Upload
others
View
31
Download
1
Embed Size (px)
Citation preview
PRARANCANGAN PABRIK POTASSIUM CHLORATE
DARI POTASSIUM CHLORIDE DENGAN
KAPASITAS 30.000 TON/TAHUN
( Perancangan Reaktor Elektrolisis (RE-201))
(Skripsi)
Oleh :
TAUHID ASHADI
1015041068
JURUSAN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS LAMPUNG
BANDAR LAMPUNG
2018
ABSTRAK
PRARANCANGAN PABRIK POTASSIUM CHLORATE DARI
POTASSIUM CHLORIDE DENGAN KAPASITAS 30.000 TON/TAHUN
(Perancangan Reaktor Elektrolisis -201 (RE-201)
Oleh
Tauhid Ashadi
Potassium Chlorate merupakan salah satu produk industri kimia yang digunakan
sebagai bahan baku pembuatan korek api, peledak, dan pupuk. Potassium Chlorate
dapat diproduksi dengan beberapa proses yaitu 1) Proses pembuatan KClO3 daru
KCl dengan menggunakan Reaktor Elektrolisis 2) pembuatan KClO3 dari Cl
dengan menggunakan Reaktor Bubble. Penyediaan kebutuhan utilitas pabrik berupa
sistem pengolahan dan penyediaan air, sistem penyediaan steam, chilling water,
dan sistem pembangkit tenaga listrik.
Kapasitas produksi pabrik Potassium Chlorate direncanakan 30.000 ton/tahun
dengan 330 hari kerja dalam 1 tahun. Lokasi pabrik direncanakan didirikan di
daerah Bungah duku, Gersik Jawa Timur. Tenaga kerja yang dibutuhkan sebanyak
193 orang dengan bentuk badan usaha Perseroan Terbatas (PT) dengan struktur
organisasi line and staff.
Dari analisisekonomi diperoleh:
Fixed Capital Investment (FCI) = Rp 307.949.734.228
Working Capital Investment (WCI) = Rp 53.806.010.640
Total Capital Investment (TCI) = Rp 361.755.744.868
Break Even Point (BEP) = 43,8657%
Shut Down Point (SDP) = 23,43%
Pay Out Time before taxes (POT)b = 2,196 Tahun
Pay Out Time after taxes (POT)a = 3,519 Tahun
Return onInvestment before taxes (ROI)b = 30%
Return onInvestment after taxes (ROI)a = 24%
Discounted cash flow (DCF) = 20,94%
Berdasarkan beberapa paparan di atas, maka pendirian pabrik Potassium Chlorate
ini layak untuk dikaji lebih lanjut, karena merupakan pabrik yang menguntungkan
dari sisi ekonomi dan mempunyai prospek yang relatif cukup baik.
ABSTRACT
PREDESIGN OF POTASSIUM CHLORATE FROM POTASSIUM
CHLORIDE CAPACITY 30.000 TONS/YEARS
(Design Electolisis Reactor -201 (RE-201))
By
Tauhid Ashadi
Potassium Chlorate is one of the product industry chemicals are used as the raw
materials for matches, explosives, and fertilizer. Potassium Chlorate can be
produced by some of the process is : 1) Production KClO3 from KCl with Electolisis
Reactor, 2) Production KClO3 from Cl with Bubble Reactor. Provision of utility
plant needs a treatment system and water supply, chilling water, and Generator
electrical power system.
Capacity of the plant is planned to production aniline is 30.000 tons/year with 330
working days in a year. The location of plant is planned in Bungah duku, Gersik
Jawa Timur. Labor needed in this plant as many as 193 people with a business
entityform Limited Liability Company (PT) with line and staff organizational
structure.
From teh economic analysis is obtained :
Fixed Capital Investment (FCI) = Rp 307.949.734.228
Working Capital Investment (WCI) = Rp 53.806.010.640
Total Capital Investment (TCI) = Rp 361.755.744.868
Break Even Point (BEP) = 43,8657%
Shut Down Point (SDP) = 23,43%
Pay Out Time before taxes (POT)b = 2,196 Tahun
Pay Out Time after taxes (POT)a = 3,519 Tahun
Return onInvestment before taxes (ROI)b = 30%
Return onInvestment after taxes (ROI)a = 24%
Discounted cash flow (DCF) = 20,94%
By considering above the summary, it is proper establishment of Potassium
Chlorate plant for studied further, because the plant is profitable and has good
prospects future.
PRARANCANGAN PABRIK POTASSIUM CHLORATE
DARI POTASSIUM CHLORIDE DENGAN
KAPASITAS 30.000 TON/TAHUN
( Perancangan Reaktor Elektrolisis (RE-201))
(Skripsi)
Oleh :
TAUHID ASHADI
1015041068
Sebagai salah satu syarat untuk mencapai gelar
Sarjana Teknik
Pada
Jurusan Teknik Kimia
Fakultas Teknik Universitas Lampung
JURUSAN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS LAMPUNG
BANDAR LAMPUNG
2018
Judul Skripsi
Nama Mahasiswa
NPM
Jurusan
Fakultas
PRARANCANGAN PABRIK P OTASSI UMCHLORATE DARI POTASSIUM CHLONDEDENGAN KAPASITAS 3 O.OOO TON/TAHL}N( Perancangan Reaktor Elektrolisis (RE-201))
Tauhid Ashadi
1015041068
Teknik Kimia
Teknik
-- 1. Kon
,/, :-FTENYE.{uffi,,^
Simnarmin Br Gintins. S.T..}I.T. Dr. Lilis Hermida, S.T.M.Sc,NrP. 1966l l l I 199402 2 00I -- $t{p. 19690208 199703 2 001
.-...-=.-----
2. Ketua Jurusan
Ir. Azhar. M.T.NIP. 19660401 19950r I 001
L Tim Prnguji
Ke,tua
Sekretaris
Penguji
Bukan Pembimbing
MENGESAI{KAN,
: Simparmin Br Ginting S.T., M.T.
: Dr. Lilis Hermida S.T., M.Sc.
: Dr. Joni Agustian, S.T., M.Sc.
7\ -\L-ia-Lismeri, S lf---+{.T.'\..
Fakultas Teknik Univomitas Lampung
17 198703 I 002_
Tanggal Lulus ujian Skripsi : 17 Januari 2018
PER}TYATAAIIT
Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam skripsi iri tidak terdapat karya yang
perndr dilakukan oleh orang lain dan sepanjang sepengetahuan saya juga tidak
terdapat karya atas pendapat yang ditulis atau dit€rbitkafl oleh orrrg lakL keauati
yang secara tertulis diacu dalam naskah ini sebagaimana diterbitkan dalam daftar
pustaka- Selain itu saya meayatakan pada skripsi iai dibuat oleh saya sendiri.
Apabila pem.vataan saya ini tidak benar maka sqya bersedia.dikenai sangsi sesuai
hukum yang berlaku
Lanapung, 2 Februari 2018
Ashadi1015041068
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Negararatu, Kecamatan Sungkain Utara,
kabupaten Lampung Utara, Propinsi Lampung tanggal 05 Maret
1992, sebagai putra ke-4 dari 5 bersaudara.
Penulis menyelesaikan pendidikan Dasar di Madrasah
Ibtidaiyah Negri Padang Ratu pada tahun 2004, Madrasah Tsanawiyah Negeri
Padang Ratu pada tahun 2007, dan Madrasah Aliyah Negeri Padang Ratu pada
tahun 2010.
Pada tahun 2010, penulis terdaftar sebagai Mahasiswa Jurusan Teknik Kimia
Fakultas Teknik Universitas Lampung melalui jalur Ujian Mandiri (UM) 2010.
Pada bulan Januari tahun 2014, penulis melaksanakan Kerja Praktek di PT.
SEMEN BATURAJA Persero Tbk., Ogan Komering Ulu – Sumatera Selatan
dengan Tugas Khusus yaitu “Raw Mix Dsign”.
Pada tahun 2014, penulis juga melakukan penelitian dengan judul “Sintesis 1,3
Propanadiol Melalui Fermentasi Gliserol dengan Menggunakan Bakteri
Escherecia Coli”.
