TAHUN

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

TUGAS AKHIR

PRARANCANGAN PABRIK METIL LAKTAT DARI ASAM LAKTAT DAN METANOL KAPASITAS 30.000 TON / TAHUN

Disusun Oleh : Ariska Rinda Adityarini

( I 0511009)

Eka Yoga Ramadhan

( I 0511019)

JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA

2015

commit to user

i

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

commit to user

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur kami panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, karena limpahan rahmat dan hidayah-Nya, penulis akhirnya dapat menyelesaikan penyusunan Laporan Tugas Akhir dengan judul “Prarancangan Pabrik Metil Laktat dari Asam Laktat dan Metanol Kapasitas 30.000 ton/tahun”. Dalam penyusunan tugas akhir ini penulis memperoleh banyak bantuan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, penulis mengucapkan terima kasih kepada : 1. Dr. Margono, S.T., M.T. selaku Kepala Program Studi S1 Jurusan Teknik Kimia atas bimbingannya. 2. Dr. Margono, S.T., M.T., dan Dr. Sperisa Distantina, S.T., M.T., selaku dosen pembimbing Tugas Akhir atas bimbingan dan arahannya dalam penyelesaian tugas akhir ini. 3. Seluruh dosen, laboran, dan administrasi Jurusan Teknik Kimia atas ilmu, arahan, dan bantuannya selama ini. 4. Kedua orang tua dan keluarga atas dukungan doa dan semangat yang senantiasa diberikan. 5. Teman – teman Teknik Kimia UNS, khususnya angkatan 2011. 6. Seluruh pihak yang telah membantu, yang tidak dapat disebutkan satu per satu. 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 dan pembaca sekalian. Surakarta, Juli 2015 commit to user

iii

Penulis

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

DAFTAR ISI

Halaman Judul.......................................................................................................... i Lembar Pengesahan ............................................................................................... .ii Kata Pengantar ....................................................................................................... iii Daftar Isi................................................................................................................. iv Daftar Tabel .......................................................................................................... viii Daftar Gambar .......................................................................................................... x Intisari .................................................................................................................... xii BAB I

PENDAHULUAN ................................................................................. 1 1.1. Latar Belakang .............................................................................. 1 1.2. Kapasitas Rancangan .................................................................... 2 1.3. Pemilihan Lokasi Pabrik ............................................................... 5 1.4. Tinjauan Pustaka ........................................................................... 8 1.4.1

Macam-Macam Proses Pembuatan Metil Laktat .............. 8

1.5. Kegunaan Produk ........................................................................ 10 1.6. Sifat – Sifat Fisis dan Kimia Bahan Baku dan Produk ............... 10 1.7. Tinjauan Proses Secara Umum ................................................... 13 BAB II

DESKRIPSI PROSES .......................................................................... 14 2.1. Spesifikasi Bahan Baku, Bahan Pembantu, dan Produk ............. 14 2.1.1

Spesifikasi Bahan Baku................................................... 14

2.1.2

Spesifikasi Bahan Pembantu ........................................... 15

2.1.3

Spesifikasi Produk........................................................... 15 commit to user iv

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

2.2. Konsep Proses ............................................................................. 15 2.2.1

Dasar Reaksi.................................................................... 15

2.2.2

Mekanisme Reaksi .......................................................... 16

2.2.3

Kondisi Operasi ............................................................... 17

2.2.4

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

2.2.5

Tinjauan Kinetika ............................................................ 20

2.3. Diagram Alir Proses dan Tahapan Proses ................................... 23 2.3.1

Diagram Alir Proses ........................................................ 23

2.3.2

Langkah Proses ............................................................... 27

2.4. Neraca Massa dan Neraca Panas ................................................. 29 2.4.1

Neraca Massa .................................................................. 30

2.4.2

Neraca Panas ................................................................... 32

2.5. Tata Letak Peralatan dan Pabrik ................................................. 34

BAB III

2.5.1

Tata Letak Alat Proses .................................................... 34

2.5.2

Tata Letak Pabrik ............................................................ 36

SPESIFIKASI ALAT ........................................................................... 39 3.1. Alat Utama .................................................................................. 39 3.2. Alat Pendukung ........................................................................... 46

BAB IV

UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM ................ 69 4.1. Unit Pendukung Proses ............................................................... 69 4.1.1

Unit Pengadaan Air dan Pengolahan Air ........................ 70 4.1.1.1 Air Pendingin ...................................................... 70 4.1.1.2 Air Umpan Boiler, Konsumsi dan Sanitasi ......... 73 commit to user v

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

4.1.2

Unit Pengadaan Steam..................................................... 77

4.1.3

Unit Pengadaan Udara Tekan.......................................... 80

4.1.4

Unit Pengadaan Listrik ................................................... 81 4.1.4.1 Listrik Untuk Keperluan Proses dan Utilitas ....................................................... 82 4.1.4.2 Listrik Untuk Penerangan ................................ 83 4.1.4.3 Listrik Untuk AC ............................................. 85 4.1.4.4 Listrik Untuk Laboratorium dan Instrumentasi.................................................... 86

