PRARANCANGAN PABRIK FURFURIL ALKOHOL DARI FURFURAL DAN HIDROGEN KAPASITAS 20.000 TON/TAHUN (Tugas Khusus Reaktor 01 (RE-201))

(1)

(2)

ABSTRAK

Pabrik furfuril alkohol berbahan baku furfural dan hidrogen, akan didirikan di Kebomas, Gresik - Jawa Timur. Pabrik ini berdiri dengan mempertimbangkan ketersediaan bahan baku, sarana transportasi yang memadai, tenaga kerja yang mudah didapatkan dan kondisi lingkungan.

Pabrik direncanakan memproduksi furfuril alkohol sebanyak 20.000 ton/tahun, dengan waktu operasi 24 jam/hari, 330 hari/tahun. Bahan baku yang digunakan adalah furfural sebanyak 2.474,2217 kg/jam dan hidrogen sebanyak 52,4618 kg/jam.

Penyediaan kebutuhan utilitas pabrik furfuril alkohol berupa : pengadaan air, pengadaan steam, pengadaan listrik, kebutuhan bahan bakar, dan pengadaan udara kering.

Bentuk perusahaan adalah Perseroan Terbatas (PT) menggunakan struktur organisasi line dan staff dengan jumlah karyawan sebanyak 135 orang.

Dari analisis ekonomi diperoleh:

(3)

ABSTRACT

MANUFACTURE OF FURFURYL ALCOHOL

FROM FURFURAL AND HYDROGEN CAPACITY 20.000 TONS/YEAR

(Design Reactor-201 (RE-201))

By

DIKI PRAYOGO

Furfuryl alcohol plant produced by reacting furfural and hydrogen is planned to be in industrial factory in the region of Gresik in East Java Province. Plant will be established by considering the availability of raw materials, transportation facilities, readily available labor and environmental conditions.

Production capacity is planned 20,000 tons/year, with operating time of 24 hours/day and 330 working days in a year. The raw materials used are much furfural 2.474,2217 kg/hr and hydrogen as 52,4618 kg/hr.

Provision of utility plant needs a treatment system and water supply, steam supply systems, instrument air supply systems, and power generation systems. Labor needed as many as 135 people with a business entity form Limited Liability Company (PT) which is headed by a Director who is assisted by the Director of Production and Director of Finance with line and staff organizational structure.

From the economic analysis is obtained:

(4)

(5)

(6)

(7)

RIWAYAT HIDUP

Penulis dilahirkan di Lampung Timur pada tanggal 01

Februari 1989, sebagai putra ketiga dari tiga bersaudara dari

pasangan Bapak Gunawan dan Ibu Sri Mundi.

Penulis menyelesaikan pendidikan TK Bhina Putra Raman Aji

tahun 1995, Sekolah Dasar Negeri 2 Raman Aji pada tahun 2001, Sekolah Lanjutan

Tingkat Pertama Negeri 1 Raman Aji pada tahun 2004, dan Sekolah Menengah Atas

Negeri 1 Raman Utara pada tahun 2007.

Pada tahun 2007, penulis terdaftar sebagai mahasiswa Jurusan Teknik Kimia

Fakultas Teknik Universitas Lampung melalui Seleksi Penerimaan Mahasiswa

Baru (SPMB). Selama menjadi mahasiswa, penulis aktif dalam organisasi sebagai

ketua Departemen Kaderisasi Himpunan Mahasiswa Teknik Kimia

(HIMATEMIA).

Pada tahun 2011, penulis melakukan Kerja Praktek di PT. Pertamina RU III, Plaju,

Sumatra Selatan. Pada tahun 2011-2012, penulis melakukan penelitian dengan

judul “Optimasi Konsentrasi Larutan H2SO4 Pada Sintesis Zeolit dari Fly Ash

(8)

Sebuah Karya kecilku....

