TUGAS AKHIR
PRARANCANGAN PABRIK PROPILEN GLIKOL DARI PROPILEN OKSIDA DAN AIR KAPASITAS 50.000 TON PER TAHUN
Diajukan untuk Memenuhi Persyaratan Meraih Gelar Sarjana Teknik Strata Satu pada Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta
Oleh : Andy Wijatmiko
D 500 100 002
Dosen Pembimbing 1. Dr. Ahmad M. Fuadi.
2. M. Mujiburohman Ph.D
JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
iv
INTISARI
Prarancangan pabrik propilen glikol dimaksudkan untuk memenuhi kebutuhan propilen glikol dalam negeri dan tidak menutup kemungkinan untuk diekspor. Dengan tujuan tersebut maka dilakukan perancangan pabrik propilen glikol dengan kapasitas 50.000 ton/tahun. Prarancangan pabrik propilen glikol direncanakan dibangun di Tuban, Jawa Timur dengan pertimbangan dekat dengan transportasi darat, laut dan udara, selain itu dekat sumber air, tenaga kerja, bahan baku dan mudah dalam perijinan pendirian pabrik.
Dalam prarancangan pabrik propilen glikol ini, propilen glikol dibuat melalui reaksi hidrasi propilen oksida dan air dengan katalis asam sulfat. Proses produksi propilen glikol dilakukan di dalam Reaktor Alir Tangki Berpengaduk (RATB). Reaksi terjadi pada fase cair, suhu 32ºC dan tekanan 1 atm serta berlangsung secara eksotermis. Untuk menjaga suhu operasi, reaktor dilengkapi pendingin koil dengan cairan pendingin chilled water. Pemurnian propilen glikol dilakukan dengan proses dekantasi dan destilasi sehingga diperoleh produk propilen glikol dengan kemurnian 99,95%.
Dari hasil analisis ekonomi diperoleh hasil yaitu keuntungan sesudah pajak sebesar Rp. 237.195.617.888. Percent Return On Investment (ROI) sebelum pajak sebesar 57,00% dan setelah pajak sebesar 39,90%. Pay Out Time (POT) sebelum pajak sebesar 1,49 tahun sedangkan setelah pajak sebesar 2 tahun. Break Even Point
(BEP) sebesar 41,57%, dan Shut Down Point (SDP) sebesar 26,29%. Discounted Cash Flow (DCF) sebesar 48,85%. Berdasarkan data di atas maka pabrik propilen glikol dari propilen oksida dan air ini layak untuk didirikan.
v
PERSEMBAHAN
Bismillahrrahmanirrahim,
Alhamdulillahirabbil’alamin, segala puji syukur bagi Allah SWT atas segala rahmat
dan nikmat untuk hidup sebagai hamba-Nya dalam Islam dan Iman. Shalawat serta
salam semoga dapat kita persembahkan kepada Baginda Muhammad SAW, beserta
segenap keluarga, sahabat dan pengikut setia beliau hingga hari kemudian.
Untuk kedua pahlawanku, ayahanda dan ibunda, guru yang mengajariku tentang makna
kehidupan, yang mebantuku mewujudkan segala mimpiku hidupku, yang selalu
menyelipkan namaku dalam setiap do’anya. ”Ya Allah, sayangilah kedua orang tuaku
sebagaimana mereka menyayangiku, berikanlah kesehatan dan panjang umur, dan
ijinkanlah kami selalu hidup dalam ridho-Mu”. Terimakasih ayah, ibu, terimakasih
untuk semua kasih sayang, dukungan, dan kepercayaan untuk anakmu ini. anakmu ini
meminta ma’af karena baru bisa mempersembahkan karya ini sebagai wujud terimaksih atas
setiap butir keringat perjuangan panjangmu.
Bapak dan ibu tercinta, semoga setiap tetes keringat dan setiap do’a mu terwujud dalam
keberhasilanku dan kebahagian kebahagiaan kita semua di hari nanti, Amin..
Untuk angga, ibram, wijay, firman, kalian adalah keluarga keduaku, terimakasih untuk
waktu kalian bersamaku. Untuk tri, dika, sari, tya, nurul, erna, tina, tidak tahu apa yang
kalian pikirkan tentangku, namun kalian adalah teman terbaikku. Dan untuk kalian
semua terimakasih untuk semuanya, terimakasih untuk setiap tawa dan canda kalian.
Teman-teman Teknik Kimia angkatan 2010, teman seperjuangan, sudah 4 tahun kita
bersama dalam canda dan tawa, ayo tetap semangat, untuk yang sudah lulus mari semangat
kerja, untuk yang belum ayo semangat untuk cepet lulus....
vi
MOTTO
Do you work, don’t be stupid!!!!
Think positively, network well, exercise daily, eat healthy, work hard, stay strong, build faith, worry less, read more, be happy, volunteer freely,....
If you never failed, you never tried anything new
Hidupku bukan tentang apa yang dia, mereka dan kamu katakan, tapi tentang apa yang Rosullullah ajarkan dan Allah SWT ridhoi.
