TUGAS AKHIR
PRARANCANGAN PABRIK METIL METAKRILAT DARI ASAM METAKRILAT DAN METANOL
DENGAN PROSES ESTERIFIKASI MENGGUNAKAN KATALIS ASAM SULFAT
KAPASITAS 100.000 TON/TAHUN
Disusun Oleh :
Maulana Ahmad Fajri I0515018
Raka Mancini Putra I0515032
PROGRAM STUDI SARJANA TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA
2019
ii
LEMBAR PENGESAHAN TUGAS AKHIR
PRARANCANGAN PABRIK METIL METAKRILAT DARI ASAM METAKRILAT DAN METANOL
DENGAN PROSES ESTERIFIKASI MENGGUNAKAN KATALIS ASAM SULFAT
KAPASITAS 100.000 TON/TAHUN Oleh :
Maulana Ahmad Fajri I0515018
Raka Mancini Putra I0515032
Pembimbing II
Dr. Dwi Ardiana Setyawardhani, S.T., M.T.
NIP. 19730131 199802 2 001
Pembimbing I
Dr. Ari Diana Susanti, S.T., M.T.
NIP. 19750123 200812 2 002
Dipertahankan di depan tim penguji:
1. Dr. Sunu Herwi Pranolo, S.T., M. Sc.
NIP. 19690316 199802 1 001
2. Tika Paramitha, S. T., M. T.
NIP. 19930819 201903 2 022
1. ...
2. ...
Disahkan,
Kepala Program Studi Sarjana Teknik Kimia FT UNS
Dr. Adrian Nur, S.T., M.T.
NIP. 197301082000121001
iii
LEMBAR KONSULTASI TUGAS AKHIR
Nama NIM
1. Maulana Ahmad Fajri I 0515018
2. Raka Mancini Putra I 0515032
Judul Tugas Akhir : Prarancangan Pabrik Metil Metakrilat dari Asam Metakrilat dan Metanol dengan Proses Esterifikasi Menggunakan Katalis Asam Sulfat Kapasitas 100.000 Ton/Tahun
Tanggal mulai pembimbingan : 5 Januari 2019
Pembimbing I : Dr. Ari Diana Susanti, S.T., M.T.
Pembimbing II : Dr. Dwi Ardiana Setyawardhani, S.T., M.T.
No. Tanggal Konsultasi Paraf Ket.
Pemb. I Pemb. II
iv
v
Jumlah konsultasi dengan masing-masing pembimbing minimal sebanyak 8 kali untuk dapat dinyatakan selesai.
Dinyatakan selesai Tanggal :
Pembimbing I Pembimbing II
Dr. Ari Diana Susanti, S.T., M.T. Dr. Dwi Ardiana Setyawardhani, S.T., M.T.
NIP. 19750123 200812 2 002 NIP. 19730131 199802 2 001
vi
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis haturkan kepada Allah SWT., karena limpahan rahmat dan hidayah-Nya, penulis dapat menyelesaikan penyusunan laporan tugas akhir dengan judul “Prarancangan Pabrik Metil Metakrilat dari Asam Metakrilat dan Metanol dengan Proses Esterifikasi Menggunakan Katalis Asam Sulfat Kapasitas 100.000 Ton/Tahun”. Dalam penyusunan tugas akhir ini penulis memperoleh banyak bantuan baik berupa dukungan moral maupun material dari berbagai pihak. Oleh karena itu sudah sepantasnya penulis mengucapkan terima kasih kepada :
1. Bapak Saaman dan Bapak Abdoel Cholik, Ibu Susi Suwarsih dan Ibu Titik Widiarti, selaku orang tua kami, yang selalu mengirimkan doa dan mencurahkan kasih sayangnya, serta memberikan bantuan baik moral dan material dalam penyusunan tugas akhir ini.
2. Dr. Adrian Nur, S.T., M.T., selaku Kepala Program Studi Sarjana Teknik Kimia FT UNS.
3. Dr. Ari Diana Susanti, S.T., M.T., selaku dosen pembimbing I tugas akhir 4. Dr. Dwi Ardiana Setyawardhani, S.T., M.T., selaku pembimbing II tugas
akhir.
