TUGAS AKHIR PRARANCANGAN PABRIK ALLYL CHLORIDE · tugas akhir prarancangan pabrik allyl chloride dari propylene dan chlorine kapasitas 15.000 ton/tahun disusun oleh : 1. muhammad

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

TUGAS AKHIR

PRARANCANGAN PABRIK ALLYL CHLORIDE

DARI PROPYLENE DAN CHLORINE

KAPASITAS 15.000 TON/TAHUN

Disusun Oleh :

1. Muhammad Fardan Ibnu Aji I 0514040

2. Suci Cahyaningrum I 0514049

PROGRAM STUDI SARJANA TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

2018


ii

LEMBAR PENGESAHAN

TUGAS AKHIR

PRARANCANGAN PABRIK ALLYL CHLORIDE

DARI PROPYLENE DAN CHLORINE

KAPASITAS 15.000 TON/TAHUN

Oleh :

Muhammad Fardan Ibnu Aji I 0514040

Suci Cahyaningrum I 0514049

Pembimbing I Pembimbing II

Dr. Sunu Herwi Pranolo, S.T.,M.Sc.

NIP. 19690316 199802 1 001

Dipertahankan di depan tim penguji :

1. - 1.…………………………...

NIP. - 199702 1 001

2. - Kaavessina S.T., M.T 2.............................................

NIP. - 9790924 200312 1 002

Disahkan

Kepala Program Studi Sarjana Teknik

Kimia

Dr. Margono, S.T., M.T.

NIP. 19681107 199702 1 001

Inayati, S.T.,M.T.,Ph.D.

NIP. 19710829 1999032 001

9790924


iii

LEMBAR KONSULTASI

TUGAS AKHIR

Nama :

1. Muhammad Fardan Ibnu Aji (I0514040)

2. Suci Cahyaningrum (I0514049)

Tanggal mulai pembimbingan : ……………………………………..

Pembimbing I : Dr. Sunu Herwi Pranolo, S.T., M.Sc.

Pembimbing II : Inayati, S.T.,M.T.,Ph.D.

No. Tanggal Konsultasi Paraf

Ket Pemb. I Pemb. II


iv

Jumlah konsultasi dengan kedua pembimbing minimal sebanyak 8 kali untuk

dapat dinyatakan selesai.

Dinyatakan selesai

Tanggal :

Pembimbing I Pembimbing II

Dr. Sunu Herwi Pranolo, S.T., M.Sc. Inayati, S.T.,M.T.,Ph.D.

NIP. 19690316 199802 1 001 NIP. 19710829 1999032 001


v

KATA PENGANTAR

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

penulis akhirnya dapat menyelesaikan penyusunan laporan tugas akhir dengan

judul “Prarancangan Pabrik Allyl Chloride dari Propylene dan Chlorine Kapasitas

15.000 Ton/Tahun”.

Dalam penyusunan tugas akhir ini penulis memperoleh banyak bantuan dari

berbagai pihak. Oleh karena itu, penulis mengucapkan terima kasih kepada :

1. Kedua orang tua dan keluarga atas dukungan doa dan semangat yang

senantiasa diberikan.

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

Fakultas Teknik UNS.

3. Dr. Sunu Herwi Pranolo, S.T., M.Sc. selaku dosen pembimbing I dan Inayati,

S.T.,M.T.,Ph.D. selaku dosen pembimbing II atas bimbingan dalam

penyelesaian tugas akhir ini.

4. Dr. Adrian Nur S.T., M.T., Dr. Ari Diana Susanti S.T., M.T., Ir. Arif Jumari

M.Sc., Dr. Dwi Ardiana Setyawardhani S.T., M.T., Ir. Paryanto M.S., dan Dr.

Sperisa Distantina S.T., M.T. atas bantuannya dalam penulisan tugas akhir

serta Mas Agus, Mbak Rosita, dan Mbak Denny selaku staff laboratorium atas

dukungan dan arahannya.

5. Seluruh teman-teman mahasiswa Teknik Kimia UNS angkatan 2014, Mbak

Azalia, Mbak Shafira, Mas Bachtiar, Mas Ardi dari Teknik Kimia UNS

angkatan 2013, serta Mas Pinan, Mas Hafidz, Mas Fitra, Mbak Bella, Mbak

Rezqi, Mas Novesa, dan Mas Akvis dari Teknik Kimia UNS angkatan 2012

yang senantiasa membantu dan mendukung dalam pengerjaan tugas akhir ini.

Penulis menyadari kemungkinan laporan tugas akhir ini belum sempurna.

Sehingga diharapkan saran dan kritik yang membangun. Semoga laporan tugas

akhir ini dapat bermanfaat bagi penulis dan pembaca sekalian.