Jangan jadi orang yang merasa bisa, tapi jadilah orang yang bisa merasa.
“ Pendapatku ini benar, tetapi mungkin mengandung kesalahan. Adapun
vii
KATA PENGANTAR
Assalamu’alaikum Wr. Wb.
Puji syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT atas limpahan rahmat,
taufik dan hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir dengan
judul “Prarancangan Pabrik Propilen Glikol dari Propilen Oksida dan Air Kapasitas 50.000 Ton per Tahun”.
Tugas Prarancangan Pabrik merupakan salah satu syarat yang wajib
ditempuh untuk menyelesaikan program strata 1 di Jurusan Teknik Kimia, Fakultas
Teknik, Universitas Muhammadiyah Surakarta.
Pada kesempatan ini, penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada
pihak-pihak yang telah memberikan dukungan, bimbingan, dan bantuan hingga
terselesaikannya laporan tugas akhir ini. Adapun pihak-pihak tersebut, antara lain:
1. Rois Fatoni. Ph.D. selaku Ketua Jurusan Teknik Kimia, Universitas
Muhammadiyah Surakarta.
2. Dr. Ahmad M. Fuadi, sebagai dosen pembimbing I dan M. Mujiburohman
Ph.D., sebagai pembimbing II yang telah memberikan arahan dan bimbingan
kepada penulis sehingga penulis dapat menyusun laporan ini.
3. Seluruh dosen dan staf Teknik Kimia Universitas Muhammadiyah Surakarta.
4. Rekan-rekan mahasiswa Teknik Kimia Universitas Muhammadiyah Surakarta
angkatan 2009, 2010 dan 2011 yang telah membantu dalam pelaksanaan tugas
ini.
Penulis menyadari adanya keterbatasan dalam penyusunan laporan ini.
Besar harapan penulis akan adanya saran dan kritik yang membangun guna
kesempurnaan laporan ini. Penyusun berharap semoga laporan ini bermanfaat bagi
semua pihak yang membaca. Wassalamu’alaikum Wr. Wb.
Surakarta, 23 Desember 2014
viii
1.1. Latar Belakang Pendirian Pabrik…...1
1.2. Kapasitas Prarancangan Pabrik…...1
1.2.1. Kebutuhan propilen glikol di Indonesia...2
1.2.2. Kebutuhan propilen glikol di luar negeri…...3
1.2.3. Kapasitas rancang minimum…...4
1.3. Penentuan Lokasi Pabrik…...5
1.4. Tinjauan Pustaka…...7
1.4.1. Macam-macam proses…...7
1.4.2. Kegunaan produk…...8
1.4.3. Sifat bahan baku dan produk…...8
BAB II DESKRIPSI PROSES...14
2.1. Kemurnian Bahan Baku, Bahan Pembantu dan Produk…...14
2.2. Konsep Proses…...15
2.2.1. Kondisi operasi…...15
2.2.2. Mekanisme reaksi…...16
2.2.3. Tinjauan kinetika…...16
2.2.4. Tinjauan termodinamika…...17
2.3. Langkah Proses dan Diagram Alir Proses…...17
2.3.1. Langkah proses…...19
ix
2.3.3. Neraca massa dan neraca panas…...24
2.4. Layout Pabrik dan Tata Letak Peralatan…...31
2.4.1. Lay out pabrik ...31
2.4.2. Lay outperalatan…...35
BAB III SPESIFIKASI PERALATAN PROSES...37
3.1. Alat utama…...37
1. Spesifikasi mixer(M)…...37
2. Spesifikasi reactor...38
3. Spesifikasi menara destilasi 1 (MD-01)…...38
4. Spesifikasi netralizer(N)…...39
5. Spesifikasi rotary drum vacum filter(RDVF)…...40
6. Spesifikasi dekanter (D)…...41
7. Spesifikasi menara destilasi 2 (MD-02)…...41
3.2. Alat pendukung…...42
1. Spesifikasi heater MD-01 (HE-01)…...42
2. Spesifikasi heater MD-02 (HE-02)...43
3. Spesifikasi condensor MD-01 (Cd-01)…...44
11. Spesifikasi accumulator MD-01 (Acc-01)…...50
12. Spesifikasi accumulator MD-02 (Acc-02)…...50
13. Spesifikasi tangki penyimpanan propilen oksida (T-01 A & B)…...51
14. Spesifikasi tangki penyimpanan methanol (T-02)...51
x
16. Spesifikasi tangki penyimpanan natrium hidroksida
(T-04)...52
17. Spesifikasi tangki penyimpanan propilen glikol (T-05)….53 18. Pompa…...53
BAB IV UNIT PENDUKUNG DAN LABORATORIUM...62
4.1. Unit Pendukung Proses…...62
4.1.1. Unit penyediaan dan pengolahan air…...64
4.1.2. Cooling water…...71
4.1.3. Demineralized water…...75
4.1.4. Unit penyediaan steam…...80
4.1.5. Unit penyediaan listrik…...81
