Upload
others
View
38
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
commit to user
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
TUGAS AKHIR
PRARANCANGAN PABRIK KALSIUM KLORIDA DIHIDRAT
DARI KALSIUM KARBONAT DAN ASAM KLORIDA
KAPASITAS 25.000 TON/TAHUN
Oleh :
Reza Asmaul Maydita I 0513040
PROGRAM STUDI SARJANA TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
2018
commit to user
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
v
KATA PENGANTAR
Segala puji syukur kepada Allah SWT, hanya karena rahmat dan ridho-Nya,
penulis akhirnya dapat menyelesaikan penyusunan laporan tugas akhir dengan
judul ”Prarancangan Pabrik Kalsium Klorida Dihidrat dari Kalsium Karbonat dan
Asam Klorida Kapasitas 25.000 Ton/Tahun”.
Dalam penyusunan tugas akhir ini penulis memperoleh banyak bantuan
baik berupa dukungan moral maupun spiritual dari berbagai pihak. Oleh karena
itu, penulis mengucapkan terima kasih kepada:
1. Kedua orang tua dan keluarga atas dukungan doa, materi, dan semangat
yang senantiasa diberikan tanpa.
2. Wusana Agung Wibowo, S.T., M.T. selaku Dosen Pembimbing I dan
Mutjahid Kaavesina, S.T., M.T., Ph.D.selaku Dosen Pembimbing II, atas
bimbingan dan bantuannya dalam penulisan tugas akhir.
3. Dr. Margono, S.T., M.T. selaku ketua Program Studi Sarjana Teknik
Kimia UNS.
4. Seluruh dosen, laboran, dan administrasi Program Studi Teknik Kimia atas
ilmu, arahan, dan bantuannya selama ini.
5. Teman - teman mahasiswa Teknik Kimia FT UNS khususnya angkatan
2013.
Penulis menyadari bahwa laporan tugas akhir ini belum sempurna. Oleh
karena itu, penulis mengharapkan saran dan kritik yang membangun. Semoga
laporan tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi penulis dan pembaca sekalian.
Surakarta, September 2017
Penulis
commit to user
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
vi
DAFTAR ISI
Halaman Judul .................................................................................................. i
Lembar Pengesahan ........................................................................................... ii
Lembar Konsultasi ............................................................................................. iii
Kata Pengantar ................................................................................................... v
Daftar Isi iv
Daftar Tabel ...................................................................................................... xi
Daftar Gambar ................................................................................................. . xiii
Intisari .............................................................................................................. . xiv
BAB I PENDAHULUAN ............................................................................. . 1
1.1 Latar Belakang ......................................................................... . 1
1.2 Penentuan Kapasitas Produksi.................................................. . 1
1.2.1 Kebutuhan Kalsium Klorida Dihidrat di Indonesia ...... . 2
1.2.2 Ketersediaan Bahan Baku ............................................. . 3
1.2.3 Kapasitas Produksi Pabrik Kalsium Klorida Dihidrat .. . 4
1.3 Pemilihan Lokasi Pabrik ......................................................... . 5
1.3.1 Penyediaan Bahan Baku ............................................... . 6
1.3.2 Sarana Transportasi ...................................................... . 6
1.3.3 Tenaga Kerja................................................................. . 7
1.3.4 Utilitas .......................................................................... . 7
1.3.5 Kondisi Tanah dan Daerah ........................................... . 7
1.4 Tinjauan Pustaka ..................................................................... . 7
1.4.1 Macam-macam Proses .................................................. . 7
1.4.2 Kegunaan Produk Kalsium Klorida Dihidrat ............... . 10
1.4.3 Sifat Fisis dan Sifat Kimia Bahan Baku dan Produk .... . 10
1.4.4 Tinjauan Proses secara Umum ..................................... . 12
BAB II DESKRIPSI PROSES ....................................................................... . 13
2.1 Spesifikasi Bahan Baku dan Produk ....................................... . 13
2.1.1 Spesifikasi Bahan Baku ............................................... . 13
2.1.2 Spesifikasi Produk Utama ............................................ . 13
commit to user
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
vii
2.1.3 Spesifikasi Produk Samping ......................................... 14
2.2 Konsep Proses .......................................................................... . 15
2.2.1 Dasar Reaksi ................................................................ . 15
2.2.2 Kondisi Operasi ............................................................ . 15
