LAPORAN
TUGAS PRANCANGAN PABRIK
PRARANCANGAN PABRIK FORMALDEHIDA
DARI METANOL DAN UDARA DENGAN PROSES SILVER
KAPASITAS 28.000 TON PER TAHUN
Disusun sebagai Salah Satu Syarat untuk Memeroleh Gelar Kesarjanaan Strata 1 Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta Oleh :
Adhen Hatari Akhwan
D 500 100 043 Dosen Pembimbing :
1. Ir. Haryanto AR, M.S.
2. Ir. Herry Purnama, M.T., Ph.D.
JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
SURAKARTA
ii
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA FAKULTAS TEKNIK
JURUSAN TEKNIK KIMIA
Nama : Adhen Hatari Akhwan NIM : D 500 100 043
Judul TPP : Prarancangan Pabrik Formaldehida dari Metanol dan Udara dengan Proses Silver Kapasitas 28.000 ton per tahun Dosen Pembimbing : 1. Ir. Haryanto AR., M.S.
2. Ir. Herry Purnama, M.T., Ph.D.
Surakarta, Desember 2014
Menyetujui :
Dosen Pembimbing I Dosen Pembimbing II
Ir. Haryanto AR., M.S. Ir. Herry Purnama, M.T., Ph.D. NIP. 196307051990031002 NIK.664
Mengetahui :
Dekan Fakultas Teknik Ketua Jurusan Teknik Kimia
Ir. Sri Sunarjono, M.T., Ph.D. Rois Fatoni, S.T., M.Sc., Ph.D.
iii
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA FAKULTAS TEKNIK
JURUSAN TEKNIK KIMIA
PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR
Saya yang bertanda tangan di bawah ini :
Nama : Adhen Hatari Akhwan NIM : D 500 100 043
Program Studi : Teknik Kimia
Judul Tugas Akhir : Prarancangan Pabrik Formaldehida dari Metanol dan Udara dengan Proses Silver Kapasitas 28.000 ton per tahun.
Menyatakan dengan sebenarnya bahwa hasil Tugas Akhir yang saya buat dan serahkan ini merupakan hasil karya saya sendiri, kecuali kutipan-kutipan dan ringkasan-ringkasan yang semuanya telah saya cantumkan sumbernya. Apabila Tugas Akhir ini merupakan plagiat dan atau penelitian karya ilmiah milik orang lain, maka saya siap menerima sanksi baik secara akademis maupun hukum.
Surakarta, 1 Desember 2014 Yang membuat pernyataan,
iv INTISARI
Formaldehida merupakan senyawa dari gugus aldehida yang paling sederhana namun memiliki nilai yang cukup strategis dalam dunia industri kimia. Formaldehida banyak digunakan dalam industri kimia sebagai bahan pengawet, desinfektan, bahan setengah jadi dalam pembuatan pupuk urea formaldehida, melamin formaldehida, dan fenol formaldehida. Bahan baku pembuatan formaldehida tergolong sangat mudah didapatkan di Indonesia. Di daerah kawasan industri Bontang, Kalimantan Timur, terdapat produsen metanol yang memiliki kapasitas produksi 660.000 ton per tahun yaitu PT Kaltim Methanol Indonesia. Hal ini menjadi peluang untuk mendirikan pabrik formaldehida karena pangsa pasar yang mumpuni serta ketersediaan bahan baku yang ready stock.
Pendirian pabrik formaldehida ini direncanakan akan didirikan di kawasan industri Bontang, Kalimantan Timur, dengan proses silver kapasitas 28.000 ton per tahun pada tahun 2018.
Pembuatan formaldehida dengan proses silver dibagi menjadi tiga tahap, yaitu proses penguapan dan pemanasan bahan baku, proses reaksi, dan proses pelarutan produk. Proses penguapan terjadi dalam vaporizer. Metanol sebanyak 1.687,87 kg/jam diuapkan kemudian dicampur dalam mixing valve bersama udara sebanyak 2933.99 kg/jam setelah itu dilakukan preheating sebelum dinaikkan suhunya menjadi 7500C dalam furnace. Pada tekanan atmosferis, 1,01 atm, dan suhu 7500C terjadi reaksi oksidasi methanol dalam reaktor dengan bantuan katalis
silver. Reaksi yang terjadi dalam reaktor berupa reaksi eksotermis,
non-isothermal, dan non-adiabatic dengan pendingin molten salt. Produk keluaran
reaktor bersuhu 331,220C kemudian didinginkan hingga dew point sehingga memenuhi syarat pelarutan dalam absorber. Di dalam absorber produk formaldehida yang terbentuk dilarutkan dengan air sebanyak 1.476,08 kg/jam. Hasil bawah absorber berupa larutan formaldehida dengan kadar 37% berat sebanyak 3.535,35 kg/jam dan hasil atas absorber berupa gas tak terlarut,O2, N2,
H2 serta CH2O, CH3OH, H2O yang menguap sebanyak 2.816,98 kg/jam.