5. Muhamad Eko, S.T., Hasan, S.T., Restu Ari, S.T., Aan Hanung, S.T., Nandika Aji, S.T., dr. Kurnia Lintang, drg. Hefy Andini, Muhammad Anugrah, S.T., dan teman-teman lainnya yang telah membantu kami dalam menyelesaikan masalah dalam pengerjaan tugas akhir ini.
Akhir kata penulis mengucapkan semoga laporan tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi penulis dan pembaca sekalian. Apabila ada kesalahan dalam penyusunan tugas akhir ini, penulis mohon maaf. Kritik dan saran penulis harapkan demi perbaikan laporan yang akan datang.
Surakarta, Januari 2020
Penulis
vii
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ... i
LEMBAR PENGESAHAN ... ii
LEMBAR KONSULTASI ... iii
KATA PENGANTAR ... vi
DAFTAR ISI ... vii
DAFTAR TABEL... x
DAFTAR GAMBAR ... xi
INTISARI... xii BAB I PENDAHULUAN ... Error! Bookmark not defined.
1.1 Latar Belakang Pendirian Pabrik ... Error! Bookmark not defined.
1.2 Penentuan Kapasitas Pabrik ... Error! Bookmark not defined.
1.3 Pemilihan Lokasi Pabrik ... Error! Bookmark not defined.
1.4 Tinjauan Pustaka ... Error! Bookmark not defined.
1.4.1 Pemilihan Proses ... Error! Bookmark not defined.
1.4.2 Kegunaan Produk ... Error! Bookmark not defined.
1.4.3 Sifat Fisis dan Sifat Kimia Bahan ... Error! Bookmark not defined.
BAB II DESKRIPSI PROSES ... Error! Bookmark not defined.
2.1 Spesifikasi Bahan Baku ... Error! Bookmark not defined.
2.2 Konsep Proses ... Error! Bookmark not defined.
2.2.1 Mekanisme Reaksi ... Error! Bookmark not defined.
2.2.2 Tinjauan Termodinamika ... Error! Bookmark not defined.
2.2.3 Tinjauan Kinetika ... Error! Bookmark not defined.
2.2.4 Kondisi Operasi... Error! Bookmark not defined.
2.3 Diagram Alir Proses ... Error! Bookmark not defined.
2.3.1 Diagram Alir ... Error! Bookmark not defined.
2.3.2 Tahapan Proses ... Error! Bookmark not defined.
2.4 Neraca Massa dan Neraca Panas ... Error! Bookmark not defined.
2.4.1 Neraca Massa ... Error! Bookmark not defined.
2.4.2 Neraca Panas ... Error! Bookmark not defined.
2.5 Tata Letak Pabrik dan Peralatan ... Error! Bookmark not defined.
viii
2.5.1 Tata Letak Pabrik ... Error! Bookmark not defined.
2.5.2 Tata Letak Peralatan... Error! Bookmark not defined.
BAB III SPESIFIKASI PERALATAN PROSES... Error! Bookmark not defined.
3.1 Tangki Penyimpanan ... Error! Bookmark not defined.
3.2 Reaktor ... Error! Bookmark not defined.
3.3 Dekanter 1 ... Error! Bookmark not defined.
3.4 Menara Distilasi 1 ... Error! Bookmark not defined.
3.5 Menara Distilasi 2 ... Error! Bookmark not defined.
3.6 Pompa ... Error! Bookmark not defined.
3.7 Heat Exchanger ... Error! Bookmark not defined.
BAB IV UNIT UTILITAS DAN LABORATORIUM .... Error! Bookmark not defined.
4.1 Unit Utilitas ... Error! Bookmark not defined.
4.1.1 Unit Pengadaan Air ... Error! Bookmark not defined.
4.1.2 Unit Pengadaan Steam ... Error! Bookmark not defined.
4.1.3 Unit Pengadaan Udara Tekan ... Error! Bookmark not defined.
4.1.4 Unit Pengadaan Listrik ... Error! Bookmark not defined.
4.1.5 Unit Pengadaan Bahan Bakar ... Error! Bookmark not defined.
4.2 Laboratorium ... Error! Bookmark not defined.
4.3 Unit Pengolahan Limbah ... Error! Bookmark not defined.
4.3.1 Pengolahan Limbah Cair... Error! Bookmark not defined.
4.3.2 Pengolahan Limbah Padat ... Error! Bookmark not defined.
4.3.3 Pengolahan Limbah Gas ... Error! Bookmark not defined.
4.4 Keselamatan dan Kesehatan Kerja ... Error! Bookmark not defined.
BAB V MANAJEMEN PERUSAHAAN ... Error! Bookmark not defined.
