TUGAS AKHIR
PRARANCANGAN PABRIK HIDROGEN PEROKSIDA
MELALUI PROSES AUTOOKSIDASI
2-ETIL TETRAHIDRO ANTRAKUINON
DENGAN KATALIS PALADIUM
KAPASITAS 47.000 TON/TAHUN
OLEH:
SAKUNTALA DEVI NIM. I 0515038
SHOFIRUL SHOLIKHATUN NISA NIM. I 0515039
PROGRAM STUDI SARJANA TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA
v
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis haturkan kepada Allah SWT, karena limpahan rahmat dan hidayah-Nya, penulis dapat menyelesaikan penyusunan laporan tugas akhir dengan judul “Prarancangan Pabrik Hidrogen Peroksida Melalui Proses Autooksidasi 2-Etil Tetrahidro Antrakuinon dengan Katalis Paladium Kapasitas 47.000 Ton/Tahun”. Dalam penyusunan tugas akhir ini penulis memperoleh banyak bantuan baik berupa dukungan moral maupun material dari berbagai pihak. Oleh karena itu sudah sepantasnya penulis mengucapkan terima kasih kepada:
1. Kedua orang tua dan keluarga tercinta.
2. Dr. Adrian Nur, S.T., M.T., selaku Kepala Program Studi Sarjana Teknik Kimia FT UNS dan dosen pembimbing I tugas akhir.
3. Dr. Sperisa Distantina, S.T., M.T. selaku dosen pembimbing II tugas akhir. 4. Ir. Arif Jumari, M.Sc. selaku dosen pembimbing akademik.
5. Segenap civitas akademika Teknik Kimia FT UNS dan teman-teman penulis, yang turut membantu dalam penyusunan laporan tugas akhir ini, yang tidak dapat disebutkan satu persatu.
Akhir kata penulis mengucapkan semoga laporan tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi penulis dan pembaca sekalian. Apabila ada kesalahan dalam penyusunan tugas akhir ini, penulis mohon maaf. Kritik dan saran penulis harapkan demi perbaikan laporan yang akan datang.
Surakarta, Juni 2019
vi
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ... i
HALAMAN PENGESAHAN ... ii
LEMBAR KONSULTASI ... iii
KATA PENGANTAR ... v
DAFTAR ISI ... vi
DAFTAR TABEL ... viii
DAFTAR GAMBAR ... x
INTISARI ... xi
BAB I PENDAHULUAN ... 1
1.1 Latar Belakang Pendirian Pabrik ... 1
1.2 Penentuan Kapasitas Rancangan Pabrik ... 2
1.3 Penentuan Lokasi Pabrik ... 7
1.4 Tinjauan Pustaka ... 9
BAB II DESKRIPSI PROSES ... 16
2.1 Spesifikasi Bahan Baku dan Produk ... 16
2.2 Konsep Proses ... 18
2.3 Diagram Alir dan Tahapan Proses ... 23
2.4 Neraca Massa dan Neraca Panas Total ... 29
2.5 Tata Letak Pabrik dan Peralatan Proses ... 30
BAB III SPESIFIKASI PERALATAN PROSES ... 34
3.1 Spesifikasi Alat Utama ... 34
3.2 Spesifikasi Alat Pendukung ... 39
BAB IV UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM ... 49
4.1 Unit Pendukung Proses ... 49
4.2 Laboratorium ... 62
BAB V MANAJEMEN PERUSAHAAN ... 64
5.1 Bentuk Perusahaan ... 64
5.2 Struktur Organisasi ... 64
vii
5.4 Pembagian Jam Kerja Karyawan ... 66
5.5 Status Karyawan dan Sistem Upah ... 67
5.6 Keselamatan dan Kesehatan Kerja ... 70
BAB VI ANALISA EKONOMI ... 72
6.1 Penaksiran Harga Peralatan ... 72
6.2 Dasar Perhitungan ...73
6.3 Penentuan Total Capital Investment (TCI) ... 74
