LAPORAN TUGAS AKHIR PRARANCANGAN PABRIK DIOKTIL
advertisement
LAPORAN TUGAS AKHIR PRARANCANGAN PABRIK DIOKTIL FTALAT DARI FTALIK ANHIDRAT DAN 2-ETIL HEKSANOL KAPASITAS 30.000 TON/TAHUN Disusun sebagai Salah Satu Syarat untuk Memperoleh Gelar Kesarjanaan Strata 1 Fakutas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta Oleh : ARISKA PRIHANTORO D500110033 Dosen Pembimbing : 1. Ir. Nur Hidayati, M.T, Ph.D. 2. Dr. Ir. Ahmad M Fuadi, M.T PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA SURAKARTA 2016 ii HALAMAN PENGESAHAN UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA FAKULTAS TEKNIK PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA Nama : Ariska Prihantoro NIM : D 500 110 033 Judul : Prarancangan Pabrik Dioktil Ftalat dari Ftalik Anhidrat dan 2-Etil Heksanol dengan Kapasitas 30.000 Ton/Tahun. Dosen Pembimbing : 1. Ir. Nur Hidayati, MT, Ph.D 2. Dr. Ahmad M. Fuadi, M.T Surakarta, Juli 2016 Menyetujui, Dosen Pembimbing I Dosen Pembimbing II Ir. Nur Hidayati, M.T., Ph.D.. Dr. Ahmad M.Fuadi,M.T NIK. 975 NIK. 618 Mengetahui, Dekan Fakultas Teknik Ketua Program Studi Teknik Kimia Ir. Sri Sunarjono, M.T., Ph.D. Rois Fatoni, S.T., M.Sc., Ph.D. NIK. 682 NIK. 892 ii iii PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI UNIVERSITAS MUHAMMDIYAH SURAKARTA FAKULTAS TEKNIK PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA Saya yang bertanda tangan di bawah ini: Nama : Ariska Prihantoro NIM : D 500 110 033 Program Studi : S1 Teknik Kimia Judul Skripsi : Prarancangan Pabrik Dioktil Ftalat dari Ftalik Anhidrat Dan 2-Etil Heksanol dengan Kapasitas 30.000 Ton per Tahun Menyatakan dengan sebenarnya bahwa skripsi yang saya buat ini, adalah hasil karya saya sendiri, kecuali kutipan-kutipan dan ringkasan-ringkasan yang dirujuk dari sumbernya. Surakarta, Juli 2016 Yang menyatakan, Ariska Prihantoro iii INTISARI Teknologi merupakan salah satu petunjuk bagi suatu bangsa bisa dikatakan maju, berkembang atau bahkan miskin. Salah satu kemajuan teknologi terdapat pada bidang pembangunan, yang setiap negara bersaing untuk mendapatkan sarana dan prasarana guna masuk pasar bebas. Salah satu prospek pembangunan masa depan yaitu membangun pabrik yang mempunyai daya saing dengan produk-produk luar negeri. Salah satunya yaitu dengan membangun pabrik Dioktil Ftalat. Dioktil Ftalat merupakan salah satu jenis plastisizer yang paling banyak digunakan di Indonesia sebagai bahan penunjang bagi industri plastik. Perancangan pabrik asam dioktil ftalat dengan luas area sebesar 9260 m2 direncanakan akan dibangun pada tahun 2020 dan berlokasi di Gresik, Jawa Timur. Pabrik ini beroperasi dengan kapasitas 30.000 ton/tahun, dengan pertimbangan dapat memenuhi kebutuhan dalam negeri dan mengurangi ketergantungan import. Bahan baku yang digunakan dalam perancangan ini adalah ftalik anhidrat sebanyak 1724,464 kg/jam dan 2-etil heksanol sebanyak 8942,102 kg/jam dengan bantuan katalis asam sulfat sebanyak 9,706 kg/jam. Reaksi ini berlangsung pada fase caircair, reversible, eksotermal, dan bersifat isotermal dalam reaktor CSTR dengan kondisi operasi suhu 150oC dan tekanan 1 atm. Untuk menunjang proses produksi, maka perlu didirikan unit pendukung proses atau utilitas yang meliputi unit penyediaan air sebesar 181.353,18 kg/jam, listrik yang diperlukan sebesar 813,872 kW, udara tekan sebesar 150 m3/jam, dan kebutuhan bahan bakar sebesar 798,66 liter/jam serta laboratorium. Pabrik dioktil ftalat ini berbentuk perseroan terbatas (PT) dengan sistem organisasi line dan staff. Dengan jumlah karyawan 162 orang dimana sistem kerja yang terdiri dari karyawan shift dan non-shift. Dari analisa ekonomi yang dilakukan terhadap pabrik ini dengan modal tetap Rp 88,024.356.792 dan modal kerja sebesar Rp 152.158.129.394 diperoleh Return of Investment (ROI) sebelum pajak yaitu 23,3% dan setelah pajak adalah 17,50%. Sedangkan Pay Out Time (POT) setelah dan sesudah pajak yaitu 3,93 tahun dan 4,64 tahun. Break Event Point dan Shut Down Point sebesar 54,43% dan 22,02%. Untuk Discount Cash Flow (DCF) terhitung sebesar 18,30%. Berdasarkan perhitungan analisa ekonomi maka dapat disimpulakan bahwa pabrik ini layak didirikan. iv MOTTO “Jadikanlah sabar dan sholat sebagai penolongmu. Dan sesungguhnya yang demikian itu sungguh berat kecuali bagi orang-orang yang khusyu.” (Q.S Al Baqarah: 45) “Sesungguhnya bersama kesulitan dan kemudahan. Maka apabila engkau telah selesai (dari suatu urusan), teteplah bekerja kerja keras (untuk urusan yang lain). Dan hanya kepada Tuhanmulah engkau berharap ” (Q.S Al-Insyirah: 6-8) “Allah akan meninggikian orang-orang beriman diantaramu dan orang-orang yang diberi ilmu pengetahuan beberapa derajat” (Q.S Al-Mujadalah: 11) “Pendidikan merupakan perlengkapan paling baik untuk hari tua” (Aristoteles) “Jika engkau tidak bisa menahan lelahnya belajar, maka engkau harus menanggung perihnya kebodohan” (Imam Syafi’i) “Tidaklah engkau tahu, singa ditakuti karena dia pendiam. Sedangkan anjing dijadikan mainan karena dia menggonggong” (Imam Syafi’i) v PERSEMBAHAN Segala puji syukur selalu tercurah kepada-Mu Yaa Allah atas segala nikmat dan karunia-Mu penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini. Tugas akhir ini saya persembahkan untuk : Kedua orang tuaku tercinta yang telah memberikan dukungan dan semangat sehingga aku bisa menyelesaikan tugas akhir ini. kakaku yang kusayangi, terima kasih atas doa dan dukungan darimu yang memberiku samangat kepadaku untuk mengerjakan tugas akhir. Para dosen