TUGAS AKHIR PRARANCANGAN PABRIK ALUMINIUM OKSIDA DARI BAUKSIT DENGAN PROSES BAYER KAPASITAS TON/TAHUN

Transkripsi

1 TUGAS AKHIR PRARANCANGAN PABRIK ALUMINIUM OKSIDA DARI BAUKSIT DENGAN PROSES BAYER KAPASITAS TON/TAHUN Oleh: Ahmad Qomaruddin I Rozi Ferdika I PROGRAM STUDI SARJANA TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2016

2 TUGAS AKHIR PRARANCANGAN PABRIK ALUMINIUM OKSIDA DARI BAUKSIT DENGAN PROSES BAYER KAPASITAS TON/TAHUN Oleh: Ahmad Qomaruddin I Rozi Ferdika I PROGRAM STUDI SARJANA TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2016

3 ii

4 LEMBAR KONSULTASI Nama : 1. Ahmad Qomaruddin I Rozi Ferdika I Judul Tugas Akhir : Prarancangan Pabrik Aluminium Oksida dari Bauksit dengan Proses bayer Kapasitas ton/tahun. Tanggal Mulai : 5 Januari 2015 Pembimbing I : Dr. Sperisa Distantina, S.T., M.T. Pembimbing II : YC. Danarto, S.T., M.T. No. Tanggal Konsultasi Paraf Keterangan Pemb I Pemb II Jumlah konsultasi dengan masing masing pembimbing minimal sebanyak 8 kali untuk dapat dinyatakan selesai. Pembimbing I Dinyatakan selesai Tanggal: Pembimbing II Dr. Sperisa Distantina, S.T., M.T. NIP iii YC. Danarto, S.T., M.T. NIP

5 KATA PENGANTAR Puji dan syukur hanya milik Allah SWT karena dengan kehendak-nya penulis dapat menyelesaikan laporan tugas akhir ini. Pada kesempatan ini saya mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang turut membantu dalam melaksanakan penelitian dan penulisan laporan ini hingga dapat terselesaikan dengan baik, khususnya kepada: 1. Ibu, ayah, dan segenap keluarga tercinta atas doa dan dukungan penuh kepada penulis. 2. Dr. Margono, S.T., M.T. selaku Kepala Program Studi Sarjana Teknik Kimia atas bimbingannya 3. Dr. Sperisa Distantina, S.T., M.T. selaku Dosen Pembimbing I yang berkenan membagi pengalaman dan pengetahuan beliau di dunia industri, memberikan motivasi, arahan dan bimbingan dari pengajuan proposal, pengerjaan tugas akhir hingga penyelesaian penyusunan laporan ini. 4. YC. Danarto, S.T., M.T. selaku Dosen Pembimbing II yang telah banyak memberikan saran/masukan yang sangat berguna dalam hal penyusunan laporan tugas akhir. 5. Seluruh dosen, laboran, dan administrasi Jurusan Teknik Kimia atas ilmu, arahan, dan bantuannya selama ini. 6. Teman teman Teknik Kimia UNS, khususnya angkatan Seluruh pihak yang telah membantu, yang tidak dapat disebutkan satu per satu. Penulis memohon maaf apabila selama pengerjaan tugas akhir hingga penyelesaian laporan ini menimbulkan hal-hal yang kurang berkenan. Penulis sangat mengharapkan kritik dan saran yang membangun demi perbaikan dan kemajuan di masa depan. Surakarta, April 2016 iv Penulis