4.1.5 4.2

Unit Pengadaan Bahan Bakar.......................................... 87

Unit Pengolahan Limbah............................................................. 88

4.3. Laboratorium ............................................................................... 88

BAB V

4.3.1

Laboratorium Fisik .......................................................... 90

4.3.2

Laboratorium Analitik ..................................................... 91

4.3.3

Laboratorium Penelitian dan Pengembangan.................. 91

MANAJEMEN PERUSAHAAN ......................................................... 92 5.1

Bentuk Perusahaan ...................................................................... 92

5.2

Struktur Organisasi ..................................................................... 93

5.3

Pembagian Jam Kerja Karyawan ................................................ 98

5.4

5.3.1

Karyawan non shift ........................................................ 98

5.3.2

Karyawan shift ............................................................... 98

Status Karyawan dan Sistem Upah ............................................ 100 5.4.1

Karyawan Tetap ............................................................ 100 commit to user vi

perpustakaan.uns.ac.id

5.4.1

BAB VI

digilib.uns.ac.id

Karyawan Harian .......................................................... 100

5.5

Penggolongan Jabatan, Jumlah Karyawan, dan Gaji ................. 100

5.7

Kesejahteraan Sosial Karyawan ................................................. 102

ANALISA EKONOMI ....................................................................... 104 6.1

Penaksiran Harga Peralatan........................................................ 105

6.2

Dasar Perhitungan ...................................................................... 107

6.3

Penentuan Total Capital Investment (TCI) ................................ 108

6.4

Hasil Perhitungan ....................................................................... 109 6.4.1 Fixed Capital Invesment (FCI) ........................................ 109 6.4.2 Working Capital Invesment (WCI) ................................. 109 6.4.3 Total Capital Invesment (TCI) ........................................ 110 6.4.4 Direct Manufacturing Cost (DMC)................................. 110 6.4.5 Indirect Manufacturing Cost (IMC) ................................ 110 6.4.6 Fixed Manufacturing Cost (FMC) .................................. 111 6.4.7 Total Manufacturing Cost (TMC) .................................. 111 6.4.8 General Expense (GE) .................................................... 111 6.4.9 Total Production Cost (TPC) .......................................... 112 6.4.10 Analisa Kelayakan ........................................................... 112

Daftar Pustaka Lampiran

commit to user vii

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

DAFTAR TABEL

Tabel 1.1.

Data Impor Metil Laktat di Indonesia................................................. 2

Tabel 1.2.

Data Impor Metil Laktat di Beberapa Negara Sekitar Indonesia pada Tahun 2013 ................................................................................. 4

Tabel 1.3.

Sumber Bahan Baku Utama ................................................................ 4

Tabel 1.4.

Pabrik Metil Laktat di Dunia .............................................................. 5

Tabel 1.5.

Kelebihan dan Kekurangan Proses Pembuatan Metil Laktat.............. 9

Tabel 2.1.

Harga ΔHºf Masing-masing Komponen ............................................ 18

Tabel 2.2.

Harga ΔGºf Masing-masing Komponen ............................................ 18

Tabel 2.3.

Neraca Massa Reaktor ...................................................................... 30

Tabel 2.4.

Neraca Massa Menara Distilasi I ...................................................... 30

Tabel 2.5.

Neraca Massa Menara Distilasi II ..................................................... 31

Tabel 2.6.

Neraca Massa Menara Distilasi III ................................................... 31

Tabel 2.7.

Neraca Massa Total .......................................................................... 31

Tabel 2.8.

Neraca Panas Reaktor ....................................................................... 32

Tabel 2.9.

Neraca Panas Menara Distilasi I ....................................................... 32

Tabel 2.10. Neraca Panas Menara Distilasi II...................................................... 33 Tabel 2.11. Neraca Panas Menara Distilasi III .................................................... 33 Tabel 4.1.

Penggunaan Air Laut sebagai Media Pendingin ............................... 71

Tabel 4.2.

Kebutuhan Air Umpan Boiler .......................................................... 76

Tabel 4.3.

Jumlah Kebutuhan Air Konsumsi dan Sanitasi ................................. 77

Tabel 4.4.

Kebutuhan Listrik untuk Keperluan commit to user Proses ...................................... 82 viii

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

Tabel 4.5.

Kebutuhan Listrik untuk Keperluan Utilitas ..................................... 83

Tabel 4.6.

Jumlah Lumen Berdasarkan Luas Bangunan .................................... 84

Tabel 4.7.

Total Kebutuhan Listrik Pabrik ......................................................... 86

Tabel 4.8.

Total KebutuhanBahan Bakar Pabrik ................................................ 87

Tabel 5.1.

Jadwal Pembagian Kelompok Shift ................................................... 99

Tabel 5.2.

Perincian Kualifikasi, Jumlah dan Gaji Karyawan .......................... 101

Tabel 6.1.

Indeks Harga Alat............................................................................. 106

Tabel 6.2.

