LAPORAN TUGAS PRARANCANGAN PABRIK Prarancangan Pabrik Amonium Sulfat dari Amoniak dan Asam Sulfat dengan Proses Netralisasi Kapasitas 25.000 Ton Per Tahun.
LAPORAN TUGAS PRARANCANGAN PABRIK
PRARANCANGAN PABRIK
AMONIUM SULFAT DARI AMONIAK DAN ASAM
SULFAT DENGAN PROSES NETRALISASI
KAPASITAS 25.000 TON PER TAHUN
Oleh :
Duhita Chandra Wulan A.
D 500 030 007
Dosen Pembimbing :
Ir. H. Haryanto, M.S.
Eni Budiyati, S.T.
JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
SURAKARTA
2007
i
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
FAKULTAS TEKNIK
JURUSAN TEKNIK KIMIA
NAMA
: Duhita Chandra Wulan A.
NIM
: D 500 030 007
JUDUL TPP
: Prarancangan Pabrik Amonium Sulfat dari
Amoniak
dan
Asam Sulfat
dengan
Proses
Netralisasi Kapasitas 25.000 Ton Per Tahun
DOSEN PEMBIMBING : 1. Ir. H. Haryanto, M.S.
2. Eni Budiyati, S.T.
Surakarta,
November 2007
Menyetujui,
Pembimbing I
Pembimbing II
Ir. H. Haryanto, M.S.
NIP. 131.902.382
Eni Budiyati, S.T.
NIK.100.991
Mengetahui,
An. Dekan
Ketua Jurusan
Wakil Dekan I
Ir. Subroto, M.T.
NIK. 577
Ir. H. Haryanto, M.S.
NIP. 131.902.382
ii
INTISARI
Indonesia adalah negara agraris yang sebagian besar penduduknya bermata
pencaharian sebagai petani. Ammonium Sulfate adalah salah satu faktor penting
dalam kemajuan pertanian di Indonesia. Pabrik Ammonium Sulfate ini didirikan
untuk memenuhi kebutuhan dalam negeri dan tidak menutup kemungkinan untuk
diekspor. Pabrik Ammonium Sulfate dengan bahan baku Amoniak dan Asam sulfat
kapasitas 25.000 ton per tahun direncanakan beroperasi selama 330 hari per tahun.
Proses pembuatan Ammonium Sulfate dilakukan dalam reaktor gelembung. Pada
reaktor ini reaksi berlangsung pada fase gas-cair, irreversible, eksotermis, non
adiabatic, isothermal pada suhu 100C dan tekanan 1 atm. Pabrik ini
digolongkan pabrik beresiko rendah karena kondisi operasi pada tekanan
atmosferis.
Kebutuhan Amoniak untuk pabrik ini sebanyak 832,3558 kg/jam dan
kebutuhan Asam sulfat sebanyak 2.389,5839 kg/jam. Produk berupa Ammonium
Sulfate sebanyak 3.156,5657 kg/jam, dan air sebanyak 57,4767 kg/jam. Utilitas
pendukung proses meliputi penyediaan air sebesar 36.000 kg/jam yang diperoleh
dari air sungai, penyediaan saturated steam sebesar 1.857,0455 kg/jam,
penyediaan pendingin reaktor sebesar 147.402,6716 kg/jam, kebutuhan udara
tekan sebesar 500 kg/jam, kebutuhan listrik diperoleh dari PLN dan satu buah
generator set sebesar 340 kW sebagai cadangan, bahan bakar sebanyak
2,4311 m 3/jam. Pabrik ini didirikan di kawasan industri Cikampek, Jawa Timur
dengan luas tanah 10.000 m2 dan jumlah karyawan 129 orang.
Pabrik Ammonium Sulfate ini menggunakan modal tetap sebesar
Rp 104.170.936.825,07 serta modal kerja sebesar Rp 72.040.342.802,73. Dari
analisis ekonomi terhadap pabrik ini dengan asumsi 1 US $ sama dengan
Rp 10.000,00 menunjukkan keuntungan sebelum pajak Rp 33.215.406.427,12 per
tahun setelah dipotong pajak 30 % keuntungan mencapai Rp 23.25.784.498,98 per
tahun. Percent Return On Investment (ROI) sebelum pajak 31,89 % dan setelah
pajak 22,32 %. Pay Out Time (POT) sebelum pajak selama 2,39 tahun dan setelah
pajak 3,09 tahun. Break Even Point (BEP) sebesar 49,72 %, dan Shut Down Point
(SDP) sebesar 29,95 %. Discounted Cash Flow (DCF) terhitung sebesar 31,15 %.