pembimbing yang selalu meluangkan waktu untuk memberikan bimbingan dan masukan-masukan padaku. Teman terbaikku Fani, Anas, Danang, Hamdan, Sahab dan Yogi yang telah menghiburku dikala penat dalam mengerjakan tugas akhir. Partnerku Hamdan Wijaya, terima kasih telah menjadi partner TPP ku. Semua teman-teman teknik kimia angkatan 2011 Universitas Muhammadiyah Surakarta yang selalu mendukung dan memberikan motivasi. vi KATA PENGANTAR Puji syukur kehadirat Allah SWT berkat limpahan rahmat dan hidayahNya penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini yang berjudul “Prarancangan Pabrik Dioktil Ftalat dari Ftalik Anhidrat dan 2-Etil Heksanol dengan Kapasitas 30.000 Ton per Tahun”. Tidak lupa sholawat serta salam senantiasa tercurahkan kepada nabi besar Muhammad SAW, keluarga, sahabat, dan para pengikut – pengikutnya. Tugas Prarancangan Pabrik ini merupakan salah satu syarat yang wajib ditempuh untuk menyelesaikan proram statra-1 jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah Surakarta. Pada kesempatan ini, penulis mengucapkan terima kasih kepada pihak – pihak yang telah memberikan dukungan, bimbingan, dan bantuan hingga terselesaikannya laporan tugas akhir ini. Adapun pihak – pihak trsebut antara lain: 1. Bapak dan ibu tercinta, yang telah memberikan doa, kasih sayang, perhatian, dan pengorbanan. 2. Ir Nur Hidayati, MT, Ph.D selaku dossen pembimbing 1 3. DR.Ahmad M. Fuadi, MT selaku dosen pembimbing 2 4. Seluruh dosen dan staf karyawan Teknik Kimia Universitas Muhammadiyah Surakarta 5. Segenap civitas akademika dan teman-teman mahasiwa Teknik Kimia FT Universitas Muhammadiyah Surakarta khususnya angkatan 2011. Penulis menyadari bahwa dalam penyusunan Laporan Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna. Untuk itu penulis mengharapkan saran dan kritik yang membangun untuk kesempurnaan laporan ini Surakarta, Juli 2016 Penulis vii DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL ......................................................................................... i HALAMAN PENGESAHAN ........................................................................... ii PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI .......................................................... iii INTISARI .......................................................................................................... iv MOTTO ............................................................................................................. v PERSEMBAHAN .............................................................................................. vi KATA PENGANTAR ....................................................................................... vii DAFTAR ISI ...................................................................................................... viii DAFTAR GAMBAR ......................................................................................... xiii DAFTAR TABEL ............................................................................................. xiv BAB I .................................................................................................................. 1 PENDAHULUAN .............................................................................................. 1 1.1 Latar Belakang Pendirian Pabrik ........................................................... 1 1.2 Kapasitas Pabrik ..................................................................................... 2 1.3 Penentuan Lokasi Pabrik........................................................................ 4 1.4 Tinjauan Pustaka .................................................................................... 7 1.4.1 Macam-macam proses ................................................................. 7 1.4.2 Kegunaan produk ......................................................................... 7 1.4.3 Sifat fisis dan kimia bahan baku dan produk ............................... 7 1.5 Tinjauan Proses ...................................................................................... 10 BAB II ................................................................................................................ 11 DESKRIPSI PROSES ....................................................................................... 11 2.1 Spesifikasi Bahan Baku Dan Produk ..................................................... 11 2.1.1 Spesifikasi bahan baku ................................................................. 11 2.1.2 Spesifikasi katalis......................................................................... 11 2.1.3 Spesifikasi produk ........................................................................ 12 2.2 Konsep Dasar ......................................................................................... 13 2.2.1 Dasar reaksi .................................................................................. 13 2.2.2 Fase reaksi .................................................................................... 13 2.2.3 Kondisi operasi ............................................................................ 13 2.2.4 Tinjauan kinetika ......................................................................... 14 viii 2.2.5 Tinjauan termodinamika .............................................................. 15 2.3 Diagram Alir Proses ............................................................................... 