PRA RANCANGAN PABRIK
PEMBUATAN FOSGEN DARI KARBONMONOKSIDA
DAN GAS KLOR DENGAN KAPASITAS 7.000 TON/TAHUN
TUGAS AKHIR
Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan Ujian Sarjana Teknik Kimia
Disusun Oleh :
BAMBANG W. PRAMONO NIM. 070405003
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
LEMBAR PENGESAHAN
PRA RANCANGAN PABRIK
PEMBUATAN FOSGEN DARI KARBONMONOKSIDA DAN GAS KLOR DENGAN KAPASITAS 7.000 TON/TAHUN
TUGAS AKHIR
Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan Ujian Sarjana Teknik Kimia
Oleh :
BAMBANG W. PRAMONO
NIM : 070405003
Telah Diperiksa/Disetujui,
Dosen Pembimbing I Dosen Pembimbing II
Dr. Halimatuddahliana, ST, M.Sc Dr. Maulida, ST, M.Sc NIP. 19730408199802 2 002 NIP. 19700611199702 2 001
Dosen Penguji I Dosen Penguji II Dosen Penguji III
Dr. Halimatuddahliana, ST, M.Sc Ir. Bambang Trisakti, MT Farida Hanum, ST, MT NIP. 19730408199802 2 002 NIP. 196909259103 1 003 NIP. 19780601200212 2 003
Mengetahui , Koordinator Tugas Akhir
Ir. Renita Manurung, MT NIP. 196812141997 2 002
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
KATA PENGANTAR
Syukur alhamdulillah penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas rahmat dan anugerah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir yang berjudul Pra-Rancangan Pabrik Pembuatan Fosgen dari Karbonmonoksida dan Gas Klor dengan Kapasitas 7.000 Ton/Tahun. Shalawat berangkaikan salam kepada junjungan nabi akhir zaman Rasulullah SAW. Tugas Akhir ini dikerjakan sebagai syarat untuk kelulusan dalam sidang sarjana.
Selama mengerjakan Tugas akhir ini penulis begitu banyak mendapatkan bantuan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, dalam kesempatan ini perkenankanlah penulis mengucapkan terima kasih kepada:
1. Ibu Dr. Halimatuddahliana, ST, M.Sc. sebagai Dosen Pembimbing I yang telah membimbing dan memberikan masukan kepada penulis selama menyelesaikan tugas akhir ini.
2. Ibu Dr. Maulida, ST, M.Sc. sebagai Dosen Pembimbing II sekaligus Dosen Pembimbing Akademik yang telah memberikan arahan kepada penulis selama menyelesaikan tugas akhir ini.
3. Bapak Ir. Bambang Trisakti, MT. sebagai Dosen Penguji I yang telah memberikan kritik dan saran kepada penulis selama menjalani sidang sarjana dan selama menyelesaikan perbaikan tugas akhir ini.
4. Ibu Farida Hanum, ST, MT. sebagai Dosen Penguji II yang telah memberikan kritik dan saran kepada penulis selama menjalani sidang sarjana dan selama menyelesaikan perbaikan tugas akhir ini
5. Bapak Dr. Ir. Irvan, Msi. Ketua Departemen Teknik Kimia FT USU.
6. Ibu Ir. Renita Manurung, MT sebagai Koordinator Tugas Akhir Departemen Teknik Kimia FT USU.
7. Dan yang paling istimewa orang tua penulis yang tidak pernah lupa memberikan dukungan motivasi dan semangat kepada penulis.
8. Teman seperjuangan Yulie sebagai partner penulis dalam penyelesaian Tugas Akhir ini.
9. Mr. Kostas dari Yunani dan Kak Locce TK ’05 yang telah memberikan petunjuk dan arahan dalam menyelesaikan segala perhitungan dan teori-teori yang berhubungan dengan penyelesaian tugas akhir ini.
