TAHUN

TUGAS AKHIR

PRARANCANGAN PABRIK MALEIC ANHYDRIDE DARI LPG DAN UDARA KAPASITAS 35.000 TON/TAHUN

Diajukan untuk Memenuhi Persyaratan Meraih Gelar Sarjana Teknik Strata 1 pada Prodi Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta

Oleh : PRASINTA PRIMA D 500 100 016

Dosen Pembimbing : HERRY PURNAMA, Ph.D. ROIS FATONI, Ph.D.

PRODI TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA 2014

i

i

UNIYERSITAS MUHAMMAI}IYAH SURAKARTA FAKULTAS TEKNIK Jl. A. Yani Tromol Pos I Pabelan Kafiasura Telp (0271) 717417 Surakarta-S7102

PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR Saya yang bertanda tangan di bawah

ini

:

Nama

: Prasinta Prima

NIM

: D 500 100 016

Studi Judul Tugas Akhir

: Teknik Kimia

Program

: Prarancangan Pabrik Moleic Anhydride dari LPC dan Udara Kapasitas 35.000 tonl tahun

Menyatakan dengan sebenarnya bahwa Tugas Akhir yang saya buat dan serahkan ini merupakan hasil karya saya sendiri, kecuali kutipan-kutipan dan ringkasan-ringkasan yang semuanya telah saya jelaskan sumbernya. Apabila dikemudian hari terbukti dan atau dapat

dibuktikan bahwa Tugas Akhir hasil jiplakan, maka saya bersedia menerima sanksi apapun dari Fakultas Teknik atau gelar dan ijazah yang diberikan oleh Universitas Muhammadiyah Surakarta baAI saya terima.

Surakatta l5 Oktober 2014

(Prasinta Priura)

INTISARI

Pabrik maleic anhydride dengan bahan baku n-butana dan udara dengan kapasitas 35.000 ton per tahun direncanakan beroperasi selama 330 hari per tahun. Proses pembuatan maleic anhydride dengan cara oksidasi butana dimana udara dan n-butana yang berasal dari LPG direaksikan pada suhu 415oC dan tekanan diatas atmosferis (2 atm) di dalam reaktor fixed bed multitube yang berisi katalis vanadium phosphorus oxide (VPO), reaksi yang terjadi merupakan reaksi eksotermis dan nonadiabatis. Kondisi produk reaktor 393,7 oC dan tekanan 1,76 atm. Hasil samping dari reaksi tersebut adalah karbon monoksida dan karbondioksida. Kebutuhan n-butana untuk pabrik ini sebanyak 3.948,507 kg/jam Produk yang dihasilkan berupa maleic anhydride sebanyak 4.392,590 kg/jam. Utilitas pendukung proses meliputi penyediaan air sebesar 357.836,410 kg/jam yang diperoleh dari air sungai Mahakam, penyediaan saturated steam sebesar 28.444,210 kg/jam yang diperoleh dari reboiler. Kebutuhan bahan bakar solar baik unuk generator, reboiler dan furnace sebesar 1.805,63 kg/jam, kebutuhan udara tekan sebesar 2.884 kg/jam, kebutuhan listrik diperoleh dari PLN dan generator sebesar 262,400 kW. Pabrik dirancang di kawasan Bontang, Kalimantan Timur dengan luas tanah 13.956 m2 dan jumlah karyawan 116 orang. Pabrik maleic anhydride ini menggunakan modal tetap sebesar Rp 348.768.587.341 dan modal kerja sebesar Rp. 211.360.697.643. Dari analisis ekonomi terhadap pabrik ini menunjukkan keuntungan sebelum pajak Rp 189.520.149.739 per tahun setelah dipotong pajak 25 % keuntungan mencapai Rp 142.140.112.304. Percent return on investment (ROI) sebelum pajak 54,34% dan setelah pajak 40,75%. Pay out time (POT) sebelum pajak 1,55 tahun dan setelah pajak 1,97 tahun. Break even point (BEP) sebesar 40,28%, dan shut down point (SDP) sebesar 24,09% dan discounted cash flow (DCF) terhitung sebesar 42,55%. Dari data analisis kelayakan di atas disimpulkan, bahwa pabrik ini menguntungkan dan layak untuk didirikan.

iii

MOTTO



Tiap-tiap manusia terikat dengan apa yang ia kerjakan(QS. Ath. Thuur 21)



Tidak ada balasan kebaikan kecuali kebaikan(pula) (QS. Ar-Rahman 60)



Rasulullah SAW juga bersabda:” Barang siapa menempuh jalan yang padanya dia menuntut ilmu, maka Allah telah menuntunnya jalan ke surga.



