PRARANCANGAN PABRIK MALEAT ANHIDRIDA PROSES OKSIDASI BENZENA DAN UDARA
KAPASITAS 25.000 TON/TAHUN
Disusun oleh :
1. Izzuddin Farid (I 0514027) 2. Muhammad Aziz Rigit Manfaat (I 0514037)
PROGRAM STUDI SARJANA TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA
2019
v
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur kami panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, karena limpahan rahmat dan hidayah-Nya, penulis akhirnya dapat menyelesaikan penyusunan Laporan Tugas Akhir dengan judul “Prarancangan Pabrik Maleat Anhidrida Proses Oksidasi Benzena dan Udara Kapasitas 25.000 Ton/Tahun”.
Dalam penyusunan tugas akhir ini penulis memperoleh banyak bantuan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, penulis mengucapkan terima kasih kepada : 1. Kedua orang tua dan keluarga tercinta atas doa, dukungan moril dan materiil
yang senantiasa diberikan.
2. Dr. Adrian Nur, S.T., M.T. selaku Kepala Program Studi S1 Teknik Kimia atas bimbingannya.
3. Ir. Paryanto, M.S. dan Dr. Sperisa Distantina, S.T., M.T. selaku dosen pembimbing atas bimbingan dan arahannya dalam penyelesaian tugas akhir ini.
4. Seluruh dosen, laboran, dan administrasi Program Studi Sarjana Teknik Kimia atas ilmu, arahan, dan bantuannya selama ini.
5. Teman – teman Teknik Kimia UNS, khususnya angkatan 2013 dan 2014 yang telah banyak memberikan bantuan dan dukungannya.
6. Seluruh pihak yang telah membantu, yang tidak dapat disebutkan satu per satu.
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, Agustus 2019
Penulis
vi DAFTAR ISI
Halaman Judul ... i
Lembar Pengesahan ... ii
Lembar Konsultasi ... iii
Kata Pengantar ... v
Daftar Isi ... vi
Daftar Tabel ... ix
Daftar Gambar ... x
Intisari ... xi
BAB I PENDAHULUAN ... 1
1.1 Latar Belakang Pendirian Pabrik ... 1
1.2 Penentuan Kapasitas Rancangan Pabrik ... 2
1.3 Pemilihan Lokasi Pabrik ... 4
1.4 Tinjauan Pustaka ... 6
BAB II DESKRIPSI PROSES ... 9
2.1 Spesifikasi Bahan Baku, Bahan pendukung dan Produk ... 15
2.2 Konsep Proses ... 17
2.3 Proses ... 25
2.4 Neraca Massa dan Neraca Panas... 32
2.5 Tata Letak Pabrik dan Peralatan ... 33
BAB III SPESIFIKASI PERALATAN PROSES ... 35
3.1. Tangki Penyimpan Benzena... 35
3.2. Tangki Penyimpan Dybutyl Phthalate ... 35
3.3. Tangki Penyimpan Asam Maleat ... 36
3.4. Vaporizer... 37
3.5. Kompresor ... 37
3.6. Separator 1 ... 38
3.7. Separator 2 ... 38
3.8. Furnace... 39
3.9. Reaktor ... 40
3.10. Pompa 1 ... 41
vii
3.11. Pompa 2 ... 42
3.12. Pompa 3 ... 42
3.13. Pompa 4 ... 43
3.14. Pompa 5 ... 43
3.15. Pompa 6 ... 44
3.16. Pompa 7 ... 44
3.17. Pompa 8 ... 45
3.18. Pompa 9 ... 45
3.19. Cooler 1 ... 46
3.20. Cooler 2 ... 47
3.21. Cooler 3 ... 47
3.22. Cooler 4 ... 48
3.23. Cooler 5 ... 49
3.24. Heater 1 ... 49
3.25. Heater 2 ... 50
3.26. Heater 3 ... 51
3.27. Accumulator 1 ... 51
3.28. Kondensor Parsial ... 52
3.29. Absorber ... 53