Surakarta, September 2018

Penulis


vi

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL .......................................................................................................... i

LEMBAR PENGESAHAN .............................................................................................. ii

LEMBAR KONSULTASI ............................................................................................... iii

KATA PENGANTAR ...................................................................................................... v

DAFTAR ISI .................................................................................................................... vi

DAFTAR TABEL .......................................................................................................... viii

DAFTAR GAMBAR ........................................................................................................ x

INTISARI ......................................................................................................................... xi

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

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

I.2 Kapasitas Perancangan ......................................................................................... 1

I.3 Tinjauan Pustaka ................................................................................................... 4

BAB II DESKRISPI PROSES ........................................................................................ 10

II.1 Spesifikasi Bahan Baku ....................................................................................... 10

II.2 Spesifikasi Produk ............................................................................................... 10

II.3 Konsep Dasar Proses ........................................................................................... 11

II.4 Diagram Alir Proses dan Tahapan Proses ........................................................... 18

II.5 Neraca Massa dan Neraca Panas ......................................................................... 21

II.6 Tata Letak Pabrik dan Peralatan .......................................................................... 29

BAB III SPESIFIKASI PERALATAN PROSES ........................................................... 34

III.1 Spesifikasi Alat Utama ....................................................................................... 34

III.2 Spesifikasi Alat Pendukung ............................................................................... 39


vii

BAB IV UNIT UTILITAS DAN LABORATORIUM ................................................... 44

IV.1 Unit Pendukung Proses ....................................................................................... 44

IV.2 Laboratorium....................................................................................................... 53

IV.3 Unit Pengolahan Limbah ..................................................................................... 56

IV.4 Keselamatan dan Kesehatan Kerja ...................................................................... 56

BAB V MANAJEMEN PERUSAHAAN ....................................................................... 57

V.1 Bentuk Perusahaan .............................................................................................. 57

V.2 Struktur Organisasi .............................................................................................. 57

V.3 Pembagian Jam Kerja Karyawan. ....................................................................... 60

V.4 Penggolongan Jabatan, Jumlah Karyawan dan Gaji ........................................... 61

V.5 Kesejahteraan Sosial Karyawan .......................................................................... 62

V.6 Manajemen Perusahaan ....................................................................................... 62

BAB VI ANALISIS EKONOMI .................................................................................... 63

DAFTAR PUSTAKA ..................................................................................................... 65

LAMPIRAN .................................................................................................................... 67

LAMPIRAN A (Sifat Fisis) ............................................................................. 67

LAMPIRAN B (Neraca Massa) ....................................................................... 72

LAMPIRAN C (Neraca Panas) ........................................................................ 80

LAMPIRAN D (Perancangan Reaktor) ........................................................... 82

LAMPIRAN E (Analisis Kelayakan Ekonomi) .............................................122

LAMPIRAN F (MSDS) .................................................................................132


viii

DAFTAR TABEL

Tabel I.1 Data Impor Allyl Chloride ............................................................................ 2

Tabel II.1 Harga ΔGo

f Masing-Masing Komponen ..................................................... 15

Tabel II.2 Neraca Massa di sekitar Furnace ................................................................ 21

Tabel II.3 Neraca Massa di sekitar Tee-01................................................................... 21

Tabel II.4 Neraca Massa di sekitar Reaktor-01 ............................................................ 21

Tabel II.5 Neraca Massa di sekitar Reaktor-02 ......................................................... 22

Tabel II.6 Neraca Massa di sekitar Reaktor-03 ............................................................ 22

Tabel II.7 Neraca Massa di sekitar Tee-02................................................................... 22

Tabel II.8 Neraca Massa di sekitar Kondensor Parsial ................................................ 23

Tabel II.9 Neraca Massa di sekitar Menara Distilasi ................................................... 23

Tabel II.10 Neraca Massa Tee-03 .................................................................................. 23

Tabel II.11 Neraca Massa Absorber .............................................................................. 23

Tabel II.12 Neraca Massa Total ..................................................................................... 24

Tabel II.13 Neraca Panas Furnace ................................................................................. 24

Tabel II.14 Neraca Panas Reaktor-01/03 ....................................................................... 24

Tabel II.15 Neraca Panas WHB ..................................................................................... 24

Tabel II.16 Neraca Panas di sekitar Kondensor Parsial ................................................ 24

Tabel II.17 Neraca Panas Menara Distilasi .................................................................... 25

Tabel II.18 Neraca Panas Absorber ............................................................................... 25

Tabel III.1 Spesifikasi Furnace..................................................................................... 34

Tabel III.2 Spesifikasi Reaktor ..................................................................................... 35

Tabel III.3 Spesifikasi Kondensor Parsial ..................................................................... 36

Tabel III.4 Spesifikasi Separator .................................................................................. 37

Tabel III.5 Spesifikasi Absorber ................................................................................... 37

Tabel III.6 Spesifikasi Menara Distilasi........................................................................ 38

Tabel III.7 Spesifikasi Kompresor ................................................................................ 39

Tabel III.8 Spesifikasi Ekspander ................................................................................. 39

Tabel III.9 Spesifikasi Heat Exchanger ........................................................................ 40

Tabel III.10 Spesifikasi Kondensor dan Reboiler ........................................................... 41


ix

Tabel III.11 Spesifikasi Akumulator ............................................................................... 42

Tabel III.12 Spesifikasi Pompa ....................................................................................... 42

Tabel III.13 Spesifikasi Tangki ....................................................................................... 43

Tabel IV.1 Kebutuhan Air Pendingin ............................................................................ 47