Dari data analisis kelayakan di atas disimpulkan, bahwa pabrik ini
menguntungkan dan layak untuk didirikan.
iii
MOTTO
“Sesungguhnya sembahyangku, ibadahku, hidupku, dan matiku hanyalah untuk
ALLAH, Tuhan Semesta Alam”
(Q.S. Al-An’am (6) :162)
“ALLAH tidak membebani seseorang melainkan sesuai dengan
kesanggupannya”
(Q.S. Al Baqoroh : 286)
”Sesungguhnya sesudah kesulitan itu ada kemudahan, maka apabila kamu telah
selesai (dari suatu urusan) kerjakanlah dengan sungguh-sungguh (urusan) yang
lain”
(Q.S. Alam Nasroh : 6-7)
Hidup adalah kegelapan kecuali jika ada dorongan,
Semua dorongan adalah buta kecuali jika ada pengetahuan,
Semua pengetahuan adalah sia-sia kecuali jika ada kerja,
Semua pekerjaan adalah hampa kecuali jika ada kecintaan
Dan apabila bekerja dengan cinta
Kausatukan dirimu dengan dirimu orang lain dan Tuhan
(Kahlil Gibran)
Ketika kau bangun di pagi hari bertekadlah membagi kebahagiaan dengan
sesama makhluk
(Sydney Smith)
Keberhasilan adalah hasil dari sebuah perjuangan, pengorbanan, ikhtiar, kerja
keras yang disertai dengan doa, bukan........sesuatu yang didapat secara
kebetulan belaka.
(Upik)
iv
PERSEMBAHAN
Sebuah karya kecilku ini kupersembahkan, untuk:
Allah SWT yang banyak mencurahkan mahabbah dalam hidupku.
Akhirnya aku mengerti bahwa cintamu terlalu indah.
Bapakku di Surga dan mamahku yang tercinta yang selalu
memberikan kasih sayang, doa, motivasi dan nasihat. InsyaAllah
aku akan berusaha menjadi yang engkau harapkan.
Ibuk dan bapakku yang tulus memberikan kasih sayang, cinta dn
nasehat
Kakakku dan adekku yang selalu memberikan kasih sayang dan
dorongan
disaat kumerasa jatuh......
Partner TA.ku terima kasih atas segala usaha, kesabaran, dan kerja
kerasnya.....kita memang harus selalu yakin dengan kemampuan
kita sendiri.....
Seseorang yang selalu disampingku, yang telah sabar menemaniku
dan mau menerima aku apa adanya
Teman-teman teknik kimia ’03 yang tidak dapat kusebutkan satu
persatu terima kasih...atas semuanya
Teman-temanku di kos ”Nawiyuma” terima kasih atas canda tawa
dan bantuan kalian....
v
Prarancangan Pabrik Amonium Sulfat dari Amoniak dan Asam Sulfat dengan Proses
Netralisasi Kapasitas 25.000 ton/tahun
Kata Pengantar
KATA PENGANTAR
Puji syukur kehadirat Allah SWT, Rabb Pencipta alam semesta, yang atas
rahmat dan karunia-Nya, sehingga penyusun dapat menyelesaikan tugas akhir
prarancangan pabrik kimia ini.
Tugas Prarancangan Pabrik Kimia merupakan tugas akhir yang harus
diselesaikan oleh setiap mahasiswa Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik,
Universitas Muhammadiyah Surakarta sebagai prasyarat untuk menyelesaikan
jenjang studi sarjana. Dengan tugas ini diharapkan kemampuan penalaran dan
penerapan teori-teori yang telah diperoleh selama kuliah dapat berkembang dan
dapat dipahami dengan baik.
Judul Tugas Akhir ini adalah Prarancangan Pabrik Amonium Sulfat
dari Amoniak dan Asam Sulfat denngan Proses Netralisasi Kapasitas
25.000 Ton Per Tahun. Adanya prarancangan pabrik ini diharapkan dapat
memperkaya alternatif industri masa depan bagi Indonesia.
Penyusun mohon maaf atas segala kekurangan dalam penyusunan tugas
akhir ini, dan terimakasih untuk bantuan semua pihak yang secara langsung
ataupun tidak langsung, telah terlibat dalam penyelesaian tugas ini.
1. Bapak Ir. H. Haryanto, AR, M.S., selaku Ketua Jurusan Teknik Kimia
UMS dan Dosen Pembimbing I
2. Ibu Eni Budiyati, S.T., Selaku Dosen Pembimbing II
3. Bapak dan Ibu Dosen Teknik Kimia UMS atas segala bimbingan dan
arahannya.
4. Kedua Orang Tua, dan adikku yang dengan kasih sayang, pengorbanan
dan keikhlasannya selalu mengulurkan tangan dan siap menjadi
penuntun langkah.
5. Teman-teman angkatan 2003 Teknik Kimia UMS.
Penyusun menyadari bahwa penyusunan Laporan Tugas Akhir ini masih
jauh dari kesempurnaan. Kritik dan saran yang membangun selalu dinantikan
penyusun demi kesempurnaan karya kecil ini.