10. Teman-teman stambuk 2007 tanpa terkecuali. Edo (untuk penelitian dan kerja praktek), Bang Rico (untuk semua masalah-masalah dalam penelitian), Dahlia, Nata, Aji, Andre, Wahyu, Riko, Yudha, Darwis, Wita, Siti, Lia, Arma, Fitri, Yani terima kasih untuk persahabatan & persaudaraannya baik dalam suka dan duka terutama dalam kepengurusan organisasi CSG dan HIMATEK di kampus, terima kasih. Saman, Indah, Fikri, Andhika, Lana, Frejer, Daniel, Harmaja, Jenal, Julius, Bresman, Roganda Sitorus, Roganda Opung, Tomas, Jojo, Harry, Melva, Yessi, Windi, Amel, Sartika, Sriwil, Rumintang, Ratih, Voni, Boa, Rusli, Vincent, Teddy, Stefanie, Christy, Wilphen, Jessica, Acai, Micek, Hermiati, terima kasih untuk persahabatan dan semangatnya.
11. Teman-teman sejawat di kepengurusan Ikatan Mahasiswa, B’Ade TM 06, B’Josep TS 06, Delfi TS 07, Markus TM 07, Ari TM 07, Rizu TI 07, Bejo TK ITM 07, Yusro UNRI 09 terima kasih untuk kerjasamanya.
12. Abang-abang dan kakak-kakak senior B’Wahid, B’Dani, B’Bayu, B’Jack, B’Hakim, B’Rudi, B’Lutfi, B’Andri, B’Dahyat, B’Fadli, B’Ekky, K’Lia, K’Rere, K’Sena, K’Muti, K’Elna dan semua senior serta alumni Teknik Kimia yang tidak lelah mengingat almamaternya
13. Adik-adik junior tercinta, stambuk 2008 (Mamet, Fachry, dkk), stambuk 2009 (Rozi, Aji, Dani, Revi, dkk), stambuk 2010 (adik kandung tercinta, Walad, Ricky, Rifa’I, Reni, Sari, Rika, dkk terima kasih atas kerja keras dan bantuannya), dan stambuk 2011 (Nafiz, dkk terima kasih atas bantuan dan kerjasamanya)
14. Para pegawai jurusan Pak Darsono, Pak Sutiono, Pak Syamsul, Pak Ridwan, Kak Sri, Kak Santi, Kak Ani, Kak Pono terima kasih untuk kerjasamanya selama penulis menyelesaikan segala urusan administrasi dalam perkuliahan. Spesial terima kasih untuk Pak Bowo pegawai bidang kemahasiswaan yang
telah banyak membantu segala urusan administrasi di fakultas dan untuk nasehat dan arahannya selama di kampus.
15. Serta pihak-pihak yang telah ikut membantu penulis namun tidak dapat penulis cantumkan satu-persatu namanya.
Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih terdapat banyak kekurangan dan ketidaksempurnaan. Oleh karena itu penulis sangat mengharapkan saran dan kritik yang sifatnya membangun demi kesempurnaan pada penulisan berikutnya. Semoga tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi kita semua.
Medan, 10 April 2012 Penulis
Bambang W. Pramono 070405003
INTISARI
Fosgen (COCl2) pada suhu kamar dan tekanan atmosfir berupa gas reaktif tidak
berwarna. Secara luas fosgen digunakan sebagai bahan intermediate yang penting, dan digunakan dalam pembuatan bahan kimia lainnya pada pabrik yang berbeda. Penggunaan fosgen terbesar adalah sebagai bahan intermediate untuk pembuatan
isocyanat pada pembentukan polyurethane dan untuk pembuatan polycarbonate.
Fosgen dihasilkan dari proses reaksi antara karbonmonoksida (CO) dengan gas klor (Cl2) dengan bantuan katalis karbon aktif. Pembuatan fosgen secara umum dikenal
dengan menggunakan proses pengontakan langsung. Reaksi terjadi dalam reaktor
fixed bed multitube pada tekanan 1 atm dan suhu 135oC. Reaktor dilengkapi dengan
pendingin karena reaksinya eksotermis. Pra rancangan pabrik fosgen ini berproduksi dengan kapasitas 7.000 ton/tahun dan beroperasi selama 330 hari dalam setahun. Hasil yang diperoleh dari pra rancangan pabrik ini berupa fosgen dan fosgen
solution. Fosgen dan fosgen solution masing-masing dijual dengan harga Rp. 55.000
dan Rp. 60.000 perkilogramnya. Sehingga dari hasil penjualan fosgen dan fosgen
solution ini diperoleh keuntungan bersih sebesar Rp 108.499.948.894,- pertahun.
