View
5
Download
0
Category
Preview:
Citation preview
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
i
TUGAS AKHIR
PRARANCANGAN PABRIK METIL KLORIDA
PROSES HIDROKLORINASI METANOL
KAPASITAS 42.000 TON/TAHUN
Disusun Oleh :
1. Fera Setiawati I0514021
2. Ina Fatimah I0514025
PROGRAM STUDI SARJANA TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
2018
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
Scanned by CamScanner
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
Nama
1. Fera setiawati
2. Ina Fatimah
LEMBAR KONSULTASI
TUGAS AKHIR
NIM
I05 1402r
I051402s
Judul Tugas Akhir : Prarancangan Pabrik Metil Klorida proses
Hidroklorinasi Metanol Kapasitas 42.000 Ton/Tahun
Tanggal Mulai Bimbingan :
Pembimbing I : Dr. AdrianNur, S.T., M.T.
Pembirnbing II : Dr. Sunu Herwi Pranolo, S.T., M.Sc.
No. Tanggal KonsultasiParaf
KeteranganPemb. I Pemb. II
\"
2
2J
{3G
1,
Bq
\o
t\,
t2
\3
\4\S
t6
\T
o\-o3 - \8
\4-O3- \g\g-o3^ \gzg-ots ^\B()2 -CI{-\gOS*OA-\Boq-oA^ \ts
\b-o{ - \B\g ro4 -E30^c4 -tB()4.. -os ^B
cq -os *tg
\s-os * lg22-OS - \g28-c3*\go&-trCI*tB
o?-o-1 -tg
eg"b'orqo danc\\aEcam C.*
Ca.koqcsttos 4 \JM
t\exoc* s'^assa
l\qt -"^co rnc\ssNqsoac \nrro.<ga o\c
gqc\Wor
ReoUrec
i{edgssRqCdor-Rea\&rAhsclAoes
AUser\osrr
Mqnqro' A\s$o's\
Mqfig\ro, Cts$crs\
Mesora Crs$aSi
t\eofr o(Cnor\g€s
t\E d' ton$c,,
f#.
ffirWd{rt',Yv rq"
V^{?ftt
V'Ar(JwffiffiffiM,ild&ffi
iii
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
\B
\9.
20t-\
22
BM,
\\*bt ^ \ts
\2-or - \&
tg *oJ A \b?*08*tB\o *cE*[B
\3 *og*t8
r6*08 -tB
Y*
(
Fuvn.,ceHe,gs\'\ereftor /
uh\i\csEkooo*niln[s.s\ ,, ako*t otn t
Lnbsan, nqs\cqh t
**o\isc)'. dcsnovni.uh\ttcrs, *qt'.qarnoopwuSdnoan
Ir,bsan , tq{lcoh
Andtsa dcsno$A\,na$caV\
r#V./
ttf"
*
ry
\j
-r Jumlah konsultasi dengan masing-masing pembimbing minimal sebanyak g
kali untuk dapat dinyatakan selesai.
Pembimbing I
Dinyatakan selesai
Tanggal:
M.Sc.
1V
Dr. Adrian Nur, S.T., M.T.
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
v
KATA PENGANTAR
Syukur Alhamdulillah, segala puji hanya bagi Allah SWT, karena
limpahan rahmat dan hidayah-Nya, penulis akhirnya dapat menyelesaikan
penyusunan Laporan Tugas Akhir dengan judul “Prarancangan Pabrik Metil
Klorida Proses Hidroklorinasi Metanol dengan Kapasitas 42.000 Ton/Tahun”.
Dalam penyusunan tugas akhir ini penulis memperoleh banyak bantuan
dari berbagai pihak. Oleh karena itu, penulis ingin mengucapkan terimakasih
kepada :
1. Orang tua dan keluarga tercinta atas doa, dukungan moril dan materiil.
2. Dr. Margono, S.T., M.T. selaku Kepala Program Studi S1 Teknik Kimia atas
bimbingannya.
