PRARANCANGAN PABRIK DIBUTYL PHTHALATEDARI PHTHALIC ANHYDRIDE DAN N-BUTANOL Prarancangan Pabrik Dibutyl Phthalate dari Phthalic Anhydride dan N-Butanol Kapasitas 21.000 Ton/Tahun.

(1)

PRARANCANGAN PABRIKDIBUTYL PHTHALATE

DARI PHTHALIC ANHYDRIDEDAN N-BUTANOL

KAPASITAS 21.000 TON/TAHUN

Disusun sebagai Salah Satu Syarat untuk Memperoleh Gelar Kesarjanaan Strata 1 Fakultas Teknik

Universitas Muhammadiyah Surakarta

Oleh :

THERISIA WIDI KIRANA D 500 110 032

Dosen Pembimbing : 1. Dr. Ir. Ahmad M Fuadi, M.T 2. Kusmiyati, S.T., M.T., Ph.D

PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA

(2)

(3)

iii

(4)

INTISARI

Latar belakang pendirian pabrik dibutyl phthalate adalah untuk mengurangi ketergantungan terhadap bahan impor yang berasal dari industri asing. Selain itu juga sebagai penyedia bahan pembantu bagi industri polimer maupun industri lain yang membutuhkan dibutyl phthalate.Adanya pendirian pabrik ini juga diharapkan dapat meningkatkan pendapatan negara Indonesia. Pabrik ini dirancang dengan kapasitas produksi sebesar 21.000 ton/tahun dan akan didirikan di Gresik, Jawa Timur.

Dibutyl phthalate merupakan salah satu jenis plasticizer (bahan tambahan plastik untuk meningkatkan daya tahan, sifat transparansinya, serta sifat plastisitasnya) dimana proses sintesa dibutyl phthalate terjadi melalui reaksi esterifikasi antara phthalic anhydride dan n-butanol. Proses tersebut memerlukan katalis asam sulfat untuk mempercepat terjadinya reaksi tersebut karena reaksi berlangsung secara dua tahap. Reaksi esterifikasi terjadi pada reaktor alir tangki berpengaduk (RATB) dengan suhu operasi 140C dan tekanan 2 atm. Dimana reaksi bersifat eksotermis sehingga diperlukan media pendingin berupa air untuk menjaga agar suhu reaksi tetap konstan. Produk keluar dari reaktor selanjutnya diumpankan ke separator untuk memisahkan fase cair dan uapnya. Fase uap akan diumpankan ke menara distilasi-01. Sedangkan, fase cair yang bersifat asam akan diumpankan ke neutralizerdan terjadi reaksi penetralan dengan NaOH. Setelah itu, campuran diumpankan ke dekanter. Di dalam dekanter terjadi pemisahan komponen berdasarkan berat jenisnya. Lapisan atas yang berupa produk akan menuju menara distilasi-02 untuk proses pemurnian produk dan lapisan bawah akan menuju unit pengolah limbah.

Unit utilitas merupakan unit yang mendukung semua kebutuhan proses di pabrik. Utilitas yang diperlukan pabrik dibutyl phthalate meliputi penyediaan air sebanyak 7.100 kg/jam yang diperoleh dari air sungai Brantas, kebutuhan steam sebanyak 10.100 kg/jam yang diperoleh dari boiler. Kebutuhan listrik total sebanyak 100 kW yang diperoleh dari PLN dan generator set dengan kapasitas sebesar 350 kW. Bahan bakar yang digunakan untuk boiler dan generator adalah solar dengan kebutuhan bahan bakar sebesar 940 L/jam. Pabrikdibutyl phthalateini berbentuk Perseroan Terbatas (PT) dengan jumlah karyawan sebanyak 170 orang dan beroperasi selama 330 hari dalam 1 tahun. Modal kerja pada pabrik ini sebesar Rp. 59.123.068.847,11 per tahun dan modal tetap sebesar Rp. 326.709.619.077,99 per tahun. Dari analisa ekonomi terhadap pabrik ini, pabrik memiliki keuntungan sebelum pajak sebesar Rp. 91.808.755.987,07 per tahun dan keuntungan setelah pajak sebesar Rp. 64.266.129.190,95 per tahun.Percent return on investment(ROI) sebelum pajak sebesar 28,10% dan sesudah pajak sebesar 19,67%. Pay out time (POT) sebelum pajak sebesar 2,62 tahun dan setelah pajak 3,37 tahun. Break even point (BEP) sebesar 50,5%, shut down point (SDP) sebesar 27,88%, IRR berdasarkan discounted cash flow (DCF) sebesar 41,3%. Berdasarkan analisa di atas, dapat disimpulkan bahwa pabrik dibutyl phthalate ini dapat menguntungkan sehingga layak untuk didirikan.