Selama menjalani masa perkuliahan, penulis juga pernah menjadi Staf Litbang di
Badan Eksekutif Mahasiswa/BEM FT (2011), Anggota Forum Silaturahmi dan
Studi Islam Fakultas Teknik/FOSSI FT (2011), dan kepala Departemen
Kerohanian Himpunan Mahasiswa Teknik Kimia/HIMATEMIA Fakultas Teknik
Universitas Lampung (periode 2012/2013).
Motto Dan Persembahan
”Mencari ilmu itu adalah wajib bagi setiap muslim laki laki – laki maupun muslim perempuan”
(HR: Ibnu Abdul Barr)
”Barang siapa yang menghendaki kehidupan dunia maka wajib baginya memiliki ilmu, dan barang siapa yang
menghendaki kehidupan akhirat, maka wajib baginya memiliki ilmu”
(HR: Turmudzi)
”Sesungguhnya bersama kesulitan ada kemudahan, maka apabila engkau telah selesai (dari sesuatu urusan) tetaplah
bekerja keras untuk urusan yang lain” (Qs. Al-Insyirah : 6-7)
”2 hal yang harus selalu Kita Ingat yaitu kebaikan orang
kepada kita dan keburukan kita kepada orang, dan 2 hal yang harus Kita Lupakan yaitu kebaikan kita kepada orang dan
keburukan orang kepada kita” (Tauhid Ashadi, 2010)
Sebuah Karya
Kupersembahkan dengan sepenuh hati untuk :
Allah SWT, berkat Rahmat dan Ridho-Nya aku dapat menyelesaikan karyaku ini
Kedua Orang Tuaku (ummi dan abi) atas pengorbanan yang sudah tak terhitung jumlahnya, terima kasih atas Do’a, kasih
sayang dan pengorbanannya selama ini
Kakak dan adik serta Keluarga Besarku, terima kasih atas Do’a, bantuan dan dukungannya selama ini
Sahabat-Sahabatku, Terima kasih telah menjadi bagian hidupku selama ini. Semua cerita hidup ini, akan ku ingat dan
simpan selamanya. Semoga suatu saat nanti kita bersua kembali dengan kisah - kisah kesuksesan kita
Civitas Akademika Jurusan Teknik Kimia Universitas Lampung, Terima kasih atas semua ilmu yang telah diberikan, semoga senantiasa berevolusi untuk menghasilkan produk –
produk akademisi yang lebih baik serta ditunjang dengan akreditasi yang lebih tinggi
SANWACANA
Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah memberikan
banyak kenimatan dan segalanya yang mebuat penulis dapat menyelesaikan tugas
akhir yang berjudul “Prarancangan Pabrik Potassium Chlorate dari Potassium
Chloride dengan kapasitas 30.000 ton/tahun” dengan baik.
Tugas akhir ini disusun dalam rangka memenuhi salah satu persyaratan untuk
memperoleh derajat ke sarjanaan (Strata-1) di Jurusan Teknik Kimia Fakultas
Teknik Universitas Lampung.
Penyusunan tugas akhir ini tidak lepas dari bantuan dan dukungan moral maupun
spiritual dari berbagai pihak. Oleh karena itu penulis mengucapkan terima kasih
kepada :
1. Bapak Ir. Azhar, M.T., sebagai Ketua Jurusan Teknik Kimia yang telah
memberikan bantuan untuk kelancaran proses belajar selama di kampus.
2. Ibu Simparmin Br Ginting, S.T., M.T. dan Ibu Dr. Lilis Hermida, S.T., M.Sc.
sebagai dosen Pembimbing, atas segala ilmu, kesabaran, saran, dan kritiknya
dalam pengerjaan tugas akhir ini.
3. Bapak Dr Joni Agustian, S.T., M.Sc. dan ibu Lia Lismeri, S.T., M.T. sebagai
dosen Penguji yang telah banyak memberikan masukan, nasihat serta
sarannya, demi kelancaran perkuliahan penulis.
4. Seluruh Dosen dan Staf Teknik Kimia yang telah banyak memberikan ilmu
yang sangat bermanfaat dan membantu kelancaran dalam pengerjaan.
5. Kedua orang tua serta kakak dan adik tersayang yang telah memberikan
nasehat, do’a, semangat, dukungan baik moril maupun materil selama ini.
6. Alfaiz Radea Arbianda, sebagai partner Tugas Akhir, yang telah menjadi
teman diskusi, teman berbagi kesulitan pengerjaan, dan selalu berbagi
semangat untuk menyelesaikan tugas akhir ini.
7. Sisa Pejuang S.T, der Wildan, der Ari, der Saep, der Teo, yunike, tiwi, mita,
dwi, bulan, triyuni, ade, reta, putri. yang sama-sama berjuang untuk
menggapai Toga,
8. Saudara – saudara seperjuangan “tekim 10” yaitu : komti (yogi), wike,
damay, aziz, ade, ari, octe, galih, nico, lisa, ocha, nina, via, putri, riana, yoan,
mita, nur, ira, teo, patil, ocol, okta, doko, tiwi, echa, umu, tia, novi, dwi,
chimut, sika, ine, triyuni, yunita, reta, bulan, ridho, yunike, rangga, debora,
siska, lae novrit, fahmi, reza , remed, sandi, wildan, omen, vbe, yudi, fais,
ayu, juli, betri, hanif, yang telah memberikan dukungan, motivasi, semoga
kita selalu sukses dan tetap semangat.
9. Adik - adik dan kakak - kakak tingkat di Jurusan Teknik Kimia, yang banyak
memberikan warna-warni selama baerada di kampus.
10. Semua pihak yang telah banyak membantu dalam penyelesaian tugas akhir ni.
Akhir kata penulis berharap Laporan Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi
banyak pihak. Terima kasih.
