PRA RANCANGAN PABRIK PEMBUATAN PUPUK UREA DENGAN BAHAN BAKU GAS SINTETIS DENGAN KAPASITAS 120.000 TON / TAHUN TUGAS AKHIR Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan Ujian Sarjana Teknik Kimia OLEH : ERIKA MONA P.SIRAIT NIM: 050405065 DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2010
INTISARI Gas sintesis merupakan gas yang diperoleh dari suatu proses, misalnya dari proses penyulingan minyak bumi atau dari proses gasifikasi batubara. Gas sintesis ini biasanya diekspor secara utuh dan dapat ditingkatkan nilai tambahnya dengan mengubahnya menjadi produk turunan misalnya produk-produk petrokimia seperti pupuk. Gas sintesis sebagai bahan baku pada pra-rancangan pabrik ini diperoleh dari produk samping pengilangan minyak bumi. Pra-Rancangan pabrik pembuatan Pupuk urea dari gas sintesis ini memiliki kapasitas 120.000 ton/tahun dengan 330 hari kerja. Pabrik pembuatan Pupuk Urea ini membutuhkan nitrogen, hidrogen dan karbon dioksida sabagai bahan baku dengan volume bahan baku total 40.742,4518 ton/tahun. Lokasi pabrik pembuatan pupuk urea ini direncanakan didirikan di Dumai, Riau dengan luas areal 14.920 m 2, tenaga kerja yang dibutuhkan 169 orang dengan bentuk badan usaha Perseroan Terbatas (PT) yang dipimpin oleh seorang direktur utama dengan struktur organisasi sistem garis dan staf. Hasil analisa ekonomi Pabrik Pupuk Urea adalah sebagai berikut: Total Modal Investasi : Rp 871.308.635.435,- Biaya Produksi : Rp 609.185.838.889,- Hasil Penjualan : Rp 893.452.764.917,- Laba Bersih : Rp 198.009.413.978,- Profit Margin : 31,66 % Break Even Point : 50,53 % Return on Investment : 22,73 % Pay Out Time : 4,4 tahun Return on Network : 37,88 % Internal Rate of Return : 35,23 % Dari hasil analisa aspek ekonomi dapat disimpulkan bahwa Pabrik Pembuatan Pupuk Urea Dari Gas Sintesis ini layak untuk didirikan.
DAFTAR ISI Hal KATA PENGANTAR...i INTISARI... iii DAFTAR ISI... iv DAFTAR TABEL... vi DAFTAR GAMBAR... x DAFTAR LAMPIRAN... xi BAB I PENDAHULUAN... I-1 1.1 Latar Belakang... I-1 1.2 Perumusan Masalah... I-2 1.3 Tujuan Perancangan... I-3 1.4 Manfaat Perancangan... I-3 BAB II TINJAUAN PUSTAKA... II-1 2.1 Urea... II-1 2.2 Macam-Macam Proses Sintesis Urea... II-2 2.3 Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Sintesis Urea... II-2 2.4 Gambaran Umum Gas Sintesis... II-3 2.5 Proses Produksi Amonia Secara Umum... II-4 2.6 Proses Produksi Urea Secara Umum... II-9 2.7 Deskripsi Proses... II-11 2.8 Sifat Fisika dan Kimia Urea... II-14 2.9 Sifat-sifat Reaktan dan Bahan Pembantu... II-15 BAB III NERACA MASSA...III-1 BAB IV NERACA ENERGI... IV-1 BAB V SPESIFIKASI PERALATAN... V-1 BAB VI INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA... VI-1 6.1 Instrumentasi... VI-1 6.2 Keselamatan Kerja Pabrik... VI-8 6.3 Keselamatan Kerja Pada Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Urea... VI-9