Pabrik formaldehida ini direncanakan beroperasi selama 330 hari/tahun dengan jumlah karyawan sebanyak 110 orang. Total air yang digunakan pabrik sebesar 12.676,74 kg/jam serta steam yang digunakan sebesar 1.486,26 kg/jam. Analisa ekonomi pabrik formaldehida dengan Fixed capital investment (FCI) Rp. 117.797.719.315 serta Working capital (WC) sebesar Rp. 34.064.205.007 memiliki keuntungan sebelum pajak sebesar Rp. 26.305.110.482 per tahun, serta keuntungan sesudah pajak mencapai angka Rp. 19.728.832.861 per tahun. Return
on investment (ROI) pabrik sebelum pajak 22,33% dan 16,75% sesudah pajak.
Pay out time (POT) sebelum pajak selama 3,09 tahun dan 3,74 tahun setelah
pajak. Break even point (BEP) pabrik sebesar 49.91% dan Shut down point (SDP) sebesar 24,55%. Discounted cash flow (DCF) pabrik sebesar 29.01%. Berdasarkan data analisa kelayakan ekonomi tersebut, dapat disimpulkan pabrik memenuhi kriteria kelayakan ekonomi dan layak untuk didirikan.
v
MOTTO DAN PERSEMBAHAN
Jika Harus Jadi Maka Jadilah..
Terus berlari meski tak secepat saat kau memulai start.
Tidak ada yang kebetulan di dunia ini maka lakukanlah yang terbaik.
vi
KATA PENGANTAR
Puji syukur kehadirat Alloh SWT yang telah memberikan nikmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir “Prarancangan Pabrik Formaldehida dari Metanol dan Udara dengan Proses Silver Kapasitas 28.000 Ton Per Tahun” sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan studi Strata 1 Teknik Kimia Universitas Muhammadiyah Surakarta. Dengan adanya tugas akhir serta penyusunan laporan diharapkan penulis dapat menerapkan ilmu yang diperoleh di bangku kuliah, terampil, serta memiliki wawasan luas tentang sektor industri kimia di Indonesia. Dalam penulisan laporan ini, penulis mengucapkan terima kasih kepada:
1. Kedua orang tua dan kerabat yang telah memberikan semangat dan bantuan, baik secara material dan spiritual.
2. Bapak Rois Fatoni, S.T., M.Sc., Ph.D. selaku Ketua Jurusan Teknik Kimia Universitas Muhammadiyah Surakarta.
3. Bapak Ir. Haryanto AR., M.S. selaku pembimbing 1 dan Bapak Ir. Herry Purnama, M.T., Ph.D. selaku dosen pembimbing 2 yang selama ini telah meluangkan waktunya untuk memberikan pengarahan, sumbangsih pikiran, dan saran selama penelitian dan penyusunan laporan dilaksanakan.
vii
Akhir kata, tak ada gading yang tak retak, penulis menyadari bahwa laporan tugas akhir ini masih jauh dari kesempurnaan, baik dalam penulisan maupun penyajiannya, untuk itu penulis sangat mengharapkan kritik dan saran yang membangun. Semoga laporan tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi semua pihak yang membutuhkan.
Surakarta, 17 Nopember 2014
viii
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ... i
HALAMAN PERSETUJUAN ... ii
PERNYATAAN KEASLIAN ... iii
INTISARI ... iv
1.2.1 Prediksi kebutuhan formaldehida ... 2
1.2.2 Ketersediaan bahan baku ... 4
1.2.3 Kapasitas pabrik formaldehida ... 4
1.3 Pemilihan Lokasi Pabrik ... 5
1.3.1 Letak sumber bahan baku ... 5
1.3.2 Letak daerah pemasaran ... 5
1.3.3 Fasilitas pengangkutan ... 6
1.3.4 Tenaga kerja ... 6
1.3.5 Kebijakan pemerintah ... 6
1.3.6 Sumber tenaga listrik dan air ... 7
1.4 Tinjauan Pustaka ... 7
1.4.1 Macam-macam proses pembuatan formaldehida ... 7
1.4.2 Pemilihan proses ... 9
1.4.3 Kegunaan produk ... 10
1.4.4 Sifat fisis dan kimia bahan baku dan produk... 11
ix
2.1.1 Spesifikasi bahan baku ... 15
2.1.2 Spesifikasi bahan pembantu ... 16
2.1.3 Spesifikasi produk ... 16
2.2 Konsep Reaksi ... 17
2.2.1 Dasar reaksi ... 17
2.2.2 Pemakaian katalis... 17
2.2.3 Mekanisme reaksi ... 18
2.2.4 Tinjauan kinetika reaksi ... 20
2.2.5 Tinjauan termodinamika ... 20
2.3 Langkah-langkah Proses ... 21