Bandar Lampung, 2 Februari 2018
Penulis
ii
DAFTAR ISI
Halaman
ABSTRAK .................................................................................................................... i
DAFTAR ISI ................................................................................................................. ii
DAFTAR TABEL ......................................................................................................... vi
DAFTAR GAMBAR ..................................................................................................... ix
I. PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang.......................................................................................... 1
1.2 Keugnaan Produk...................................................................................... 1
1.3 Kapasitas produk...................................................................................... 2
1.3.1 Data import dalam negri................................................................... 2
1.4 Lokasi Pabrik............................................................................................. 5
1.4.1 Bahan Baku....................................................................................... 5
1.4.2 Sarana Transportasi........................................................................... 6
1.4.3 Letak pasar......................................................................................... 6
1.4.4 Unit Pendukung (UTILITAS)............................................................ 6
1.4.5 Tenaga Kerja dan Ahli........................................................................ 7
1.4.6 Kondisi Tanah dan Daerah................................................................. 7
II. DESKRIPSI PROSES
2.1 Proses Produksi............................................................................................ 8
2.1.1 Tinjauan Proses................................................................................... 8
2.1.2 Pemilihan Proses................................................................................. 9
2.2 Proses Pembentukan KClO3......................................................................... 18
2.3 Uraian Proses................................................................................................ 19
III. SPESIFIKASI BAHAN BAKU dan PRODUK
3.1 Bahan Baku.................................................................................................. 21
3.2 Produk .......................................................................................................... 22
IV. NERACA MASSA dan ENERGI
4.1 Neraca Massa............................................................................................... 26
4.1.1 Neraca Massa disekitar Dissolving Tank 1 (DT-101)......................... 26
4.1.2 Neraca Massa disekitar Reaktor Elektrolisis (RE-201)....................... 27
4.1.3 Neraca Massa disekitar Desaturator (DS-301) ..……......................... 28
4.1.4 Neraca Massa disekitar Cristalizer 1 (CR-302)................................... 29
4.1.5 Neraca Massa disekitar Centrifuge 1 (CF-303)................................... 30
4.1.6 Neraca Massa disekitar Centrifuge 2 (CF-304)................................... 31
4.1.7 Neraca Massa disekitar Dissolving Tank 2 (DT-305)......................... 32
iii
4.1.8 Neraca Massa disekitar Decanter (DC-306)…………........................ 33
4.1.9 Neraca Massa disekitar Mixing Tank 1 (MT-307)….......................... 34
4.1.10 Neraca Massa disekitar Cristalizer 2 (CR-308)................................. 35
4.1.11 Neraca Massa disekitar Centrifuge 3 (CF-309)................................. 36
4.1.11 Neraca Massa disekitar Centrifuge 4 (CF-310)................................. 37
4.2 Neraca Panas................................................................................................. 38
4.2.1 Neraca Panas disekitar Dissolving Tank 1 (DT-101)......................... 38
4.2.2 Neraca Panas disekitar Reaktor Elektrolisis (RE-201)....................... 39
4.2.3 Neraca Panas disekitar Desaturator (DS-301) ………......................... 40
4.2.4 Neraca Panas disekitar Cristalizer 1 (CR-302)................................... 41
4.2.5 Neraca Panas disekitar Centrifuge 1 (CF-303)................................... 42
4.2.6 Neraca Panas disekitar Centrifuge 2 (CF-304)................................... 43
4.2.7 Neraca Panas disekitar Dissolving Tank 2 (DT-305)......................... 44
4.2.8 Neraca Panas disekitar Cooler (CO-401)………................................ 45
4.2.9 Neraca Panas disekitar Decanter (DC-306)…………........................ 46
4.2.10 Neraca Panas disekitar Heater (HT-402)…….................................. 47
4.2.11 Neraca Panas disekitar Mixing Tank 1 (MT-307)............................ 48
4.2.12 Neraca Panas disekitar Cristalizer 2 (CR-308)................................. 49
4.1.13 Neraca Panas disekitar Centrifuge 3 (CF-309)................................. 50
4.1.14 Neraca Panas disekitar Centrifuge 4 (CF-310)................................. 51
V. SPESIFIKASI ALAT
5.1 Sesifikasi Alat Unit Proses........................................................................... 52
5.1.1 Solid Storage (SS-101)......................................................................... 52
5.1.2 Dissolving Tank 1 (DT-101)............................................................... 53
5.1.3 Reaktor Elektrolisis (RE-201)............................................................. 54
5.1.4 Desaturator Tank (DS-301).................................................................. 56
5.1.5 Cryztallizer 1 (CR-302)…..…............................................................. 57
5.1.6 Centrifuge 1 (CF-303)………............................................................. 59
5.1.7 Centrifuge 2 (CF-304)………............................................................. 60
5.1.8 Dissolving Tank 2 (DT-305)............................................................... 61
5.1.9 Decanter (DC-306).............................................................................. 63
5.1.10 Mixing Tank (MT-307)..................................................................... 64
5.1.11 Cryztallizer 2 (CR-308)....…............................................................. 66
5.1.12 Centrifuge 3 (CF-309)…..…............................................................. 68
5.1.13 Centrifuge 4 (CF-310)…..…............................................................. 69
5.1.14 Cooler (CO-401)............................................................................... 70
5.1.15 Heater (HT-402)............................................................................... 71
5.1.16 Belt Conveyor (BC-101)................................................................... 72
5.1.17 Hopper (HP-101)............................................................................... 72
5.1.18 Backet Elevator (BE-101)................................................................. 73
5.1.19 Solid Storage (SS-102)...................................................................... 74
5.1.20 Pompa Larutan (P-101)...................................................................... 75
iv
VI. UTILITAS dan PENGOLAHAN LIMBABH
6.1 Unit Pendukung Proses................................................................................ 76
6.1.1 Unit Pengolahan air (Water Treatment Unit)..................................... 76
6.1.2 Air Untuk Keperluan dan Sanitasi...................................................... 83
6.1.3 Chiling Water (Air Pendingin)........................................................... 84
6.1.4 Air Besbas Mineral (Demineralized Water)....................................... 86
6.1.5 Penyediaan Kukus (Steam).................................................................. 89
6.2 Sistem Pembangkit Tenaga Listrik ............................................................. 92
6.3 Sistem Penyedia Bahan Bakar .................................................................... 92
6.4 Sistem Penyediaan Udara Tekanan ............................................................ 93
6.5 Pengolahan Limbah .................................................................................... 93
6.6 Laboratorium ............................................................................................... 98
6.6.1Laboratorium Fisika............................................................................. 100
6.6.2 Laboratorium Analitik......................................................................... 100
6.6.3 Laboratorium Penelitian dan Pengembangan...................................... 100
6.6.4 Laboratorium Analisa Air.................................................................... 101
6.6.5 Alat Analisa......................................................................................... 102
6.7 Instrumen dan Pengendalian Proses............................................................. 102
VII. LOKASI dan TATA LETAK PABRIK
7.1 Landasan Teori............................................................................................. 105
7.1.1 Faktor-faktor Utama............................................................................ 106
7.1.2 Faktor Skunder.................................................................................... 107
7.2 Lokasi Pabrik .............................................................................................. 110
7.3 Tata Letak Pabrik ........................................................................................ 112
7.4 Perincian Luas Tanah ................................................................................. 113
VIII. SISTEM MANAJEMEN dan OPERASI PERUSAHAAN
8.1 Bentuk Perusahaan ...................................................................................... 117
8.2 Struktur Organisasi Perusahaan................................................................... 120
8.3 Tugas dan Wewenang.................................................................................. 122
8.4 Pembagian Jam Kerja Kayawan ................................................................. 126
8.5 Pengolahan Karyawan dan Jumlah Karyawan ........................................... 129
8.6 Status Karyawan dan Sistem Penggajian ................................................... 134
8.7 Kesejahteraan Karyawan ............................................................................ 135
8.8 Manajemen Produksi .................................................................................. 140
IX. Investasi dan Evaluasi Ekonomi
9.1 Investasi ......................................................................................................... 144
9.2 Evaluasi Ekonomi ......................................................................................... 148
9.3 Discounted Cash Flow (DCF)........................................................................ 150
v
X. SIMPULAN dan SARAN
10.1 Simpulan ...................................................................................................... 152
10.2 Saran ............................................................................................................ 153
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
LAMPIRAN A PERHITUNGAN NERACA MASSA
LAMPIRAN B PERHITUNAN NERACA ENERGI
LAMPIRAN C SPESIFIKASI PERALATAN
LAMPIRAN D UTILITAS
LAMPIRAN E INVESTASI DAN EVALUASI EKONOMI
LAMPIRAN F TUGAS KHUSUS
vi
DAFTAR TABEL
Tabel Halaman
1.1 Pabrik Penguna KClO3 di Indonesia............................................................................... 2
1.2 Data Import KClO3 di Indonesia Tahun 2011-2015....................................................... 3
2.1 Daftar Hara Bahan Baku dan Produk............................................................................. 9
2.2 Data Entalphi dan Energi Bebas Gibbs bahan baku dan produk pada 298 K................ 9