3.30. Menara Distilasi 1... 53
3.31. Kondensor 1 ... 54
3.32. Accumulator 2 ... 54
3.33. Reboiler 1 ... 55
3.34. Menara Distilasi 2... 56
3.35. Kondensor 2 ... 56
3.36. Accumulator 3 ... 57
3.37. Reboiler 2 ... 57
3.38. Prilling Tower ... 58
3.39. Belt Conveyor 1... 58
3.40. Belt Conveyor 2... 59
BAB IV UTILITAS, LABORATORIUM, DAN PENGOLAHAN LIMBAH 60 4.1 Unit Utilitas ... 60
viii
4.2 Laboratorium ... 76
BAB V MANAJEMEN PERUSAHAAN ... 79
5.1 Bentuk Perusahaan ... 79
5.2 Struktur Organisasi ... 80
5.3 Tugas dan Wewenang ... 81
5.4 Pembagian Jam Kerja Karyawan ... 88
5.5 Status Karyawan dan Sistem Upah ... 89
5.6 Penggolongan Jabatan, Jumlah Karyawan, dan Gaji ... 90
5.7 Kesejahteraan Sosial Karyawan ... 92
5.8 Manajemen Produksi ... 93
5.9 Keselamatan dan Kesehatan Kerja ... 96
BAB VI ANALISA EKONOMI ... 99
6.1 Penaksiran Harga Peralatan ... 102
6.2 Dasar Perhitungan ... 103
6.3 Penentuan Total Capital Investment (TCI) ... 103
6.4 Biaya Produksi Total ( Total production Cost ) ... 105
6.5 Keuntungan (Profit) ... 106
6.6 Analisa Kelayakan ... 106
BAB VII KESIMPULAN ... 108 Daftar Pustaka
Lampiran
ix
DAFTAR TABEL
Tabel 1.1. Data Ekspor-Impor Maleat Anhidrida di Indonesia ... 2
Tabel 1.2. Kapasitas Pabrik Maleat Anhidrida Dunia ... 4
Tabel 2.1. Harga Hfodan GfoMasing-Masing Komponen ... 22
Tabel 2.2. Neraca Massa Total ... 32
Tabel 2.3. Neraca Panas Total ... 32
Tabel 4.1. Penggunaan Air Laut Sebagai Media Pendingin ... 62
Tabel 4.2. Penggunaan Steam Pada Alat-Alat Proses ... 65
Tabel 4.3. Kebutuhan Listrik untuk Proses dan Pengolahan Air ... 71
Tabel 4.4. Penentuan Jumlah Lumen Pabrik ... 73
Tabel 4.5. Total Kebutuhan Listrik Pabrik ... 74
Tabel 5.1. Jadwal Pembagian Kelompok Shift ... 88
Tabel 6.1. Indeks Harga Alat ... 100
Tabel 6.2. Fixed Capital Investment ... 102
Tabel 6.3. Working Capital Investment ... 103
Tabel 6.4. Direct Manufacturing Cost ... 103
Tabel 6.5. Indirect Manufacturing Cost ... 104
Tabel 6.6. Fixed Manufacturing Cost ... 104
Tabel 6.7. General Expense ... 104
Tabel 6.8. Analisa Kelayakan ... 106
x
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.1. Data Ekspor Maleic Anhydride Pada Tahun 2013-2017... 3
Gambar 2.1. Diagram Alir Proses... 29
Gambar 2.2. Diagram Alir kualitatif ... 30
Gambar 2.3. Diagram Alir kuantitatif ... 31
Gambar 2.4. Tata Letak Pabrik ... 33
Gambar 2.5. Tata Letak Peralatan Proses ... 34
Gambar 4.1. Diagram Alir Proses Pengadaan Air ... 64
Gambar 4.2. Diagram Alir Proses Pengadaan Steam... 68
Gambar 4.3. Skema Analisis Bahan Baku dan Produk ... 77
Gambar 5.1. Struktur Organisasi Pabrik Maleic Anhydride ... 86
xi INTISARI
Izzuddin Farid & Muhammad Aziz Rigit Manfaat, 2019, Prarancangan Pabrik Maleat Anhidrida Proses Oksidasi Benzena dan Udara Kapasitas 25.000 ton/tahun, Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret, Surakarta.
