TUGAS AKHIR PRARANCANGAN PABRIK
PROPILENA OKSIDA DENGAN PROSES HYDROPEROXIDE
KAPASITAS 48.000 TON PER TAHUN
Disusun sebagai Salah Satu Syarat untuk Memperoleh Gelar Kesarjanaan Strata 1 Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta
Oleh:
Erlina Budi Rahayu D500 110 026
Dosen Pembimbing :
1. Ir.Herry Purnama,M.T., Ph.D. 2. Eni Budiati,S.T., M.Eng.
PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
iv INTISARI
Pabrik propilena oksida dengan bahan baku isobutana, udara dan propilena dengan kapasitas 48.000 ton per tahun direncanakan beroperasi selama 330 hari per tahun. Proses pembuatan Propilena Oksida dilakukan dalam reaktor gelembung yang bekerja secara kontinyu, yang berlangsung pada fase cair-gas, irreversible,
eksotermis, non adiabatic, isothermal pada kondisi 120C dan tekanan 13,6 atm.
Dan dalam reaktor Batch dengan tangki berpengaduk, yang berlangsung pada fase cair-cair, dengan katalis MoO3 pada kondisi 110C dan tekanan 5,53 atm. Pabrik ini digolongkan pabrik beresiko tinggi.
Kebutuhan isobutana untuk pabrik ini sebanyak 41.210,55517 kg per jam, kebutuhan udara 76.843,47485, dan kebutuhan propilena sebanyak 4.698,2550 kg per jam. Produk berupa Propilena Oksida sebanyak 6.060,606061 kg per jam, dan TBA (Tert Butyl Alcohol) sebanyak 15.603,25151 kg per jam. Utilitas pendukung proses meliputi penyediaan air sebesar 72.813,8147 kg per jam yang diperoleh dari air sungai, penyediaan saturated steam sebesar 8.427,53 kg per jam kebutuhan udara tekan sebesar 150 m3 per jam, kebutuhan listrik diperoleh dari PLN dan satu buah generator set sebesar 1.500 kW sebagai cadangan, bahan bakar sebanyak 12.608,3 liter per hari. Pabrik ini didirikan di Cilegon, Banten dengan luas tanah 16.550 m2 dan jumlah karyawan 120 orang.
Pabrik propilena oksida ini menggunakan modal tetap sebesar Rp.387.860.798.576,94 dan modal kerja sebesar Rp.68.218.228.111,37 Dari
analisis ekonomi terhadap pabrik ini menunjukkan keuntungan sebelum pajak Rp.173.136.297.804,51 per tahun setelah dipotong pajak 30 % keuntungan mencapai Rp.51.940.889.341,35 per tahun. Percent Return On Investment (ROI) sebelum pajak 44,64% dan setelah pajak 31,25%. Pay Out Time (POT) sebelum pajak selama 1,83 tahun dan setelah pajak 2,42 tahun. Break Even Point (BEP) sebesar 41,94%, Shut Down Point (SDP) sebesar 26,39% Discounted Cash Flow
(DCF) terhitung sebesar 49,4%. Dari data analisis kelayakan di atas disimpulkan, bahwa pabrik ini menguntungkan dan layak untuk didirikan.
v
ABSTRACT
Propylene oxide factory with raw materials isobutanol, air and propylene with a capacity of 48,000 tons per year is planned to operate for 330 days per year. The process of making propylene oxide is carried out in a bubble reactor working continuously, which takes place on a liquid-gas phase, irreversible, exothermic, non-adiabatic, isothermal conditions 120C and pressure of 13.6 atm. And in a batch reactor with a stirred tank, which takes place in the liquid-liquid phase, with the catalyst MoO3 on 110C condition and pressure of 5.53 atm. This plant is classed high-risk factories.
