PRARANCANGAN PABRIK DIKLOROMETANA DARI METIL …€¦ · KLORIDA DAN KLORIN KAPASITAS 30.000 TON/TAHUN DISUSUN OLEH: FARAMITHA RAHAYU NIM. I 0514020 RATRI HAYUNINGMAS HAPSARI NIM

library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id .

TUGAS AKHIR

PRARANCANGAN PABRIK DIKLOROMETANA DARI METIL

KLORIDA DAN KLORIN KAPASITAS 30.000 TON/TAHUN

DISUSUN OLEH:

FARAMITHA RAHAYU NIM. I 0514020

RATRI HAYUNINGMAS HAPSARI NIM. I 0514043

PROGRAM STUDI SARJANA TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

2018

library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id


iii

KATA PENGANTAR

Segala puji syukur kepada Allah SWT, hanya karena rahmat dan ridho-Nya,

Penulis akhirnya dapat menyelesaikan penyusunan laporan tugas akhir dengan

judul “Prarancangan Pabrik Diklorometana dari Metil Klorida dan Klorin

Kapasitas 30.000 Ton / Tahun” ini.

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. 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

Wusana Agung Wibowo S.T., M.T. selaku Dosen Pembimbing II atas

bimbingan dan bantuannya dalam penulisan tugas akhir.

3. Dr. Margono, S.T., M.T. selaku Dosen Penguji I dan Inayati, S.T., M.T.,

Ph.D. selaku Dosen Penguji II atas saran dan kritik yang membangun

dalam penulisan tugas akhir ini.

4. Dr. Margono S.T., M.T. selaku Kepala Program Studi Sarjana Teknik

Kimia FT UNS.

5. Dr. Sperisa Distantina S.T., M.T. selaku Pembimbing Akademik.

6. Segenap Civitas Akademika atas semua bantuannya.

7. Teman-teman mahasiswa teknik kimia FT UNS khususnya Chemineer’14.

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, Juli 2018

Penulis


iv

DAFTAR ISI

Halaman Judul ................................................................................................... i

Lembar Pengesahan ........................................................................................... ii

Kata Pengantar ................................................................................................... iii

Daftar Isi .......................................................................................................... iv

Daftar Tabel ...................................................................................................... x

Daftar Gambar ................................................................................................. xii

Intisari .............................................................................................................. xiii

