JANUAR SASMITRA

PRA RANCANGAN PABRIK PEMBUATAN KALSIUM KLORIDA DARI CANGKANG KERANG DAN HCL DENGAN KAPASITAS 5.000 TON/TAHUN TUGAS AKHIR Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan Ujian Sidang Sarjana Teknik Kimia DISUSUN OLEH JANUAR SASMITRA 120425022 DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2015

LEMBAR PENGESAHAN PRA RANCANGAN PABRIK PEMBUATAN KALSIUM KLORIDA DARI CANGKANG KERANG DAN HCl DENGAN KAPASITAS 5.000 TON/TAHUN TUGAS AKHIR Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan Ujian Sarjana Teknik Kimia Oleh : JANUAR SASMITRA NIM : 120425022 Telah Diperiksa / Disetujui Oleh : Dosen Pembimbing Farida Hanum, ST, MT NIP. 19780610 200212 2 003 Dosen Penguji I Dosen Penguji II Dosen Penguji III Farida Hanum, ST, MT Dr. Eng. Rondang Tambun, ST. MT Dr. Erni Misran, ST. MT NIP. 19780610 200212 2 003 NIP : 19720612 200012 1001 NIP : 19730913 200003 2001 Mengetahui, Kooerdinator Tugas Akhir Mhd. Hendra S. Ginting, ST. MT NIP : 19700919 199903 1 001 DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2015

KATA PENGANTAR Dengan mengucapkan puji syukur kehadirat Allah S.W.T atas limpahan rahmat, ridho dan karunianya, sehingga Penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini dengan judul Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Kalsium Klorida Dari Cangkang Kerang dan HCl Dengan Kapasitas 5.000 Ton/Tahun. Pra rancangan pabrik ini disusun untuk melengkapi tugas-tugas dan merupakan salah satu syarat untuk menempuh ujian sarjana pada Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. Dalam penyelesaian Tugas Akhir ini, Penulis banyak menerima bantuan dan bimbingan dari berbagai pihak. Pada kesempatan ini Penulis mengucapkan terima kasih kepada : 1. Ibu Farida Hanum, ST. MT, selaku dosen pembimbing yang telah membimbing Penulis dengan penuh kesabaran serta memberi masukan sehingga Tugas Akhir ini dapat terselesaikan dengan baik. 2. Bapak Mhd. Hendra S.Ginting, ST, MT, selaku Koordinator Tugas Akhir yang telah banyak memberikan pengarahan dan masukan kepada Penulis selama menyelesaikan Tugas Akhir ini. 3. Bapak Dr. Eng. Rondang Tambun, ST, MT, selaku dosen penguji yang telah memberikan arahan dan bimbingannya. 4. Ibu Dr. Erni Misran, ST, MT, selaku dosen penguji yang telah memberikan arahan dan bimbingannya. 5. Seluruh Staf Pengajar dan Pegawai Departemen Teknik Kimia yang telah memberikan ilmu dan pengalaman yang sangat berharga kepada Penulis. 6. Ibunda Tercinta Rosmida, Ayahanda Lasimun, dan Bukde Sumini yang telah banyak berkorban dan memberikan didikan serta do a untuk penulis. 7. Kakak Penulis Yesi Ari Santi, Neneng Sri Wulandari, Yunita Dewi, Juli Sartika Sari dan adik Azzahra Firdausya yang memberikan dukungan dan semangat kepada penulis. 8. Teman-teman angkatan 2012 dan 2013 ekstensi Teknik Kimia yang memberikan dukungan dan semangat kepada penulis. i

ii Dalam penyusunan Tugas Akhir ini, Penulis menyadari masih banyak terdapat kekurangan. Oleh karena itu, penulis sangat berharap saran dan kritik dari pembaca yang bersifat konstruktif demi kesempurnaan penulis ini. Medan, 2015 Penulis

