Upload
vudang
View
258
Download
1
Embed Size (px)
Citation preview
TUGAS AKHIR
PRARANCANGAN PABRIK AMONIUM NITRAT
DENGAN PROSES UHDE
KAPASITAS 160.000 TON PER TAHUN
Disusun sebagai salah satu syarat menyelesaikan Program Studi Strata satu
Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik
Oleh :
Dita Odistya Syafitri
D 500 120 029
Dosen Pembimbing :
Ir. Haryanto Abdul Rofiq, M.S.
Rois Fatoni, S.T., M.Sc., Ph.D
PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
2017
ii
iii
iv
ABSTRAK
Pabrik amonium nitrat didirikan untuk memenuhi kebutuhan amonium nitrat
di dalam maupun luar negeri. Hal tersebut didasarkan atas ketersediaan bahan
baku dan kebutuhan amonium nitrat di beberapa sektor industri. Pabrik amonium
nitrat dengan bahan baku amonia dan asam nitrat direncanakan akan didirikan di
daerah Cikampek dengan kapasitas 160.000 ton per tahun.
Proses pembuatan Amonium Nitrat dilakukan dengan proses Uhde dengan
alasan proses ini merupakan alternatif yang sangat populer karena mempunyai
biaya investasi yang paling rendah untuk menghasilkan Low Density Amonium
Nitrat. Reaksi pembentukan Amonium Nitrat ini berlangsung dalam reaktor
bubbling. Perbandingan mol Asam Nitrat dan Amonia adalah 1 : 1,01. Reaksi
berlangsung pada kondisi suhu 1400C dengan tekanan 3 atm, yang bersifat
eksotermis. Kemudian produk akan di pekatkan dengan cara menguapkan air
menggunakan evaporator jenis Long Tube Vertical.
Kebutuhan utilitas dalam tiap tahunnya berupa kebutuhan air pendingin
sebanyak 34.932,92 kg/jam, penyedia steam sebanyak 7.117,45 kg/jam. Listrik
sebanyak 145,49 kW dan bahan bakar sebanyak 6,841 m3/jam. Pabrik
direncanakan beroperasi selama 330 hari. Analisis ekonomi menunjukkan
besarnya modal tetap sebesar Rp 451.154.629.304,27 dan modal kerja sebesar Rp
223.966.932.637,34. Sedangkan keuntungan sebelum pajak sebesar Rp
80.543.222.890,54 dan keuntungan setelah pajak sebesar Rp 27.404.507.731,39.
Percent Return on Investment (ROI) sebelum pajak sebesar 28,93% dan sesudah
pajak 20,25%. Pay Out Time (POT) sebelum pajak 2,57 tahun dan sesudah pajak
3,31 tahun. Break Event Point (BEP) sebesar 53,0% dan Shut Down Point (SDP)
sebesar 33,65%. Dengan demikian maka pabrik layak untuk didirikan.
v
ABSTRACT
Ammonium nitrate factory was estabilished to meet the needs of
ammonium nitrate in the country and abroad. It is based on the availability of raw
materials and the need ammonium nitrate in several industrial sectors.
Ammonium nitrate factory with materials ammonia and nitric acid is planned to
be estabilished with a capacity of 160.000 ton/year.
The process of making ammonium nitrate reaction with Uhde Process
because this process is a very popular and has low investment cost to produce Low
Dencity Ammonium Nitrate. The reaction performed on Bubbling Reactor. The
mole ratio of Ammonia and Nitric Acid is 1:1,01. The temperature reaction is
140⁰C with a pressure on 3 atm which is exothermic reaction. Then the product
will be concentrated by evaporate water with evaporator type Long Tube Vertical.
Utility requirements in each year in the form of cooling water needs as
much 34.932,92 kg/h, steam provider as much 7.117,45 kg/h, 145,49 kW
electricity, and fuel as much 6,841 m3/h. The factory will be operate for 330 days.
The economic analysis shows the amount is Rp 451.154.629.304,27 and working
capital is Rp 223.966.932.637,34. Then profit before tax is Rp 80.543.222.890,54
and profit after tax is Rp 27.404.507.731,39. Percent Return on Investment (ROI)
before tax is 28,93% and after tax is 20,25%. Pay Out Time (POT) before tax is
2,57 year and after tax is 3,31 year. Break Event Point (BEP) is 53,0% and Shut
Down Point (SDP) is 33,65%. So, this plant is feasible to set up.