Wassalamu’alaikum wr.wb
Surakarta, November 2007
Penyusun
Duhita Chandra Wulan A. D 500 030 007
vi
Prarancangan Pabrik Amonium Sulfat dari Amoniak dan Asam Sulfat dengan Proses
Netralisasi Kapasitas 25.000 ton/tahun
Daftar Isi
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL................................................................................................ i
HALAMAN PENGESAHAN................................................................................. ii
INTISARI...............................................................................................................iii
MOTTO ................................................................................................................. iv
PERSEMBAHAN ................................................................................................... v
KATA PENGANTAR ........................................................................................... vi
DAFTAR ISI ......................................................................................................... vii
DAFTAR TABEL ................................................................................................... x
DAFTAR GAMBAR ............................................................................................ xii
DAFTAR LAMBANG ........................................................................................xiii
BAB I. PENDAHULUAN ...................................................................................... 1
1.1. Latar Belakang Pendirian Pabrik ...................................................... 1
1.2. Kapasitas Pabrik................................................................................ 2
1.2.1.Prediksi Kebutuhan Ammonium Sulfate di Indonesia .............. 2
1.2.2.Ketersediaan bahan baku .......................................................... 4
1.3. Lokasi Pabrik .................................................................................... 4
1.3.1.Faktor Primer............................................................................ 4
1.3.2.Faktor Sekunder ....................................................................... 6
1.4.Tinjauan Pustaka................................................................................ 6
1.4.1.Macam-macam proses .............................................................. 6
1.4.2.Kegunaan Produk ................................................................... 10
1.4.3.Sifat Fisis dan Kimia Produk dan Bahan Baku ..................... 10
1.4.4.Tinjauan proses Secara Umum ............................................... 12
BAB II DISKRIPSI PROSES ............................................................................... 14
2.1.Spesifikasi Bahan Baku dan Produk ................................................ 14
2.1.1.Spesifikasi Bahan Baku .......................................................... 14
2.1.2.Sifat dan Spesifikasi Produk Utama....................................... 15
2.2.Konsep Proses.................................................................................. 15
2.2.1.Dasar reaksi ............................................................................ 15
Duhita Chandra Wulan A. D 500 030 007
vii
Prarancangan Pabrik Amonium Sulfat dari Amoniak dan Asam Sulfat dengan Proses
Netralisasi Kapasitas 25.000 ton/tahun
Daftar Isi
2.2.2.Mekanisme Reaksi ................................................................. 15
2.2.3.Tinjauan Termodinamika ....................................................... 16
2.2.4.Tinjauan Kinetika Reaksi ....................................................... 18
2.3. Diagram alir proses ......................................................................... 19
2.3.1.Langkah Proses ...................................................................... 20
2.4.Neraca Massa dan Neraca Panas...................................................... 26
2.4.1.Neraca Massa ......................................................................... 26
2.4.2.Neraca panas .......................................................................... 29
2.5.Tata Letak Pabrik dan Peralatan Proses ........................................... 32
2.5.1.Lokasi Pabrik.......................................................................... 32
2.5.2.Layout Pabrik ......................................................................... 33
2.5.3.Layout Peralatan ..................................................................... 37
BAB III SPESIFIKASI ALAT PROSES .............................................................. 39
BAB IV UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM .................. 53
4.1.Unit Pendukung Proses (Utilitas)..................................................... 53
4.1.1.Unit Penyediaan Air ............................................................... 53
4.1.2.Unit Penyediaan Steam .......................................................... 62
4.1.3.Unit Penyediaan Listrik .......................................................... 64
4.1.4.Unit Penyediaan Bahan Bakar................................................ 65
4.1.5.Unit Penyediaan Udara tekan ................................................. 66
4.1.6.Unit Pengelolaan Limbah....................................................... 66
4.2.Unit Laboratorium ........................................................................... 68
4.2.1.Program Kerja Laboratorium ................................................. 68
BAB V MANAJEMEN PERUSAHAAN........................................................... 73
5.1.Bentuk Perusahaan........................................................................... 73
5.2.Struktur Organisasi. ......................................................................... 74
5.2.1.Direktur Utama ....................................................................... 75
5.2.2.Direktur .................................................................................. 75
5.2.3.Sekretaris ................................................................................ 75
5.2.4.Kepala Bagian ........................................................................ 76
5.2.5.Kepala Seksi dan Karyawan ................................................... 77
Duhita Chandra Wulan A. D 500 030 007
viii
Prarancangan Pabrik Amonium Sulfat dari Amoniak dan Asam Sulfat dengan Proses
Netralisasi Kapasitas 25.000 ton/tahun
Daftar Isi
5.3.Sistem Kepegawaian........................................................................ 81
5.4.Pembagian Jam Kerja Karyawan ..................................................... 81
5.5.Perincian jumlah Karyawan............................................................. 83
5.5.1.Sistem Gaji Pegawai............................................................... 83
5.6.Kesejahteraan Sosial Karyawan....................................................... 83
5.7.Manajemen Produksi ....................................................................... 84
5.7.1.Perencanaan Produksi ............................................................ 84
5.7.2.Pengendalian Produksi ........................................................... 84
BAB VI EVALUASI EKONOMI ....................................................................... 86