(terjemahan HR. Muslim)



Hasil adalah Bonus, Proses adalah Kunci



Sebaik-baiknya manusia adalah yang bermanfaat bagi orang lain



Tinggal menunggu waktu untuk menjadi tua, namun butuh usaha untuk menjadi dewasa

iv

PERSEMBAHAN

 Kedua Orang Tuaku Ibu dan Bapakku, Ibu Marsini dan Bapak Supriyono, Engkau bagai malaikat yang dikirim Allah kepadaku, yang selalu menuntunku, Cinta dan kasih sayangmu selalu menyejukkanku, Doa dan ridhomu memudahkan setiap langkahku, Terimakasih telah membesarkan aku dengan penuh cinta dan kasih sayang dan terimakasih juga atas segala pengorbananmu. Semoga Allah senantiasa bersamamu. Aamiin.  Keluarga Besarku Adik-adikku tersayang, Bulek, Om, nenek dan kakek,, serta seluruh keluarga, terimakasih atas doa, dukungan serta motifasinya, Untuk adik-adikku semoga kalian menjadi anak yang lebih baik dan sholeh, dan dapat dibanggakan. Aamiin.  Patnerku Aulia Firda Terimakasih telah menjadi sahabat dan patner TPP, Penelitian maupun KP, semuanya telah kita lalui bersama hingga akhirnya kita bisa sampai pada ujung perjuangan di Tekkim, makasih untuk semua yang sudah dilewati, maaf kalau selama ini selalu merepotkan,, semoga Allah selalu menjaga dan melindungimu. Aamiin.  Sahabat-Sahabatku Sahabat-sahabatku tercinta, terimakasih kalian telah memberi warnai yang indah, memberikan semangat, dan telah bersedia menjadi keluarga kecil serta memberikan kecerian, teman-teman tekim angkatan 2010 dan Keluarga Mahasiswa FT terimakasih kalian telah melewati hari-hari bersamaku UMS, semoga persahabatan dan pertemanan kita tetap terjaga selamaya. Aamiin.

v

KATA PENGANTAR Assalamu’alaikum Wr. Wb.

Puji syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT atas limpahan rahmat, taufik dan hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir dengan judul “Prarancangan Pabrik Maleic Anhydride dari LPG dan Udara Kapasitas 35.000 Ton/Tahun”. Tugas Prarancangan Pabrik merupakan salah satu syarat yang wajib ditempuh untuk menyelesaikan program strata 1 di Prodi Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah Surakarta. Pada kesempatan ini, penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada pihak-pihak yang telah memberikan dukungan, bimbingan, dan bantuan hingga terselesaikannya laporan tugas akhir ini. Adapun pihak-pihak tersebut, antara lain: 1.

Rois Fatoni, Ph.D., selaku Ketua Prodi Teknik Kimia, Universitas Muhammadiyah Surakarta

2.

Eni Budiyati, S.T., M.Eng., selaku koordinator tugas akhir

3.

Herry Purnama, Ph.D., sebagai dosen pembimbing I

4.

Rois Fatoni, Ph.D., sebagai dosen pembimbing II

5.

Seluruh dosen dan staf Teknik Kimia Universitas Muhammadiyah Surakarta. Penulis menyadari adanya keterbatasan dalam penyusunan tugas akhir

ini. Besar harapan penulis akan adanya saran dan kritik yang membangun guna kesempurnaan tugas akhir ini. Penyusun berharap semoga laporan ini bermanfaat bagi semua pihak yang membaca. Wassalamu’alaikum Wr. Wb.