(5)

v

MOTTO

Allah akan meninggikan orang-orang yang beriman diantaramu dan orang-orang yang diberi ilmu pengetahuan beberapa derajat

(Q.S. Al Mujadalah : 11)

Sesungguhnya bersama kesukaran itu ada keringanan. Karena itulah bila kau sudah selesai (mengerjakan yang lain), maka berharaplah kepada Tuhanmu (Q.S. Al-Insyirah : 6-8)

Banyak kegagalan dalam hidup ini dikarenakan orang-orang tidak menyadari betapa dekatnya mereka dengan keberhasilan saat mereka menyerah. - Thomas Alva Edison

Berusahalah untuk tidak menjadi manusia yang berhasil tapi berusahalah menjadi manusia yang berguna.

- Albert Einsten

Success needs a process. Success is not a final, and

not a destination. Success is an achievement from a

long journey. My future is my unknown paradise so

(6)

PERSEMBAHAN

Puji syukur kehadirat Allah SWT atas segala rahmat dan hidayah-Nya yang telah

memberikan kekuatan, kesehatan, kesabaran serta keikhlasan untukku dalam mengerjakan

tugas akhir kuliahku ini. Terimakasih atas karunia serta kemudahan yang Engkau berikan

sehingga tugas akhir ini dapat terselesaikan dengan baik.

Aku persembahkan karya kecilku ini kepada orang yang sangat kukasihi dan kusayangi.

Ibunda dan Ayahanda tercinta. Sebagai tanda bakti, hormat dan rasa terimakasih yang

tak terhingga, kupersembahkan karya kecilku ini kepada kalian yang telah menjadi motivasi,

inspirasi dan tiada henti memberikan dukungan serta do anya untukku. Tanpa kalian,

keluargaku, aku bukan apa-apa dan bukan siapa-siapa. Kalian adalah tiang yang kokoh yang

selalu menunjukkan kekuatannya untuk menopang hidupku. Terimakasih untuk kalian atas

limpahan cinta, kasih sayang yang besar dan tak ada hentinya untukku, yang tiada mungkin

dapat kubalas hanya dengan selembar kertas ini. Aku akan selalu menyanyangi kalian dan

akan terus membanggakan kalian dengan sedikit kelebihanku ini. Dan terimakasih pula

untuk Bapak, guruku yang selamanya akan tetap menjadi pahlawan tanpa jasa untukku,

terimakasih atas pembelajaran hidup yang engkau ajarkan kepada anak-anakmu. Semoga

selalu diberi kesehatan dan umur panjang untuk kedua orang tuaku. Terimalah tanda cinta

anakmu ini yang mungkin hanya akan membayar sedikit dari hasil pengorbanan keringat

kalian untukku.

Untuk adikku M. Rizal Pahleviannur, terimakasih atas dorongan semangat serta

do anya untuk kakakmu ini. Semoga kelak engkau berhasil dan menjadi kebanggaan

keluarga. Amin

Untuk sahabat spesialku, Setya Budi. Terimakasih atas motivasinya, dorongan

semangat serta do a yang terus mengalir untukku, dan terimakasih untuk segala bantuan

dalam menyelesaikan karyaku ini. Terimakasih telah menjadi sahabat terbaikku dan setia

menemani dalam suka dukaku. Sukses selalu untukmu. Amin

Dengan karyaku ini aku belajar, aku tegar, aku bersabar dan aku ikhlas hingga

(7)

vii

KATA PENGANTAR

Assalamu’alaikum Wr. Wb

Puji syukur kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat, berkah, dan hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini, dengan judul Prarancangan PabrikDibutyl PhthalatedariPhthalic Anhydridedan N-Butanol Kapasitas 21.000 Ton/Tahun.Tugas akhir ini disusun guna memenuhi persyaratan memperoleh gelar sarjana di Program Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta

Dalam penyusunan tugas akhir ini tentunya tidak lepas dari bantuan dan dukungan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, pada kesempatan ini penulis menyampaikan penghargaan dan terimakasih yang tak terhingga kepada:

1. Bapak Rois Fatoni, S.T., M.Sc., Ph.D. selaku Ketua Program Studi Teknik Kimia Universitas Muhammadiyah Surakarta.

2. Bapak Dr. Ir. Ahmad M Fuadi, M.T selaku Pembimbing I yang telah memberikan bimbingan, pengarahan, dan masukan selama penyusunan tugas akhir ini hingga selesai.

