i
PRARANCANGAN
PABRIK POLISTIRENA
DENGAN PROSES POLIMERISASI LARUTAN
KAPASITAS 75.000 TON/TAHUN
Diajukan Guna Melengkapi Persyaratan dalam Menyelesaikan Pendidikan Tingkat Strata Satu di Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta
Oleh:
Nurhayati
D 500 120 069
Dosen Pembimbing:
1.
Ir. Haryanto, A.R., M.S.
2.
M. Mujiburohman, S.T., M.T., Ph.D.
JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
SURAKARTA
iv
INTISARI
Polistirena banyak digunakan sebagai bahan baku dalam industri kabel, botol, pipa, furniture, serta produk lain yang terbuat dari plastik. Pabrik polistirena ini diharapkan dapat memenuhi kebutuhan dalam negeri dan mengurangi jumlah impor dari negara lain. Pabrik ini direncanakan beroperasi selama 330 hari/tahun dengan kapasitas produksi 75.000 ton/tahun. Bahan baku utama yang dibutuhkan adalah stirena monomer 106.714,2860 ton/tahun, etil benzena 6.289,3200 ton/tahun dan benzoil peroksida 93,5855 ton/tahun. Lokasi pabrik polistirena ini direncanakan akan didirikan di Cilegon, Banten pada tahun 2019. Kebutuhan air di pabrik ini didapatkan dari sungai Cidanau sedangkan untuk kebutuhan energi listrik didapatkan dari PLN dan generator.
Proses pembuatan polistirena ini dilakukan dengan metode polimerisasi larutan. Proses pembuatannya yaitu dengan cara mereaksikan stirena monomer dengan initiator benzoil peroksida dalam Reaktor Alir Tangki Berpengaduk (RATB) yang dilengkapi dengan jaket pendingin dan berlangsung pada kondisi tekanan 1 atm dan suhu 900C. Selanjutnya, digunakan flash drum bentuk vertikal untuk memisahkan fase uap dan cairan dari hasil keluaran reaktor. Produk polistirena yang keluar sebagai hasil bawah flash drum dimasukkan ke dalam extruder untuk membentuk lelehan polistirena menjadi polistirena berbentuk pellet berukuran 1/8 in; sedangkan, produk atas flash drum akan digunakan kembali sebagai umpan recycle.
Hasil analisis ekonomi terhadap prarancangan pabrik polistirena
diperoleh bahwa total investasi (Total Capital Investment) sebesar Rp478.529.711.199 dan total biaya produksi (Production Cost)
Rp1.776.680.105.595. Dari analisis kelayakan diperoleh hasil ROI (Return on Investment) sebelum pajak 38,88% dan sesudah pajak 29,16%. POT (Pay Out Time) sebelum pajak 2,05 tahun dan sesudah pajak 2,55 tahun, BEP (Break Even Point) 44,30%, SDP (Shut Down Point) 25,68% dan DCF (Discounted Cash Flow) sebesar 30,51%. Berdasarkan pertimbangan hasil analisis tersebut maka pabrik polistirena dengan kapasitas 75.000 ton/tahun ini layak untuk dikaji lebih lanjut.
v
ABSTRACT
Polystyrene is widely used as raw materials in the cable industry, bottles, pipes, furniture and other products made of plastic. Polystyrene factory is expected to meet domestic demand and reduce the amount of imports from other countries. The factory is planned to operate for 330 days/year with a production capacity of 75.000 tons/year. The main raw materials required are styrene monomer 106,714.2860 tons/year ethyl benzene 6289.3200 tons/year and benzoyl peroxide 93.5855 tons/year. Location polystyrene plant is planned to be established in Cilegon, Banten in 2019. The need for water in the plant is derived from the river Cidanau while the electrical energy needs obtained from the PLN and generator.
The process of making polystyrene is done by solution polymerization method. The manufacturing process is by reacting styrene monomer with the initiator benzoyl peroxide in a stirred tank reactor flow (RATB) equipped with a cooling jacket and takes place at 1 atm pressure conditions and a temperature of 90°C. Next, use a flash drum to separate vertical form vapor and liquid phase of the reactor output. Polystyrene product that comes out as a result of lower flash drum incorporated into the extruder to form a molten polystyrene into a pellet-shaped polystyrene measuring 1/8 in; whereas, the product on flash drum will be reused as recycle feed.
