LAPORAN TUGAS PRARANCANGAN PABRIK Prarancangan Pabrik Metil Metakrilat Dari Asetone Sianohidrin Dan Metanol Kapasitas 100.000 Ton/Tahun.

(1)

LAPORAN TUGAS PRARANCANGAN PABRIK

PRARANCANGAN PABRIK METIL METAKRILAT

DARI ASETONE SIANOHIDRIN DAN METANOL

KAPASITAS 100.000 TON/TAHUN

Oleh :

Ariza Wahyu Perdana

D 500 060 010

Dosen Pembimbing :

Ir. Hj. Nur Hidayati, MT, Ph.D.

Eni Budiyati, ST, M.Eng

JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA

(2)

HALAMAN PENGESAHAN

(3)

iii

INTISARI

Pabrik metil metakrilat (MMA) dengan bahan baku aseton sianohidrin, asam sulfat dan metanol kapasitas produksi 100.000 ton/tahun ini direncanakan beroperasi selama 330 hari/ tahun. Proses pembuatan MMA berlangsung melalui dua tahapan reaksi yaitu reaksi pertama merupakan reaksi hidrolisa, aseton sianohidrin bereaksi dengan asam sulfat membentuk metakrilamid sulfat, reaksi berlangsung pada fase cair , irreversible, endotermis dan non adiabatis yang dilakukan di dalam reaktor alir tangki berpengaduk (RATB). Sedangkan reaksi kedua merupakan reaksi esterifikasi, metakrilamid sulfat bereaksi dengan metanol membentuk metil metakrilat. Reaksi berlangsung pada fase cair, irreversible, eksotermis dan non adiabatis yang dilakukan di dalam RATB. Pabrik ini digolongkan beresiko rendah karena beroperasi pada kondisi suhu dan tekanan yang tidak terlalu tinggi serta sifat bahan baku dan produk yang tidak membahayakan.

Produk metil metakrilat (98%) diproduksi sebanyak 12.626,2626 kg/jam membutuhkan bahan baku aseton sianohidrin sebanyak 11.719,7573 kg/jam, asam sulfat sebanyak 21.619,5053 kg/jam dan metanol sebanyak 4.102,3634 kg/jam. Utilitas pendukung proses meliputi penyediaan air proses (solvent di Ekstraktor) sebesar 1.662,5090 kg/jam, air untuk pendingin pada proses sebesar 2.905.594,2996 kg/jam, air untuk kebutuhan steam sebesar 18.909,6711 kg/jam yang diproduksi dari boiler dengan bahan bakar natural gas sebesar 168,3901 ft3/jam, air untuk keperluan rumah tangga dan kantor sebesar 2.527,0923 kg/jam. Kebutuhan listrik sebesar 477,3623 kW diperoleh dari perusahaan listrik negara (PLN) dan disediakan sebuah generator set sebagai cadangan. Kebutuhan udara tekan sebesar 100 m3/jam. Pabrik ini direncanakan didirikan di Gresik, Jawa Timur pada tahun 2015 dengan luas tanah 40.188 m2 dan memerlukan karyawan 171 orang.

(4)

MOTTO

Sesungguhnya Alloh tidak akan merubah nasib suatu kaum sehingga mereka

merubah nasib mereka sendiri (QS : 13. 11)

Maka apabila kamu telah selesai dari satu pekerjaan, masukilah dengan

sungguh-sungguh pekerjaan yang lain. ( QS. 94 : 7 )

Membiarkan waktu berlalu yang tiada makna dan arti adalah kerugian besar

yang tak mungkin dapat ditebus. ( Rabi’ah Al Adawiyyah )

Berusaha dan berdoa secara sungguh-sungguh dan serahkan hasilnya kepada

Allah SWT.

Cobaan / masalah hari ini jauh lebih ringan dibandingkan hari esok. Jika hari

ini kamu menyerah, maka besok kamu akan HANCUR.

(5)

v

PERSEMBAHAN

Karya Kecil ini ingin aku persembahkan untuk orang-orang yang telah memberi

arti dalam hidupku :

Bapak dan Ibu tercinta, terima kasih atas kasih sayang, pengorbanan dan

pendidikan yang telah bapak- ibu berikan selama ini, semoga dapat menjadi

bekal dan bermanfaat bagi kehidupanku dan semua keluarga. Hanya do’a dan

bakti yang dapat aku beri untuk membalas kasih sayangmu meski aku tahu

semua itu belumlah cukup.

Sahabat-sahabat terbaikku yang slalu memberi warna dan pengalaman baru

didalam hari-hariku, aku tidak akan melupakan warna dan pengalaman itu.

