PRA-RANCANGAN PABRIK TEMBAGA SULFAT DARI TEMBAGA DAN ASAM SULFAT KAPASITAS TON/TAHUN

Transkripsi

1 PRA-RANCANGAN PABRIK TEMBAGA SULFAT DARI TEMBAGA DAN ASAM SULFAT KAPASITAS TON/TAHUN (Perancangan Kristalizer (CR-301)) (Skripsi) Oleh YUNITA JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS LAMPUNG BANDAR LAMPUNG 2016

2 ABSTRAK PRARANCANGAN PABRIK TEMBAGA SULFAT DARI TEMBAGA DAN ASAM SULFAT KAPASITAS TON/TAHUN (Perancangan Kristalizer-301 (CR-201)) Oleh YUNITA Pabrik Tembaga Sulfat berbahan baku Tembaga dan Asam Sulfat, direncanakan didirikan di Gresik, Jawa Timur. Pendiriaan pabrik berasarkan atas pertimbangan akan ketersediaan bahan baku, sarana transportasi yang memadai, tenaga kerja yang mudah didapatkan dan kondisi lingkungan. Pabrik direncanakan memproduksi Tembaga Sulfat sebanyak ton/tahun, dengan waktu operasi 24 jam/hari, 330 hari/tahun. Bahan baku yang digunakan adalah Tembaga sebanyak 1.016,826 kg/jam dan Sulfur sebanyak 523,091 kg/jam. Penyediaan kebutuhan utilitas pabrik terdiri dari unit pengadaan air, pengadaan listrik, pengadaan udara instrument, pengadaan refrigerant, dan pengadaan steam. Bentuk perusahaan adalah Perseroan Terbatas (PT) menggunakan struktur organisasi line dan staff dengan jumlah karyawan sebanyak 175 orang. Dari analisis ekonomi diperoleh: Fixed Capital Investment (FCI) = Rp Working Capital Investment (WCI) = Rp Total Capital Investment (TCI) = Rp Break Even Point (BEP) = 53,8 % Shut Down Point (SDP) = 29,7 % Pay Out Time before taxes (POT) b = 0,98 tahun Pay Out Time after taxes (POT) a = 1,19 tahun Return on Investment before taxes (ROI) b = 78,35 % Return on Investment after taxes (ROI) a = 62,68 % Discounted cash flow (DCF) = 57,8 % Mempertimbangkan paparan di atas, sudah selayaknya pendirian pabrik Tembaga Sulfat ini dikaji lebih lanjut, karena merupakan pabrik yang menguntungkan dan mempunyai masa depan yang baik.

3 ABSTRACT MANUFACTURING OF COPPER SULFATE FROM COPPER AND SULFURIC ACID WITH CAPACITY TONS/YEAR (Design of Crystallizer-301 (RE-301)) By YUNITA Copper Sulfate plant with raw materials, copper and sulfuric acid is planned to be built in Gresik, East Java. Establishment of this plant is based on some consideration due to the raw material resourcess, the transportation, the labors availability and also the environmental condition. This plant is meant to produce 35,000 tons/year with 330 working days in a year. The raw materials used consist of 1.016,826 kg/hour of copper and 523,091 kg/hour of sulfur. The utility units consist of water supply system, power generation system, air supply system, refrigerant supply system, and steam supply system. The bussines entity form is Limited Liability Company ( Ltd) using line and staff organizational structure with 175 labors. From the economic analysis, it is obtained that: Fixed Capital Investment (FCI) = Rp Working Capital Investment (WCI) = Rp Total Capital Investment (TCI) = Rp Break Even Point (BEP) = 53,8 % Shut Down Point (SDP) = 29,7 % Pay Out Time before taxes (POT) b = 0,98 tahun Pay Out Time after taxes (POT) a = 1,19 tahun Return on Investment before taxes (ROI) b = 78,35 % Return on Investment after taxes (ROI) a = 62,68 % Discounted cash flow (DCF) = 57,8 % Considering the summary above, it is proper to study the establishment of Copper Sulfate plant further, because the plant is profitable and has good prospects.