BAB VII KESIMPULAN ................................................................................... 100
DAFTAR PUSTAKA ......................................................................................... 101
LAMPIRAN
Duhita Chandra Wulan A. D 500 030 007
ix
Prarancangan Pabrik Amonium Sulfat dari Amoniak dan Asam Sulfat dengan Proses
Netralisasi Kapasitas 25.000 ton/tahun
Daftar Tabel
DAFTAR TABEL
Tabel 1. Perkembangan Impor Ammonium Sulfate di Indonesia 1999-2000.......... 3
Tabel 2. Hubungan antara Waktu Tinggal dengan Konversi ................................ 18
Tabel 3. Arus Neraca Massa ................................................................................. 26
Tabel 4. Neraca Massa Vaporizer ......................................................................... 27
Tabel 5. Neraca Massa Separator .......................................................................... 27
Tabel 6. Neraca Massa Reaktor Saturator ............................................................. 27
Tabel 7. Neraca Massa Centrifuge ........................................................................ 27
Tabel 8. Neraca Massa Mixer ............................................................................... 28
Tabel 9. Neraca Massa Rotary Dryer .................................................................... 28
Tabel 10. Neraca Massa Total............................................................................... 28
Tabel 11. Neraca Panas Vaporizer ........................................................................ 29
Tabel 12. Neraca Panas Separator........................................................................ 29
Tabel 13. Neraca Panas Reaktor Saturator............................................................ 30
Tabel 14. Neraca Panas Centrifuge ....................................................................... 30
Tabel 15. Neraca Panas Rotary Dryer.................................................................. 30
Tabel 16. Neraca Panas Mixer .............................................................................. 31
Tabel 17. Neraca Panas HE-01 ............................................................................. 31
Tabel 18. Neraca Panas HE-02 ............................................................................. 31
Tabel 19. Neraca Panas HE-03 ............................................................................. 31
Tabel 20. Neraca Panas Expander......................................................................... 32
Tabel 21. Luas Bangunan Pabrik .......................................................................... 35
Tabel 22. Kebutuhan Air untuk Pendingin ........................................................... 54
Tabel 23. Kebutuhan Air Sanitasi ......................................................................... 57
Tabel 24. Kebutuhan Steam .................................................................................. 58
Tabel 25. Total Kebutuhan Air. ............................................................................ 59
Tabel 26. Kualitatif Pengelolaan limbah............................................................... 67
Tabel 27. Jadwal Hari dan Jam Kerja Karyawan Shift.......................................... 82
Tabel 28. Perincian Jumlah Karyawan.................................................................. 83
Duhita Chandra Wulan A. D 500 030 007
x
Prarancangan Pabrik Amonium Sulfat dari Amoniak dan Asam Sulfat dengan Proses
Netralisasi Kapasitas 25.000 ton/tahun
Daftar Tabel
Tabel 29. Data Cost Index Chemical Plant........................................................... 87
Tabel 30. Fixed Capital Investment ...................................................................... 91
Tabel 31. Working Capital .................................................................................... 92
Tabel 32. Manufacturing Cost .............................................................................. 92
Tabel 33. General Expenses.................................................................................. 93
Tabel 34. Fixed Cost ............................................................................................. 95
Tabel 35. Variable Cost ........................................................................................ 95
Tabel 36. Regulated Cost ...................................................................................... 96
Duhita Chandra Wulan A. D 500 030 007
xi
Prarancangan Pabrik Amonium Sulfat dari Amoniak dan Asam Sulfat dengan Proses
Netralisasi Kapasitas 25.000 ton/tahun
Daftar Gambar
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1. Grafik Hubungan Tahun dengan Kebutuhan Ammonium Sulfate ......3
Gambar 2. Grafik Hubungan antara Waktu Tinggal dengan ln (1 – X) .............19
Gambar 3. Diagram Alir Proses .........................................................................19
Gambar 4. Diagram Alir Proses Kualitatif.........................................................24
Gambar 5. Diagram Alir Proses Kuantitatif .......................................................25
Gambar 6. Diagram Alir Massa .........................................................................26
Gambar 7. Diagram Alir Panas ..........................................................................29
Gambar 8. Tata Letak Pabrik .............................................................................36
Gambar 9. Tata Peralatan Proses .......................................................................38
Gambar 10. Unit Pengolahan Air Sungai Kualitatif ..........................................71
Gambar 11. Unit Pengolahan Air Sungai Kuantitatif ........................................72
Gambar 12. Struktur Organisasi .........................................................................85
Gambar 13. Hubungan Tahun dengan Cost index .............................................88
Gambar 14. Grafik Analisis Ekonomi................................................................98
Gambar 15. Grafik Posisi Kas Tahunan .............................................................99
Duhita Chandra Wulan A. D 500 030 007
xii
Prarancangan Pabrik Amonium Sulfat dari Amoniak dan Asam Sulfat dengan Proses
Netralisasi Kapasitas 25.000 ton/tahun
Daftar Gambar
lambang
Daftar Lambang
∆
= Delta
rpm = Rotasi per menit
μ
= Viskositas
L
= Liter
= Rapat massa
A
= Faktor tumbukan
Π
= phi = 3,14
NHV = Normal Heating Value
= Lamda
Rd
= Tahanan panas total
= Teta
Cp
= Kapasitas panas
= spesific grafity
T
= Suhu
∆Hf = Panas Pembentukan
t
= Waktu tinggal
∆Gf o = Energi Gibs
η
= Efisiensi
Sg
o
R
= Tetapan gas umum
K
= Konstanta kesetimbangan
E
= Energi aktivasi
BM = Berat Molekul
o
= Derajat Celcius
K
= Derajat Kelvin
o
= Derajat Fahrenhet
C
F
atm = Atmosfer
ID
= Diameter dalam
OD = Diameter luar
L
= Panjang
m
= Meter
in
= Inchi
hp
= Horse Power
Q
= Panas
KW = Kilo watt
Kg
= Kilo gram
k
= Konstanta kecepatan reaksi
Uc
= Koefisien transfer panas overal bersih
Ud
= Koefisien transfer panas overal kotor
Duhita Chandra Wulan A. D 500 030 007
xiii
PRARANCANGAN PABRIK
AMONIUM SULFAT DARI AMONIAK DAN ASAM
SULFAT DENGAN PROSES NETRALISASI
KAPASITAS 25.000 TON PER TAHUN
Oleh :
Duhita Chandra Wulan A.
