempatan kali ini, penulis ingin
mengucapkan terima kasih kepada pihak-pihak yang telah memberikan
bimbingan, dan bantuan hingga terselesaikannya laporan tugas akhir ini.
1. Bapak Rois Fatoni, S.T., M.Sc., Ph.D. selaku Ketua Program Studi Teknik
Kimia dan Pembimbing II yang telah berkenan meluangkan waktu untuk
memberikan bimbingan dan masukan dalam menyelesaikan tugas akhir ini.
2. Bapak M Mujiburrohman, S.T., M.T., Ph.D. selaku Pembimbing I yang telah
memberikan bimbingan dan masukan selama penyusunan tugas akhir ini.
3. Bapak/Ibu Dosen Program Studi Teknik Kimia UMS yang telah memberikan
ilmu pembelajaran dan bimbingan selama perkuliahan di Teknik Kimia.
Penulis menyadari bahwa penulisan tugas akhir ini masih jauh dari kata
sempurna. Oleh karena itu, segala kritik dan saran yang membangun akan sangat
membantu demi kesempurnaan tugas akhir ini. Akhir kata, saya selaku penulis
mengucapkan banyak terima kasih.
Wassalamu’alaikum Wr. Wb.
Surakarta,
Penulis
viii
Oktober 2016
DAFTAR ISI
Halaman Judul ....................................................................................................... i
HALAMAN PEGENSAHAN ............................................................................... ii
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI ............................................................. iii
INTISARI ............................................................................................................. iv
ABSTRACT ............................................................................................................ v
MOTTO ................................................................................................................ vi
PERSEMBAHAN ................................................................................................ vii
KATA PENGANTAR ........................................................................................ viii
DAFTAR ISI ......................................................................................................... ix
DAFTAR TABEL .............................................................................................. xiv
DAFTAR GAMBAR .......................................................................................... xvi
BAB I ...................................................................................................................... 1
PENDAHULUAN .................................................................................................. 1
1.1
Latar Belakang Pendirian Pabrik .............................................................. 1
1.2
Kapasitas Pabrik ....................................................................................... 1
1.2.1
Proyeksi Kebutuhan Sodium Nitrat di Indonesia .............................. 1
1.2.2
Ketersediaan Bahan Baku ................................................................. 2
1.3
Lokasi Pabrik ............................................................................................ 2
1.3.1
Ketersediaan bahan baku................................................................... 3
1.3.2
Pemasaran ......................................................................................... 3
1.3.3
Ketersediaan Fasilitas Transportasi dan Komunikasi ....................... 3
1.3.4
Tenaga kerja ...................................................................................... 4
ix
1.3.5
Utilitas ............................................................................................... 4
1.3.6
Peraturan Daerah ............................................................................... 4
1.3.7
Keadaan Masyarakat ......................................................................... 4
1.4
Tinjauan Pustaka ...................................................................................... 4
1.4.1
Macam-macam Proses ...................................................................... 5
1.4.2
Kegunaan Produk .............................................................................. 5
1.4.3
Sifat Fisis dan Kimia Bahan Baku dan Produk ................................. 6
1.5
Tinjauan Proses ........................................................................................ 8
BAB II .................................................................................................................... 9
2.1
Spesifikasi Bahan Baku dan Produk......................................................... 9
2.1.1
2.2
Spesifikasi Bahan Baku..................................................................... 9
Konsep Proses ........................................................................................ 10
2.2.1
Dasar Reaksi.................................................................................... 10
2.2.2
Tinjauan Kinetika ............................................................................ 10
2.2.3
Mekanisme Reaksi .......................................................................... 13
2.3
Langkah Proses ....................................................................................... 14
2.3.1
Tahap Penyiapan Bahan Baku ........................................................ 14
2.3.2
Tahap Reaksi ................................................................................... 14
2.3.3
Tahap Pemisahan dan Pemurnian Produk ....................................... 15
2.4
Diagram Alir Neraca Massa dan Neraca Energi .................................... 15
2.4.1
Neraca Massa .................................................................................. 16
2.4.2
Neraca Energi/Panas ....................................................................... 18
2.5
Lay Out Pabrik........................................................................................ 23
2.5.1
Lay Out Peralatan Proses ................................................................ 24
2.5.2
Tata letak peralatan ......................................................................... 28
x
BAB III ................................................................................................................. 30
BAB IV ................................................................................................................. 41
4.1
Unit Pendukung Proses (Utilitas) ........................................................... 41
4.1.1
Unit Penyediaan dan Pengolahan Air ............................................. 42
4.1.2
Unit Penyediaan Steam ................................................................... 54
4.1.3
Unit Penyediaan Listrik................................................................... 55
4.1.4
Unit penyediaan bahan bakar .......................................................... 58
4.1.5
Unit Pengolahan Limbah................................................................. 69
4.1.6
Unit Penyediaan Udara Tekan ........................................................ 70
4.2
Laboratorium .......................................................................................... 70
4.2.1
Laboratorium Fisik .......................................................................... 72
4.2.2
Laboratorium Analitik ..................................................................... 72
4.2.3
Laboratorium Penelitian dan Pengembangan.................................. 72
4.2.4
Analisis Air ..................................................................................... 72
4.2.5
Analisis Sampel............................................................................... 73
BAB V................................................................................................................... 74
5.1
Bentuk Perusahaan ................................................................................. 74
5.2
Struktur Organisasi ................................................................................. 75
5.2.1
Pemegang Saham ............................................................................ 76
5.2.2
Dewan Komisaris ............................................................................ 77
5.2.3