BAB VII UTILITAS... V11-1 7.1 Kebutuhan Steam (Uap)... VII-1 7.2 Kebutuhan Air... VII-2 7.3 Kebutuhan Bahan Kimia... VII-13 7.4 Kebutuhan Listrik... VII-13 7.5 Kebutuhan Bahan Bakar... VII-14 7.6 Unit Pengolahan Limbah... VII-15 7.7 Spesifikasi Peralatan Utilitas... VII-19 BAB VIII LOKASI DAN TATA LETAK PABRIK... VIII-1 8.1 Lokasi Pabrik... VIII-1 8.2 Tata Letak Pabrik... VIII-6 8.3 Perincian Luas Areal Pabrik... VIII-7 BAB IX ORGANISASI DAN MANAJEMEN PERUSAHAAN... IX-1 9.1 Organisasi Perusahaan... IX-1 9.2 Manajemen Perusahaan... IX-3 9.3 Bentuk Hukum Badan Usaha... IX-5 9.4 Uraian Tugas, Wewenang dan Tanggung Jawab... IX-7 9.5 Sistem Kerja... IX-9 9.6 Jumlah Karyawan dan Tingkat Pendidikan... IX-10 9.7 Sistem Penggajian... IX-13 9.8 Fasilitas Tenaga Kerja... IX-14 BAB X ANALISA EKONOMI... X-1 10.1 Modal Investasi... X-1 10.2 Biaya Produksi Total (BPT)/ Total Cost (TC)... X-4 10.3 Perkiraan Rugi/labaUsaha... X-5 10.4 Anal BAB XI KESIMPULAN... XI-1 DAFTAR PUSTAKA... xiv LAMPIRAN A PERHITUNGAN NERACA MASSA LAMPIRAN B PERHITUNGAN NERACA PANAS LAMPIRAN C PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN LAMPIRAN D PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN UTILITAS LAMPIRAN E PERHITUNGAN ASPEK EKONOMI
DAFTAR TABEL Tabel 1.1 Data kebutuhan Urea di Indonesia... I-2 Tabel 2.1 Kualitas Urea yang dihasilkan... II-3 Tabel 3.1 Neraca massa Reaktor Amonia (R-101)... III-2 Tabel 3.2 Neraca massa Flash Drum (F-101)... III-2 Tabel 3.3 Neraca massa Reaktor Urea (R-201)... III-2 Tabel 3.4 Neraca massa Knock Out Drum (F-201)... III-3 Tabel 3.5 Neraca massa Low Pressure Decomposer (S-201)... III-3 Tabel 3.6 Neraca massa Knock Out Drum (F-202)... III-4 Tabel 3.7 Neraca massa Evaporator I (FE-301)... III-4 Tabel 3.8 Neraca massa Evaporator II (FE-302)... III-5 Tabel 3.9 Neraca massa Prilling Tank (TK-402)... III-5 Tabel 3.10 Neraca massa Neraca massa Screening (C-403)... III-6 Tabel 4.1 Neraca Panas Reaktor (R-101)... IV-2 Tabel 4.2 Neraca Panas Total Neraca Panas Flash Drum (F-101)... IV-2 Tabel 4.3 Neraca Panas Neraca Panas Reaktor (R-201)... IV-2 Tabel 4.4 Neraca Panas Knock Out Drum (F-201)... IV-3 Tabel 4.5 Neraca Panas Low Pressure Decomposer (S-201)... IV-3 Tabel 4.6 Neraca Panas Knock Out Drum (F-202)... IV-3 Tabel 4.7 Neraca Panas Evaporator I (FE-301)... IV-4 Tabel 4.8 Neraca Panas Evaporator II (FE-302)... IV-4 Tabel 4.9 Neraca Panas Mealting Tank (TK-401)... IV-4 Tabel 4.10 Neraca Panas Total Prilling Tower (TK-402)... IV-5 Tabel 4.11 Neraca Panas Heater (E-101)... IV-5 Tabel 4.12 Neraca Panas Heater (E-102)... IV-5 Tabel 4.13 Neraca Panas Refrigrator (E-103)... IV-6 Tabel 4.14 Neraca Panas Heater (E-104)... IV-6 Tabel 4.15 Neraca Panas Heater (E-201)... IV-6 Tabel 4.16 Neraca Panas Heater (E-202)... IV-7 Tabel 4.17 Neraca Panas Water Condenser (E-301)... IV-7