D 500 030 007
Dosen Pembimbing :
Ir. H. Haryanto, M.S.
Eni Budiyati, S.T.
JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
SURAKARTA
2007
i
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
FAKULTAS TEKNIK
JURUSAN TEKNIK KIMIA
NAMA
: Duhita Chandra Wulan A.
NIM
: D 500 030 007
JUDUL TPP
: Prarancangan Pabrik Amonium Sulfat dari
Amoniak
dan
Asam Sulfat
dengan
Proses
Netralisasi Kapasitas 25.000 Ton Per Tahun
DOSEN PEMBIMBING : 1. Ir. H. Haryanto, M.S.
2. Eni Budiyati, S.T.
Surakarta,
November 2007
Menyetujui,
Pembimbing I
Pembimbing II
Ir. H. Haryanto, M.S.
NIP. 131.902.382
Eni Budiyati, S.T.
NIK.100.991
Mengetahui,
An. Dekan
Ketua Jurusan
Wakil Dekan I
Ir. Subroto, M.T.
NIK. 577
Ir. H. Haryanto, M.S.
NIP. 131.902.382
ii
INTISARI
Indonesia adalah negara agraris yang sebagian besar penduduknya bermata
pencaharian sebagai petani. Ammonium Sulfate adalah salah satu faktor penting
dalam kemajuan pertanian di Indonesia. Pabrik Ammonium Sulfate ini didirikan
untuk memenuhi kebutuhan dalam negeri dan tidak menutup kemungkinan untuk
diekspor. Pabrik Ammonium Sulfate dengan bahan baku Amoniak dan Asam sulfat
kapasitas 25.000 ton per tahun direncanakan beroperasi selama 330 hari per tahun.
Proses pembuatan Ammonium Sulfate dilakukan dalam reaktor gelembung. Pada
reaktor ini reaksi berlangsung pada fase gas-cair, irreversible, eksotermis, non
adiabatic, isothermal pada suhu 100C dan tekanan 1 atm. Pabrik ini
digolongkan pabrik beresiko rendah karena kondisi operasi pada tekanan
atmosferis.
Kebutuhan Amoniak untuk pabrik ini sebanyak 832,3558 kg/jam dan
kebutuhan Asam sulfat sebanyak 2.389,5839 kg/jam. Produk berupa Ammonium
Sulfate sebanyak 3.156,5657 kg/jam, dan air sebanyak 57,4767 kg/jam. Utilitas
pendukung proses meliputi penyediaan air sebesar 36.000 kg/jam yang diperoleh
dari air sungai, penyediaan saturated steam sebesar 1.857,0455 kg/jam,
penyediaan pendingin reaktor sebesar 147.402,6716 kg/jam, kebutuhan udara
tekan sebesar 500 kg/jam, kebutuhan listrik diperoleh dari PLN dan satu buah
generator set sebesar 340 kW sebagai cadangan, bahan bakar sebanyak
2,4311 m 3/jam. Pabrik ini didirikan di kawasan industri Cikampek, Jawa Timur
dengan luas tanah 10.000 m2 dan jumlah karyawan 129 orang.
Pabrik Ammonium Sulfate ini menggunakan modal tetap sebesar
Rp 104.170.936.825,07 serta modal kerja sebesar Rp 72.040.342.802,73. Dari
analisis ekonomi terhadap pabrik ini dengan asumsi 1 US $ sama dengan
Rp 10.000,00 menunjukkan keuntungan sebelum pajak Rp 33.215.406.427,12 per
tahun setelah dipotong pajak 30 % keuntungan mencapai Rp 23.25.784.498,98 per
tahun. Percent Return On Investment (ROI) sebelum pajak 31,89 % dan setelah
pajak 22,32 %. Pay Out Time (POT) sebelum pajak selama 2,39 tahun dan setelah
pajak 3,09 tahun. Break Even Point (BEP) sebesar 49,72 %, dan Shut Down Point
(SDP) sebesar 29,95 %. Discounted Cash Flow (DCF) terhitung sebesar 31,15 %.
Dari data analisis kelayakan di atas disimpulkan, bahwa pabrik ini
menguntungkan dan layak untuk didirikan.
iii
MOTTO
“Sesungguhnya sembahyangku, ibadahku, hidupku, dan matiku hanyalah untuk
ALLAH, Tuhan Semesta Alam”
(Q.S. Al-An’am (6) :162)
“ALLAH tidak membebani seseorang melainkan sesuai dengan
kesanggupannya”
(Q.S. Al Baqoroh : 286)
”Sesungguhnya sesudah kesulitan itu ada kemudahan, maka apabila kamu telah
selesai (dari suatu urusan) kerjakanlah dengan sungguh-sungguh (urusan) yang
lain”
(Q.S. Alam Nasroh : 6-7)
Hidup adalah kegelapan kecuali jika ada dorongan,
Semua dorongan adalah buta kecuali jika ada pengetahuan,
Semua pengetahuan adalah sia-sia kecuali jika ada kerja,
Semua pekerjaan adalah hampa kecuali jika ada kecintaan
Dan apabila bekerja dengan cinta
Kausatukan dirimu dengan dirimu orang lain dan Tuhan
(Kahlil Gibran)
Ketika kau bangun di pagi hari bertekadlah membagi kebahagiaan dengan
sesama makhluk
(Sydney Smith)
Keberhasilan adalah hasil dari sebuah perjuangan, pengorbanan, ikhtiar, kerja
keras yang disertai dengan doa, bukan........sesuatu yang didapat secara
kebetulan belaka.