2.3.1 Tahap penguapan dan pemanasan bahan baku ... 21
2.3.2 Tahap reaksi ... 22
2.3.3 Tahap pelarutan produk ... 22
2.4 Diagram Alir Neraca Massa dan Neraca Panas... 23
2.4.1 Neraca massa ... 23
2.4.2 Neraca panas ... 24
2.5 Tata Letak Pabrik dan Peralatan ... 31
2.5.1 Tata letak pabrik ... 31
2.5.2 Tata letak peralatan ... 32
BAB III SPESIFIKASI PERALATAN PROSES 3.1 Rektor ... 38
3.2 Absorber ... 39
3.3 Tangki Penyimpanan Metanol... 40
x
3.12Accumulator Molten Salt ... 47
3.13Cooler ... 47
3.14Tangki Penyimpanan Formaldehida ... 48
3.15Pompa ... 49
3.16Pompa ... 50
3.17Pompa ... 50
3.18Pompa ... 51
3.19Pompa ... 52
BAB IV UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM 4.1 Unit Pendukung Proses (Utilitas) ... 53
4.1.1Unit penyediaan air dan pengolahan air ... 54
4.1.2Unit penyediaan steam ... 63
4.2.2 Program kerja laboratorium ... 68
4.2.3 Laboratorium pengamatan ... 68
4.2.4 Laboratorium analitik ... 68
4.2.5 Laboratorium penelitian, pengembangan, dan perlindungan lingkungan ... 69
4.2.6 Laboratorium analisa air ... 69
4.2.7 Peralatan laboratorium ... 70
4.3 Keselamatan dan Kesehatan Kerja... 70
4.4 Spesifikasi Alat Utilitas ... 72
BAB V MANAJEMEN PERUSAHAAN 5.1 Bentuk Perusahaan ... 88
5.2 Struktur Organisasi ... 89
5.2.1 Pemegang saham ... 89
xi
5.2.3 Direktur ... 89
5.2.4 Kepala Bidang ... 90
5.2.5 Staff Ahli ... 90
5.2.6 Penelitian dan pengembangan ... 91
5.2.7 Kepala seksi ... 91
5.3 Sistem Kepegawaian dan Sistem Gaji... 94
5.4 Pembagian Jam Kerja Karyawan ... 94
5.4.1 Karyawan non shift ... 95
5.4.2 Karyawan shift ... 95
5.5 Penggolongan Jabatan, Jumlah Karyawan, dan Gaji ... 96
5.6 Kesejahteraan Karyawan ... 98
5.6.1 Tunjangan ... 98
5.6.2 Cuti ... 98
5.6.3 Pakaian kerja... 98
5.6.4 Pengobatan ... 98
5.6.5 Asuransi tenaga kerja (ASTEK) ... 98
5.7 Kesehatan dan Keselamatan Kerja... 99
5.8 Manajemen Produksi ... 100
5.8.1 Perencanaan produksi... 100
5.8.2 Pengendalian produksi ... 101
BAB VI ANALISIS EKONOMI 6.1 Perhitungan analisa ekonomi meliputi : ... 104
xii
6.3.4 Shut down point (SDP) ... 114 6.3.5 Discounted cash flow(DCF) ... 114 DAFTAR PUSTAKA
xiii
DAFTAR TABEL
Tabel 1. Kebutuhan Impor Formaldehid di Indonesia ... 2
Tabel 2. Daftar Pabrik Produsen Formaldehid di Indonesia ... 4
Tabel 3. Data Panas Pembentukan ... 20
Tabel 23. Konsumsi Listrik untuk Keperluan Utilitas ... 64
Tabel 24. Sistem Pembagian Kerja ... 96
Tabel 25. Penggolongan Jabatan, Jumlah Karyawan, dan Gaji ... 96
Tabel 26. Cost Index Chemical Plant... 107
Tabel 27. Total Fixed Capital Investment ... 109
Tabel 28. Working Capital ... 110
xiv
Tabel 30. General Expenses ... 111
Tabel 31. Fixed Cost ... 113
Tabel 32. Variable Cost ... 113
xv
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1. Grafik Impor Formaldehid di Indonesia Tahun 1999-2014 ... 3 Gambar 2. Rumus lewis formaldehida ... 17 Gambar 3. Diagram Alir Kualitatif Pabrik Formaldehida dari
Metanol dan Udara dengan Proses Silver ... 29 Gambar 4. Diagram Alir Kuantitatif Pabrik Formaldehida dari
Metanol dan Udara dengan Proses Silver ... 30 Gambar 5. Tata Letak Pabrik Pabrik Formaldehida dari
Metanol dan Udara dengan Proses Silver (Tampak Atas) ... 35 Gambar 6. Tata Letak Alat-Alat Proses Pabrik Formaldehida dari
Metanol dan Udara dengan Proses Silver (Tampak Atas) ... 36 Gambar 7. Tata Letak Alat-Alat Proses Pabrik Formaldehida dari
Metanol dan Udara dengan Proses Silver ... 37 Gambar 8. Struktur Organisasi Perusahaan ... 107 Gambar 9. Hubungan Tahun dengan Cost Index ... 112 Gambar 10. Kelayakan Analisis Ekonomi Pabrik Formaldehida dari
Metanol dan Udara dengan Proses Silver ... 115 Gambar 11.Komulatif Cash Flow Terhadap Waktu Pabrik Formaldehida
