i
TUGAS AKHIR
PRARANCANGAN PABRIK METIL METAKRILAT
DARI ASETON SIANOHIDRIN DAN METANOL
Kapasitas 100.000 Ton / Tahun
O l e h :
1. Anjar Prabowo NIM : I 0502001 2. Eko Setyo Budi NIM : I 0502004
JURUSAN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
Halaman Pengesahan
TUGAS AKHIR
PRARANCANGAN PABRIK METIL METAKRILAT DARI ASETON SIANOHIDRIN DAN METANOL
KAPASITAS 100.000 TON / TAHUN
Oleh : Anjar Prabowo NIM. I 0502001
Eko Setyo Budi NIM. I 0502004
Dosen pembimbing
Bregas Siswahyono TS, S.T., M.T. NIP. 132 243 335
Dipertahankan di depan Tim Penguji :
1. Ir. Samun Triyoko 1. ... NIP. 131 472 646
2. Endang Kwartiningsih, ST, MT 2. ... NIP. 132 258 056
Mengetahui Disahkan a.n. Dekan Fakultas Teknik
Pembantu Dekan I
Ir. Paryanto, M.S.
Ketua Jurusan Teknik Kimia
iii
MOTTO DAN PERSEMBAHAN
“Jangan sampai kita meninggal tanpa menghasilkan
jejak-jejak sejarah dalam hidup kita …...”
“Ibadah adalah upaya cerdas untuk meloloskan diri dari
perangkap waktu.”
Do your best
Kupersembahkan karya kecil ini kepada :
TERIMA KASIHKU …..
Allah SWT, atas segala rahmat dan nikmat yang tak bisa dilukiskan dengan kata-kata… Junjungan kami Nabi Muhammad SAW dan para sahabatnya, untuk suritauladan dan syafaatnya.
Keluargaku tercinta, Bapak & Ibu yang selalu kuhormati, terima kasih Allah telah memberikan orang tua terbaik untukku, kalian segalanya bagiku...
Seluruh keluarga besarku, adek-adekku, sepupu-sepupuku, bulek, paklek, bude, pakde, mbahku, pokoke semua keluarga, terima kasih selalu memberiku semangat dan mendoakanku.
Seluruh dosen Teknik Kimia UNS, terutama Pak Bregas, terima kasih atas bimbingan, bantuan, dan kepercayaanya, bu Nunik, bu Endah, bu Endang Mastuti, Pak Arif, bu Risa, bu Eni, Pak Sunu, juga tenaga TU, bu Pur, maupun para laboran, mbak Ana, mbak Ima, mas Rahmat, terima kasih atas semua bantuannya.
Gadis kecilku yang cantik dan teristimewa, Adexku, Ida Setyaningrum,
thanks banget atas dukungan, semangat, dan perhatian yang tertumpah, mengajariku untuk mengerti indahnya senyuman, rindu, dan sayang yang tulus, kau akan selalu di sini. Maafkan atas semua khilaf dan kekurangdewasaan dalam membimbing, menjaga atau menumpahkan isi hati, sejujurnya dalam semuanya itu ada rasa sayang untukmu. ☺☺☺
Kerinduanku, Adekku Tercinta, Novita Riana Dewi dan Yogie Sundawati Putri. Thanks atas semuanya, meski tak melihatmu lagi, tapi aku yakin kita pasti akan berjumpa kembali, setidaknya aku ingin melihatmu bahagia. Maafkan aku, terlalu banyak salah yang tak aku tahu harus dengan apa aku menebusnya, dalam malam-malamku ada rasa yang terus menunggu, kerinduan tiada terkira padamu. Aku akan selalu menyayangimu.
Gadis kecil yang manis banget, Elok Rahayu Angen Pinantu Mukti.
v
semoga pinter dan jadi anak yang berbakti, berguna bagi Agama, Keluarga, Nusa dan Bangsa. Amin....