2.2.3 Tinjauan Termodinamika ............................................. . 16
2.2.4 Tinjauan Kinetika ......................................................... . 18
2.3 Diagram Alir Proses ................................................................. . 23
2.3.1 Diagram Alir Kualitatif ............................................... . 23
2.3.2 Diagram Alir Kuantitatif ............................................. 23
2.3.3 Diagram Alir Proses .................................................... 23
2.3.4 Langkah Proses ............................................................. . 27
2.4 Neraca Massa dan Neraca Panas ............................................. . 29
2.4.1 Neraca Massa ............................................................... . 29
2.4.2 Neraca Panas ................................................................ . 34
2.5 Lay Out Pabrik dan Peralatan .................................................. . 38
2.5.1 Lay Out Peralatan ........................................................ . 38
2.5.2 Lay Out Pabrik ............................................................ . 41
BAB III SPESIFIKASI ALAT PROSES ........................................................ . 44
3.1 Spesifikasi Alat Utama ............................................................... . 44
3.1.1 Reaktor ........................................................................ . 44
3.1.2 Centrifuge-01 ................................................................ . 45
3.1.3 Evaporator .................................................................... . 45
3.1.4 Kristalizer .................................................................... . 46
3.1.5 Centrifuge-02 ................................................................ . 47
3.1.6 Rotary Dryer ................................................................. . 48
3.2 Spesifikasi Alat Pendukung ...................................................... . 49
3.2.1 Heat Exchanger............................................................. . 49
3.2.2 Tangki Penyimpanan HCL ........................................... . 49
3.2.3 Pompa-01 ...................................................................... . 50
3.2.4 Pompa-02 ...................................................................... . 51
3.2.5 Pompa-03 ...................................................................... . 51
commit to user
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
viii
3.2.6 Belt Conveyor-01 .......................................................... . 52
3.2.7 Belt Conveyor-02 .......................................................... . 52
3.2.8 Belt Conveyor-03 .......................................................... . 53
3.2.9 Belt Conveyor-04 .......................................................... . 53
3.2.10 Bucket Elevator ........................................................... . 54
3.2.11 Screw Conveyor ........................................................... . 54
3.2.12 Pneumatic Conveyor ................................................... . 54
3.2.13 Siklon ........................................................................... . 55
3.2.14 Hopper-01 .................................................................... . 55
3.2.15 Hopper-02 .................................................................... . 55
3.2.16 Hopper-03 .................................................................... . 56
3.2.17Silo ................................................................................ . 56
3.2.18Gudang Penyimpanan ................................................... . 57
3.2.19Blower-01 ..................................................................... . 57
3.2.20Blower-02 ..................................................................... . 57
BAB IV UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM ............ . 59
4.1 Unit Pendukung Proses ........................................................... 59
4.2 Unit Pengadaan Air ................................................................. 60
4.2.1 Air Pendingin ............................................................... . 62
4.2.2 Air Umpan Boiler ......................................................... . 62
4.2.3 Air Konsumsi dan Sanitasi .......................................... . 65
4.3 Unit Pengadaan Steam .............................................................. 66
4.4 Unit Pengadaan Udara Tekan .................................................. 66
4.5 Unit Pengadaan Listrik ............................................................ 67
4.5.1 Listrik untuk Keperluan Proses dan Utilitas ................ . 67
4.5.2 Listrik untuk Penerangan ............................................. . 69
4.5.3 Listrik untuk AC .......................................................... . 71
4.5.4 Listrik untuk Laboratoriun dan Instrumentasi ............. . 71