Buat Suryo, Hadi, Hendri, Mahmud “joyo” terima kasih persahabatan dan

transfer ilmunya. Arum, Kartini, Tiwi, Dwi Handayani, Chandra. AD 4753

AT & B 2967 RS yang slalu nganter ke kampus. Kalian semua adalah

temen2ku yang membuatku slalu semangat untuk Ngampus. Untuk semuanya

terima kasih persahabatannya dan mohon maap bila slama jalan bareng

banyak salah yang ku perbuat, salam kompak dan kesuksesan semoga tetap

Alloh berikan kepada kita baik dunia maupun akhirat, Amien.

Temen-temen TEKIM yang lain yang tidak bisa aku sebutkan satu-satu,

terima kasih selalu memberi support dan bertanya ”za gimana TA-nya, dah

selesai belum?”, karena dengan support dan pertanyaan yang diberikan

menjadi semacam cambuk yang membuatku agar terus berusaha maju dan

(6)

KATA PENGANTAR

Alhamdulillah, puji syukur ke hadirat Allah SWT yang telah melimpahkan segala rahmat hidayah dan petunjuknya-Nya sehingga penyusun dapat menyelesaikan tugas akhir prarancangan pabrik kimia ini dengan baik. Tak lupa sholawat serta salam semoga senantiasa tercurahkan kepada Nabi Muhammad SAW, keluarga, sahabat dan seluruh pengikutnya.

Tugas Prarancangan Pabrik Kimia merupakan tugas akhir yang harus diselesaikan oleh setiap mahasiswa Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah Surakarta sebagai prasyarat untuk menyelesaikan jenjang studi sarjana. Dengan tugas ini diharapkan kemampuan penalaran dan penerapan teori-teori yang telah diperoleh selama kuliah dapat berkembang dan dapat dipahami dengan baik.

Judul Tugas Akhir ini adalah Prarancangan Pabrik Metil Metakrilat dari Asetone Sianohidrin dan Metanol Kapasitas 100.000 Ton/Tahun. Adanya prarancangan pabrik ini diharapkan dapat memperkaya alternatif industri masa depan bagi Indonesia.

Penyelesaian penyusunan laporan tugas akhir ini tidak lepas dari bantuan dan bimbingan serta dorongan dari berbagai pihak. Melalui laporan ini penyusun ingin mengucapkan terima kasih yang tiada terhingga, terutama kepada :

1. Bapak Ir. H. Haryanto AR, M.S., selaku Ketua Jurusan Teknik Kimia Universitas Muhammadiyah Surakarta

2. Ibu Ir. Hj. Nur Hidayati, MT, Ph.D. selaku Dosen Pembimbing I 3. Bapak Eni Budiyati, ST, M.Eng selaku Dosen Pembimbing II

4. Bapak dan Ibu Dosen Teknik Kimia Universitas Muhammadiyah Surakarta atas segala bimbingan dan arahannya

(7)

vii

6. Teman-teman Teknik Kimia UMS serta yang selalu memberikan dorongan dan motivasi.

Penyusun menyadari bahwa dalam penyusunan laporan tugas akhir ini masih banyak terdapat kekurangan dan kesalahan, untuk itu penulis mengharapkan saran dan kritik membangun demi kesempurnaan laporan ini. Dan semoga laporan ini bermanfaat bagi semua pihak. Akhir kata penulis mohon maaf apabila ada salah kata, dan terima kasih.

Surakarta, Maret 2012

(8)

DAFTAR ISI

1.1. Latar Belakang Pendirian Pabrik ... 1

1.2. Kapasitas Perancangan ... 2

1.2.1.Kebutuhan Metil Metakrilat di Indonesia ... 3

1.2.2.Ketersediaan Bahan Baku ... 3

1.2.3.Kapasitas yang Beroperasi... 4

1.3.Pemilihan Lokasi ... 5

1.4. Tinjauan Pustaka ... 6

1.4.1. Macam-macam Proses Berdasarkan Bahan Baku ... 6

1.4.2. Kegunaan Metil Metakrilat ... 10

1.4.3.Sifat Fisika dan Sifat Kimia Bahan Baku dan Produk... 10

BAB II. DISKRIPSI PROSES ... 14

2.1. Spesifikasi Bahan Baku dan Produk ... 14

2.2. Konsep Proses ... 15

2.2.1. Dasar Reaksi ... 15

2.2.2. Kondisi Operasi ... 17

2.2.3. Aspek Thermodinamika ...18

2.3. Tinjauan Kinetika ... 21

(9)

