i

LAPORAN TUGAS PRARANCANGAN PABRIK

ALUMUNIUM SULFAT DARI ASAM SULFAT DAN KAOLIN

KAPASITAS 23.000 TON/TAHUN

Disusun sebagai salah satu syarat menyelesaikan Program Studi Strata I

pada Program Studi Teknik Kimia Fakultas Teknik

Oleh :

Tuhfatun Najwa Agustina

D 500 120 038

Dosen Pembimbing :

1. Ir. Haryanto AR, M.S

2. Emi Erawati, S.T., M.Eng.

PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA

SURAKARTA

2017

Scanned by CamScanner

Scanned by CamScanner

iv

INTISARI

Alumunium sulfat banyak digunakan dalam proses pengolahan air di

PDAM dan banyak digunakan dalam industri pembuatan pulp dan kertas,

industri cat, industri pengolahan kulit, industri makanan dan minuman.

Alumunium sulfat diproduksi dengan mereaksikan asam sulfat dengan kaolin

yang dilakukan di dalam reaktor CSTR yang dilengkapi dengan jaket

pendingin. Reaksi bersifat eksotermis dengan kondisi operasi pada tekanan 1

atm dan suhu 90⁰C. Produk yang dihasilkan adalah alumunium sulfat dengan

kadar sebesar 98%. Tahapan proses meliputi persiapan bahan baku,

pembentukan aluminium sulfat di dalam reaktor, dan pemurnian produk.

Pabrik alumunium sulfat membutuhkan bahan baku asam sulfat

sebanyak 2.575,8567 kg/jam dan kaolin sebanyak 2.255,4579 kg/jam untuk

menghasilkan produk aluminium sebesar 2.904,0404 kg/jam. Unit

pendukung proses utilitas meliputi kebutuhan air make up total sebesar

4.854,1837 kg/jam, kebutuhan steam sebesar 477,9801 kg/jam, kebutuhan

listrik sebesar 191,9847 kw, kebutuhan bahan bakar sebesar 26,6920 m3, dan

kebutuhan udara tekan sebesar 50 m3/jam. Untuk luas tanah yang dibutuhkan

adalah sebesar 9.590,6122 m2 dan jumlah karyawan sebanyak 111 karyawan.

Bentuk perusahaan adalah Perseroan Terbatas (PT) dengan struktur

organisasi line and staff. Sistem kerja karyawan berdasarkan pembagian jam

kerja yang terdiri dari karyawan shift dan non-shift. Pabrik alumunium sufat

direncanakan berdiri pada tahun 2020 di daerah Cikampek, Jawa Barat. Fixed

capital investment (FCI) pabrik ini adalah Rp 88.884.090.587, untuk working

capital (WC) sebesar Rp 17.132.671.812. Dari analisa ekonomi dapat

ditunjukkan bahwa Percent return on investment (ROI) sebelum pajak

29,00% dan ROI setelah pajak 21,75%. Pay out time (POT) sebelum pajak

2,56 tahun sedangkan setelah pajak 3,15 tahun. Break event point (BEP)

sebesar 46,78%. Shut down point (SDP) sebesar 20,17% dan discounted cash

flow (DCF) sebesar 23,68%. Dari hasil analisa ekonomi pabrik alumunium

sulfat ini layak untuk didirikan di Indonesia.

v

KATA PENGANTAR

Assalamu’alaikum Wr. Wb.

Puji syukur kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat serta

hidayah-Nya sehingga penyusun dapat menyelesaikan laporan tugas akhir dengan

judul ”Prarancangan Pabrik Alumunium Sulfat dari Asam Sulfat dan kaolin

Kapasitas 23.000 Ton/Tahun”.

Dalam penyusunan tugas akhir ini penulis memperoleh banyak bantuan baik

berupa moral maupun spiritual dari berbagai pihak, oleh karena itu, penulis

mengucapkan terima kasih kepada:

1. Rois Fatoni, S.T., M.Sc., Ph.D selaku Ketua Program Studi Teknik Kimia

Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta.

