PRARENCANA PABRIK METHYLTETRAHYDROFURAN (MTHF) DARI LEVULINIC ACID (LA) KAPASITAS PRODUKSI : 60.904,404 TON/TAHUN
Diajukan oleh: Michael Wongso
NRP: 5203011016
Antonius Fredi Kurniawan A
NRP: 5203011042
JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS KATOLIK WIDYA MANDALA SURABAYA 2015 iii
L E M B A R P E N G E SA H A N
Se m i n a r P R A R E N C A N A P A B R I K b a g i N
a m a m a ha s is w a
N RP
:
M ic h a e l W
o n
m ahas isw a
t e r se bu t
d i ba w
a
h in i
gso
5 2 0 3 0 1 10 16
N I K 5 2 1 9 7 0 2 84
N 1K 5 2 1 9 9 0 3 9 1 M
en
ge t a h u i
L E M B A R P E N G E SA H A N
-
P-
N am
a m a h a s im
N C A N A PA B R I K ba g j
t o n i u s Fr e di K u
a
N RP te la h
r
m
ha s i n
ia \ \ a
n
\n
t e r se
bu t d i ba \ \ a h i n i
A a pu tr a
5 2 0 3 0 1 10 4 2
d i s e l e n gg a r a k a n p a d a
d in y a t a k a n te la h
Sa
m a
m e m en u '
j a n a T e k n ik j -
t angg i
17 J
s eb agi a n
T em
e
2 0 15 ,
-
-
y a ) m g b e r s a n g k u tn u m
gtm
a m em
da pa t
pe r o l e h ge la r
K im ia
S-
y
5 2 1 9 3 0 19 8 Dew
an
)
2 2 J u n i 2 0 15
= ] 52 1 9 7 0 2 8 4
Pe n g u ji
7
M I
n
M K 5 2 1 9 7 0 2 84
52 1 9 9 0 39 1 M
en
g
L E M B A R P E R IW A T A A N
D e n ga n m e ru se
in i
m aka
t ida k
ya
m en
p a k a n ha s i l k a r y a
ba g ia n
ba h w
sa
a
m au
l a po sa
da p a t
M a ha s isw
ra n
sa
se
saya sen
l-
pr a r e n
sa d a r
ya
Su r a b a y
pu n
da n
ba h w
y a ta k a n
a
l a po r a n
d i D d a n bu k a n
c a 1r a
p a b Dk i n i t e m y a t a
m ene
Dm
se ba
a
ga i
ko
n se
M i c ha e l W
y a n g be r s a n g k u t a n
o n
p a k a n ha s i l ka r y a
m eru
k u e n s i ba h w
syar a t u n tu
2 2 J u n i 2 0 15 a
m eru
k e c u a l i d i n y a t a k a n da t a m t e k s
y
y a gu n a k a n
p r a r e n c a n a p a bD k i n i b e n a r b e n a r
,
gs o
( 5 2 0 3 0 1 10 16 )
iv
k
m em
a
o ran
g l a i n , ba i k
Se a n da i n y a d i k e t a h u i
p a k a n ha s i l ka r y a
l a po r a n p m
n ncana
o ran
g 1ai
p a bDk i n i
p e r o l e h g e l a r Sa d a n a T e k n i k
L EM BA R PERN Y A T A A N
in
-
-
t i止血
sa
.
a
a
-
ba s i l a
-
t« hw
i
a
-
S-
»x
-
u s
hn
m
ta
sa \ a
山m
r
sm x
a
la p o
l ir i d a n b u k a n kcc
u a
m e n e r im a
s e ba
-
m er u
ga i
ko
n s eku e n s i
m at un tu s》
u m
iaw
m
A d i p u tr a
( 5 2 0 34»1 10 4 2 )
V
k
te ks
o ran
ba h w
a
la po
ra n
g la in
Ba i k
Se a n d a i n y a d i k e t a h u i
ha s i l k a r y a
-
m em
pa b r i k i n i b e n a r be n a r
pa k a n ha s i l k a r y a
l i d i n y a 1a k a n d a t a m
16 J i m i 2 0 15
F r e di K
pr a r e n c a n a
ra n
p a b r ik i n i t e m y a t a
-
saa
dw
saa s e 1u r u
-
ba h w
-
pra r e n
-
o ran
g Ia i n ,
p a br i k i n i
p e r o l e h g e l a r Sa d a n a T e k n i k
KATA PENGANTAR Puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yesus Kristus karena telah memberikan kasih karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan laporan yang berjudul Prarencana Pabrik methyltetrahydrofuran (MTHF) dari levulinic acid (LA). Prarencana pabrik ini merupakan salah satu tugas yang harus diselesaikan untuk memenuhi persyaratan yang harus ditempuh dalam kurikulum pendidikan tingkat Strata 1 (S-1) di Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Katolik Widya Mandala Surabaya. Penulis menyadari bahwa dalam proses penyusunan laporan prarencana pabrik ini tidak lepas dari bantuan berbagai pihak. Oleh karena itu penulis mengucapkan banyak terima kasih kepada: 1. Ir. Suryadi Ismadji, Ph.D. selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Katolik Widya Mandala Surabaya dan juga selaku dosen pembimbing I yang telah meluangkan waktu, tenaga, pikiran, dan perhatiannya dalam memberikan bimbingan sehingga penyusun dapat menyelesaikan laporan prarencana pabrik ini. 2. Wenny Irawati, Ph.D. selaku Ketua Jurusan Teknik Kimia Universitas Katolik Widya Mandala Surabaya dan juga selaku dosen pembimbing II yang telah meluangkan waktu, tenaga, pikiran, dan perhatiannya dalam memberikan bimbingan sehingga penyusun dapat menyelesaikan laporan prarencana pabrik ini. 3. Ir. Setiyadi, M.T., dan Felycia Edi Soetaredjo, Ph.D., selaku dosen penguji yang telah memberikan masukan yang berharga dalam pembuatan Tugas Akhir ini. 4. Orang tua, keluarga, dan teman-teman mahasiswa Jurusan Teknik Kimia Universitas Katolik Widya Mandala Surabaya, khususnya angkatan 2011 yang tak henti-hentinya mendukung dan memberi semangat serta doa. 5. Semua pihak baik secara langsung maupun tidak langsung yang turut memberikan dukungan dan bantuan selama penyusunan prarencana pabrik ini. Penyusun menyadari bahwa laporan ini masih memiliki kekurangan, sehingga penyusun menerima kritik dan saran yang bersifat membangun untuk perbaikan laporan ini. Akhirnya, penyusun berharap supaya laporan ini dapat bermanfaat bagi semua pihak yang memerlukan.
Surabaya, 22 Juni 2015
viii