INTI SARI Pabrik Kalsium Klorida ini direncanakan akan berproduksi dengan kapasitas 5.000 ton/tahun (631,313 kg/jam) dan beroperasi selama 330 hari dalam setahun. Pabrik ini diharapkan dapat mengurangi ketergantungan Indonesia terhadap produk impor dan ditargetkan dapat mengekspor Kalsium Klorida. Lokasi pabrik yang direncanakan di Tanjung Balai, Asahan dengan luas tanah yang dibutuhkan sebesar 9.500 m 2. Tenaga kerja yang dibutuhkan untuk mengoperasikan pabrik sebanyak 136 orang. Bentuk badan usaha yang direncanakan adalah Perseroan Terbatas (PT) dan bentuk organisasinya adalah organisasi garis dan staff. Hasil analisa terhadap aspek ekonomi pabrik kalsium klorida, adalah: - Modal Investasi = Rp. 129.347.237.976,- - Biaya Produksi Per Tahun = Rp. 84.398.948.395,- - Hasil Jual Produk Per Tahun = Rp. 228.572.344.580,- - Laba Bersih Per Tahun = Rp 100.501.770.444,- - Profit Margin (PM) = 62,76 % - Break Even Point (BEP) = 31,08 % - Return Of Investment (ROI) = 49,30 % - Pay Out Time (POT) = 2,03 tahun - Return Of Network (RON) = 82,17 % - Internal Rate Of Return (IRR) = 65,80 % Dari hasil analisa aspek ekonomi, maka dapat disimpulkan bahwa pabrik pembuatan Kalsium Klorida ini layak untuk didirikan. iii

DAFTAR ISI Hal KATA PENGANTAR... i INTISARI... iii DAFTAR ISI... iv DAFTAR TABEL... v DAFTAR GAMBAR... viii DAFTAR LAMPIRAN... ix BAB I PENDAHULUAN... I-1 1.1 Latar Belakang... I-1 1.2 Perumusan Masalah... I-2 1.3 Tujuan... I-3 1.4 Manfaat... I-3 BAB II TINJAUAN PUSTAKA... II-1 2.1 Kalsium Klorida... II-1 2.2 Kegunaan Kalsium Klorida... II-1 2.3 Sifat- Sifat Bahan Baku dan Produk... II-3 2.3.1 Sifat- Sifat Bahan Baku... II-6 2.3.2 Sifat- Sifat Produk... II-6 2.4 Proses Pembuatan Kalsium Klorida... II-10 2.5 Seleksi Proses... II-14 2.6 Deskripsi Proses... II-14 BAB III NERACA MASSA......III-1 3.1 Neraca Massa Pada Tangki Pelarutan HCl (TP-01)... III-1 3.2 Neraca Massa Pada Reaktor Asam (R-01)... III-1 3.3 Neraca Massa Pada Tangki Pelarutan Ca(OH) 2 (TP-02)... III-2 3.4 Neraca Massa Pada Reaktor Penetral (R-02)... III-2 3.5 Neraca Massa Pada Evaporator (EV-01)... III-3 3.6 Neraca Massa Pada Crystallizer (CR-01)... III-3 3.7 Neraca Massa Pada Rotary Dryer (RD-01)... III-4 3.8 Neraca Massa Pada Rotary Cooler (RC-01)... III-4 i

3.9 Neraca Massa Pada Screening (SC-01)... III-5 3.10 Neraca Massa Pada Ball Mill (BM-01)... III-5 BAB IV NERACA PANAS... IV-1 4.1 Neraca Panas Pada Tangki Pelarutan HCl (TP-01)... IV-1 4.2 Neraca Panas Pada Reaktor Asam (R-01)... IV-1 4.3 Neraca Panas Pada Tangki Pelarutan Ca(OH)2 (TP-02)... IV-1 4.4 Neraca Panas Pada Reaktor Penetral (R-02)... IV-2 4.5 Neraca Panas Pada Evaporator (EV-01)... IV-2 4.6 Neraca Panas Pada Crystallizer (CR-01)... IV-2 4.7 Neraca Panas Pada Rotary Dryer (RD-01)... IV-3 4.8 Neraca Panas Pada Rotary Cooler (RC-01)... IV-3 4.9 Neraca Panas Pada Kompressor (JC-01)... IV-3 BAB V SPESIFIKASI PERALATAN... V-1 5.1 Gudang Penyimpanan Cangkang kerang (GD-01)... V-1 5.2 Belt Conveyor (C-01)... V-1 5.3 Crusher (CH-01)... V-2 5.4 Tangki Penyimpanan HCl (T-01)... V-2 5.5 Pompa Tangki Penyimpanan HCl (P-01)... V-3 5.6 Tangki Pelarutan HCl (TP-01)... V-3 5.7 Reaktor Asam (R-01)... V-4 5.8 Pompa Keluaran Reaktor Asam (P-02)... V-5 5.9 Gudang Penyimpanan Ca(OH) 2 (GD-02)... V-5 5.10 Tangki Pelarutan Ca(OH) 2 (TP-02)... V-6 5.11 Reaktor Penetral (R-02)... V-7 5.12 Pompa Keluaran Reaktor Penetral (P-03)... V-7 5.13 Evaporator (EV-01)... V-8 5.14 Pompa Keluaran Evaporator (P-04)... V-8 5.15 Crystallizer (CR-01)... V-9 5.16 Screw Conveyor (C-04)... V-10 5.17 Rotary Dryer (RD-01)... V-10 5.18 Rotary Cooler (RC-01)... V-11 5.19 Screening (SC-01)... V-11 ii

