TUGAS AKHIR PRARANCANGAN PABRIK BISFENOL-A DARI … · Hasil analisa ekonomi diperoleh modal tetap sebesar Rp 404.015.816.826 dan modal kerjanya Rp 406.794.508.773. Biaya produksi

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

TUGAS AKHIR

PRARANCANGAN PABRIK BISFENOL-A DARI ASETON

DAN FENOL KAPASITAS 51.000 TON/TAHUN

Oleh :

Asih Purwanti Sholikah I 0514011

Damar Jati Pamungkas I 0514014

PROGRAM STUDI SARJANA TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

2018


vii

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur kami panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, karena atas

limpahan rahmat dan hidayah-Nya, penulis akhirnya dapat menyelesaikan

penyusunan Laporan Tugas Akhir dengan judul “Prarancangan Pabrik Bisfenol-A

dari Aseton dan Fenol Kapasitas 51.000 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 tercinta atas doa, dukungan moril dan materiil

yang senantiasa diberikan.

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

UNS.

3. Ir. Arif Jumari, M.Sc. dan Mujtahid Kaavessina, S.T.,M.T.,Ph.D. selaku dosen

pembimbing atas bimbingan dan arahannya dalam penyelesaian tugas akhir ini.

4. Seluruh dosen, laboran, dan administrasi Program Studi Sarjana Teknik Kimia

FT UNS atas ilmu, arahan, dan bantuannya selama ini.

5. Teman-teman Teknik Kimia FT UNS, khususnya angkatan 2014 yang telah

banyak memberikan bantuan dan dukungannya.

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, November 2018

Penulis


viii

DAFTAR ISI

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

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

Lembar Konsultasi ............................................................................................ iii

Kata Pengantar ................................................................................................... vii

Daftar Isi ........................................................................................................... viii

Daftar Tabel ...................................................................................................... xii

Daftar Gambar ................................................................................................... xiv

Intisari ............................................................................................................... xv

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

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

I.2. Penentuan Kapasitas Produksi ................................................... 2

I.3. Penentuan Lokasi Pabrik ........................................................... 6

I.4. Tinjauan Pustaka ....................................................................... 8

BAB II DESKRIPSI PROSES ....................................................................... 16

II.1. Spesifikasi Bahan Baku ........................................................... 16

II.2. Spesifikasi Produk ................................................................... 16

II.3. Spesifikasi Katalis .................................................................... 16

II.4. Konsep Proses ......................................................................... 17

II.5. Diagram Alir Proses ................................................................. 22

II.6. Neraca Massa dan Neraca Panas .............................................. 28

II.7. Lay Out Pabrik dan Peralatan Proses........................................ 37

BAB III SPESIFIKASI PERALATAN PROSES ........................................... 42

III.1. Tangki Penyimpanan Aseton ................................................... 42

III.2. Silo Penyimpanan Fenol .......................................................... 43

III.3. Silo Penyimpanan Bisfenol-A ................................................. 43

III.4. Mixer-01 .................................................................................. 44

III.5. Mixer-02 ................................................................................... 45

III.6. Reaktor ..................................................................................... 46

III.7. Evaporator ................................................................................ 47

III.8. Kristaliser ................................................................................. 48


ix

III.9. Centrifuge ............................................................................... 48

III.10. Rotary Dryer ........................................................................... 49

III.11. Menara Distilasi-01 ............................................................... 50

III.12. Condenser-01 ......................................................................... 51

III.13. Reboiler-01 ............................................................................. 52

III.14. Menara Distilasi-02 ................................................................ 53

III.15. Condenser-02.......................................................................... 53

III.16. Reboiler-02 ............................................................................. 54

III.17. Heat Exchanger-01 ................................................................ 55



III.20. Condenser-03 ......................................................................... 59


III.22. Accumulator-01 ..................................................................... 61

III.23. Accumulator-02 ..................................................................... 62

III.24. Pompa-01 ............................................................................... 62

III.25. Pompa-02 ................................................................................ 63

III.26. Pompa-03 ................................................................................ 64