3. Dr. Adrian Nur, S.T., M.T. dan Dr. Sunu Herwi Pranolo, S.T., M.Sc. 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 2014 UNS yang telah banyak membantu 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 2018
Penulis
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
vi
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ................................................................................................ i
LEMBAR PENGESAHAN .................................................................................... ii
LEMBAR KONSULTASI ..................................................................................... iii
KATA PENGANTAR ............................................................................................ v
DAFTAR ISI .......................................................................................................... vi
DAFTAR TABEL ................................................................................................ viii
DAFTAR GAMBAR .............................................................................................. x
INTISARI ............................................................................................................... xi
ABSTRACT ............................................................................................................ xii
BAB I ...................................................................................................................... 1
I.1 Latar Belakang Pendirian Pabrik .................................................................. 1
I.2 Kapasitas Perancangan Pabrik...................................................................... 1
I.3 Tinjauan Pustaka .......................................................................................... 6
BAB II ................................................................................................................... 11
II.1 Spesifikasi Bahan Baku, Bahan Pembantu, dan Produk ............................ 11
II.2 Konsep Dasar Proses .................................................................................. 12
II.3 Diagram Alir Proses dan Tahapan Proses .................................................. 17
II.4 Neraca Massa dan Neraca Panas ................................................................ 22
II.5 Tata Letak Pabrik dan Peralatan Proses ..................................................... 24
BAB III ................................................................................................................. 29
III.1 Spesifikasi Alat Utama ............................................................................... 29
III.2 Spesifikasi Alat Penukar Panas .................................................................. 30
III.3 Spesifikasi Tangki Penyimpanan ............................................................... 33
III.4 Spesifikasi Alat Transportasi Fluida .......................................................... 35
BAB IV ................................................................................................................. 36
IV.1 Unit Pendukung Proses .............................................................................. 36
IV.2 Laboratorium .............................................................................................. 42
IV.3 Unit Pengolahan Limbah ............................................................................ 44
IV.4 Keselamatan dan Kesehatan Kerja ............................................................. 45
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
vii
BAB V ................................................................................................................... 46
V.1 Bentuk Perusahaan ..................................................................................... 46
V.2 Struktur Organisasi ..................................................................................... 46
V.3 Tugas dan Wewenang ................................................................................ 49
V.4 Pembagian Jam Kerja Karyawan ............................................................... 52
V.5 Status Karyawan dan Sistem Upah ............................................................ 53
V.6 Penggolongan Jabatan, Jumlah Karyawan, dan Gaji ................................. 54
V.7 Keselamatan Kerja (Safety) ........................................................................ 56
V.8 Jaminan Sosial Tenaga Kerja ..................................................................... 58
BAB VI ................................................................................................................. 60
VI.1 Penaksiran Harga Peralatan ........................................................................ 62
VI.2 Dasar Perhitungan ...................................................................................... 62
VI.3 Hasil Perhitungan ....................................................................................... 63
DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... 66
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
viii
DAFTAR TABEL
Tabel I. 1 Data Impor Metil Klorida di Indonesia ............................................... 2
Tabel I. 2 Data Impor Metil Klorida di Dunia ..................................................... 2
Tabel I. 3 Kapasitas Produksi Metil Klorida di Dunia ......................................... 3
Tabel I. 4 Perbandingan Proses ............................................................................ 7
