PRARANCANGAN PABRIK DIMETIL TEREFTALAT DARI ASAM TEREFTALAT DAN METANOL Prarancangan Pabrik Dimetil Tereftalat Dari Asam Tereftalat Dan Metanol Dengan Katalis Alumina Aktif Kapasitas 150.000 Ton/Tahun.

(1)

i

PRARANCANGAN PABRIK DIMETIL TEREFTALAT

DARI ASAM TEREFTALAT DAN METANOL

DENGAN KATALIS ALUMINA AKTIF

KAPASITAS 150.000 TON/TAHUN

Disusun sebagai Salah Satu Syarat untuk Memperoleh Gelar Kesarjanaan Strata I Fakultas Teknik

Universitas Muhammadiyah Surakarta

Oleh

Adika Mar’atus Sholaika D 500 100 070

Dosen Pembimbing 1. Rois Fatoni, S.T., M.Sc., Ph.D. 2. Ir. Herry Purnama M.T., Ph.D.

PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA

(2)

ii

HALAMAN PENGESAHAN UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA

FAKULTAS TEKNIK PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA

Nama : Adika Mar’atus Sholaika

NIM : D 500 100 070

Judul Tugas Perancangan Pabrik : Prarancangan Pabrik Dimetil Tereftalat dari Asam Tereftalat dan Metanol

dengan Katalis Alumina Aktif

Kapasitas 150.000 Ton/Tahun

(3)

iii PERNYATAAN ORIGINALITAS

Saya menyatakan bahwa tugas akhir ini adalah hasil pekerjaan saya sendiri. Sepanjang sepengetahuan yang saya tulis tidak berisi materi yang dipublikasikan atau ditulis orang lain atau telah dipergunakan dan diterima sebagai persyaratan menyelesaikan studi di Universitas ini, kecuali pada bagian– bagian tertentu yang telah dinyatakan dalam teks.

Apabila tugas akhir ini merupakan jiplakan dan atau penelitian karya ilmiah lain, maka saya siap menerima sanksi baik secara akademis maupun hukum.

Surakarta, September 2014 Yang menyatakan,

(4)

iv MOTTO

Percayalah dan jangan pernah ragu bahwa ALLAH SWT selalu memberikan yang terbaik untuk kita, mesti terkadang kita merasakan sakit terlebih dahulu .

(Muhammad Agus Syaf’i)

Allah SWT adalah sebaik – baiknya penolong dan pelindung kita, maka bersikaplah husnuzan dengan Allah yang Maha Kuasa. Tidak ada yang tidak mungkin di dunia ini atas kehendakNya.

Man Shabara Zhafira “Siapa yang bersabar, maka akan beruntung” & Man Jadda Wa Jada “Siapa yang bersungguh – sungguh, maka akan berhasil” sebuah motto yang selalu menbangkitkan jiwa dan ragaku ini.

Berjuanglah atas dasar cinta dan ketulusan hati, karena dengan cinta akan mampu memberikan semangat juang yang tinggi dan bumbuilah dengan ketulusan yang akan menghantarkan ketenangan dalam hati.

Janganlah kau berlari karena kesulitan dan rintangan menghadangmu tapi hadapilah dengan penuh keberanian dan senyum.

(5)

v PERSEMBAHAN

Ya Allah, terima kasih atas karunia dan kenikmatan yang kau berikan kepada hambaMu ini,. Tak akan bermakna diri ini tanpa ridhoMu dan petunjukMu...

Disaat kesulitan dan rintangan menerpaku, kekuatanku hanya harapan dari Allah lewat doa.. Akhirnya tugas akhirku ini terselesaikan dengan baik walaupun tidak sesuai dengan rencana, namun diri ini yakin rencana Allah-lah lebih baik dan akan berakhir bahagia...

Ibundaku tersayang “Kristina Siti Rahayu”, terima kasih atas segalanya yang kau berikan pada diriku ini.. Kau selalu memberikanku kekuatan dalam doamu dan tak ada rasa keluh kesal dari paras wajahmu..Kau selalu memberikanku ketenangan dalam jiwa dan raga ini. Ibu cintamu hiasi jiwaku dan restumu temani kehidupanku.

