TUGAS AKHIR PRARANCANGAN PABRIK KARBON AKTIF … filei tugas akhir prarancangan pabrik karbon aktif dari ampas buah mangrove (rhizophora mucronata) kapasitas 10.000 ton/tahun halaman

i

TUGAS AKHIR

PRARANCANGAN PABRIK KARBON AKTIF DARI AMPAS

BUAH MANGROVE (RHIZOPHORA MUCRONATA)

KAPASITAS 10.000 TON/TAHUN

HALAMAN JUDUL

Oleh :

1. Muhammad Kurniawan Arif Murti I 0509030

2. Yanuar Raka Siwi I 0509042

JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

2014

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

ii

LEMBAR PENGESAHAN

TUGAS AKHIR

PRARANCANGAN PABRIK KARBON AKTIF DARI AMPAS BUAHMANGROVE (RHIZOPORA MUCRONATA)

KAPASITAS 10.000 TON/TAHUN

Oleh:Muh. Kurniawan Arif Murti I0509030Yanuar Raka Siwi I0509042

Pembimbing II Pembimbing I

Wusana Agung W, S.T., M.T.

NIP. 19801005 200501 1 001

Ir. Paryanto, M.S.

NIP. 19580425 198601 1 001

Dipertahankan di depan tim penguji :

1. Dr. Eng. Agus Purwanto, S.T., M.T. 1………………………NIP. 19750411 199903 1 001

2. Dr. Margono, S.T., M.T. 2………………………NIP. 19681107 199702 1 001

Disahkan

Ketua Jurusan Teknik Kimia

Dr. Sunu H. Pranolo

NIP. 19690316 199802 1 001

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

iii

KATA PENGANTAR

Puji syukur kepada Allah SWT, karena rahmat dan hidayah-Nya, penulis

akhirnya dapat menyelesaikan penyusunanlaporan tugas akhir dengan judul “Pra

Rancangan Pabrik Karbon Aktif dari Ampas Buah Mangrove (Rhizophora

Mucronata) Kapasitas 10.000 ton/tahun”. Dalam penyusunan tugas akhir ini

penulis memperoleh banyak bantuan baik berupa dukungan moral maupun

material dari berbagai pihak. Oleh karena itu, penulis mengucapkan terima kasih

kepada :

1. Kedua orang tua dan keluarga atas dukungan doa, materi dan semangat yang

senantiasa diberikan tanpa kenal lelah.

2. Ir. Paryanto, M.S. selaku Dosen Pembimbing I dan Wusana Agung Wibowo,

S.T.,M.T. selaku Dosen Pembimbing II atas bimbingan dan bantuannya dalam

penulisan tugas akhir.

3. Dr. Sunu Herwi Pranolo selaku Ketua Jurusan Teknik Kimia FT UNS.

4. Teman-teman angkatan 2008 dan 2009.

Penulis menyadari bahwa laporan tugas akhir ini masih jauh dari

sempurna, karena itu penulis membuka diri terhadap segala saran dan kritik yang

membangun. Semoga laporan tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi penulis pada

khususnya dan pembaca pada umumnya.

Surakarta, Januari 2014

Penulis

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

iv

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL................................................................................................ i

LEMBAR PENGESAHAN .................................................................................... ii

KATA PENGANTAR ........................................................................................... iii

DAFTAR ISI.......................................................................................................... iv

DAFTAR GAMBAR ............................................................................................ vii

DAFTAR TABEL................................................................................................ viii

INTISARI........................................................................................................... viiix

BAB I PENDAHULUAN....................................................................................... 1

I.1. Latar Belakang Pendirian Pabrik .................................................................. 1

I.2. Penentuan Kapasitas Rancang Pabrik........................................................... 2

I.3. Pemilihan Lokasi Pabrik............................................................................... 6

I.4. Tinjauan Pustaka........................................................................................... 9

I.4.1. Karbon aktif ........................................................................................... 9

I.4.2. Mangrove ............................................................................................... 9

I.4.3. Kegunaan Produk................................................................................. 11

I.4.4. Sifat Fisis dan Kimia Bahan Baku dan Produk.................................... 12

I.4.5. Tinjauan Proses.................................................................................... 14