Keywords: Ammonium nitrate, nitric acid, ammonia, uhde proces
vi
MOTTO
“Allah tidak membebani seseorang kecuali dengan batas kemampuannya”
(terjemahan QS. Al-Baqarah:[2]: 286)
“Siapapun kamu, bagaimanapun keadaanmu, dan apapun yang terjadi denganmu
berbanggalah dengan dirimu dengan tetap menjadi dirimu sendiri”
“Be the reason someone smiles today”
“Lihat sekelilingmu ambil makna dari apa yang kamu lihat dan kamu dengar, jika
buruk jadikan hal itu menjadi baik untuk dirimu, jika baik jadikan hal itu menjadi
lebih baik lagi untuk dirimu”
(Bapakku terganteng)
“Tanamlah yang baik agar kamu dapat menuai hasil yang baik bahkan lebih baik”
(Ibuku tercantik)
vii
PERSEMBAHAN . . . .
Segala puji dan syukur tiada hentinya selalu tercurah kepada Sang Pemilik
segalanya ALLAH SWT atas semua berkah, nikmat, kesempatan yang telah
diberikan kepada ku sehingga dapat menyelesaikan tugas ini yang insha Allah
bisa menjadi awal hasil baktiku kepada kedua orang tuaku.
Bapak dan Ibu tercinta yang paling mbak sayang, terimakasih atas semua yang
sudah dengan cuma-cuma engkau berikan. Kesabaran yang tiada batas,
kepercayaan, nasehat dan dukungan yang selalu menguatkanku dalam hal apapun
sampai akhirnya mbak bisa menyelesaikannya sampai tahap akhir ini.
Terimakasih Pak, Buk, semoga ALLAH selalu memberikan kesehatan dan
mengijinkan bapak dan ibu untuk terus mendampingiku terus sampai mbak bisa
membahagiakan kalian. Adik-adikku Fetty dan Gilly terimakasih sudah
menyelipkan doa di setiap celotehan kalian yang selalu menjadi motivasiku untuk
segera menyelesaikan kewajibanku ini.
Akaak terbaik sepanjang masa ku Dini Rachmadani dan Gendut terbaikku
sepanjang masa Nosa Delayatri, terimakasih sudah selalu ada, terimakasih untuk
doa dan dukungannya. Awet terus sampe tua ya~
Sahabatku Keluarga Kusuma (Nita, Wulan, Rani, Esti, Duwi dan Tunjung)
terimakasih atas waktu dan supportnya selama ini, see you on top guys tetep
konyol sampai tua yaa.
Keluarga besar BEM FT UMS terimakasih atas semua hal kecil yang sangat
berarti besar untukku selama ini, ilmu organisasi dan soft skill yang tidak aku
dapatkan di bangku kuliah, jaga silaturahim kita dan semangat terus para pejuang
teknik!
Temen-teman Teknik Kimia angkatan 2012 yang telah bersama-sama dalam
perkuliahan. Terima kasih atas doa dan semangat dari kalian semua. See you on
top
viii
KATA PENGANTAR
Segala puji bagi Allah yang telah memberikan segala nikmat, berkah dan
karunianya dan kesepatan kepada penulis sehingga dapat menyelesaikan Tugas
Akhir dengan judul “Prarancangan Pabrik Amonium Nitrat dari Amonia dan
Asam Nitrat Kapasitas 160.000 Ton/Tahun”. Tak lupa Sholawat serta salam
penulis haturkan kepada junjungan Nabi Besar Muhammad SAW yang sudah
membawa kita dari jaman jahiliyah menuju jaman yang terang benderang seperti
sekarang ini.
Tugas Prarancangan Pabrik merupakan salah satu syarat yang wajib
ditempuh untuk menyelesaikan program strata 1 di Program Sudi Teknik Kimia,
Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah Surakarta.
Pada kesempatan kali ini, penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada
pihak-pihak yang telah memberikan dukungan, bimbingan, dan bantuan hingga
terselesaikannya laporan tugas akhir ini. Adapun pihak-pihak tersebut, antara lain:
1. Ir. Sri Sunarjono, M.T., Ph.D sebagai dekan fakultas teknik
2. Rois Fatoni, S.T., M.Sc., Ph.D sebagai ketua jurusan teknik kimia
3. Ir. Haryanto Abdul Rofiq, M.S sebagai dosen pembimbing I
4. Rois Fatoni, S.T., M.Sc., Ph.D sebagai dosen pembimbing II
5. Seluruh dosen dan staf Teknik Kimia Universitas Muhammadiyah Surakarta
6. Segenap civitas akademika dan teman-teman mahasiswa Teknik Kimia FT
UMS khususnya angkatan 2012.
Penulis berharap semoga laporan ini bermanfaat bagi semua pihak.