Ayahandaku tercinta “Sunardi”, terima kasih ayah atas kasih sayang yang kau berikan pada diri ini. Kau begitu kuat dan tegar menjalani kehidupan ini,. Kau jadikan setiap tetesan keringat sebagai semangatmu,. Pengorbananmu selalu membuatku gigih dalam menghadapi rintangan kehidupan ini. Ayahanda dirimulah pelita dalam hidupku ini...

Kakakku “Adduhaa Sonaresta” dan adikku “Muhammad Arief Labibburrahman” beserta Kakak Iparku plus ponakanku terima kasih atas doa dan dukungan yang kalian berikan tuk diriku...

Teruntuk sahabatku sekaligus partnerku “Wahyu Hapsariningsih”, terima kasih atas canda tawa yang kau selipkan dalam kerja sama ini yang membuat diriku semangat dan bangkit.

Sahabatku Niken Pranandari, Gita Indah B, Nurul Kurniawan, Tia Siswanti, Rahayu Agustina, Erna Susanti, Nisa Dwi S, Erna Susanti, dan Azizah Karenina... Kalian lah yang membuat diri ini lebih berarti, Dukungan kalian membuatku semakin kuat dan bangkit.. terima kasih sahabat – sahabatku tersayang..

(6)

vi

INTISARI

Seiring dengan berkembangnya pembangunan di Indonesia maka dibutuhkan pembangunan di bidang industri. Salah satunya industri yang menarik adalah dimetil tereftalat (DMT). Saat ini Indonesia belum ada pabrik DMT yang berdiri. DMT ini digunakan sebagai produk setengah jadi yang dibutuhkan untuk pembuatan polietilen tereftalat (PET) dan polibutilen tereftalat (PBT). PET dan PBT adalah salah satu bahan baku untuk pembuatan serat poliester, film poliester, dan resin botol.

DMT diperoleh dengan cara mereaksikan asam tereftalat (AT) dan metanol dalam fase gas. Reaksi berlangsung secara adiabatis di dalam reaktor fixed bed pada suhu 324 – 330 ºC dan tekanan 1,2 – 1,5 atm. Katalisator yang digunakan adalah alumina A + 1 % KOH.

Prarancangan pabrik DMT dengan luas area sebesar 5 hektar ini akan didirikan di Cilegon, Banten dengan kebutuhan 100 orang tenaga kerja. Untuk memenuhi kebutuhan dalam negeri yang masih impor dan adanya ekspor yang masih terbuka maka pabrik DMT dirancang dengan kapasitas 150.000 ton/tahun. Untuk menghasilkan DMT sebanyak 18.939,4 kg/jam dibutuhkan bahan baku AT 16.406,1 kg/jam dan metanol 6.737,6 kg/jam. Adapun kebutuhan lainnya pada pabrik DMT antara lain kebutuhan bahan bakar sebanyak 6.800,6 kg/jam, kebutuhan air sungai sebanyak 7,8 m³/jam, kebutuhan listrik 7,5 MW dan kebutuhan steam proses sebanyak 2.218,3 kg/jam.

Dari hasil analisa ekonomi diperoleh return on investment (ROI) sebelum pajak sebesar 26,22 % sedangkan setelah pajak sebesar 18,41 %, pay out time (POT) sebelum pajak sebesar 2,8 tahun sedangkan setelah pajak sebesar 3,5 tahun, break even point (BEP) sebesar 53,83%, shut down point (SDP) sebesar 36,28%, sedangkan discounted cash flow (DCF) sebesar 18,19%. Berdasarkan hasil perhitungan analisa ekonomi tersebut, maka prarancangan pabrik DMT dengan kapasitas 150.000 ton/jam ini layak untuk dipertimbangkan pendiriannya dan cukup menarik untuk dikaji lebih lanjut.