3. Ibu Kusmiyati, S.T., M.T., Ph.D. selaku Pembimbing II yang telah berkenan meluangkan waktu untuk memberikan bimbingan dan pengarahan serta masukan dalam menyelesaikan tugas akhir ini hingga selesai.

4. Bapak/Ibu Dosen Program Studi Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta, yang telah memberikan ilmu pembelajaran dan bimbingan selama perkuliahan di Teknik Kimia.

5. Ayah, Ibu dan adik yang selalu memberikan doa, dukungan serta motivasi yang tiada henti, sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini.

(8)

Surakarta, terima kasih atas bantuan, dukungan dan motivasinya selama penyusunan tugas akhir ini, sukses selalu untuk kalian semua.

7. Sahabat karibku di Teknik Kimia, Rendra, Wiwik, Sima yang telah memberikan dorongan semangat serta doanya. Semoga kalian juga segera Sarjana.

8. Teman satu kontrakan : Adina, Hervani, Anisa, Via dan Yetik yang selalu supportdan menghadirkan keceriaan, kebersamaan di rumah kedua.

9. Teman-teman kepengurusan Dewan Perwakilan Mahasiswa (DPM FT UMS) Tahun 2014 serta Keluarga Mahasiswa Teknik Kimia (KMTK UMS).

10. Semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu-persatu, yang telah banyak

membantu penulis sehingga dapat menyelesaikan tugas akhir ini.

Harapan penulis semoga tugas akhir ini dapat memberikan manfaat bagi para pembacanya. Penulis menyadari bahwa penulisan tugas akhir ini masih jauh dari

kata sempurna. Oleh karena itu, segala kritik dan saran yang membangun akan sangat membantu demi kesempurnaan tugas akhir ini. Akhir kata, saya selaku penulis mengucapkan banyak terima kasih.

Wassalamu’alaikum Wr. Wb.

Surakarta, 29 Oktober 2015

(9)

ix

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL... i

HALAMAN PENGESAHAN... ii

PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR... iii

INTISARI... iv

MOTTO...v

PERSEMBAHAN... vi

KATA PENGANTAR... vii

DAFTAR ISI... ix

DAFTAR TABEL... xiii

DAFTAR GAMBAR...xv

DAFTAR LAMBANG... xvi

BAB I PENDAHULUAN...1

1.1 Latar Belakang Pendirian Pabrik ... 1

1.2 Kapasitas Pabrik... 2

1.2.1 Kebutuhan ImporDibutyl Phthalate... 3

1.2.1 Kapasitas Produksi Pabrik Komersial yang Sudah Ada ... 4

1.3 Lokasi Pabrik ... 5

1.3.1 Ketersediaan Bahan Baku ... 5

1.3.2 Pemasaran Produk ... 5

1.3.3 Sarana Transportasi ... 6

1.3.4 Utilitas ... 6

1.3.5 Tenaga Kerja ... 6

1.4 Tinjauan Pustaka ... 7

1.4.1 Proses PembuatanDibutyl Phthalate... 7

1.4.2 Kegunaan Produk ... 8

1.4.3 Sifat Fisika dan Kimia Bahan Baku serta Produk ... 8

1.4.4. Tinjauan Proses Secara Umum ... 12

(10)