BAB I PENDAHULUAN ............................................................................. 1

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

1.2 Penentuan Kapasitas Perancangan .......................................... 2

1.3 Pemilihan Lokasi Pabrik .......................................................... 5

1.4 Tinjauan Pustaka ..................................................................... 7

1.4.1 Macam-Macam Proses ................................................. 7

1.4.2 Kegunaan Produk ......................................................... 10

1.4.3 Sifat Fisis dan Kimia .................................................... 11

1.4.4 Tinjauan Proses Secara Umum .................................... 16

BAB II DESKRIPSI PROSES ........................................................................ 17

2.1 Spesifikasi Bahan Baku dan Produk ........................................ 17

2.1.1 Spesifikasi Bahan Baku ............................................... 17


v

2.1.2 Spesifikasi Produk ........................................................ 18

2.2 Konsep Proses ......................................................................... 20

2.2.1 Dasar Reaksi ................................................................ 20

2.2.2 Mekanisme Reaksi ....................................................... 21

2.2.3 Kondisi Operasi ........................................................... 22

2.2.4 Tinjauan Termodinamika.............................................. 23

2.2.5 Tinjauan Kinetika ........................................................ 25

2.3 Langkah Proses ........................................................................ 29

2.3.1 Diagram Alir Proses ..................................................... 29

2.3.2 Uraian Proses ................................................................ 33

2.4 Neraca Massa dan Neraca Panas ............................................. 37

2.4.1 Neraca Massa Total ..................................................... 37

2.4.2 Neraca Massa Alat ....................................................... 37

2.4.3 Neraca Panas Total ...................................................... 41

2.4.4 Neraca Panas Alat ........................................................ 41

2.5 Tata Letak Pabrik dan Peralatan ............................................... 46

2.5.1 Tata Letak Pabrik .......................................................... 46

2.5.2 Tata Letak Alat Proses ................................................. 49

BAB III SPESIFIKASI PERALATAN PROSES ........................................... 51

3.1 Tangki Penyimpan Bahan Baku ................................................ 51

3.2 Tangki Penyimpan Produk ........................................................ 52


vi

3.3 Reaktor ...................................................................................... 54

3.4 Absorber ...................................................................................... 55

3.5 Menara Distilasi ......................................................................... 56

3.6 Separator ................................................................................... 57

3.7 Kondensor ................................................................................. 58

3.8 Reboiler ...................................................................................... 60

3.9 Accumulator .............................................................................. 62

3.10 Penukar Panas ...................................................................... ..... 63

3.11 Pompa ....................................................................................... 69

3.12 Waste Heat Boiler ..................................................................... 72

3.13 Vaporizer .................................................................................. 73

BAB IV UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM............. 74

4.1 Unit Pendukung Proses ............................................................ 74

4.1.1 Unit Pengadaan Air ...................................................... 75

4.1.1.1 Air Pendingin dan Air Pemadam Kebakaran 75

4.1.1.2 Air Proses ...................................................... 76

4.1.1.3 Air Konsumsi Umum dan Sanitasi ................ 77

4.1.1.4 Air Umpan Boiler .......................................... 78

4.1.2 Unit Pengadaan Pendingin Reaktor ............................. 83

4.1.3 Unit Pengadaan Steam .................................................. 84

4.1.4 Unit Pengadaan Udara Tekan ....................................... 86


vii

4.1.5 Unit Pengadaan Listrik ................................................ 87

4.1.5.1 Listrik Untuk Keperluan Proses dan Utilitas 88

4.1.5.2 Listrik Untuk Penerangan .............................. 89

4.1.5.3 Listrik Untuk AC ........................................... 91

4.1.5.4 Listrik Untuk Laboratorium dan Instrumentasi 91

4.1.6 Unit Pengadaan Bahan Bakar ...................................... 92

4.2 Laboratorium ........................................................................... 93

4.2.1 Laboratorium Fisik .................................................... 95

4.2.2 Laboratorium Analitik ............................................... 95

4.2.3 Laboratorium Penelitian dan Pengembangan ............ 96

4.2.4 Prosedur Analisa Bahan Baku .................................... 96

4.2.4.1 Infra Red Spectrofotometer (IRS) .................. 96

4.2.4.2 Densitas ......................................................... 97

4.2.4.3 Viskositas ...................................................... 97

4.2.5 Prosedur Analisa Produk ............................................ 98

4.2.6 Analisa Air .................................................................. 98

4.3 Unit Pengolahan Limbah ......................................................... 99

BAB V MANAJEMEN PERUSAHAAN ........................................................ 101

5.1 Bentuk Perusahaan .................................................................. 101

5.2 Struktur Organisasi .................................................................. 102

5.3 Tugas dan Wewenang .............................................................. 107

5.3.1 Pemegang Saham ........................................................ 107


viii

5.3.2 Dewan Komisaris ......................................................... 107

5.3.3 Dewan Direksi ............................................................. 108

5.3.4 Staf Ahli ....................................................................... 109

5.3.5 Kepala Bagian .............................................................. 109

5.3.6 Kepala Seksi ................................................................ 113

5.4 Pembagian Jam Kerja Karyawan ............................................. 114

5.4.1 Karyawan Non Shift ..................................................... 114

5.4.2 Karyawan Shift atau Ploog .......................................... 114

5.5 Status Karyawan dan Sistem Upah .......................................... 116

5.5.1 Karyawan Tetap ............................................................. 116

5.5.2 Karyawan Harian .......................................................... 116

5.5.3 Karyawan Borongan ...................................................... 116

5.6 Penggolongan Jabatan, Jumlah Karyawan dan Gaji ................ 116

5.6.1 Penggolongan Jabatan ................................................. 116

5.6.2 Jumlah Karyawan dan Gaji .......................................... 117

5.7 Kesejahteraan Sosial Karyawan .............................................. 118

BAB VI ANALISIS EKONOMI ..................................................................... 120

6.1 Penaksiran Harga Peralatan ..................................................... 121

6.2 Penentuan Total Capital Investment (TCI) ............................. 123

6.2.1 Modal Tetap (Fixed Capital Investment) ..................... 125

6.2.2 Modal Kerja (Working Capital Investment) ................ 126

6.3 Biaya Produksi Total (Total Production Cost) ......................... 127


ix

6.3.1 Manufacturing Cost .................................................... 127

6.3.2 General Expense .......................................................... 128

6.4 Keuntungan Produksi .............................................................. 129

6.5 Analisis Kelayakan ................................................................... 129

6.6 Kesimpulan ............................................................. ................. 133

Daftar Pustaka ................................................................................................. xiv

Lampiran


x

DAFTAR TABEL

Tabel 1.1 Data Impor Diklorometana dalam Negeri .................. 3

Tabel 1.2 Industri Diklorometana di Berbagai Negara .................. 4

Tabel 2.1 Nilai k1 dengan Variasi Suhu ....................................... 26



