Embed Size (px)
Citation preview
TUGAS PRARANCANGAN PABRIK
PRARANCANGAN PABRIK PROPILENA OKSIDA
DENGAN PROSES HYDROPEROXIDE
KAPASITAS 50.000 TON/TAHUN
Disusun sebagai Salah Satu Syarat untuk Memperoleh
Gelar Kesarjanaan Strata 1 Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta
Oleh :
Diah Ayu Karnilawati
D 500 110 012
Dosen Pembimbing :
1. Ir. Herry Purnama, M.T., Ph.D.
2. Eni Budiyati, S.T., M.Eng.
JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
SURAKARTA
2016
iv
INTISARI
Propilena oksida dibuat dengan cara oksidasi isobutana dengan oksigen didalam reaktor gelembung yang bekerja secara kontinyu, irreversible, eksotermis,
non adiabatic dan isothermal pada kondisi operasi 120°C dan tekanan 13,9 atm. Reaksi tersebut menghasilkan Tert-butyl hidroperoxide ( TBHP ) yang kemudian
direaksikan dengan propilena didalam reaktor batch semi kontiyu dan ditambahkan MoO3 sebagai katalis pada kondisi operasi 110°C dan tekanan 5,53 atm.
Pabrik propilena oksida ini dirancang dengan kapasitas 50.000 ton/tahun.
Bahan baku isobutana yang dibutuhkan sebanyak 42.927,66163 kg per jam, kebutuhan udara 80.045,2863 dan kebutuhan propilena sebanyak 4.894,0156 kg per
jam.Lokasi pabrik direncanakan di Cilegon, Banten. Pemilihan lokasi tersebut didasari pertimbangan penyediaan bahan baku, pemasaran. Unit pendukung proses meliputi penyediaan air sebesar 63.089,279 kg per jam yang diperoleh dari air
sungai, penyediaan saturated steam sebesar 3.845,83 kg per jam kebutuhan udara tekan sebesar 150 m3 per jam, kebutuhan listrik diperoleh dari PLN dan dua buah
generator set sebesar 1.500 kW sebagai cadangan, bahan bakar sebanyak 1.066,2833 liter per jam.
Bentuk perusahaan yang dipilih adalah Perseroan terbatas ( PT ). Sistem
kerja karyawan berdasarkan pembagian jam kerja yang terdiri dari karyawan shift dan non-shift. Jumlah kebutuhan tenaga kerja adalah 120 orang. Modal tetap pabrik
sebesar Rp 356.930.213.922,21 dan modal kerja sebesar Rp 355.816.739.375,60. Dari analisis ekonomi terhadap pabrik ini menunjukkan keuntungan sebelum pajak Rp 175.233.618.062,27 per tahun setelah dipotong pajak 30 % keuntungan mencapai
Rp 52.570.085.418,68 per tahun. Percent Return on investment (ROI) sebelum pajak 49,09% dan setelah pajak 33,47 %. Pay out time (POT) sebelum pajak selama 1,69
tahun dan setelah pajak 2,25 tahun. Break even point (BEP) sebesar 42,50 %, Shut down point (SDP) sebesar 28,50 % Discounted cash flow (DCF) terhitung sebesar 49%. Dari data analisis kelayakan di atas disimpulkan, bahwa pabrik ini
menguntungkan dan layak untuk didirikan.
v
ABSTRACT
Propylene oxide is made by way of isobutanol oxidation with oxygen in the
reactor bubbles that work is continuous, irreversible, exothermic, non-adiabatic and
isothermal operating conditions of 120 ° C and a pressure of 13,9 atm. These reactions yield Tert-butyl hydroperoxide (TBHP) which is then reacted with
propylene in the reactor batch and semi Contiyu MoO3 added as a catalyst at the operating conditions of 110 ° C and a pressure of 5,53 atm.
Propylene oxide mill is designed with a capacity of 50.000 tons / year. Isobutane feedstock is needed as much as 42.927,66163 kg per hour, the air
requirements and needs propylene 80.045,2863 4894.0156 kg per jam.Lokasi as planned factory in Cilegon, Banten. The choice of location is based on consideration of the supply of raw materials, marketing. Process support unit includes the supply
of water by 63089.279 kg per hour obtained from river water, the provision of 3845.83 kg of saturated steam per hour compressed air requirement of 150 m3 per
hour, the demand for electricity is obtained from the PLN and two generator sets of 1.500 kW in reserve, as 1.066,2833 liters of fuel per hour.