Surakarta, 30 Juni 2017
Penulis
ix
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ................................................................................. i
HALAMAN PENGESAHAN ................................................................... ii
PERNYATAAN ........................................................................................ iii
ABSTRAK ................................................................................................ iv
MOTTO .................................................................................................... v
PERSEMBAHAN ..................................................................................... vii
KATA PENGANTAR .............................................................................. vii
DAFTAR ISI ............................................................................................. viii
DAFTAR TABEL ..................................................................................... xii
DAFTAR GAMBAR ................................................................................ xiii
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Pendirian Pabrik............................................ 1
1.2 Kapasitas Pabrik ..................................................................... 2
1.2.1 Proyeksi Kebutuhan Amonium Nitrat di Indonesia . 2
1.2.2 Kapasitas Pabrik yang Sudah Ada ........................... 3
1.2.3 Ketersediaan Bahan Baku ........................................ 4
1.3 Pemilihan Lokasi Pabrik ........................................................ 4
1.4 Tinjauan Pustaka .................................................................... 6
1.4.1 Pemilihan Proses Pembuatan Amonium Nitrat ........ 6
1.4.2 Macam-macam Proses Pembuatan Amonium Nitrat 7
1.4.3 Kegunaan produk ..................................................... 8
1.4.4 Sifat Fisika dan Kimia.............................................. 10
1.4.5 Tinjauan Proses ........................................................ 11
BAB II DESKRIPSI PROSES
2.1 Spesifikasi Bahan Baku dan Produk ...................................... 12
2.1.1 Spesifikasi Bahan Baku ........................................... 12
2.1.2 Spesifikasi Produk.................................................... 12
2.2 Konsep Proses ........................................................................ 13
x
2.2.1 Dasar Reaksi ............................................................ 13
2.2.2 Mekanisme Reaksi ................................................... 13
2.2.3 Kondisi Operasi........................................................ 14
2.2.4 Reaksi ....................................................................... 14
2.2.5 Tinjauan Termodinamika ......................................... 15
2.2.6 Tinjauan Kinetika ..................................................... 17
2.3 Langkah Proses ...................................................................... 18
2.3.1 Diagram Alir Proses ................................................. 18
2.3.2 Langkah Proses ........................................................ 18
2.3.2.1 Tahap Persiapan Bahan Baku ......................... 18
2.3.2.2 Tahap Pembentukan Produk ........................... 19
2.3.2.3 Tahap Pemurnian Produk ............................... 20
2.4 Neraca Massa dan Neraca Panas ............................................ 23
2.4.1 Neraca Massa ........................................................... 23
2.4.2 Neraca Panas ............................................................ 24
2.5 Tata Letak Pabrik dan Peralatan Proses ................................. 27
2.5.1 Tata Letak Pabrik ..................................................... 27
2.5.2 Tata Letak Peralatan Proses ..................................... 32
BAB III SPESIFIKASI ALAT
3.1 Tangki Penyimpanan Amonia ................................................ 35
3.2 Tangki Penyimpanan Asam Nitrat ......................................... 35
3.3 Tangki Penyimpanan Amonium Nitrat .................................. 36
3.4 Reaktor ................................................................................... 36
3.5 Evaporator .............................................................................. 37
3.6 Heater 1 .................................................................................. 37
3.7 Heater 2 .................................................................................. 38
3.8 Cooler ..................................................................................... 39
3.9 Condensor............................................................................... 40
3.10 Expander ............................................................................... 40
3.11 Pompa – 01 ............................................................................ 41
3.12 Pompa – 02 ............................................................................ 41
xi
3.13 Pompa – 03 ............................................................................ 42
3.14 Pompa – 04 ............................................................................ 43
3.15 Pompa – 05 ............................................................................ 43
3.16 Pompa – 06 ............................................................................ 44
BAB IV UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM
4.1 Unit Pendukung Proses (Utilitas) ........................................... 45
4.1.1 Unit Pengadaan Air .................................................. 45
4.1.2 Pengadaan Listrik ..................................................... 53
4.1.3 Pengadaan Bahan Bakar ........................................... 55
4.1.4 Kebutuhan Uap Air .................................................. 55
4.1.5 Unit Pengolahan Limbah ......................................... 59
4.1.6 Spesifikasi Alat-alat Utilitas .................................... 65
4.2 Laboratorium .......................................................................... 76
4.2.1 Macam-macam Laboratorium .................................. 76
4.2.2 Kelompok Kerja Laboratorium ................................ 77
4.2.3 Penanganan Sampel ................................................. 78
4.2.4 Prosedur Analisa ...................................................... 78