ix

2.5. Diagram Alir Neraca Massa dan Neraca Panas ... 26

2.6. Diagram Alir Neraca Panas ... 31

2.7. Tata letak pabrik dan peralatan ... 38

2.7.1. Tata letakPabrik ... 38

2.7.2. Tata letak Peralatan ... 41

BAB III. SPESIFIKASI PERALATAN PROSES ... 45

BAB IV. UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM...…....75

4.1.Unit Pendukung Proses………... 75

4.1.1. Unit Penyediaan dan Pengolahan Air…………...…….…. ... 75

4.1.2. Unit Pembangkit Steam………...92

4.1.3. Unit Pembangkit Listrik... 92

4.1.4. Unit Penyediaan Bahan Bakar... 95

4.1.5. Unit Penyediaan Udara Tekan... . 96

4.1.6. Unit Pengolahan Limbah...96

4.2. Laboratorium... ...97

4.2.1. Program Kerja Laboratorium ... ...97

4.2.2. Alat-Alat Utama Laboratorium ... ...99

BAB V. MANAJEMEN PERUSAHAAN ... .100

5.1. Bentuk Perusahaan ... .100

5.2. Struktur Organisasi ... .100

5.3. Sistem Kepegawaian dan Sistem Gaji...102

5.4.Pembagian Jam Kerja Karyawan ... .102

5.4.1. Karyawan Non Shift ... .102

5.4.2. Karyawan Shift ... .103

5.5. Perincian Tugas dan Keahlian ... .104

5.5.1 Pembagian Jabatan ... .105

5.5.2 Perincian Jumlah Karyawan ... .105

5.5.3 Sistem Gaji Pegawai ... .105

5.6. Kesejahteraan Sosial Karyawan ... .106

5.7. Manajemen Produksi ... .107

(10)

5.5.1. Pengendalian Produksi ... .108

BAB VI. ANALISIS EKONOMI ... .110

6.1. Capital Investment ... .115

6.2. Production Cost ... .116

6.3. Analisis Ekonomi ... .117

BAB VII. ANALISIS EKONOMI ... .122

(11)

xi

DAFTAR TABEL

Tabel 1.1. Kebutuhan Metil Metakrilat di Indonesia ………...………. 3

Tabel 1.2. Pemilihan Proses …………...……….………… 9

Tabel 2.1. Neraca massa Total... 26

Tabel 2.2. Neraca Massa Reaktor (R-01)... 26

Tabel 2.3. Neraca Massa Reaktor (R-02)………..……...… 27

Tabel 2.4. Neraca Massa Reaktor (R-03)………....………. 27

Tabel 2.5. Neraca Massa Reaktor (R-04)………....………. 28

Tabel 2.8. Neraca Massa Stripper………..…….……. 29

Tabel 2.9. Neraca Massa Menara Rectifier………...…..………. 30

Tabel 2.10. Neraca Massa Ekstraktor………...…………...…….30

Tabel 2.11. Neraca Panas Heater (H-01)……...………….…………..……….. 31

Tabel 2.15. Neraca Panas Cooler (C-01)……...………….…………..……….. 32

Tabel 2.19. Neraca Panas Reaktor (R-01)……...………….……….. 34

Tabel 2.25. Neraca Panas Stripper...……...………….……….. 37

Tabel 2.26. Neraca Panas Menara Rectifier……...…...………... 37

(12)

Tabel 2.28. Luas Bangun Pabrik……...…...………...………..40

Tabel 4.1. Kebutuhan Air Pendingin ………...…... 90

Tabel 4.2. Kebutuhan Air untuk Steam ………...……... 91

Tabel 4.3. Kebutuhan Air Domestik ………..…... 91

Tabel 4.4. Konsumsi untuk Keperluan Proses ………..…..…... 93

Tabel 4.5. Kebutuhan Listrik untuk Unit Pendukung Proses... ………..…..…93

Tabel 5.1. Jadwal Kerja Regu...………. 103

Tabel 5.2. Penggolongan Jabatan, Jumlah Karyawan dan Gaji...……..………. 105

Tabel 6.1. Cost Index Chemical Plant ………..………... 115

Tabel 6.2. Total Fixed Capital Investment ………...…………... 115

Tabel 6.3. Working Capital ………..………... 116

Tabel 6.4. Manufacturing Cost ………..………..…... 116

Tabel 6.5. General Expenses ………..………..……... 118

Tabel 6.6. Fixed Cost ………..………..……... 119

(13)

xiii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. Diagram Alir Proses………...………..……. 23

Gambar 2.2. Diagram Alir Kualitatif... 24

Gambar 2.3. Diagram Alir Kuantitatif……….. 25

Gambar 2.5. Lay Out Tata Letak Pabrik ... 41

Gambar 2.6. Lay Out Tata Letak Alat Proses ……….……….. 44

Gambar 4.1. Unit Pengolahan Air sungai………...… 82

Gambar 5.1. Struktur Organisasi... 109

Gambar 6.1. Grafik Hubungan Tahun dengan Cost Index …………..……….. 112