5.20 Ball mill (BM-01)... V-12 5.21 Gudang Penyimpanan Produk CaCl 2 (GD-03)... V-12 5.22 Blower (B-01)... V-13 5.23 Kompressor (JC-01)... V-13 5.24 Tangki Penyimpanan CO 2 (TP-02)... V-13 BAB VI INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA... VI-1 6.1 Instrumentasi... VI-1 6.2 Keselamatan Kerja... VI-5 6.3 Keselamatan Kerja Pada Pabrik Pembuatan Kalsium Klorida dari Cangkang Kerang dan Asam Klorida... VI-6 6.3.1 Pencegahan Terhadap Kebakaran dan Peledakan... VI-7 6.3.2 Peralatan Perlindungan Diri... VI-8 6.3.3 Keselamatan Kerja Terhadap Bahaya Listrik... VI-8 6.3.4 Pencegahan Terhadap Gangguan Kesehatan... VI-9 6.3.5 Pencegahan Terhadap Bahaya Mekanis... VI-9 BAB VII UTILITAS... VII-1 7.1 Kebutuhan Uap (Steam)... VII-1 7.2 Kebutuhan Air... VII-2 7.2.1 Screening... VII-4 7.2.2 Klarifikasi... VII-4 7.2.3 Filtrasi... VII-5 7.2.4 Demineralisasi... VII-5 7.2.5 Dearator... VII-8 7.3 Kebutuhan Bahan Kimia... VII-8 7.4 Kebutuhan Listrik... VII-8 7.5 Kebutuhan Bahan Bakar... VII-9 7.6 Unit Pengolahan Limbah... VII-10 7.7 Spesifikasi Peralatan Pengolahan Air... VII-14 BAB VIII LOKASI DAN TATA LETAK PABRIK... VIII-1 8.1 Lokasi Pabrik... VIII-1 8.2 Tata Letak Pabrik... VIII-4 8.3 Perincian Luas Tanah... VIII-6 iii

BAB IX ORGANISASI DAN MANAJEMEN PERUSAHAAN... IX-1 9.1 Bentuk Badan Usaha... IX-1 9.2 Struktur Organisasi... IX-2 9.3 Tugas Dan Wewenang... IX-4 9.4 Pembagian Tenaga Kerja... IX-9 9.4.1 Tenaga Kerja dengan Shift... IX-9 9.4.2 Tenaga Kerja dengan Non Shift... IX-10 9.5 Status Karyawan dan Sistem Upah... IX-10 9.6 Penggolongan Jabatan, Jumlah Karyawan dan Gaji... IX-11 9.6.1 Jabatan, Prasyarat, dan Jumlah Karyawan Prasyarat... IX-11 9.7 Kesejahteraan Sosial Karyawan... IX-12 BAB X ANALISA EKONOMI... X-1 10.1 Modal Investasi... X-1 10.1.1 Modal Investasi Tetap/Fixed Capital Investment (FCI) X-1 10.1.2 Modal Kerja/Working Capital (WC)... X-3 10.2 Biaya Produksi Total (BPT)/Total Cost (TC)... X-4 10.2.1 Biaya Tetap/Fixed Cost (FC)... X-4 10.2.2 Biaya Variabel/Variable Cost (VC)... X-4 10.3 Total Penjualan (Total Sales)... X-5 10.4 Bonus Perusahaan... X-5 10.5 Perkiraan Rugi/Laba Usaha... X-5 10.6 Analisa Aspek Ekonomi... X-5 10.6.1 Profit Margin (PM)... X-5 10.6.2 Break Event Point (BEP)... X-6 10.6.3 Return on Investment (ROI)... X-6 10.6.4 Pay Out Time (POT)... X-7 10.6.5 Return On Network (RON)... X-7 10.6.6 Internal Rate of Return (IRR)... X-8 BAB XI KESIMPULAN... XI-1 iv