The results of economic analysis of the plant design polystyrene showed that the total investment (Total Capital Investment) of Rp478.529.711.199 and total costs of production (Production Cost) Rp1.776.680.105.595. From feasibility analysis results obtained ROI (Return on Investment) before tax after tax 38.88% and 29.16%. POT (Pay Out Time) before tax after tax of 2.05 years and 2.55 years, BEP (Break Even Point) 44.30%, SDP (Shut Down Point) 25.68% and DCF (Discounted Cash Flow) of 30.51%. Based on consideration of the results of the analysis, it polystyrene plant with a capacity of 75.000 tons/year of this deserves to be studied further.
vi
MOTTO
Sesuatu akan menjadi kebanggaan, Jika sesuatu itu dikerjakan, Dan bukan hanya dipikirkan. Sebuah cita-cita akan menjadi kesuksesan, Jika kita awali dengan bekerja untuk mencapainya.
vii
PERSEMBAHAN
Segala puji syukur selalu tercurah kepada-Mu Yaa Allah atas segala nikmat dan karunia-Mu penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini.
Tugas akhir ini saya persembahkan untuk:
1. Ibu, Bapak, kakak dan adik tercinta yang telah memberikan dukungan dan semangat sehingga saya bisa menyelesaikan tugas akhir ini.
2. Partner Penelitian saya sekaligus orang special saya yang sudah menemani selama 3 tahun lebih ini baik suka maupun duka.
3. Partner TPP saya Dela Nayomi, terima kasih telah menjadi partner TPP ku. Terima kasih untuk kesabaran, persahabatan dan kerjasamanya untuk menyelesaikan tugas akhir ini. Maaf jika sikap atau perkataanku ada yang menyakiti.
viii
KATA PENGANTAR
Syukur Alhamdulillah, segala puji hanya bagi Allah SWT, hanya karena rahmat dan hidayah – NYA , penulis akhirnya dapat menyelesaikan penyusunan laporan Tugas Akhir dengan judul “Prarancangan Pabrik Polistirena dari Stirena Monomer Kapasitas 75.000 Ton/Tahun”.
Dalam penyusunan tugas akhir ini penulis memperoleh banyak bantuan baik berupa dukungan moral maupun spiritual dari berbagai pihak. Oleh karena itu sudah sepantasnya penulis mengucapkan terima kasih kepada:
1. Ir. Haryanto A.R., M.S. selaku dosen pembimbing I dan M. Mujiburohman, S.T., M.T., Ph.D. selaku dosen pembimbing II atas bimbingan dan bantuannya dalam penulisan tugas akhir.
2. Dosen penguji dalam ujian pendadaran tugas akhir “Prarancangan Pabrik Polistirena dari Stirena Monomer Kapasitas 75.000 Ton/Tahun”.
3. Segenap civitas akademika, atas semua bantuannya.
4. Kedua orang tua dan keluarga atas dukungan, doa, materi, dan semangat yang senantiasa diberikan tanpa kenal lelah.
5. Teman - teman seperjuangan teknik kimia 2012.
Penulis menyadari bahwa laporan tugas akhir ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu penulis membuka diri terhadap segala saran dan kritik yang membangun. Semoga laporan tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi penulis dan pembaca sekalian.