Tabel 4.18 Tabel 6.1 Tabel 7.1 Tabel 7.2 Tabel 7.3 Tabel 7.4 Tabel 7.5 Tabel 8.1 Tabel 9.1 Tabel 9.2 Tabel 9.3 Tabel LA-1 Tabel LA-2 Tabel LA-3 Tabel LA-4 Tabel LA-5 Tabel LA-6 Tabel LA-7 Tabel LA-8 Tabel LA-9 Tabel LA-10 Tabel LA-11 Tabel LA-12 Tabel LA-13 Tabel LB-1 Tabel LB-2 Tabel LB-3 Tabel LB-4 Tabel LB-5 Tabel LB-6 Tabel LB-7 Tabel LB-8 Neraca Panas cooler (E-302)... IV-7 Daftar Instrumentasi pada Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Urea. VI-4 Kebutuhan Uap... VII-1 Kebutuhan Air Pendingin... VII-2 Pemakaian air untuk berbagai kebutuhan... VII-4 Kualitas Air Sungai Rokan, Riau... VII-4 Perincian Kebutuhan Listrik... VII-12 Perincian Luas Areal Pabrik... VIII-7 Jadwal Kerja Karyawan Shift... IX-10 Jumlah Karyawan dan Kualifikasinya... IX-11 Gaji Karyawan... IX-13 Neraca Massa Reaktor (R-101)... LA-3 Hasil Perhitungan P buble dan P dew... LA-4 Hasil Iterasi Flash Drum (F-101)... LA-5 Hasil Perhitungan Flash Drum (F-101)... LA-5 Neraca Massa Flash Drum (F-101)... LA-6 Neraca Massa Reaktor (R-201)... LA-12 Neraca Massa Knock Out Drum (F-201)... LA-13 Neraca Massa Low Pressure Decomposer (S-201)... LA-15 Neraca Massa Knock Out Drum (F-202)... LA-16 Neraca Massa Evaporator I (FE-301)... LA-18 Neraca Massa Evaporator 2 (FE-302)... LA-20 Neraca Massa Prilling Tower (TK-402)... LA-21 Neraca Massa Screening (C-403)... LA-23 Data Kapasitas Panas Komponen Gas... LB-1 Data Panas Perubahan Fasa Komponen... LB-1 Data Panas Reaksi Komponen... LB-1 Kapasitas panas liquid amonia... LB-2 Estimasi kapasitas panas liquid karbamat... LB-2 Estimasi Kapasitas panas solid karbamat... LB-2 Kapasitas panas liquid urea... LB-2 Kapasitas panas solid urea... LB-3
Tabel LB-9 Tabel LB-10 Tabel LB-11 Tabel LB-12 Tabel LB-13 Tabel LB-14 Tabel LB-15 Tabel LB-16 Tabel LB-17 Tabel LB-18 Tabel LB-19 Tabel LB-20 Tabel LB-21 Tabel LB-22 Tabel LB-23 Tabel LB-24 Tabel LB-25 Tabel LB-26 Tabel LB-27 Tabel LB-28 Tabel LB-29 Tabel LB-30 Tabel LB-31 Tabel LB-32 Tabel LB-33 Tabel LB-34 Tabel LB-35 Tabel LB-36 Tabel LB-37 Tabel LB-38 Tabel LB-39 Tabel LB-40 Panas Pembentukan... LB-3 Sifat fisika bahan baku... LB-3 Data steam dan air pendingin yang digunakan... LB-4 Data kapasitas panas refrigrant yang digunakan... LB-4 Panas masuk alur 8... LB-5 Panas masuk alur 10... LB-5 Panas Keluar alur 11... LB-6 Neraca panas Reaktor (R-101)... LB-7 Panas keluar alur 12 fasa cair... LB-7 Panas keluar alur 14 fasa cair... LB-8 Panas keluar alur 13 fasa gas... LB-8 Neraca panas Flash Drum (F-101)... LB-9 Panas masuk alur 16...LB-10 Panas masuk alur 18...LB-10 Panas masuk alur 21...LB-10 Panas keluar alur 19 fasa gas...lb-11 Panas keluar alur 19 fasa cair...lb-11 Neraca panas Reaktor (R-201)...LB-13 Panas masuk alur 19 fasa gas...lb-14 Panas masuk alur 19 fasa cair...lb-14 Panas keluar alur 22...LB-15 Panas keluar alur 24...LB-15 Neraca panas Knock Out Drum (F-201)...LB-16 Panas masuk alur 25...LB-17 Panas keluar alur 26...LB-17 Neraca panas Low Pressure Decomposer (S-201)...LB-18 Panas keluar alur 25...LB-19 Panas keluar alur 27...LB-20 Panas keluar alur 26...LB-20 Neraca panas Knock Out Drum (F-202)...LB-20 Panas keluar alur 28...LB-21 Panas keluar alur 30...LB-22