18 2.3.1 Langkah proses ............................................................................ 18 2.3.1.1 Tahap persiapan bahan baku ........................................... 19 2.3.1.2 Tahap reaksi pembentukan dioktil ftalat ......................... 19 2.3.1.3 Tabap netralisasi .............................................................. 20 2.3.1.4 Tabap pemurnian ............................................................. 21 2.3.2 Diagram alir proses ...................................................................... 22 2.4 Neraca Massa Dan Neraca Panas ........................................................... 24 2.4.1 Neraca massa ............................................................................... 24 2.4.2 Neraca panas ................................................................................ 27 2.5 Tata Letak Alat ...................................................................................... 29 2.5.1 Tata letak pabrik .......................................................................... 29 2.5.2 Tata letak peralatan proses ........................................................... 34 BAB III ............................................................................................................... 38 SPESIFIKASI ALAT ........................................................................................ 38 3.1 Akumulator ............................................................................................ 38 3.2 Bucket Elevator ...................................................................................... 38 3.2.1 Bucket elevator 1 ......................................................................... 38 3.2.2 Bucket elevator 2 ......................................................................... 39 3.3 Cooler ..................................................................................................... 39 3.3.1 Cooler 1 ........................................................................................ 39 3.3.2 Cooler 2 ....................................................................................... 40 3.3.3 Cooler 3 ........................................................................................ 41 3.3.4 Cooler 4 ........................................................................................ 42 3.4 Dekanter ................................................................................................. 43 3.5 Heater ..................................................................................................... 44 3.5.1 Heater 1 ........................................................................................ 44 3.5.2 Heater 2 ........................................................................................ 45 3.6 Hopper.................................................................................................... 46 3.6.1 Hopper 1....................................................................................... 46 3.6.2 Hopper 2....................................................................................... 46 ix 3.7 Kondensor .............................................................................................. 47 3.8 Menara Destilasi .................................................................................... 48 3.9 Melter ..................................................................................................... 48 3.10 Mixer .................................................................................................... 49 3.11 Netralizer .............................................................................................. 50 3.12 Pompa .................................................................................................. 50 3.12.1 Pompa 1 ..................................................................................... 50 3.12.2 Pompa 2 ..................................................................................... 51 3.12.3 Pompa 3 ..................................................................................... 51 3.12.4 Pompa 4 ..................................................................................... 52 3.12.5 Pompa 5 ..................................................................................... 53 3.12.6 Pompa 6 ..................................................................................... 53 3.12.7 Pompa 7 ..................................................................................... 54 3.12.8 Pompa 8 ..................................................................................... 55 3.12.9 Pompa 9 ..................................................................................... 55 3.12.10 Pompa 10 ................................................................................. 56 3.12.11 Pompa 11 ................................................................................. 57 3.12.12 Pompa 12 ................................................................................. 57 3.12 Reaktor ................................................................................................. 58 3.16 Reboiler ................................................................................................ 59 3.17 Tangki Penyimpanan ........................................................................... 59 3.17.1 Tangki penyimpanan 2-etil heksanol ......................................... 59 3.17.2 Tangki penyimpanan asam sulfat............................................... 