2. Ir. Haryanto AR, M.S selaku Dosen Pembimbing I dan Emi Erawati, S.T.

,M.Eng. selaku Dosen Pembimbing II, atas bimbingan dan bantuannya

dalam penulisan tugas akhir.

3. Bapak dan Ibu Dosen Teknik Kimia Universitas Muhammadiyah Surakarta

atas segala bimbingan dan arahannya.

4. Kedua Orang tua dan keluarga atas dukungan doa, materi dan semangat

yang senantiasa diberikan tanpa kenal lelah.

5. Wisnu selaku teman seperjuangan sekaligus partner selama proses

mengerjakan tugas akhir ini.

6. Teman - teman mahasiswa Teknik Kimia FT UMS khususnya angkatan

2012

7. Teman-teman kos wisma ratih 3.

Penyusun sangat 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, 14 Juli 2017

Penyusun

vi

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ...................................................................................... i

HALAMAN PENGESAHAN .......................................................................... ii

HALAMAN PERNYATAAN KEASLIAN .................................................... iii

INTISARI ......................................................................................................... iv

KATA PENGANTAR ..................................................................................... v

DAFTAR ISI .................................................................................................... vi

DAFTAR GAMBAR ....................................................................................... xi

DAFTAR TABEL ............................................................................................ xii

BAB I. PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Pendirian Pabrik ...................................................... 1