4 PRARANCANGAN PABRIK TEMBAGA SULFAT DARI TEMBAGA DAN ASAM SULFAT KAPASITAS TON/TAHUN (Tugas Khusus Kristalizer (CR-301)) Oleh YUNITA Skripsi 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 2016

5

6

7

8 RIWAYAT HIDUP Penulis dilahirkan di Cimahi, pada tanggal 5 Juni 1993, sebagai anak ke enam dari sembilan bersaudara, dari pasangan Bapak M Sinambela dan Ibu R Sihombing. Penulis menyelesaikan pendidikan Sekolah Dasar di SD Negeri Cigugur Tengah, Cimahi pada tahun 2004, Sekolah Menengah Pertama di SMP PGRI 5 Cimahi pada tahun 2007, dan Sekolah Menengah Umum di SMA Negeri 3 Cimahi pada tahun Pada tahun 2010, penulis terdaftar sebagai Mahasiswa Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Lampung melalui Seleksi Nasional Masuk Perguruan Tinggi Negeri (SNMPTN) Pada tahun 2014, penulis melakukan Kerja Praktek di PT Pupuk Sriwidjaya Palembang, Sumatera Selatan dengan Tugas Khusus Evaluasi Kinerja Absorber (201-E) Pabrik Amonia Plant III Selain itu, penulis melakukan penelitian dengan judul Pengaruh Delignifikasi Bagas Terhadap Sifat Mekanik Komposit Poliester Alifatik (PLA), pada tahun 2014.

9 MOTTO There s nothing to be unable to do, Keep on doing the best to find out, Keep on working hard to reach the dreams, Where there s a will, there s a way, There will be nothing to lose. In The Name of Jesus..

10 Sebuah Karya kecilku... Dengan segenap hati kupersembahkan tugas akhir ini kepada: Tuhan Yesus Kristus, Atas kehendak-nya semua ini ada Atas berkat-nya semua ini aku dapatkan Atas kekuatan dari-nya aku bisa bertahan. Orang tuaku sebagai tanda baktiku, terima kasih atas segalanya, doa, kasih sayang, pengorbanan, dan ketulusannya. Ini hanyalah setitik balasan yang tidak bisa dibandingkan dengan berjuta-juta pengorbanan dan kasih sayang yang tidak setara dengan apapun di dunia ini. Abang, Kakak dan Adikku atas segalanya, do a, kasih sayang dan dukungan. Para pengajar sebagai tanda hormatku, terima kasih atas ilmu yang telah diberikan. Serta tak lupa kupersembahkan kepada Almamaterku tercinta, semoga kelak berguna dikemudian hari.

11 SANWACANA Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yesus yang telah memberikan berkat dan kasih-nya, sehingga tugas akhir ini dengan judul Prarancangan Pabrik Tembaga Sulfat dari Tembaga dan Asam Sulfat kapasitas ton/tahun dapat diselesaikan dengan baik. Tugas akhir ini disusun dalam rangka memenuhi salah satu syarat guna memperoleh derajat kesarjanaan (S-1) di Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Lampung. Penyusunan tugas akhir ini tidak lepas dari bantuan dan dukungan dari beberapa pihak. Oleh karena itu penulis mengucapkan terima kasih kepada: 1. Ibu Simparmin Br. Ginting, S.T., M.T., selaku Dosen Pembimbing I, yang telah memberikan ilmu, pengarahan, bimbingan, kritik dan saran selama penyelesaian tugas akhir. Semoga ilmu bermanfaat yang diberikan dapat berguna dikemudian hari. 2. Ibu Dr. Herti Utami, S.T.,M.T., selaku Dosen Pembimbing II, yang telah memberikan ilmu, pengarahan, bimbingan, kritik dan saran selama penyelesaian tugas akhir. Semoga ilmu bermanfaat yang diberikan dapat berguna dikemudian hari. 3. Bapak Taharuddin, S.T., M.Sc. dan Ibu Lia Lismeri, S.T., M.T., selaku Dosen Penguji yang telah memberikan kritik dan saran, juga selaku dosen atas semua ilmu yang telah penulis dapatkan.