(Upik)
iv
PERSEMBAHAN
Sebuah karya kecilku ini kupersembahkan, untuk:
Allah SWT yang banyak mencurahkan mahabbah dalam hidupku.
Akhirnya aku mengerti bahwa cintamu terlalu indah.
Bapakku di Surga dan mamahku yang tercinta yang selalu
memberikan kasih sayang, doa, motivasi dan nasihat. InsyaAllah
aku akan berusaha menjadi yang engkau harapkan.
Ibuk dan bapakku yang tulus memberikan kasih sayang, cinta dn
nasehat
Kakakku dan adekku yang selalu memberikan kasih sayang dan
dorongan
disaat kumerasa jatuh......
Partner TA.ku terima kasih atas segala usaha, kesabaran, dan kerja
kerasnya.....kita memang harus selalu yakin dengan kemampuan
kita sendiri.....
Seseorang yang selalu disampingku, yang telah sabar menemaniku
dan mau menerima aku apa adanya
Teman-teman teknik kimia ’03 yang tidak dapat kusebutkan satu
persatu terima kasih...atas semuanya
Teman-temanku di kos ”Nawiyuma” terima kasih atas canda tawa
dan bantuan kalian....
v
Prarancangan Pabrik Amonium Sulfat dari Amoniak dan Asam Sulfat dengan Proses
Netralisasi Kapasitas 25.000 ton/tahun
Kata Pengantar
KATA PENGANTAR
Puji syukur kehadirat Allah SWT, Rabb Pencipta alam semesta, yang atas
rahmat dan karunia-Nya, sehingga penyusun dapat menyelesaikan tugas akhir
prarancangan pabrik kimia ini.
Tugas Prarancangan Pabrik Kimia merupakan tugas akhir yang harus
diselesaikan oleh setiap mahasiswa Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik,
Universitas Muhammadiyah Surakarta sebagai prasyarat untuk menyelesaikan
jenjang studi sarjana. Dengan tugas ini diharapkan kemampuan penalaran dan
penerapan teori-teori yang telah diperoleh selama kuliah dapat berkembang dan
dapat dipahami dengan baik.
Judul Tugas Akhir ini adalah Prarancangan Pabrik Amonium Sulfat
dari Amoniak dan Asam Sulfat denngan Proses Netralisasi Kapasitas
25.000 Ton Per Tahun. Adanya prarancangan pabrik ini diharapkan dapat
memperkaya alternatif industri masa depan bagi Indonesia.
Penyusun mohon maaf atas segala kekurangan dalam penyusunan tugas
akhir ini, dan terimakasih untuk bantuan semua pihak yang secara langsung
ataupun tidak langsung, telah terlibat dalam penyelesaian tugas ini.
1. Bapak Ir. H. Haryanto, AR, M.S., selaku Ketua Jurusan Teknik Kimia
UMS dan Dosen Pembimbing I
2. Ibu Eni Budiyati, S.T., Selaku Dosen Pembimbing II
3. Bapak dan Ibu Dosen Teknik Kimia UMS atas segala bimbingan dan
arahannya.
4. Kedua Orang Tua, dan adikku yang dengan kasih sayang, pengorbanan
dan keikhlasannya selalu mengulurkan tangan dan siap menjadi
penuntun langkah.
5. Teman-teman angkatan 2003 Teknik Kimia UMS.
Penyusun menyadari bahwa penyusunan Laporan Tugas Akhir ini masih
jauh dari kesempurnaan. Kritik dan saran yang membangun selalu dinantikan
penyusun demi kesempurnaan karya kecil ini.