The form ofthe selected companyisthe limited liability company(PT). Systemsbased on the divisionof employees working hours of employees shift and
non-shift. Total labor requirement is120 people. The fixed capital of Rp.356.930.213.922,21 plantand working capital of Rp.355.816.739.375,60. From the economic analysis of this plants how a profit before tax of
Rp.175.233.618.062,27 per year after taxes 30% profit reached Rp52,570,085,418.68 per year. Percent Return on investment(ROI) before tax after
tax 49,09% and 33,47%. Pay out time(POT) before tax for they ear of 1,69 and 2,25 years after tax. Break Even Point(BEP) of 42,50%, Shut down point(SDP) amounted to 28,50% Discounted cash flow(DCF) accounted for 49%. From the data above
feasibility analysis concluded that the plant isprofitable and feasible to set.
Keywords: Propylene Oxide, Oxidation, Bubble Reactor
vi
MOTTO
“Sesungguhnya Allah tidak akan merubah nasib suatu kaum sehingga mereka
merubah nasib mereka sendiri”
(QS.Ar-Rad : 11)
“Karena sesungguhnya sesudah kesulitan ada dua kemudahan”
(QS. Al Insyirah : 5-6)
“Allah meninggikan orang-orang yang beriman diantara kamu dan
orang-orang yang diberi ilmu pengetahuan beberapa derajat”
(Q.S. Al-Mujadalah: 11)
vii
KATA PENGANTAR
Bissmillahirrahmaanirrohim
Assalamu’alaikum Wr. Wb.
Alhamdulillah, puji syukur ke hadirat Allah SWT yang telah melimpahkan
segala rahmat hidayah dan petunjuknya-Nya sehingga penyusun dapat
menyelesaikan tugas akhir prarancangan pabrik kimia ini dengan baik. Tak lupa
sholawat serta salam semoga senantiasa tercurahkan kepada Nabi Muhammad SAW,
keluarga, sahabat dan seluruh pengikutnya.
Tugas Prarancangan Pabrik Kimia merupakan tugas akhir yang harus
diselesaikan oleh setiap mahasiswa Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik,
Universitas Muhammadiyah Surakarta sebagai prasyarat untuk menyelesaikan
jenjang studi sarjana. Dengan tugas ini diharapkan kemampuan penalaran dan
penerapan teori-teori yang telah diperoleh selama kuliah dapat berkembang dan
dapat dipahami dengan baik.
Judul Tugas Akhir ini adalah Prarancangan Pabrik Propilena Oksida dari
Isobutana, Udara dan Propilena Kapasitas 50.000 Ton/Tahun. Adanya
prarancangan pabrik ini diharapkan dapat memperkaya alternatif industri masa
depan bagi Indonesia.
Penyelesaian penyusunan laporan tugas akhir ini tidak lepas dari bantuan dan
bimbingan serta dorongan dari berbagai pihak. Melalui laporan ini penyusun ingin
mengucapkan terima kasih yang tiada terhingga, terutama kepada :
1. Bapak Rois Fatoni, S.T., M.Sc., Ph.D. selaku Ketua Jurusan Teknik Kimia
Universitas Muhammadiyah Surakarta
2. Bapak Ir.Herry Purnama, M.T., Ph.D. selaku Dosen Pembimbing I
3. Ibu Eni Budiyati, S.T.,M.Eng. selaku Dosen Pembimbing II
4. Bapak dan Ibu Dosen Teknik Kimia Universitas Muhammadiyah Surakarta atas
segala bimbingan dan arahannya
5. Keluarga yang selalu mendoakan dan memberi semangat serta dukungan.
6. Untuk teman seperjuanganku Erlina Budi Rahayu terimakasih untuk perhatian
dan pengertiannya selama ini. Buat Warih Nurtyasti dan Fitriyani Ariska Putri,
viii
Ayu Three Wiji, Nur Hidayati dan Ika Anik Trisnani terimakasih untuk suka dan
dukanya dan tetap semangat buat kalian dan terimakasih juga kepada teman-teman
teknik kimia UMS angkatan 2011 semoga kita tetap satu keluarga sampai
kapanpun.
7. Untuk sahabatku Dian Novitasari terimakasih telah menemani dalam keadaan
apapun dan selalu memberi semangat untuk lebih baik lagi. Semoga Allah
memberikan apapun yang terbaik untuk kita berdua.
8. Untuk penghuni kost khodijah khususnya Mbak Ani, Mbak Winda, Elita terima
kasih untuk semangat dan dukungannya selama ini.
9. Untuk semua pihak yang telah berjasa dalam penyusunan tugas akhir ini.
Penyusun menyadari bahwa dalam penyusunan laporan tugas akhir ini masih
banyak terdapat kekurangan dan kesalahan, untuk itu penulis mengharapkan saran
dan kritik membangun demi kesempurnaan laporan ini. Dan semoga laporan ini
bermanfaat bagi semua pihak. Akhir kata penulis mohon maaf apabila ada salah
kata, dan terima kasih.
Wassalamu’alaikum Wr. Wb.
