PRA RANCANGAN PABRIK PEMBUATAN N-BUTYL ASETAT DARI ASAM ASETAT DAN BUTADIENE DENGAN KAPASITAS 7.000 TONTAHUN TUGAS AKHIR Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan

(1)

PRA RANCANGAN PABRIK

PEMBUATAN N-

BUTYL

_{ASETAT DARI ASAM ASETAT}

DAN BUTADIENE

DENGAN KAPASITAS 7.000 TON/TAHUN

TUGAS AKHIR

Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan

Ujian Sarjana Teknik Kimia

Disusun Oleh :

MICHAEL LIM

NIM : 08 0405 025

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

(2)

(3)

KATA PENGANTAR

Segala puji syukur hanyalah milik Tuhan Yang Maha Kuasa yang atas rahmat

dan bimbingan-Nya, setiap hari menjadi anugerah terindah dalam hidup ini.

Demikianlah juga atas rahmat-Nya tugas akhir dengan judul “ Pra Rancangan Pabrik

Pembuatan N-Butyl Asetat dari Asam Asetat dan Butadiene dengan Kapasitas

Produksi 7.000 ton/tahun” dapat terselesaikan dengan baik.

Tugas akhir ini disusun untuk melengkapi tugas-tugas dan merupakan salah

satu syarat untuk mengikuti ujian sarjana pada Departemen Teknik Kimia,

Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.

Rasa terima kasih dan hormat penulis ucapkan kepada kedua orang tua yang

selalu mendukung penulis dalam melaksanakan studi dan dalam proses pengerjaan

tugas akhir ini.

Rasa terima kasih penulis juga kepada kedua dosen pembimbing penulis,

Bapak Dr. Eng Irvan, MSi dan Bapak Ir. Bambang Trisakti, MT yang senantiasa

membimbing penulis dalam mengerjakan tugas akhir ini.

Selain itu, penulis juga mengucapkan terima kasih kepada :

1. Bapak Dr. Eng. Ir. Irvan, M.Si, Ketua Departemen Teknik Kimia, Fakultas

Teknik Universitas Sumatera Utara.

2. Ibu Dr. Ir. Fatimah Batubara, MT, Sekretaris Departemen Teknik Kimia,

Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.

3. Ibu Ir. Renita Manurung, MT, Koordinator Tugas Akhir, Departemen Teknik

Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.

4. Bapak dan Ibu dosen Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas

Sumatera Utara.

5. Ibu Dr. Ir. Iriany M.Si atas sarannya.

6. Para Pegawai Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera

Utara.

7. Eric Wirtanto atas kerjasamanya yang sangat baik dalam penulisan tugas akhir

ini.

8. Semua teman – teman stambuk 2008 umbre, tagora, Martha, nianto, mak tini,

(4)

9. Ko Rusli , ko micek , Bg Thomas dan semua abang / kakak kelas atas

dukungannya.

10.Semua junior di Teknik Kimia USU.

Medan, September 2012

Penulis,

Michael Lim

(5)

INTISARI

Pra rancangan Pabrik Pembuatan n-Butyl Asetat dari Asam Asetat dan Butadiene, direncanakan beroperasi dengan kapasitas 7.000 ton/tahun.

Proses yang digunakan dalam pra rancangan pabrik ini adalah proses

esterifikasi dan hidrogenasi, yaitu dengan reaksi esterifikasi senyawa asam asetat

dengan gas Butadiene untuk menghasilkan n-butenyl asetat dan sec-butenyl asetat. Kemudian n-butenyl asetat dan sec-butenyl asetat yang terbentuk dihidrogenasi untuk menghasilkan n-butyl asetat 97,52% dan sec-butyl asetat 99%

Pabrik direncanakan beroperasi di daerah Sungai Deli, Namo Rambe,

Sumatera Utara dengan bentuk usaha Perseroan Terbatas (PT) dengan sistem

organisasi garis dan staf. Pabrik direncanakan beroperasi selam 24 jam dalam 1 hari

dengan jumlah hari kerja 330 hari/tahun dan jumlah karyawan sebanyak 136 orang.