2.3 Data Entalphi dan Energi Bebas Gibbs bahan baku dan produk pada 298 K................ 9
2.4 Data Entalphi dan Energi Bebas Gibbs Reaksi.............................................................. 13
2.5 Data Entalphi dan Energi Bebas Gibbs Reaksi.............................................................. 17
2.8 Tinjauan Pemilihan Proses............................................................................................. 18
4.1.1 Neraca Massa disekitar Dissolving Tank 1 (DT-101)………………......................... 26
4.1.2 Neraca Massa disekitar Reaktor Elektrolisis (RE-201) ………………...................... 27
4.1.3 Neraca Massa disekitar Desaturator (DS-301) ..……................................................. 28
4.1.4 Neraca Massa disekitar Cristalizer 1 (CR-302)........ .................................................. 29
4.1.5 Neraca Massa disekitar Centrifuge 1 (CF-303)............................. ............................. 30
4.1.6 Neraca Massa disekitar Centrifuge 2 (CF-304)................................... ....................... 31
4.1.7 Neraca Massa disekitar Dissolving Tank 2 (DT-305)................................................. 32
4.1.8 Neraca Massa disekitar Decanter (DC-306)…………....................... ..................... 33
4.1.9 Neraca Massa disekitar Mixing Tank 1 (MT-307)………………….......................... 34
4.1.10 Neraca Massa disekitar Cristalizer 2 (CR-308)......................................................... 35
4.1.11 Neraca Massa disekitar Centrifuge 3 (CF-309)......................................................... 36
4.1.11 Neraca Massa disekitar Centrifuge 4 (CF-310)......................................................... 37
4.2.1 Neraca Panas disekitar Dissolving Tank 1 (DT-101).................................................. 38
4.2.2 Neraca Panas disekitar Reaktor Elektrolisis (RE-201)................................................ 39
4.2.3 Neraca Panas disekitar Desaturator (DS-301) ………......................... …………….. 40
4.2.4 Neraca Panas disekitar Cristalizer 1 (CR-302)............................................................ 41
4.2.5 Neraca Panas disekitar Centrifuge 1 (CF-303)............................................................ 42
4.2.6 Neraca Panas disekitar Centrifuge 2 (CF-304)............................................................ 43
4.2.7 Neraca Panas disekitar Dissolving Tank 2 (DT-305).................................................. 44
4.2.8 Neraca Panas disekitar Cooler (CO-401)………........................................................ 45
4.2.9 Neraca Panas disekitar Decanter (DC-306)…………................................................ 46
4.2.10 Neraca Panas disekitar Heater (HT-402)…….......................................................... 47
4.2.11 Neraca Panas disekitar Mixing Tank 1 (MT-307).................................................... 48
vii
4.2.12 Neraca Panas disekitar Cristalizer 2 (CR-308).......................................................... 49
4.1.13 Neraca Panas disekitar Centrifuge 3 (CF-309).......................................................... 50
4.1.14 Neraca Panas disekitar Centrifuge 4 (CF-310).......................................................... 51
5.1.1 Solid Storage (SS-101)................................................................................................ 52
5.1.2 Dissolving Tank 1 (DT-101)....................................................................................... 53
5.1.3 Reaktor Elektrolisis (RE-201)..................................................................................... 54
5.1.4 Desaturator Tank (DS-301)......................................................................................... 56
5.1.5 Cryztallizer 1 (CR-302)…..…..................................................................................... 57
5.1.6 Centrifuge 1 (CF-303)………..................................................................................... 59
5.1.7 Centrifuge 2 (CF-304)………..................................................................................... 60
5.1.8 Dissolving Tank 2 (DT-305)....................................................................................... 61
5.1.9 Decanter (DC-306)...................................................................................................... 63
5.1.10 Mixing Tank (MT-307)............................................................................................. 64
5.1.11 Cryztallizer 2 (CR-308)....…..................................................................................... 66
5.1.12 Centrifuge 3 (CF-309)…..…..................................................................................... 68
5.1.13 Centrifuge 4 (CF-310)…..…..................................................................................... 69
5.1.14 Cooler (CO-401)........................................................................................................ 70
5.1.15 Heater (HT-402)........................................................................................................ 71
5.1.16 Belt Conveyor (BC-101)........................................................................................... 72
5.1.17 Hopper (HP-101)....................................................................................................... 72
5.1.18 Backet Elevator (BE-101)......................................................................................... 73
5.1.19 Solid Storage (SS-102)............................................................................................. 74
5.1.20 Pompa Larutan (P-101)............................................................................................ 75
6.1Kebutuhan Air Pabrik.................................................................................................... 77
6.2 Peralatan yang Membutuhkan Air Pendingin............................................................... 85
6.3 Peralatan yang Membutuhkan Steam........................................................................... 89
6.4 Syarat-Syarat Kualitas (Mutu) Air Limbah.................................................................. 94
6.5 Tinggkat Kebutuhan Informasi dan Sistem Pengendalian............................................ 103
6.6 Pengendalian Variabel Utama Proses........................................................................... 104
7.1 Penentuan Luas Tanah......................................................................................... ......... 113
8.1 Jadwal Pembagian Jam Kerja Karyawan Shift.............................................................. 128
8.2 Jumlah Karyawan.......................................................................................................... 129
8.3 Jumlah Operator Berdasarkan Jenis Alat Proses........................................................... 131
8.4 Jumlah Operator Berdasarkan Jenis Alat Utilitas.......................................................... 132
viii
8.5 Perincian Jumlah Karyawan Berdasarkan Jabatan........................................................ 133
9.1 Fixed Capitak Investement............................................................................................ 144
9.2 Manufacturing Cost....................................................................................................... 147
9.3 General Expenses.......................................................................................................... 148
9.4 Hasil Uji Kelayakan Ekonomi....................................................................................... 151
DAFTAR GAMBAR
ix
Gambar Halam
1.1 Import KClO3 di Indonesia Tahun 2011-2015............................................................. 4
4.1.1 Diagram Alir Dissolving Tank 1 (DT-101)………………................ ...................... 26
4.1.2 Diagram Alir Reaktor Elektrolisis (RE-201) ……………….................................... 27
4.1.3 Diagram Alir Desaturator (DS-301) ..……............................................................... 28
4.1.4 Diagram Alir Cristalizer 1 (CR-302)........ ................................................................ 29
4.1.5 Diagram Alir Centrifuge 1 (CF-303)............................. ......................... ................. 30
4.1.6 Diagram Alir Centrifuge 2 (CF-304)................................... ......... ........................... 31
4.1.7 Diagram Alir Dissolving Tank 2 (DT-305)................................. ............................. 32
4.1.8 Diagram Alir Decanter (DC-306)…………....................... .................. .................. 33
4.1.9 Diagram Alir Mixing Tank 1 (MT-307)…………………................... .................... 34
4.1.10 Diagram Alir Cristalizer 2 (CR-308)..................................... ................................. 35
4.1.11 Diagram Alir Centrifuge 3 (CF-309)................................................. ..................... 36
4.1.11 Diagram Alir Centrifuge 4 (CF-310)..................................................... ................. 37
4.2.1 Diagram Alir Dissolving Tank 1 (DT-101).................................... ........................... 38
4.2.2 Diagram Alir Reaktor Elektrolisis (RE-201)..................................... ........................ 39
4.2.3 Diagram Alir Desaturator (DS-301) ………...................................... …………….. 40
4.2.4 Diagram Alir Cristalizer 1 (CR-302)........................................... .............................. 41
4.2.5 Diagram Alir Centrifuge 1 (CF-303)............................................... .......................... 42
4.2.6 Diagram Alir Centrifuge 2 (CF-304).................................... ..................................... 43
4.2.7 Diagram Alir Dissolving Tank 2 (DT-305).................................. ............................. 44
4.2.8 Diagram Alir Cooler (CO-401)……….................................. ................................... 45
4.2.9 Diagram Alir Decanter (DC-306)………….......................... ................................... 46
4.2.10 Diagram Alir Heater (HT-402)……..................................... .................................. 47
4.2.11 Diagram Alir Mixing Tank 1 (MT-307).................................. ............................... 48
4.2.12 Diagram Alir Cristalizer 2 (CR-308)..................................... .................................. 49
4.1.13 Diagram Alir Centrifuge 3 (CF-309)........................................ ............................... 50
4.1.14 Diagram Alir Centrifuge 4 (CF-310)...................................... ................................. 51
6.1 Diagram Alir Pengolahan Air....................................................................................... 78
7.1 Peta Pulau Jawa............................................................................................................ 114
7.2 Lokasi Pabrik................................................................................................................ 115
7.3 Tata Letak Peralatan dan Faselitas Pendukung............................................................. 115
7.4 Tata Letak Peralatan Proses.......................................................................................... 116
x
8.1 Sistem Oranisasi Perusahaan........................................................................................ 121
9.1 Kurva Break Even Point dan Shut Dwon Point ........................................................... 150
9.2 Kurva Cummulative Cash Flow Metode (DCF)........................................................... 151
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Potasium Klorat (KClO3) adalah suatu senyawa kimia yang mempunyai
rumus molekul KClO3. Senyawa ini berbentuk padat berwarna putih.
Pembuatan KClO3 dapat dilakukan dengan mengelektrolisi KCl sehingga
mendapatkan KClO3.
