PRARANCANGAN PABRIK SODIUM NITRAT DARI SODIUM

KLORIDA DAN ASAM NITRAT KAPASITAS 50.000 TON PER TAHUN

Halaman Judul

Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan Meraih Gelar Sarjana Teknik

Strata Satu Pada Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik

Universitas Muhammadiyah Surakarta

Oleh :

Muslimah Dwi Mulyati

D 500 100 048

Dosen Pembimbing :

Rois Fatoni, S.T., M.Sc., Ph.D

Kun Harismah, Ph.D

PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA

SURAKARTA

2015

ii

HALAMAN PENGESAHAN

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA

FAKULTAS TEKNIK

PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA

Nama : Muslimah Dwi Mulyati

NIM : D 500 100 048

Judul Tugas Akhir : Prarancangan Pabrik Sodium Nitrat dari Sodium Klorida

dan Asam Nitrat Kapasitas 50.000 Ton per Tahun

Dosen Pembimbing : 1. Rois Fatoni, S.T., M.Sc., Ph.D

2. Kun Harismah, Ph.D

Surakarta, Juli 2015

Menyetujui,

Pembimbing I

Rois Fatoni, S.T., M.Sc., Ph.D

NIK. 892

Pembimbing II

Kun Harismah, Ph.D

NIK. 402

Mengetahui,

Ketua Program Studi

Teknik Kimia

Rois Fatoni, S.T., M.Sc., Ph.D

NIK. 892

iii

PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA

FAKULTAS TEKNIK

PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA

Saya yang bertanda tangan di bawah ini:

Nama : Musllimah Dwi Mulyati

NIM : D 500 100 048

Program Studi : S1 Teknik Kimia

Judul Skripsi : Prarancangan Pabrik Sodium Nitrat dari Sodium Klorida dan

Asam Nitrat Kapasitas 50.000 Ton per Tahun

Menyatakan dengan sebenarnya bahwa skripsi yang saya buat ini, adalah

hasil karya saya sendiri, kecuali kutipan-kutipan dan ringkasan-ringkasan yang

dirujuk dari sumbernya.

Surakarta, Juli 2015

Penulis

iv

INTISARI

Pabrik sodium nitrat dengan bahan baku sodium klorida dan asam nitrat

dengan kapasitas 50.000 ton per tahun direncanakan beroperasi selama 330 hari

per tahun. Proses pembuatan NaNO3 dengan cara sintesis NaCl dengan HNO3

pada suhu 60oC dan tekanan 1 atm di dalam reaktor alir tangki berpengaduk

dengan kondisi isothermal.

Kebutuhan NaCl untuk pabrik ini sebesar 4.745,6101 kg/jam dan HNO3

6.499,3394 kg/jam. Produk yang dihasilkan berupa NaNO3 sebanyak 6.313,1313

kg/jam. Dengan memperhatikan beberapa faktor seperti aspek penyediaan bahan

baku, transportasi, tenaga kerja, utilitas, serta pemasaran, maka lokasi pabrik yang

cukup strategis adalah Cilegon, Banten untuk didirikan pada tahun 2020. Unit

pendukung proses didirikan untuk menunjang proses produksi yang terdiri dari

unit penyediaan air, steam, tenaga listrik, penyediaan bahan bakar, serta unit

pengolahan limbah. Agar mutu bahan baku dan kualitas produk tetap terkendali,

maka keberadaan laboratorium sangat diperlukan. Dalam pabrik NaNO3 ini

mempunyai tiga buah laboratorium, yaitu laboratorium analitik, laboratorium

fisik, serta laboratorium penelitian dan pengembangan. Bentuk perusahaan adalah

Perseroan Terbatas (PT) dengan struktur organisasi line and staff. Sistem kerja

karyawan berdasarkan pada pembagian jam kerja yang terdiri dari karyawan shift

dan non shift dengan jumlah karyawan 246 orang.