Direktur ........................................................................................... 77
5.2.4
Kepala Bidang ................................................................................. 77
5.2.5
Staf Ahli .......................................................................................... 78
5.2.6
Penelitian dan Pengembangan......................................................... 78
5.2.7
Kepala Seksi .................................................................................... 78
xi
5.3
Sistem Kepegawaian dan Sistem Gaji .................................................... 81
5.4
Pembagian Jam Kerja Karyawan............................................................ 81
5.4.1
Karyawan Non Shift ........................................................................ 82
5.4.2
Karyawan Shift ................................................................................ 82
5.5
Penggolongan Jabatan, Jumlah Karyawan dan Gaji .............................. 83
5.6
Kesejahteraan Karyawan ........................................................................ 84
5.6.1
Tunjangan ........................................................................................ 84
5.6.2
Cuti .................................................................................................. 85
5.6.3
Pakaian Kerja .................................................................................. 85
5.6.4
Pengobatan ...................................................................................... 85
5.6.5
Asuransi Tenaga Kerja (ASTEK) ................................................... 85
5.7
Kesehatan dan Keselamatan Kerja ......................................................... 85
5.8
Manajemen Produksi .............................................................................. 86
5.8.1
Perencanaan Produksi ..................................................................... 87
5.8.2
Pengendalian Produksi .................................................................... 88
BAB VI ................................................................................................................. 91
6.1
Capital Investment .................................................................................. 94
6.2
Manufacturing Cost (MC) ...................................................................... 94
6.3
General Expenses (GE) .......................................................................... 95
6.4
Analisis Kelayakan ................................................................................. 95
6.4.1
Percent Return of Investment (ROI) ................................................ 95
6.4.2
Pay Out Time (POT) ....................................................................... 96
6.4.3
Break Even Point (BEP).................................................................. 96
6.4.4
Shut Down Point (SDP) .................................................................. 97
6.4.5
Discounted Cash Flow (DCF) ........................................................ 97
xii
KESIMPULAN .................................................................................................. 103
DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................ 104
LAMPIRAN ....................................................................................................... 106
xiii
DAFTAR TABEL
Tabel 1. Data impor sodium silikat ......................................................................... 2
Tabel 2. Data kinetika ........................................................................................... 10
Tabel 3. Hungan antara ln
CA
dengan Waktu ...................................................... 11
C A0
Tabel 4. Neraca massa mixer (M-110) ................................................................. 16
Tabel 5. Neraca massa reaktor 1 (R-110) ............................................................ 16
Tabel 6. Neraca massa reaktor 2 (R-111) ............................................................ 16
Tabel 7. Neraca massa centrifuge (H-110) ........................................................... 17
Tabel 8. Neraca massa rotary dryer (B-110) ....................................................... 17
Tabel 9. Neraca massa total .................................................................................. 17
Tabel 11. Neraca panas heat exchanger (E-110) .................................................. 18
Tabel 12. Neraca panas reaktor 1 (R-110) ............................................................. 18
Tabel 13. Neraca panas reaktor 2 (R-111) ............................................................ 19
Tabel 14. Neraca panas cooler (E-111)................................................................. 19
Tabel 15. Neraca panas centrifuge (H-110) .......................................................... 19
Tabel 16. Neraca panas heat exchanger (E-111) .................................................. 20
Tabel 17. Neraca panas rotary dryer (B-110) ....................................................... 20
Tabel 18. Keterangan gambar dan perincian luas pabrik ...................................... 26
Tabel 19. Daftar kebutuhan air pendingin............................................................. 52
Tabel 20. Daftar Air untuk pembuatan uap air ..................................................... 52
Tabel 21. Daftar kebutuhan air sanitasi................................................................ 53
Tabel 22. Daftar kebutuhan air di pabrik .............................................................. 53
Tabel 23. Kebutuhan Listrik Proses ...................................................................... 56
Tabel 24. Kebutuhan listrik utilitas ....................................................................... 57
Tabel 25. Total Kebutuhan Listrik Total............................................................... 58
Tabel 26. Sistem Pembagian Kerja ....................................................................... 83
Tabel 27. Penggolongan Jabatan, Jumlah Karyawan, dan Gaji ........................... 83
Tabel 28. Indeks harga pada tahun 2002 – 2020 .................................................. 92
Tabel 29. Total fixed capital investment .............................................................. 98
xiv
Tabel 30. Working capital .................................................................................... 98
Tabel 31. Manufacturing cost .............................................................................. 99
Tabel 32. General expenses .................................................................................. 99
Tabel 33. Fixed cost ........................................................................................... 101
Tabel 34. Variable cost ...................................................................................... 101
Tabel 35. Regulated cost ..................................................................................... 101
xv
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1. Hubungan konsentrasi dan waktu ....................................................... 11
Gambar 2. Grafik hubungan ln
CA
dengan waktu ................................................ 12
C A0
gambar 3. Diagram alir proses .............................................................................. 15
Gambar 4. Diagram alir kualitatif prarancangan pabrik sodium silikat dari naoh
dan sio2 .......................................................................................................... 21
Gambar 6. Tata letak pabrik sodium silikat .......................................................... 27
Gambar 7. Tata letak peralatan pabrik sodium silikat........................................... 29
Gambar 8. Denah utilitas pabrik sodium silikat .................................................... 46
Gambar 9. Struktur organisasi perusahaan prarancangan pabrik sodium silikat dari
pasir silika dan natrium hidroksida ............................................................... 90
Gambar 10. Analisis kelayakan pabrik sodium silikat ....................................... 102
xvi