perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
TUGAS AKHIR
PRARANCANGAN PABRIK BUTENA-1 DENGAN PROSES DEHIDROGENASI N-BUTANA KAPASITAS 60.000 TON/TAHUN
Oleh : Annisa Shanti Rahmani
I 0510004
Fitri Rista Riana
I 0510016
JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2015 commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
KATA PENGANTAR Segala puji syukur kepada Allah SWT, hanya karena rahmat dan ridho-Nya, penulis dapat menyelesaikan penyusunan laporan tugas akhir dengan judul “Prarancangan Pabrik Butena-1 dengan Proses Dehidrogenasi n-Butana Kapasitas 60.000 Ton/Tahun”. Dalam penyusunan tugas akhir ini penulis memperoleh banyak bantuan baik berupa dukungan moral maupun spiritual 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. Mujtahid Kaavessina, S.T., M.T., Ph.D. selaku Dosen Pembimbing I dan Dr. Margono, S.T., M.T. selaku Dosen Pembimbing II atas bimbingan dan bantuannya dalam penulisan tugas akhir. 3. Ir. Arif Jumari, M.Sc. dan Wusana Agung Wibawa S.T., M.T. selaku Dosen Penguji 4. Ir. Paryanto, M.S. dan Dr. Margono, S.T., M.T. selaku Pembimbing Akademik. 5. Dr. Sunu H. Pranolo selaku Ketua Jurusan Teknik Kimia FT UNS. 6. Segenap Civitas Akademika atas semua bantuannya. 7. Teman-teman mahasiswa Teknik Kimia FT UNS terutama angkatan 2010. Penulis menyadari bahwa laporan tugas akhir ini belum sempurna. Oleh karena itu, penulis membuka diri terhadap segala saran dan kritik yang membangun. Semoga laporan tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi penulis dan pembaca sekalian. Surakarta,
Maret 2015
Penulis
commit to user
iii
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL ..........................................................................................
i
LEMBAR PENGSAHAN ..................................................................................
ii
KATA PENGANTAR ........................................................................................ iii DAFTAR ISI ...................................................................................................... iv DAFTAR TABEL .............................................................................................. viii DAFTAR GAMBAR .........................................................................................
x
INTISARI ........................................................................................................... xi BAB I PENDAHULUAN 1.1
Latar Belakang Pendirian Pabrik .................................................
1
1.2
Penentuan Kapasitas Perancangan .............................................
2
1.2.1. Kebutuhan Butena-1 di Indonesia ..................................
2
1.2.2. Kapasitas Produksi Pabrik Butena-1 di Dunia ................
3
1.2.3. Ketersediaan Bahan Baku ................................................
4
1.3
Pemilihan Lokasi Pabrik .............................................................
4
1.4
Tinjauan Pustaka ........................................................................