DAFTAR ISI Lembar Pengesahan ..................................................................................................... ii Lembar Pernyataan ......................................................................................................iv Kata Pengantar .............................................................................................................vi Daftar Isi ..................................................................................................................... iii Daftar Gambar ..............................................................................................................v Daftar Tabel .................................................................................................................vi Intisari ........................................................................................................................ vii Bab I Pendahuluan I.1. Latar Belakang ............................................................................................... I-1 I.2. Sifat-Sifat Bahan Baku dan Produk ............................................................... I-2 I.3. Kegunaan dan Keunggulan Produk ............................................................... I-5 I.4. Ketersediaan Bahan Baku dan Analisa Pasar ................................................ I-6 Bab II Uraian dan Pemilihan Proses II.1. Proses Pembuatan Produk ...........................................................................II-1 II.2. Pemilihan Proses ..........................................................................................II-3 II.3. Uraian Proses ...............................................................................................II-3 Bab III Neraca Massa ............................................................................................. III-1 Bab IV Neraca Panas .............................................................................................. IV-1 Bab V Spesifikasi Peralatan ..................................................................................... V-1 Bab VI Lokasi, Tata Letak Pabrik & Alat, Instrumentasi, dan Safety VI.1. Lokasi........................................................................................................ VI-1 VI.2. Tata Letak Pabrik ...................................................................................... VI-3 VI.3. Tata Letak Alat ......................................................................................... VI-6 VI.4. Instrumentasi ............................................................................................ VI-8 VI.5. Pertimbangan Keselamatan dan Lingkungan ........................................ VI-11 Bab VII Utilitas dan Unit Pengolahan Limbah VII.1. Unit penyediaan air................................................................................. VII-2 VII.2. Unit penyediaan listrik ......................................................................... VII-48 VII.3. Unit penyediaan bahan bakar ............................................................... VII-53 VII.4. Unit pengolahan limbah ....................................................................... VII-94 Bab VIII Desain Produk dan Kemasan ................................................................ VIII-1 Bab IX Perencanaan Pemasaran ............................................................................ IX-1 Bab X Struktur Organisasi X.1. Struktur Umum............................................................................................ X-1 X.2. Bentuk Perusahaan ...................................................................................... X-1 X.3. Struktur Organisasi...................................................................................... X-4 X.3. Pembagian Tugas dan tanggung jawab ....................................................... X-3 X.4. Kesejahteraan Karyawan ........................................................................... X-14 Bab XI Analisa Ekonomi XI.1. Perhitungan Total Capital Investment (TCI) .............................................. XI-1 XI.2. Perhitungan Total Production Cost (TPC) ................................................. XI-3 XI.3. Analisa Ekonomi dengan Metode Discounted Cash Flow.......................... XI-4 XI.4. Perhitungan Rate of Return Investment (ROR) ........................................... XI-8 XI.5. Perhitungan Rate of Equity Investment (ROE) ............................................ XI-9 XI.6. Penentuan Pay Out Time (POT) ................................................................ XI-10
ix
XI.7. Penentuan Break Even Point (BEP) .......................................................... XI-11 XI.8. Analisa Sensitivitas ................................................................................... XI-13 Bab XII Diskusi dan Kesimpulan XII.1. Diskusi ...................................................................................................... XII-1 XII.2. Kesimpulan ............................................................................................... XII-2 Daftar Pustaka ........................................................................................................ DP-1 Lampiran A .............................................................................................................. A-1 Lampiran B ...............................................................................................................B-1 Lampiran C ...............................................................................................................C-1 Lampiran D .............................................................................................................. D-1
x
DAFTAR GAMBAR Gambar I.1. Gambar I.2. Gambar I.3. Gambar I.4. Gambar I.5. Gambar I.6. Gambar II.1. Gambar II.2. Gambar II.3. Gambar II.4. Gambar II.5. Gambar VI.1. Gambar VI.2. Gambar VI.3. Gambar VIII.1. Gambar VIII.2. Gambar X.1. Gambar XI.1. Gambar A.1. Gambar A.2. Gambar A.3. Gambar A.4. Gambar A.5. Gambar A.6. Gambar D.1.