Dengan segenap hati kupersembahkan tugas akhir ini kepada:

Allah SWT,

Atas kehendak-Nya semua ini ada

Atas rahmat-Nya semua ini aku dapatkan

Atas kekuatan dari-Nya aku bisa bertahan.

Orang tuaku sebagai tanda baktiku, terima kasih atas segalanya,

doa, kasih sayang, pengorbanan, semangat dan keikhlasannya.

Ini hanyalah setitik balasan yang tidak bisa dibandingkan dengan

berjuta-juta pengorbanan dan kasih sayang

yang tidak pernah berakhir.

Kakak dan Ponakan ku atas segalanya, kasih sayang, semangat dan

doa.

Guru-guruku sebagai tanda hormatku,

terima kasih atas ilmu yang telah diberikan.

(9)

MOTO

“

Hadapi hidup dengan fikiran positif, berusaha dan

ber

do’a

, seberat apapun masalah Allah SWT Maha

Mengetahui yang terbaik untuk kita

“

Belajarlah, karena dengan belajar kita semua tahu

arah, tujuan, serta hikmah dibalik semua peristiwa yang

(10)

(11)

SANWACANA

Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT yang Mahakuasa dan Maha

Penyayang, atas segala rahmat dan hidayah-Nya, sehingga tugas akhir ini dengan

judul “Prarancangan Pabrik Furfuril alkohol dari Furfural dan Hidrogen dengan Kapasitas Dua Puluh Ribu Ton per tahun” dapat diselesaikan dengan baik.

Tugas akhir ini disusun dalam rangka memenuhi salah satu syarat guna memperoleh

derajat kesarjanaan (S-1) di Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas

Lampung.

Penyusunan tugas akhir ini tidak lepas dari bantuan dan dukungan dari beberapa

pihak. Oleh karena itu penulis mengucapkan terima kasih kepada:

1. Ir. Azhar, M.T., selaku Ketua Jurusan Teknik Kimia Universitas Lampung,

sekaligus Dosen Pembimbing II, atas semua ilmu, saran, masukan dan

pengertiannya dalam penyelesaian tugas akhir. Semoga ilmu bermanfaat yang

diberikan dapat berguna dikemudian hari.

2. Edwin Azwar, S.T., P.Gd., M.T.A,. Ph.D., selaku Dosen Pembimbing I, yang

telah memberikan pengarahan, masukan, bimbingan, kritik dan saran selama

penyelesaian tugas akhir. Semoga ilmu bermanfaat yang diberikan dapat

berguna dikemudian hari.

3. Simparmin Br. Ginting, S.T., M.T., dan Darmansyah, S.T., M.T., selaku Dosen

Penguji yang telah memberikan ilmu, saran dan kritik, juga selaku dosen atas

(12)

4. Seluruh Dosen Teknik Kimia Universitas Lampung, atas semua ilmu dan bekal

masa depan yang akan selalu bermanfaat.

5. Keluargaku tercinta, Bapak dan Ibu, atas pengorbanan, doa, cinta dan kasih

sayang yang selalu mengiringi disetiap langkahku. Kakak-kakak dan ponakan

atas kasih sayang, doa, dukungan, kepercayaan, ketulusan, bantuan dan

semangat.

6. Heni Isticharoh yang telah membantu dan menyemangati penulis selama masa

perkuliahan hingga sekarang.

7. Annisa Putri selaku partner TA, yang telah sabar membantu penulis dalam

penyelesaian laporan tugas akhir.

8. Teman-teman seperjuangan 2007 di Teknik Kimia Adel, Agsyel, Ariyan,

Armando, Binur, Catur, Dinda, Erna, Fery, Fath, Indra, Ika, Kinkin, Marga,

Muti, Nanda, Norma, Sulis, Weni, Yulia dan semua teman – teman 2007 lainnya.

9. Edo, Oji, Amrih, Didik, kakak-kakak angkatan 1999-2006 dan adik-adik

angkatan 2008-2013 yang tidak bisa disebutkan satu persatu namanya.