Tabel IV.2 Kebutuhan Air Konsumsi Umum dan Sanitasi ............................................ 47

Tabel IV.3 Kebutuhan Air Umpan Boiler ...................................................................... 48

Tabel IV.4 Kebutuhan Listrik untuk Keperluan Proses dan Utilitas ............................. 51

Tabel IV.5 Jumlah Lumen Berdasarkan Luas Bangunan............................................... 52

Tabel IV.6 Total Kebutuhan Listrik Pabrik .................................................................. 53

Tabel V.1 Jadwal Pembagian Kelompok Shift .............................................................. 61

Tabel V.2 Perincian Penggolongan Jabatan .................................................................. 61

Tabel VI.1 Analisis Kelayakan Ekonomi........................................................................ 64


x

DAFTAR GAMBAR

Gambar I.1 Grafik Impor Allyl Chloride di Indonesia ................................................... 2

Gambar I.2 Lokasi Pendirian Pabrik Allyl Chloride ............................................. 3

Gambar II.3 Diagram Alir Kualitatif .................................................................. 20

Gambar II.2 Diagram Alir Kuantitatif .......................................................................... 26

Gambar II.3 Diagram Alir Proses ................................................................................. 27

Gambar II.4 Tata Letak Pabrik...................................................................................... 32

Gambar II.5 Tata Letak Peralatan Proses ..................................................................... 33

Gambar IV.1 Skema Pengolahan Air Laut ..................................................................... 45

Gambar IV.2 Skema Pengolahan Air Umpan Boiler ...................................................... 47

Gambar V.1 Struktur Organisasi .................................................................................... 59

Gambar VI.1 Grafik Analisis Kelayakan Ekonomi ........................................................ 64


INTISARI

Muhammad Fardan Ibnu Aji dan Suci Cahyaningrum, 2018, Prarancangan

Pabrik Allyl Chloride dari Propylene dan Chlorine Kapasitas 15.000 ton/tahun,

Program Studi S1 Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret,

Surakarta

Pabrik allyl chloride 99% dirancang dengan kapasitas 15.000 ton/tahun dan beroperasi

secara kontinyu selama 330 hari/tahun dan 24 jam/hari. Satu kg produk allyl chloride,

0,53 kg 1,2-dichloropropane, dan 1,48 kg HCl 33% b/b, memerlukan 0,95 kg

propylene dan 1,28 kg chlorine sebagai bahan baku utama, serta 0,99 kg air. Proses ini

membuang purging sebesar 0,21 kg.

Propylene direaksikan dengan chlorine membentuk allyl chloride. Reaksi berlangsung

di dalam reaktor fixed bed multitubes, temperatur masuk reaktor 510ºC dan temperatur

keluar reaktor 976ºC dan tekanan 3,2 bar menggunakan katalis ferri chloride (FeCl3).

Reaksi terjadi pada fase gas dan merupakan reaksi non isotermal non adiabatis. Produk

allyl chloride dimurnikan sampai 99% di menara distilasi. Produk dijual dalam fase cair

pada kemasan botol untuk 1 kg, drum untuk 25 kg serta tangki untuk permintaan dengan

jumlah yang besar. Pengiriman produk dilakukan melalui jalur darat dan laut.

Pabrik ini direncanakan akan didirikan di Cilegon pada tahun 2019, dengan luas tanah

0,7 ha dan 52 manhour/ton produk. Kebutuhan pendukung pabrik meliputi kebutuhan

listrik sebanyak 99,3 kWh/ton produk, bahan bakar natural gas sebanyak 7,08

MMBtu/ton produk, kebutuhan air untuk utilitas dari air laut sebanyak 106 m3/ton

produk dan air KTI 4,7 m3/ton produk, superheated steam 1.964,3 kg/ton produk (P=2,5

bar, T=223°C), dan udara instrumen 7,8 Nm3/ton produk.

Harga bahan baku propylene US$ 1.300/ton, bahan baku chlorine US$ 500/ton dan

harga produk allyl chloride US$ 1.900/ton, 1,2-dichoropropane US$ 1.500/ton serta,

HCl US$ 500/ton. Berdasarkan evaluasi ekonomi yang dilakukan, diperoleh Percent

Return of Investment (ROI) 74,08% (sebelum pajak) dan 51,86% (setelah pajak),

Payback Period (PP) 1,02 tahun (sebelum pajak) dan 1,32 tahun (setelah pajak); Break

Even Point (BEP) 50,49 %; Shut Down Point (SDP) 33,33%; Benefit Cost Ratio (BC)

0,17; Discounted Cash Flow (DCF) 29,77%; Net Present Value (NPV) US$ 5.160.858;

Internal Rate of Return (IRR) 14,81%. Berdasarkan nilai-nilai di atas, dapat


xii

disimpulkan bahwa pabrik allyl chloride kapasitas 15.000 ton per tahun layak berdiri

secara ekonomi.

Documents

TUGAS AKHIR PRARANCANGAN PABRIK ALLYL CHLORIDE · tugas akhir prarancangan pabrik allyl chloride dari propylene dan chlorine kapasitas 15.000 ton/tahun disusun oleh : 1. muhammad