Surakarta,

Juli 2014

Penulis

vi

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL................................................................................................ i HALAMAN PENGESAHAN ................................................................................. ii INTISARI............................................................................................................... iii MOTTO ................................................................................................................. iv PERSEMBAHAN ................................................................................................... v KATA PENGANTAR ........................................................................................... vi DAFTAR ISI ......................................................................................................... vii DAFTAR TABEL ................................................................................................. xii DAFTAR GAMBAR ............................................................................................ 14 BAB I ...................................................................................................................... 1 PENDAHULUAN .................................................................................................. 1 1.1

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

1.2

Penentuan Kapasitas Rancangan Pabrik ................................................... 1

1.3

Penentuan Lokasi Pabrik .......................................................................... 4

1.4

Tinjauan Pustaka ...................................................................................... 6

1.4.1

Macam-macam Proses ...................................................................... 7

1.4.2

Kegunaan Produk .............................................................................. 8

1.4.3

Sifat Fisis dan Kimia Bahan baku serta Produk ................................ 9

1.4.4

Tinjauan Proses ............................................................................... 13

BAB II ................................................................................................................... 15 DISKRIPSI PROSES ............................................................................................ 15 2.1

Spesifikasi Bahan Baku dan Produk....................................................... 15

2.1.1

Spesifikasi Bahan Baku................................................................... 15

2.1.2

Spesifikasi Produk........................................................................... 16

2.2

Konsep Dasar Proses .............................................................................. 16

2.2.1

Dasar Reaksi.................................................................................... 16

vii

2.2.2

Tinjauan Kinetika ............................................................................ 16

2.2.3

Tinjauan Termodinamika ................................................................ 17

2.2.4

Kondisi Operasi ............................................................................... 19

2.2.5

Langkah Proses ............................................................................... 19

2.3

Diagram Alir Proses ............................................................................... 21

2.4

Neraca Massa dan Neraca Panas ............................................................ 24

2.4.1

Neraca Massa .................................................................................. 24

2.4.2

Neraca Panas ................................................................................... 30

2.5

Tata Letak Pabrik dan Peralatan Proses ................................................. 39

2.5.1

Tata Letak Pabrik ............................................................................ 39

2.5.2

Tata Letak Alat Proses .................................................................... 42

BAB III ................................................................................................................. 45 SPESIFIKASI ALAT ............................................................................................ 45 3.1

Absorber 01 ............................................................................................ 45

3.2

Absorber 02 ............................................................................................ 45

3.3

Akumulator ............................................................................................. 46

3.4

Chiller-01 ............................................................................................... 46

3.5

Chiller-02 ............................................................................................... 47

3.6

Condenser-01 ......................................................................................... 48

3.7

Condenser-02 ......................................................................................... 49

3.8

Cooler-01................................................................................................ 50

3.9

Cooler-02................................................................................................ 50

3.10

Cooler-03................................................................................................ 51

3.11

Expander-01 ........................................................................................... 52

3.12

Expander -02 .......................................................................................... 52

3.13

Furnace .................................................................................................. 53

3.14

Kompresor-01 ......................................................................................... 54

3.15

Kompresor-02 ......................................................................................... 54

3.16

Pompa-01................................................................................................ 54

3.17

Pompa-02................................................................................................ 55

3.18

Pompa-03................................................................................................ 56 viii

3.19

Pompa-04................................................................................................ 56

3.20

Pompa-05................................................................................................ 57

3.21

Pompa-06................................................................................................ 57

3.22

Pompa-07................................................................................................ 58

3.23

Reaktor ................................................................................................... 58

3.24

Reboiler-01 ............................................................................................. 59

3.25

Reboiler-02 ............................................................................................. 60

3.26

Separator-01 ........................................................................................... 60

3.27

Separator-02 ........................................................................................... 61

3.28

Stripper-01.............................................................................................. 62

3.29

Stripper-02.............................................................................................. 62

3.30

Tangki Penyimpanan Bahan Baku LPG ................................................. 63

3.31

Tangki Penyimpanan Dibutyl Phthalate ................................................ 63

3.32

Tangki Penyimpanan Produk ................................................................. 64

BAB IV ................................................................................................................. 66 UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM ................................. 66 4.1

Unit Pendukung Proses (Utilitas) ........................................................... 66

4.1.1

Unit Penyediaan dan Pengolahan Air ............................................. 66

4.1.2

Unit Pengadaan steam ..................................................................... 73

4.1.3

Unit Pengadaan Tenaga Listrik ....................................................... 73

4.1.4

Unit Pengadaan Bahan Bakar.......................................................... 76

