perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
TUGAS AKHIR
PRARANCANGAN PABRIK PROPILEN OKSIDA DARI PROPILEN DAN TERT-BUTIL HIDROPEROKSIDA KAPASITAS 40.000 TON/TAHUN
Disusun Oleh :
1. Dita Kusuma Yuswardani
( I 0511017)
2. Shofwatun Nida
( I 0511048)
JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA commit to user
2015
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
KATA PENGANTAR Puji syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa, karena rahmat dan hidayahNya, Penulis akhirnya dapat menyelesaikan laporan tugas akhir dengan judul “Prarancangan
Pabrik
Propilen
Oksida
dari
Propilen
dan
Tert-Butil
Hidroperoksida Kapasitas 40.000 ton/tahun”. Dalam penyusunan tugas akhir ini Penulis memperoleh banyak bantuan baik berupa dukungan moral maupun material dari berbagai pihak. Oleh karena itu sudah sepantasnya Penulis mengucapkan terima kasih kepada : 1. Bapak Dr. Margono, S.T., M.T., selaku Kepala Program Studi S1 Teknik Kimia FT UNS 2. Ibu Dr. Sperisa Distantina, S.T., M.T., dan Bapak Mujtahid Kaavessina S.T., M.T., Ph.D selaku dosen pembimbing yang telah bersedia membimbing dalam penyusunan tugas akhir. 3. Seluruh staf dosen Jurusan Teknik Kimia atas bimbingan dan bantuannya selama Penulis menempuh pendidikan. 4. Teman-teman mahasiswa dan seluruh civitas akademik Jurusan Teknik Kimia yang telah memberikan banyak bantuan penyusunan tugas akhir ini. Penulis menyadari bahwa laporan tugas akhir ini masih jauh dari sempurna. Oleh 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,
Agustus 2015
commit to user
Penulis iii
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
DAFTAR ISI
Halaman Judul ......................................................................................................i Lembar Pengesahan .............................................................................................. ii Kata Pengantar .....................................................................................................iii Daftar Isi ..............................................................................................................iv Daftar Tabel ......................................................................................................... ix Daftar Gambar ......................................................................................................xi Intisari .................................................................................................................. xii BAB I
PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Pendirian Pabrik .................................................. 1 1.2. Kapasitas Perancangan ................................................................ 2 1.2.1 Data Impor Propilen Oksida ................................................ 2 1.2.2 Ketersediaan Bahan Baku ................................................... 3 1.2.3 Kapasitas Maksimal dan Minimal Pabrik yang Telah Berproduksi............................................................... 4 1.3. Penentuan Lokasi Pabrik ............................................................. 5 1.4. Tinjauan Pustaka ......................................................................... 8 1.4.1 Macam-Macam Proses Pembuatan Propilen Oksida ......... 8 1.4.2 Kegunan Produk .............................................................. 11 1.4.3 Sifat Fisik dan Kimia Bahan Baku dan Produk ................. 11 1.4.4 Tinjauan Proses ................................................................ 16 commit to user
iv
perpustakaan.uns.ac.id
BAB II
digilib.uns.ac.id
DESKRIPSI PROSES 2.1. Spesifikasi Bahan Baku, Bahan Pendukung, dan Produk .............. 17 2.1.1 Spesifikasi Bahan Baku .................................................... 17 2.1.2 Spesifikasi Bahan Pendukung (Katalis) ............................ 17 2.1.3 Spesifikasi Produk ........................................................... 18 2.2. Konsep Proses ............................................................................. 18 2.2.1 Dasar Reaksi .................................................................... 18 2.2.2 Mekanisme Reaksi ........................................................... 19 2.2.3 Tinjauan Kinetika............................................................. 23 2.2.4 Tinjauan Termodinamika ................................................. 25 2.3. Diagram Alir Proses dan Tahapan Proses ..................................... 27 2.3.1 Diagram Alir Proses ......................................................... 27 2.3.2 Tahapan Proses ................................................................ 31 2.4. Neraca Massa dan Neraca Panas .................................................. 33 2.4.1 Neraca Massa ................................................................... 33 2.4.2 Neraca Panas.................................................................... 35 2.5. Lay Out Pabrik dan Peralatan ...................................................... 36 2.5.1 Lay Out Pabrik ................................................................. 36 2.5.2 Lay Out Peralatan ............................................................ 41
BAB III
SPESIFIKASI PERALATAN PROSES 3.1. Tangki Penyimpanan Propilen ..................................................... 44 3.2. Tangki Penyimpanan tert-Butil Hidroperoksida ........................... 44 3.3. Tangki Penyimpanan Propilen Oksida ......................................... 46 commit to user v