BAB II DESKRIPSI PROSES.............................................................................. 18

II.1. Spesifikasi Bahan Baku dan Produk ......................................................... 18

II.1.1. Spesifikasi Bahan Baku...................................................................... 18

II.1.2. Spesifikasi Produk .............................................................................. 19

II.2. Konsep Proses ........................................................................................... 19

II.2.1. Dasar Reaksi ....................................................................................... 19

II.2.1. Mekanisme Reaksi ............................................................................. 20

II.2.3. Tinjauan Kinetika ............................................................................... 20

II.2.4. Tinjauan Termodinamika ................................................................... 21

II.3. Diagram Alir Proses dan Tahapan Proses ................................................. 23

II.3.1. Diagram Alir Proses ........................................................................... 23

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

v

II.3.2. Tahapan Proses................................................................................... 27

II.4. Lay Out Pabrik .......................................................................................... 38

II.5. Lay Out Peralatan ...................................................................................... 41

BAB III SPESIFIKASI ALAT PROSES.............................................................. 43

III.1. Alat Utama ............................................................................................... 43

III.2. Alat Pendukung........................................................................................ 49

BAB IV UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM .................. 53

IV.1. Unit Pendukung Proses ............................................................................ 53

IV.1.1. Unit Pengadaan Air........................................................................... 54

IV.1.2. Unit Pengadaan Udara Tekan ........................................................... 58

IV.1.3. Unit Pengadaan Listrik ..................................................................... 59

IV.1.4. Unit Pengadaan Bahan Bakar ........................................................... 63

IV.2. Unit Pengolahan Limbah ......................................................................... 64

IV.2.1. Pengolahan Limbah Cair .................................................................. 64

IV.2.2. Pengolahan Limbah Gas ................................................................... 65

IV.3. Laboratorium............................................................................................ 65

IV.3.1. Analisis Bahan Baku......................................................................... 68

IV.3.2. Analisa Produk.................................................................................. 71

IV.3.3. Analisa Air Utilitas ........................................................................... 75

IV.4. Unit Keselamatan dan Kesehatan Kerja .................................................. 75

BAB V MANAJEMEN PERUSAHAAN............................................................. 78

V.1. Bentuk Perusahaan .................................................................................... 78

V.2. Struktur Organisasi.................................................................................... 79

V.3. Tugas dan Wewenang ............................................................................... 82

V.3.1. Pemegang Saham ............................................................................... 82

V.3.2. Dewan Komisaris ............................................................................... 82

V.3.3. Dewan Direksi.................................................................................... 83

V.3.4. Kepala Bagian .................................................................................... 84

V.3.5. Kepala Seksi ....................................................................................... 86

V.4. Pembagian Jam Kerja Karyawan .............................................................. 86

V.4.1. Karyawan Non Shift ........................................................................... 86

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

vi

V.4.2. Karyawan Shift .................................................................................... 87

V.5. Status Karyawan Dan Sistem Upah .......................................................... 88

V.6. Penggolongan Jabatan, Jumlah Karyawan dan Gaji ................................. 89

V.7. Jaminan Sosial Tenaga Kerja .................................................................... 91

BAB VI ANALISA EKONOMI........................................................................... 93

VI.1. Penaksiran Harga Peralatan ..................................................................... 94

VI.2. Dasar Perhitungan.................................................................................... 96

VI.3. Hasil Perhitungan..................................................................................... 97

DAFTAR PUSTAKA ......................................................................................... 105

LAMPIRAN........................................................................................................ 108

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

vii

DAFTAR GAMBAR

Gambar I.1 Grafik Hubungan Tahun Dengan Jumlah Impor Karbon Aktif ........... 3

Gambar I.2 Peta Lokasi Mangrove di Bontang...................................................... 8

Gambar I.3 Peta Lokasi Pabrik Karbon Aktif di Bontang ...................................... 8

Gambar II.1 Diagram Alir Kualitatif .................................................................... 24

Gambar II.2 Diagram Alir Kuantitatif .................................................................. 25

Gambar II.3 Diagram Alir Proses ......................................................................... 26

Gambar II.4 Lay Out Pabrik Karbon Aktif ......................................................... 40

Gambar II.5 Lay Out Peralatan Proses.................................................................. 42