Nih Adekku yang manis, Sahabat Yang Baik, Uki Yuanti, thanks ya telah membuatku lebih mengerti akan arti hidup, thanks juga waktu untukku bisa bercerita tentang masalahku, penyelesaian masalah yang sangat menyentuh, tapi kadang aku juga bingung karena sifat yang sangat serius, aku sering gak bisa mengajakmu bercanda ria. Just smile... ☺
Temen-temen 2002 yang kompak abis, Sriyono, thanks atas persaingannya, sekarang aku menyerah deh, BKM, thanks atas CD TOP-nya, Ari SN, Arif, Dadik, Kristi, Dwi Hamtaro, Danang AN, Anggara, Dibyo, Dodo, Wahyu, thanks atas semangatnya, kita harus kompak dalam membangun sepakbola, Eko P, Edi,Aryo, thanks atas apa aja, kumpul-kumpul teman dong di lapangan. Nurdiah R, Arum W, Desty R, Dwi Endah, Febe PR, Jonas N, Lina, Mar’atush S, Nasanika W, Neiliyana, Ning SD, Novalita D, Oktalia R, Prima D, Sri Haratik, Sri Popi H, Wenny T, thanks atas dukungannya ya... I Love You All.
Temen-temen kost Robithoh, Agung Pras, Bayu Himawan, Heru Hastyanto, Donni, Triyono, Banu, Eko, Kasirin, dll. Boys.... kalian akan selalu jadi bagian dari perjalanan hidupku, 4 tahun lebih bersama, tau kebaikan dan kejelekan masing-masing, Thanks ya atas dukungan dan bantuannya
Filippo Inzaghi , Ruud Van Nistelrooy, dan Sang Fenomenal yang menjadi inspirasiku dalam mencetak gol selama bermain sepakbola di Liga Tekkim dan menghiburku selama menyelesaikan TA ini.
Aa Gym yang memberikan nasehat2 penyejuk Qolbu untuk selalu menjaga kesucian hati dari penyakit hati, iri, dengki, riya, sombong, prasangka buruk dll.
KATA PENGANTAR
Puji syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa karena atas berkat dan karunia-Nya, penulis akhirnya dapat menyelesaikan penyusunan laporan tugas akhir dengan judul “Prarancangan Pabrik Metil Metakrilat dari Aseton Sianohidrin dan Metanol Kapasitas 100.000 ton/tahun”. Dalam penyusunan tugas akhir ini penulis memperoleh banyak bantuan baik berupa dukungan moral maupun spiritual dari berbagai pihak. Oleh karena itu sudah sepantasnya penulis mengucapkan terima kasih kepada :
1. Ibu Ir. Nunik Sri Wahjuni. M.Si., selaku Ketua Jurusan Teknik Kimia Universitas Sebelas Maret Surakarta.
2. Bapak Bregas Siswahyono TS.,ST.,MT., selaku Dosen Pembimbing atas bimbingan dan bantuannya dalam penulisan tugas akhir.
3. Seluruh staf dosen Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret atas bimbingan dan bantuannya selama penulis menempuh pendidikan.
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.
Surakarta, Desember 2006
vii
DAFTAR ISI
Halaman Judul i
Lembar Pengesahan ii
Motto dan Persembahan iii
Terima Kasihku iv
Kata Pengantar vi
Daftar Isi vii
Daftar Tabel xi
Daftar Gambar xiii
Intisari xiv
BAB I PENDAHULUAN 1
1.1. Latar Belakang Pendirian Pabrik 1
1.2. Kapasitas Rancangan 2
1.3. Lokasi Pabrik 5
1.4. Tinjauan Pustaka 8
1.4.1. Tinjauan Proses 8
1.4.2. Kegunaan Produk 12
1.4.3. Sifat Fisis dan Kimia 13
1.4.3.1. Bahan Baku 13
1.4.3.2. Produk 16
BAB II DESKRIPSI PROSES 19 2.1. Spesifikasi Bahan Baku dan Produk 19
2.1.1. Spesifikasi Bahan Baku 19
2.1.2. Spesifikasi Produk 20
2.2. Konsep Proses 20
2.2.1 Dasar Reaksi 20
2.2.2 Mekanisme Reaksi 21
2.2.3 Tinjauan Termodinamika 24
2.2.4 Tinjauan Kinetika 28
2.3. Diagram Alir Proses 31