Pabrik NaNO3 ini menggunakan modal tetap sebesar

Rp484.289.074.121,00 dan modal kerja sebesar Rp62.571.505.321,00. Dari

analisis ekonomi terhadap pabrik ini menunjukkan keuntungan sebelum pajak

Rp192.735.305.084,00 per tahun setelah dipotong pajak 25% keuntungan

mencapai Rp144,551.478.813,00. Percent Return On Investment (ROI) sebelum

pajak 39,80% dan setelah pajak 29,85%. Pay Out Time (POT) sebelum pajak 2,09

tahun dan setelah pajak 2,64 tahun. Break Even Point (BEP) sebesar 45,91%, dan

Shut Down Point (SDP) sebesar 28,41% dan Discounted Cash Flow (DCF)

terhitung sebesar 31,81%. Dari data analisis kelayakan di atas disimpulkan, bahwa

pabrik ini menguntungkan dan layak untuk didirikan.

v

MOTTO

“Jadikanlah sabar dan sholat sebagai penolongmu. Dan sesungguhnya yang

demikian itu sungguh berat kecuali bagi orang-orang yang khusyu”

(terjemahan QS. Al Baqarah: 45)

Rasulullah SAW bersabda: “Barang siapa menempuh jalan yang padanya dia

menuntut ilmu, maka Allah telah menuntunnya jalan ke surga”

(terjemahan HR. Muslim)

“Sesungguhnya Allah tidak akan merubah nasib suatu kaum sehingga mereka

merubah nasib mereka sendiri” (Ar-Ra’d: 11)

“Berusaha dan berdoa secara sungguh-sungguh dan serahkan hasilnya kepada

Allah SWT”

“Ketika kenyataan tak sejalan dengan harapanmu, ingatlah pada-Nya dan Dia

akan menyiapkan rencana hebat-Nya untukmu”

vi

PERSEMBAHAN

Segala puji syukur selalu tercurah kepada-Mu Yaa Allah atas segala nikmat dan

karunia-Mu penulis dapat menyelesaikan karya ini.

Karya ini saya persembahkan untuk:

Ibu dan Ayah, cinta dan kasih sayangmu selalu menyejukkan hatiku. Doa

dan ridhomu memudahkan setiap langkah-langkah perjuanganku. Terima

kasih telah membesarkan aku dengan penuh cinta dan kasih sayang yang

tulus. Terima kasih atas segala pengorbanan Ibu dan Ayah, aku sayang

kalian, aku selalu berdoa agar selalu diberikan kesehatan, dan kasih sayang

oleh Allah SWT dan Allah senantiasa bersama Ibu dan Ayah. Aamiin.

Keluarga besarku, terima kasih untuk semua dukungan, semangat, doa dan

perhatian kalian hingga hari ini. Motivasi yang kalian berikan selalu

membuatku bersemangat agar aku segera lulus.

Partnerku Nur Isnaini, terima kasih telah menjadi partnerku untuk penelitian

dan TPP. Terima kasih untuk kesabaran, persahabatan, kerjasama dan semua

hal yang telah kita lalui bersama dalam perjuangan kita meskipun banyak

batu sandungan, semoga Allah selalu menjaga dan melindungimu kawan.

Aamiin.

Sahabat-shabatku, Etty, Yenni, akhirnya kita lulus kawan, terima kasih

untuk kebersamaan dalam perjuangan ini. Juga untuk Aulia dan Sinta terima

kasih untuk tetap mendoakan dan mendukungku.

Temen-teman Teknik Kimia 2010 yang telah bersama-sama dalam

perkuliahan yang menyenangkan. Terima kasih atas doa dan semangat dari

kalian semua.

Teman-teman BEM FT 2013, terima kasih untuk kebersamaan dan

persahabatan kalian semua, semoga persahabatan kita akan tetap terjalin

meski kita tidak lagi di BEM FT kawan.

vii

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT atas limpahan rahmat,

taufik dan hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir

dengan judul “Prarancangan Pabrik Sodium Nitrat dari Sodium Klorida dan Asam

Nitrat Kapasitas 50.000 Ton/Tahun”. Sholawat serta salam selalu penulis haturkan

kepada Nabi Besar Muhammad SAW yang kita nantikan syafa’atnya di Yaumul

Qiyamah nanti.

Tugas Prarancangan Pabrik merupakan salah satu syarat yang wajib

ditempuh untuk menyelesaikan program strata 1 di Program Studi Teknik Kimia,

Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah Surakarta.