Selama ini untuk memenuhi kebutuhan KClO3 di Indonesia, pemerintah
masih mengandalkan impor luar negeri. Ketergantungan impor ini
menyebabkan berkurannya devisa negara sehingga diperlukan suatu usaha
untuk mengatasi ketergantungan tersebut, sehingga perlu didirikan industri
KClO3 di Indonesia.
1.2 Kegunaan Produk
Potasium Klorat (KClO3) sangat diperlukan oleh berbagai industri kimia di
Indonesia karena banyak dipergunakan secara luas pada bidang industri
kimia proses, seperti pada industri pembuatan kembang api, korek api,
petasan, disinfectant, dan campuran dalam pupuk yang merangsang
perkembangan bunga pada tanaman kelengkeng di luar musim berbuah.
2
Berikut akan disajikan berapa pengguna KClO3 di Indonesia.
Tabel 1.1 Pabrik Pengguna KClO3 di Indonesia
No Nama Produk Nama Pabrik
1 Korek Api Java Mach Factory
2
3
Kembang Api
Desinfektan
PT. Mulia Fireworks
PT.SHS International
4
5
Bahan Peledak
Campuran Pupuk
PT. Pradad
PT. Sarana Agri
(Sumber: Gratachem, 2017)
Untuk memenui kebutuhan KClO3 Indonesia masih mengimpor dari luar
negeri seperti Tiongkok, dan India, hal ini dikarenakan belum adanya
pabrik KClO3 di Indonesia.
1.3 Kapasitas Produk
1.3.1 Data Impor dalam Negeri
Untuk mengurangi ketergantungan impor, perlu didirikan pabrik
Potasium Klorat dengan kapasitas yang memadai. Berikut ini
adalah tabel yang menunjukkan data impor Potasium Klorat dari
tahun 2011-2015.
3
Tabel 1.2 Data impor KClO3 di Indonesia tahun 2011 - 2015
Tahun Kebutuhan (kg/tahun)
2011 19.093.10
2012 21.237.51
2013 23.949.36
2014 23.283.31
2015 25.092.49
(Sumber: BPS, 2016)
Dari data pada tabel 1.2 di atas dapat diketahui bahwa kebutuhan KClO3 di
Indonesia masih cukup tinggi, walaupun pada tahun 2014 mengalami
penurunan. Penurunan impor KClO3 di Indonesia dipengaruhi oleh adanya
penggunaan KClO4 sebagai bahan baku alternatif dalam industri bahan
peledak, sehingga total produksi KClO3 mengalami penurunan. Dari data
pada tabel 1.2 di atas dapat diketahui bahwa kebutuhan KClO3 di
Indonesia masih cukup tinggi.
4
Gambar 1.1 Impor KClO3 di Indonesia tahun 2011 – 2015
Untuk menghitung kebutuhan impor KClO3 tahun berikutnya digunakan
persamaan berikut:
y = ax2 + bx + c
keterangan :
y= Kebutuhan import ton/tahun
x= Tahun ke-
b= Intercept
a= Gradien garis miring
c= konstanta
Diperoleh persamaan garis lurus y = -1E+06x2 + 1E+07x + 3E+07
(ton/tahun)
y = -289170x2 + 3E+06x + 2E+07
0.00
5000000.00
10000000.00
15000000.00
20000000.00
25000000.00
30000000.00
0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00
Chart Title
5
Dari persamaan di atas diketahui bahwa kebutuhan import KClO3 di
Indonesia pada tahun 2024 adalah :
y = y = -1E+06x2 + 1E+07x + 3E+07
y = 38.680 ton
Berdasarkan pertimbangan di atas dan berbagai persaingan yang akan
tumbuh pada tahun 2024 maka kapasitas KClO3 yang direncanakan
sebesar 75% dari kebutuhan impor KClO3 yaitu sebesar 30.000
Ton/Tahun.
1.4 Lokasi Pabrik
Penentuan lokasi pabrik adalah merupakan hal yang penting bagi
pendirian suatu pabrik karena akan mempengaruhi kedudukan pabrik
tersebut dalam persaingan dan menentukan kelangsungan hidup pabrik
tersebut. Lokasi pendirian pabrik KClO3 dengan kapasitaas 30.000
ton/tahun dipilih di daerah Jl. Raya Bungah Dukuh, Kabupaten Gresik,
Propinsi Jawa Timur. Faktor-faktor yang mempengaruhi penentuan lokasi
pabrik adalah sebagai berikut :
1.4.1 Bahan Baku
Bahan baku merupakan kebutuhan utama bagi kelangsungan
produksi suatu pabrik sehingga penyediaan bahan baku sangat
diprioritaskan. KCl direncanakan diperoleh dari impor luar negeri.
6
1.4.2 Sarana Transportasi
Ketersediaan transportasi yang mendukung distribusi produk dan
bahan baku baik melalui laut maupun darat. Sehingga daerah yang
akan dijadikan lokasi pabrik haruslah mempunyai fasilitas
transportasi yang memadai dan biaya untuk transportasi dapat
ditekan sekecil mungkin. Di daerah Jawa Timur, fasilitas
transportasi sangat mendukung, seperti: jalan pantura, jalan tol
Gresik-Surabaya, Pelabuhan Tanjung Perak-Surabaya, serta
Pelabuhan Ketapang-Banyuwangi.
1.4.3 Letak Pasar
Pabrik didirikan untuk memenuhi kebutuhan dalam negeri.
Industri-industri kimia yang menggunakan KClO3 sebagai bahan
baku banyak terdapat di daerah Jawa sehingga pemasaran produk
lebih dekat.
1.4.4 Unit Pendukung (UTILITAS)
Persediaan air untuk kebutuhan pabrik di daerah Gresik tersedia
dalam jumlah yang cukup besar, karena daerah tersebut merupakan
daerah yang cukup dekat dengan aliran sungai.
Untuk kebutuhan seperti listrik dapat dipenui dari PLN, dengan
adanya jaringan PLN transmisi Jawa-Bali dan generator
diupayakan sendiri sedangkan kebutuhan air dipenuhi oleh pihak
7
pengelola kawasan industri Gresik terutama diperoleh dari sumber
air Sungai Brantas dan Sungai Bengawan Solo.
1.4.5 Tenaga Kerja dan Ahli
Tenaga kerja di Indonesia tidak begitu sulit diperoleh, begitu juga
di daerah ini, yang memiliki sumber daya manusia dalam
tingkatan, baik dalam tingkatan sarjana, menengah ataupun buruh
kasar maupun tenaga trampil. Jawa Timur merupakan daerah
industri yang tingkat krpadatan penduduknya tinggi. Selain itu juga
terdapat universitas-universitas ternama sehingga tenaga kerja
berpendidikan tinggi, menengah, maupun tenaga kerja trampil
dapat tercukupi.
1.4.6 Kondisi Tanah dan Daerah
Kondisi tanah yang relatif masih luas dapat merupakan tanah datar,
dengan kondisi iklim yang relatif stabil sepanjang tahun sangat
menguntungkan. Di samping itu, Gresik merupakan salah satu
kawasan industri di Indonesia sehingga pengaturan dan
penanggulangan mengenai dampak lingkungan dapat dilaksanakan
dengan baik. Juga perlu dipilih lokasi pabrik yang masih
memungkinkan untuk pengembangan area pabrik. Hal ini berkaitan
dengan kemungkinan pengembangan pabrik di masa yang akan
datang.
8
BAB II
DESKRIPSI PROSES
2.1 Proses Produksi
Potassium Chlorate atau Potasium Klorat (KClO3) dapat dibuat dengan
beberapa proses dengan bahan baku yang berbeda pula. Untuk menentukan
proses yang paling menguntungkan, kita harus meninjau beberapa proses
dalam pembuatan KClO3.