2.3.1. Diagram Alir Kualitatif 31
2.3.2. Diagram Alir Kuantitatif 32
2.3.3. Diagram Alir Proses 33
2.3.4. Langkah Proses 34
2.3.4.1. Tahap Penyiapan Bahan Baku 34 2.3.4.2. Tahap Pembentukan Produk 35 2.3.4.3. Tahap Pemisahan dan Pemurnian Produk 36
2.4. Neraca Massa dan Neraca Panas 37
2.4.1. Neraca Massa 37
2.4.2. Neraca Panas 44
2.5. Lay Out Pabrik dan Lay Out Peralatan Proses 49
2.5.1. Lay Out Pabrik 49
ix
BAB III SPESIFIKASI PERALATAN PROSES 55 BAB IV UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM 94
4.1. Unit Pendukung Proses 94
4.1.1. Unit Pengadaan Air 95
4.1.1.1. Air pendingin 97
4.1.1.2. Air Umpan Boiler 99
4.1.1.3. Air Konsumsi Umum dan Sanitasi 101 4.1.1.4. Unit Penyediaan Air Pemadam Kebakaran 102
4.1.2. Unit Pengadaan Steam 102
4.1.3. Unit Pengadaan Udara Tekan 103
4.1.4. Unit Pengadaan Listrik 104
4.1.5 Unit Pengadaan Bahan Bakar 105
4.1.6. Unit Pengolahan Limbah 106
4.2. Laboratorium 107
BAB V MANAJEMEN PERUSAHAAN 110
5.1. Bentuk Perusahaan 110
5.2. Struktur Organisasi 111
5.3. Tugas dan Wewenang 113
5.3.1. Pemegang Saham 113
5.3.2. Dewan Komisaris 113
5.3.3. Dewan Direksi 114
5.3.4. Staf Ahli 115
5.3.6. Kepala Bagian 115
5.4. Pembagian Jam Kerja Karyawan 120
5.5. Status Karyawan dan Sistem Upah 122 5.6. Penggolongan Jabatan, Jumlah Karyawan dan Gaji 123
5.6.1. Penggolongan Jabatan 123
5.6.2. Jumlah Karyawan dan Gaji 124
5.7. Kesejahteraan Karyawan 126
BAB VI ANALISA EKONOMI 128
6.1. Penaksiran Harga Peralatan 129
6.2. Penentuan Total Capital Investment (TCI) 131
6.3. Biaya Produksi Total (Total Production Cost) 134
6.4. Keuntungan (Profit) 136
6.5. Analisa Kelayakan 136
DAFTAR PUSTAKA xv
xi
DAFTAR TABEL
Tabel 1.1 Import Metil Metakrilat di Indonesia tahun 1996-2003 4
Tabel 1.2. Pemilihan Proses 11
Tabel 1.3. Industri Pemakai Metil Metakrilat 12 Tabel 2.1. Neraca Massa Total Reaktor R-01 37
Tabel 2.2. Neraca Massa Reaktor R-01A 38
Tabel 2.3. Neraca Massa Reaktor R-01B 38
Tabel 2.4. Neraca Massa Reaktor R-02A 39
Tabel 2.5. Neraca Massa Reaktor R-02B 40
Tabel 2.6. Neraca Massa Menara Distilasi MD-01 41 Tabel 2.7. Neraca Massa Menara Distilasi MD-02 42 Tabel 2.8. Neraca Massa Menara Distilasi MD-03 43 Tabel 2.9. Neraca Massa Menara Distilasi MD-04 44
Tabel 2.10. Neraca Panas Reaktor R-01A 44
Tabel 2.11. Neraca Panas Reaktor R-01B 45
Tabel 2.12. Neraca Panas Reaktor R-02A 45
Tabel 2.13. Neraca Panas Reaktor R-02B 46
Tabel 2.14. Neraca Panas Menara Distilasi MD-01 46 Tabel 2.15. Neraca Panas Menara Distilasi MD-02 47 Tabel 2.16 Neraca Panas Menara Distilasi MD-03 47 Tabel 2.17 Neraca Panas Menara Distilasi MD-04 48
Tabel 5.1. Jadwal Pembagian Kelompok Shift 121
Tabel 5.3. Jumlah Karyawan Sesuai dengan Jabatannya 124 Tabel 5.4. Perincian Golongan dan Gaji Karyawan 125
Tabel 6.1. Indeks Harga Alat 130
xiii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.1. Grafik Hubungan Kebutuhan Metil Metakrilat tiap tahun 4
Gambar 2.1. Diagram Alir Kualitatif 31
Gambar 2.2. Diagram Alir Kuantitatif 32
Gambar 2.3. Diagram Alir Proses 33
Gambar 2.4. Lay Out Pabrik 52
Gambar 2.5. Lay Out Peralatan Proses 54
Gambar 4.1. Skema Pengolahan Air 97
Gambar 4.2. Skema Pengolahan Limbah 106
Gambar 5.1. Struktur Organisasi Pabrik 127
INTISARI