6
1.4.1 Macam-macam Proses .....................................................
6
1.4.2 Kegunaan Produk ............................................................
7
1.4.3 Sifat Fisik dan Kimia Bahan Baku dan Produk ..............
8
1.4.3.1. Bahan Baku ......................................................
8
1.4.3.2. Produk................................................................
8
1.4.4 Tinjauan Proses Secara Umum ....................................... 10 BAB II DESKRIPSI PROSES 2.1
Spesifikasi Bahan Baku dan Produk ........................................... 11 2.1.1 Spesifikasi Bahan Baku .................................................. 11 2.1.2 Spesifikasi Bahan Pembantu ........................................... 11 2.1.3 Spesifikasi Produk Utama................................................ 12 2.1.4 Spesifikasi Produk Samping ............................................ 12
2.2
Konsep Proses ............................................................................ 12 commit to user 2.2.1 Dasar Reaksi ................................................................... 12 iv
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
2.2.2 Mekanisme Reaksi .......................................................... 12 2.2.3 Tinjauan Kinetika ............................................................ 16 2.2.4 Tinjauan Termodinamika ................................................ 17 2.3
Diagram Alir Proses dan Tahapan Proses .................................. 19 2.3.1 Diagram Alir Proses ....................................................... 19 2.3.2 Langkah Proses ................................................................ 24
2.4
Neraca Massa dan Neraca Panas ................................................ 26 2.4.1 Neraca Massa .................................................................. 26 2.4.2 Neraca Panas ................................................................... 28
2.5
Lay Out Pabrik dan Peralatan Proses .......................................... 29 2.5.1 Lay Out Pabrik ................................................................. 29 2.5.2 Lay Out Peralatan Proses ................................................. 31
BAB III SPESIFIKASI ALAT PROSES 3.1 Tangki ............................................................................................ 34 3.2 Reaktor .......................................................................................... 35 3.3 Condenser Parsial ........................................................................... 36 3.4 Furnace ......................................................................................... 36 3.5 Menara Destilasi............................................................................. 37 3.6 Condenser ...................................................................................... 38 3.7 Reboiler .......................................................................................... 39 3.8 Accumulator ................................................................................... 40 3.9 Heat Exchanger .............................................................................. 41 3.10 Pompa............................................................................................. 43 3.11 Compressor .................................................................................... 44 BAB IV UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM 4.1
Unit Pendukung Proses ............................................................... 45
4.2
Unit Pengadaan Air .................................................................... 46 4.2.1 Kebutuhan Air Tidak Memerkukan Pengolahan ............ 46 4.2.2 Kebutuhan Air Memerlukan Pengolahan ....................... 47 4.2.3 Pengolahan Air dari PT KTI ........................................... 47 commit to user 4.2.4 Kebutuhan Air ................................................................. 51 v
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
4.3
Unit Pengadaan Steam ................................................................. 52
4.4
Unit pengadaan Udara Tekan ...................................................... 53
4.5
Unit Pengadaan Listrik ................................................................ 53 4.5.1. Listrik Untuk Keperluan Proses dan Utilitas ................... 54 4.5.2. Listrik Untuk Penerangan ................................................ 55 4.5.3. Listrik Untuk AC ............................................................. 56 4.5.4. Listrik Untuk Laboratorium dan Instrumentasi ............... 56
4.6
Unit Pengadaan Bahan Bakar ...................................................... 56
4.7
Laboratorium ............................................................................... 57 4.7.1 Laboratorium Fisik .......................................................... 59 4.7.2 Laboratorium analitik ...................................................... 59 4.7.3 Laboratorium Penelitian dan Pengembangan .................. 59 4.7.4 Prosedur Analisa Bahan Baku dan Produk Utama .......... 60 4.7.5 Prosedur Analisa Proses dan Produk Samping ................ 60 4.7.6 Prosedur Analisa Air........................................................ 61
4.8
Unit Pengolahan Limbah ............................................................. 61
4.9
Keselamatan dan Kesehatan Kerja .............................................. 63
BAB V MANAJEMEN PERUSAHAAN 5.1
Bentuk Perusahaan ..................................................................... 64
5.2
Struktur Organisasi ..................................................................... 65
5.3
Tugas dan Wewenang ................................................................. 69 5.3.1 Pemegang Saham ........................................................... 69 5.3.2 Dewan Komisaris ............................................................ 69 5.3.3 Dewan Direksi ................................................................ 69 5.3.4 Staf Ahli .......................................................................... 70 5.3.5 Penelitian dan Pengembangan (Litbang) ........................ 71 5.3.6 Kepala Bagian .................................................................. 71 5.3.7 Kepala Seksi .................................................................... 74
5.4
Pembagian Jam Kerja Karyawan ................................................ 74 5.4.1 Karyawan Non Shift ........................................................ 74 commit to user 5.4.2 Karyawan Shift ................................................................ 74 vi
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
5.5
Status Karyawan dan Sistem Upah ............................................. 76
5.6
Penggolongan Jabatan, Jumlah Karyawan dan Gaji ................... 76 5.6.1 Penggolongan Jabatan .................................................... 76 5.6.2 Jumlah Karyawan dan Gaji ............................................. 77
5.7
Kesejahteraan Sosial Karyawan ................................................. 79
BAB VI ANALISIS EKONOMI 6.1
Penaksiran Harga Peralatan ........................................................ 83
6.2
Penentuan Total Capital Investment (TCI) ................................ 85 6.2.1. Modal Tetap (Fixed Capital Investment) ......................... 86 6.2.2. Modal Kerja (Working Capital Investment) .................... 86
6.3
Biaya Produksi Total (Total Poduction Cost) ........................... 87 6.3.1. Manufacturing Cost ......................................................... 87 6.3.1.1. Direct Manufacturing Cost (DMC) .................. 87 6.3.1.2. Indirect Manufacturing Cost (IMC) ................. 87 6.3.1.3. Fixed Manufacturing Cost (FMC) .................... 87 6.3.2. General Expense (GE) .................................................... 88
6.4
Keuntungan Produksi .................................................................. 88
6.5
Analisis Kelayakan ...................................................................... 88
Daftar Pustaka Lampiran
commit to user vii
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
DAFTAR TABEL Tabel 1.1 Data Impor Butena-1 Tahun 2006-2012 .........................................