Fixed Capital Investment ................................................................. 109

Tabel 6.3.

Working Capital Investment ............................................................. 109

Tabel 6.4.

Direct Manufacturing Cost .............................................................. 110

Tabel 6.5.

Indirect Manufacturing Cost ............................................................ 110

Tabel 6.6.

Fixed Manufacturing Cost .............................................................. 111

Tabel 6.7.

General Expense .............................................................................. 111

Tabel 6.8.

Analisa Kelayakan............................................................................ 116

commit to user ix

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1. Grafik Impor Metil Laktat Indonesia ............................................... 3 Gambar 1.2.

Peta Lokasi Pabrik Metil Laktat ...................................................... 8

Gambar 2.1. Diagram Alir Proses Lengkap ........................................................ 24 Gambar 2.2. Diagram Alir Kualitatif .................................................................. 25 Gambar 2.3. Diagram Alir Kuantitatif ................................................................ 26 Gambar 2.4. Lay Out Peralatan ........................................................................... 35 Gambar 2.5. Tata Letak Pabrik Metil Laktat....................................................... 38 Gambar 4.1. Diagram Alir Pengolahan Air Laut ................................................ 72 Gambar 4.2. Unit Pengadaan Air Umpan Boiler dan Sanitasi ............................ 77 Gambar 5.1. Struktur Organisasi Pabrik ............................................................. 97 Gambar 6.1. Grafik Linierisasi Indeks Harga .................................................... 106 Gambar 6.2. Grafik Analisa Kelayakan ............................................................. 117

commit to user x

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

INTISARI Ariska Rinda Adityarini, Eka Yoga Ramadhan, 2015, Prarancangan Pabrik Metil laktat dari Asam Laktat dan Metanol, Kapasitas 30.000 ton/tahun. Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret, Surakarta. Metil laktat banyak digunakan dalam industri kosmetik dan obat-obatan sebagai pelarut. Selain itu, metil laktat sangat cocok digunakan untuk mencuci material logam dan komposit seperti Printed Circuit Board (PCB). Prarancangan pabrik metil laktat dari asam laktat dan metanol kapasitas 30.000 ton/tahun didirikan untuk memenuhi kebutuhan dalam negeri dan selebihnya diekspor. Pabrik metil laktat dengan kapasitas 30.000 ton/tahun membutuhkan bahan baku asam laktat sebanyak 30.251,62 ton/tahun yang diimpor dari Shanghai Yancui Import And Export Co. (China) dan metanol sebanyak 9.228,93 ton/tahun yang didapat dari PT. Kaltim Methanol Industri (Indonesia) dengan hasil samping berupa air sebesar 9480,55 ton/tahun. Pabrik ini direncanakan didirikan di Bontang, Kalimantan Timur pada tahun 2015 dan mulai beroperasi pada tahun 2017. Pabrik beroperasi selama 24 jam per hari, dan 330 hari per tahun dengan waktu shut down satu bulan. Tahapan proses produksi metil laktat meliputi persiapan bahan baku asam laktat dan metanol, pembentukan metil laktat di reaktor, dan pemurnian produk di menara distilasi. Reaksi pembentukan metil laktat merupakan reaksi esterifikasi asam laktat dengan metanol. Reaksi tersebut dilakukan dalam Reaktor Alir Tangki Berpengaduk (RATB) selama kurang lebih 0,25 jam untuk menghasilkan konversi sebesar 85 %. Reaksi yang terjadi merupakan reaksi eksotermis sehingga reaktor dilengkapi jaket pendingin dengan air sebagai media pendingin. Kondisi operasi reaktor pada temperatur 100 oC dan tekanan 4,54 kg/cm2. Produk metil laktat yang dihasilkan mempunyai kemurnian 99,72%. Unit pendukung proses terdiri atas unit pengadaan air pendingin sebanyak 0,82 m3/kg produk, unit pengadaan steam sebanyak 3,252 kg steam/kg produk, untuk pengadaan listrik sebesar 0,045 kWh/kg produk, unit pengadaan udara tekan dengan tekanan 3,16 kg/cm2 dan suhu 35 oC sebanyak 0,016 m3/kg produk, dan unit pengadaan bahan bakar berupa Liquefied Natural Gas (LNG) sebanyak 33,8 Btu/kg produk. Pabrik juga dilengkapi laboratorium untuk menjaga mutu dan kualitas bahan baku dan produk sesuai dengan spesifikasi yang diharapkan. 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. Berdasarkan hasil analisa ekonomi diperoleh, Return on Invesment (ROI) sesudah pajak sebesar 24,35%, Pay Out Time (POT) sesudah pajak selama 3,52 tahun, Break Even Point (BEP) 40,34%, dan Shut Down Point (SDP) 32,11%. Sedangkan Discounted Cash Flow (DCF) sebesar 31,58%. Jadi, dari segi ekonomi Pabrik metil laktat dengan proses esterifikasi asam laktat dan metanol kapasitas 30.000 Ton/Tahun layak untuk didirikan. commit to user

xii