12 4. Seluruh Dosen Teknik Kimia Universitas Lampung, atas semua ilmu dan bekal masa depan yang akan selalu bermanfaat. 5. Keluargaku tercinta, Bapa dan Mama, atas segala dukungan, pengorbanan, doa, cinta dan kasih sayang yang selalu mengiringi di setiap langkahku. Abang, Kakak dan Adikku, atas do a, dukungan, bantuan dan kasih sayang. Semoga Tuhan Yesus memberikan perlindungan dan Kasih-Nya. 6. Ridho Hasyanah selaku rekan seperjuangan yang telah membantu penulis dalam penyelesaian laporan tugas akhir. 7. Sahabat terbaikku: debora, siska, bulan, novrit, tri yuni, nico, kakak-kakak serta adik-adik angkatan: ka tosty, bang nuel, ka lidia, ka yuli, merry, ricky, raynal, nilam, jennifer, elliza, rica, tata, lia, siska, linda, serta teman-teman seperjuangan di teknik kimia angkatan Terimakasih atas bantuan dan dukungannya selama penulis menyelesaikan tugas akhir ini. 8. Semua pihak yang telah membantu dalam penyusunan tugas akhir ini. Semoga Tuhan membalas kebaikan mereka terhadap penulis dan semoga skripsi ini berguna di kemudian hari. Bandar Lampung, September 2016 Penulis, Yunita

13 DAFTAR ISI DAFTAR TABEL DAFTAR GAMBAR I. PENDAHULUAN Halaman 1.1. Latar Belakang Kegunaan Produk Lokasi Pabrik Analisis Peluang dan Pasar... 2 II. DESKRIPSI PROSES 2.1. Pembuatan Tembaga sulfat dengan HNO 3 sebagai pelarut Cu... 7 a. Tinjauan termodinamika... 7 b. Tinjauan ekonomi Pembuatan Tembaga sulfat dengan H 2 O 3 sebagai pelarut Cu a. Tinjauan termodinamika b. Tinjauan ekonomi Uraian Proses Menggunakan HNO 3 sebagai pelarut Cu III. SPESIFIKASI BAHAN BAKU DAN PRODUK 3.1.Bahan Baku Produk Utama IV. NERACA MASSA DAN NERACA ENERGI 4.1.Neraca Massa Neraca Energi V. SPESIFIKASI PERALATAN 5.1. Peralatan Proses Peralatan Utilitas VI. UTILITAS DAN PENGOLAHAN LIMBAH 6.1. Unit Pendukung Proses (Utilitas) Unit Penyedia dan Pengolahan air Unit Pembangkit dan Pendistribusian Listrik (Power Plant and Power Distribution System) Unit Penyediaan Udara Instrumen iii vi

14 4. Unit Refrigerant (Refrigerant System) Unit Penyedia Steam Pengolahan Limbah Laboratorium Instrumentasi dan Pengendalian Proses VII. TATA LETAK DAN LOKASI PABRIK 7.1.Lokasi Pabrik Tata Letak Pabrik Prakiraan Area Pabrik VIII. ORGANISASI DAN MANAJEMEN PERUSAHAAN 8.1.Bentuk Perusahaan Struktur Organisasi Perusahaan Tugas dan Wewenang Status Karyawan dan Sistem Penggajian Pembagian Jam Kerja Karyawan Penggolongan Jabatan dan Jumlah Karyawan Kesejahteraan Karyawan XI. INVESTASI DAN EVALUASI EKONOMI 9.1.Investasi Evaluasi Ekonomi Angsuran Pinjaman Discounted Cash Flow (DCF) X. KESIMPULAN DAN SARAN A. Kesimpulan B. Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN

15 DAFTAR TABEL Tabel Halaman 1.1. Data Impor tembaga sulfat di Indonesia Data konsumsi tembaga sulfat di Indonesia Nilai ΔH f dan ΔG o f Masing-Masing Komponen Pada Suhu 298 K Konstanta A B C D E Setiap Komponen Harga Bahan Baku dan Produk Nilai ΔH f dan ΔG o f Masing-Masing Komponen Pada Suhu 298 K Konstanta A B C D E Setiap Komponen Harga Bahan Baku dan Produk Perbandingan proses pembuatan tembaga sulfat Neraca massa Mixing Tank (M-101) Neraca massa Mixing Tank (M-102) Neraca massa Reaktor (RE-201) Neraca massa Rotary Vacum Filter (RF-301) Neraca massa Crystallizer (CR-301) Neraca massa Centrifuge (CF-301) Neraca massa Rotary Dryer (RD-301) Neraca Energi di Mixing Tank (MT-101) Neraca Energi di Mixing Tank (M-102) Neraca Energi di Reaktor (RE-201) Neraca Energi di Crystallizer (CR-301) Neraca Energi di Rotary Dryer (RD-301) Spesifikasi Solid Storage (SS-101) Spesifikasi Tangki HNO 3 (ST-101)... 33

16 5.3. Spesifikasi Storage Tank H 2 SO 4 (ST-102) Spesifikasi Mixing Tank (MT-101) Spesifikasi Mixing Tank (MT-102) Spesifikasi Reaktor (RE-201) Spesifikasi Rotary Vacum Filter (RF-301) Spesifikasi Crystallizer (CR-301) Spesifikasi Centrifuge (CF-301) Spesifikasi Rotary Dryer ( RD-301) Spesifikasi Blower (BL-301) Spesifikasi Fan (FN-301) Spesifikasi Screw Conveyor (SC-101) Spesifikasi Bucket Elevator (BE-101) Spesifikasi Screw Conveyor (SC-401) Spesifikasi Bucket Elevator (BE-401) Spesifikasi Pompa Proses (PP-101) Spesifikasi Pompa Proses (PP-102) Spesifikasi Pompa Proses (PP-103) Spesifikasi Pompa Proses (PP-104) Spesifikasi Pompa Proses (PP-201) Spesifikasi Pompa Proses (PP-301) Spesifikasi Pompa Proses (PP-302) Spesifikasi Pompa Proses (PP-303) Spesifikasi Pompa Proses (PP-304) Spesifikasi Bak sedimentasi (SB 601) Spesifikasi Tangki Alum (ST 601) Spesifikasi Tangki Kaporit (ST 602) Spesifikasi Tangki Soda Kaustik (ST 603) Spesifikasi Klarifier (CL 601) Spesifikasi Sand Filter (SF 601) Spesifikasi Tangki Air Filter (ST 604) Spesifikasi Domestic Water Tank (DOWT 701) Spesifikasi Hydrant Water Tank (ST 711) ii

17 5.35. Spesifikasi Cooling Tower (CT 601) Spesifikasi Tangki Asam Sulfat (ST 605) Spesifikasi Tangki Dispersan (ST-606) Spesifikasi Tangki Inhibitor (ST 607) Spesifikasi Cation Exchanger (CE 601) Spesifikasi Anion Exchanger (AE 601) Spesifikasi Demin Water Tank (ST 609) Spesifikasi Deaerator (DA 601) Spesifikasi Tangki Hidrazin (ST 610) Spesifikasi Tangki Kondensat (ST-609) Spesifikasi Boiler (BO-701) Spesifikasi Blower Steam (B 801) Spesifikasi Air Dryer (AD 401) Spesifikasi Air Compressor (AC-801) Spesifikasi Cyclone Spesifikasi Blower Udara (B 802) Spesifikasi Blower Udara (B 803) Spesifikasi Blower Udara (B 804) Spesifikasi Blower Udara (B 805) Spesifikasi Generator Listrik (GS-401) Spesifikasi Pompa (PP 601) Spesifikasi Pompa (PP 602) Spesifikasi Pompa (PP 603) Spesifikasi Pompa (PP 604) Spesifikasi Pompa (PP 605) Spesifikasi Pompa (PP 606) Spesifikasi Pompa (PP 607) Spesifikasi Pompa (PP 608) Spesifikasi Pompa (PP 609) Spesifikasi Pompa (PP 610) Spesifikasi Pompa (PP 611) Spesifikasi Pompa (PP 612) iii