Wassalamu’alaikum wr.wb
Surakarta, November 2007
Penyusun
Duhita Chandra Wulan A. D 500 030 007
vi
Prarancangan Pabrik Amonium Sulfat dari Amoniak dan Asam Sulfat dengan Proses
Netralisasi Kapasitas 25.000 ton/tahun
Daftar Isi
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL................................................................................................ i
HALAMAN PENGESAHAN................................................................................. ii
INTISARI...............................................................................................................iii
MOTTO ................................................................................................................. iv
PERSEMBAHAN ................................................................................................... v
KATA PENGANTAR ........................................................................................... vi
DAFTAR ISI ......................................................................................................... vii
DAFTAR TABEL ................................................................................................... x
DAFTAR GAMBAR ............................................................................................ xii
DAFTAR LAMBANG ........................................................................................xiii
BAB I. PENDAHULUAN ...................................................................................... 1
1.1. Latar Belakang Pendirian Pabrik ...................................................... 1
1.2. Kapasitas Pabrik................................................................................ 2
1.2.1.Prediksi Kebutuhan Ammonium Sulfate di Indonesia .............. 2
1.2.2.Ketersediaan bahan baku .......................................................... 4
1.3. Lokasi Pabrik .................................................................................... 4
1.3.1.Faktor Primer............................................................................ 4
1.3.2.Faktor Sekunder ....................................................................... 6
1.4.Tinjauan Pustaka................................................................................ 6
1.4.1.Macam-macam proses .............................................................. 6
1.4.2.Kegunaan Produk ................................................................... 10
1.4.3.Sifat Fisis dan Kimia Produk dan Bahan Baku ..................... 10
1.4.4.Tinjauan proses Secara Umum ............................................... 12
BAB II DISKRIPSI PROSES ............................................................................... 14
2.1.Spesifikasi Bahan Baku dan Produk ................................................ 14
2.1.1.Spesifikasi Bahan Baku .......................................................... 14
2.1.2.Sifat dan Spesifikasi Produk Utama....................................... 15
2.2.Konsep Proses.................................................................................. 15
2.2.1.Dasar reaksi ............................................................................ 15
Duhita Chandra Wulan A. D 500 030 007
vii
Prarancangan Pabrik Amonium Sulfat dari Amoniak dan Asam Sulfat dengan Proses
Netralisasi Kapasitas 25.000 ton/tahun
Daftar Isi
2.2.2.Mekanisme Reaksi ................................................................. 15
2.2.3.Tinjauan Termodinamika ....................................................... 16
2.2.4.Tinjauan Kinetika Reaksi ....................................................... 18
2.3. Diagram alir proses ......................................................................... 19
2.3.1.Langkah Proses ...................................................................... 20
2.4.Neraca Massa dan Neraca Panas...................................................... 26
2.4.1.Neraca Massa ......................................................................... 26
2.4.2.Neraca panas .......................................................................... 29
2.5.Tata Letak Pabrik dan Peralatan Proses ........................................... 32
2.5.1.Lokasi Pabrik.......................................................................... 32
2.5.2.Layout Pabrik ......................................................................... 33
2.5.3.Layout Peralatan ..................................................................... 37
BAB III SPESIFIKASI ALAT PROSES .............................................................. 39
BAB IV UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM .................. 53
4.1.Unit Pendukung Proses (Utilitas)..................................................... 53
4.1.1.Unit Penyediaan Air ............................................................... 53
4.1.2.Unit Penyediaan Steam .......................................................... 62
4.1.3.Unit Penyediaan Listrik .......................................................... 64
4.1.4.Unit Penyediaan Bahan Bakar................................................ 65
4.1.5.Unit Penyediaan Udara tekan ................................................. 66
4.1.6.Unit Pengelolaan Limbah....................................................... 66
4.2.Unit Laboratorium ........................................................................... 68
4.2.1.Program Kerja Laboratorium ................................................. 68
BAB V MANAJEMEN PERUSAHAAN........................................................... 73
5.1.Bentuk Perusahaan........................................................................... 73
5.2.Struktur Organisasi. ......................................................................... 74
5.2.1.Direktur Utama ....................................................................... 75
5.2.2.Direktur .................................................................................. 75
5.2.3.Sekretaris ................................................................................ 75
5.2.4.Kepala Bagian ........................................................................ 76
5.2.5.Kepala Seksi dan Karyawan ................................................... 77
Duhita Chandra Wulan A. D 500 030 007
viii
Prarancangan Pabrik Amonium Sulfat dari Amoniak dan Asam Sulfat dengan Proses
Netralisasi Kapasitas 25.000 ton/tahun
Daftar Isi
5.3.Sistem Kepegawaian........................................................................ 81
5.4.Pembagian Jam Kerja Karyawan ..................................................... 81
5.5.Perincian jumlah Karyawan............................................................. 83
5.5.1.Sistem Gaji Pegawai............................................................... 83
5.6.Kesejahteraan Sosial Karyawan....................................................... 83
5.7.Manajemen Produksi ....................................................................... 84
5.7.1.Perencanaan Produksi ............................................................ 84
5.7.2.Pengendalian Produksi ........................................................... 84