2.1. Spesifikasi Bahan Baku, Bahan Pendukung dan Produk... 13

2.1.1. Spesifikasi Bahan Baku... 13

2.1.2. Spesifikasi Bahan Pendukung ... 13

2.1.3. Spesifikasi Produk... 14

2.2. Konsep Reaksi ... 14

2.2.1. Dasar Reaksi... 14

2.2.2. Mekanisme reaksi... 14

2.2.3. Kondisi Operasi... 15

2.2.4. Tinjauan Termodinamika ... 15

2.2.5. Tinjauan Kinetika... 17

2.3. Tahapan Proses ... 18

2.3.1. Persiapan Bahan Baku... 18

2.3.2. Tahap Reaksi ... 19

2.3.3. Tahap Pemisahan dan Pemurnian ... 19

2.4. Neraca Massa dan Neraca Panas... 20

2.4.1. Neraca Massa ... 20

2.4.2. Neraca Panas ... 24

2.5. Tata Letak Pabrik dan Peralatan ... 30

2.5.1. Tata Letak Pabrik ... 30

2.5.2. Tata Letak Peralatan... 34

BAB III SPESIFIKASI PERALATAN PROSES... 38

3.1. Silo ... 38

3.2. Bucket Elevator... 38

3.3. Melting Tank... 39

3.4. Reaktor... 39

3.5. Neutralizer... 40

3.6. Dekanter ... 41

3.7. Separator ... 42

3.8. Menara Distilasi ... 43

3.9. Tangki Penyimpanan ... 45

(11)

xi

3.11. Akumulator ... 58

3.12. Pompa ... 59

BAB IV UNIT UTILITAS DAN LABORATORIUM... 68

4.1. Unit Utilitas... 68

4.1.1. Unit Penyediaan dan Pengolahan Air ... 69

4.1.2. Unit PenyediaanSteam... 86

4.1.3. Unit Penyediaan Listrik... 87

4.1.4. Unit Penyediaan Bahan bakar ... 90

4.1.5. Unit Penyediaan Udara Tekan ... 91

4.1.6. Unit Pengolahan Limbah... 92

4.2. Laboratorium... 96

4.2.1. Program Kerja Laboratorium ... 96

4.2.2. Penanganan Sampel ... 97

4.2.3. Prosedur Analisa ... 98

4.2.4. Metode Analisa ... 98

4.2.5. Alat–alat Laboratorium ... 99

BAB V MANAJEMEN PERUSAHAAN... 100

5.1. Bentuk Perusahaan... 100

5.2. Struktur Organisasi Perusahaan ... 101

5.3. Tugas dan Wewenang ... 105

5.3.1. Pemegang Saham ... 105

5.3.2. Dewan Komisaris ... 105

5.3.3. Dewan Direksi... 105

5.4. Pembagian Jam Kerja Karyawan ... 112

5.5. Penentuan Jumlah Karyawan Proses ... 114

5.6. Sistem Kepegawaian dan Sistem Upah... 114

5.7. Penggolongan Jabatan, Jumlah Karyawan dan Gaji ... 115

5.8. Kesejahteraan Sosial Karyawan... 117

5.9. Kesehatan dan Keselamatan Kerja... 119

5.10. Manajemen Produksi ... 120

(12)

5.10.2. Pengendalian Produksi ... 122

BAB VI ANALISA EKONOMI... 124

6.1. Capital Invesment... 127

6.2. Manufacturing Cost (MC)... 127

6.3. General Expenses (GE)... 128

6.4. Analisis Kelayakan ... 128

6.4.1. Percent Return On Investment(ROI)... 128

6.4.2. Pay Out Time (POT)... 128

6.4.3. Break Even Point(BEP)... 129

6.4.4. Shut Down Point(SDP) ... 129

BAB VII KESIMPULAN... 136 DAFTAR PUSTAKA

(13)

xiii

DAFTAR TABEL

Tabel 1.1. Data Impor Negara Indonesia terhadapDibutyl Phthalate... 3

Tabel 1.2. Data PabrikDibutyl Phthalatedi Dunia ... 4

Tabel 2.1. Data Panas Pembentukan (Δ H°f) danEnergi Gibbs (Δ G) pada suhu 298,15 K ... 16