Kebutuhan listrik untuk pra rancangan pabrik ini adalah sebesar 723,3290 kW dengan laju alir volumetrik limbah sebesar 0,7152 m3/jam. Lokasi pabrik direncanakan terletak di Kabupaten Karawang, Jawa Barat, dengan sumber air berasal dari sungai Citarum dan luas tanah yang dibutuhkan sebesar 12.886 m2. Tenaga kerja yang dibutuhkan untuk mengoperasikan pabrik sebanyak 150 orang. Bentuk badan usaha adalah Perseroan Terbatas (PT) dan bentuk organisasinya adalah organisasi sistem garis. Setelah dilakukan analisa aspek ekonomi diperoleh nilai
Break Event Point sebesar 49,46 % dan Internal Rate of Return sebesar 35,49 ,
sehingga dari hasil analisa aspek ekonomi dapat disimpulkan bahwa pabrik pembuatan fosgen ini layak untuk didirikan.
DAFTAR ISI
Kata Pengantar ... i
Intisari ... iv
Daftar Isi... v
Daftar Tabel ... ix
Daftar Gambar ... xii BAB I PENDAHULUAN ... I-1 1.1 Latar Belakang ... I-1 1.2 Perumusan Masalah ... I-3 1.3 Tujuan Perancangan ... I-3 1.3 Manfaat Perancangan ... I-3 BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... II-1
2.1 Fosgen ... II-1 2.2 Sifat-sifat Bahan Baku dan Produk ... II-2 2.2.1 Bahan Baku ... II-2 2.2.2 Produk ... II-4 2.3 Spesifikasi Bahan Baku dan Produk ... II-5 2.3.1 Spesifikasi Bahan Baku Utama ... II-5 2.3.2 Spesifikasi Bahan Pembantu ... II-6 2.3.3 Spesifikasi Produk ... II-6 2.4 Proses Pembuatan Fosgen ... II-6 2.5 Deskripsi Proses ... II-7 BAB III NERACA MASSA ... III-1
3.1 Reaktor (R-210) ... III-1 3.2 KO Drum (V-312) ... III-1 3.3 Absorber (V-330) ... III-2 3.4 Absorber (V-340) ... III-2 BAB IV NERACA ENERGI ... IV-1 4.1 Vaporizer Cl2 (V-112) ... IV-1
4.2 Heater 1 Cl2 (E-114) ... IV-1
4.4 Reaktor (R-210) ... IV-1 4.5 Kondensor (E-310) ... IV-2 4.6 Cooler 1 COCl2 Solution (E-322) ... IV-2
4.7 Cooler 2 COCl2 Produk (E-325) ... IV-2
4.8 Tangki CO (F-120) ... IV-2 BAB V SPESIFIKASI PERALATAN ... V-1 BAB VI INSTRUMENTASI PERALATAN ... VI-1
6.1 Instrumentasi ... VI-1 6.1.1 Tujuan Pengendalian ... VI-3 6.1.2 Syarat Perencanaan Pengendalian ... VI-8 6.2 Keselamatan Kerja Pabrik ... VI-15 BAB VII UTILITAS ... VII-1
7.1 Kebutuhan Uap... VII-1 7.2 Kebutuhan Air ... VII-2 7.2.1 Screening ... VII-5 7.2.2 Koagulasi dan Flokulasi ... VII-6 7.2.3 Filtrasi ... VII-7 7.2.4 Demineralisasi ... VII-8 7.2.5 Deaerator ... VII-11 7.3 Kebutuhan Listrik... VII-12 7.4 Kebutuhan bahan Bakar ... VII-12 7.5 Unit Pengolahan Limbah... VII-13 7.5.1 Bak Penampungan ... VII-15 7.5.2 Bak Pengendapan Awal ... VII-15 7.5.3 Bak Netralisasi ... VII-16 7.5.4 Pengolahan Limbah dengan Sistem