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
3.4. Tangki Penyimpanan tert-Butil Alkohol....................................... 47 3.5. Reaktor ........................................................................................ 48 3.6. Flash Drum.................................................................................. 49 3.7. Menara Distilasi 1........................................................................ 50 3.8. Menara Distilasi 2........................................................................ 51 3.9. Heat Exchanger 1 ........................................................................ 52 3.10. Heat Exchanger 2 ........................................................................ 54 3.11. Accumulator 1 ............................................................................. 55 3.12. Accumulator 2 ............................................................................. 57 3.13. Reboiler 1 .................................................................................... 58 3.14. Reboiler 2 .................................................................................... 59 3.15. Kondensor 1 ................................................................................ 61 3.16. Kondensor 2 ................................................................................ 62 3.17. Pompa 1a ..................................................................................... 64 3.18. Pompa 1b .................................................................................... 65 3.19. Pompa 1c ..................................................................................... 66 3.20. Pompa 2 ...................................................................................... 67 3.21. Pompa 3 ...................................................................................... 67 3.22. Pompa 4 ...................................................................................... 68 3.23. Pompa 5 ...................................................................................... 69 3.24. Pompa 6 ...................................................................................... 70 3.25. Pompa 7 ...................................................................................... 71 3.26. Pompa 8 ...................................................................................... 72 commit to user vi
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
3.27. Pompa 9 ...................................................................................... 73 3.28. Pompa 10 .................................................................................... 74 BAB IV
UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM 4.1. Unit Pendukung Proses ................................................................ 76 4.1.1 Unit Pengadaan Air .......................................................... 77 4.1.1.1 Air Pendingin ....................................................... 78 4.1.1.2 Air Umpan Boiler ................................................. 79 4.1.1.3 Air Konsumsi Umum dan Sanitasi ........................ 83 4.1.2 Unit Pengadaan Steam...................................................... 84 4.1.3 Unit Pengadaan Udara Tekan ........................................... 85 4.1.4 Unit Pengadaan Listrik ..................................................... 86 4.1.5
Unit Pengadaan Bahan Bakar ........................................... 90
4.2. Laboratorium ............................................................................... 92 4.2.1 Prosedur Analisa Bahan Baku .......................................... 94 4.2.5 Prosedur Analisa Produk .................................................. 96 4.2.6 Analisa Air....................................................................... 96 BAB V
MANAJEMEN PERUSAHAAN 5.1
Bentuk Perusahaan ...................................................................... 98
5.2
Struktur Organisasi ...................................................................... 99
5.3
Tugas dan Wewenang ............................................................... 103
5.4
Pembagian Jam Kerja Karyawan .............................................. 110
5.5
Status Karyawan dan Sistem Upah............................................ 112
5.6
Penggolongan Jabatan, Jumlah Karyawan, dan Gaji.................. 113 commit to user vii
perpustakaan.uns.ac.id
BAB VI
digilib.uns.ac.id
5.7
Kesejahteraan Sosial Karyawan ............................................. 115
5.8
Manajemen Perusahaan ......................................................... 117
5.9
Kesehatan dan Keselamatan Kerja ......................................... 120
ANALISA EKONOMI 6.1
Penaksiran Harga Peralatan ................................................... 124
6.2
Penentuan Total Capital Investment (TCI) ............................. 127
6.3
Penentuan Biaya Produksi Total ............................................ 133
6.4. Keuntungan (Profit) ............................................................... 135 6.5. Analisa Kelayakan ................................................................. 135 Daftar Pustaka ................................................................................................. xiii Lampiran
commit to user
viii
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
DAFTAR TABEL
Tabel 1.1.