18 5.67. Spesifikasi Pompa (PP 613) Spesifikasi Pompa (PP 614) Spesifikasi Pompa (PP 615) Spesifikasi Pompa (PP 616) Spesifikasi Pompa (PP 617) Spesifikasi Pompa (PP-618) Spesifikasi Pompa (PP-619) Spesifikasi Pompa (PP-720) Spesifikasi Pompa (PP-621) Spesifikasi Ammonia Compressor (AC-701) Spesifikasi Expansion Valve (EV-701) Spesifikasi Ammonia Pump (AP-701) Spesifikasi Ammonia Pump (AP-702) Spesifikasi Ammonia Blower (AB-701) Spesifikasi Ammonia Blower (AB-702) Kebutuhan Air untuk general uses Kebutuhan air untuk pembangkit steam (Boiler Feed Water) Kebutuhan air proses (Process Water) Kebutuhan air pendingin (Cooling Water) Syarat syarat kualitas (mutu) air limbah Tingkatan kebutuhan informasi dan sistem pengendalian Pengendalian variabel utama proses Perincian luas area Pabrik Tembaga Sulfat Jadwal kerja masing-masing regu Perincian tingkat pendidikan Jumlah operator berdasarkan jenis alat Jumlah karyawan berdasarkan jabatan Fixed Capital Investment Manufacturing Cost General Expenses Hasil uji kelayakan ekonomi iv

19 DAFTAR GAMBAR Gambar Halaman 1.1. Import tembaga sulfat di Indonesia Konsumsi Tembaga Sulfat di Indonesia Diagram alir pengolahan air Peta Lokasi Pabrik Tata letak alat proses Tata Letak Pabrik dan Fasilitas Pendukung Struktur Organisasi Perusahaan Kurva Break Even Point dan Shut Down Point Kurva Cummulative Cash Flow metode DCF v

20 BAB X KESIMPULAN DAN SARAN 10.1.Kesimpulan Berdasarkan hasil analisis ekonomi yang telah dilakukan terhadap Prarancangan Pabrik Tembaga Sulfat dari Tembaga dan Asam Sulfat dengan kapasitas ton/tahun dapat disimpulkan sebagai berikut: 1. Percent Return on Investment (ROI) sebelum pajak 78,35 % dan sesudah pajak 62,68 %. 2. Pay Out Time (POT) sesudah pajak 1,19 tahun (metode linier) dan 0,98 tahun sebelum pajak. 3. Break Even Point (BEP) sebesar 53,8 %. Shut Down Point (SDP) sebesar 29,7 %, yakni batasan kapasitas produksi sehingga pabrik harus berhenti berproduksi karena merugi. 4. Discounted Cash Flow Rate of Return (DCF) sebesar 57,8 %, lebih besar dari suku bunga bank sekarang sehingga investor akan lebih memilih untuk berinvestasi ke pabrik ini dari pada ke bank Saran Pabrik Tembaga Sulfat dengan kapasitas ton/tahun sebaiknya dikaji lebih lanjut baik dari segi proses, maupun ekonominya sebelum didirikan.

21 DAFTAR PUSTAKA Alibaba Group Product Price. Diakses pada 15 Juli Bachus, L and Custodio, A Know and Understand CentrifugaI Pumps. Bachus Company, Inc. Oxford: UK. Badan Pusat Statistik, 2015, Statistic Indonesia, IndonesiaDiakses 15 Juli Banchero, Julius T., and Walter L. Badger Introduction to Chemical Engineering. McGraw Hill : New York. Brown, G.George Unit Operation 6 ed. Wiley&Sons; USA. Brownell, Lloyd E., and Edwin H. Young Process Equipment Design. John Wiley & Sons, Inc. : New York. Cheremisinoff, N.P Handbook of Water and Wastewater Treatment Technologies. Butterworth-Heinemann: USA. Coulson J.M., and J. F. Richardson Chemical Engineering 4 th edition. Butterworth-Heinemann : Washington. Couper, J.R. and Penney, W.R Chemical Process Equipment Selection and Design 2 nd ed. ElsevierInc.:USA. Fogler, H. Scott Elements of Chemical Reaction Envgineering. Prentice Hall International Inc. : United States of America. Garrett, Donald E Sodium Sulfate Handbook of Deposits, Processing, Properties, and Use. Academic Press: USA.