10. Kepada teman-teman kosan Rengga, Binur, Deni, Kiki, Witan, Anjar, Rudi,

Alvian, dan Anang, atas semua bantannya selama ini.

Terimakasih atas bantuannya selama penulis menyelesaikan tugas akhir ini.

Semoga Allah membalas semua kebaikan mereka terhadap penulis dan semoga

skripsi ini berguna.

Bandar Lampung, Oktober 2014

Penulis,

(13)

DAFTAR ISI

C. Kapasitas produksi rancangan ... 5

D. Lokasi pendirian pabrik ... 10

II. DESKRIPSI PROSES A. Jenis- Jenis Proses ... 14

1. Disproposionasi aldehida dengan NaOH ... 14

2. Reaksi hidrogenasi ... 15

B. Pemilihan Proses ... 19

C. Deskripsi Proses ... 34

III. SPESIFIKASI BAHAN BAKU DAN PRODUK... 38

IV. NERACA MASSA DAN NERACA ENERGI A.Neraca Massa ... 44

B. Neraca Energi ... 48

V. SPESIFIKASI PERALATAN... ... 54

VI. UTILITAS DAN PENGOLAHAN LIMBAH A. Unit Utilitas ... 71

(14)

VII. TATA LETAK PABRIK

A. Lokasi Pabrik ... 96

B. Tata Letak Pabrik ... 99

C. Tata Letak Alat Proses ... 100

VIII. ORGANISASI DAN MANAJEMEN PERUSAHAAN A. Bentuk Perusahaan ... 103

B. Struktur Organisasi Perusahaan ... 106

C. Tugas dan Wewenang ... 108

D. Status Karyawan dan Sistem Penggajian ... 116

E. Pembagian Jam Kerja Karyawan ... 116

F. Penggolongan Jabatan dan Jumlah Karyawan ... 119

G. Kesejahteraan Karyawan ... 122

XI. INVESTASI DAN EVALUASI EKONOMI A. Investasi ... 125

B. Evaluasi Ekonomi ... 128

C. Angsuran Pinjaman ... 131

D. Discounted cash flow ... 131

X. SIMPULAN DAN SARAN A. Simpulan ... 133

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN A PERHITUNGAN NERACA MASSA LAMPIRAN B PERHITUNGAN NERACA ENERGI

LAMPIRAN C PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN PROSES LAMPIRAN D PERHITUNGAN UTILITAS

LAMPIRAN E INVESTASI DAN EVALUASI EKONOMI

(15)

DAFTAR TABEL

Tabel Hal

I.1 Pabrik pengguna furfuril alcohol di Indonesia ... 2

I.2 Data impor furfuril alkohol di Indonesia ... 5

I.3 Pabrik furfuril alkohol dunia ... 6

II.1 Harga bahan proses disproposionasi aldehida ... 21

II.2 Harga bahan proses hidrogenasi... 23

II.3 Nilai ΔH°f disproposinasi aldehid ... 25

II.4 Nilai ΔH°f proses hidrogenasi cair ... 26

II.5 Nilai ΔH°f proses hidrogenasi uap ... 28

II.6 Nilai ΔG°f proses disproposionasi aldehida ... 30

II.7 Nilai ΔG°f proses hidrogenasi uap ... 31

II.8 Nilai ΔG°f proses hidrogenasi cair ... 32

II.9 Matrik pemilihan proses ... 34

III.1 Sifat fisik bahan baku dan produk ... 38

III.2 Konstanta kapasitas panas gas ... 39

III.3 Konstanta kapasitas panas cairan ... 39

III.4 Konstanta tekanan uap ... 40

III.5 Konstanta panas penguapan ... 40

III.6 Konstanta viskositas gas ... 41

III.7 Konstanta viskositas cairan ... 41

III.8 Konstanta konduktivitas termal gas ... 42

III.9 Konstanta konduktivitas termal cairan ... 42

III.10 Konstanta densitas cairan ... 43

IV.1 Neraca massa Reaktor (RE-201) ... 44

(16)