III.27. Pompa-04 ................................................................................ 64

III.28. Pompa-05 ................................................................................ 65

III.29. Pompa-06 ................................................................................ 65

III.30. Pompa-07 ................................................................................ 66

III.31. Pompa-08 ................................................................................ 67

III.32. Pompa-09 ................................................................................ 67

III.33. Pompa-10 ................................................................................ 68

III.34. Pompa-11 ................................................................................ 68

III.35. Hopper ................................................................................... 69

III.36. Belt Conveyor-01 ................................................................... 70

III.37. Belt Conveyor-02 .................................................................... 70



III.40. Belt Conveyor-05-A ................................................................ 72


x

III.41. Belt Conveyor-05-B ................................................................ 72

III.42. Belt Conveyor-05-C ................................................................ 73


III.44. Bucket Elevator-01 ................................................................. 74



III.47. Vibrating Screen ..................................................................... 76

III.48. Ball Mill .................................................................................. 76

BAB IV UTILITAS DAN LABORATORIUM ............................................... 77

IV.1. Unit Pendukung Proses ............................................................ 77

IV.2. Laboratorium ........................................................................... 91

IV.3. Unit Pengolahan Limbah ......................................................... 94

IV.4. Keselamatan dan Kesehatan Kerja ........................................... 95

BAB V MANAJEMEN PERUSAHAAN ....................................................... 98

V.1. Bentuk Perusahaan .................................................................. 98

V.2. Struktur Organisasi .................................................................. 98

V.3. Tugas dan Wewenang .............................................................. 100

V.4. Pembagian Jam Kerja Karyawan ............................................. 105

V.5. Status Karyawan dan Sistem Upah .......................................... 107

V.6. Penggolongan Jabatan, Jumlah Karyawan dan Gaji ................ 107

V.7. Kesejahteraan Sosial Karyawan .............................................. 110

V.8. Manajemen Perusahaan ........................................................... 112

BAB VI ANALISA EKONOMI ...................................................................... 115

VI.1. Penaksiran Harga Peralatan ...................................................... 116

VI.2. Penentuan Total Capital Investment (TCI) .............................. 117

VI.3. Biaya Produksi Total (Total Production Cost) ......................... 119

VI.4. Analisa Kelayakan .................................................................... 121

Daftar Pustaka

Lampiran

Data-data Sifat Fisis ................................................................................... A-1

Perhitungan Neraca Massa ......................................................................... B-1

Perhitungan Neraca Panas .......................................................................... C-1


xi

Perancangan Reaktor .................................................................................. D-1

Analisa Ekonomi ........................................................................................ E-1

Perbaikan Tugas Akhir ............................................................................... F-1


xii

DAFTAR TABEL

Tabel I.1 Data Impor Bisfenol-A di Indonesia Periode 2010-2016................. 2

Tabel I.2 Data Impor Bisfenol-A beberapa Negara di Asia ............................. 3

Tabel I.3 Data Impor Bisfenol-A di China ....................................................... 3

Tabel I.4 Produsen dan Kapasitas yang Dihasilkan untuk Bahan Baku

Bisfenol-A ........................................................................................ 4

Tabel I.5 Pabrik Bisfenol-A di Luar Negeri .................................................... 5

Tabel I.6 Perbandingan Beberapa Proses Produksi Bisfenol-A ...................... 10

Tabel II.1 Daftar Nilai ΔHfº Masing-masing Komponen ................................. 20

Tabel II.2 Harga Gof Masing-masing Komponen........................................... 21

Tabel II.3 Neraca Massa Mixer-01 ................................................................... 28

Tabel II.4 Neraca Massa Reaktor ...................................................................... 29

Tabel II.5 Neraca Massa Menara Distilasi-01 .................................................. 29

Tabel II.6 Neraca Massa Menara Distilasi-02 .................................................. 29

Tabel II.7 Neraca Massa Mixer-02 ................................................................... 30

Tabel II.8 Neraca Massa Tee............................................................................. 30