Pada kesempatan 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. Rois Fatoni, S.T., M.Sc., Ph.D., sebagai dosen pembimbing I

2. Kun Harismah, Ph.D., sebagai dosen pembimbing II

3. Seluruh dosen dan staf Teknik Kimia Universitas Muhammadiyah Surakarta

4. Segenap civitas akademika dan teman-teman mahasiswa Teknik Kimia FT

UMS khususnya angkatan 2010.

Penulis berharap semoga laporan ini bermanfaat bagi semua pihak yang

membaca.

Surakarta, Juni 2015

Penulis

viii

DAFTAR ISI

Halaman Judul ....................................................................................................... i

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

PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI ............................................................. iii

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

MOTTO ................................................................................................................. v

PERSEMBAHAN ................................................................................................. vi

KATA PENGANTAR ......................................................................................... vii

DAFTAR ISI ....................................................................................................... viii

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

DAFTAR GAMBAR .......................................................................................... xiii

BAB I PENDAHULUAN ...................................................................................... 1

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

1.2 Kapasitas Pabrik ................................................................................... 2

1.2.1 Proyeksi Kebutuhan Sodium Nitrat di Indonesia .......................... 2

1.2.2 Kapasitas Pabrik Minimal dan Maksimal di Luar Negeri ............. 3

1.2.3 Ketersediaan Bahan Baku .............................................................. 3

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

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

1.4.1 Macam-macam Proses ................................................................... 7

1.4.2 Kegunaan Produk .......................................................................... 8

1.4.3 Sifat Fisis dan Kimia Bahan Baku dan Produk ............................. 9

1.4.4 Tinjauan Proses............................................................................ 11

BAB II DESKRIPSI PROSES ........................................................................... 12

2.1 Spesifikasi Bahan Baku dan Produk ................................................... 12

2.1.1 Bahan Baku.................................................................................. 12

2.1.2 Produk Utama .............................................................................. 12

2.1.3 Produk Samping .......................................................................... 12

2.2 Konsep Proses ..................................................................................... 13

2.2.1 Mekanisme Reaksi ....................................................................... 13

2.2.2 Tinjauan Kinetika ........................................................................ 13

2.2.3 Tinjauan Termodinamika ............................................................ 14

2.2.4 Kondisi Operasi ........................................................................... 16

ix

2.3 Tahapan Proses ................................................................................... 16

2.4 Neraca Massa dan Neraca Panas ........................................................ 18

2.4.1 Neraca Massa ............................................................................... 18

2.4.2 Neraca Panas ................................................................................ 21

2.5 Tata Letak Peralatan ........................................................................... 23

2.5.1 Tata Letak Pabrik ......................................................................... 23

2.5.2 Tata Letak Peralatan Proses ......................................................... 27

BAB III SPESIFIKASI ALAT PROSES .......................................................... 29

3.1 Spesifikasi Alat Utama ....................................................................... 29

3.1.1 Mixer ............................................................................................ 29

3.1.2 Reaktor......................................................................................... 29

3.1.3 Evaporator ................................................................................... 30

3.1.4 Kristaliser..................................................................................... 30

3.1.5 Centrifuge .................................................................................... 31

3.1.6 Rotary Dryer ................................................................................ 31

3.1.7 Menara Distilasi ........................................................................... 31

3.2 Spesifikasi Alat Penunjang ................................................................. 32

3.2.1 Silo ............................................................................................... 32

3.2.2 Tangki .......................................................................................... 33

3.2.3 Boiler ........................................................................................... 33

3.2.4 Conveyor ...................................................................................... 33

3.2.5 Blower .......................................................................................... 33

3.2.6 Pompa .......................................................................................... 34

3.2.7 Screw Conveyor ........................................................................... 34

3.2.8 Hopper ......................................................................................... 35

3.2.9 Accumulator................................................................................. 35

3.2.10 Kompresor ................................................................................... 35

3.2.11 Kondensor .................................................................................... 36