Perkembangan Data Impor Propilen Oksida di Indonesia (Badan Pusat Statistik) ............................................................. 2
Tabel 1.2.
Data Pabrik Penghasil Propilen Oksida di Dunia ...................... 4
Tabel 1.3.
Kelebihan dan Kekurangan Proses-Proses Pembuatan Propilen Oksida ........................................................................ 10
Tabel 2.1.
Harga ΔH°f masing-masing komponen (Yaws,1999) ................ 25
Tabel 2.2.
Harga ΔG°f masing-masing komponen (Yaws,1999) ................ 26
Tabel 2.3.
Komponen dalam tiap Arus ...................................................... 33
Tabel 2.4.
Neraca Massa Overall .............................................................. 33
Tabel 2.5.
Neraca Massa Tee .................................................................... 34
Tabel 2.6.
Neraca Massa Reaktor .............................................................. 34
Tabel 2.7.
Neraca Massa Flash Drum ........................................................ 34
Tabel 2.8.
Neraca Massa Menara Distilasi 1 .............................................. 35
Tabel 2.9.
Neraca Massa Menara Distilasi 2 .............................................. 35
Tabel 2.10. Neraca Panas Tee ..................................................................... 35 Tabel 2.11. Neraca Panas Reaktor ............................................................... 36 Tabel 2.12. Neraca Panas Flash Drum......................................................... 36 Tabel 2.13. Neraca Panas Menara Distilasi 1 .............................................. 36 Tabel 2.14. Neraca Panas Menara Distilasi 2 .............................................. 36 Tabel 4.1.
Kebutuhan Air Pendingin ........................................................ 79
Tabel 4.2.
Kebutuhan Air untuk Steam ..................................................... 80 commit to user ix
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
Tabel 4.3.
Kebutuhan Air Konsumsi Umum dan Sanitasi ......................... 83
Tabel 4.4.
Kebutuhan Listrik untuk Keperluan Proses dan Utilitas ........... 87
Tabel 4.5.
Jumlah Lumen Berdasarkan Luas Bangunan ............................ 88
Tabel 4.6.
Total Kebutuhan Listrik ........................................................... 89
Tabel 5.1.
Jadwal Pembagian Kelompok Shift .......................................... 112
Tabel 5.2.
Penggolongan Jabatan, Jumlah Karyawan dan Gaji ................. 114
Tabel 6.1.
Indeks Harga Alat (Chemical Engineering Plant Cost Index .... 125
Tabel 6.2.
Tabel Harga dan Jumlah Alat-Alat Proses ................................ 128
Tabel 6.3.
Harga dan Jumlah Alat Utilitas ................................................ 131
Tabel 6.4.
Physical Plant Cost (PPC) ....................................................... 132
Tabel 6.5.
Fixed Capital Investment (FCI)................................................ 132
Tabel 6.6.
Working Capital Invenstment ................................................... 133
Tabel 6.7.
Direct Manufacturing Cost ...................................................... 133
Tabel 6.8.
Indirect Manufacturing Cost.................................................... 134
Tabel 6.9.