2.1.1 Tinjauan Proses
1) Proses elektrolisis menggunakan KCl
Dilakukan dengan satu tahap:
KCl(aq) + 3H2O(l) KClO3(aq) + 3H2(g)
2) Proses dengan menembakan gas klorin pada KOH
Dilakukan dengan dua tahap:
3Cl2(g) + 6KOH(aq) KClO3(aq ) + 5KCl(aq) + 3H2O(l)
9
2.1.2 Pemilihan Proses
Tabel 2.1. Daftar harga bahan baku dan produk
Komponen BM
(kg/kmol)
Harga
(US $/kg)
H2(g) 2,016 0,15
Cl2(g) 70,906 0,4
KCl(s) 74.551 0,5
KOH(s) 56,105 1
KClO3(s) 122,548 1,03
(Sumber: Alibaba;indiamart, 2017)
Tabel 2.2. Data entalpi dan energi bebas gibbs bahan baku dan
produk pada 298 K
Komponen Cp
∆𝑯f298
(KJ/mol)
∆𝑮f298
(KJ/mol)
KCl(aq) 0 -100,164 -98,76
H2O(l) 75,3 -285,83 -231,129
Cl2(g) 33,9 - -
KOH(aq) - -482,37 -440,5
(Smith,2001)
Tabel 2.3. Data entalpi dan energi bebas gibbs bahan baku dan produk
Komponen Cp
∆𝑯f298
(KJ/mol)
∆𝑮f298
(KJ/mol)
KClO3(aq) - -870,35 -930,29
KCl(aq) 0 -100,164 -98,76
H2(l) 75,29 0 0
H2O(l) 0 -285,83 -231,129
(Bigler P,1998)
10
1) Proses elektrolisis menggunakan KCl
Tahap Reaksi di dalam reaktor elektrolisis
KCl(aq) + 3H2O(l) KClO3 (aq) + 3H2(g)
Konversi reaksi: 87%
Mol KClO3 = Massa KClO3
BM KClO3 =
30.000.000 𝑘𝑔/𝑡ℎ
122,548 𝑘𝑔/𝑘𝑚𝑜𝑙
= 30,909 kmol/jam
Massa KClO3 = Mol KClO3 × BM KClO3
=30,909Kmol/jam× 122,548 kg/kmol
= 3787,879 kg/jam
Stoikiometri:
KCl 3H2O KClO3 3H2
Mula-mula 35,528 kmol/Jam 106,5828kmol/Jam
Bereaksi 30,909 kmol/Jam 92,727 kmol/Jam
Sisa 4,6186 kmol/Jam 13,85576 kmol/Jam 30,909 kmol/Jam 92,727kmol/Jam
Konversi = Mol KClO3 yang terbentuk
Mol KCl yang di umpankan
87% = 30,909 kmol/jam
Mol KCl
Mol KCl = 30,909 kmol/jam
0,87 = 35,528 kmol/jam
Massa KCl = 35,528 kmol/jam × 74,551 kg/kmol
= 2.648,647 kg/jam
Mol KCl sisa = 4,619 kmol/jam
Massa KCl sisa= 4,619 kmol/jam × 74,551 kg/kmol
= 344,351 kg/jam
11
Mol H2O = 106,584 kmol/jam
Massa H2O = 106,584 kmol/jam ×18,015 kg/kmol
= 1.920,111 kg/jam
Mol H2O sisa = 13,857 kmol/jam
Massa H2O sisa= 15,93 kmol/jam × 18,015 kg/kmol
= 249,634 kg/jam
Mol H2 = 92,727 kmol/jam
Massa H2 = 92,727 kmol/jam × 2,016 kg/kmol
= 45,996 kg/jam
Ditinjau dari segi ekonomi:
Untuk harga jual produk KClO3 selama setahun operasi
Produk KClO3 yang diinginkan = 30.000.000 kg/th
Durasi Produksi per tahun = 330 hari = 7.920 jam
Harga KClO3 = Rp.13.749 /kg
Produksi KClO3 /jam = 3787,879 kg
Harga jual produk KClO3 /jam = Rp. 52.081.326
Harga KClO3 / 1 tahun produksi = Rp. 412.484.100.000,-
Untuk harga bahan baku KCl yang digunakan dalam produksi
Asumsi durasi Start Up = 1 jam
Harga KCl = Rp. 6.675 / kg
KCl yang dibutuhkan = 2.648,647 kg
Modal yang dibutuhkan = Rp. 17.678.394
KCl yang tidak terkonversi = 344,351 kg
12
Maka, untuk 7.919 jam selanjutnya (running)
KCl yang dibutuhkan = 2.304,296 kg
Modal untuk 1 jam running = Rp. 15.380.203
Maka, modal yang harus dikeluarkan untuk produksi selama
setahun (330 hari) yakni:
Modal = Modal start up + ( modal running x 7.919 jam)
= Rp.17.678.394 + (Rp.15.380.203 x 7.919)
= Rp. 121.813.502.658
Maka, dapat diketahui keuntungannya dengan cara:
Harga jual KClO3 / tahun – Modal bahan baku/ tahun
= Rp. 412.484.100.000 - Rp. 121.813.502.658
= Rp. 290.670.597.342,- / tahun
Disimpulkan bahwa dengan menggunakan proses ini, setidaknya
dapat diperoleh keuntungan sebesar kurang-lebih hampir 300
miliyar rupiah/ tahun.
Ditinjau dari segi termodinamika
∆𝐻𝑅 = ∆𝐻𝑓 𝑃𝑟𝑜𝑑𝑢𝑘 − ∆𝐻𝑓 𝑟𝑒𝑎𝑘𝑡𝑎𝑛
∆𝐻𝑅 = ∆𝐻𝑓 + ∫ ∆𝐶𝑝. 𝑑𝑇
𝑇
𝑇0
∆𝐻𝑓 = ∆𝐻𝑓 𝑃𝑟𝑜𝑑𝑢𝑘 − ∆𝐻𝑓 𝑟𝑒𝑎𝑘𝑡𝑎𝑛
∆𝐺𝑅 = ∆𝐻𝑓 −𝑇
𝑇0 (∆𝐻𝑓 − ∆𝐺0) + 𝑅 ∫
∆𝐶𝑝
𝑅𝑑𝑇 − 𝑅𝑇 ∫
∆𝐶𝑝
𝑅
𝑑𝑇
𝑇
𝑇
𝑇0
𝑇
𝑇0
13
Reaksi di dalam reaktor elektrolisis
KCl(aq) + 3H2O(l) KClO3 (aq) + 3H2(l)
∆𝐻𝑓 = 87,304 kj/kmol
∆𝐺𝑓 = -138,143 kj/kmol
Diketahui :
T reaksi : 63oC = 336,15 K
T ref : 25oC = 298,15 K
Tabel 2.4. Entalphi dan Energi bebas gibbs reaksi
Komponen Cp
(kj/kmol)
∆𝑯 r
(KJ/mol)
∆𝑮f
(KJ/mol)
KCl (aq) 1949,4 -26,0868 -244,001
H2O(aq) 75,0868 -282,977 -226,892
KClO3(aq) 3811,4 -866,539 -940,664
H2(g) 75,0866 1,0991 0
Sehingga di dapat entalphi dan energi bebas gibbs:
∆𝐻𝑟 = 11,776 kj/kmol
∆𝐺𝑟 = -15.987 kj/kmol
14
2) Proses dengan menembakkan gas klorin pada KOH
Tahapan reaksi di dalam reaktor Bubble
3Cl2(g) + 6KOH(aq) KClO3(aq) + 5KCl(aq) + 3H2O(l)
Konversi reaksi: 65%
Mol KClO3 = Massa KClO3
BM KClO3
= 30.000.000 𝑘𝑔/𝑡ℎ
122,548 𝑘𝑔/𝑘𝑚𝑜𝑙= 30,909 kmol/jam
Massa KClO3 = Mol KClO3 × BM KClO3
= 30,909Kmol/jam× 122,548 kg/kmol
= 3787,879 kg/jam
Reaksi di reaktor Bubble
3Cl2(g) + 6KOH(aq) KClO3(aq) + 5KCl(aq) + 3H2O(l)
Stoikiometri
3Cl2(g) 6KOH(aq) KClO3(aq) 5KCl(aq) 3H2O(l)
Mula-mula 23,776 kmol/Jam 47,552 kmol/Jam
Bereaksi 15,454 kmol/Jam 30,909 kmol/Jam
Sisa 8,321 kmol/Jam 16,643 kmol/Jam 30,909 kmol/Jam 154,545kmol/Jam 92,727kmol/jam
Konversi = Mol KClO3 yang terbentuk
Mol KOH yang di umpankan
65% = 30,909 kmol/jam
Mol KOH
Mol KOH = 30,909 kmol/jam
0,65 = 47,552 kmol/jam
Massa KOH = 47,552 kmol/jam × 56,105 kg/kmol
= 2.667,922 kg/jam
15
Mol KOH sisa = 16.643 kmol/jam
Massa KOH sisa = 16.643 kmol/jam × 56,105 kg/kmol
= 933,772 kg/jam
Mol Cl2 = 23,776 kmol/jam
Massa Cl2 = 23,776 kmol/jam × 70,906 kg/kmol