Tabel II. 1 Data Panas Pembentukan dan Energi Gibbs ..................................... 15
Tabel II. 2 Neraca Massa di sekitar Vaporizer .................................................... 22
Tabel II. 3 Neraca Massa di sekitar Tee-02......................................................... 22
Tabel II. 4 Neraca Massa di sekitar Reaktor ....................................................... 23
Tabel II. 5 Neraca Massa di sekitar Absorber .................................................... 23
Tabel II. 6 Neraca Massa Total ........................................................................... 23
Tabel II. 7 Neraca Panas Vaporizer .................................................................... 23
Tabel II. 8 Neraca Panas Tee-01 ......................................................................... 24
Tabel II. 9 Neraca Panas Tee-02 ......................................................................... 24
Tabel II. 10 Neraca Panas Reaktor ........................................................................ 24
Tabel II. 11 Neraca Panas Absorber ..................................................................... 24
Tabel II. 12 Neraca Panas Condenser ................................................................... 24
Tabel III. 1 Spesifikasi Alat Utama...................................................................... 29
Tabel III. 2 Spesifikasi Alat Penukar Panas ......................................................... 30
Tabel III. 3 Spesifikasi Tangki Penyimpanan ...................................................... 33
Tabel III. 4 Spesifikasi Alat Transportasi Fluida ................................................. 35
Tabel IV. 1 Kebutuhan Air Proses ....................................................................... 37
Tabel IV. 2 Spesifikasi Compressor Utilitas........................................................ 39
Tabel IV. 3 Kebutuhan Listrik untuk Keperluan Proses dan Utilitas .................. 39
Tabel IV. 4 Jumlah Lumen Berdasarkan Luas Bangunan.................................... 40
Tabel IV. 5 Total Kebutuhan Listrik Pabrik ........................................................ 41
Tabel V. 1 Jadwal Pembagian Kelompok Shift ................................................... 53
Tabel V. 2 Jumlah dan Gaji Karyawan Sesuai Jabatan ....................................... 55
Tabel VI. 1 Indeks Harga Alat ............................................................................. 62
Tabel VI. 2 Fixed Capital Investment (FCI) ........................................................ 63
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
ix
Tabel VI. 3 Working Capital Investment (WCI) ................................................. 63
Tabel VI. 4 Direct Manufacturing Cost (DMC) ................................................. 64
Tabel VI. 5 Indirect Manufacturing Cost (IMC) ................................................ 64
Tabel VI. 6 Fixed Manufacturing Cost (FMC) ................................................... 64
Tabel VI. 7 General Expense (GE) ..................................................................... 64
Tabel VI. 8 Analisis Kelayakan .......................................................................... 65
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
x
DAFTAR GAMBAR
Gambar I.1 Peta Lokasi Pabrik Metil Klorida di Cilegon, Banten ...................... 5
Gambar II.2 Diagram Alir Kualitatif .................................................................. 18
Gambar II.3 Diagram Alir Kuantitatif ................................................................ 19
Gambar II.3 Diagram Alir Proses ....................................................................... 20
Gambar II.4 Layout Pabrik .................................................................................. 27
Gambar II.5 Layout Peralatan Proses ................................................................. 28
Gambar IV.1 Skema Pengolahan Air .................................................................... 37
Gambar V.1 Struktur Organisasi Pabrik Metil Klorida ....................................... 48
Gambar VI.1 Grafik Analisis Kelayakan .............................................................. 65
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
xi
INTISARI
Fera Setiawati dan Ina Fatimah, 2018, Prarancangan Pabrik Metil Klorida
Proses Hidroklorinasi Metanol Kapasitas 42.000 Ton/Tahun, Program Studi
S1 Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret, Surakarta.
Prarancangan pabrik metil klorida dengan kapasitas 42.000 ton/tahun
beroperasi secara kontinyu selama 330 hari/tahun dan 24 jam/hari. Satu kg produk
metil klorida membutuhkan bahan baku asam klorida 0,76 kg/kg produk dan
metanol 0,67 kg/kg produk, serta air proses 0,86 kg/kg produk dan menghasilkan
limbah cair 1,29 kg/kg produk.
Reaksi pembentukan metil klorida dari asam klorida dan metanol melalui
proses reaksi fase gas-gas dengan katalis padat yaitu gamma alumina. Reaksi
berlangsung dalam reaktor fixed bed multitube dengan kondisi non adiabatic non
isothermal pada temperatur 568–613 K dan tekanan 101,325 kPa dengan
menggunakan pendingin dowtherm A. Dowtherm A 17,47 kg/kg produk masuk
dan keluar reaktor pada temperatur 482,15 K dan 502,15 K. Kemudian dowtherm
A dimanfaatkan sebagai pemanas pada vaporizer, sedangkan gas keluaran reaktor
dimanfaatkan sebagai pemanas umpan reaktor pada heat exchanger. Tahapan
berikutnya adalah pemurnian hingga diperoleh produk dengan kemurnian 99,90%.