Surakarta, Oktober 2016
ix
1.1 Latar Belakang Pendirian Pabrik ... 1
1.2 Penentuan Kapasitas Perancangan ... 2
1.3 Penentuan Lokasi Pabrik ... 5
2.1.2 Spesifikasi Bahan Pembantu ... 17
2.1.3 Spesifikasi Produk ... 17
2.2 Konsep Proses ... 18
2.2.1 Dasar Reaksi ... 18
2.2.2 Tinjauan Termodinamika ... 20
x
2.5 Tata Letak Pabrik dan Peralatan Proses ... 36
2.5.1 Tata Letak Pabrik ... 36
2.5.2 Tata Letak Peralatan Proses ... 40
BAB III SPESIFIKASI PERALATAN PROSES ... 43
3.1 Spesifikasi Alat Utama ... 43
3.1.1 Mixer ... 43
3.1.2 Reaktor ... 44
3.1.3 Flash Drum ... 45
3.1.4 Extruder... 45
3.2 Spesifikasi Alat Penunjang ... 46
3.2.1 Tangki Stirena Monomer ... 46
3.2.10 Silo Penyimpanan Benzoil Peroksida ... 51
3.2.11 Belt Conveyor-02 ... 52
3.2.12 Bucket Elevator-02 ... 52
3.2.13 Silo Penyimpanan Polistirena ... 53
3.2.14 Pompa-01 ... 53
xi
3.2.16 Pompa-03 ... 54
3.2.17 Pompa-04 ... 55
3.2.18 Pompa-05 ... 55
3.2.19 Pompa-06 ... 56
BAB IV UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM... 57
xii
5.5.1 Karyawan Tetap ... 101
5.5.2 Karyawan Harian ... 101
5.5.3 Karyawan Borongan... 101
5.6 Penggolongan Jabatan, Jumlah Karyawan, dan Gaji ... 102
5.7 Kesejahteraan Sosial Karyawan ... . 103
5.8 Keselamatan dan Kesehatan Kerja ... 104
BAB VI ANALISIS EKONOMI ... 106
6.4.2 Working Capital Investment (WCI) ... 112
6.4.3 Total Capital Investment (TCI) ... 112
6.4.4 Direct Manufacturing Cost (DMC) ... 113
6.4.5 Indirect Manufacturing Cost (IMC) ... 113
6.4.6 Fixed Manufacturing Cost (FMC) ... 113
6.4.7 Total Manufacturing Cost (TMC) ... 114
6.4.8 General Expense ... 114
6.4.9 Total Production Cost (TPC) ... 114
6.4.10Perhitungan Keuntungan ... 115
6.4.11Analisis Kelayakan ... 115
xiii
xiv
DAFTAR TABEL
Tabel 1. Data Impor Polistirena di Indonesia ……… 2
Tabel 2. Data Produksi Polistirena di Dunia...……….. 4
Tabel 3. Perbandingan Proses Pembuatan Polistirena ... 9
Tabel 4. Neraca Massa pada Mixer…………..………..……… 27
Tabel 14. Neraca Panas pada Condenser ……….………32
Tabel 15. Neraca Panas pada Extruder ……… 33
Tabel 16. Neraca Panas Masuk Overall ……… 34
Tabel 17. Neraca Panas Keluar Overall ……… 35
Tabel 18. Perincian Luas Tanah Bangunan………39
Tabel 19. Kebutuhan Air Pendingin …..……… 61
Tabel 20. Kebutuhan Air untuk Steam ……….. 62
Tabel 21. Jumlah Total Kebutuhan Air ………. 65
Tabel 22. Kebutuhan Listrik Proses ……..………. 80
Tabel 23. Kebutuhan Listrik Utilitas ………. 81
Tabel 24. Jumlah Lumen ……..……… 82
Tabel 25. Total Kebutuhan Listrik ……….……… 84
Tabel 26. Jadwal Pembagian Kelompok Shift ….………100
Tabel 27. Jadwal Pembagian Kelompok Shift Lanjutan ………..………101
Tabel 28. Perincian Golongan, Kualifikasi, Jumlah Dana Gaji Karyawan ..…..102
xv
Tabel 30. Total Fixed Capital Investment ………..…………...112
Tabel 31. Working Capital Investment………112
Tabel 32. Total Capital Investment …….………...… 112
Tabel 33. Direct Manufacturing Cost………..113
Tabel 34. Indirect Manufacturing Cost ……….………..113
Tabel 35. Fixed Manufacturing Cost ……….113
Tabel 36. Total Manufacturing Cost ………114
Tabel 37. General Expense ………….……….………..114
Tabel 38. Total Penjualan Produk ………….………...114
Tabel 39. Fixed Cost ……….…... 117
Tabel 40. Variable Cost ……..………. 117
Tabel 41. Regulated Cost ……….……….117
Tabel 42. Analisis Kelayakan ………..………119
xvi
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1. Grafik Impor Polistirena di Indonesia ………….……… 3
Gambar 2. Diagram Alir Kualitatif ………..……… 23
Gambar 3. Diagram Alir Kuantitatif ……… 24
Gambar 4. Tata Letak Pabrik ... 40
Gambar 5. Tata Letak Alat ... 42
Gambar 6. Diagram Alir Pengolahan Air Sungai ……..………. 59
Gambar 7. Blok Diagram Proses Pengolahan Limbah ..………. 89
Gambar 8. Struktur Organisasi Pabrik ………….………. 93
Gambar 9. Chemical Engineering Cost Index ………….……….. 108
Gambar 10. Analisis Kelayakan Ekonomi Pabrik Polistirena …….………….. 119