Tabel 2.4 Neraca Massa Total ....................................... 37

Tabel 2.5 Neraca Massa Reaktor ................................................... 37

Tabel 2.6 Neraca Massa Absorber ................................................... 38

Tabel 2.7 Neraca Massa Separatot 1 ....................................... 38

Tabel 2.8 Neraca Massa Menara Distilasi 1 ....................................... 39

Tabel 2.9 Neraca Massa Menara Distilasi 2 ....................................... 39

Tabel 2.10 Neraca Massa Separator 2 ....................................... 40

Tabel 2.11 Neraca Massa Separator 3 ....................................... 40

Tabel 2.12 Neraca Panas Total ......................................................... 41

Tabel 2.13 Neraca Panas di TEE 1 ...................................................... 41



Tabel 2.16 Neraca Panas Reaktor ................................................... 42

Tabel 2.17 Neraca Panas Absorber ................................................... 43

Tabel 2.18 Neraca Panas Separator 1 ................................................... 43

Tabel 2.19 Neraca Panas Menara Distilasi 1 ....................................... 43

Tabel 2.20 Neraca Panas Menara Distilasi 2 ....................................... 44

Tabel 2.21 Neraca Panas Separator 2 ....................................... 44

Tabel 2.22 Neraca Panas Separator 3 ....................................... 45

Tabel 3.1 Spesifikasi Tangki Penyimpanan Bahan Baku .................. 51

Tabel 3.2 Spesifikasi Tangki Penyimpanan Produk .......................... 52


xi

Tabel 3.3 Spesifikasi Reaktor ................................................... 54

Tabel 3.4 Spesifikasi Absorber ................................................... 55

Tabel 3.5 Spesifikasi Menara Distilasi .......................................... 56

Tabel 3.6 Spesifikasi Separator ................................................... 57

Tabel 3.7 Spesifikasi Kondensor ................................................... 58

Tabel 3.8 Spesifikasi Reboiler .......................................... 60

Tabel 3.9 Spesifikasi Akumulator ................................................... 62

Tabel 3.10 Spesifikasi Penukar Panas ....................................... 63

Tabel 3.11 Spesifikasi Pompa ......................................................... 69

Tabel 3.12 Spesifikasi WHB ......................................................... 72

Tabel 3.13 Spesifikasi Vaporizer ......................................................... 73

Tabel 4.1 Kebutuhan Air Pendingin ....................................... 76

Tabel 4.2 Kebutuhan Air Proses .......................................... 77

Tabel 4.3 Kebutuhan Air Konsumsi Umum dan Sanitasi .................. 78

Tabel 4.4 Kebutuhan Listrik untuk Keperluan Proses dan Utilitas ....... 88

Tabel 4.5 Jumlah Lumen Berdasarkan Luas Bangunan .................. 90

Tabel 4.6 Total Kebutuhan Listrik Pabrik .......................................... 91

Tabel 5.1 Jadwal Kerja Karyawan Masing-Masing Regu ................. 115

Tabel 5.2 Perincian Jumlah Karyawan dan Gaji dalam Rupiah ......... 117

Tabel 6.1 Indeks Harga Alat ............................................................... 122

Tabel 6.2 Modal Tetap ...................................................................... 125

Tabel 6.3 Modal Kerja ...................................................................... 126

Tabel 6.4 Direct Manufacturing Cost ....................................... 127

Tabel 6.5 Indirect Manufacturing Cost ................................... 127

Tabel 6.6 Fixed Manufacturing Cost ....................................... 128

Tabel 6.7 General Expense ............................................................... 128

Tabel 6.8 Analisis Kelayakan ......................................................... 131


xii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1 Prediksi Kebutuhan Diklorometana di Indonesia .................... 3

Gambar 1.2 Gambar Pemilihan Lokasi Pabrik ........................................... 7

Gambar 2.1 Konstanta Kecepatan Reaksi untuk Klorinasi Metana dengan

Rasio Umpan Cl2/CH4 = 1,1 .......................................................... 25

Gambar 2.2 Grafik ln k1 vs 1/T ........................................................................ 27



Gambar 2.5 Diagram Alir Kualitatif ................................................................. 31

Gambar 2.6 Diagram Alir Kuantatif ................................................................. 32

Gambar 2.7 Tata Letak Pabrik Diklorometana ................................................ 48

Gambar 2.8 Tata Letak Peralatan Proses ................................................ 50