Struktur molekul levulinic acid ............................................... I-2 Struktur molekul methyltetrahydrofuran .................................. I-3 Struktur molekul gamma-valerolactone ................................... I-4 Struktur molekul 1,4 pentanediol ............................................. I-4 Kurva produksi levulinic acid tahun 2008-2013 ...................... I-6 Jumlah Impor Bensin di Indonesia 2008-2013......................... I-8 Reaksi pembuatan MTHF melalui pembentukan AL .............. II-1 Reaksi pembuatan MTHF melalui pembentukan HPA ........... II-2 Reaksi pembuatan MTHF melalui pembentukan GVL ........... II-2 Reaksi pada reaktor hidrogenasi dengan katalis Pd-Re/C ....... II-4 Reaksi hidrogenasi PDO menjadi pentnol ............................... II-4 Lokasi pendirian pabrik MTHF dari LA ............................... VI-1 Tata letak pabrik (1:1250) ..................................................... VI-6 Tata letak alat proses (1:500) ................................................ VI-7 Logo Pabrik MTHF ............................................................. VIII-1 Desain Truk Pabrik MTHF .................................................. VIII-1 Struktur Organisasi .................................................................. X-5 Grafik hubungan antara kapasitas produksi dengan NCF .. XI-12 Blok Diagram Proses di Reaktor Hidrogenasi......................... A-1 Blok Diagram pada Dekanter .................................................. A-4 Blok Diagram Proses Distilasi 1.............................................. A-6 Blok Diagram Proses Distilasi 2.............................................. A-9 Blok Diagram Proses Distilasi 3............................................ A-13 Blok Diagram Proses Distilasi 4............................................ A-16 Grafik regresi linear cost index................................................ D-1
xi
DAFTAR TABEL Tabel I.1. Tabel I.2. Tabel I.3. Tabel I.4. Tabel I.5. Tabel I.6. Tabel VI.1 Tabel VI.2 Tabel VI.3 Tabel VII.1. Tabel VII.2. Tabel VII.3. Tabel VII.4. Tabel VII.5. Tabel VII.6. Tabel VII.7. Tabel X.1. Tabel X.2. Tabel XI.1. Tabel XI.2. Tabel XI.3. Tabel XI.4. Tabel XI.5. Tabel XI.6. Tabel XI.7. Tabel XI.8. Tabel XI.9. Tabel XI.10. Tabel XI.11. Tabel D.1. Tabel D.2. Tabel D.3. Tabel D.4. Tabel D.5. Tabel D.6. Tabel D.7. Tabel D.8. Tabel D.9. Tabel D.10. Tabel D.11. Tabel D.12.