Isobutane requirement for this plant as much 41210.55517 kg per hour, 76843.47485 air requirements and needs as much propylene 4698.2550 kg per hour. Products such as Propylene Oxide 6060.606061 kg per hour, and TBA (Tert Butyl Alcohol) as 15603.25151 kg per hour. Utilities include water provision process support for 72813.8147 kg per hour obtained from river water, the provision of 8427.53 kg of saturated steam per hour compressed air requirement of 150 m3 per hour, the demand for electricity is obtained from the PLN and a generator set of 1,500 pieces kW in reserve, as 12608.3 liters of fuel per day. The factory was established in Cilegon, Banten, with a land area of 16 550 m2 and the number of employees 120 people.
Propylene oxide mill uses fixed capital of Rp.387.860.798.576,94 and working capital of Rp.68.218.228.111,37 From the economic analysis of this plant show a profit before tax Rp.173.136.297.804,51 per year after taxes 30% profits reached Rp.51.940.889.341,35 per year. Percent Return On Investment (ROI) before tax after tax 44.64% and 31.25%. Pay Out Time (POT) before taxes for 1.83 years and 2.42 years after tax. Break Even Point (BEP) amounted to 41.94%, Shut Down Point (SDP) amounted to 26.39% Discounted Cash Flow (DCF) accounted for 49.4%. From the data above feasibility analysis concluded that the plant is profitable and feasible to set.
vi
MOTTO
“
Demi masa. Sungguh, manusia dalam kerugian kecuali mereka yang beriman
dan melakukan amal kebaikan, saling menasehati supaya mengikuti kebenaran
dan saling menasehati supaya mengamalkan kesabaran”
(QS
Al’Ashr (103) :1
-3)
“
Sebab, sungguh bersama kesukaran ada keringanan. Karena itu, selesai (tugasmu),
teruslah rajin bekerja. Kepada Tuhanmu tujukan permohonan.
”
(Q.S. Alam Nasyrah (94): 5-8)
“Kamu pasti menjalani (keadaan) tingkat demi tingkat”
(QS.Al-Insyiqaaq (84:19)
“…Katakanlah, samakah orang yang berilmu dan orang
-orang yang tiada
berilmu
”
(QS. Az Zumar (39): 9)
“
Barangsiapa yang keluar rumah untuk belajar satu bab dari ilmu
pengetahuan, maka ia telah berjalan fisabillilah sampai ia kembali kerumahnya.
”
vii
KATA PENGANTAR
Assalamu’alaikum Wr. Wb
Alhamdulilah, puji syukur kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan
rahmat, berkah, dan hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir
prarancangan pabrik kimia ini dengan baik. Sholawat serta salam tak lupa saya
haturkan kepada nabi besar kita semua Nabi Muhammad SAW.
Judul Tugas Akhir ini adalah Prarancangan Pabrik Propilena Oksida Dari Isobutana, Udara dan Propilena kapasitas 48.000 Ton/Tahun. Tugas Prarancangan Pabrik Kimia merupakan tugas akhir yang harus diseleseikan oleh
setiap mahasiswa program studi 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.
Dalam penyusunan laporan tugas akhir ini tentunya tidak lepas dari bantuan
dan dukungan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, pada kesempatan ini penulis
menyampaikan ucapan terima kasih, terutama kepada :
1. Ayah, Ibu, Kakak dan kedua adikku tercinta kepercayaan dan untaian do’a kalian
adalah sebuah motivasi dan kekuatan terbesarku untuk menyelesaikan studi ini.
2. Bapak Rois Fatoni S.T, M.T, Ph.D selaku ketua program studi Teknik Kimia,
Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah Surakarta.
3. Bapak Ir.Herry Purnama M.T, Ph.D selaku pembimbing utama dan Ibu Eni
Budiati S.T, M.Eng selaku pembimbing kedua yang dengan kesabarannya telah
memberikan bimbingan hingga terseleseinya tugas akhir ini, serta
motivasi-motivasi yang telah diberikan saat bimbingan saya rasakan sangat bermanfaat
viii 4. Bapak Hamid Abdillah S.T, M.T selaku pembimbing akademik yang telah
memberikan bimbingan akademik dan motivasinya selama saya menjadi
mahasiswa di UMS.