(7)

vii

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa yang telah memberikan rahmat dan karuniaNya sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir dengan judul “Prarancangan Parbik Dimetil Tereftalat dari Asam Tereftalat (AT) dan Metanol dengan Katalis Alumina Aktif berkapasitas 150.000 ton/tahun”. Tugas akhir ini merupakan syarat memperoleh gelar tingkat Strata-I Program Studi Teknik Kimia, Universitas Muhammadiyah Surakarta.

Dengan terselesainya laporan prarancangan parbik ini tidak terlepas dari bantuan banyak pihak yang telah memberikan masukan – masukan kepada penulis. Untuk itu penulis mengucapkan terima kasih kepada :

1. Segenap pengurus program studi Teknik Kimia yang sudah mendukung dan membantu terselesainya tugas akhir prarancangan pabrik ini,

2. Rois Fatoni, S.T., M.Sc., Ph.D. selaku dosen pembimbing I dan Ir. Herry Purnama, M.T., Ph.D. selaku dosen pembimbing II yang sudah memberikan dukungan, bimbingan dan arahan dengan baik sehingga terselesainya tugas akhir ini,

3. Orang tua dan keluarga yang selalu memberikan dukungan dan doa sehingga tugas akhir ini bisa terselesaikan dengan baik dan

4. Teman – teman Teknik Kimia yang sudah memberikan arahan tentang tugas akhir.

Tiada gading yang tak retak, penulis menyadari bahwa masih adanya kekurangan dalam tugas akhir ini dari materi maupun teknik penyajiannya. Oleh karena itu, penulis mengharapkan kritik dan saran demi perbaikan dan kesempurnaan tugas akhir ini. Semoga tugas akhir ini dapat memberikan manfaat bagi kami pada khususnya dan pembaca pada umumnya.

Surakarta, 8 September 2014

(8)

viii

1.2. Kapasitas Prarancangan ... 2

1.2.1. Prediksi kebutuhan DMT di Indonesia ... 3

1.2.2. Kapasitas pabrik DMT di luar negeri ... 4

1.3. Pemilihan Lokasi Pabrik ... 5

1.3.1. Faktor Primer... 6

1.3.2. Faktor Sekunder ... 7

1.4. Tinjauan Pustaka ... 10

1.4.1. Macam – macam proses pembuatan DMT ... 10

1.4.2. Kegunaan produk ... 11

1.4.3. Sifat fisis dan kimia bahan baku serta produk reaksi ... 12

1.4.4. Tinjauan proses secara umum ... 15

BAB II DISKRIPSI PROSES ... 16

2.1. Spesifikasi Bahan Baku, Bahan Pendukung, dan Produk ... 16

2.1.1. Spesifikasi Bahan Baku ... 16

2.1.2. Spesifikasi Katalis ... 16

2.1.3. Spesifikasi Produk ... 17

2.2. Konsep Proses ... 17

2.2.1. Dasar Reaksi ... 17

2.2.2. Penggunaan Katalis ... 18

(9)

ix

2.2.4. Kondisi Reaksi ... 19

2.2.5. Tinjauan Termodinamika ... 20

2.2.6. Tinjauan Kinetika ... 22

2.3. Tahapan Proses dan Diagram Alir Proses ... 25

2.3.1. Tahap penyimpanan bahan baku ... 25

2.3.2. Tahap penyiapan bahan baku ... 25

2.3.3. Tahap pembentukan produk ... 26

2.3.4. Tahap pemurnian produk ... 27

2.3.5. Diagram Alir Proses ... 28

2.4. Neraca Massa dan Neraca Panas ... 29

2.4.1. Neraca Massa ... 29

2.4.2. Neraca Panas ... 36

2.5. Tata letak pabrik dan peralatan proses ... 40

2.5.1. Tata letak pabrik ... 40

2.5.2. Tata letak peralatan proses ... 44

BAB III SPESIFIKASI PERALATAN PROSES ... 49

3.1. Alat Utama ... 49

3.1.1. Furnace (Q-110) ... 49

3.1.2. Sublimator (V-120) ... 49

3.1.3. Reaktor (R – 110) ... 50

3.1.4. Desublimator (V-121) ... 51

3.1.5. Kondensor (E-120) ... 51

3.1.6. Kristalizer (H-110) ... 52

3.1.7. Centrifugal Filtration (H-140) ... 52

3.1.8. Mixer (M – 120) ... 53

3.1.9. Centrifugal Filtration (H-141) ... 53

3.1.10. Menara Distilasi (D-110) ... 54

3.1.11. Rotary Dryer (B-120)... 55

3.2. Alat Pendukung ... 55

3.2.1. Siklon (H – 250) ... 55

3.2.3. Vaporizer (V-110) ... 56

3.2.4. Kondensor (E - 221) ... 57

3.2.5. Reboiler (E-240) ... 57

(10)

