pembuatan di-amonium fosfat (dap) - USU Institutional Repository ...

PRA RANCANGAN PABRIK
PEMBUATAN DI-AMONIUM FOSFAT (DAP)
DARI AMONIA DAN ASAM FOSFAT
TUGAS AKHIR
Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan
Ujian Sarjana Teknik Kimia
OLEH:
CORY REGINA NAPITUPULU
050405052
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2010
Universitas Sumatera Utara

Universitas Sumatera Utara

KATA PENGANTAR
Puji Syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas rahmat dan
anugerah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir yang berjudul
Pra-Rancangan Pabrik Pembuatan Di-Amonium Fosfat (DAP) dari Amonia
dan Asam Fosfat dengan Kapasitas 40.000 Ton/Tahun. Tugas Akhir ini
dikerjakan sebagai syarat untuk kelulusan dalam sidang sarjana.
Selama mengerjakan Tugas akhir ini penulis begitu banyak mendapatkan
bantuan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, dalam kesempatan ini perkenankanlah
penulis mengucapkan terima kasih kepada:
1. Orang tua penulis yaitu Ayahanda T.M. Napitupulu dan Ibunda H.
Sitanggang yang tidak pernah lupa memberikan dukungan berupa moril dan
materil kepada penulis.
2. Bapak Dr. Ir. Taslim, M.Si sebagai Dosen Pembimbing I yang telah
membimbing dan memberikan masukan selama menyelesaikan tugas akhir
ini.
3. Ibu Farida Hanum, ST.MT. sebagai Dosen Pembimbing II yang telah
memberikan arahan selama menyelesaikan tugas akhir ini.
4. Ibu Ir. Renita Manurung, MT, Ketua Departemen Teknik Kimia FT USU.
5. Bapak M. Hendra S Ginting, ST. MT, Sekertaris Departemen Teknik Kimia
FT USU
6. Bapak Dr. Ir. Irvan, MSi sebagai Koordinator Tugas Akhir Departemen
Teknik Kimia FT USU.
7. Bapak dan Ibu dosen serta pegawai Departemen Teknik Kimia, Fakultas
Teknik Universitas Sumatera Utara
8. Adik-adik tercinta Ramos dan Romeo yang selalu memberikan semangat
kepada penulis
9. Artina sebagai partner dalam penulisan Tugas Ahir ini
Universitas Sumatera Utara

10. Teman-teman stambuk 2005 tanpa terkecuali, yang telah memberikan
sukacita, dukungan dan semangat kepada penulis untuk menulis Tugas Ahir
ini, serta Abang, Kakak dan Adik stambuk yang tidak telepas juga
memberikan dukungan kepada penulis
11. Teman-teman dari UKM KMK UP FT yang telah memberikan dukungan doa,
semangat dan motivasi
12. Serta pihak-pihak yang telah ikut membantu penulis namun tidak tercantum
namanya.
Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih terdapat banyak kekurangan
dan ketidaksempurnaan. Oleh karena itu penulis sangat mengharapkan saran dan
kritik yang sifatnya membangun demi kesempurnaan pada penulisan berikutnya.
Semoga tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi kita semua.
Medan, Februari 2010
Penulis
Cory Regina Napitupulu
050405052
Universitas Sumatera Utara

INTISARI
Perkembangan industri pupuk di saat ini sangatlah berkembang, dikarenakan
kebutuhan pupuk yang semakin meningkat. Salah satu jenis pupuk adalah diamonium
fosfat atau yang serimg dikenal dengan DAP. Pembuatan DAP dilakukan
dengan mereaksikan asam fosfat cair dengan gas amonia pada suhu 171°C dan
tekanan 6,12 atm pada reaktor pipa. DAP yang dihasilkan mengandung banyak
senyawa seperti Fe2O3, H2O, Al2O3, CaO, MgO, Di-amonium sulfat (DAS).
DAP yang diproduksi 40000 ton/tahun dengan 330 hari kerja dalam 1 tahun.
Lokasi pabrik direncanakan di Bintan, Riau dengan luas areal 19.395 m 2 .
Tenaga kerja yang dibutuhkan berjumlah 200 orang dengan bentuk badan
usaha Perseroan Terbatas (PT) yang dipimpin oleh seorang direktur utama dengan
struktur organisasi sistem garis dan staf.
Hasil analisa ekonomi Di-Amonium Fosfat adalah sebagai berikut :
a. Modal Investasi : Rp 397.461.298.038,b.
Biaya Produksi : Rp 347.381.963.398,c.
Hasil Penjualan : Rp 435.600.000.000.d.
Laba Bersih : Rp 58.682.494.241,e.
Profit Margin : 19,24 %
f. Break Event Point : 55,05 %
g. Return of Investment : 14,76 %
h. Pay Out Time : 7 tahun
i. Internal Rate of Return : 24,61 %
Dari analisa ekonomi diperoleh kesimpulan bahwa pabrik pembuatan Di-
Amonium Fosfat (DAP) dari amonia dan asam fosfat ini layak untuk didirikan.
Universitas Sumatera Utara

DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR…………..……………………………………………………i
INTISARI……………………...…………………………..………………………..iii
DAFTAR ISI……………………………..…………………………….…………...iv
DAFTAR GAMBAR………………………………..……………………………..vii
DAFTAR TABEL………………………………...……………………………….viii
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……………………………...…………………………………..I-3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA……………...……………………………….…II-1
2.1 Pengertian dan Jenis Pupuk…………...…………...…………………..II-1
2.2 Sifat Pupuk…………………………...………………………………...II-2
2.2.1 Di-Amonium Fosfat……...…..………………………………II-3
2.2.2 Kegunaan Di-Amonium Fosfat…...……………….…………II-3
2.3 Sifat Bahan Baku Produk………………...…………………………….II-4
2.3.1 Sifat Bahan Baku……………..……………………………...II-4
2.3.2 Sifat Produk………………..………………………………...II-5
2.4 Pembuatan di-amonium fosfat……..…………………………………..II-5
2.5 Pemilihan Proses……………………………………...………………..II-7
2.6 Deskripsi Proses……………………………………...…………….…..II-8
BAB III NERACA MASSA…………………………...………..……………….III-1
BAB IV NERACA PANAS…………………………...……………...……….....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……………………………..……………………..VI-8
6.3 Keselamatan Kerja pada pabrik Di-Amonium Fosfat……..……….…VI-9
Universitas Sumatera Utara

BAB VII UTILITAS…………...………………………………..……………...VII-1
7.1 Kebutuhan uap (steam)………………..……………………………..VII-1
7.2 Kebutuhan Air………………………...……………………………...VII-2
7.2.1 Screening…………………...………………………………VII-6
7.2.2 Koagulasi dan Flokulasi…...……………………………….VII-6
7.2.3 Filtrasi……………………..……………………………….VII-7
7.2.4 Demineralisasi……………...………………………………VII-9
7.2.5 Deaerator…………………...……………………………..VII-13
7.3 Kebutuhan Bahan Kimia…………...……………………………….VII-12
7.4 Kebutuhan Listrik………………..…………………………………VII-13
7.5 Kebutuhan Bahan Bakar……………………………………..……..VII-14
7.6 Unit Pengolahan Limbah…………………………………..……….VII-16
7.6.1 Bak Penampungan……………………………..…………VII-17
7.6.2 Bak Pengendapan awal………………………..………….VII-18
7.6.3 Bak Netralisasi………………………………..…………..VII-19
7.7 Spesifikasi Peralatan Utilitas…………………………..…………...VII-20
BAB VIII TATA LETAK PABRIK…………………………...……………..VIII-1
8.1 Landasan Teori……………………………………..……………….VIII-1
8.1.1. Faktor Utama Dalam Pemilihan Lokasi Pabrik……..……VIII-1
8.1.2 Faktor Sekunder/ Tambahan………………………...…….VIII-4
8.2 Lokasi Pabrik………………………………………………..………VIII-5
8.3 Tata Letak Pabrik…………………………………………...……….VIII-7
8.4 Perincian Luas Areal Pabrik………………………………...………VIII-9
BAB IX ORGANISASI DAN MANAJEMEN PERUSAHAAN…...…………IX-1
9.1 Organisasi Perusahaan……………………………………...…………IX-1
9.1.1 Bentuk Organisasi Garis………………………...…………..IX-2
9.1.2 Bentuk Organisasi Fungsionil…………………..…………..IX-2
9.1.3 Bentuk Organisasi Garis dan Staf……………..……………IX-3
9.1.4 Bentuk Organisasi Fungsionil dan Staf……..……………....IX-3
9.2 Manajemen Perusahaan….…………………………...……………….IX-3
9.3 Bentuk Hukum Badan Usaha………………………..………………..IX-5
9.4 Tugas, Wewenang dan Tanggung Jawab…………..…………………IX-6
Universitas Sumatera Utara