5. Bapak dan Ibu dosen program studi teknik kimia atas ilmu dan bimbingannya
selama kuliah.
6. Untuk Diah Ayu Karnilawati selaku patner dalam menyelesaikan Tugas
Prarancangan Pabrik.
7. Serta semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu-persatu
Harapan penulis semoga laporan tugas akhir ini dapat memberikan manfaat
bagi para pembacanya. Penulis menyadari bahwa penulisan laporan tugas akhir ini
masih jauh dari kata sempurna. Oleh karena itu, segala kritik dan saran yang
membangun akan sangat membantu demi kesempurnaan laporan tugas akhir ini.
Akhir kata, saya selaku penulis mengucapkan banyak terima kasih. Wassalamu’alaikum Wr. Wb.
Surakarta, 5 Februari 2016
ix
1.1.Latar Belakang Pendirian Pabrik... 1
1.2.Penentuan Kapasitas Perancangan ... 1
1.2.1. Kebutuhan Propilena di Indonesia ... 2
1.2.2. Ketersediaan Bahan Baku ... 3
1.2.3. Kapasitas Minimal ... 3
1.3.Pemilihan Lokasi ... 4
1.4.Tinjauan Pustaka ... 5
1.4.1. Kegunaan Produk ... 8
1.4.2. Sifat Fisika dan Sifat Kimia Bahan Baku dan Produk ... 8
BAB II. DISKRIPSI PROSES ... 14
2.1. Spesifikasi Bahan Baku dan Produk ... 14
2.1.1. Spesifikasi Bahan Baku ... 14
2.1.2.Spesifikasi Produk ... 14
2.1.3.Spesifikasi Katalis ... 15
2.2. Konsep Proses ... 15
2.2.1.Dasar Reaksi ... 15
x
2.2.3.Kondisi Operasi ... 16
2.2.4.Tinjuan Kinetika ... 16
2.2.5.Tinjauan Termodinamika ... 17
2.2.6.Langkah Proses ... 21
2.3.Diagram Alir Neraca Massa dan Neraca Panas ... 23
2.3.1.Diagram Alir ... 24
2.3.2.Neraca Massa ... 25
2.3.3.Neraca Panas ... 28
2.4.Tata Letak Pabrik dan Peralatan ... 34
BAB III. SPESIFIKASI PERALATAN PROSES ... 39
BAB IV. UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM ... 52
4.1.Diagram Alir Neraca Massa dan Neraca Panas ... 52
4.2.Spesifikasi Alat Utilitas ... 53
4.3.Unit Penyedia Steam ... 72
4.4.Unit Penyedia Listrik ... 73
4.5.Unit Penyedia Bahan Bakar ... 76
4.6.Unit Penyedia Udara Tekan ... 78
4.7.Unit Pengolahan Limbah ... 78
4.8.Laboratorium ... 78
4.9. Keselamatan dan Kesehatan Kerja ... 84
BAB V. MANAJEMEN PERUSAHAAN ... 82
5.1. Bentuk Perusahaan ... 82
5.2. Struktur Organisasi ... 84
5.3. Tugas dan Wewenang ... 86
5.3.1. Pemegang Saham ... 86
5.3.2. Dewan Komisaris ... 86
5.3.3. Manager Utama ... 86
5.3.4. Manager Teknik dan Produksi ... 87
xi
5.3.6. Staff Ahli ... 87
5.3.7. Kepala Bagian ... 87
5.3.8. Kepala Seksi ... 89
5.4. Sistem Kepegawaian dan Sistem gaji ... 89
5.5. Pembagian Jam Kerja Karyawan ... 90
5.6. Status Karyawan dan Sistem Upah ... 92
BAB VI. ANALISIS EKONOMI ... 94
6.1. Dasar Perhitungan ... 94
6.2. Perkiraan Harga Alat ... 95
6.3. Hasil Perhitungan ... 99
6.3. Analisis Ekonomi ... 100
A. Return on investment ... 101
B. Pay out time (POT) ... 102
C. Break event point (BEP) ... 103