x

3.2.12. Tangki Akumulator (F-211) ... 63

3.2.13. Blower (G – 220) ... 63

3.2.23. Bucket Elevator (J-210) ... 67

3.2.26. Ayakan (H-211) ... 69

4.1. Unit pendukung proses (Utilitas) ... 78

4.2. Kebutuhan dan Pengadaan unit utilitas ... 79

4.3. Pengolahan air ... 81

4.4. Spesifikasi alat utilitas ... 84

4.4.1. Bak penampung (pengendap) ... 84

4.4.2. Bak pengumpal ... 84

4.4.3. Tangki larutan alum ... 84

(11)

xi

4.4.10. Tangki demineralisasi ... 87

4.4.11. Tangki larutan HCl ... 87

4.4.12. Deaerator ... 87

4.4.13. Tangki boiler feed water ... 88

4.4.14. Tangki larutan NaOH ... 88

4.4.15. Bak klorinasi ... 88

4.4.16. Tangki kaporit ... 89

4.4.17. Cooling tower ... 89

4.4.18. Boiler feed water tank ... 89

4.4.19. Pompa utilitas 01 ... 90

(12)

xii

4.5. Laboratorium ... 97

4.5.1. Laboratorium Fisik ... 98

4.5.2. Laboratorium Analitik ... 98

4.5.3. Laboratorium penelitian dan pengembangan ... 98

BAB V MANAJEMEN PERUSAHAAN ... 100

5.1. Dasar perusahaan ... 100

5.2. Bentuk Perusahaan ... 100

5.3. Struktur organisasi perusahaan ... 101

5.3.1. Pemegang Saham ... 102

5.3.2. Dewan Komisaris ... 103

5.3.3. Direktur ... 103

5.3.4. Kepala bagian ... 104

5.3.5. Karyawan ... 106

5.3.6. Staf Ahli ... 108

5.4. Sistem kepegawaian dan sistem gaji ... 108

5.4.1. Sistem kepegawaian ... 108

5.4.2. Pembagian jam kerja karyawan ... 109

5.4.3. Sistem gaji... 111

5.5. Kesejahteraan Karyawan ... 116

5.6. Manajemen Produksi ... 117

5.6.1. Perencanaan produksi ... 117

5.6.2. Pengendalian proses ... 118

BAB VI ANALISA EKONOMI ... 120

6.1. Penaksiran harga peralatan ... 124

6.2. Dasar perhitungan ... 126

6.3. Penentuan Total Capital Investment (TCI) ... 126

6.4. Hasil Perhitungan ... 127

6.4.1. Fixed Capital Invesment (FCI)………..126

6.4.2. Working Capital Investment (WCI) ... 127

6.4.3. Total Capital Investment (TCI) ... 127

6.4.4. Direct Manufacturing Cost (DMC) ... 128

6.4.5. Indirect Manufacturing Cost (IMC) ... 128

6.4.6. Fixed Manufacturing Cost (FMC) ... 128

(13)

xiii

6.4.8. General Expense (GE) ... 129

6.4.9. Total Production Cost (TPC) ... 129

6.4.10. Perhitungan keuntungan produksi ... 129

6.5. Analisis Kelayakan ... 129

6.5.1. Percent Return On Investment (% ROI) ... 129

6.5.2. Pay Out Time (POT) ... 130

6.5.3. Break Even Point (BEP) ... 130

6.5.4. Shut Down Point (SDP) ... 132

6.5.5. Discounted Cash Flow (DCF) ... 132

BAB VII PEMBAHASAN DAN KESIMPULAN ... 135

7.1. Pembahasan ... 135

7.2. Kesimpulan ... 135

DAFTAR PUSTAKA ... 136

(14)

xiv DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1. Grafik kebutuhan impor dimetil tereftalat di Indonesia ...4