2
Tabel 1.2 Pabrik Penghasil Butena-1 di Dunia ...............................................
3
Tabel 1.3 Pemilihan Proses .............................................................................
7
Tabel 2.1 Data Konstanta Kesetimbangan Reaksi dan Energi Gibbs Standar. 18 Tabel 2.2 Neraca Massa Tee1........................................................................... 26 Tabel 2.3 Neraca Massa Reaktor ..................................................................... 26 Tabel 2.4 Neraca Massa Separator .................................................................. 27 Tabel 2.5 Neraca Massa Menara Distilasi 1 .................................................... 27 Tabel 2.6 Neraca Massa Menara Distilasi 2 .................................................... 27 Tabel 2.7 Neraca Massa Total .......................................................................... 27 Tabel 2.8 Neraca Panas Reaktor....................................................................... 28 Tabel 2.9 Neraca Panas Furnace ...................................................................... 28 Tabel 2.10 Neraca Panas Condenser Parsial ...................................................... 28 Tabel 2.11 Neraca Panas Menara Distilasi 1 (T-02) .......................................... 29 Tabel 2.12 Neraca Panas Menara Distilasi 2 (T-03) .......................................... 29 Tabel 2.13 Neraca Panas Total .......................................................................... 29 Tabel 3.1 Spesifikasi Tangki ........................................................................... 34 Tabel 3.2 Spesifikasi Reaktor .......................................................................... 35 Tabel 3.3 Spesifikasi Separator ....................................................................... 36 Tabel 3.4 Spesifikasi Furnace ......................................................................... 36 Tabel 3.5 Spesifikasi Menara Distilasi ............................................................ 37 Tabel 3.6 Spesifikasi Condenser ..................................................................... 38 Tabel 3.7 Spesifikasi Reboiler ......................................................................... 39 Tabel 3.8 Spesifikasi Accumulator .................................................................. 40 Tabel 3.9 Spesifikasi Heat Exchanger ............................................................ 41 Tabel 3.10 Spesifikasi Pompa ........................................................................... 43 Tabel 3.11 Spesifikasi Compressor ................................................................... 44 Tabel 4.1 Kebutuhan Air Pendingin ................................................................. 51 commit to user Tabel 4.2 Kebutuhan Air Umpan Boiler ......................................................... 51 viii
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
Tabel 4.3 Kebutuhan Air Konsumsi Umum dan Sanitasi ................................ 51 Tabel 4.4 Kebutuhan Listrik untuk Keperluan Proses dan Utilitas .................. 54 Tabel 4.5 Jumlah Lumen Berdasarkan Luas Bangunan ................................... 55 Tabel 4.6 Total Kebutuhan Listrik Pabrik ........................................................ 56 Tabel 5.1 Jadwal Pembagian Kelompok Shift ................................................. 75 Tabel 5.2 Jumlah Karyawan Menurut Jabatan ................................................. 77 Tabel 5.3 Perincian Golongan dan Gaji Karyawan ......................................... 78 Tabel 6.1 Indeks Harga Alat ............................................................................ 84 Tabel 6.2 Modal Tetap .................................................................................... 86 Tabel 6.3 Modal Kerja ..................................................................................... 86 Tabel 6.4 Direct Manufacturing Cost ............................................................. 87 Tabel 6.5 Indirect Manufacturing Cost ........................................................... 87 Tabel 6.6 Fixed Manufacturing Cost .............................................................. 87 Tabel 6.7 General Expense ............................................................................. 88 Tabel 6.8 Analisis Kelayakan .......................................................................... 91
commit to user ix
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
DAFTAR GAMBAR Gambar 1.1
Grafik Impor Butena-1 di Indonesia............................................
3
Gambar 1.2
Gambar Pemilihan Lokasi Pabrik ...............................................