4.1.6. Unit penyediaan bahan bakar…...83
4.1.7. Unit udara tekan…...84
4.1.8. Unit pengolahan limbah…...84
4.2. Unit Laboratorium…...85
BAB V MANAJEMEN PERUSAHAAN...87
5.1. Bentuk Perusahaan…...87
5.2. Struktur Organisasi…...87
5.2.1. Pemegang saham…...90
5.2.2. Direktur…...90
5.2.3. Dewan komisaris…...91
5.2.4. Kepala bagian…...91
5.2.5. Karyawan…...93
5.2.6. Sekretaris…...94
5.2.7. Staf ahli…...94
5.3. Sistem Kepegawaian dan Sistem Gaji…...94
5.3.1. Sistem kepegawaian…...94
5.3.2. Pembagian jam kerja karyawan…...95
5.3.3. Sistem gaji…...97
5.4. Kesejahteraan Karyawan…...101
xi
5.5.1. Perencanaan produksi…...102
5.5.2. Pengendalian proses…...103
BAB VI ANALISIS EKONOMI...105
6.1. Perhitungan Biaya…...107
6.1.1. Capital investment…...107
6.1.2. Manufacturing cost…...108
6.1.3. General expenses…...108
6.1.4. Analisis kelayakan…...108
6.2. Fixed Capital Investment…...110
6.3. Working Capital…...111
6.4. Manufacturing Cost…... 111
6.5. General Expenses…...112
6.6. Analisis Kelayakan…...112
6.6.1. Return on investment(ROI)…...112
6.6.2. Pay out time(POT)…...113
6.6.3. Break even point(BEP)…...113
6.6.4. Shut down point(SDP)…...114
6.6.5. Discounted cash flow (DCF)...115
BAB VII…...116
DAFTAR PUSTAKA…...117
xii
DAFTAR TABEL
Tabel 1.1, Kebutuhan propilen glikol Indonesia tahun 2003-2013...2
Tabel 1.2,Data kapasitas produksi pabrik propilen glikol di luar negeri...5
Tabel 2.1, Harga ΔGof masing-masing komponen...17
Tabel 2.2,Harga ΔHof masing-masing komponen...18
Tabel 2.3, Neraca massa di sekitar mixer (M)...24
Tabel 2.4, Neraca massa di sekitar reaktor (R)...24
Tabel 2.5, Neraca massa di sekitar menara destilasi 1 (MD-01)...25
Tabel 2.6, Neraca massa di sekitar netralizer (N)...25
Tabel 2.7, Neraca massa di sekitar rotary drum vacum filter (RDVF)...26
Tabel 2.8, Neraca massa di sekitar dekanter (D)...26
Tabel 2.9, Neraca massa di sekitar menara destilasi 2 (MD-02)...26
Tabel 2.10, Neraca massa total...27
Tabel 2.11, Kapasitas panas zat cair (J/kmol K)...27
Tabel 2.12, Neraca panas di sekitar mixer (M)...28
Tabel 2.13, Neraca panas di sekitar reaktor (R)...28
Tabel 2.14, Neraca panas di sekitar menara destilasi 1 (MD-01)...29
Tabel 2.15, Neraca panas di sekitar netralizer (N)...29
Tabel 2.16, Neraca panas di sekitar rotary drum vacum filter (RVDF)...30
Tabel 2.17, Neraca panas di sekitar dekanter (D)...30
Tabel 2.18, Neraca panas di sekitar menara destilasi 2 (MD-02)...31
Tabel 2.19, Luas bangunan pabrik...33
Tabel 4.1, Kebutuhan air pendingin (kg/jam) ...69
Tabel 4.2, Kebutuhan air umpan boiler (kg/jam)...69
Tabel 4.3, Kation dan anion yang sering ditemui...75
Tabel 4.4, Data kebutuhan steam...80
Tabel 4.5, Kebutuhan listrik untuk umpan...81
Tabel 4.6, Konsumsi listrik untuk utilitas...82
Tabel 5.1, Pembagian shift karyawan ...96
xiii
Tabel 6.1, Cost index chemical plant (Peter, 2003)...106
Tabel 6.2, Fixed Capital Investment...110
Tabel 6.3, Working Capital...111
Tabel 6.4 Manufacturing Cost...111
Tabel 6.5, General Expenses...112
Tabel 6.6, Fixed Cost...113
Tabel 6.7, Variable cost...113
xiv
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.1, Grafik kebutuhan propilen glikol di Indonesia...3
Gambar 1.2, Data kegiatan impor propilen glikol dunia tahun 2011 sampai dengan tahun 2014...4
Gambar 1.3, Persentase negara peng-impor propilen glikol pada tahun 2013...4
Gambar 2.1, Diagram alir kualitatif...21
Gambar 2.2, Diagram alir kuantitatif...22
Gambar 2.3, Diagram alir arus...23
Gambar 2.4, Tata letak bangunan pabrik...34
Gambar 2.5, Tata letak alat proses...36
Gambar 4.1, Diagram alir pengolahan air di utilitas...63
Gambar 5.1, Struktur organisasi...89
Gambar 6.1, Grafik hubungan tahun dengan cost index...107