Surakarta, 5 Februari 2016
Penyusun
ix
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL.................................................................................................i
HALAMAN PENGESAHAN.................................................................................. ii
INTISARI ................................................................................................................ iv
ABSTRACT .............................................................................................................v
MOTTO................................................................................................................... vi
KATA PENGANTAR............................................................................................ vii
DAFTAR ISI ........................................................................................................... ix
DAFTAR TABEL .................................................................................................. xii
DAFTAR GAMBAR ............................................................................................ xiv
BAB I. PENDAHULUAN ...................................................................................... 1
1.1. Latar Belakang Pendirian Pabrik.......................................................... 1
1.2. Penentuan Kapasitas Perancangan ....................................................... 2
1.2.1. Kebutuhan Propilena di Indonesia............................................ 2
1.2.2. Ketersediaan Bahan Baku......................................................... 2
1.2.3. Kapasitas Minimal .................................................................... 3
1.3. Pemilihan Lokasi .................................................................................. 5
1.4. Tinjauan Pustaka .................................................................................. 6
1.4.1. Macam-macam Proses .............................................................. 6
1.4.2. Kegunaan Produk ..................................................................... 8
1.4.3. Sifat Fisika dan Sifat Kimia Bahan Baku dan Produk ............. 8
BAB II. DISKRIPSI PROSES .............................................................................. 15
1.1. Spesifikasi Bahan Baku dan Produk .................................................. 15
1.1.1. Spesifikasi Bahan Baku .......................................................... 15
1.1.2. Spesifikasi Produk .................................................................. 15
1.1.3. Spesifikasi Katalis .................................................................. 16
1.2. Konsep Proses .................................................................................... 16
1.2.1. Dasar Reaksi .......................................................................... 16
1.2.2. Kondisi Operasi ...................................................................... 17
1.2.3. Tinjuan Kinetika ..................................................................... 17
x
1.2.4. Tinjauan Termodinamika ....................................................... 19
1.2.5. Langkah Proses....................................................................... 23
1.2.5.1. Penyiapan Bahan Baku............................................. 23
1.2.5.2. Proses Pembentukan................................................. 24
1.2.5.3. Pemurnian Produk .................................................... 24
1.3. Diagram Alir Neraca Massa dan Neraca Panas ................................. 25
1.3.1. Diagram Alir ....................................................................... 26
1.3.2. Neraca Massa ....................................................................... 27
1.3.3. Neraca Panas ....................................................................... 30
1.3.4. Tata Letak Pabrik dan Peralatan ............................................. 37
BAB III. SPESIFIKASI PERALATAN PROSES ................................................ 42
BAB III. IV. UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM ........... 60
4.1. Diagram Alir Neraca Massa dan Neraca Panas ................................. 60
4.1.1. Unit Penyediaan dan Pengolahan Air ..................................... 61
4.2. Spesifikasi Alat Utilitas...................................................................... 68
4.3. Kebutuhan Air .................................................................................... 73
4.4. Unit Penyedia Steam .......................................................................... 76
4.5. Unit Penyedia Listrik ......................................................................... 77
4.6. Unit Penyedia Bahan Bakar ............................................................... 80
4.7. Unit Penyedia Udara Tekan ............................................................... 82
4.8. Unit Pengolahan Limbah.................................................................... 82
4.9. Laboratorium ...................................................................................... 83
4.9.1. Tugas Laboratorium ............................................................... 83
4.10. Keselamatan dan Kesehatan Kerja ................................................... 84
BAB V. MANAJEMEN PERUSAHAAN............................................................ 86
5.1. Bentuk Perusahaan ............................................................................. 87
5.2. Struktur Organisasi ............................................................................. 88
5.3. Tugas dan Wewenang......................................................................... 92
5.3.1. Pemegang Saham ..................................................................... 92
5.3.2. Dewan Komisaris ..................................................................... 92
5.3.3. Direktur .................................................................................... 92
xi
5.3.4. Kepala Bagian .......................................................................... 92
5.3.5. Karyawan ................................................................................. 92
5.3.6. Sekretaris .................................................................................. 93
5.3.7. Staff Ahli .................................................................................. 93
5.4. Sistem Kepegawaian dan Sistem gaji ................................................. 93
5.5. Pembagian Jam Kerja Karyawan........................................................ 94
5.5.1. Karyawan Non Shift ................................................................. 94
5.5.2. Karyawan Shift ......................................................................... 95
5.6. Status Karyawan dan Sistem Upah..................................................... 96