Activated Sludge (Lumpur Aktif) ... VII-17 7.5.5 Tangki Sedimentasi ... VII-19 BAB VIII LOKASI DAN TATA LETAK PABRIK ... VIII-1
8.1 Landasan Teori ... VIII-1 8.2 Lokasi pabrik ... VIII-1 8.3 Tata Letak pabrik ... VIII-4
8.4 Perincian Luas Areal Pabrik... VIII-6 BAB IX ORGANISASI DAN MANAJEMEN PERALIHAN ... IX-1
9.1 Organisasi Perusahaan ... IX-1 9.1.1 Bentuk Organisasi Garis ... IX-2 9.1.2 Bentuk Organisasi Fungsional ... IX-2 9.1.3 Bentuk Organisasi Garis dan Staf ... IX-3 9.1.4 Bentuk Organisasi Fungsional Dan Staf ... IX-3 9.2 Manajemen Perusahaan ... IX-3 9.3 Bentuk Hukum dan Badan Usaha ... IX-5 9.4 Uraian Tugas, Wewenang Dan Tanggung Jawab ... IX-6 9.4.1 Rapat Umum Pemegang Saham (RUPS) ... IX-6 9.4.2 Direktur ... IX-6 9.4.3 Sekretaris ... IX-7 9.4.1 Manejer Pemasaran ... IX-7 9.4.2 Manajer Keuangan ... IX-7 9.4.3 Manejer Personalia ... IX-7 9.4.5 Manejer Produksi ... IX-7 9.4.6 Manjer Teknik ... IX-8 9.4.7 Kepala Bagian Pembelian ... IX-8 9.4.8 Kepaa Bagian Penjualan ... IX-8 9.4.9 Kepala Bagian Pembukuan ... IX-8 9.4.10 Kepala Bagian Perpajakan ... IX-8 9.4.11 Kepala Bagian Kepegawaian ... IX-8 9.4.12 Kepala Bagian Humas ... IX-8 9.4.13 Kepala Bagaian Mesin ... IX-9 9.4.14 Kepala Bagian Listrik ... IX-9 9.4.15 Kepala Bagian Proses ... IX-9 9.4.16 Kepala Bagian Utilitas ... IX-9 9.5 Sistem Kerja ... IX-9 9.5.1 Karyawan Non-Shift ... IX-9 9.5.2 Karyawan Shift... IX-10 9.6 Jumlah Karyawan Dan Tingkat Pendidikan ... IX-11
9.7 Sistem Penggajian ... IX-12 9.8 Kesejahteraan karyawan... IX-13 BAB X ANALISA EKONOMI ... X-1
10.1 Modal Investasi ... X-1 10.1.1 Modal Investasi Tetap/ Fixed Capital Investmen (FCI) ... X-1 10.1.2 Modal Kerja/ Working Capital (WC) ... X-3 10.1.3 Biaya Tetap (BPT)/ Fixed Cost (TC) ... X-4 10.1.4 Biaya Variable (BV)/ Variable Cost (VC) ... X-4 10.2 Total Penjualan (Total sales) ... X-5 10.3 Perkiraan Rugi/ Laba Usaha... X-5 10.4 Analisa Aspek Ekonomi ... X-5 10.4.1 Profit Margin (PM) ... X-5 10.4.2 Break Evan Point (BEP)... X-5 10.4.3 Retrun On Investmen (ROI) ... X-6 10.4.4 Pay Out Time (POT) ... X-7 10.4.5 Return On Network (RON) ... X-7 10.4.6 Internal Rate Of Return (IRR) ... X-7 BAB XI KESIMPULAN ... XI-1 DAFTAR PUSTAKA ... xiii
LAMPIRAN A PERHITUNGAN NERACA MASSA ... LA-1 LAMPIRAN B PERHITUNGAN NERACA PANAS ... LB-1
LAMPIRAN C PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN ... LC-1 LAMPIRAN D PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN UTILITAS LD-1 LAMPIRAN E PERHITUNGAN ASPEK EKONOMI ... LE-1
DAFTAR TABEL