4.2.5 Metode Analisa ........................................................ 79
4.2.6 Alat Laboratorium .................................................... 79
BAB V MANAJEMEN PERUSAHAAN
5.1 Bentuk Perusahaan ................................................................. 80
5.1.1 Jenis Bentuk Perusahaan .......................................... 80
5.1.2 Pemilihan Bentuk Perusahaan .................................. 80
5.2 Struktur Organisasi ................................................................. 81
5.3 Tugas dan Wewenang ............................................................ 84
5.3.1 Pemegang Saham ..................................................... 84
5.3.2 Dewan Komisaris ..................................................... 84
5.3.3 Dewan Direksi.......................................................... 84
5.4 Pembagian Jam Kerja Karyawan ........................................... 90
5.5 Penggolongan Jabatan, Jumlah Karyawan dan Gaji .............. 91
5.5.1 Jabatan dan Prasyarat ............................................... 91
xii
5.5.2 Penggolongan Gaji Karyawan ................................. 92
5.5.3 Kesejahteraan Karyawan .......................................... 93
5.6 Manajemen Produksi .............................................................. 94
5.6.1 Perencanaan Produksi .............................................. 94
5.6.2 Pengendalian Produksi ............................................. 95
BAB VI ANALISA EKONOMI
6.1 Perhitungan Biaya .................................................................. 97
6.1.1 Investasi Modal ........................................................ 99
6.1.2 Biaya Produksi ......................................................... 100
6.1.3 Pengeluaran Umum .................................................. 100
6.2 Analisis Kelayakan ................................................................. 100
6.2.1 Percent Return On Investment (ROI) ....................... 100
6.2.2 Pay Out Time (POT) ................................................ 101
6.2.3 Break Even Point (BEP) .......................................... 101
6.2.4 Shut Down Point (SDP) ........................................... 101
6.3 Hasil Perhitungan ................................................................... 102
6.3.1 Total Fixed Capital Investment ................................ 102
6.3.2 Working Capital ....................................................... 102
6.3.3 Manufacturing Cost ................................................. 103
6.4 General Expenses ................................................................... 103
6.5 Analisa Ekonomi .................................................................... 104
6.5.1 Shut Down Point ...................................................... 106
6.5.2 Discounted Cash Flow ............................................. 106
BAB VII PENUTUP
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
xiii
DAFTAR TABEL
Tabel 1. Data Produksi Pabrik Amonium Nitrat di Indonesia .................. 2
Tabel 2. Data Impor Amonium Nitrat ....................................................... 3
Tabel 3 Kapasitas Pabrik yang Sudah Ada ............................................... 3
Tabel 4 Sifat Fisis Bahan Baku dan Produk Amonium Nitrat .................. 10
Tabel 5 Neraca massa di sekitar Reaktor .................................................. 23
Tabel 6 Neraca massa di sekitar Evaporator ............................................. 23
Tabel 7 Neraca massa total ....................................................................... 24
Tabel 8 Neraca panas di sekitar Reaktor ................................................... 24
Tabel 9 Neraca panas di sekitar Heat Exchanger – 01 .............................. 25
Tabel 10 Neraca panas di sekitar Heat Exchanger – 02 ............................ 25
Tabel 11 Neraca panas di sekitar Evaporator ............................................ 25
Tabel 12 Neraca panas di sekitar Cooler................................................... 26
Tabel 13 Neraca panas di sekitar Condensor ............................................ 26
Tabel 14 Kebutuhan Air Pendingin .......................................................... 47
Tabel 15 Kebutuhan Air untuk Steam ....................................................... 48
Tabel 16 Daftar Kebutuhan Listrik untuk Proses ...................................... 54
Tabel 17 Daftar Kebutuhan Listrik untuk Utilitas .................................... 54
Tabel 18 Jadwal Pembagian Karyawan Shift ........................................... 91
Tabel 19 Jabatan dan Prasyarat ................................................................. 91
Tabel 20 Penggolongan Gaji Karyawan ................................................... 92
Tabel 21 Cost index chemical plant .......................................................... 98
Tabel 22 Total Fixed Capital Investment .................................................. 102
Tabel 23 Working Capital ......................................................................... 102
Tabel 24 Manufacturing Cost ................................................................... 103
Tabel 25 General Expenses ....................................................................... 103
Tabel 26 Variable Cost ............................................................................. 105
Tabel 27 Regulated Cost ........................................................................... 105
xiv
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1 Diagram Alir Proses ................................................................. 22
Gambar 2 Layout Pabrik .................................................................................. 31
Gambar 3 Layout Peralatan Proses ........................................................... 34
Gambar 4 Blok Diagram Pengolahan Limbah Pabrik Amonium Nitrat ... 63
Gambar 5 Diagram Alir Pengolahan Air .................................................. 64
Gambar 6 Struktur Organisasi ................................................................... 83
Gambar 7 Hubungan Tahun dengan Cost Index ....................................... 99
Gambar 8 Analisis kelayakan ekonomi pabrik Amonium Nitrat .............. 107