5.1 Bentuk Perusahaan ... Error! Bookmark not defined.
5.2 Struktur Organisasi ... Error! Bookmark not defined.
5.3.1 Pemegang Saham ... Error! Bookmark not defined.
5.3.2 Dewan Komisaris ... Error! Bookmark not defined.
5.3.3 Dewan Direksi... Error! Bookmark not defined.
5.3.4 Staf Ahli ... Error! Bookmark not defined.
5.3.5 Kepala Bagian ... Error! Bookmark not defined.
5.3.6 Kepala Divisi... Error! Bookmark not defined.
ix
5.4 Pembagian Jam Kerja Karyawan ... Error! Bookmark not defined.
5.4.1 Karyawan Non Shift ... Error! Bookmark not defined.
5.4.2 Karyawan Shift ... Error! Bookmark not defined.
5.5 Status Karyawan Dan Sistem Upah ... Error! Bookmark not defined.
5.6 Penggolongan Jabatan, Jumlah Karyawan dan Gaji Error! Bookmark not defined.
5.7 Jaminan Sosial Tenaga Kerja ... Error! Bookmark not defined.
5.8 Keselamatan dan Kesehatan Kerja ... Error! Bookmark not defined.
5.8.1 Keselamatan Kerja ... Error! Bookmark not defined.
5.8.2 Kesehatan Kerja ... Error! Bookmark not defined.
BAB VI ANALISIS EKONOMI ... Error! Bookmark not defined.
x
DAFTAR TABEL
Tabel 1.1 Data Impor Kebutuhan Metil Metakrilat di Indonesia Error! Bookmark not defined.
Tabel 1.2 Daftar Produsen Metil Metakrilat yang Telah Berproduksi... Error!
Bookmark not defined.
Tabel 1.3 Perbandingan Pemilihan Proses Dilihat dari Bahan Baku ... Error!
Bookmark not defined.
Tabel 2.1 Spesifikasi Bahan Baku dan Produk ... Error! Bookmark not defined.
Tabel 2.2 Spesifikasi Produk Metil Metakrilat di Pasaran ... Error! Bookmark not defined.
Tabel 2.3 Data Harga ΔH pada suhu 25 oC ... Error! Bookmark not defined.
Tabel 2.4 Neraca Massa Total Masuk ... Error! Bookmark not defined.
Tabel 2.5 Neraca Massa Total Keluar ... Error! Bookmark not defined.
Tabel 2.6 Neraca Panas Keseluruhan ... Error! Bookmark not defined.
Tabel 3.1 Spesifikasi Tangki Penyimpanan ... Error! Bookmark not defined.
Tabel 3.2 Spesifikasi Pompa ... Error! Bookmark not defined.
Tabel 3.3 Spesifikasi Heat Exchanger ... Error! Bookmark not defined.
Tabel 4.1 Kebutuhan Air Pendingin... Error! Bookmark not defined.
Tabel 4.2 Kebutuhan Air Konsumsi dan Sanitasi .. Error! Bookmark not defined.
Tabel 4.3 Kebutuhan Air Sungai ... Error! Bookmark not defined.
Tabel 4.4 Persyaratan Air Umpan Boiler ... Error! Bookmark not defined.
Tabel 4.5 Kebutuhan Air Umpan Boiler ... Error! Bookmark not defined.
Tabel 4.6 Perancangan Tangki Pengolahan Air Sungai ... Error! Bookmark not defined.
Tabel 4.7 Kebutuhan Listrik untuk Keperluan Proses ... Error! Bookmark not defined.
Tabel 4.8 Kebutuhan Listrik untuk Keperluan Utilitas ... Error! Bookmark not defined.
xi
Tabel 4.9 Jumlah Watt Berdasarkan Luas Bangunan ... Error! Bookmark not defined.
Tabel 4.10 Total Kebutuhan Listrik Pabrik... Error! Bookmark not defined.