1.2 Kapasitas Perancangan ..................................................................... 1

1.2.1. Jumlah ekspor dan impor alumunium sulfat di Indonesia .......... 1

1.2.2. Ketersediaan bahan baku ............................................................ 3

1.2.3. Kapasitas ekonomi minimum ..................................................... 4

1.3 Lokasi Pabrik .................................................................................. 4

1.4 Tinjauan Pustaka ............................................................................. 6

1.4.1. Macam-macam proses ................................................................ 6

1.4.2. Kegunaan produk ....................................................................... 8

1.4.3. Sifat bahan baku dan produk ...................................................... 8

BAB II. DESKRIPSI PROSES

2.1 Spesifikasi Bahan Baku dan Produk ................................................. 11

2.1.1. Spesifikasi bahan baku ............................................................... 11

2.1.2. Spesifik produk .......................................................................... 11

2.2 Konsep Reaksi ................................................................................ 11

2.2.1. Dasar reaksi dan kinetika ........................................................... 11

2.2.2. Kondisi operasi ........................................................................... 12

2.2.3. Tinjauan termodinamika ............................................................ 12

2.2.4. Tinjauan kinetika ........................................................................ 14

2.3 Langkah Proses ............................................................................... 15

vii

2.3.1. Tahapan persiapan bahan baku................................................... 15

2.3.2. Tahap pembentukan produk ....................................................... 15

2.3.2. Tahap pemurnian produk ........................................................... 16

2.4 Diagram Alir Proses ...................................................................... 16

2.5 Neraca Massa dan Neraca panas..................................................... 19

2.5.1. Kapasitas dan diagram alir ......................................................... 19

2.5.2. Neraca massa dan neraca panas ................................................. 20

2.6 Tata Letak Pabrik dan Peralatan ....................................................... 26

2.6.1. Tata letak pabrik ......................................................................... 26

2.6.2. Tata letak peralatan .................................................................... 28

BAB III. SPESIFIKASI ALAT PROSES

3.1 Belt Conveyor ................................................................................... 32

3.1.1. Belt Conveyor-01 ....................................................................... 32

3.1.2. Belt Conveyor-02....................................................................... 32

3.1.3. Belt Conveyor-03 ........................................................................ 33

3.2 Blower............................................................................................... 33

3.3 Bucket Elevator ................................................................................. 34

3.3.1. Bucket Elevator-01 .................................................................... 34

3.3.2. Bucket Elevator-02 .................................................................... 34

3.4 Centrifuge ......................................................................................... 35

3.4.1. Centrifuge-01 ............................................................................. 35

3.4.2. Centrifuge-02 ............................................................................. 35

3.5 Filter .................................................................................................. 36

3.6 Gudang .............................................................................................. 36

3.6.1. Gudang-01 .................................................................................. 36

3.6.2. Gudang-02 .................................................................................. 37

3.7 Heat Exchanger ................................................................................ 37

3.8 Kristalizer ......................................................................................... 39

3.9 Mixer ................................................................................................. 39

3.10 Pompa ............................................................................................. 40

3.10.1. Pompa-01 ................................................................................. 40

viii

3.10.2. Pompa-02 ................................................................................. 41

3.10.3. Pompa-03 ................................................................................. 41

3.10.4. Pompa-04 ................................................................................. 42

3.10.5. Pompa-05 ................................................................................. 43

3.10.6. Pompa-06 ................................................................................. 43

3.10.7. Pompa-07 ................................................................................. 44

3.10.8. Pompa-08 ................................................................................. 44

3.11 Reaktor ............................................................................................ 45

3.12 Rotary Dryer ................................................................................... 46

3.13 Silo .................................................................................................. 46

3.13.1. Silo-01 ..................................................................................... 46

3.13.2. Silo-02 ..................................................................................... 47

3.14 Tangki ............................................................................................. 47

BAB IV. UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM

4.1 Unit Pendukung Proses (Utilitas) .................................................... 49

4.1.1. Unit penyediaan dan pengolahan air.......................................... 49

4.1.2. Unit penyediaan steam ............................................................... 55

4.1.3. Unit penyediaan listrik ............................................................... 55

4.1.4. Unit penyediaan bahan bakar..................................................... 58

4.1.5. Unit penyediaan udara tekan ..................................................... 59

4.2 Spesifikasi Alat Utilitas .................................................................. 59

4.3 Laboratorium .................................................................................. 71

4.3.1. Program kerja laboratorium ....................................................... 71

4.4 Limbah ............................................................................................ 72

4.4.1. Limbah proses ............................................................................ 72

4.4.2. Limbah utilitas ........................................................................... 72

4.5 Pengolahan Limbah ........................................................................ 73

BAB V. MANAJEMEN PERUSAHAAN

5.1 Bentuk Perusahaan............................................................................ 75

5.2 Struktur Organisasi ........................................................................... 76

5.3. Tugas dan Wewenang ...................................................................... 78

ix

5.3.1. Pemegang saham ...................................................................... 78

5.3.2. Dewan komisaris ...................................................................... 78

5.3.3. Direktur utama ......................................................................... 78

5.3.4. Staf ahli .................................................................................... 79

5.3.5. Penelitian dan pengembangan (Litbang) ................................. 80

5.3.6. Kepala bagian........................................................................... 80

5.3.7. Kepala seksi ............................................................................. 83

5.4. Pembagian Jam Kerja Karyawan ..................................................... 83

5.5. Status Karyawan .............................................................................. 85

5.6. Penggolongan Jabatan, Jumlah Karyawan dan Gaji ........................ 86

5.6.1. Penggolongan jabatan .............................................................. 86

5.6.2. Jumlah karyawan dan gaji ........................................................ 87

5.6.3. Sistem gaji ................................................................................ 88

5.7. Kesejahteraan Karyawan ................................................................. 88

5.8. Kesehatan dan Keselamatan Kerja .................................................. 89

5.9. Manajemen Produksi ....................................................................... 90

5.9.1. Perencanaan produksi .............................................................. 91

5.9.1.1 Faktor internal ..................................................................... 91

5.9.1.2 Faktor eksternal ................................................................... 91

5.9.2. Pengendalian produksi ............................................................. 92

BAB VI. ANALISA EKONOMI

6.1 Perhitungan Analisa Ekonomi .......................................................... 99

6.2. Fixed Capital Investment (FCI) ...................................................... 101

6.3. Working Capital (WC) ................................................................... 102

6.4. Manufacturing Cost (MC) .............................................................. 102

6.5. General Expenses (GE) .................................................................. 103

6.6. Analisa Ekonomi ............................................................................. 103

6.6.1. Keuntungan .............................................................................. 103

6.6.2. Return on investment (ROI) ..................................................... 104

6.6.3. Pay out time (POT) ................................................................. 104

6.6.4. Break event point (BEP) .......................................................... 104

x

6.6.5. Shut down point (SDP)............................................................. 105

6.6.6. Discounted cash flow (DCF) ................................................... 105

KESIMPULAN .................................................................................................. 107

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN

xi

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1. Hubungan Jumlah Alumunium Sulfat dengan Tahun Ekspor ..... 2