Tabel II.9 Neraca Massa Evaporator................................................................. 30

Tabel II.10 Neraca Massa Kristaliser .................................................................. 31

Tabel II.11 Neraca Massa Centrifuge ................................................................. 31

Tabel II.12 Neraca Massa Rotary Dryer ............................................................. 31

Tabel II.13 Neraca Massa Ball Mill .................................................................... 32

Tabel II.14 Neraca Massa Vibrating Screen ....................................................... 32

Tabel II.15 Neraca Massa Total .......................................................................... 32

Tabel II.16 Neraca Panas Mixer-01 .................................................................... 33

Tabel II.17 Neraca Panas Reaktor....................................................................... 33

Tabel II.18 Neraca Panas Menara Distilasi-01 ................................................... 34

Tabel II.19 Neraca Panas Menara Distilasi-02 ................................................... 34

Tabel II.20 Neraca Panas Mixer-02 .................................................................... 35

Tabel II.21 Neraca Panas Tee ............................................................................. 35

Tabel II.22 Neraca Panas Evaporator ................................................................. 35


xiii

Tabel II.23 Neraca Panas Kristaliser................................................................... 36

Tabel II.24 Neraca Panas Centrifuge .................................................................. 36

Tabel II.23 Neraca Panas Rotary Dryer .............................................................. 37

Tabel IV.1 Kebutuhan Air Pendingin ................................................................ 79

Tabel IV.2 Kebutuhan Air untuk Steam ............................................................ 80

Tabel IV.3 Kebutuhan Air Sanitasi ..................................................................... 83

Tabel IV.4 Jumlah Kebutuhan Air ...................................................................... 83

Tabel IV.5 Kebutuhan Listrik untuk Keperluan Proses dan Utilitas .................. 85

Tabel IV.6 Jumlah Lumen Berdasarkan Luas Bangunan .................................... 88

Tabel IV.7 Total Kebutuhan Listrik Pabrik ........................................................ 89

Tabel V.1 Jadwal Pembagian Kelompok Shift (Garret,1989) ........................... 106

Tabel V.2. Jumlah Karyawan Menurut Jabatan .................................................. 108

Tabel V.3. Perincian Golongan dan Gaji Karyawan ........................................... 109

Tabel VI.1 Indeks Harga Alat............................................................................. 116

Tabel VI.2 Modal Tetap ..................................................................................... 118

Tabel VI.3 Modal Kerja...................................................................................... 119

Tabel VI.4 Direct Manufacturing Cost ............................................................... 119

Tabel VI.5 Indirect Manufacturing Cost ............................................................ 110

Tabel VI.6 Fixed Manufacturing Cost ................................................................ 120

Tabel VI.7 General Expense ............................................................................... 120

Tabel VI.8 Analisa kelayakan ............................................................................. 122


xii

DAFTAR GAMBAR

Gambar I.1. Grafik Impor Bisfenol- A di Indonesia ....................................... 2

Gambar I.2. Grafik Impor Bisfenol-a di China................................................ 4

Gambar I.3. Lokasi Pendirian Pabik Bisfenol-A ............................................. 7

Gambar II.1 Diagram Proses Pabrik Bisfenol-A (BPA) .................................. 23

Gambar II.2 Diagram Alir Kualitatif Pabrik Bisfenol-A (BPA) ...................... 24

Gambar II.3 Diagram Alir Kuantitatif Pabrik Bisfenol-A (BPA) .................... 25

Gambar II.4 Lay Out Pabrik ............................................................................. 39

Gambar II.5 Lay Out Peralatan Proses ............................................................. 41

Gambar IV.1 Skema Pengolahan Air Laut ........................................................ 79

Gambar IV.2 Skema Pengolahan Umpan Boiler ............................................... 82

Gambar V.1 Struktur Organisasi Pabrik Bisfenol-A ........................................ 100

Gambar VI.1 Grafik Linierisasi Indeks Harga ................................................... 117

Gambar VI.2 Grafik Analisa Kelayakan Pabrik Bisfenol-A 123


xv

INTISARI

Asih Purwanti Sholikah dan Damar Jati Pamungkas, 2018, Prarancangan

Pabrik Bisfenol- A dari Aseton dan Fenol Kapasitas 51.000 Ton/Tahun,

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

Surakarta. Pabrik Bisfenol-A dirancang dengan kapasitas 51.000 ton/tahun. Bahan

baku yang digunakan adalah aseton 99,7% sebanyak 0,255 ton/ton produk dan fenol

99,96% sebanyak 0,831 ton/ton produk yang diimpor dari Kumho P&B Chemicals.