4.6 Unit Pengadaan Bahan Bakar .................................................. 72
4.7 Laboratorium ............................................................................ 73
4.7.1 Laboratorium QC (Quality Control) ........................... . 74
commit to user
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
ix
4.7.2 Laboratorium Penelitian dan Pengembangan .............. . 75
4.8.3 Laboratorium Analisa Air ............................................ . 75
4.8 Unit Pengolahan Limbah .......................................................... 76
4.9 Kesehatan dan Keselamatan Kerja ........................................... 77
4.10 Safety Induction………………………………………………….. .. 78
BAB V MANAJEMEN PERUSAHAAN ....................................................... . 80
5.1 Bentuk Perusahaan .................................................................. . 80
5.2 Struktur Organisasi .................................................................. . 80
5.3 Tugas dan Wewenang ............................................................. . 82
5.3.1. Direktur Utama ........................................................... 82
5.3.2. Staf Ahli ...................................................................... 83
5.3.3. Penelitian dan Pengembangan (LITBANG) ............... 84
5.3.4. Kepala Bagian ............................................................. 84
5.3.5. Kepala Seksi ................................................................ 86
5.4 Pembagian Jam Kerja Karyawan ............................................ 86
5.4.1. Karyawan Non Shift/Harian ........................................ 87
5.4.2. Karyawan Shift ............................................................ 87
5.5 Status Karyawan dan Sistem Upah ......................................... 88
5.6 Penggolongan Jabatan, Jumlah Karyawan, dan Gaji ............... 89
5.6.1. Penggolongan Jabatan ................................................. 89
5.6.2. Jumlah Karyawan dan Gaji ......................................... 90
5.7 Kesejahteraan Sosial Karyawan .............................................. 92
5.8 Manajemen Perusahaan ........................................................... 93
5.8.1. Perencanaan Produksi ................................................. 93
5.8.2. Pengendalian Produksi ................................................ 94
BAB VI ANALISIS EKONOMI ..................................................................... 96
6.1 Dasar Perhitungan .................................................................... 96
6.2 Penafsiran Harga Alat .............................................................. 96
6.3 Penentuan Total Capital Investment (TCI) ............................. 98
6.4 Penentuan Manufacturing Cost (MC) ...................................... 100
6.4.1. Direct Manufacturing Cost (DMC) ............................. 100
commit to user
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
x
6.4.2. Indirect Manufacturing Cost (IMC) ............................ 101
6.4.3. Fixed Manufacturing Cost (FMC) ............................... 101
6.5 Penentuan Total Poduction Cost (TPC) ...................................... 102
6.5.1. General Expense (GE) .................................................... 102
6.5.2. Total Production Cost (TPC) .......................................... 102
6.6 Keuntungan ................................................................................. 103
6.7 Analisa Kelayakan ....................................................................... 103
Daftar Pustaka ................................................................................................. .. 108
Lampiran ......................................................................................................... .. 111
commit to user
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
xi
DAFTAR TABEL
Tabel 1.1 Data Impor Kalsium Klorida Dihidrat di Tahun 2009-2014 ............ 2
Tabel 1.2 Industri Kalsium Klorida di Berbagai Negara ................................. 4
Tabel 1.3 Perbandingan Kelebihan dan Kekurangan Proses............................ 9
Tabel 2.1 Data Entalpi Standar pada 298 K ..................................................... 16
Tabel 2.2 Harga ∆Gof Komponen pada 298 K ............................................... 16
Tabel 2.3 Neraca Massa Reaktor...................................................................... 29
Tabel 2.4 Neraca Massa Centrifuge-01 ............................................................ 29
Tabel 2.5 Neraca Massa Evaporator ................................................................ 30
Tabel 2.6 Neraca Massa Kristaliser.................................................................. 31
Tabel 2.7 Neraca Massa Centrifuge-02 ............................................................ 31
Tabel 2.8 Neraca Massa Rotary Dryer ............................................................. 32