3.2.12 Heat Exchanger ........................................................................... 36

BAB IV UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM .............. 37

4.1 Unit Pendukung Proses ....................................................................... 37

4.1.1 Unit Pengadaan Air ..................................................................... 37

4.1.2 Unit Pengadaan Steam ................................................................. 42

4.1.3 Unit Pengadaan Udara Tekan ...................................................... 44

x

4.1.4 Unit Pengadaan Listrik ................................................................ 45

4.1.5 Unit Pengadaan Bahan Bakar ...................................................... 48

4.2 Laboratorium ...................................................................................... 48

4.2.1 Laboratorium Fisik ...................................................................... 49

4.2.2 Laboratorium Analitik ................................................................. 50

4.2.3 Laboratorium Penelitian dan Pengembangan .............................. 50

4.2.4 Analisa Air ................................................................................... 50

4.3 Unit Pengolahan Limbah .................................................................... 51

BAB V MANAJEMEN PERUSAHAAN .......................................................... 55

5.1 Bentuk Perusahaan .............................................................................. 55

5.2 Struktur Organisasi ............................................................................. 55

5.3 Tugas dan Wewenang ......................................................................... 58

5.3.1 Pemegang Saham ......................................................................... 58

5.3.2 Dewan Komisaris ........................................................................ 58

5.3.3 Dewan Direksi ............................................................................. 59

5.3.4 Staf Ahli ....................................................................................... 59

5.3.5 Penelitian dan Pengembangan (Litbang) ..................................... 59

5.3.6 Kepala Bagian .............................................................................. 60

5.3.7 Kepala Seksi ................................................................................ 62

5.4 Pembagian Jam Kerja Karyawan ........................................................ 62

5.4.1 Karyawan Non Shift ..................................................................... 62

5.4.2 Karyawan Shift ............................................................................ 62

5.5 Status Karyawan dan Sistem Upah ..................................................... 64

5.6 Penggolongan Jabatan, Jumlah Karyawan, dan Gaji .......................... 64

5.6.1 Penggolongan Jabatan ................................................................. 64

5.6.2 Jumlah Karyawan dan Gaji .......................................................... 64

5.7 Kesejahteraan Sosial Karyawan.......................................................... 66

5.8 Kesehatan dan Keselamatan Kerja ..................................................... 66

5.9 Manajemen Produksi .......................................................................... 67

5.9.1 Perencanaan Produksi .................................................................. 67

5.9.2 Pengendalian Produksi ................................................................ 68

BAB VI ANALISIS EKONOMI ........................................................................ 69

6.1 Dasar Perhitungan ............................................................................... 69

6.2 Perhitungan Biaya ............................................................................... 71

xi

6.2.1 Investasi Modal (Capital Investment) .......................................... 71

6.2.2 Biaya Produksi (Manufacturing Cost) ......................................... 72

6.2.3 Pegeluaran Umum (General Expenses) ....................................... 72

6.3 Analisis Kelayakan ............................................................................. 72

6.3.1 Percent Return On Investment (ROI) .......................................... 72

6.3.2 Pay Out Time (POT) .................................................................... 73

6.3.3 Break Even Point (BEP) .............................................................. 73

6.3.4 Shut Down Point (SDP) ............................................................... 73

6.3.5 Discounted Cash Flow................................................................. 73

6.4 Hasil Perhitungan ................................................................................ 74

6.4.1 Total Fixed Capital Investment ................................................... 74

6.4.2 Working Capital .......................................................................... 74

6.4.3 Total Capital Investment (TCI) ................................................... 74

6.4.4 Direct Manufacturing Cost .......................................................... 75

6.4.5 Indirect Manufacturing Cost ....................................................... 75

6.4.6 Fixed Manufacturing Cost ........................................................... 75

6.4.7 Total Manufacturing Cost (TMC) ............................................... 75

6.4.8 General Expenses ........................................................................ 76

6.4.9 Total Production Cost (TPC) ...................................................... 76

6.4.10 Perhitungan Keuntungan Produksi .............................................. 76

6.4.11 Analisis Kelayakan ...................................................................... 76

6.5 Kesimpulan ......................................................................................... 79

DAFTAR PUSTAKA ......................................................................................... xiv

LAMPIRAN ........................................................................................................ xvi

xii

DAFTAR TABEL

Tabel 1.1 Data impor NaNO3 di Indonesia ............................................................. 2