60 3.17.3 Tangki penyimpanan dioktil ftalat ............................................. 61 3.17.4 Tangki penyimpanan Na2SO4 .................................................... 62 BAB IV ............................................................................................................... 63 UNIT PENDUKUNG PROSES ....................................................................... 63 4.1 Unit Pendukung Proses .......................................................................... 63 4.1.1 Unit pengadaan air ....................................................................... 64 4,1,2 Unit pengadaan steam .................................................................. 73 4.1.3 Unit pengadaan listrik .................................................................. 75 4.1.4 Unit pengadaan bahan bakar ........................................................ 79 x 4.2 Laboratorium .......................................................................................... 80 4.2.1 Laboratorium fisik ....................................................................... 81 4.2.2 Laboratorium analitik................................................................... 81 4.2.3 Laboratorium penelitian dan pengembangan ............................... 81 4.2.4 Analisa air .................................................................................... 81 4.2.5 Analisa sampel ............................................................................. 82 4.3 Unit Pengolahan Limbah ....................................................................... 82 4.4 Keselamatan kerja dan kesehatan .......................................................... 83 4.5 Spesifikasi alat unit pengolahan air ....................................................... 84 BAB V................................................................................................................. 87 MANAJEMEN PERUSAHAAN ..................................................................... 87 5.1 Bentuk Perusahaan ................................................................................. 87 5.2 Sruktur Organisasi ................................................................................. 88 5.3 Sistem Kepegawaian dan Sistem Gaji ................................................... 93 5.4 Pembagian Jam Kerja Karyawan ........................................................... 94 5.4.1 Karyawan non shift ...................................................................... 94 5.4.2 karyawan shift .............................................................................. 95 5.5 Penggolongan Jabatan, Jumlah Karyawan, dam Gaji ............................ 97 5.5.1 Penggolongan jabatan .................................................................. 97 5.5.2 Jumlah karyawan dan gaji ............................................................ 98 5.6 Kesejahteraan Sosial Karyawan ............................................................. 100 5.7 Manajemen Produksi ............................................................................. 101 BAB VI .............................................................................................................. 105 ANALISA EKONOMI ..................................................................................... 105 6.1 Dasar Perhitungan .................................................................................. 105 6.2 Perhitungan Biaya .................................................................................. 107 6.2.1 Investasi modal (Capital Investment) .......................................... 107 6.2.2 Biaya produksi (Manufacturing Cost) ......................................... 108 6.2.3 Pengeluaran umum (General Expenses) ...................................... 108 6.3 Analisis Kelayakan ................................................................................ 108 6.3.1 percent return on investment (ROI) ............................................. 108 6.3.2 pay out time (POT) ...................................................................... 109 xi 6.3.3 break even point (BEP) ................................................................ 109 6.3.4 shut down point (SDP) ................................................................. 109 6.3.5 discounted cash flow .................................................................... 110 6.4 Hasil Perhitungan ................................................................................... 110 6.4.1 Total fixed capital invesment ....................................................... 110 6.4.2 Working capital ............................................................................ 110 6.4.3 Total capital invesment(TCI) ....................................................... 111 6.4.4 Direct manufacturing cost ............................................................ 111 6.4.5 Indirect manufacturing cost ......................................................... 111 6.4.6 Fixed manufacturing cost ............................................................. 111 6.4.7 Total manufacturing cost(TMC) .................................................. 112 6.4.8 General expenses ......................................................................... 112 6.4.9 Total production cost(TCP) ......................................................... 112 6.4.10 Analisa kelayakan ...................................................................... 