6 DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL... i LEMBAR PENGESAHAN... ii KATA PENGANTAR... iii DAFTAR ISI... iv DAFTAR TABEL... viii DAFTAR GAMBAR... x INTISARI... xi BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang Pendirian Pabrik Penentuan Kapasitas Perancangan Prediksi Kebutuhan Aluminium Oksida Ketersediaan Bahan Baku Kapasitas Pabrik yang Telah Berdiri Penentuan Lokasi Pabrik Tinjauan Pustaka Macam-Macam Proses Alasan Pemilihan Proses Kegunaan Produk Sifat Fisis dan Kimia Tinjauan Proses BAB II DESKRIPSI PROSES Spesifikasi Bahan Baku dan Produk Spesifikasi Bahan Baku Spesifikasi Produk Konsep Proses Mekanisme Reaksi Kondisi Operasi Tinjauan Kinetika Tinjauan Termodinamika commit... to user 36 v

7 2.3 Diagram Alir Proses dan Langkah Proses DigramAlir Kualitatif Diagram Alir Kuantitatif Diagram Alir Proses Langkah Proses Neraca Massa dan Neraca Panas Neraca Massa Neraca Panas Lay Out Pabrik dan Peralatan Proses Lay Out Pabrik Lay Out Peralatan BAB III SPESIFIKASI ALAT Size Reduction Screen Mixer Digester Thickener Precipitator Centrifuge Rotary Kiln Rotary Cooler Stockpile Storage Silo Pompa Belt Conveyor Bucket Elevator Blower Hopper BAB IV UNIT PENDUKUNG PROSES Unit Pengadaan Air vi

8 4.2 Unit Pengadaan Udara Tekan Unit Pengadaan Listrik Unit Pengadaan Bahan Bakar Unit Pengolahan Limbah Laboratorium BAB V MANAJEMEN PERUSAHAAN Bentuk Perusahan Struktur Organisasi Tugas dan Wewenang Pemegang Saham Dewan Komisaris Dewan Direksi Staf Ahli Penelitian dan Pengembangan (Litbang) Kepala Bagian Kepala Seksi Pembagian Jam Kerja Karyawan Status Karyawan dan Sistem Upah Kesejahteraan Sosial Karyawan BAB VI ANALISA EKONOMI Penaksiran Harga Peralatan Penentuan Total Capital Investment (TCI) Biaya Produksi Total (Total Production Cost) Keuntungan Produksi Analisa Kelayakan Daftar Pustaka Lampiran vii

9 DAFTAR TABEL Tabel 1.1 Data Impor Aluminium Oksida Indonesia... 4 Tabel 1.2 Kapasitas Produksi Pabrik Aluminium Oksida di Dunia... 7 Tabel 1.3 Perbandingan Proses Pemurnian Aluminium Oksida Tabel 2.1 Harga ΔH f masing-masing komponen Tabel 2.2 Harga ΔH f masing-masing komponen Tabel 2.3 Neraca Massa Cone Crusher Tabel 2.4 Neraca Massa Tee Tabel 2.5 Neraca Massa Rod Mill Tabel 2.6 Neraca Massa Vibrating Screen Tabel 2.7 Neraca Massa Hopper Tabel 2.8 Neraca Massa Mixer Tabel 2.9 Neraca Massa Digester Tabel 2.10 Neraca Massa Thickener Tabel 2.11 Neraca Massa Precipitator Tabel 2.12 Neraca Massa Centrifuge Tabel 2.13 Neraca Massa Washing Vibrating Screen Tabel 2.14 Neraca Massa Tee Tabel 2.15 Neraca Massa Rotary Kiln Tabel 2.16 Neraca Massa Rotary Cooler Tabel 2.17 Neraca Massa Total Tabel 2.18 Neraca Panas Cone Crusher Tabel 2.19 Neraca Panas Tee Tabel 2.20 Neraca Panas Rod Mill Tabel 2.21 Neraca Panas Vibrating Screen Tabel 2.22 Neraca Panas Hopper Tabel 2.23 Neraca Panas Mixer Tabel 2.24 Neraca Panas Digester Tabel 2.25 Neraca Panas Thickener Tabel 2.26 Neraca Panas Precipitator commit... to user 64 viii