5.7. Kesejahteraan Sosial Karyawan ......................................................... 97
BAB VI. ANALISIS EKONOMI ......................................................................... 98
BAB VII. KESIMPULAN .................................................................................. 109
DAFTAR PUSTAKA ......................................................................................... 110
LAMPIRAN ........................................................................................................ 112
xii
DAFTAR TABEL
Tabel 1.1 Data impor propilen oksida di indonesia.............................................. 2
Tabel 1.2. Data produksi propilen oksida di dunia................................................ 4
Tabel 2.1. Komponen yang ada ditiap arus ......................................................... 26
Tabel 2.2. Neraca massa reaktor (R-01) .............................................................. 26
Tabel 2.3. Neraca massa menara distilasi ( MD-01 ) .......................................... 27
Tabel 2.4. Neraca massa reaktor (R-02) .............................................................. 28
Tabel 2.5. Neraca massa flash drum-01 (H-01) .................................................. 28
Tabel 2.6. Neraca massa adsorber(AD-01) ......................................................... 29
Tabel 2.7. Neraca massa flash drum-02 (H-02) .................................................. 29
Tabel 2.8. Neraca massa total.............................................................................. 30
Tabel 2.9. Neraca panas Heat exchanger (E-01) ................................................. 30
Tabel 2.10. Neraca panas reaktor-01 ..................................................................... 31
Tabel 2.11. Neraca panas cooler (E-02) ................................................................ 31
Tabel 2.12. Neraca panas menara distilasi (MD-01) ............................................. 32
Tabel 2.13.Neraca panas heat exchanger (E-03) .................................................. 32
Tabel 2.14. Neraca panas cooler (E-04) ................................................................ 33
Tabel 2.15. Neraca panas reaktor (R-02) ............................................................. 33
Tabel 2.16. Neraca panas flash drum-01 ............................................................... 34
Tabel 2.17. Neraca panas cooler (E-06) ................................................................ 34
Tabel 2.18. Neraca panas adsorber........................................................................ 35
Tabel 2.19. Neraca panas cooler (E-07) ................................................................ 35
Tabel 2.20. Neraca panas flash drum-02 ............................................................... 36
Tabel 2.21. Neraca Panas Cooler (E-08)............................................................... 36
Tabel 3.1. Spesifikasi reaktor gelembung (R-01)................................................ 43
Tabel 3.2. Spesiikasi menara distilasi ................................................................. 43
Tabel 3.3. Spesifikasi reaktor batch (R-02)......................................................... 44
Tabel 3.4. Spesifikasi flash drum-01................................................................... 45
Tabel 3.5. Spesifikasi adsorber............................................................................ 45
Tabel 3.6. Spesiffikasi flash drum-02 ................................................................. 46
Tabel 3.7. Spesifikasi tangki penyimpanan bahan baku ..................................... 46
xiii
Tabel 3.8. Spesifikasi tangki hasil samping ........................................................ 47
Tabel 3.9. Spesifikasi alat penukar panas............................................................ 48
Tabel 3.10. Spesifikasi pompa .............................................................................. 51
Tabel 3.11. Spesifikasi kondensor dan reboiler .................................................... 55
Tabel 3.12. Spesifikasi expander........................................................................... 57
Tabel 3.13. Spesifikasi accumulator...................................................................... 57
Tabel 3.14. Spesifikasi Tangki produk.................................................................. 58
Tabel 3.15. Spesifikasi belt conveyor dan bucket elevator ................................... 58
Tabel 4.1. Spesifikasi alat utilitas........................................................................ 68
Tabel 4.2. Daftar kebutuhan steam...................................................................... 74
Tabel 4.3. Konsumsi listrik untuk keperluan proses ........................................... 77
Tabel 4.4. Konsumsi listrik untuk unit pendukung ............................................. 78
Tabel 5.1. Jadwal kerja untuk setiap regu ........................................................... 96
Tabel 5.2. Perincian golongan,kualifikasi,jumlah dan gaji karyawan................. 97
Tabel. 6.1. Cost Index Chemical Plant................................................................. 97
Tabel 6.2. Total Fixed Capital Investment ........................................................ 103
Tabel 6.3. Working Capital ............................................................................... 103
Tabel 6.4. Manufacturing Cost.......................................................................... 104
Tabel 6.5. General Expenses ............................................................................. 105
Tabel 6.5. Variable Cost.................................................................................... 106
Tabel 6.6. Regulated Cost ................................................................................. 106
xiv
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1. Data Impor propilen oksida di indonesia ............................................. 3
Gambar 2. Diagram Alir Neraca Massa ................................................................ 25
Gambar 3. Tata Letak Pabrik ................................................................................ 38
Gambar 4. Tata Letak Alat .................................................................................... 39
Gambar 5. Diagram alir Kualitatif ........................................................................ 40
Gambar 6. Diagram alir kuantitatif ....................................................................... 41
Gambar 7. Struktur Organisasi perusahaan........................................................... 90
Gambar 8. Grafik Hubungan Tahun dengan Cost Index ..................................... 100
Gambar 9. Grafik Analisis Ekonomi................................................................... 108