= 1.685,872 kg/jam
Mol Cl2 sisa = 8.321,654 kmol/jam
Massa Cl2 sisa = 8.321,654 kmol/jam × 70,906 kg/jam
= 590,055 kg/jam
Ditinjau dari segi ekonomi:
Untuk harga jual produk KClO3 selama setahun operasi
Produk KClO3 yang diinginkan = 30.000.000 kg/th
Durasi Produksi per tahun = 330 hari = 7.920 jam
Harga KClO3 = Rp.13.749 /kg
Produksi KClO3 /jam = 3787,879 kg
Harga jual produk KClO3 /jam = Rp. 52.081.326
Harga KClO3 / 1 tahun produksi = Rp. 412.484.100.000,-
Untuk harga bahan baku KOH dan gas Cl2 yang digunakan dalam
produksi
Asumsi durasi Start Up = 1 jam
Harga KOH = Rp. 13.349 / kg
Harga gas Cl2 = Rp. 5.340 / kg
KOH yang dibutuhkan = 933,772 kg
16
Gas Cl2 yang dibutuhkan = 1.685,872 kg
Modal untuk KOH = Rp. 35.614.094
Modal untuk gas Cl2 = Rp. 9.001.882
Modal yang dibutuhkan = Rp. 44.615.976
KOH yang tidak terkonversi = 933,773 kg
Gas Cl2 tidak terkonversi = 590,055 kg
Maka, untuk 7.919 jam selanjutnya (running)
KOH yang dibutuhkan = 1.734,149 kg
Gas Cl2 yang dibutuhkan = 1.095,817 kg
Modal untuk 1 jam running = Rp. 29.000.384
Maka, modal yang harus dikeluarkan untuk produksi selama
setahun (330 hari) yakni:
Modal = Modal start up + ( modal running x 7.919 jam)
= Rp. 44.615.976 + (Rp. 29.000.384 x 7.919)
= Rp. 229.698.658.485
Maka, dapat diketahui keuntungannya dengan cara:
Harga jual KClO3 / tahun – Modal bahan baku/ tahun
= Rp. 412.484.100.000 - Rp. 229.698.658.485,39
= Rp. 182.785.441.515,- / tahun
Disimpulkan bahwa dengan menggunakan proses ini, setidaknya
mendapat keuntungan sebesar kurang-lebih 180 miliyar rupiah/
tahun.
17
Ditinjau dari segi termodinamika
Reaksi di dalam reaktor Bubble
3Cl2(g) + 6KOH(aq) KClO3(aq) + 5KCl(aq) + H2O(l)
∆𝐻𝑓 = -238,247 kj/kmol
∆𝐺𝑓 = -287,583 kj/kmol
Diketahui :
T reaksi : 70 oC = 343,15 K
T ref : 50oC = 323,15 K
Tabel 2.5. Entalphi dan Energi bebas gibbs reaksi
Komponen Cp
(kj/kmol)
∆𝑯 r
(KJ/mol)
∆𝑮f
(KJ/mol)
KCl (aq) 0 -436,500 -408,500
H2O(aq) 75,5530 -241.800 -228,600
KClO3(aq) 0 -870,350 -930,290
KOH(aq) 0 -232,630 -130.460
Cl2(g) 74,2300 0 0
Sehingga di dapat entalphi dan energi bebas gibbs:
∆𝐻𝑟 = 11,776 kj/kmol
∆𝐺𝑟 = 39.619 kj/kmol
18
2.2 Tinjauan Pemilihan Proses
Tabel 2.6 Hasil Resume pemilihan proses pembentukan KClO3
Parameter
Macam Proses
Bubbling Elektrolisis
Bahan baku utama Cl2 dan KOH KCl
Produk samping KCl dan H2O H2
Fase Reaksi Cair-Gas Cair-Cair
Suhu Operasi
Reaktor
70 ᴏC
Bubble
63 ᴏC
Elektrolisis
Konversi 65% 87%
Estimasi Modal Rp. 229.698.658.485,-/tahun Rp. 121.813.502.658,-/tahun
Estimasi Keuntungan Rp. 182.785.441.515,-/tahun Rp. 290.670.597.342,-/tahun
Toksisitas Bahan Gas Cl2 jika tidak sengaja
terhirup dapat menyebabkan
gangguan sistem perafasan.
KCl jika berkontak pada kulit
dapat menyebabkan iritasi
ringan/ gatal-gatal.
Dari tinjauan proses di atas, maka proses yang dipilih adalah proses
pembentukan Potassium Chlorate dengan proses elektrolisis KCl, dengan
pertimbangan sebagai berikut:
a. Kecenderungan akan bahan baku hanya pada KCl sehingga modal yang
dikeluarkan jauh lebih sedikit
b. Memiliki keuntungan yang lebih besar dengan modal yang lebih sedikit
c. Konversi produk reaktor elektrolisis yang lebih besar
d. Penanganan bahan baku yang lebih mudah dan cenderung lebih aman
19
2.3 Uraian Proses
Pada perencanaan pabrik potassium klorat ini dapat dibagi menjadi 3
unit pabrik, dengan pembagian :
1. Unit penyediaan bahan baku
Bahan baku KCl disimpan didalam silo kemudian dibawa screw
menuju tangki pencampuran untuk dilarutkan dengan air sebelum
dipompa menuju reaktor elektrolisis.
2. Unit Reaksi
Adapun uraian proses pembuatan potassium klorat ini adalah
sebagai berikut:
KCl dalam bentuk padat dengan kadar 99,20 % di larutkan
menggunakan air dan dipanaskan pada suhu 63oC dan tekanan 1
atm di dalam dissolving tank sehingga membentuk larutan kaluim
klorida. Kemudian larutan KCl di pompa menuju Reaktor
Elektrolisis pada suhu 63oC dan tekanan 1 atm sehingga
membentuk larutan KClO3 dan gas H2. Gas H2 keluaran dari reaktor
elektrolisis di simpan di dalam Hidrogen storage tank, yang
sebelumnya diturunkan temperaturnya dari 63oC menjadi -240oC
di condensor dan dinaikkan tekanannya dari 1 atm menjadi 13 atm
di kompresor.
Reaksi yang terjadi di reaktor elektrolisis :
KCl(aq) + 3H2O(l) KClO3(aq) + 3H2(g)
20
3. Unit pemurnian produk
Adapun uraian prosesnya sebagai berikut:
Hasil keluaran reaktor berupaa campuran larutan akan diumpankan
menuju Desaturator agar tingkat saturasi dari campuran tersebut
dapat dikurangi untuk mencegah munculnya kristal-krital
impurities saat nanti memasuki tahap kristalisasi. Kemudian
larutan KClO3 dan larutan-larutan sisa yang tidak bereaksi
diumpankan ke dalam Crystallizer pada suhu 30oC dan tekanan
lebih dari 1 atm. Kemudian keluaran dari Crystalizer dikirim ke
dalam centrifuge untuk dipisahkan antara produk yang diinginkan
dengan larutan yang akan di-recycle kembali ke dalam Dissolving
Tank.
Produk keluaran dari centrifuge akan dikirim ke gudang dan di-
packing sebelum dijual.
