tugas akhir prarancangan pabrik kalsium klorida …€¦ · judul ”prarancangan pabrik kalsium...

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


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


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


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


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


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


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


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


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


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


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


tugas akhir prarancangan pabrik kalsium klorida …€¦ · judul ”prarancangan pabrik kalsium...

Documents