4.1.5

Unit Pengadaan Udara Tekan.......................................................... 76

4.1.6

Unit Pengadaan Pendingn Dowterm A ........................................... 76

4.1.7

Unit Pengolahan Limbah................................................................. 77

4.2

Laboratorium .......................................................................................... 78

4.2.1

Program Kerja Laboratorium .......................................................... 78

4.2.2

Alat-alat Utama Laboratorium ........................................................ 79

4.3

Spesifikasi Alat....................................................................................... 80

BAB V................................................................................................................... 91 MANAJEMEN PERUSAHAAN .......................................................................... 91 5.1

Bentuk Perusahaan ................................................................................. 91 ix

5.2

Struktur Organisasi ................................................................................. 92

5.3

Tugas dan Wewenang ............................................................................ 92

5.3.1

Pemegang Saham ............................................................................ 92

5.3.2

Dewan Komisaris ............................................................................ 93

5.3.3

Direkur Utama................................................................................. 93

5.3.4

Staf Ahli .......................................................................................... 94

5.3.5

Kepala Bagian ................................................................................. 94

5.3.6

Kepala Seksi .................................................................................... 96

5.4

Pembagian Jam Kerja Karyawan............................................................ 97

5.4.1

Karyawan non-shift ......................................................................... 97

5.4.2

Karyawan shift ................................................................................ 97

5.5

Pengogolongan Jabatan, Jumlah Karyawan dan Gaji............................. 98

5.5.1

Penggolongan Jabatan ..................................................................... 98

5.5.2

Jumlah Karyawan dan Gaji ............................................................. 99

5.6

Kesejahteraan Karyawan ...................................................................... 101

5.6.1

Tunjangan ...................................................................................... 101

5.6.2

Cuti ................................................................................................ 101

5.6.3

Pakaian Kerja ................................................................................ 102

5.6.4

Pengobatan .................................................................................... 102

5.6.5

Badan Penyelenggara Jaminan Sosial (BPJS) Kesehatan ............. 102

5.7

Kesehatan dan Keselamatan Kerja ....................................................... 102

5.8

Manajemen Produksi ............................................................................ 102

5.8.1

Perancangan Produksi ................................................................... 103

5.8.2

Pengendalian Produksi .................................................................. 104

BAB VI ............................................................................................................... 106 ANALISIS EKONOMI....................................................................................... 106 6.1

Dasar Perhitungan ................................................................................ 106

6.2

Perhitungan Biaya ................................................................................ 109

6.2.1

Modal (Capital investment)........................................................... 109

6.2.2

Biaya produksi (Manufacturing cost) ........................................... 109

6.2.3

Pengeluaran umum (General expenses) ........................................ 109 x

6.3

Analisis Kelayakan ............................................................................... 110

6.3.1

Percent return on investment (ROI) .............................................. 110

6.3.2

Pay out time (POT) ....................................................................... 110

6.3.3

Break even point (BEP)................................................................. 111

6.3.4

Shut down point (SDP) .................................................................. 111

6.3.5

Discounted cash flow (DCF) ......................................................... 111

6.4

Hasil Perhitungan ................................................................................. 112

6.4.1

Fixed capital investment ............................................................... 112

6.4.2

Working capital ............................................................................. 113

6.4.3

Manufacturing cost ....................................................................... 113

6.4.4

General expenses .......................................................................... 114

6.4.5

Fixed cost ...................................................................................... 115

6.4.6

Variabel cost ................................................................................. 115

6.4.7

Regulated cost ............................................................................... 115

6.4.8

Analisis kelayakan ........................................................................ 116

KESIMPULAN ................................................................................................... 118 DAFTAR PUSTAKA ......................................................................................... 119 LAMPIRAN ........................................................................................................ 120