DAFTAR TABEL Hal Tabel 1.1 Kebutuhan Kalsium Klorida di Indonesia... I-2 Tabel 2.1 Kandungan Zat Kimia di dalam Air Laut... II-10 Tabel 2.2 Perbandingan Kelebihan dan Kekurangan dari Beberapa Proses Pembuatan Kalsium Klorida... II-13 Tabel 3.1 Neraca Massa Pada Tangki Pelarutan HCl (TP-01)... III-1 Tabel 3.2 Neraca Massa Pada Reaktor Asam (R-01)... III-1 Tabel 3.3 Neraca Massa Pada Tangki Pelarutan Ca(OH) 2 (TP-02)... III-2 Tabel 3.4 Neraca Massa Pada Reaktor Penetral (R-02)... III-2 Tabel 3.5 Neraca Massa Pada Evaporator (EV-01)... III-3 Tabel 3.6 Neraca Massa Pada Crystallizer (CR-01)... III-3 Tabel 3.7 Neraca Massa Pada Rotary Dryer (RD-01)... III-4 Tabel 3.8 Neraca Massa Pada Rotary Cooler (RC-01)... III-4 Tabel 3.9 Neraca Massa Pada Screening (SC-01)... III-5 Tabel 3.10 Neraca Massa Pada Ball Mill (BM-01)... III-5 Tabel 4.1 Neraca Panas Pada Tangki Pelarutan HCl (TP-01)... IV-1 Tabel 4.2 Neraca Panas Pada Reaktor Asam (R-01)... IV-1 Tabel 4.3 Neraca Panas Pada Tangki Pelarutan Ca(OH) 2 (TP-02)... IV-1 Tabel 4.4 Neraca Panas Pada Reaktor Penetral (R-02)... IV-2 Tabel 4.5 Neraca Panas Pada Evaporator (EV-01)... IV-2 Tabel 4.6 Neraca Panas Pada Crystallizer (CR-01)... IV-2 Tabel 4.7 Neraca Panas Pada Rotary Dryer (RD-01)... IV-3 Tabel 4.8 Neraca Panas Pada Rotary Cooler (RC-01)... IV-3 Tabel 4.9 Neraca Panas Pada Kompressor (JC-01)... IV-3 Tabel 6.1 Daftar penggunaan instrumentasi pada Pra-Rancangan Pabrik Pembuatan Kalsium Klorida dari Cangkang Kerang dan Asam Klorida... VI-4 Tabel 7.1 Kebutuhan Uap... VII-1 Tabel 7.2 Kebutuhan Air Sebagai Air Proses... VII-2 Tabel 7.3 Pemakaian Air Untuk Kebutuhan... VII-2 Tabel 7.4 Kualitas Air Sungai Asahan, Tanjung Balai... VII-3 v

Tabel 7.5 Kandungan Bahan Kimia Air Sungai Asahan... VII-3 Tabel 7.6 Analog Perhitungan Pompa Utilitas... VII-15 Tabel 7.7 Analog Perhitungan Tangki Pelarutan... VII-17 Tabel 7.8 Analog Perhitungan Tangki Utilitas... VII-20 Tabel 7.9 Analog Perhitungan Pompa Limbah... VII-21 Tabel 8.1 Pembagian Penggunaan Areal Tanah... VIII-6 Tabel 9.1 Sistem Pembagian Shift Kerja... IX-9 Tabel 9.2 Jabatan, Prasyarat, dan Jumlah Karyawan Prasyarat... IX-11 Tabel 9.3 Gaji Pegawai Pabrik Kalsium Klorida / Bulan... IX-13 Tabel LA.1 Neraca Massa Pada Tangki Pelarutan HCl (TP-01)... LA-2 Tabel LA.2 Neraca Massa Pada Reaktor Asam (R-01)... LA-5 Tabel LA.3 Neraca Massa Pada Tangki Pelarutan Ca(OH) 2 (TP-02)... LA-6 Tabel LA.4 Neraca Massa Pada Reaktor Penetral (R-02)... LA-8 Tabel LA.5 Neraca Massa Pada Evaporator (EV-01)... LA-10 Tabel LA.6 Neraca Massa Pada Crystallizer (CR-01)... LA-11 Tabel LA.7 Neraca Massa Pada Rotary Dryer (RD-01)... LA-13 Tabel LA.8 Neraca Massa Pada Rotary Cooler (RC-01)... LA-14 Tabel LA.9 Neraca Massa Pada Screening (SC-01)... LA-16 Tabel LA.10 Neraca Massa Pada Ball Mill (BM-01)... LA-17 Tabel LB.1 Nilai konstanta... LB-1 Tabel LB.2 Nilai Cp untuk perhitungan neraca energi... LB-1 Tabel LB.3 Nilai ΔHf untuk tiap senyawa... LB-2 Tabel LB.4 Panas pelarutan... LB-2 Tabel LB.5 Panas alur 1 pada T = 30 o C... LB-4 Tabel LB.6 Panas alur 2 pada T = 28 o C... LB-4 Tabel LB.7 Panas alur 3 pada T = 29,735 o C... LB-4 Tabel LB.8 Panas alur 5 pada T = 30 o C... LB-6 Tabel LB.9 Panas alur 6 pada T = 32 o C... LB-6 Tabel LB.10 Panas alur 7 pada T = 32 o C... LB-7 Tabel LB.11 Panas alur 8 pada T = 30 o C... LB-8 Tabel LB.12 Panas alur 9 pada T = 28 o C... LB-8 Tabel LB.13 Panas pada alur 10 pada T = 28,147 o C... LB-8 vi