Gambar 1.1. Hubungan Jumlah Alumunium Sulfat dengan Tahun Impor ...... 3

Gambar 2.1. Diagram Alir Kualitatif ............................................................... 17

Gambar 2.2. Diagram Alir Kuantitatif ............................................................. 18

Gambar 2.3. Diagram Alir Arus Massa ........................................................... 19

Gambar 2.4. Tata Letak Pabrik Alumunium Sulfat ......................................... 30

Gambar 2.5. Tata Letak Alat Proses ................................................................ 31

Gambar 4.1. Proses Pengolahan Air ................................................................ 74

Gambar 5.1. Struktur Organisasi Pabrik Alumunium Sulfat ........................... 94

Gambar 6.1. Hubungan antara tahun dengan index harga .................................. 100

Gambar 6.2. Analisis ekonomi ............................................................................ 106

xii

DAFTAR TABEL

Tabel 1.1. Data jumlah Ekspor Impor Alumunium Sulfat di Indonesia .......... 1

Tabel 1.2. Produsen Alumunium Sulfat di Indonesia ...................................... 4

Tabel 1.3. Produsen Alumunium Sulfat di Dunia ............................................ 4

Tabel 1.4. Perbandingan Proses Pembuatan Alumunium Sulfat...................... 7

Tabel 2.1. Arus Massa Masing-masing Komponen ......................................... 19

Tabel 2.2. Neraca Massa Total ......................................................................... 20

Tabel 2.3. Neraca Massa Mixer........................................................................ 21

Tabel 2.4. Neraca Massa Reaktor .................................................................... 21

Tabel 2.5. Neraca Massa Centrifuge-01 ........................................................... 21

Tabel 2.6. Neraca Massa Kristalizer ................................................................ 22

Tabel 2.7. Neraca Massa Centrifuge-02 ........................................................... 22

Tabel 2.8. Neraca Massa Rotary Dryer ............................................................ 23

Tabel 2.9. Neraca panas Mixer ......................................................................... 23

Tabel 2.10. Neraca Panas Reaktor ................................................................... 24

Tabel 2.11. Neraca panas Centrifuge-01 .......................................................... 24

Tabel 2.12. Neraca Panas Kristalizer ............................................................... 25

Tabel 2.13. Neraca Panas Centrifuge-02.......................................................... 25

Tabel 2.14. Neraca Panas Rotary Dryer........................................................... 25

Tabel 2.15. Neraca Panas Heat Exchanger ...................................................... 26

Tabel 4.1. Kebutuhan Air Pendingin................................................................ 50

Tabel 4.2. Kebutuhan Air untuk Umpan Boiler ............................................... 51

Tabel 4.3. Kebutuhan Air Sanitasi ................................................................... 52

Tabel 4.4. Kebutuhan Listrik untuk Alat Proses .............................................. 56

Tabel 4.5. Kebutuhan Listrik untuk Utilitas..................................................... 57

Tabel 5.1. Jadwal hari dan jam kerja karyawan shift ....................................... 85

Tabel 5.2. Jumlah karyawan menurut jabatan .................................................. 87

Tabel 6.1. Cost Index Chemical plant .............................................................. 99

Tabel 6.2. Fixed Capital Investment ................................................................ 101

Tabel 6.3. Working Capital .............................................................................. 102

xiii

Tabel 6.4. Manufacturing Cost ........................................................................ 102

Tabel 6.5. General Expenses ............................................................................ 103

Tabel 6.6. Kesimpulan Analisa Ekonomi ........................................................ 106