Hasil analisa terhadap aspek ekonomi adalah sebagai berikut :

Modal Investasi Total : Rp 280.425.984.671,-

Biaya Produksi : Rp 222.917.493.481,-

Hasil Penjualan : Rp 317.013.308.699,-

Laba Bersih : Rp 70.219.002.107,-

Profit Margin : 29,68 %

Break Even Point : 43,1377 %

Return on Investment : 25,0401 %

Pay Out Time : 4,173 tahun

Return on Network : 41,73%

Internal Rate of Return : 30,4921 %

Dari hasil analisa aspek ekonomi dapat disimpulkan bahwa Pabrik Pembuatan

(6)

DAFTAR ISI

1.3 Tujuan Pra Rancangan Pabrik... I-3

1.4 Manfaat Pra Rancangan Pabrik ... I-3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... II-1

2.1 Butadiene ... II-1 2.2 Asam Asetat ... II-1

2.3 Esterifikasi ... II-2

2.4 n-Butyl Asetat ... II-3 2.5 Sifat- sifat bahan baku dan produk ... II-5

2.6 Deskripsi Proses ... II-7

BAB III NERACA MASSA ... III-1

BAB IV NERACA ENERGI ... IV-1

BAB V SPESIFIKASI PERALATAN ... V-1

BAB VI INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA ... VI-1

6.1 Instrumentasi ... VI-1

6.2 Keselamatan dan Kesehatan Kerja ... VI-5

6.3 Keselamatan Kerja pada Pabrik Pembuatan

n-butyl asetat dari butadiene dan asam asetat ... VI-6

BAB VII UTILITAS ... VII-1

7.1 Kebutuhan Uap ... VII-1

7.2 Kebutuhan Air ... VII-2

7.2.1 Penyaringan ... VII-5

(7)

7.2.3 Klarifikasi ... VII-5

7.2.4 Filtrasi ... VII-6

7.2.5 Demineralisasi ... VII-7

7.2.6 Deaerasi ... VII-10

7.3 Kebutuhan Bahan Kimia ... VII-10

7.4 Kebutuhan Listrik ... VII-11

7.5 Kebutuhan Bahan Bakar ... VII-13

7.6 Unit Pengolahan Limbah ... VII-15

...

7.7 Spesifikasi Peralatan Utilitas ... VII-26

BAB VIII LOKASI DAN TATA LETAK PABRIK ... VIII-1

8.1 Lokasi Pabrik ... VIII-1

8.2 Tata Letak Pabrik ... VIII-3

8.3 Perincian Luas Tanah ... VIII-5

BAB IX ORGANISASI DAN MANAJEMEN PERUSAHAAN ... IX-1

9.1 Pengertian Organisasi dan Manajemen ... IX-1

9.2 Bentuk Struktur Organisasi ... IX-1

9.2.1 Bentuk Organisasi Garis ... IX-2

9.2.2 Bentuk Organisasi Fungsionil ... IX-2

9.2.3 Bentuk Organisasi Garis dan Staf ... IX-3

9.2.4 Bentuk Organisasi Fungsionil dan Staf ... IX-3

9.3 Manajemen Perusahaan ... IX-4

9.4 Bentuk Badan Usaha ... IX-5

9.5 Uraian Tugas, Wewenang, dan Tanggung Jawab ... IX-5

9.5.1 Rapat Umum Pemegang Saham (RUPS) ... IX-10

9.5.2 Dewan Komisaris ... IX-11

9.5.3 Direktur ... IX-11

9.5.4 Staf Ahli ... IX-12

9.5.5 Sekretaris ... IX-12

9.5.6 Manager Teknik dan Produksi ... IX-12

(8)

9.5.8 Manager Personalia ... IX-12

9.5.9 Manager Riset dan Pengembangan ... IX-12

9.5.10 Kepala Bagian Teknik ... IX-13

9.5.11 Kepala Bagian Produksi ... IX-13

9.5.12 Kepala Bagian Personalia ... IX-13

9.5.13 Kepala Bagian Riset dan Pengembangan ... IX-13

9.6 Tenaga Kerja dan Jam Kerja ... IX-14

9.6.1 Jumlah dan Tingkat Pendidikan Tenaga Kerja ... IX-14

9.6.2 Sistem Penggajian ... IX-15

9.6.3 Pengaturan Jam Kerja ... IX-16

9.7 Tata Tertib ... IX-17

9.8 JAMSOSTEK dan Fasilitas Tenaga Kerja ... IX-18

BAB X ANALISA EKONOMI ... X-1

10.1 Modal Investasi ... X-1

10.1.1 Modal Investasi Tetap / Fixed Capital Investment

(FCI) ... X-1

10.4 Perkiraan Rugi/Laba Usaha ... X-5

10.5 Analisa Aspek Ekonomi ... X-6

10.5.1 Profit Margin (PM) ... X-6

(9)