Tabel 2.9 Neraca Massa Total .......................................................................... 33
Tabel 2.10 Neraca Panas Reaktor ...................................................................... 34
Tabel 2.11 Neraca Panas Centrifuge-01 ............................................................. 34
Tabel 2.12 Neraca Panas Evaporator ................................................................. 35
Tabel 2.13 Neraca Panas Kristaliser .................................................................. 35
Tabel 2.14 Neraca Panas Centrifuge-02 ............................................................. 35
Tabel 2.15 Neraca Panas Rotary Dryer .............................................................. 36
Tabel 2.16 Neraca Panas Pneumatic Conveyor ................................................. 36
Tabel 2.17 Neraca Panas Total ........................................................................... 37
Tabel 4.1 Kebutuhan Air Pendingin ................................................................. 62
Tabel 4.2 Kebutuhan Air untuk Steam ............................................................ 63
Tabel 4.3 Jumlah Kebutuhan Air ..................................................................... 65
Tabel 4.4 Kebutuhan Listrik untuk Keperluan Proses dan Utilitas .................. 68
Tabel 4.5 Jumlah Lumen Berdasarkan Luas Bangunan ................................... 70
Tabel 4.6 Total Kebutuhan Listrik Pabrik ........................................................ 71
Tabel 5.1 Jadwal Pembagian Kelompok Shift .................................................. 88
Tabel 5.2 Jumlah Karyawan Menurut Jabatan ................................................. 89
Tabel 5.3 Perincian Golongan dan Gaji Karyawan .......................................... 91
commit to user
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
xii
Tabel 6.1 Indeks Harga Alat ............................................................................ 97
Tabel 6.2 Fixed Capital Investment ................................................................. 99
Tabel 6.3 Working Capital Investment ............................................................. 100
Tabel 6.4 Total Capital Investment .................................................................. 100
Tabel 6.5 Direct Manufacturing Cost .............................................................. 100
Tabel 6.6 Indirect Manufacturing Cost ............................................................ 101
Tabel 6.7 Fixed Manufacturing Cost ............................................................... 101
Tabel 6.8 Manufacturing Cost ......................................................................... 102
Tabel 6.9 General Expense .............................................................................. 102
Tabel 6.10 Total Production Cost ...................................................................... 102
Tabel 6.11 Variable Cost ................................................................................... 104
Tabel 6.12 Regulated Cost ................................................................................. 104
Tabel 6.13 Analisa Kelayakan ........................................................................... 107
commit to user
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
xxiiiiii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.1 Data Impor Kalsium Klorida Dihidrat......................................... 2
Gambar 1.2 Lokasi Pendirian Pabrik Kalsium Klorida................................... 6
Gambar 2.1 Profil Konsentrasi dalam Shrinking Core Model ........................ 19
Gambar 2.2 Diagram Alir Kualitatif ............................................................... 24
Gambar 2.3 Diagram Alir Kuantitatif ............................................................. 25
Gambar 2.4 Diagram Alir Proses .................................................................... 26
Gambar 2.5 Tata Letak Peralatan .................................................................... 40
Gambar 2.6 Tata Letak Pabrik ........................................................................ 43
Gambar 4.1 Skema Pengolahan Air Sungai .................................................... 61
Gambar 5.1 Struktur Organisasi Pabrik Kalsium Klorida Dihidrat ................ 82
Gambar 6.1 Chemical Engineering Cost Index ............................................... 97
Gambar 6.2 Grafik Analisa Kelayakan .......................................................... 106
commit to user
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
INTISARI
Ega Fitri Novita Santi dan Reza Asmaul Maydita, 2017, Prarancangan Pabrik
Kalsium Klorida Dihidrat dari Kalsium Karbonat dan Asam Klorida, Kapasitas
25.000 Ton/Tahun, Program Studi Sarjana Teknik Kimia, Fakultas Teknik,
Universitas Sebelas Maret Surakarta.