6.4 Biaya Produksi Total (Total Production Cost) ... 76
6.5 Keuntungan Produksi ... 77
6.6 Analisa Kekayaan ... 78
6.7 Kesimpulan Analisa Kelayakan ... 79
DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
viii
DAFTAR TABEL
Tabel 1.1 Data Kebutuhan Impor Hidrogen Peroksida di Indonesia ... 2
Tabel 1.2 Data Impor Hidrogen Peroksida di India ... 4
Tabel 1.3 Perkembangan Hidrogen Peroksida di Dunia ... 5
Tabel 1.4 Daftar Pabrik Produsen Hidroggen Peroksida di Indonesia ... 5
Tabel 1.5 Daftar Pabrik Hidrogen Peroksida di Dunia ... 6
Tabel 1.6 Perbedaan Proses Pembuatan Hidrogen Peroksida ... 11
Tabel 1.7 Sifat Fisis Udara ... 13
Tabel 2.1 Neraca Massa Total ... 29
Tabel 2.2 Neraca Panas Total ... 30
Tabel 2.3 Perincian Luas Tanah Pabrik ... 32
Tabel 3.1 Spesifikasi Reaktor ... 34
Tabel 3.2 Spesifikasi Mixer Settler ... 36
Tabel 3.3 Spesifikasi Menara Distilasi ... 38
Tabel 3.4 Spesifikasi Tangki Penyimpanan ... 39
Tabel 3.5 Spesifikasi Heat Exchanger ... 43
Tabel 3.6 Spesifikasi Akumulator ... 46
Tabel 3.7 Spesifikasi Ekspander ... 47
Tabel 3.8 Spesifikasi Blower ... 47
Tabel 4.1 Kebutuhan Air Pendingin ... 53
Tabel 4.2 Kebutuhan Air Proses ... 54
Tabel 4.3 Kebutuhan Air untuk Steam ... 54
Tabel 4.4 Kebutuhan Air Konsumsi Umum dan Sanitasi ... 55
Tabel 4.5 Spesifikasi Boiler ... 55
Tabel 4.6 Spesifikasi Bahan Bakar Batu Bara ... 56
Tabel 4.7 Spesifikasi Bahan Bakar HSDO ... 56
Tabel 4.8 Spesifikasi Kompresor ... 56
Tabel 4.9 Kebutuhan Listrik untuk Keperluan Proses dan Utilitas ... 57
Tabel 4.10 Jumlah Lumen Berdasarkan Luas Bangunan ... 59
ix
Tabel 4.12 Spesifikasi Generator ... 61
Tabel 4.13 Spesifikasi Limbah di Pembuangan Akhir ... 62
Tabel 5.1 Jadwal Kerja Karyawan ... 67
Tabel 5.2 Rincian Kualifikasi, Jumlah dan Gaji Karyawan Nonshift ... 68
Tabel 5.3 Rincian Kualifikasi, Jumlah dan Gaji Karyawan Shift ... 70
Tabel 6.1 Indeks Harga Alat ... 72
Tabel 6.2 Modal Tetap ... 75
Tabel 6.3 Modal Kerja ... 75
Tabel 6.4 Direct Manufacturing Cost ... 76
Tabel 6.5 Indirect Manufacturing Cost ... 76
Tabel 6.6 Fixed Manufacturing Cost ... 77
Tabel 6.7 General Expense ... 77
x
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.1 Grafik Impor Hidrogen Peroksida di Indonesia ... 3
Gambar 1.2 Grafik Impor Hidrogen India ... 4
Gambar 1.3 Lokasi Pendirian Pabrik Hidrogen Peroksida ... 8
Gambar 2.1 Diagram Alir Kualitatif ... 24
Gambar 2.2 Diagram Alir Kuantitatif ... 25
Gambar 2.3 Diagram Alir Proses ... 26
Gambar 2.4 Tata Letak Peralatan Proses ... 31
Gambar 2.5 Tata Letak Pabrik ... 33
Gambar 4.1 Diagram Alir Pengolahan Air Waduk ... 50
Gambar 5.1 Struktur Organisasi Perusahaan ... 65
Gambar 6.1 Chemical Engineering Cost Index ... 73
xi
INTISARI
Sakuntala Devi, Shofirul Sholikhatun Nisa, 2019, Prarancangan Pabrik Hidrogen Peroksida Melalui Proses Autooksidasi 2-Etil Tetrahidro Antrakuinon dengan Katalis Paladium Kapasitas 47.000 Ton/Tahun, Program Studi Sarjana Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret, Surakarta