Fixed Manufacturing Cost ........................................................ 134
Tabel 6.10. General Expense ...................................................................... 135 Tabel 6.11. Kesimpulan Analisa Kelayakan ................................................ 140
commit to user
x
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.1. Grafik Impor Propilen Oksida di Indonesia ............................... 3 Gambar 1.2. Peta Kota Cilegon..................................................................... 7 Gambar 1.3. Peta Lahan Pendirian Pabrik Propilen Oksida ........................... 8 Gambar 2.1. Diagram Alir Kualitatif............................................................. 28 Gambar 2.2. Diagram Alir Kuantitatif ........................................................... 29 Gambar 2.3. Diagram Alir Proses ................................................................. 30 Gambar 2.4. Tata Letak Pabrik ..................................................................... 40 Gambar 2.5. Tata Letak Peralatan Proses ...................................................... 43 Gambar 4.1. Diagram Alir Pengolahan Air ................................................... 78 Gambar 5.1. Struktur Organisasi Pabrik Propilen Oksida .............................. 102 Gambar 6.1. Grafik Linierisasi Indeks Harga ................................................ 125 Gambar 6.2. Grafik Analisa Kelayakan Pabrik .............................................. 141
commit to user
xi
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
INTISARI Dita Kusuma Yuswardani, Shofwatun Nida, 2015, Prarancangan Pabrik Propilen Oksida dari Propilen dan tert-butil Hidroperoksida Kapasitas 40.000 ton/tahun, Jurusan Teknik Kimia, Universitas Sebelas Maret, Surakarta. Propilen oksida merupakan senyawa yang digunakan di industri kimia diantaranya industri pembuatan flexible foams, monopropylene glycol, polyurethane, polyester, serta polyglycols. Tert-butil alkohol merupakan alkohol tersier sederhana yang digunakan sebagai pelarut, bahan remover cat, dan penambah nilai oktan pada bensin. Untuk memenuhi kebutuhan propilen oksida di dalam negeri dan peluang ekspor, maka dirancang pabrik propilen oksida dari propilen dan tert-butil hidroperoksida dengan kapasitas 40.000 ton/tahun. Pabrik ini direncanakan berdiri di kawasan industri Cilegon, Banten, pada tahun 2020 dan beroperasi pada tahun 2022. Pemilihan lokasi tersebut didasarkan pertimbangan penyediaan bahan baku propilen 99,5% mol dari PT Chandra Asri Cilegon dan pemasaran produk propilen. Pabrik beroperasi selama 24 jam per hari, dan 330 hari per tahun dengan waktu shut down satu bulan. Tahap proses meliputi tahap penyimpanan bahan baku, tahap reaksi, dan tahap pemurnian produk. Propilen dan tert-butil hidroperoksida (TBHP) dengan katalis molibdenum trioksida direaksikan pada suhu 42-78ºC dan tekanan 4 x 106 N/m2 dalam reaktor single bed dengan kondisi non isothermal adiabatic, dan konversi propilen adalah 99%. Pemurnian produk dilakukan dengan distilasi. Propilen 33.555 ton/tahun dan tert-butil hidroperoksida 72.451 ton/tahun menghasilkan propilen oksida dengan kemurnian 99,29% sebanyak 40.000 ton/tahun, tert-butil alkohol 98,37 % sebanyak 58.350 ton/tahun, dan non-condensable gas yang digunakan sebagai bahan bakar boiler sebanyak 7.656 ton/tahun. Unit pendukung proses pabrik meliputi unit pengadaan air dari PT. Krakatau Tirta Industri (KTI) Cilegon sebanyak 18.013,96 kg/jam, dengan kebutuhan steam sebanyak 104.106,3 kg/jam (P= 15,36 x 105 N/m2; T= 260oC), udara tekan sebanyak 0,0278 m3/s (P= 6,7 x 105 N/m2; T= 253,27oC), tenaga listrik dari PLN sebesar 450 kW, bahan bakar untuk boiler berupa non-condensable gas keluaran flash drum sebanyak 966,65 kg/jam dan industrial diesel oil (IDO) sebanyak 4.754,98 kg/jam, serta IDO untuk generator listrik sebesar 1.184,77 kg/bulan diasumsi pemakaian 5 hari dalam 1 bulan. Pabrik juga didukung laboratorium yang mengontrol mutu bahan baku, produk dan air, serta bagian Kesehatan dan Keselamatan Kerja (K3). Bentuk perusahaan yang dipilih adalah Perseroan Terbatas (PT), dengan struktur organisasi line and staff. Sistem kerja karyawan berdasarkan pembagian jam kerja yang terdiri dari karyawan shift dan non-shift. Jumlah kebutuhan tenaga kerja sebanyak 137 orang. Analisis ekonomi menunjukkan Return of Investment (ROI) sebelum dan sesudah pajak sebesar 54,49% dan 38,14%, Pay Out Time (POT) sebelum dan sesudah pajak selama 1,55 tahun dan 2,08 tahun, Break Even Point (BEP) 42,12%, dan Shut Down Point (SDP) 29,38%, sedangkan Discounted Cash Flow (DCF) sebesar 20,8%. Dari hasil analisa ekonomi dapat disimpulkan bahwa pabrik propilen oksida dari propilen dan tert-butil hidroperoksida dengan kapasitas 40.000 ton/tahun layak didirikan. commit to user
xii