Tabel 1.2 Kapasitas produksi sodium nitrat konvensional ..................................... 3

Tabel 2.1 Harga ∆𝐻𝑓° dan ∆𝐺𝑓° ............................................................................. 14

Tabel 2.2 Neraca massa pada Mixer (M-121) ....................................................... 19

Tabel 2.3 Neraca massa pada Reaktor (R-101) ..................................................... 19

Tabel 2.4 Neraca massa pada Evaporator 1 (V-101) ............................................ 19

Tabel 2.5 Neraca massa pada Kristaliser (S-101) ................................................. 19

Tabel 2.6 Neraca massa pada Centrifuge (H-141) ................................................ 20

Tabel 2.7 Neraca massa pada Rotary Dryer (B-121) ............................................ 20

Tabel 2.8 Neraca massa pada Evaporator 2 (V-102) ............................................ 20

Tabel 2.9 Neraca massa pada Menara Distilasi (D-111)....................................... 20

Tabel 2.10 Neraca panas pada Mixer (M-121) ...................................................... 22

Tabel 2.11 Neraca panas pada Reaktor (R-101) ................................................... 22

Tabel 2.12 Neraca panas pada Evaporator 1 (V-101) .......................................... 22

Tabel 2.13 Neraca panas pada Kristaliser (S-101) ................................................ 22

Tabel 2.14 Neraca panas pada Centrifuge (H-141) ............................................... 23

Tabel 2.15 Neraca panas pada Rotary Dryer (B-121) ........................................... 23

Tabel 2.16 Neraca panas pada Evaporator 2 (V-102) .......................................... 23

Tabel 2.17 Neraca panas pada Menara Distilasi (D-111) ..................................... 23

Tabel 2.18 Perincian luas tanah sebagai bangunan pabrik .................................... 27

Tabel 4.1 Kebutuhan air pendingin ....................................................................... 41

Tabel 4.2 Kebutuhan air proses ............................................................................. 41

Tabel 4.3 Kebutuhan air untuk steam ................................................................... 42

Tabel 4.4 Kebutuhan air konsumsi umum dan sanitasi ........................................ 42

Tabel 4.5 Kebutuhan listrik untuk keperluan proses ............................................. 45

Tabel 4.6 Kebutuhan listrik untuk keperluan utilitas ............................................ 46

Tabel 4.7 Jumlah Lumen berdasarkan luas bangunan .......................................... 46

Tabel 4.8 Jumlah Lumen berdasarkan luas bangunan (lanjutan) .......................... 47

Tabel 4.9 Total kebutuhan listrik pabrik ............................................................... 47

Tabel 5.1 Jadwal pembagian kelompok shift ........................................................ 63

Tabel 5.2 Jumlah karyawan menurut jabatannya .................................................. 65

Tabel 5.3 Perician golongan dan gaji karyawan ................................................... 65

Tabel 6.1 Cost index chemical plant ..................................................................... 70

Tabel 6.2 Total fixed capital investment ............................................................... 74

Tabel 6.3 Working capital ..................................................................................... 74

Tabel 6.4 Direct manufacturing cost .................................................................... 75

Tabel 6.5 Indirect manufacturing cost .................................................................. 75

Tabel 6.6 Fixed manufacturing cost ..................................................................... 75

Tabel 6.7 Total manufacturing cost ...................................................................... 75

Tabel 6.8 General expenses .................................................................................. 76

Tabel 6.9 Analisis kelayakan ................................................................................ 78

xiii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1 Data impor NaNO3 di Indonesia ............................................................ 2

Gambar 2 Peta Provinsi Banten .............................................................................. 7

Gambar 3 Tata letak pabrik ................................................................................... 26

Gambar 4 Tata letak peralatan proses ................................................................... 28

Gambar 5 Diagram alir pengolahan air sungai ..................................................... 38

Gambar 6 Blok diagram instalasi pengolahan air limbah (IPAL)......................... 54

Gambar 7 Struktur organisasi pabrik NaNO3 ....................................................... 58

Gambar 8 Hubungan tahun dengan cost index ...................................................... 71

Gambar 9 Grafik analisis kelayakan ..................................................................... 78