10 Tabel 2.27 Neraca Panas Centrifuge Tabel 2.28 Neraca Panas Washing Vibrating Screen Tabel 2.29 Neraca Panas Tee Tabel 2.30 Neraca Panas Rotary Kiln Tabel 2.31 Neraca Panas Rotary Cooler Tabel 2.32 Neraca Panas Total Tabel 3.1 Spesifikasi Pompa J-01 dan J Tabel 3.2 Spesifikasi Pompa J-03 dan J Tabel 3.3 Spesifikasi Belt Conveyor C-01, C-02, C-03, C-07 dan C Tabel 3.4 Spesifikasi Belt Conveyor C-04, C-05, C-06, C-08 dan C Tabel 4.1 Kebutuhan Air Pendingin Tabel 4.2 Kebutuhan Air Proses Tabel 4.3 Kebutuhan Air Konsumsi Umum dan Sanitasi Tabel 4.4 Rekapitulasi Kebutuhan Air Tabel 4.5 Kebutuhan Listrik untuk Keperluan Proses dan Utilitas Tabel 4.6 Kebutuhan Lumen dan Lampu untuk Penerangan Luar Ruangan. 108 Tabel 4.7 Kebutuhan Lumen dan Lampu untuk Penerangan Dalam Ruang Tabel 4.8 Konsumsi Listrik untuk Penerangan Selama 1 Hari Tabel 4.9 Total Konsumsi Listrik Pabrik Selama 1 Tahun Tabel 4.10 Kebutuhan Bahan Bakar Tabel 5.1 Jadwal Pembagian Kelompok Shift Tabel 5.2 Spesifikasi Karyawan Non Shift Menurut Jabatannya Tabel 5.3 Spesifikasi Karyawan Shift Menurut Jabatannya Tabel 6.1 Indeks Harga Alat Tabel 6.2 Modal Tetap Tabel 6.3 Modal Kerja Tabel 6.4 Direct Manufacturing Cost Tabel 6.5 Indirect Manufacturing Cost Tabel 6.6 Fixed Manufacturing Cost Tabel 6.7 General Expense Tabel 6.8 Hasil Analisis Kelayakan commit... to user 151 ix

11 DAFTAR GAMBAR Gambar 1.1 Data Impor Aluminium Oksida Indonesia... 4 Gambar 1.2 Peta Lokasi Pabrik Aluminium Oksida... 9 Gambar 1.3 Diagram Proses Bayer Gambar 1.4 Diagram Proses Sinter Gambar 2.1 Perbandingan Alur Proses Dehidrasi Gibbsite Menjadi Alumina.. 32 Gambar 2.2 Diagram Alir Kualitatif Gambar 2.3 Diagram Alir Kuantitatif Gambar 2.4 Diagram Alir Proses Gambar 2.5 Lay Out Pabrik Gambar 2.6 Lay Out Peralatan Proses Gambar 4.1 Skema Pengolahan Air Sungai Gambar 5.1 Struktur Organisasi Pabrik Aluminium Oksida Gambar 6.1 Grafik Analisis Kelayakan x