9.4.1 Rapat Umum Pemegang Saham………...…………………..IX-6
9.4.2 Dewan Komisaris………………….…..……………………IX-7
9.4.3 Direktur………………………………..……………………IX-7
9.4.4 Staf Ahli……………………………..……………………...IX-7
9.4.5 Sekretaris…………………………...……………………….IX-8
9.4.6 Manajer Produksi…………………..……………………….IX-7
9.4.7 Manajer Teknik…………………..…………………………IX-7
9.4.8 Manajer Umum dan Keuangan…..……….…………………IX-8
9.4.9 Manajer Pembelian dan Pemasaran……....…………………IX-8
9.5 Sistem Kerja……………………………………..……………………IX-9
9.6 Jumlah Karyawan dan Tingkat Pendidikan……...………………......IX-11
9.7 Sistem Penggajian……………………………..…………………….IX-12
9.8 Fasilitas Tenaga Kerja….……………………...…………………….IX-13
BAB X ANALISA EKONOMI………………………….……………………….X-1
10.1 Modal Investasi…………………………………...…………………..X-1
10.1.1 Modal Investasi Tetap………………...…………………….X-1
10.1.2 Modal Kerja…………………………..…………………….X-3
10.1.3 Biaya Tetap (Fixed Cost)…………...……………………....X-4
10.1.4 Biaya Variabel (Variable Cost)…..………………………...X-4
10.2 Total Penjualan…………………………..…………………………...X-5
10.3 Perkiraan Laba Rugi…………………..……………………………...X-5
10.4 Analisa Aspek Ekonomi……………..……………………………….X-5
10.4.1 Profit Margin……………...…………………………...…...X-5
10.4.2 Break Ivent Point………...…………………………………X-6
10.4.3 Return Of Investment…...…………………………………..X-6
10.4.4 Pay Out Time…………...…………………………………..X-7
10.4.5 Return Of Network………...………………………………..X-7
10.4.6 Internal Rate Of Return…..………………………………...X-7
BAB XI KESIMPULAN……………………………...……………………..…..XI-1
Universitas Sumatera Utara

DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN A PERHITUGAN NERACA MASSA
LAMPIRAN B PERHITUNGAN NERACA PANAS
LAMPIRAN C PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN
LAMPIRAN D PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN UTILITAS
LAMPIRAN E PERHITUNGAN ASPEK EKONOMI
Universitas Sumatera Utara

DAFTAR GAMBAR
Gambar 6.1 Mekanisme Pengendalian Proses………………..…………………..VI-4
Gambar 8.1 Tata Letak Pabrik di-amonium fosfat (DAP).……..………………VIII-9
Gambar 9.1 Bagan struktur organisasi perusahaan pabrik di-amonium fosfat….IX-13
Gambar LD-1 Spesifikasi Screening…..…...…………………….…………...….LD-1
Gambar LD-2 Grafik Entalpi dan Temperatur Cairan pada Cooling Tower…....LD-74
Gambar LD-3 Kurva Hy terhadap 1/ (Hy * - Hy)………………………………...LD-75
Gambar LE-1 Kurva BEP Pabrik Pembuatan di-amonium fosfat……………....LE-29
Universitas Sumatera Utara

DAFTAR TABEL
Tabel 1.1 Import Indonesia akan di-amonium fosfat…………..…………………...I-1
Tabel 2.1 Sifat Pupuk Organik………………………………...…………………...II-2
Tabel 3.1 Neraca Massa Reaktor……………………………...…………………..III-1
Tabel 3.2 Neraca Massa Granulator…………………………..…………………..III-2
Tabel 3.3 Neraca Massa Absorber………..…………………...…………………..III-2
Tabel 3.4 Neraca Massa Rotary Drum Dryer...……………….…………………..III-3
Tabel 3.5 Neraca Massa Ball Mill...………………………..……………………..III-3
Tabel 3.6 Neraca Massa Screen I………………………..………………………..III-4
Tabel 3.7 Neraca Massa Screen II...…………………..…………………………..III-4
Tabel 3.8 Neraca Massa Stripper……………………..…………………………..III-5
Tabel 3.9 Neraca Massa Reboiler……...……………..…………………………..III-5
Tabel 3.10 Neraca Massa Cooler.……...…………..……………………………..III-5
Tabel 4.1 Neraca Panas. Reaktor…………………...……………………………..IV-1
Tabel 4.2 Neraca Panas. Granulator……...………..……………………………..IV-1
Tabel 4.3 Neraca Panas. Absorber…………..……..……………………………..IV-1
Tabel 4.4 Neraca Panas Rotary Drum Dryer……..………………………………IV-2
Tabel 4.5 Neraca Panas. Reboiler…………….....………………………………..IV-2
Tabel 4.6 Neraca Panas. Cooler…………………………………………………..IV-2
Tabel 6.1 Daftar Instrumentasi pada Pra Rancangan Pabrik Pembuatan DAP..….VI-3
Tabel 7.1 Kebutuhan Uap Pabrik……………………………………………...…VII-1
Tabel 7.2 Kebutuhan air Pendingin…………………………………………...….VII-2
Tabel 7.3 Pemakaian Air untuk Berbagai Kebutuhan………………………...….VII-3
Tabel 7.4 Kualitas Air Sungai Rokan………………………………………..…..VII-4
Tabel 7.5 Perincian Kebutuhan Listrik……………………………………..…..VII-13
Tabel 8.1 Perincian Luas Tanah…………………………………………..….....VIII-8
Tabel 9.1 Jadwal Kerja Karyawan shift…………….…………………...………...IX-9
Tabel 9.2 Jumlah Karyawan dan Kualifikasi…………………………..………..IX-10
Tabel 9.3 Perincian Gaji Karyawan…………………………………..…………IX-11
Tabel LA-1 Neraca Massa Screen II…..……………………………..…………..LA-4
Tabel LA-2 Neraca Massa Screen I………………………………..…………….LA-6
Universitas Sumatera Utara