BAB VI EVALUASI EKONOMI ....................................................................... 86
BAB VII KESIMPULAN ................................................................................... 100
DAFTAR PUSTAKA ......................................................................................... 101
LAMPIRAN
Duhita Chandra Wulan A. D 500 030 007
ix
Prarancangan Pabrik Amonium Sulfat dari Amoniak dan Asam Sulfat dengan Proses
Netralisasi Kapasitas 25.000 ton/tahun
Daftar Tabel
DAFTAR TABEL
Tabel 1. Perkembangan Impor Ammonium Sulfate di Indonesia 1999-2000.......... 3
Tabel 2. Hubungan antara Waktu Tinggal dengan Konversi ................................ 18
Tabel 3. Arus Neraca Massa ................................................................................. 26
Tabel 4. Neraca Massa Vaporizer ......................................................................... 27
Tabel 5. Neraca Massa Separator .......................................................................... 27
Tabel 6. Neraca Massa Reaktor Saturator ............................................................. 27
Tabel 7. Neraca Massa Centrifuge ........................................................................ 27
Tabel 8. Neraca Massa Mixer ............................................................................... 28
Tabel 9. Neraca Massa Rotary Dryer .................................................................... 28
Tabel 10. Neraca Massa Total............................................................................... 28
Tabel 11. Neraca Panas Vaporizer ........................................................................ 29
Tabel 12. Neraca Panas Separator........................................................................ 29
Tabel 13. Neraca Panas Reaktor Saturator............................................................ 30
Tabel 14. Neraca Panas Centrifuge ....................................................................... 30
Tabel 15. Neraca Panas Rotary Dryer.................................................................. 30
Tabel 16. Neraca Panas Mixer .............................................................................. 31
Tabel 17. Neraca Panas HE-01 ............................................................................. 31
Tabel 18. Neraca Panas HE-02 ............................................................................. 31
Tabel 19. Neraca Panas HE-03 ............................................................................. 31
Tabel 20. Neraca Panas Expander......................................................................... 32
Tabel 21. Luas Bangunan Pabrik .......................................................................... 35
Tabel 22. Kebutuhan Air untuk Pendingin ........................................................... 54
Tabel 23. Kebutuhan Air Sanitasi ......................................................................... 57
Tabel 24. Kebutuhan Steam .................................................................................. 58
Tabel 25. Total Kebutuhan Air. ............................................................................ 59
Tabel 26. Kualitatif Pengelolaan limbah............................................................... 67
Tabel 27. Jadwal Hari dan Jam Kerja Karyawan Shift.......................................... 82
Tabel 28. Perincian Jumlah Karyawan.................................................................. 83
Duhita Chandra Wulan A. D 500 030 007
x
Prarancangan Pabrik Amonium Sulfat dari Amoniak dan Asam Sulfat dengan Proses
Netralisasi Kapasitas 25.000 ton/tahun
Daftar Tabel
Tabel 29. Data Cost Index Chemical Plant........................................................... 87
Tabel 30. Fixed Capital Investment ...................................................................... 91
Tabel 31. Working Capital .................................................................................... 92
Tabel 32. Manufacturing Cost .............................................................................. 92
Tabel 33. General Expenses.................................................................................. 93
Tabel 34. Fixed Cost ............................................................................................. 95
Tabel 35. Variable Cost ........................................................................................ 95
Tabel 36. Regulated Cost ...................................................................................... 96
Duhita Chandra Wulan A. D 500 030 007
xi
Prarancangan Pabrik Amonium Sulfat dari Amoniak dan Asam Sulfat dengan Proses
Netralisasi Kapasitas 25.000 ton/tahun
Daftar Gambar
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1. Grafik Hubungan Tahun dengan Kebutuhan Ammonium Sulfate ......3
Gambar 2. Grafik Hubungan antara Waktu Tinggal dengan ln (1 – X) .............19
Gambar 3. Diagram Alir Proses .........................................................................19
Gambar 4. Diagram Alir Proses Kualitatif.........................................................24
Gambar 5. Diagram Alir Proses Kuantitatif .......................................................25
Gambar 6. Diagram Alir Massa .........................................................................26
Gambar 7. Diagram Alir Panas ..........................................................................29
Gambar 8. Tata Letak Pabrik .............................................................................36
Gambar 9. Tata Peralatan Proses .......................................................................38
Gambar 10. Unit Pengolahan Air Sungai Kualitatif ..........................................71
Gambar 11. Unit Pengolahan Air Sungai Kuantitatif ........................................72
Gambar 12. Struktur Organisasi .........................................................................85
Gambar 13. Hubungan Tahun dengan Cost index .............................................88
Gambar 14. Grafik Analisis Ekonomi................................................................98
Gambar 15. Grafik Posisi Kas Tahunan .............................................................99
Duhita Chandra Wulan A. D 500 030 007
xii
Prarancangan Pabrik Amonium Sulfat dari Amoniak dan Asam Sulfat dengan Proses
Netralisasi Kapasitas 25.000 ton/tahun
Daftar Gambar
lambang
Daftar Lambang
∆
= Delta
rpm = Rotasi per menit
μ
= Viskositas
L
= Liter
= Rapat massa
A
= Faktor tumbukan
Π
= phi = 3,14
NHV = Normal Heating Value
= Lamda
Rd
= Tahanan panas total
= Teta
Cp
= Kapasitas panas
= spesific grafity
T
= Suhu
∆Hf = Panas Pembentukan
t
= Waktu tinggal
∆Gf o = Energi Gibs
η
= Efisiensi
Sg
o
R
= Tetapan gas umum
K
= Konstanta kesetimbangan
E
= Energi aktivasi
BM = Berat Molekul
o
= Derajat Celcius
K
= Derajat Kelvin
o
= Derajat Fahrenhet
C
F
atm = Atmosfer
ID
= Diameter dalam
OD = Diameter luar
L
= Panjang
m
= Meter
in
= Inchi
hp
= Horse Power
Q
= Panas
KW = Kilo watt
Kg
= Kilo gram
k
= Konstanta kecepatan reaksi
Uc
= Koefisien transfer panas overal bersih
Ud
= Koefisien transfer panas overal kotor
Duhita Chandra Wulan A. D 500 030 007
xiii