LAMPIRAN B PERHITUNGAN NERACA ENERGI ... LB-1

LAMPIRAN C PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN ... LC-1

LAMPIRAN D PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN UTILITAS ... LD-1

(10)

DAFTAR GAMBAR

Gambar 6.1 Instrumentasi pada Alat ... VI-5

Gambar 8.1 Tata Letak Pra Rancangan Pabrik Pembuatan

n-butyl asetat dari asam asetat dan butadiene ... VIII-9

Gambar 9.1 Badan Struktur Organisasi Perusahaan Pabrik Pembuatan

n-butyl asetat dari asam asetat dan butadeiene ... IX-13

Gambar LD.1 Sketsa Sebagian Bar Screen, Satuan mm (Tampak Atas) ... LD-2 Gambar LE.2 Grafik Break Even Point (BEP) Pabrik Pembuatan

(11)

DAFTAR TABEL

Tabel 1.1 Jumlah kapasitas Impor n-butyl asetat di Indonesia ... I-2

Tabel 1.2 Kapasitas Produksi Pabrik n-Butyl asetat di luar negeri ... I-2

Tabel 3.1 Neraca Massa Mixer (M-101) ... III-1 Tabel 3.2 Neraca Massa Mixer (M-102) ... III-1 Tabel 3.3 Neraca Massa Filtrasi (P-101) ... III-2

Tabel 3.4 Neraca Massa Rotary Dryer (DD-101) ... III-2 Tabel 3.5 Neraca Massa Mix Point (MP-101) ... III-2 Tabel 3.6 Neraca Massa Mix Point (MP-102) ... III-3 Tabel 3.7 Neraca Massa Reaktor(R-101) ... III-3

Tabel 3.8 Neraca Massa Knock Out (FG-201) ... III-4 Tabel 3.9 Neraca Massa Disc Centrifuge (FF-201) ... III-4 Tabel 3.11 Neraca Massa Destilasi (D-201) ... III-5

Tabel 3.12 Neraca Massa Reaktor Hidrogenasi(R-201) ... III-6

Tabel 3.13 Neraca Massa Destilasi(FG-201) ... III-6

Tabel 4.1 Neraca Panas Heater (E-101)... IV-1 Tabel 4.7 Neraca Panas Kondensor (E-203) ... IV-3

Tabel 4.8 Neraca Panas Cooler (E-205)... IV-3 Tabel 4.9 Neraca Panas Reboiler (E-204) ... IV-4 Tabel 4.10 Neraca Panas Cooler (E-204) ... IV-4 Tabel 4.11 Neraca Panas Reaktor Hidrogenasi(R-201) ... IV-4

Tabel 4.12 Neraca Panas Cooler (E-205)... IV-5 Tabel 4.13 Neraca Panas Kondensor (E-207) ... IV-5

(12)