Tabel 1.1 Produsen Fosgen di Dunia ... I-2 Tabel 1.1 Jumlah Impor Fosgen di Indonesia ... I-2 Tabel 3.1 Neraca Massa Reaktor (R-210) ... III-1 Tabel 3.2 Neraca Massa KO Drum (V-312) ... III-1 Tabel 3.3 Neraca Massa Absorber (V-330) ... III-2 Tabel 3.4 Neraca Massa Absorber (V-340) ... III-2 Tabel 4.1 Neraca Energi Vaporizer Cl2 (V-112) ... IV-1
Tabel 4.2 Neraca Energi Heater 1 Cl2 (E-114) ... IV-1
Tabel 4.3 Neraca Energi Heater 2 CO (E-124)... IV-1 Tabel 4.4 Neraca Energi Reaktor (R-210) ... IV-1 Tabel 4.5 Neraca Energi Kondensor (E-310) ... IV-2 Tabel 4.6 Neraca Energi Cooler 1 COCl2 Solution (E-322) ... IV-2
Tabel 4.7 Neraca Energi Cooler 2 COCl2 Produk (E-325) ... IV-2
Tabel 4.8 Neraca Energi pada Tangki CO (F-120) ... IV-2 Tabel 6.1 Daftar Penggunan Instrumentasi Pada Pra-Rancangan
Pabrik Pembuatan Fosgen ... VI-9 Tabel 7.1 Kebutuhan Uap Pada Alat ... VII-1 Tabel 7.2 Kebutuhan Air Pendingin Pada Alat ... VII-2 Tabel 7.3 Kebutuhan Air Proses Pada Alat ... VII-3 Tabel 7.4 Pemakaian Air Untuk Berbagai Kebutuhan ... VII-3 Tabel 7.5 Kualias Air Sungai Citarum ... VII-4 Tabel 7.6 Perincian Kebutuhan Listrik ... VII-12 Tabel 8.1 Perincian Luas Areal Pabrik ... VIII-6 Tabel 9.1 Jadwal Kerja Karyawan Shift ... IX-11 Tabel 9.2 Jumlah Karyawan Dan Kualifikasi ... IX-11 Tabel 9.3 Gaji Karyawan ... IX-12 Tabel LA.1 Neraca Massa Reaktor (R-210) ... LA-4 Tabel LA.2 Neaca Massa KO Drum (V-320) ... LA-6 Tabel LA.3 Neaca Massa Absorber (V-330) ... LA-8 Tabel LA.4 Neaca Massa Absorber (V-340) ... LA-10
Tabel LB.1 Data Kapasitas Panas Gas Cpg T°K = a + bT + cT2 + dT3 + eT4
[ J/mol°K ] ... LB-1 Tabel LB.2 Data Kapasitas Panas Cairan Cpl T°K = a + bT + cT2 + dT3 [ J/mol°K ] LB-1 Tabel LB.3 Data Panas laten [ J/mol ] ... LB-2 Tabel LB.4 Data Panas Reaksi Pembentukan ... LB-2 Tabel LB.5 Tekanan uap antoine (kPa) ln P = A – (B/(T+C)) ... LB-2 Tabel LB.6 Data steam dan air pendingin yang digunakan ... LB-2 Tabel LB.7 Neraca Panas Vaporizer Cl2 (V-112) ... LB-5
Tabel LB.8 Neraca Panas Heater 1 Cl2 (E-114) ... LB-6
Tabel LB. 9 Panas Masuk Heater 2 CO (E-124) ... LB-7 Tabel LB. 10 Panas Keluar Heater 2 CO (E-124) ... LB-8 Tabel LB. 11 Neraca Panas Heater 2 CO (E-124) ... LB-9 Tabel LB. 12 Panas Masuk Reaktor (R-210) ... LB-10 Tabel LB. 13 Panas Keluar Reaktor (R-210) ... LB-11 Tabel LB. 14 Neraca Panas Reaktor (R-210) ... LB-12 Tabel LB. 15 Panas Masuk Kondensor (E-310) ... LB-13 Tabel LB. 16 Panas Keluar Kondensor (E-310) ... LB-14 Tabel LB. 17 Neraca Panas Kondensor (E-310) ... LB-15 Tabel LB. 18 Panas Masuk Cooler 1 COCl2 Solution (E-322) ... LB-16