21
BAB III
SPESIFIKASI BAHAN BAKU DAN PRODUK
3.1 BAHAN BAKU
Kalium Chloride
Rumus molekul : KCl
Kemurnian : 99,80%
Bentuk fisik : Padat
Warna : putih
Bau : Tidak berbau
Berat Molekul : 74.51 kg/kmol
Melting Point : 770ᴏC
Boiling Point : 1420 ᴏC
Density : 1.984 g/cm3
Kelarutan dalam air : 21.74% (0oC)
25.39% (20oC)
36.05% (100oC)
Kelarutan : larut dalam gliserol, senyawa
alkali sedikit larut dalam
alcohol, tidak dalam eter
Keasaman (pKa) : ~7
22
Suseptibilitas magnetic (x) : -39.0.10-6 cm3/mol
Indeks bias (nD) : 1.4902 (589 nm)
( Perry 7ed : 1999)
Water
Berat molekul : 18,01528 gr/mol
Struktur Molekul : H2O
Kenampakan dan Bau : Cairan Tidak Berwarna (25oC 1
atm) dan tidak Berbau
Titik didih ( oC ) : 100 ( 1 atm )
Titik Leleh ( oC ) : 0 ( 1 atm )
Densitas fasa Cair ( g/cm3 ) : 999,972
Spesific Heat / Cp (J/kg.K) : 35,375
( Sumber : Ulmann, 2005 )
3.2 PRODUK
Potasium Chlorate
Rumus molekul : KClO3
Bentuk fisik : Padat
Warna : putih
Bau : Tidak berbau
Berat Molekul : 122,548 kg/kmol
Boiling point : 400oC (752oF ; 629 K)
Decompose
23
Melting point : 368oC (673oF ; 629 K)
Density : 2.32 g/cm3
Kerentanan magnetic : -42.8.10-6 cm3/mol
Indek Bias : 1.40835
Kelarutan dalam air : 3.13 g/100 mL (0oC)
4.46 g/100 mL (10oC)
8.15 g/100 mL (25oC)
13.21 g/100 mL (40oC)
53.51 g/100 mL (100oC)
183 g/100 mL (190oC)
2930 g/100 mL (330oC)
Struktur Kristal : monoklinik
Titik nyala : 400oC (752oF ; 673 K)
(Sumber : MSDS, 2015)
Hydrogen
Rumus molekul : H2
Bentuk fisik : Gas
Warna : Tidak berwarna
Bau : Tidak berbau
Berat Molekul : 2,16 kg/kmol
Melting Point : 13.99 K (-259.16oC ;
-434.49oF)
BAB X
SIMPULAN DAN SARAN
10.1. Simpulan
Berdasarkan hasil analisis ekonomi yang telah dilakukan terhadap
Prarancangan Pabrik Potassium Chlorate dengan kapasitas 30.000 ton/tahun
dapat diambil kesimpulan sebagai berikut:
1. Percent Return on Investment (ROI) sebelum pajak 25,16 % dan sesudah
pajak sebesar 20,13 %.
2. Pay Out Time (POT) sesudah pajak 3,09 tahun.
3. Break Even Point (BEP) sebesar 46,21 % dan Shut Down Point (SDP)
sebesar 25,90 %, yakni batasan kapasitas produksi sehingga pabrik harus
berhenti berproduksi karena merugi.
4. Interest Rate of Return (IRR) sebesar 24 %, lebih besar dari suku bunga
bank saat ini, sehingga investor akan lebih memilih untuk menanamkan
modalnya ke pabrik ini daripada ke bank.
153
10.2. Saran
Berdasarkan pertimbangan hasil analisis ekonomi di atas, maka dapat
diambil kesimpulan bahwa Prarancangan Pabrik Potassium Chlorate dengan
kapasitas 30.000 ton/tahun layak untuk dikaji lebih lanjut dari segi proses
maupun ekonominya.
DAFTAR PUSTAKA
Anonimous. 2017. Peta Provinsi Gersik, Jawa Timur. Google Maps, 2017.
Diakses pada 20 November 2017 .
Anonimous. 2016. Kurs BI. (www.bi.go.id Desember 2017). Di akses Desember
2017
Alibaba Group. 2017. Product Price. http://www.alibaba.com. Diakses pada 27
September 2017.
Bachus, L and Custodio, A. 2003. Know and Understand CentrifugaI Pumps.
Bachus Company, Inc. Oxford: UK.
Badan Pusat Statistik, 2017, Statistic Indonesia, www.bps.go.id, Indonesia
Diakses 17 September 2017.
Banchero, Julius T., and Walter L. Badger. 1955. Introduction to Chemical
Engineering. McGraw Hill : New York.
Wayne E. Brooks, 1982. Continuous Process for the Direct Conversion of
Potassium Chloride to Potassium Chlorate by Elektrolisis, Philipihina.
Boonsongsup, L., Lisa, K., and Jr. Frederick, W.J. 1997. Kinetics of the Sulfation
of NaCl at Combustion Conditions. Department of Chemical Engineering,
Oregon State University. Corvallis. Oregon: 97331
Brown, G.George. 1950. Unit Operation 6ed. Wiley & Sons; USA.
Brownell, Lloyd E., and Edwin H. Young. 1959. Process Equipment Design. John
Wiley & Sons, Inc. : New York.
Cheremisinoff, N.P. 2002. Handbook of Water and Wastewater Treatment
Technologies. Butterworth-Heinemann: USA.
Coulson J.M., and J. F. Richardson. 2005. Chemical Engineering 4th edition.
Butterworth-Heinemann : Washington.
Couper, J.R. and Penney, W.R. 2005. Chemical Process Equipment Selection and
Design 2nd ed. Elsevier Inc.:USA.
Fogler, H. Scott. 1999. Elements of Chemical Reaction Envgineering. Prentice
Hall International Inc. : United States of America.
Garrett, Donald E. 2001. Sodium Sulfate Handbook of Deposits, Processing,
Properties, and Use. Academic Press: USA.
Geankoplis, Christie J. 1993. Transport Processes and Unit Operations 3rd
edition. Prentice Hall : New Jersey.
Goldberg, R.N. and Parker, V.B. 1985. Thermodynamics of Solution of S02(g) in
Water and of Aqueous Sulfur Dioxide Solutions. National Bureau of
Standards, Gaithersburg, MD: 20899
Himmeblau, David. 1996. Basic Principles and Calculation in Chemical
Engineering, Prentice Hall Inc, New Jersey.
Kern, Donald Q. 1965. Process Heat Transfer. Mcgraw-Hill Co. : New York.
Kirk, R.E and Othmer, D.F. 2006. Encyclopedia of Chemical Technologi, 4nd ed.,
vol. 17. John Wiley and Sons Inc. New York.
Levenspiel, Octave. 1995. Chemical Reaction Engineering 2nd edition. John
Wiley & Sons, Inc. : New York.
Marcelmulder, 1996 .Basic Principle membrane tecnology
Mc Cabe, W.L. and Smith, J.C. 1985. Operasi Teknik Kimia. Erlangga: Jakarta.
Megyesy, E.F. 1983. Pressure Vessel Handbook. Pressure Vessel Publishing Inc.,
USA.
Mullin, J.W. 2001. Crystallization 4th edition. Reed Educational and Professional
Publishing Ltd. Oxford: London.
Perry, Robert H., and Don W. Green. 1999. Perry’s Chemical Engineers’
Handbook 7th edition. McGraw Hill : New York.
Perry, Robert H., and Don W. Green. 2008. Perry’s Chemical Engineers’
Handbook 8th edition. McGraw Hill : New York.
Powell, S. 1954. Water Conditioning for Industry, Ed. 1st. Mc Graw Hill Book
Company : London.
Smith, J.M., H.C. Van Ness, and M.M. Abbott. 2001. Chemical Engineering
Thermodynamics 6th edition. McGraw Hill : New York.
Timmerhaus, Klaus D., Max S. Peters, and Ronald E. West. 1991. Plant Design
an Economic for Chemical Engineering 3ed. McGraww-Hill Book Company:
New York.
Timmerhaus, Klaus D., Max S. Peters, and Ronald E. West. 2002. Plant Design
and Economics for Chemical Engineers 5th edition. McGraw-Hill : New
York.
Ulmann. 2007. Ulmann’s Encyclopedia of IndustrialChemistry. VCH
Verlagsgesell Scahft. Wanheim: Germany.