Tabel 6.1 Daftar Penggunaan Instrumentasi pada Pra Rancangan

Pabrik Pembuatan n-butyl asetat dari asam asetat dan butadiene ... VI-4

Tabel 7.1 Kebutuhan Uap pada Alat ... VII-1

Tabel 7.2 Kebutuhan Air Pendingin pada Alat... VII-2

Tabel 7.3 Pemakaian Air untuk Berbagai Kebutuhan ... VII-3

Tabel 7.4 Data Kualitas Air Sungai Deli ... VII-4

Tabel 7.5 Kebutuhan Listrik pada Unit Proses ... VII-11

Tabel 7.6 Kebutuhan Listrik pada Unit Utilitas ... VII-12

Tabel 7.7 Total Kebutuhan Listrik ... VII-13

Tabel 8.1 Perincian Luas Tanah ... VIII-4

Tabel 9.1 Informasi acuan untuk memilih PT, CV atau Firma ... IX-5

Tabel 9.2 Jumlah Karyawan dan Kualifikasinya ... IX-14

Tabel 9.3 Perincian Gaji Karyawan ... IX-15

Tabel 9.4 Jadwal Kerja Karyawan shift... IX-17

Tabel LA.1 Neraca Massa Mixer (M-101) ... LA-2

Tabel LA.2 Neraca Massa Mixer (M-102) ... LA-3

Tabel LA.3 Neraca Massa Filtrasi (P-101) ... LA-4

Tabel LA.4 Neraca Massa Rotary Dryer (DD-101) ... LA-5 Tabel LA.5 Neraca Massa Mix Point (MP-101) ... LA-6 Tabel LA.6 Neraca Massa Mix Point (MP-102) ... LA-7 Tabel LA.7 Neraca Massa Reaktor (R-101) ... LA-9

Tabel LA.8 Neraca Massa Knock Out (FG-201) ... LA-10 Tabel LA.9 Neraca Massa Disc Centrifuge (FF-201) ... LA-11 Tabel LA.10 Neraca Massa Kolo m Destilasi (D-201)... LA-13

Tabel LA.11 Tabel Konstanta Antoine ... LA-14

Tabel LA.12 Suhu Umpan Masuk Kolom Destilasi (D-201) ... LA-14

Tabel LA.13 Titik Embun Kolom Destilasi I ... LA-15

Tabel LA.14 Titik Gelembung Kolom Destilasi I ... LA-15

Tabel LA.15 Omega Point Kolom Destilasi I ... LA-16 Tabel LA.16 Perhitungan RDm ... LA-16

Tabel LA.16 Neraca Massa Kondensor Kolom Destilasi I ... LA-17

(13)

Tabel LA.18 Neraca Massa Reaktor Hidrogenasi (R-201) ... LA-20

Tabel LA.19 Neraca Massa Kolo m Destilasi (D-202)... LA-22

Tabel LA.20 Tabel Konstanta Antoine ... LA-23

Tabel LA.21 Suhu Umpan Masuk Kolom Destilasi (D-202) ... LA-23

Tabel LA.22 Titik Embun Kolom Destilasi II ... LA-24

Tabel LA.23 Titik Gelembung Kolom Destilasi II ... LA-24

Tabel LA.24 Omega Point Kolom Destilasi I ... LA-24 Tabel LA.25 Perhitungan RDm ... LA-25

Tabel LA.26 Neraca Massa Kondensor Kolom Destilasi I ... LA-26

Tabel LA.27 Neraca Massa Reboiler Kolom Destilasi I ... LA-28 Tabel LB.1 Kapasitas Panas Gas ... LB-1

Tabel LB.2 Kapasitas Panas Cairan... LB-2

Tabel LB.3 Estimasi Cp Gas dengan Metode Benson ... LB-2

Tabel LB.4 Estimasi Cp Cairan ... LB-3

Tabel LB.5 Kontribusi unsure dan gugus untuk estimai Cp padatan ... LB-3

Tabel LB.6 Data Panas laten air ... LB-4

Tabel LB.7 Data Panas laten zat ... LB-4

Tabel LB.8 Data Panas Pembentukkan Standard ... LB-4

Tabel LB.9 Estimasi Data Panas Pembentukkan Standard metode Benson ... LB-4

Tabel LB.10 Panas masuk Heater (E-101) ... LB-6 Tabel LB.11 Panas keluar Heater (E-101) ... LB-6 Tabel LB.12 Panas masuk Heater (E-102) ... LB-8 Tabel LB.13 Panas keluar Heater (E-102) ... LB-8 Tabel LB.14 Panas masuk alur 14 (E-103) ... LB-9

Tabel LB.15 Panas keluar alur 13 (E-103) ... LB-10

Tabel LB.16 Panas Masuk alur 4 (R-101) ... LB-11

Tabel LB.17 Panas Masuk alur 3 (R-101) ... LB-12

Tabel LB.18 Panas masuk alur 15(R-101) ... LB-12

Tabel LB.19 Panas keluar alur 19(R-101) ... LB-12

(14)