113 BAB VII. KESIMPULAN ................................................................................ 116 DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................ 117 LAMPIRAN ....................................................................................................... 119 xii DAFTAR GAMBAR Gambar 1.1 Konsumsi Dioktil Ftalat .................................................................. 3 Gambar 2.1 Diagram Alir Kualitatif ................................................................... 22 Gambar 2.2 Diagram Alir Kuantitatif ................................................................. 23 Gambar 2.3 Tata Letak Pabrik ............................................................................ 34 Gambar 3.4 Layout Peralatan Proses .................................................................. 37 Gambar 4.1 Diagram Alir Pengolahan Air Sungai ............................................. 71 Gambar 6.1 Grafik Hubungan Tahun dengan Cost Index ................................... 107 Gambar 6.2 Grafik Analisis Kelayakan .............................................................. 115 xiii DAFTAR TABEL Tabel 1.1 Data Impor Dioktil Ftalat ............................................................ 2 Tabel 1.2 Pabrik Pengambilan Bahan Baku ................................................ 6 Tabel 1.3 Sifat FIsik dan Kimia Ftalik Anhidrat ........................................ 7 Tabel 1.3 Sifat FIsik dan Kimia 2-Etil Heksanol ........................................ 8 Tabel 1.3 Sifat FIsik dan Kimia Asam Sulfat ............................................. 8 Tabel 1.3 Sifat FIsik dan Kimia NaOH ....................................................... 9 Tabel 1.3 Sifat FIsik dan Kimia Dioktil Ftalat............................................ 9 Tabel 2.1 Data ∆G dan ∆H Komponen ....................................................... 16 Tabel 2.2 Neraca Massa Masuk Total ......................................................... 24 Tabel 2.3 Neraca Massa Keluar Total ......................................................... 24 Tabel 2.4 Neraca Massa Melter .................................................................. 25 Tabel 2.5 Neraca Massa Reaktor ................................................................ 25 Tabel 2.6 Neraca Massa Mixer.................................................................... 25 Tabel 2.7 Neraca Massa Netralizer ............................................................. 26 Tabel 2.8 Naraca Massa Dekanter .............................................................. 26 Tabel 2.9 Neraca Massa Menara Destilasi .................................................. 27 Tabel 2.10 Naraca Panas Melter ................................................................. 27 Tabel 2.11 Naraca Panas Reaktor ............................................................... 27 Tabel 2.12 Naraca Panas Mixer .................................................................. 28 Tabel 2.13 Naraca Panas Netralizer ............................................................ 28 Tabel 2.14 Naraca Panas Dekanter ............................................................. 29 Tabel 2.15 Naraca Panas Menara Destilasi ................................................. 29 Tabel 2.16 Luas Bangunan Pabrik .............................................................. 33 Tabel 4.1 Kebutuhan Air Pendingin ........................................................... 72 Tabel 4.2 Kebutuhan Air Steam .................................................................. 72 Tabel 4.3 Kebutuhan Air Sanitasi ............................................................... 72 Tabel 4.4 Kebutuhan Air Proses ................................................................. 73 Tabel 4.5 Kebutuhan Listrik Proses ............................................................ 76 Tabel 4.6 Kebutuhan Listrik Utilitas........................................................... 77 xiv Tabel 4.5 Kebutuhan Listrik Penerangan .................................................... 78 Tabel 4.5 Kebutuhan Listrik Total .............................................................. 79 Tabel 5.1 Sistem Pembagian Kelompok Shift ............................................. 96 Tabel 5.2 Penggolongan Jabatan Perusahaan.............................................. 97 Tabel 5.3 Jumlah Karyawan, Gaji dan Jabatan ........................................... 98 Tabel 5.4 Pembagian Karyawan Proses Tiap Shift ..................................... 100 Tabel 6.1 Cost Index Chemical Plant ......................................................... 106 Tabel 6.2 Total Fixed Capital Investment ................................................... 110 Tabel 6.3 Working Capital .......................................................................... 110 Tabel 6.4 Direct Manufacturing Cost ......................................................... 111 Tabel 6.5 Indirect Manufacturing Cost....................................................... 111 Tabel 6.6 Fixed Manufacturing Cost .......................................................... 111 Tabe 6.7 Total Manufacturing Cost ............................................................ 112 Table 6.8 General Expenses ........................................................................ 112 Tabel 6.9 Analisa Kelayakan ...................................................................... 114 xv