Gambar 4.1 Skema Pengolahan Air Laut .......................................................... 80

Gambar 4.2 Skema Pengolahan Air Konsumsi dan Sanitasi ...................... 81

Gambar 5.1 Struktur Organisasi Pabrik Diklorometana ............................. 106

Gambar 6.1 Harga Indeks Peralatan Pabrik Kimia ....................................... 122

Gambar 6.2 Grafik Analisis Kelayakan ................................................ 132


xiii

INTISARI

Faramitha Rahayu dan Ratri Hayuningmas Hapsari, 2018, Prarancangan

Pabrik Diklorometana dari Metil Klorida dan Klorin Kapasitas 30.000

Ton/Tahun, Program Studi Sarjana Teknik Kimia, Fakultas Teknik,

Universitas Sebelas Maret, Surakarta

Diklorometana banyak digunakan sebagai bahan aktif dalam pelarut cat,

komponen dalam aerosol, dan sebagai refrigerant Untuk memenuhi kebutuhan

dalam negeri dan kebutuhan dunia, maka dirancang pabrik diklorometana dengan

kapasitas 30.000 ton/tahun dengan bahan baku metil klorida 28.608,23 ton/tahun

dan klorin 57.626,21 ton/tahun. Dengan memperhatikan beberapa faktor, seperti

aspek penyediaan bahan baku, transportasi, tenaga kerja, pemasaran, serta utilitas,

maka lokasi pabrik yang cukup strategis adalah di Kawasan Industri Cilegon,

Jawa Barat.

Reaksi pembuatan diklorometana dilakukan dengan mereaksikan metil

klorida dengan klorin dalam Reaktor Alir Pipa (RAP) Multitube pada suhu 300-

450oC dan tekanan 3 atm. Panas yang timbul dari reaksi diambil dengan

Dowtherm A yang dialirkan di shell reaktor. Produk gas keluar reaktor masuk ke

absorber untuk mengurangi kandungan hidrogen klorida. Produk absorber berupa

hidrogen klorida 35% berat dijual sebagai produk samping sedangkan gas hasil

atas masuk Separator 1. Gas hasil atas banyak mengandung metil klorida

diumpankan kembali ke reaktor dan hasil bawah diumpankan ke Menara Distilasi

1. Hasil atas berupa produk utama diklorometana 99,9% berat dan hasil bawah

diumpankan ke Menara Distilasi 2. Produk Menara Distilasi 2 berupa kloroform

99,9% berat sebagai hasil atas dan karbon tetraklorida 99,9% berat sebagai hasil

bawah dijual sebagai produk samping. Peralatan proses yang ada antara lain

vaporizer, flash drum, separator, reaktor, absorber, menara distilasi, dan pompa.

Unit pendukung proses terdiri dari air yang diperoleh dari PT. Krakatau

Tirta Industri sebanyak 15,52 m3/jam, air laut sebanyak 35,04 m3/jam, dowtherm

A sebanyak 26.820,97 kg/jam, unit pengadaan steam sebesar 5.310,23 kg/jam,

unit pengadaan listrik sebesar 320 kWh, unit pengadaan udara tekan sebesar 5,59

kWh dan unit pengadaan bahan bakar (IDO) sebanyak 476,88 L/jam. Pabrik juga

dilengkapi laboratorium untuk menjaga mutu dan kualitas produk agar sesuai

dengan spesifikasi yang diharapkan.

Hasil analisa ekonomi terhadap prarancangan pabrik diklorometana

diperoleh bahwa total investasi (TCI) sebesar US$ 26.873.504 dan total biaya

produksi US$ 47.395.901. Dari analisa kelayakan diperoleh Return of Investment

(ROI) sebelum pajak 49,13% dan setelah pajak 41,76%. Pay Out Time ( POT)

sebelum pajak 1,7 tahun dan setelah pajak 2 tahun, Break Event Point (BEP)

44,23%, Shut Down Point (SDP) 33,31% dan Discounted Cash Flow (DCF)

sebesar 25,26%. Dari analisis ekonomi yang telah dilakukan, dapat diambil

kesimpulan bahwa pendirian pabrik diklorometana dengan kapasitas 30.000

ton/tahun layak dipertimbangkan untuk direalisasikan pembangunannya.

Documents

PRARANCANGAN PABRIK DIKLOROMETANA DARI METIL …€¦ · KLORIDA DAN KLORIN KAPASITAS 30.000 TON/TAHUN DISUSUN OLEH: FARAMITHA RAHAYU NIM. I 0514020 RATRI HAYUNINGMAS HAPSARI NIM