Tabel 4.11 Total Kebutuhan Bahan Bakar Pabrik . Error! Bookmark not defined.
Tabel 4.12 Analisis Laboratorium... Error! Bookmark not defined.
Tabel 5.1 Jadwal Pembagian Kelompok Shift ... Error! Bookmark not defined.
Tabel 5.2 Penggolongan Jabatan, Jumlah Karyawan dan Gaji ... Error! Bookmark not defined.
Tabel 6.1 Analisis Kelayakan Ekonomi ... Error! Bookmark not defined.
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.1 Grafik Hubungan Impor Metil Metakrilat di Indonesia ... Error!
Bookmark not defined.
Gambar 1.2 Peta Lokasi Pabrik ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 2.1 Diagram Alir Kualitatif ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 2.2 Diagram Alir Kuantitatif ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 2.3 Diagram Alir Proses ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 4.1 Skema Pengolahan Air Sungai ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 5.1 Struktur Organisasi Perusahaan ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 6.1 Grafik Analisis Kelayakan Ekonomi.. Error! Bookmark not defined.
xii INTISARI
Maulana Ahmad Fajri, Raka Mancini Putra, 2020, Prarancangan Pabrik Metil Metakrilat dari Asam Metakrilat dan Metanol dengan Proses Esterifikasi Menggunakan Katalis Asam Sulfat Kapasitas 100.000 Ton/Tahun, Program Studi Sarjana Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret, Surakarta
Metil metakrilat (MMA) digunakan pada pembuatan pelapis polimer, kontruksi bahan kimia dan tekstil. Selama ini untuk memenuhi kebutuhan metil metakrilat, pemerintah harus mengimpor dari Jerman, Texas, dan UK. Pabrik ini dirancang dengan kapasitas 100.000 ton/tahun dengan bahan baku asam metakrilat (MAA) 100.108,43 ton/tahun, asam sulfat sebagai katalis 1.154,92 ton/tahun, dan metanol 37.409,93 ton/tahun. Pabrik metil metakrilat dari asam metakrilat dan methanol dengan proses esterifikasi menggunakan katalis asam sulfat kapasitas 100.000 ton/tahun direncanakan berdiri di Bontang, Kalimantan Timur pada tahun 2021.
Reaksi pembentukan MMA berbahan baku MAA dan metanol melalui proses esterifikasi dalam fase reaksi cair-cair dengan katalis asam sulfat. Reaksi berlangsung dalam reaktor alir tangki berpengaduk (RATB) pada suhu 64oC dan tekanan 1,01 bar gauge dengan konversi reaksi 99,8% terhadap MAA dengan waktu tinggal selama 16 menit menggunakan pendingin air. Dilanjutkan dengan pemurnian produk. Produk MMA memiliki kemurnian 99,55%. Unit pendukung proses pabrik meliputi unit pengadaan air (25,95 kg/kg produk), steam (0,44 kg/kg produk), udara tekan (0,08 kg/kg produk), tenaga listrik (0,49 kWh/kg produk) dan bahan bakar boiler (0,07 kg/kg produk). Pabrik juga didukung laboratorium yang mengontrol mutu bahan baku dan produk serta bahan buangan pabrik yang berupa limbah rumah tangga diolah di unit pengolahan limbah.
Bentuk perusahaan yang dipilih adalah Perseroan Terbatas (PT), dengan struktur organisasi line and staff. Karyawan yang bekerja pada pabrik ini berjumlah 224 orang dengan sistem kerja shift berjumlah 168 orang dan non-shift berjumlah 56 orang. Dari hasil analisis ekonomi diperoleh, ROI (Return on Investment) sebesar 39,63% (sebelum pajak) dan 29,72% (sesudah pajak), POT (Pay Out Time) selama 1,91 tahun (sebelum pajak) dan 2,36 tahun (sesudah pajak), BEP (Break Even Point) 49,65%, SDP (Shutdown Point) 29,70%, dan IRR (Internal Rate of Return) sebesar 28,09%. Berdasarkan dari evaluasi ekonomi tersebut pabrik ini layak untuk dipertimbangkan pendiriannya.
Kata kunci : Asam metakrilat, esterifikasi, metil metakrilat, RATB