12 INTISARI Ahmad Qomaruddin, Rozi Fedika, 2016, Prarancangan Pabrik Aluminium Oksida Dari Bauksit Dengan Proses Bayer Kapasitas Ton/Tahun, Program Studi Sarjana Teknik Kimia, Universitas Sebelas Maret, Surakarta. Bauksit adalah bahan baku utama dalam proses pengolahan aluminium oksida (Al 2 O 3 ), sedangkan aluminium oksida adalah bahan baku utama dalam industri peleburan aluminium. Masih terdapat mata rantai terputus dalam industri bauksit-alumunium di Indonesia, yaitu belum adanya industri aluminium oksida. Terbitnya UU No. 4 tahun 2009 dan Peraturan Menteri ESDM tentang nilai tambah mineral, akan meningkatkan daya saing aluminium oksida dan aluminium Indonesia di dunia sehingga dirancanglah pabrik aluminium oksida kapasitas ton/tahun dengan kemurnian aluminium oksida sebesar 99,6%. Bahan baku untuk pembuatan Al 2 O 3 berupa bauksit ,79 kg/jam dan NaOH 5.157,63 kg/jam yang menghasilkan ,63 kg/jam Al 2 O 3, sehingga kebutuhan spesifik bauksit sebesar 3,19 kg/kg aluminium oksida dan NaOH sebesar 0,04 kg/kg aluminium oksida. Pabrik aluminium oksida direncanakan berdiri di Sanggau, Kalimantan Barat pada tahun 2016 dengan pertimbangan dekat dengan lokasi bahan baku dan beroperasi pada tahun Pada tahun 2018, harga bauksit diproyeksikan senilai US$ 0,029/kg, sedangkan NaOH 48% berharga US$ 5,125/kg. Harga produk Al 2 O 3 senilai US$ 0,567/kg. Proses Bayer masih menjadi andalan di dunia untuk pemrosesan bauksit menjadi aluminium oksida. Proses Bayer dibagi dalam lima tahap. Tahap pertama adalah pengecilan ukuran bauksit. Kemudian tahap digestion, di mana bauksit dan NaOH diumpankan ke dalam digester yang berbentuk Reaktor Alir Tangki Berpengaduk (RATB) yang dilengkapi koil pemanas pada temperatur 143 C dan tekanan 4 bar untuk menghasilkan NaAlO 2. Konversi Al 2 O 3.3H 2 O menjadi NaAlO 2 sebesar 90%. Tahap selanjutnya adalah residu padatan dipisahkan dari larutan hasil reaksi. Tahap ketiga merupakan tahap presipitasi untuk memisahkan Al 2 O 3.3H 2 O dari larutan NaAlO 2 dengan menambahkan kristal Al 2 O 3.3H 2 O untuk menginisiasi presipitasi. Reaksi berlangsung pada suhu 80 C dan tekanan 1 bar dalam Crystallizer Tangki Berpengaduk. Konversi NaAlO 2 sebesar 100%. Selanjutnya pada tahap kalsinasi, Al 2 O 3.3H 2 O dikalsinasi di Rotary Kiln pada suhu 79, C dan tekanan 1 bar untuk menghilangkan free moisture dan chemically-connected water, yang menghasilkan padatan Al 2 O 3. Konversi Al 2 O 3.3H 2 O menjadi Al 2 O 3 sebesar 100%. Unit pendukung proses meliputi unit pengadaan air (air pendingin, umpan boiler, air proses, konsumsi umum dan sanitasi) yang bersumber dari Sungai Kapuas sebesar 7,04 kg/kg produk, unit pengadaan steam sebesar 8,16 kg/kg produk, unit pengadaan udara tekan sebesar 0,0016 m 3 /kg produk, unit pengadaan listrik sebesar 0,16 kw/kg produk yang disuplai dari PLN dan generator cadangan, serta unit pengadaan bahan bakar dari gas alam sebesar 0,29 kg/kg produk. Unit pengolahan limbah tersedia untuk pengolahan limbah pabrik baik berupa padat, cairan dan gas. Bentuk perusahaan yang dipilih adalah Perseroan Terbatas (PT). Jumlah karyawan keseluruhan adalah 356 orang, yang terdiri dari karyawan shift berjumlah 288 orang dan karyawan non-shift 68 orang. Hasil analisis ekonomi menunjukkan Return of Investment (ROI) sebesar 25,18% sebelum pajak dan 18,89% sesudah pajak. Pay Out Time (POT) didapatkan sebesar 2,9 tahun sebelum pajak dan 3,6 tahun sesudah pajak. Break Even Point (BEP) sebesar 41,25%, Shut Down Point (SDP) sebesar 11,38%, dan Discounted Cash Flow (DCF) sebesar 25,53%. Dari hasil analisis ekonomi, dapat disimpulkan bahwa pabrik aluminium oksida layak dipertimbangkan untuk commit realisasi to pembangunannya. user xi