Maleat anhidrida banyak digunakan pada industri pembuatan alkyl resin, unsaturated polyalkyl resin, fumaric acid, tartaric acid, maupun pengawet lemak dan minyak serta bahan aditif pada pelumas. Pabrik maleat anhidrida ini dirancang dengan kapasitas 25.000 ton/tahun. Bahan baku yang dibutuhkan adalah benzena 99,98 % berat sebanyak 39.223,35 ton/tahun (1.57 ton/ton produk) dan udara sebanyak 952.112,07 ton/tahun (38,08 ton/ton produk). Selain produk utama maleat anhidrida, dihasilkan pula produk samping yaitu asam maleat sebesar 6.209,50 ton/tahun (0,25 ton/ton produk).
Limbah yang dihasilkan yaitu gas buang sebesar 960.422,93 ton/tahun (38,42 ton/ton produk). Pabrik ini direncanakan didirikan di Cilacap, Jawa Tengah pada tahun 2024.
Pembuatan maleat anhidrida merupakan reaksi oksidasi benzena pada fase gas dengan katalisator vanadium pentaoxyde dalam reaktor fixed bed multitube dengan kondisi non isotermal non adiabatis pada suhu 460-500 oC dan tekanan 2,3 atm. Pada proses ini juga terbentuk asam maleat. Reaksi yang terjadi bersifat sangat eksotermis, sehingga diperlukan pendingin. Pendingin yang digunakan adalah molten salt. Konversi reaksi sebesar 88,85%. Pemurnian produk dibagi 3 tahapan yaitu absorbsi produk maleat anhidrida yang masih dalam bentuk gas menggunakan solven, penyulingan produk maleat anhidrida dari solven dan penyulingan produk utama maleat anhidrida dari produk samping asam maleat.
Unit pendukung proses pabrik meliputi unit pengadaan air sejumlah 8.716.955,94 ton/tahun, pengadaan steam dengan tekanan 3093 psi dan suhu 371 oC sejumlah 196.596,10 ton/tahun, pengadaan udara tekan sejumlah 1.228.392 m3/tahun dengan tekanan 100 psi dan suhu 30 oC, pengadaan N2 sejumlah 100 Nm3/jam dengan tekanan 100 psi dan suhu 30 oC, pengadaan tenaga listrik sejumlah 750 kW, pengadaan bahan bakar (gas alam) sejumlah 2.800,85 L/jam dan pengolahan limbah. Bentuk perusahaan yang dipilih adalah Perseroan Terbatas (PT), dengan struktur organisasi line and staff.
Sistem kerja karyawan berdasarkan pembagian jam kerja yang terdiri dari karyawan shift dan non-shift. Pabrik beroperasi selama 24 jam per hari dan 330 hari per tahun. Jumlah kebutuhan tenaga kerja sebanyak 100 orang.
Dari analisa ekonomi yang dilakukan terhadap pabrik diperoleh modal tetap (fixed capital investment) sebesar Rp. 178.187.124.701,00 sedangkan modal bergerak (Working capital investment) sebesar Rp. 410.010.843.105,00 dan biaya produki total per tahun adalah sebesar Rp. 700.267.834.281,00. Analisa kelayakan diperoleh Break Even Point (BEP) 54,81 %, Shut Down Point (SDP) 34,73 %, Rate of Investment (ROI) sesudah pajak 37,76 % ROI sebelum pajak 47,20 %, Pay Out Time (POT) sesudah pajak 2,14 tahun, sebelum pajak 1,78 tahun, Discounted Cash flow (DCF) 18,52 %, laba sebelum pajak Rp. 84.105.974.838,00 dan laba sesudah pajak Rp. 67.284.779.871,00.
Dari hasil evaluasi ekonomi tersebut, pabrik maleat anhidrida proses oksidasi benzena dengan udara kapasitas 25.000 ton/tahun layak untuk dipertimbangkan pendiriannya di Indonesia.