BAB VII. KESIMPULAN ... 106
DAFTAR PUSTAKA ... 107
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 ... 24
Tabel 2.2. Neraca massa reaktor (R-01) ... 25
Tabel 2.3. Neraca massa menara distilasi ( MD-01 ) ... 25
Tabel 2.4. Neraca massa reaktor (R-02) ... 26
Tabel 2.5. Neraca massa flash drum-01 (H-01) ... 26
Tabel 2.6. Neraca massa adsorber(AD-01) ... 26
Tabel 2.7. Neraca massa flash drum-02 (H-02) ... 27
Tabel 2.8. Neraca massa arus recycle arus 18 ... 27
Tabel 2.9. Neraca massa arus recycle arus 17 ... 27
Tabel 2.10. Neraca massa total ... 27
Tabel 2.11. Neraca panas Heat exchanger (E-01) ... 28
Tabel 2.12. Neraca panas reaktor-01 ... 28
Tabel 2.13. Neraca panas cooler (E-02) ... 29
Tabel 2.14. Neraca panas cooler (E-07) ... 29
Tabel 2.15. Neraca panas menara distilasi (MD-01) ... 29
Tabel 2.16. Neraca panas cooler (E-04) ... 29
Tabel 2.17. Neraca panas reaktor (R-02) ... 30
Tabel 2.18. Neraca panas flash drum-01 ... 30
Tabel 2.19. Neraca panas cooler (E-09) ... 31
Tabel 2.20. Neraca panas adsorber ... 31
Tabel 2.21. Neraca panas cooler (E-07) ... 31
Tabel 2.22. Neraca panas flash drum-02 ... 32
Tabel 2.23. Neraca Panas Cooler (E-08) ... 32
Tabel 2.24. Perincian luas tanah dan bangunan ... 33
Tabel 3.1. Spesifikasi reaktor gelembung (R-01)... 39
Tabel 3.2. Spesifikasi reaktor batch (R-02) ... 40
Tabel 3.3. Spesiikasi menara distilasi ... 41
xiii
Tabel 3.5. Spesiffikasi flash drum-02 ... 42
Tabel 3.6. Spesifikasi adsorber... 42
Tabel 3.7. Spesifikasi tangki penyimpanan bahan baku ... 43
Tabel 3.8. Spesifikasi tangki produk ... 43
Tabel 3.9. Spesifikasi pompa ... 44
Tabel 3.10. Spesifikasi kondensor ... 47
Tabel 3.11. Spesifikasi heat exchanger ... 48
Tabel 3.12. Spesifikasi expander ... 50
Tabel 3.13. Spesifikasi accumulator... 50
Tabel 3.14. Spesifikasi Kompresor ... 51
Tabel 4.1. Parameter Standar Baku Air ... 54
Tabel 4.2. Daftar kebutuhan Air Pendingin ... 70
Tabel 4.3. Daftar Kebutuhan Steam ... 71
Tabel 4.4. Konsumsi listrik untuk keperluan proses ... 74
Tabel 5.1. Konsumsi listrik untuk unit pendukung ... 75
Tabel 5.1. Jadwal Kerja setiap regu ... 91
Tabel 5.2. Perincian golongan,kualifikasi,jumlah dan gaji karyawan... 92
Tabel. 6.1. Cost Index Chemical Plant ... 95
Tabel 6.2. Total Fixed Capital Investment ... 99
Tabel 6.3. Working Capital ... 99
Tabel 6.4. Manufacturing Cost... 100
Tabel 6.5. General Expenses ... 100
Tabel 6.5. Fixed Cost ... 102
Tabel 6.5. Variable Cost... 103
xiv DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.1 Data Impor propilen oksida di indonesia ... 3
Gambar 2.1 Diagram Alir Neraca Massa ... 23
Gambar 2.2 Tata Letak Pabrik ... 34
Gambar 2.3 Tata Letak Alat ... 36
Gambar 2.4 Diagram alir Kualitatif ... 37
Gambar 2.5 Diagram alir kuantitatif ... 38