22 182 Geankoplis, Christie J Transport Processes and Unit Operations 3 rd edition. Prentice Hall : New Jersey. Himmeblau, David Basic Principles and Calculation in Chemical Engineering, Prentice Hall Inc, New Jersey. Jurnal Teknik Pomits Vol. 2, No. 1, (2013) ISSN: Kern, Donald Q Process Heat Transfer. Mcgraw-Hill Co. : New York. Kirk, R.E and Othmer, D.F Encyclopedia of Chemical Technologi, 4 nd ed., vol. 22. John Wiley and Sons Inc. New York. Lester and Gallagher Thermodynamic Properties of Ammonia. J. Phys. Chem. Ref. Data, Vol 7 No.3 Levenspiel, Octave Chemical Reaction Engineering 2 nd edition. John Wiley & Sons, Inc. : New York. Ludwig s Applied Process Design for Chemical and Petrochemical Plants, Volume 1. McCabe, W.L. and Smith, J.C Operasi Teknik Kimia. Erlangga: Jakarta. Megyesy, E.F Pressure Vessel Handbook. Pressure Vessel Publishing Inc., USA. Moss, Dennis R Pressure Vessel Design Manual 3 rd Edition. Elsevier Publishing Inc., USA. Mullin, J.W Crystallization4 th edition. Reed Educational and Professional Publishing Ltd. Oxford: London. Perry, Robert H., and Don W. Green Perry s Chemical Engineers Handbook 7 th edition. McGraw Hill : New York.

23 183 Perry, Robert H., and Don W. Green Perry s Chemical Engineers Handbook 8 th edition. McGraw Hill : New York. Powell, S.1954.Water Conditioning for Industry, Ed. 1 st.mc Graw Hill Book Company : London. Raju, 1995, Water Treatment Process, McGraw Hill International Book Company, New York Rev. Tec. Ing. Univ. Zulia. Vol 26, No , Kinetic Of Copper Sulfate Pentahydrate Production From Scrap Copper, rpd.oxfordjournals.org. Diakses pada 5 Maret Smith, J.M., H.C. Van Ness, and M.M. Abbott Chemical Engineering Thermodynamics 6 th edition. McGraw Hill : New York. Sumada, Ketut Perancangan Fasilitas Pengolahan Air Limbah Secara Kimia. 20 April Tersedia di Pengolahan-Air.Html. UPN Veteran : Jawa Timur. Diakses 20 Januari Timmerhaus, Klaus D., Max S. Peters, and Ronald E. West Plant Design an Economic for Chemical Engineering 3 ed. McGraww-Hill Book Company: New York. Timmerhaus, Klaus D., Max S. Peters, and Ronald E. West Plant Design and Economics for Chemical Engineers 5 th edition. McGraw-Hill : New York. Treyball, R.E Mass Transfer Operation 3 ed. McGraw-Hill Book Company: New York.

24 184 Ulmann Ulmann s Encyclopedia of Industrial Chemistry. VCH Verlagsgesell Scahft. Wanheim: Germany. Ulrich.G.D A Guide to Chemical Engineering Process Design and Economics. John Wiley & Sons Inc: New York. US Patent Number Method of Manufacture of Copper Sulfate Crystals.. May 9, 1972 Walas, Stanley M Chemical Process Equipment. Butterworth-Heinemann : Washington. Diakses pada 10 November Diakses pada 5 Juni Diakses pada 10 November Diakses pada 8 Agustus Diakses pada 26 September Diakses pada 26 Januari Yaws, C.L Chemical Properties Handbook. Mc Graw Hill. NewYork