Pabrik kalsium klorida dihidrat dirancang dengan kapasitas 25.000 ton/tahun
berbahan baku kalsium karbonat dan asam klorida. Untuk produk CaCl2.2H2O
dibutuhkan bahan baku kalsium karbonat dari PT Pentawira Agraha Sakti,Tuban
sebanyak 24.600 ton/ tahun dengan kemurnian 99,10% dan asam klorida dari PT
Toya Indo Manunggal Chemical,Sidoharjo sebanyak 16.735 ton/ tahun dengan
kemurnian 37%. Produk samping berupa air sebanyak 32.517 ton/ tahun, CO2
sebanyak 9.802 ton/tahun, dan impuritas sebanyak 806,79 ton/tahun. Pabrik
direncanakan berdiri di Tuban, Jawa Timur pada tahun 2020 dan beroperasi pada
tahun 2021. Kalsium Klorida Dihidrat (CaCl2.2H2O) merupakan bahan kimia yang
banyak dibutuhkan di industri pulp dan kertas, makanan, keramik sebagai anti
freezing agent, katalis, refrigerant sebagai suspending agent untuk industri
polimerisasi suspensi.
Reaksi pembuatan kalsium klorida dihidrat (CaCl2.2H2O) pada suhu 40oC dan
tekanan 1 atm dalam Reaktor Alir Tangki Berpengaduk (RATB) yang dilengkapi
jaket pendingin pada kondisi non adiabatic dan isothermal. Reaksi berlangsung
secara eksotermis. Bahan baku yang dibutuhkan adalah kalsium karbonat dengan
kemurnian 99,1% dan asam klorida 37% dengan konversi reaksi sebesar 99%.
Unit pendukung proses pabrik meliputi unit pengadaan air pendingin
sebanyak 12,939 m3/jam (0,517 m3 air/ton produk), unit pengadaan air konsumsi
umum dan sanitasi sebanyak 0,513 m3/jam (0,020 m3 air/ton produk), unit pengadaan
steam sebanyak 0,843 m3/jam (0,0337 m3steam/ton produk) yang mempunyai suhu
160 oC dan tekanan 6 atm, unit pengadaan udara tekan 109 m3/jam (4,24 m3/ton
produk),tenaga listrik sebesar 195,47 kW (6,20 kWh//ton produk), bahan bakar batu
bara sebanyak 480,0646 kg/jam (19,202 kg batu bara/ton produk), dan Industrial
Diesel Oil (IDO) untuk generator sebanyak 59,14 L/jam (2,36 liter/ton produk).
Bentuk perusahaan adalah Perseroan Terbatas (PT) dengan struktur organisasi
line and staff. Jumlah kebutuhan tenaga kerja sebanyak 114 orang yang terdiri dari 46
karyawan non shift dan 68 karyawan shift. Pabrik beroperasi selama 24 jam per hari
dan 330 hari/tahun. Pabrik CaCl2.2H2O dilengkapi dengan pengadaan safety tools,
meliputi helm, rompi, safety shoes, ear plug,wearpack,eye google, body hardness dan
masker.
Harga bahan baku kalsium karbonat sebesar Rp 350.000,-/ton dan harga asam
klorida sebesar Rp 2.323.180,-/ton sedangkan harga produk kalsium klorida dihidrat
sebesar Rp 22.974.821,-/ton. Berdasarkan hasil analisis ekonomi, modal tetap sebesar
Rp 181.496.718.991,- dan modal kerja Rp 38.346.303.135,-.Biaya produksi total per
tahun sebesar Rp 155.275.699.442,-. Analisis kelayakan menunjukkan bahwa ROI
(Return on Investment) sebelum dan sesudah pajak sebesar 27% dan 22%, POT (Pay
Out Time) sebelum dan sesudah pajak selama 2,84 dan 3,36 tahun, BEP (Break Event
Point) 43,3% dan SDP (Shut Down Point) 22%. Sedangkan DCF (Discounted Cash
Flow) sebesar 25,51%. Berdasarkan hasil evaluasi di atas, pabrik kalsium klorida
dihidrat dengan kapasitas 25.000 ton/tahun dinilai layak untuk didirikan.
commit to user
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id