6
Gambar 2.1
Diagram Alir Proses .................................................................... 20
Gambar 2.2
Diagram Alir Kualitatif .............................................................. 21
Gambar 2.3
Diagram Alir Kuantitatif ............................................................ 22
Gambar 2.4
Tata Letak Pabrik ........................................................................ 32
Gambar 2.5
Tata Letak Peralatan Proses ........................................................ 33
Gambar 4.1
Skema Pengolahan Air dari PT KTI ........................................... 50
Gambar 5.1
Struktur Organisasi Pabrik Butena-1 .......................................... 68
Gambar 6.1
Grafik Linierisasi Indeks Harga ................................................. 84
Gambar 6.2
Grafik Analisis Kelayakan ......................................................... 92
commit to user
x
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
INTISARI Annisa Shanti Rahmani dan Fitri Rista Riana, 2015, Prarancangan Pabrik Butena-1 dengan Proses Dehidrogenasi n-Butana Kapasitas 60.000 Ton/Tahun, Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret, Surakarta Butena-1 merupakan senyawa olefin yang sering dimanfaatkan sebagai bahan utama pembuatan polybutena-1 dan co-monomer (campuran) dalam pembuatan polyethylene jenis High Density Polyethylene (HDPE) dan Linier Low Density Polyethylene (LLDPE). Untuk memenuhi kebutuhan dalam negeri, maka dirancang pabrik butena-1 dengan kapasitas 60.000 ton/tahun dengan bahan baku n-butana 64.727 ton/tahun. Dengan memperhatikan beberapa faktor, seperti faktor penyediaan bahan baku, transportasi, tenaga kerja, pemasaran, serta utilitas, maka lokasi pabrik yang strategis adalah di Kawasan Industri Cilegon, Banten. Peralatan proses antara lain kompresor, furnace, reaktor, condenser parsial, separator, menara distilasi, heat exchanger, valve, dan pompa. Butena-1 dihasilkan dari reaksi dehidrogenasi n-butana dalam Reaktor Fixed Bed Multitube pada kondisi nonisotermal nonadiabatik pada suhu 677 – 673 oC dan tekanan 1,5 atm dengan konversi sebesar 50%. Reaksi berlangsung secara endotermis sehingga memerlukan pemanas (flue gas). Pemurnian butena-1 menggunakan separator dan menara distilasi agar diperoleh butena-1 dengan kemurnian 99%. Utilitas yang butuhkan berupa air, steam, listrik, bahan bakar, udara tekan dan unit pengolahan limbah. Kebutuhan air sebesar 330.940.526,4 kg/tahun atau 5,51 kg/kg produk, kebutuhan steam sebesar 60.752.102,4 kg/tahun atau 1,01 kg/kg produk, kebutuhan listrik sebesar 900 kWh atau 0,12 kWh/kg produk, kebutuhan bahan bakar IDO sebesar 53.770,47 L/tahun atau 8,96x10-4 L/kg produk dan kebutuhan udara tekan sebesar 538.560 m3/tahun atau 8,98x10-3. Terdapat tiga laboratorium, yaitu laboratorium fisik, laboratorium analitik, dan laboratorium penelitian dan pengembangan, untuk menjaga kualitas bahan baku dan produk. Perusahaan berbentuk Perseroan Terbatas (PT) dengan struktur organisasi line and staff. Karyawan berjumlah 187 orang dibagi berdasarkan sistem jam kerja yang terdiri dari karyawan shift dan non shift. Hasil analisis ekonomi terhadap prarancangan pabrik butena-1 diperoleh modal tetap sebesar Rp 298.940.762.301,61 dan modal kerjanya sebesar Rp 584.483.802.228,81. Biaya produksi total per tahun sebesar Rp 1.784.088.873.131,09. Hasil analisis kelayakan menunjukkan ROI sebelum pajak 59,05% dan setelah pajak 44,29%, POT sebelum pajak 1,49 tahun dan setelah pajak 1,91 tahun, BEP 41,14%, SDP 31,17% dan DCF sebesar 20,29%. Berdasar analisis ekonomi dapat disimpulkan bahwa pendirian pabrik butena-1 dengan kapasitas 60.000 ton/tahun layak dipertimbangkan untuk direalisasikan pembangunannya. commit to user
xi