Tabel LA-3 Neraca Massa Ball Mill……………………………..………………LA-8
Tabel LA-4 Neraca Massa Rotary Drum Dryer..………………...……………..LA-10
Tabel LA-5 Neraca Massa Granulator…………………………..……………..LA-11
Tabel LA-6 Neraca Massa Reaktor……………………………...……………...LA-17
Tabel LA-7 Neraca Massa Absorber…………………………...……………….LA-19
Tabel LA-8 Neraca Massa Stripper…………………………..….……………..LA-21
Tabel LA-9 Neraca Massa Reboiler………………………...…………………..LA-22
Tabel LB-1 Data Kapasitas Panas Cairan…………………..……………………LB-1
Tabel LB-2 Data Kapasitas Panas Gas……………………...……………………LB-1
Tabel LB-3 Data Kapasitas Panas Padatan………………..……………………..LB-2
Tabel LB-4 Kontribusi Elemen Padatan untuk Menentukan Kapasitas Panas ......LB-2
Tabel LB-5 Data Kapasitas Panas Reaksi Pembentukan…….…………………..LB-3
Tabel LB-6 Neraca Panas Masuk pada Reaktor………………………………….LB-9
Tabel LB-7 Neraca Panas Keluar dari Reaktor……………………………..…..LB-13
Tabel LB-8 Neraca Panas pada Reaktor………………………..……………….LB-14
Tabel LB-9 Neraca Panas Masuk pada Granulator………...………………..…LB-19
Tabel LB-10 Neraca Panas Keluar dari Granulator……...………......……...….LB-22
Tabel LB-11 Neraca Panas pada Granulator………………...............……..…..LB-23
Tabel LB-12 Spesifikasi nomenkular untuk menentukan kapasitas panas..……LB-24
Tabel LB-13 Neraca Panas Masuk pada Absorber……………….....…...……...LB-25
Tabel LB-14 Neraca Panas Keluar dari Absorber……………….............……...LB-27
Tabel LB-15 Neraca Panas pada Absorber………………............…….....…….LB-27
Tabel LB-16 Perhitungan Entalpi pada Rotary Drum Dryer……........………...LB-31
Tabel LB-17 Neraca Energi pada Rotary Drum Dryer….........……..….............LB-32
Tabel LB-18 Neraca Energi pada Reboiler……………...........…..…….............LB-35
Tabel LB-19 Neraca Energi pada Cooler………...….…................…….............LB-38
Tabel LC-1 Komposisi Umpan Masuk Reaktor………..………………...……..LC-20
Tabel LC-2 Komposisi Gas yang Keluar dari Reaktor.…………….....………..LC-31
Tabel LC-3 Laju alir komponen yang masuk ke absorber…...….……...…..…..LC-32
Tabel LC-4 Laju Alir Komponen yang masuk ke stripper …………..……..….LC-45
Tabel LC-5 Komposisi Produk di-amonium fosfat…………………..…………LC-65
TAbel LD-1 Perhitungan Entalpi dalam menentukan tinggi menara pendingin..LD-74
Universitas Sumatera Utara

Tabel LE-1 Perincian harga bangunan dan sarana lainnya…………………….....LE-1
Tabel LE-2 Harga Indeks Marshall dan Swift……………………………...….....LE-3
Tabel LE-3 Estimasi Harga Peralatan Proses…………….…………………..…..LE-6
Tabel LE-4 Estimasi Harga Peralatan Utilitas dan Pengolahan Limbah……...….LE-6
Tabel LE-5 Biaya Sarana Transportasi…….…………….………………...……LE-11
Tabel LE-6 Perincian Gaji Karyawan……...…………….………………...……LE-15
Tabel LE-7 Perincian Biaya Kas…………...…………….………………..……LE-17
Tabel LE-8 Perincian Modal Kerja…………...………….………………...……LE-18
Tabel LE-9 Aturan Depresiasi UU Republik Indonesia No.17 Tahun 2000...….LE-19
Tabel LE-10 Perhitungan Biaya Depresiasi Sesuai UURI No.17 Tahun 2000....LE-20
Tabel LE-11 Data Perhitungan Interval Rate Of Return (IRR)……………........LE-28
Universitas Sumatera Utara