Pabrik metil klorida juga memerlukan unit pendukung yang terdiri dari
unit pengadaan air sebesar 1,57 L/kg produk yang diperoleh dari air Krakatau
Tirta Industri (KTI), tenaga listrik sebesar 0,06 kWh/kg produk, penyediaan udara
tekan sebesar 0,03 Nm3/kg produk, penyediaan superheated steam sebesar 0,15
kg/kg produk (T=613 K), dan penyediaan bahan bakar industrial diesel oil sebesar
0,01 L/kg produk untuk generator dan natural gas sebesar 1,93×10-4 MMBtu/kg
produk untuk boiler yang diperoleh dari PT. Pertamina. Pabrik didukung oleh tiga
laboratorium, yaitu laboratorium fisik, laboratorium analitik, serta laboratorium
penelitian dan pengembangan. Pabrik metil klorida akan didirikan di Kawasan
Industri Cilegon, Banten dengan luas tanah 4,99 ha pada tahun 2019 dan akan
beroperasi pada tahun 2020. Jumlah karyawan sebanyak 150 orang yang terdiri
dari karyawan shift dan non shift dengan 0,03 manhour/kg produk.
Hasil analisis ekonomi prarancangan pabrik metil klorida diperoleh total
production cost sebesar Rp 14.905,75/kg produk dengan harga jual produk Rp
17.682,07/kg produk, ROI (Return on Investment) sebelum dan sesudah pajak
sebesar 31,53% dan 25,22%, POT (Pay Out Time) sebelum dan sesudah pajak
selama 2,47 dan 2,92 tahun, BEP (Break Event Point) 42,23%, SDP 19,88%,
DCF (Discounted Cash Flow) sebesar 25,48%. Sedangkan BCR (Benefit Cost
Ratio) sebesar 0,15, NPV (Net Present Value) US$ 1.872.744, dan IRR (Internal
Rate of Return) sebesar 14,96%. Jadi dari segi ekonomi pabrik tersebut layak
didirikan.
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
xii
ABSTRACT
Methyl chloride plant is designed to 42,000 tons/year of capacity and to
be operated continuously 330 days/year. In order to produce 1 kg methyl chloride
product, 0.76 kg hydrochloric acid, 0.67 kg methanol, and 0.86 kg water are
required as raw materials. This process produces 1.29 kg of liquid waste.
Hydrochloric acid is reacted with methanol to form methyl chloride
through gas reaction using gamma alumina as catalyst. The reaction is running
in a fixed bed multitube reactor with non adiabatic non isothermal process at
temperature of 568–613 K and pressure of 101.325 kPa using dowtherm A as
cooler. Dowtherm A is used as heating fluid in vaporizer while reactor’s output
gas is used as heating fluid in heat exchanger. The next step is purification until
the methyl chloride product up to 99.90% of concentration.
The utility requires 1.57 L/kg product of water, 0.06 kWh/kg product of
electricity, 0.03 Nm3/kg product of air instrument, 0.15 kg/kg product of
superheated steam (T=613 K), 0.01 L/kg product of industrial diesel oil for
generator, and 1.93×10-4 MMBtu/kg product of natural gas for boiler. This plant
is supported by three laboratories, those are physical laboratory, analytical
laboratory, and research & development laboratory. Methyl chloride plant will be
constructed in Cilegon, Banten in 2019 with 4.99 hectares of land area and this
plant will be operated in 2020. This plant requires 150 employees, consist of shift
employees and non shift employees with 0.03 manhour/kg product.
Based on the economical feasibility study, Rp 14,905.75/kg product of
total production cost, Rp 17,682.07/kg product of price of methyl chloride,
31.53% (before taxes) and 25.22% (after taxes) of ROI, 2.47 years (before taxes)
and 2.92 years (after taxes) of POT, 42.23% of BEP, 19.88% of SDP, 25.48% of
DCF, 0.15 of BCR, US$ 1,872,744 of NPV, and 14.96% of IRR. So, from those
points, the plant is worthy of being established.
Recommended