Karakteristik fisik levulinic acid ................................................... I-2 Karakteristik fisik methyltetrahydrofuran..................................... I-3 Karakteristik fisik gamma-valerolactone ...................................... I-4 Karakteristik fisik 1,4 pentanediol ................................................ I-4 Kapasitas Produksi levulinic acid ................................................. I-6 Konsumsi dan Produksi Bensin di Indonesia ................................ I-7 Dimensi dan Luas Area Pabrik .................................................. VI-5 Keterangan Tata Letak Alat ....................................................... VI-7 Jenis Instrumentasi yang Digunakan ........................................ VI-10 Kebutuhan Air Sanitasi ............................................................. VII-2 Kebutuhan Air Pendingin .......................................................... VII-3 Kebutuhan Listrik untuk Keperluan Proses ............................ VII-49 Kebutuhan Listrik untuk Keperluan Utilitas ........................... VII-49 Lumen Output yang dibutuhkan .............................................. VII-50 Tabel Jenis Lampu, Kebutuhan Lampu, dan Daya ................. VII-51 Kebutuhan Listrik untuk Alat Elektronik Lainnya.................. VII-52 Perincian Jumlah Karyawan ....................................................... X-12 Jadwal Kerja Karyawan Shift..................................................... X-13 Penentuan Total Capital Investment (TCI) ................................ XI-2 Penentuan Total Capital Investment (TPC) ............................... XI-3 Cash flow ................................................................................... XI-7 ROR sebelum pajak.................................................................... XI-8 ROR setelah pajak ...................................................................... XI-8 ROE sebelum pajak .................................................................... XI-9 ROE setelah pajak .................................................................... XI-10 POT sebelum pajak .................................................................. XI-10 POT setelah pajak .................................................................... XI-11 Penentuan BEP ......................................................................... XI-12 Hubungan Kenaikan Harga Bahan Baku terhadap BEP, ROR, ROE, POT ................................................................................ XI-13 Cost Index dari tahun 2013 sampai 2017 ..................................... D-2 Harga Alat Utilitas ....................................................................... D-2 Harga Alat Proses ......................................................................... D-3 Harga Bak Penampung ................................................................. D-4 Harga Bahan Baku ....................................................................... D-4 Biaya Listrik untuk Penerangan ................................................... D-5 Biaya Listrik untuk Alat Elektronik Lainnya ............................... D-6 Biaya Listrik untuk Alat Proses ................................................... D-6 Biaya Listrik untuk Alat Utilitas .................................................. D-7 Harga Jual Produk ........................................................................ D-9 Rincian Gaji Pekerja .................................................................... D-9 Harga Bangunan ......................................................................... D-11
xii
INTISARI MTHF merupakan produk yang dapat digunakan untuk campuran bahan bakar yang dapat diperbaharui. Produk ini belum diproduksi di dalam negeri sehingga memiliki potensi yang cukup besar untuk dikembangkan Proses pembuatan MTHF dari LA ini adalah dengan menggunakan proses hidrogenasi dimana LA dan hidrogen akan direaksikan pada reaktor hidrogenasi pada suhu 221oC dan tekanan 100 bar dengan bantuan katalis Pd-Re/C. Setelah itu, produk yang dihasilkan dialirkan menuju dekanter untuk memisahkan sebagian besar MTHF. Hal ini dilakukan sebelum dilakukan pemurnian MTHF di kolom distilasi sehingga dapat dihasilkan MTHF dengan kemurnian yang tinggi yaitu 99%. Selain itu, pada proses hidrogenasi, dihasilkan produk samping berupa GVL dan pentanol yang cukup banyak sehingga dilakukan proses pemurnian menggunakan kolom distilasi sehingga dapat meningkatkan kemurnian GVL dan pentanol yang masih memiliki nilai jual cukup tinggi di pasaran. Ringkasan penjelasan Pabrik methyltetrahydrofuran (MTHF) dari levulinic acid (LA) dengan kapasitas produksi 60.904,404 ton/tahun adalah sebagai berikut: Bentuk Perusahaan : Perseroan Terbatas (PT) Kapasitas produksi : 60.904,404 ton MTHF / tahun Hari Kerja Efektif : 330 hari/tahun Sistem Operasi : Kontinyu Masa Konstruksi : 2 Tahun Waktu mulai beroperasi : Tahun 2017 Bahan Baku : 101.243.340 kg levulinic acid / tahun Produk MTHF : 60.904.404 kg/tahun GVL : 7.745.760 kg/tahun Pentanol : 6.934.276 kg/tahun Utilitas Air Pendingin : 10.416.35 m3/hari Air Sanitasi : 8,78 m3/hari Listrik terpasang : 438,49 kW Industrial Diesel Oil : 4,28 m3/tahun Natural Gas : 16.731.709 m3/tahun Jumlah tenaga kerja : 166 orang Lokasi Pabrik : Jalan Bojonegara, Pulo Ampel, Serang, Banten Luas Pabrik : 27.125 m2 Dari hasil analisa ekonomi yang telah dilakukan didapatkan: Rate of Return Investment (ROR) sebelum pajak : 19,37 % Rate of Return Investment (ROR) setelah pajak : 13,82% Rate of Equity (ROE) sebelum pajak : 32,07% Rate of Equity (ROE) setelah pajak : 19,05% Pay Out Time (POT) sebelum pajak : 5 tahun 11 hari Pay Out Time (POT) setelah pajak : 5 tahun 11 bulan 20 hari Break Even Point (BEP) : 46,75 %
vii