Gambar 1.2. Lokasi pendirian pabrik dimetil tereftalat (DMT)... 9

Gambar 1.3. Reaksi esterfikasi asam tereftalat dengan metanol ...11

Gambar 2.1. Reaksi esterifikasi asam tereftalat dengan metanol...17

Gambar 2.2. Mekanisme reaksi pada permukaan katalis ...19

Gambar 2.3. Tata letak parbik dimetil tereftalat kapasitas 150.000 ton ...43

Gambar 2.4. Tata letak peralatan proses produksi parbik DMT ...46

Gambar 2.5. Diagram alir kualitatif parbrik dimetil tereftalat (DMT) ...47

Gambar 2.6. Diagram alir kuantitatif parbrik dimetil tereftalat (DMT) ...48

Gambar 4.1. Diagram Proses Pengolahan Air ...83

Gambar 6.1 Chemical Engineering Cost Index...125

(15)

xv DAFTAR TABEL

Tabel 1.1. Produsen industri PET resin di Indonesia ...2

Tabel 1.2. Data impor DMT di Indonesia tahun 2001 – 2012 ...3

Tabel 2.1. Data termodinamika ...21

Tabel 2.2. Neraca massa total ...30

Tabel 2.3. Neraca massa di sekitar alat vaporizer ...30

Tabel 2.4. Neraca massa di sekitar alat furnace ...30

Tabel 2.5. Neraca massa di sekitar alat sublimator ...31

Tabel 2.6. Neraca massa di sekitar alat reaktor ...31

Tabel 2.7. Neraca massa di sekitar alat desublimator ...31

Tabel 2.8. Neraca massa di sekitar alat kondensor ...32

Tabel 2.9. Neraca massa di sekitar alat kristalizer ...32

Tabel 2.10. Neraca massa di sekitar alat centrifugal filtration I ...33

Tabel 2.11. Neraca massa di sekitar alat mixer ...33

Tabel 2.12. Neraca massa di sekitar alat centrifugal filtration II...34

Tabel 2.13. Neraca massa di sekitar alat rotary dryer ...34

Tabel 2.14. Neraca massa di sekitar alat menara distilasi ...35

Tabel 2.15. Neraca panas di sekitar vaporizer (V-110) ...36

Tabel 2.16. Neraca panas di sekitar furnace (Q-110) ...36

Tabel 2.17. Neraca panas di sekitar Sublimator (B-110) ...36

Tabel 2.18. Neraca panas di sekitar reaktor (R-110) ...37

Tabel 2.19. Neraca panas di sekitar Desublimator (B-111) ...37

Tabel 2.20. Neraca panas di sekitar Kondensor (E-120) ...37

Tabel 2.21. Neraca panas di sekitar Kristalizer (H-110) ...38

Tabel 2.22. Neraca panas di sekitar Mixer (M-120) ...38

Tabel 2.23. Neraca panas di sekitar Rotary Dryer (B-120) ...38

Tabel 2.24. Neraca panas di sekitar Menara Distilasi (D-110) ...39

Tabel 2.25. Neraca panas di sekitar Heat Exchanger (E-210) ...39

(16)

xvi

Tabel 5.1. Tabel Pembagian shift kerja ...111

Tabel 5.2. Tugas dan Keahlian ...114

Tabel 6.1. Tabel indeks harga alat tahun 1990 – 2002...124

Tabel 6.2. Tabel indeks harga alat tahun 2003 – 2010...124

Tabel 6.3. Fixed Capital Invesment ...127

Tabel 6.4. Working Capital Investment...127

Tabel 6.5. Direct Manufacturing Cost (DMC) ...128

Tabel 6.6.Indirect Manufacturing Cost (DMC) ...128

Tabel 6.7. fixed Manufacturing Cost (DMC) ...128

Tabel 6.8 . General Expense (GM) ...129