Gambar IV.1 Skema Pengolahan Air Laut ........................................................... 57

Gambar V.1 Struktur Organisasi Pabrik Karbon Aktif Ampas Mangrove ........... 81

Gambar VI.1 Grafik Linierisasi Indeks Harga ...................................................... 95

Gambar VI.2 Grafik Analisa Kelayakan............................................................. 104

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

viii

DAFTAR TABEL

Tabel I.1 Data Impor Karbon Aktif di Indonesia.................................................... 3

Tabel I.2 Daftar Pabrik Produsen Karbon Aktif di Indonesia................................. 5

Tabel I.3 Daftar Pabrik Produsen Karbon Aktif di Dunia ..................................... 5

Tabel I.4 Penggunaan Karbon Aktif ................................................................... 11

Tabel I.5 Kondisi Operasi dan Variasi Proses Pyrolisis ...................................... 14

Tabel I.6 Seleksi Proses Pengaktifan Arang ......................................................... 17

Tabel II.1 Spesifikasi Ampas Mangrove ............................................................. 18

Tabel II.2 Neraca Massa Total .............................................................................. 29

Tabel II.3 Neraca Massa Screw Pirolizer ............................................................. 30

Tabel II.4 Neraca Massa Rotary Kiln.................................................................... 31

Tabel II.5 Neraca Massa Mixer ............................................................................. 31

Tabel II.6 Neraca Massa Rotary Cooler .............................................................. 32

Tabel II.7 Neraca Massa Washer .......................................................................... 32

Tabel II.8 Neraca Massa Centrifuge ..................................................................... 33

Tabel II.9 Neraca Massa Rotary Dryer ................................................................. 33

Tabel II.10 Neraca Panas Total Arus .................................................................... 34

Tabel II.11 Neraca Panas Screw Pirolizer ............................................................ 35

Tabel II.12 Neraca Panas Kiln .............................................................................. 35

Tabel II.13 Neraca Panas Mixer............................................................................ 36

Tabel II.14 Neraca Panas Rotary Cooler .............................................................. 36

Tabel II.15 Neraca Panas Washer ......................................................................... 37

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

ix

Tabel II.16 Neraca Panas Centrifuge .................................................................... 37

Tabel II.17 Neraca Panas Arus Purging ............................................................... 37

Tabel II.18 Neraca Panas Rotary Dyer ................................................................. 38

Tabel III.1 Spesifikasi Screw Pyrolizer ................................................................ 43

Tabel III.2 Spesifikasi Mixer................................................................................. 44

Tabel III.3 Spesifikasi Rotary Kiln ....................................................................... 44

Tabel III.4 Spesifikasi Rotary Cooler ................................................................... 45

Tabel III.5 Spesifikasi Washer .............................................................................. 46

Tabel III.6 Spesifikasi Centrifuge ......................................................................... 47

Tabel III.7 Spesifikasi Rotary Dryer..................................................................... 47

Tabel III.8 Spesifikasi Belt Conveyor ................................................................... 49

Tabel III.9 Spesifikasi Bucket Elevator ................................................................ 49

Tabel III.10 Spesifikasi Blower............................................................................. 50

Tabel III.11 Spesifikasi Pompa ............................................................................. 50

Tabel III.12 Spesifikasi Tangki ............................................................................. 51

Tabel IV.1 Kebutuhan Air Konsumsi Umum dan Sanitasi................................... 56

Tabel IV.2 Kebutuhan Air Laut ............................................................................ 57

Tabel IV.3 Kebutuhan Listrik untuk Keperluan Proses dan Utilitas .................... 60

Tabel IV.4 Jumlah Lumen berdasarkan luas bangunan......................................... 61

Tabel IV.5 Total kebutuhan daya listrik pabrik disuplai generator ...................... 62

Tabel IV.6 Total kebutuhan bahan bakar pabrik................................................... 64

Tabel V.1 Jadwal Pembagian Kelompok Shift...................................................... 88

Tabel V.2 Penggolongan Jabatan, Jumlah Karyawan dan Gaji ............................ 89

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

x

Tabel VI.1 Indeks Harga Alat ............................................................................... 94

Tabel VI.2 Fixed Capital Investment .................................................................... 97