vi

IV.3 Neraca massa Kondensor (CD-301)... 45

IV.4 Neraca massa Reboiler (RB-301)... 45

IV.5 Neraca massa Separator Drum (SD-101) ... 46

IV.6 Neraca massa Vaporizer (VP-101) ... 46

IV.7 Neraca massa Mixed Point 1 (MP-101) ... 46

IV.10 Neraca massa CD-201 dan SD-201 ... 48

IV.11 Neraca massa di AD-101... 48

IV.12 Neraca energi Adsorber (AD-101) ... 48

IV.13 Neraca energi di MP-101 ... 49

IV.14 Neraca energi Vaporizer (VP-101) ... 49

IV.15 Neraca energi Separator Drum (SD-101) ... 49

IV.16 Neraca energi di EX-101 ... 50

IV.17 Neraca energi di RE-201 ... 50

IV.18 Neraca energi Kondensor (CD-201) ... 50

IV.19 Neraca energi Separator Drum (SD-201) ... 50

IV.20 Neraca energi Menara Distilasi 301 (DC-301) ... 51

IV.21 Neraca energi Kondensor DC-301 (CD-301) ... 51

IV.22 Neraca energi Reboiler DC-301 (RB-301) ... 51

IV.23 Neraca energi Heater 301 (HT-301) ... 51

V.1 Spesifikasi Tangki Penyimpanan Furfural (ST - 101) ... 54

V.2 Spesifikasi Adsorber-101 (AD-101) ... 55

V.3 Spesifikasi Vaporizer (VP - 101) ... 55

V.4 Spesifikasi Separator Drum (SD-301) ... 56

V.5 Spesifikasi Ekspander 101 (EX -101) ... 57

(17)

vii

V.7 Spesifikasi Ekspander Valve (EV - 201) ... 58

V.8 Spesifikasi Reaktor (RE-201) ... 58

V.9 Spesifikasi Kondensor (CD-201) ... 59

V.11 Spesifikasi Menara Distilasi (DC-301) ... 60

V.12 Spesifikasi Reboiler (RB-301) ... 61

V.13 Spesifikasi Kondensor (CD-301) ... 62

V.15 Spesifikasi Cooler (HE-301) ... 63

V.16 Spesifikasi Heater (HT-201) ... 64

V.17 Spesifikasi Tangki Penyimpanan Furfuryl alcohol (ST - 301) ... 65

V.18 Spesifikasi Centrifugal fan (CF - 201) ... 65

V.19 Spesifikasi Kompresor (K - 301) ... 66

V.20 Spesifikasi Pompa Proses (PP - 101) ... 66

V.29 Spesifikasi Hydrogen Storage Tank (ST-102) ... 70

VI.1 Peralatan yang Membutuhkan Air Pendingin ... 74

VI.2 Peralatan yang Membutuhkan Steam ... 77

VI.3 Kebutuhan Air Pabrik ... 79

VI.4 Tingkatan Kebutuhan Informasi dan Sistem Pengendalian. ... 94

VI.5 Pengendalian Variabel Utama Proses ... 95

VII.1 Area bangunan pabrik ... 100

VII.2 Area fasilitas penunjang pabrik ... 101

VII.3 Area perluasan pabrik ... 101

(18)

viii

VIII.2 Perincian Tingkat Pendidikan ... 119

VIII.3 Jumlah Operator Berdasarkan Jenis Alat ... 120

VIII.4 Jumlah Karyawan ... 120

IX.1 Fixed capital investment ... 126

IX.2 Manufacturing cost ... 127

IX.3 General Expense ... 128

(19)