Hidrogen peroksida adalah salah satu oksidator kuat dan larut sempurna dalam air menjadi oksigen dan air. Hidrogen peroksida dihasilkan dari reaksi hidrogenasi 2-etil tetrahidro antrakuinon (THEAQ) dan reaksi oksidasi 2-etil
tetrahidro antrahidrokuinon (THEAQH2). Untuk memenuhi kebutuhan dalam
negeri, maka dirancang pabrik hidrogen peroksida dengan kapasitas 47.000 ton/tahun
dengan bahan baku hidrogen 1.961 ton/tahun, udara 166.112 ton/tahun dan air 14.100 ton/tahun. Luaran pabrik yang dihasilkan yaitu hidrogen 26 ton/tahun, oksigen 7.741 ton/tahun dan nitrogen 127.407 ton/tahun. Lokasi pendirian pabrik berada di Cilegon, Banten karena pertimbangan utama yaitu dekat dengan bahan baku, pasar dan utilitas.
Reaktor yang digunakan dalam proses terdiri dari reaktor hidrogenasi dengan jenis reaktor gelembung (konversi 65%) dan reaktor oksidasi dengan jenis reaktor alir tangki berpengaduk (konversi 92,81%). Keduanya beroperasi pada temperatur 50oC dan tekanan 1 bar. THEAQ berfase padat dilarutkan terlebih dahulu dalam pelarut sebelum masuk reaktor hidrogenasi kemudian bereaksi dengan hidrogen menghasilkan
THEAQH2. THEAQH2 kemudian masuk ke reaktor oksidasi menghasilkan hidrogen
peroksida, THEAQ dan sisa THEAQH2. Hidrogen peroksida dipisahkan dari THEAQ,
sisa THEAQH2 dan pelarutnya menggunakan mixer dan dekanter dengan bantuan air. Keluaran dekanter fraksi ringan berupa THEAQ, sisa THEAQH2 dan pelarut yang
diumpankan kembali menjadi reaktan di reaktor hidrogenasi serta fraksi berat berupa hidrogen peroksida dan air yang kemudian dimurnikan menggunakan menara distilasi. Hasil atas menara distilasi diumpankan ke mixer dan hasil bawah menjadi produk hidrogen peroksida dengan kemurnian 70%.
Utilitas terdiri dari unit penyediaan air sebanyak 4.726.778 ton/tahun, udara tekan pada tekanan 6,713 bar sebanyak 1.425.600 m3/tahun, tenaga listrik 5.334 MWh, bahan bakar batu bara untuk kebutuhan steam 20.672 ton/tahun dan pengolahan limbah. Terdapat tiga buah laboratorium, yaitu laboratorium pengamatan, laboratorium analitik, serta laboratorium penelitian dan pengembangan. Bentuk perusahaan adalah PT (Perseroan Terbatas). Sistem kerja karyawan berdasarkan pembagian jam kerja yang terdiri dari karyawan shift dan nonshift. Pabrik beroperasi selama 24 jam per hari dan 330 hari per tahun. Jumlah kebutuhan tenaga kerja sebanyak 223 orang.
Hasil analisa ekonomi terhadap prarancangan pabrik hidrogen peroksida diperoleh total investasi Rp366.075.900.875/tahun dan total biaya produksi Rp 390.269.615.642/tahun. Hasil analisa kelayakan menunjukkan ROI sebelum pajak 46,64% dan setelah pajak 37,31%. POT sebelum pajak 21 bulan dan setelah pajak 25 bulan, BEP 41,12%, SDP 23,45%, dan DCF sebesar 32,52%. Berdasarkan analisa ekonomi dapat disimpulkan bahwa pendirian pabrik hidrogen peroksida dengan kapasitas 47.000 ton/tahun layak dipertimbangkan untuk direalisasikan pembangunannya.