Tabel VI.3 Working Capital Investment ............................................................... 98

Tabel VI.4 Direct Manufacturing Cost ................................................................. 98

Tabel VI.5 Indirect Manufacturing Cost ............................................................... 99

Tabel VI.6 Fixed Manufacturing Cost .................................................................. 99

Tabel VI.7 General Expense ................................................................................. 99

Tabel VI.8 Analisa Kelayakan ............................................................................ 103

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

xi

INTISARI

Muh.Kurniawan A.M., Yanuar Raka Siwi, 2014, Prarancangan PabrikKarbon Aktif dari Ampas Buah Mangrove (Rhizophora mucronata) Kapasitas10.000 Ton/Tahun, Jurusan Teknik Kimia, Universitas Sebelas Maret,Surakarta.

Karbon aktif merupakan bahan kimia yang saat ini banyak digunakandalam industri yang menggunakan proses absorpsi dan purifikasi. Karbon aktifatau arang aktif adalah arang yang sudah diaktifkan sehingga pori – porinyaterbuka dan permukaanya bertambah luas sekitar 300 m2/g – 2000 m2/g.permukaan arang aktif yang semakin luas ini menyebabkan daya absorbsinyaterhadap gas atau cairan semakin tinggi. Bahan baku yang digunakan adalahampas mangrove (Rhizophora mucronata). Pabrik karbon aktif ini akan didirikandi Bontang, Kalimantan Timur pada tahun 2017 dengan kapasitas 10.000ton/tahun.

Pembuatan karbon aktif ini melalui 4 tahap yaitu tahap persiapan bahanbaku, pirolisis, aktivasi karbon, dan pemurnian produk. Pada tahap persiapanbahan baku, ampas mangrove yang berukuran 0,5-1 cm ditampung didalam silo.Setelah itu, ampas mangrove dimasukan kedalam screw pyrolizer menggunakanbelt dryer. Tahap pirolisis dilakukan dalam screw pyrolizer dengan kondisioperasi suhu 4000C dan tekanan 1 atm. Tahap aktivasi karbon aktif dilakukandidalam rotary kiln dengan kondisi 9260C tekanan 1 atm. Tahap pemurnianproduk, karbon aktif yang terbentuk dimurnikan dengan dicuci didalam washerpada suhu 350C tekanan 1 atm yang sebelumnya telah diturunkan suhunya denganmenggunakan rotary cooler pada suhu 700C dan tekanan 1 atm. Setelah itupemurnian produk dilanjutkan dengan pengeringan menggunakan rotary dryerpada suhu 1200C dan tekanan 1 atm.

Unit pendukung proses meliputi unit pengadaan air (proses ,konsumsiumum & sanitasi) yang bersumber dari Selat Makassar dengan kebutuhan sebesar96.238,74 kg/jam, unit pengadaan listrik sebesar 379,54 kW dari PLN, unitpengadaan bahan bakar gas alam 0,716 m3/jam dan IDO 120 L/jam, unitpengadaan udara tekan sebesar 23,79 m3/jam. Limbah cair dibuang ke laut.Limbah gas dimanfaatkan sebagai pemanas pada proses pirolisis, penguapan air diunit utilitas dan dibuang di udara bebas. Pabrik juga didukung denganlaboratorium yang berfungsi untuk mengontrol kualitas bahan baku (cawanporselen, furnace, oven), dan produk (Oven, cawan porselen, furnace, gelasbeaker)

Bentuk perusahaan yang dipilih adalah Perseroan Terbatas dengan strukturline and staff. Jumlah kebutuhan tenaga kerja sebanyak 141 orang.

Hasil analisis ekonomi didapatkan Rate of Return (ROI) sebesar 42,61 %sebelum pajak dan 29,83 %sesudah pajak. Pay Out Time (POT) didapatkansebesar 1,90 tahun sebelum pajak dan 2,51 tahun sesudah pajak. Break Even Point(BEP) sebesar 43,09 %, Shut Down Point (SDP) sebesar 24,38 %dan DiscountedCash Flow (DCF) sebesar 21,16 %. Dari hasil analisa ekonomi dapat disimpulkanpabrik karbon aktif alami layak didirikan.