Tabel LB. 19 Panas Keluar Cooler 1 COCl2 Solution (E-322) ... LB-17
Tabel LB. 20 Neraca Panas Cooler 1 COCl2 Solution (E-322) ... LB-18
Tabel LB. 21 Panas Masuk Cooler 2 COCl2 Produk (E-325) ... LB-19
Tabel LB. 22 Panas Keluar Cooler 2 COCl2 Produk (E-325) ... LB-19
Tabel LB. 23 Neraca Panas Cooler 2 COCl2 Produk (E-325) ... LB-20
Tabel LB. 24 Panas Masuk Tangki CO (F-120) ... LB-21 Tabel LB. 25 Panas Keluar Tangki CO (F-120) ... LB-22 Tabel LB. 26 Neraca Panas Tangki CO (F-120) ... LB-22 Tabel LD.1 Perhitungan Entalpi dalam Penentuan Tinggi Menara PendinginLD-61
Tabel LE.1 Perincian Harga Bangunan, dan Sarana Lainnya ... LE-1
Tabel LE.2 Harga Indeks Marshall dan Swift ... LE-3 Table LE.3 Estimasi Harga Peralatan Proses ... LE-7 Tabel LE.4 Estimilasi Harga Peralatan Utilitas dan Pengolahan Limbah ... LE-8
Tabel LE.5 Biaya Dana Transportasi ... LE-11 Tabel LE.6 Perincian Gaji Pegawai ... LE-15 Tabel LE.7 Perincian Biaya Kas ... LE-17 Tabel LE.8 Perincian Modal Kerja ... LE-18 Tabel LE.9 Aturan Depresi Sesuai UU Republik Indonesia No. 17
Tahun 2000 ... LE-19 Tabel LE.10. Perhitungan Biaya Depresiasi Sesuai UURI No. 17
Tahun 2000 ... LE-20 Tabel LE.11 Perhitungan Biaya Alat Perlengkapan Keamanan Karyawan ... LE-21 Tabel LE.12 Data Perhitungan Break Even Point (IRR) ... LE-29 Tabel LE.13 Data Perhitungan Internal Rate of Return (IRR) ... LE-30
DAFTAR GAMBAR
Gambar 6.1 Sebuah Loop Pengendalian ... VI-3 Gambar 6.2 Suatu Proses Terkendali ... VI-4 Gambar 6.3 Instrumentasi pada pompa ... VI-10 Gambar 6.4 Instrumentasi pada tangki gas ... VI-10 Gambar 6.5 Instrumentasi pada tangki cairan ... VI-10 Gambar 6.6 Instrumentasi pada reaktor ... VI-11 Gambar 6.7 Instrumentasi pada vaporizer ... VI-11 Gambar 6.8 Instrumentasi pada heater ... VI-12 Gambar 6.9 Instrumentasi pada kondensor ... VI-12 Gambar 6.10 Instrumentasi pada cooler ... VI-12 Gambar 6.11 Instrumentasi pada KO Drum ... VI-13 Gambar 6.12 Instrumentasi pada absorber ... VI-13 Gambar 6.13 Instrumentasi pada blower ... VI-14 Gambar 6.14 Instrumentasi pada ekspander ... VI-14 Gambar 6.15 Instrumentasi pada kompressor ... VI-14 Gambar 8.1 Tata letak pabrik fosgen ... VIII-7 Gambar 9.1 Bagan Struktur Organisasi Perusahaan Pabrik Pembuatan ...
Fosgen dari Karbonmonoksida dan Gas Klor ... IX-14 Gambar LD. 1 Sketsa sebagian bar screen, satuan mm (dilihat dari atas) ... LD-2 Gambar LD.2 Grafik Entalpi dan temperatur cairan pada cooling tower ... LD-60 Gambar LD.3 Kurva Hy terhadap 1 (Hy*-Hy) ... LD-61 Gambar LE.1 Grafik Break Even Point (BEP) ... LE-27