Metil metakrilat dibuat melalui dua tahap reaksi. Tahap pertama adalah reaksi hidrolisa antara aseton sianohidrin dengan asam sulfat menghasilkan metakrilamid sulfat pada suhu 100 oC dan tekanan 1,5 atm. Tahap kedua adalah reaksi esterifikasi antara metakrilamid sulfat dengan metanol mengahasilkan metil metakrilat pada suhu 100 oC dan tekanan 2 atm. Kedua reaksi berjalan pada Reaktor Alir Tangki Berpengaduk dengan kondisi isothermal. Reaksi merupakan eksotermis sehingga untuk mempertahankan suhu agar tetap 100 °C ditambahkan jaket pendingin. Pendingin yang digunakan adalah air. Pabrik Metil Metakrilat ini dirancang dengan kapasitas 100.000 ton / tahun. Dengan kemurnian produk metil metakrilat yang dihasilkan sebesar 99%
Kebutuhan utilitas meliputi air sebanyak 65,6260 m3/jam yang dipenuhi dari air sungai, bahan bakar (solar) sebanyak 1858,092 L/jam dan kebutuhan listrik sebesar 250,66 kW.
Lokasi pabrik direncanakan di Gresik, Jawa Timur dan dibangun di atas tanah dengan luas 23867 m2. Pabrik beroperasi selama 24 jam per hari dan 330 hari per tahun. Jumlah kebutuhan tenaga kerja sebanyak orang 148.
Pabrik direncanakan mulai dikonstruksi pada tahun 2008. Modal tetap pabrik sebesar US $ 29.694.503 dan Rp.20.145.388.311, sedangkan modal kerjanya sebesar US $ 42.661.687 dan Rp.15.576.930.508. Biaya produksi total per tahun adalah sebesar US $ 142.386.619 dan Rp.106.499.991.899. Evaluasi ekonomi menunjukkan bahwa Percent Return On Investment (ROI) sebelum pajak 57,00 %, sesudah pajak 45,60 %, Pay Out Time (POT) sebelum pajak 1,49 tahun, sesudah pajak 1,8 tahun, Break Event Point (BEP) 43,74 %, Shut Down
Point (SDP) 31,90% dan Discounted Cash Flow (DCF) 21,743%.
xv
DAFTAR PUSTAKA
Anonim, 1999, Mitsubishi Anuall Report 1999, Mitsubishi Rayon Co.,Ltd
Branan,C.R. 1994. Rules of Thumb for Chemical Engineers. Gulf Publishing Company. Houston
Brownell, L.E. and Young, E.H. 1959. Process Equipment Design. 1st editions. John Wiley and Sons Inc. New York
Chopey, N.P. 1994. Handbook of Chemical Engineering Calculations. 2nd edition. McGraw-Hill, Inc. United States of America
Coulson, J.M. and Richardson, J.F. 1983. An Introduction to Chemical
Engineering. Allyn and Bacon Inc. Massachusetts
Geankoplis, C.J. and J.F. Richardson. Design Transport Process and Unit
Operation. 1989. Pegamon Press. Singapore
Kern, D.Q. 1983. Process Heat Transfer. McGraw Hill International Book Company. Tokyo
Kirk, R.E. & Othmer, D.F. 1983. Encyclopedia of Chemical Technology. 9th edition. A Wiley Inter Science Publisher Inc. New York
Levenspiel, O. 1975. Chemical Reaction Engineering. 2nd edition. John Wiley and Sons Inc. Singapore
Perry, R.H. and Green, D.W. 1950. Perry’s Chemical Engineer’s Handbook. 3rd edition. McGraw Hill Book Company. Tokyo
Perry, R.H. and Green, D.W. 1984. Perry’s Chemical Engineer’s Handbook. 6th edition. McGraw Hill Book Company. Singapore
Perry, R.H. and Green, D.W. 1999. Perry’s Chemical Engineer’s Handbook. 7th edition. McGraw Hill Book Company. Singapore
Peters, M.S and Timmerhause K.D. 2003. Plant design and Economics for
Chemical Engineers. Mc Graw Hill Book Company. New York
Smith, J.M and Van Ness, H.C. 1987. Introduction to Chemical Engineering
Thermodynamics. 4th edition. McGraw Hill International Book Company.