Tabel LB.23 Panas keluar alur 25 (E-201) ... LB-16

Tabel LB.24 Panas masuk alur 25 (D-201) ... LB-17

Tabel LB.25 Panas Masuk alur 28 (D-201) ... LB-18

Tabel LB.26 Panas Keluar alur 31 (D-201) ... LB-18

Tabel LB.27 Panas Keluar alur 26 (D-201) ... LB-18

Tabel LB.28 Panas Masuk alur 33 (D-201) ... LB-19

Tabel LB.29 Panas masuk alur 31 (E-205) ... LB-20

Tabel LB.30 Panas keluar alur 32(E-205) ... LB-21

Tabel LB.31 Panas masuk (E-204) ... LB-22

Tabel LB.32 Panas keluar (E-204) ... LB-22

Tabel LB.33 Panas masuk Reaktor (R-202) ... LB-23

Tabel LB.34 Panas Keluar Reaktor (R-202)... LB-23

Tabel LB.35 Panas Masuk cooler (E-206) ... LB-26 Tabel LB.36 Panas keluar cooler (E-206) ... LB-26 Tabel LB.37 Panas masuk alur 35 (D-202) ... LB-28

Tabel LB.38 Panas keluar alur 38(D-202) ... LB-28 Tabel LC.1 Komposisi Bahan Produk atas DestilatI ... LC-13

Tabel LC.2 Komposisi Bahan Produk atas Destilat II ... LC-16

Tabel LC.3 Data Perhitungan Heat Exchanger ... LC-31 Tabel LC.4 Komposisi Bahan pada Tangki Pencampur (M-101) ... LC-34

Tabel LC.5 Komposisi Bahan pada (M-102) ... LC-40

Tabel LC.6 Komposisi bahan pompa (J-102) ... LC-44

Tabel LC.7 Komposisi bahan pompa (J-107) ... LC-48

Tabel LC.8 Komposisi Bahan Masuk (R-101) ... LC-53

Tabel LC.9 Komposisi Bahan keluar (R-101) ... LC-53

(15)

Tabel LC.11 Komposisi umpan masuk Knock Out ... LC-61 Tabel LC.12 Komposisi bahan pada pompa (J-202) ... LC-63

Tabel LC.13 Komposisi Bahan Masuk disc Centrifuge (FF-201) ... LC-66 Tabel LC.14 Komposisi Bahan Pompa (J-203) ... LC-68

Tabel LC.15 Komposisi Bahan Pompa (J-207) ... LC-78

Tabel LC.16 Komposisi Bahan Pompa (J-206) ... LC-81

Tabel LC.17 Komposisi Bahan Masuk Reaktor (R-201) ... LC-83

Tabel LC.18 Komposisi Bahan Masuk Pompa (J-208) ... LC-88

Tabel LC.19 Komposisi Bahan Pompa(J-212) ... LC-97

Tabel LC.20 Komposisi Bahan Pompa(J-211) ... LC-100

Tabel LE.1 Estimasi Perincian Harga Bangunan ... LE-2

Tabel LE.2 Estimasi Harga Peralatan Proses - non-Impor ... LE-2

Tabel LE.3 Estimasi Harga Peralatan Proses - Terangkai ... LE-4

Tabel LE.4 Estimasi Harga Peralatan Utilitas - non-Impor ... LE-5

Tabel LE.5 Estimasi Harga Peralatan Utilitas - Terangkai ... LE-5

Tabel LE.6 Estimasi Harga Peralatan Pengolahan Limbah Cair ... LE-6

Tabel LE.7 Harga Indeks Marshall dan Swift ... LE-7

Tabel LE.8 Estimasi Harga Peralatan Proses - Import ... LE-9

Tabel LE.9 Estimasi Harga Pembangkit listrik ... LE-9

Tabel LE.10 Rangkuman Total Harga Peralatan dan Jumlah Peralatan ... LE-10

Tabel LE.11 Biaya Sarana Transportasi ... LE-12

Tabel LE.12 Perincian Gaji Karyawan ... LE-16

Tabel LE.13 Perincian Biaya Kas ... LE-18

Tabel LE.14 Perincian Modal Kerja ... LE-19

Tabel LE.15 Aturan depresiasi sesuai UU Republik Indonesia

No. 17 Tahun 2000 ... LE-21