Udara panas yang dibutuhkan pada proses ini sebanyak 2,741 ton/ton produk dan

menghasilkan limbah sebanyak 2,828 ton/ton produk yang berupa gas non-

condensable, uap air keluaran rotary dryer, dan hasil bawah menara distilasi. Pabrik

ini direncanakan didirikan di daerah Cilegon, Banten pada tahun 2020 dan mulai

beroperasi pada tahun 2021.

Bisfenol-A dibuat dari proses kondensasi antara aseton dan fenol dengan

katalis Styrene-divinylbenzene Sulfonic Acid resin. Reaksi berlangsung pada kisaran

suhu 45-85 oC dan tekanan 1,6 atm dalam reaktor fixed bed single tube kondisi

adiabatik dan non-isotermal dengan konversi 70%. Reaksi berlangsung secara

eksotermis, namun karena panas reaksi yang dihasilkan kecil sehingga tidak diperlukan

alat penukar panas. Produk keluaran reaktor akan mengalami tahap pemisahan awal

dari impuritas yang berupa sisa bahan baku dan air yang terjadi pada menara

distilasi dan evaporator. Selanjutnya Bisfenol-A akan dikristalkan dan dikeringkan

menggunakan rotary dryer sehingga diperoleh Bisfenol-A dengan kemurnian

99,9% berat.

Kebutuhan utilitas meliputi air KTI sebanyak 0,855 ton/ton produk, air laut

sebanyak 97,26 m3/ton produk, bahan bakar batu bara sebanyak 0,118 ton/ton

produk dan High Speed Diesel Oil (HSD) sebanyak 0,016 ton/ton produk, udara

tekan sebanyak 15,53 m3/ton produk, serta kebutuhan listrik yang diperoleh dari

PLN dengan kapasitas terpasang sebesar 50,44 kWh/ton produk. Pabrik juga

didukung laboratorium untuk menjaga kualitas produk agar sesuai dengan

spesifikasi yang diinginkan. Pabrik direncanakan dibangun di atas tanah seluas

19.950 m2.

Bentuk perusahaan 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. Pabrik beroperasi selama 24 jam per

hari dan 330 hari per tahun dan membutuhkan 7,45 manhour/ton produk.

Hasil analisa ekonomi diperoleh modal tetap sebesar Rp 404.015.816.826 dan

modal kerjanya Rp 406.794.508.773. Biaya produksi total per tahun sebesar Rp

810.810.325.599. Pabrik Bisfenol-A termasuk beresiko rendah karena kondisi

operasi pada suhu dan tekanan normal. Analisis kelayakan menunjukkan bahwa

Return of Investment (ROI) sebelum dan sesudah pajak sebesar 38,88% dan

31,11%. Pay Out Time (POT) sebelum dan sesudah pajak selama 2,10 tahun dan

2,51 tahun, Discounted Cash Flow (DCF) sebesar 23,47%,serta Break Even Point

(BEP) 42,61%, dan Shut Down Point (SDP) 23,71%. Berdasarkan hasil evaluasi di

atas, maka Pabrik Bisfenol-A dari aseton dan fenol dengan kapasitas 51.000

ton/tahun dinilai layak didirikan.

Documents

TUGAS AKHIR PRARANCANGAN PABRIK BISFENOL-A DARI … · Hasil analisa ekonomi diperoleh modal tetap sebesar Rp 404.015.816.826 dan modal kerjanya Rp 406.794.508.773. Biaya produksi