Tokyo.
Vilbrandt, F.C and Dryden, C.E. 1959. Chemical Engineering Plant Design. 4th edition. McGraw Hill International Book Company. Kogakusha ltd. Tokyo Walas, S.M. 1988. Chemical Process Equipment (Selection and Design). 3ed
editions. Butterworth. United States of America
Wankat, P.C. 1944. Equilibrium Staged Separations. Prentice Hall. New Jersey Yaws, C.L. 1999. Chemical Properties Handbook. McGraw Hill Company. New
York
www.chemicalland21.com www.dprindag.go.id www.mrc.jp.com www.matche.com www.scirus.com
xvii
Anonim, 2000, Ekspor Impor Indonesia 1996-2000, Biro Pusat Statistik Semarang. Aries, R.S., and Newton, R.D., 1995, Chemical Engineering Cost Estimation, Mc
Graw Hill Book Co. Inc., New York.
Brown, G.G., et. All., 1973, Unit Operation, 3rd ed., Modern Asia Edition, John Wiley and Sons Inc., Tokyo.
Brownell, E.L., and Young , E.H., 1977, Process Equipment Design, Wiley Eastern Ltd., New Delhi.
Considine, D.M., and Young, E.H., 1978, Process Industrial Instrument and Controls
Handbook, 4th ed., John Willey and Sons Inc., New York.
Coulson, J.M., and Richardson, J.F., 1983, Chemical Engineering, 1st ed., Vol. 6, Pergamon Press, New York.
Evans, Frank L., Jr., 1974, Equipment Design Handbook for Refiners and Chemical
Plant, Vol. 2, Gulf Publishing Co., Houston, Texas.
Faith, W.L., Keyes D.B., and Mark, R.L., 1957, Industrial Chemical, 4thed., John Wiley and Sons Inc., Toronto.
Foust, A.S., et., all., 1980, Principles of Unit Operation, 2nded., John Wiley and Sons Inc., New York.
Hollman, J.P., 1981, Heat Transfer, 5th ed., Mc Graw Hill Ltd., New York.
Kern, D.Q., 1965, Process Heat Transfer, International Student Edition, Mc Graw Hill Book Co., Inc., Tokyo.
Ketta, R.E., and Othmer, D.F., 1976, Encyclopedia of Chemical Processing and
Design, 3rded., Vol. 1, 3,4, 5, Marcell Dekker Inc., New York.
Kirk, P.E., and Othmer, D.F., 1978, Encyclopedia of Chemical Technology, The Interscience Encyclopedia, New York.
Levenspiel, O., 1962, Chemical Reaction Engineering, 2nded., John Wiley and Sons Inc., New York.
Perry, R.H., and Green, D.W.,1983, Perry’s Chemical Engineering Handbook, 6th ed., Mc Graw Hill International Book Co., Singapore.
Peters, M.S., and Klaus D. Timmerhaus, 1978, Plant Design and Economic for
Chemical Engineering, 3rded., New York.
Smith, J.M., and H.C. Van Ness, 1975, Introduction of Chemical Engineering
Thermodinamic, 3rded., Mc Graw Hill International Book Co., Singapore.
Treyball, R.L., 1980, Mass Transfer Operation, 3rded., Mc Graw Hill International Book Co., Kogakusya, Tokyo.
Ullman, 1989, Ullman’s Encyclopedia of Indutrial Chemistry, Vol. A-16, Interscience Encyclopedia, Inc., New York.
Ulrich, G.D., 1984, A Guide to Chemical Engineering Process Design and
Economics, John Wiley and Sons, inc., New York.
Viessman, W., Jr., and Hammer M.J., 1993, Water Supplay and Pollution Control, 5th ed, Harper Collins College .