Tabel LB-41 Tabel LB-42 Tabel LB-43 Tabel LB-44 Tabel LB-45 Tabel LB-46 Tabel LB-47 Tabel LB-48 Tabel LB-49 Tabel LB-50 Tabel LB-51 Tabel LB-52 Tabel LB-53 Tabel LB-54 Tabel LB-55 Tabel LB-56 Tabel LB-57 Tabel LB-58 Tabel LB-59 Tabel LB-60 Tabel LB-61 Tabel LB-62 Tabel LB-63 Tabel LB-64 Tabel LB-65 Tabel LB-66 Tabel LB-67 Tabel LB-68 Tabel LB-69 Tabel LB-70 Tabel LB-71 Tabel LB-72 Panas keluar alur 29...LB-22 Neraca panas Evaporator I (FE-301)...LB-24 Panas masuk alur 31...LB-24 Panas keluar alur 34...LB-25 Panas keluar alur 33...LB-26 Neraca panas Evaporator II (FE-302)...LB-27 Panas masuk alur 36...LB-28 Panas masuk alur 42...LB-28 Panas keluar alur 38...LB-29 Neraca panas Melting Tank (TK-401)...LB-30 Panas masuk alur 37...LB-30 Panas masuk udara Prilling Tower (TK-402)...LB-31 Panas keluar alur 40...LB-32 Panas keluar udara Prilling Tower (TK-402)...LB-32 Neraca panas Prilling Tower (TK-302)...LB-32 Panas keluar alur 8...LB-33 Neraca panas Heater (E-101)...LB-34 Panas keluar alur 10...LB-35 Neraca panas Heater (E-102)...LB-36 Panas keluar alur 12...LB-37 Panas keluar alur 12...LB-37 Neraca panas Refrigrator (E-103)...LB-38 Panas keluar alur 15...LB-39 Neraca panas Heater (E-104)...LB-40 Panas keluar alur 18...LB-41 Neraca panas Heater (E-201)...LB-42 Panas keluar alur 21...LB-43 Neraca panas Heater (E-202)...LB-44 Panas keluar alur 36...LB-45 Neraca panas Water Condenser (E-301)...LB-46 Panas keluar alur 40...LB-47 Neraca panas Cooler (E-302)...LB-48
Tabel LC-1 Tabel LD-1 Tabel LE-1 Tabel LE-2 Tabel LE-3 Tabel LE-4 Tabel LE-5 Tabel LE-6 Tabel LE-7 Tabel LE-8 Tabel LE-9 Tabel LE-10 Tabel LE-11 Komposisi umpan reaktor...lc-25 Perhitungan Entalpi Tinggi Menara Pendingin... LD-17 Perincian Harga Bangunan dan Sarana Lainnya... LE-1 Harga Indeks Marshall dan Swift... LE-3 Estimasi Harga Peralatan Proses... LE-6 Estimasi Harga Peralatan Utilitas dan Pengolahan Limbah... LE-8 Biaya Sarana Transportasi...LE-11 Perincian Gaji Pegawai... LE-15 Perician Biaya Kas... LE-17 Perincian Modal Kerja... LE-19 Aturan Depresiasi sesuai UU RI No.17 tahun 2000... LE-20 Perkiraan Biaya Depresiasi sesuai UU RI No.17 tahun 2000... LE-21 Data perhitungan IRR... LE-29
DAFTAR GAMBAR Gambar 8.1 Perincian Luas Areal Pabrik... VIII-9 Gambar 9.1 Bagan struktur organisasi perusahaan pabrik Pembuatan Urea... IX-15 Gambar LD-1 Spesifikasi screening... LD-1 Gambar LD-2 Grafik Entalpi dan Temperatur Cairan pada Cooling Tower (CT).LD-17 Gambar LD-3 Kurva Hy terhadap 1/(Hy i Hy)... LD-18 Gambar LE-1 Grafik BEP (Break Even Point)... LE-29
DAFTAR LAMPIRAN LAMPIRAN A PERHITUNGAN NERACA MASSA... LA-1 LAMPIRAN B PERHITUNGAN NERACA PANAS... LB-1 LAMPIRAN C PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN... LC-1 LAMPIRAN D PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN UTILITAS... LD-1 LAMPIRAN E PERHITUNGAN ASPEK EKONOMI... LE-1