Tabel LB.14 Panas alur 11 pada T = 32 o C... LB-10 Tabel LB.15 Panas pada alur 12 pada T = 115 o C... LB-11 Tabel LB.16 Panas pada alur 13 pada T = 115 o C... LB-12 Tabel LB.17 Panas pada alur 14 pada T =60 o C... LB-13 Tabel LB.18 Panas pada alur 15 pada T = 40 o C... LB-14 Tabel LB.19 Panas pada alur 16 pada T = 110 o C... LB-18 Tabel LB.20 Panas pada alur 17 pada T = 110 o C... LB-18 Tabel LB.21 Panas pada alur 18 pada T = 30 o C... LB-20 Tabel LB.22 Panas alur 22 pada T = 35 o C... LB-23 Tabel LE.1 Perincian Harga Bangunan, dan Sarana Lainnya... LE-2 Tabel LE.2 Sarana Transportasi... LE-3 Tabel LE.3 Harga Indeks Marshall dan Swift... LE-4 Tabel LE.3 Estimasi Harga Peralatan Proses... LE-7 Tabel LE.4 Estimasi Harga Peralatan Utilitas... LE-8 Tabel LE.5 Biaya Sarana Transportasi... LE-11 Tabel LE.6 Perincian Gaji Pegawai... LE-14 Tabel LE.7 Perincian Biaya Kas selama 3 bulan... LE-16 Tabel LE.8 Perincian Modal Kerja... LE-17 Tabel LE.9 Perhitungan Biaya Depresiasi... LE-19 Tabel LE.10 Data Perhitungan BEP... LE-25 Tabel LE.11 Data Perhitungan IRR... LE-26 vii

DAFTAR GAMBAR Hal Gambar 2.1 Cangkang Kerang... II-3 Gambar 2.2 Proses Solvay Pembuatan Kalsium Klorida... II-11 Gambar 7.1 Siklus unit pendinginan... II-3 Gambar 8.1 Peta Lokasi Pabrik Kalsium Klorida... II-3 Gambar 8.2 Tata Letak Pabrik Kalsium Klorida... II-3 Gambar 9.1 Bagan Struktur Organisasi Perusahaan Pabrik Pembuatan Kalsium Klorida dari Cangkang Kerang... LE-5 Gambar LA.1 Aliran Proses Pada Tangki Pelarutan HCl (TP-01)... LA-1 Gambar LA.2 Aliran Proses Pada Reaktor Asam (R-01)... LA-2 Gambar LA.3 Aliran Proses Pada Tangki Pelarutan Ca(OH) 2 (TP-02)... LA-5 Gambar LA.4 Aliran Proses Pada Reaktor Penetral (R-02)... LA-6 Gambar LA.5 Aliran Proses Pada Evaporator (EV-01)... LA-9 Gambar LA.6 Aliran Proses Pada Crystallizer (CR-01)... LA-10 Gambar LA.7 Aliran Proses Pada Rotary Dryer (RD-01)... LA-12 Gambar LA.8 Aliran Proses Pada Rotary Cooler (RC-01)... LA-13 Gambar LA.9 Aliran Proses Pada Screening (SC-01)... LA-15 Gambar LA.10 Aliran Proses Pada Ball Mill (BM-01)... LA-17 Gambar LD.1 Sketsa Sebagian Bar Screen... LD-2 Gambar LE.1 Harga Peralatan untuk Tangki Penyimpanan (Storage) dan Tangki Pelarutan... LE-5 Gambar LE.4 Grafik BEP... LE-28 viii

DAFTAR LAMPIRAN Hal LAMPIRAN A PERHITUNGAN NERACA PANAS... LA-1 LAMPIRAN B PERHITUNGAN NERACA PANAS... LB-1 LAMPIRAN C PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN... LC-1 LAMPIRAN D PERHITUNGAN SPESIFIKASI ALAT UTILITAS... LD-1 LAMPIRAN E PERHITUNGAN ASPEK EKONOMI... LE-1 ix