xi

DAFTAR TABEL

Tabel 1.1 Data impor ekspor maleic anhydride di Indonesia ................................. 2 Tabel 1.2 Pabrik maleic anhydride dan kapasitas per tahun ................................... 3 Tabel 1.3 Sifat fisis udara...................................................................................... 11 Tabel 2.1 Neraca massa pertemuan umpan LPG .................................................. 25 Tabel 2.2 Neraca massa pertemuan umpan reaktor .............................................. 25 Tabel 2.3 Neraca massa di reaktor ........................................................................ 25 Tabel 2.4 Neraca massa pertemuan umpan dibuthyl phtalat ................................ 26 Tabel 2.5 Neraca massa di absorber ...................................................................... 26 Tabel 2.6 Neraca massa di separator 1 .................................................................. 27 Tabel 2.7 Neraca massa di separaor 2 ................................................................... 27 Tabel 2.8 Neraca masasa umpan stripper 1 .......................................................... 28 Tabel 2.9 Neraca massa disekitar stripper 1 ......................................................... 28 Tabel 2.10 Neraca massa disekitar stripper 2 ....................................................... 28 Tabel 2.11 Neraca massa absorber 2 .................................................................... 29 Tabel 2.12 Neraca massa total .............................................................................. 29 Tabel 2.13 Neraca panas umpan LPG ................................................................... 30 Tabel 2.14 Neraca panas di expander-01 .............................................................. 31 Tabel 2.15 Neraca panas di kompresor ................................................................. 31 Tabel 2.16 Neraca panas umpan LPG dan udara .................................................. 31 Tabel 2.17 Neraca panas di furnace ...................................................................... 32 Tabel 2.18 Neraca panas di reaktor ....................................................................... 32 Tabel 2.19 Neraca panas di expander 2 ................................................................ 33 Tabel 2.20 Neraca panas di cooler-01 ................................................................... 33 Tabel 2.21 neraca panas cooler 2 .......................................................................... 34 Tabel 2.22 neraca massa titik pertemuan dibuthyl phtalat.................................... 34 Tabel 2.23 Neraca panas di absorber .................................................................... 35 Tabel 2.24 Neraca panas di chiller-01 .................................................................. 35

xii

Tabel 2.25 Neraca panas di chiller-02 .................................................................. 36 Tabel 2.26 Neraca panas di separator-01 .............................................................. 36 Tabel 2.27 neraca panas kompresor 02 ................................................................. 37 Tabel 2.28 Neraca panas di separator-02 .............................................................. 37 Tabel 2.29 Neraca panas umpan stripper-01 ........................................................ 37 Tabel 2.30 Neraca panas di cooler-03................................................................... 38 Tabel 2.31 Neraca panas di stripper-01 ................................................................ 38 Tabel 2.32 Neraca panas di stripper-02 ................................................................ 39 Tabel 2.33 Luas tanah pabrik maleic anhydride ................................................... 41 Tabel 4.1 Kebutuhan air pendingin ....................................................................... 72 Tabel 4.2 Kebutuhan air untuk steam ................................................................... 72 Tabel 4.3 Kebutuhan air sanitasi ........................................................................... 73 Tabel 4.4 Kebutuhan listrik untuk alat proses ....................................................... 74 Tabel 4.5 Kebutuhan listrik untuk alat utilitas ...................................................... 75 Tabel 5.1 Pembagian kerja tiap shift ..................................................................... 98 Tabel 5.2 Jumlah dan gaji karyawan ................................................................... 100 Tabel 6.1 Cost index chemical plant ................................................................... 107 Tabel 6.2 Total Fixed Capital Investment ........................................................... 112 Tabel 6.3 Working capital ................................................................................... 113 Tabel 6.4 Manufacturing cost ............................................................................. 113 Tabel 6.5 General Expense ................................................................................. 114 Tabel 6.6 Fixed Cost ........................................................................................... 115 Tabel 6.7 Varible cost ......................................................................................... 115 Tabel 6.8 Regulateted Cost ................................................................................. 115

xiii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1 Grafik ekspor impor maleic anhydride tahun 2010-2013 ................... 3 Gambar 2.1 Diagram alir kuantitatif ..................................................................... 22 Gambar 2.2 Diagram alir kualitatif ....................................................................... 23 Gambar 2.3 Diagram alir neraca massa ................................................................ 24 Gambar 2.4 Diagram alir neraca panas ................................................................. 30 Gambar 2.5 Layout pabrik..................................................................................... 42 Gambar 2.6 Layout alat proses .............................................................................. 44 Gambar 4.1 Diagram alir pengolahan air .............................................................. 90 Gambar 5.1 Struktur organisasi perusahaan........................................................ 105 Gambar 6.1 Grafik cost index chemical plant ..................................................... 108 Gambar 6.2 Grafik hasilanalisis ekonomi ........................................................... 117