Tabel 2.2. Neraca Massa Total... 20

Tabel 2.3. Neraca MassaMelting tank... 21

Tabel 2.4. Neraca Massa Reaktor ... 21

Tabel 2.5. Neraca MassaFlash drum... 21

Tabel 2.6. Neraca MassaNeutralizer... 22

Tabel 2.7. Neraca Massa Dekanter ... 22

Tabel 2.8. Neraca Massa Menara Distilasi 2... 23

Tabel 2.9. Neraca Massa Menara Distilasi 1... 23

Tabel 2.10. Neraca PanasMelting tank... 24

Tabel 2.11. Neraca Panas Reaktor ... 24

Tabel 2.12. Neraca PanasFlash drum... 25

Tabel 2.13. Neraca PanasNeutralizer... 25

Tabel 2.14. Neraca Panas Dekanter ... 26

Tabel 2.15. Neraca Panas Menara Distilasi 1 ... 27

Tabel 2.16. Neraca Panas Menara Distilasi 2 ... 27

Tabel 2.17. Perincian Luas Bangunan Pabrik ... 32

Tabel 2.18. Perincian Ukuran Dimensi Peralatan Proses... 36

Tabel 4.1. Daftar Kebutuhan Air Pendingin ... 84

Tabel 4.2. Daftar KebutuhanSteam... 85

Tabel 4.3. Daftar Kebutuhan Air Sanitasi ... 85

Tabel 4.4. Konsumsi Listrik untuk Keperluan Proses... 87

Tabel 4.5. Konsumsi Listrik untuk Unit Pendukung Proses (Utilitas)... 88

Tabel 5.1. Jadwal Pembagian Kerja KaryawanShift... 113

Tabel 5.2. Penggolongan Jabatan, Jumlah Karyawan dan Gaji ... 115

(14)

Tabel 6.2. TotalFixed Capital Investment... 130

Tabel 6.3.Working Capital... 130

Tabel 6.4.Manufacturing Cost... 130

Tabel 6.5.General Expenses... 131

Tabel 6.6.Fixed Cost... 133

Tabel 6.7.Variable Cost... 133

(15)

xv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1. Grafik ImporDibutyl Phthalate... 3

Gambar 1.2. Reaksi EsterifikasiDibutyl PhthalateTahap I... 7

Gambar 1.3. Reaksi EsterifikasiDibutyl PhthalateTahap II... 7

Gambar 2.1. Diagram Alir Kualitatif ... 28

Gambar 2.2. Diagram Alir Kuantitatif ... 29

Gambar 2.3. Tata Letak Perusahaan ... 33

Gambar 2.4. Tata Letak Peralatan Proses ... 37

Gambar 4.1. Blok Diagram Pengolahan Limbah PabrikDibutyl Phthalate... 95

Gambar 5.1. Struktur Organisai Perusahaan ... 104

Gambar 6.1. Grafik Hubungan antara Tahun denganCost Index... 126

(16)

DAFTAR LAMBANG

µ : Viskositas, cP ρ : Densitas, kg/m3

: Luas bidang penampang, ft2

: Lebarbaffle, m :Baffle spacing,in

Btu/jam ft2F

: Panas spesifik, Btu/lb_F

: Diameter, m

: Diameter pengaduk, m

: Diameter optimal, m

: Efisiensi pengelasan

:Allowable stress,psia

:Normal heating value,Btu/lb : Laju alir, m3/jam

: Tinggi, m

HE, Btu/jam ft2F

ℎ :Inside film coefficient,Btu/jam ft2F

ℎ _:_{Outside film coefficient,}_{Btu/jam ft}2__F

: Panas penguapan, joule/mol : Jari-jari sudut dalam, in

:Insidediameter, in

:Heat transfer factor

: Konduktivitas termal, Btu/jam ft2F/ft

: Konstanta kinetika reaksi, /menit : Lebar pengaduk, m

: Lebar, m

:Log Mean Temperature Different,F

(17)

xvii : MassaSteam,kg

: Kecepatan putaran, rpm : Bilangan Reynold

: Jumlahtube

:Outsidediameter, in : Tekanan, psia

: Panjang, m

:Powermotor, Hp :Tube Pitch,in

: Kecepatan/laju airvolumetric,m3/jam

: KebutuhanSteam,kg

: Jari-jari, in : Jari-jaridish,in

: Faktor Pengotor

: Tebalshell,in

: Koefisien perpindahan panas menyeluruh pada awal HE dipakai,

: Koefisien perpindahan panas menyeluruh setelah ada zat pengotor pada

: Volumehead, m3 : Volumeshell,m3

: Volume tangki, m3

: Volume total, m3 : Tinggi pengaduk, m

: Totalhead,in

: Konversi , %