DAFTAR GAMBAR

Gambar Hal

I.1 Perkembangan impor furfuril alkohol di Indonesia ... 5

I.2 Konsumsi furfuril alcohol dunia 2010 ...7

I.3 Negara pengimpor furfuril alkohol dunia ...8

I.4 Volume impor furfuril alkohol dunia ...9

VI.1 Cooling Tower ...76

VI.2 Diagram Cooling Water System ...77

VI.3 Deaerator ...79

VI.4 Diagram Alir Pengolahan Air ...80

VII.1 Peta dan Lokasi Prarancangan Pabrik Furfuril alkohol ... 97

VII.2 Tata Letak Pabrik...101

VII.3 Tata Letak Alat Proses ...102

VIII.1 Struktur Organisasi Perusahaan ...107

IX.1 Grafik Analisis Ekonomi ...130

(20)

DAFTAR PUSTAKA

Badan Pusat Statistik, 2013, Statistic Indonesia, www.bps.go.id, Indonesia

Brown.G.George., 1950, Unit Operation 6ed, Wiley&Sons, USA.

Brownell.L.E. and Young.E.H., 1959, Process Equipment Design 3ed_{, John Wiley} & Sons, New York.

Coulson.J.M. and Ricardson.J.F., 1983, Chemical Engineering vol 6, Pergamon Press Inc, New York.

Fogler.A.H.Scott, 1999, Elements of Chemical Reaction Engineering, Prentice Hall International Inc, New Jersey.

Geankoplis.Christie.J., 1993, Transport Processes and unit Operation 3th ed, Allyn & Bacon Inc, New Jersey.

Hewwit.G.F., 2000, Process Heat Transfer, Begell House Inc, New York.

Himmeblau.David., 1996, Basic Principles and Calculation in Chemical Engineering, Prentice Hall Inc, New Jersey.

Kern.D.Q., 1983, Process Heat Transfer, McGraw-Hill Book Company, New York.

Kirk, R.E and Othmer, D.F., 2006, “Encyclopedia of Chemical Technologi”, 4nd

ed., vol. 17., John Wiley and Sons Inc., New York.

McCabe.W.L. and Smith.J.C., 1985, Operasi Teknik Kimia, Erlangga, Jakarta.

McKetta.J.J., Encyclopedia of Chemical Process & Design, The International Inc, New York.

Megyesy.E.F., 1983, Pressure Vessel Handbook, Pressure Vessel Handbook Publishing Inc, USA.

Perry.R.H. and Green.D., 1997, Perry’s Chemical Engineer Handbook 7th ed, McGraw-Hill Book Company, New York.

(21)

Powell, S.T., 1954, “Water Conditioning for Industry”, Mc Graw Hill Book Company, New York.

Reklaitis, 1984, Mass & Energy Balance, John Wiley and Sons, New York.

Sitthisa, Surapas., 2010, Kinetics and Mechanism of Hydrogenation of Furfural on Cu/SiO2 Catalyst, Elsevier Inc. all reserved., USA

Smith.J.M. and Van Ness.H.C., 1975, Introduction to Chemical Engineering Thermodynamics 3ed_{, McGraww-Hill Inc, New York.}

Treyball.R.E., 1983, Mass Transfer Operation 3ed, McGraw-Hill Book Company, New York.

Ulmann, 2007. “Ulmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry”. VCH Verlagsgesell Scahft, Wanheim, Germany.

Ulrich.G.D., 1984, A Guide to Chemical Engineering Process Design and Economics. John Wiley & Sons Inc, New York.

Wahyu, 2010, Proses Pengolahan Air, www.zeofilt.wordpress.com, Indonesia

Wallas. S.M., 1988, Chemical Process Equipment, Butterworth Publishers, Stoneham USA.

Yaws, C.L., 1999, Chemical Properties Handbook, Mc Graw Hill Book Co., New York

US Patent 2,374,149

US.Patent 2,754,304

US.Patent 4,251,396

www.matches.com, Accesed Juli 2014

www.icis.com., Accesed Maret 2013

alibaba.com. 9 Feb 2013