i

1 PRARANCANGAN PABRIK DIBUTYL PHTHALATE DARI

PHTHALIC ANHYDRIDE DAN N-BUTANOL DENGAN

KATALIS ASAM SULFAT

KAPASITAS 12.500 TON/TAHUN

TUGAS AKHIR

Disusun Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh

Gelar Kesarjanaan Strata1 Fakultas Teknik

Universitas Muhammadiyah Surakarta

Oleh:

ALI MAHMUDI

D 500 090 007

JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA

SURAKARTA

2013

ii

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA

FAKULTAS TEKNIK

JURUSAN TEKNIK KIMIA

Nama : Ali Mahmudi

NIM : D 500 090 007

Judul Skripsi : Prarancangan Pabrik Dibutyl Phthalate dari Phthalic

Anhydride dan n-Butanol dengan Katalis Asam Sulfat

Kapasitas 12.500 Ton/Tahun

Dosen Pembimbing : 1. Ir. Nur Hidayati,M.T., PhD.

2. Ir. Haryanto, A.R., M.S.

Surakarta, Juli 2013

iii

2 UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA

FAKULTAS TEKNIK

Jl. A. Yani Tromol Pos I Pabelan Kartasura Telp (0271) 717417 Surakarta-

57102

PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR

Saya yang bertanda tangan di bawah ini :

Nama : ALI MAHMUDI

NIM : D500090007

Jurusan : TEKNIK KIMIA

Judul TA : PRARANCANGAN PABRIK DIBUTYL

PHTHALATE DARI PHTHALIC ANHYDRIDE

DAN N-BUTANOL DENGAN KATALIS ASAM

SULFAT KAPASITAS 12.500 TON PERTAHUN

Menyatakan dengan sebenarnya bahwa Tugas Akhir yang saya buat dan serahkan ini

merupakan hasil karya saya sendiri, kecuali kutipan-kutipan dan ringkasan-ringkasan

yang semuanya telah saya jelaskan sumbernya. Apabila dikemudian hari terbukti dan

atau dapat dibuktikan bahwa Tugas Akhir hasil jiplakan, maka saya bersedia

menerima sanksi apapun dari Fakultas Teknik atau gelar dan ijazah yang diberikan

oleh Universitas Muhammadiyah Surakarta batal saya terima.

Surakarta,16 Juli 2013

Yang membuat pernyataan,

(ALI MAHMUDI)

iv

3 MOTTO & PERSEMBAHAN

Jadikanlah masalah sebagai warna kehidupan, hidup tidak akan berwarna tanpa adanya masalah, so color up your life.

Khayalan akan tetap menjadi khayalan tanpa adanya sebuah tindakan.

Sesungguhnya bersama kesulitan itu ada kemudahan

(QS. Al-Insyirah : 6)

Ku Persembahkan Karya ini Untuk:

Bapak dan Ibunda Tercinta Mb Nur Q Dek Iyun

Kalian bagai suntikan semangat bagiku, karena dukungan dan doa kalianlah mudy survive

untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini.

v

4 KATA PENGANTAR

Assalamu’alaikum Wr. Wb.

Alhamdulillah, puji syukur kehadirat Illahi Robbi karena berkat rahmatdan

hidayah-Nya penyusun dapat menyelesaikan laporan tugas akhir yang berjudul

”Prarancangan Pabrik Dibutyl Phthalate dari Phthalic Anhydride dan n-Butanol

dengan Katalis Asam Sulfat Kapasitas 12.500 Ton/Tahun”. Tidak lupa sholawat serta

salam senantiasa tercurahkan kepada Nabi Besar Muhammad SAW, keluarga, sahabat

dan para pengikutnya.

Tugas akhir ini merupakan salah satu mata kuliah wajib di Program Studi

Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta yang harus

ditempuh mahasiswa untuk memenuhi kelengkapan akademis, sebagai salah satu

syarat memperoleh gelar sarjana.

Pada kesempatan ini, penyusun ingin menyampaikan terima kasih yang

tulus kepada semua pihak yang telah membantu menyelesaikan laporan tugas akhir

ini, khususnya kepada :

1. Rois Fatoni, S.T., M.T., PhD. selaku Ketua Program Studi Teknik Kimia Fakultas

Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta.

2. Ir. Nur Hidayati,M.T., PhD.selaku dosen pembimbing pertama yang banyak

membantu dan membimbing dalam menyelesaikan tugas akhir sehingga penyusun

dapat menyelesaikan tugas akhir ini dengan baik.

3. Ir. Haryanto, A.R., M.S.selaku dosen pembimbing kedua yang telah memberikan

dorongan, arahan serta bimbingan dalam penyusunan tugas akhir ini.

4. Bapak Malik Musthofa M.Sc. atas semua masukan, share materi, dowload jurnal-

jurnal internasionalnya, serta dorongan untuk tetap semangat mengerjakan TPP

ini, semoga study doktor.nya cepet selesai pak .

vi

5. Bapak dan ibu tercinta terimakasih banyak telah memberi dasar pelajaran

hidup pada anakmu yang nakal ini, semoga pintu surga selalu terbuka untuk

kalian.

6. Mbah ukin sekeluarga, Mb Qom, kang Di, Iyun, Zaenal dan semua keluarga

besar di Ds. Bageng 01/06 yang telah memberikan nuansa indah masa-masa

kecil.

7. Pak Harjo, bu Fatonah, lek Tono, bulek Yuli dan dek Fahmi atas kasih sayang

dan kekeluargaan sebagai pengayom mudi di Solo.

8. Segenap keluarga besar Islamic Boarding School of Muwahidun dan Ma’ahid

yang telah mendidik mudi atas dasar-dasar nilai keimanan serta aqidah dan

akhlaq.

9. Kang Di2k, ust.Bro Apenk, Oyix, Aming, Poni, But, mb yu Te, Monic, tante

Lala, “mas” Agus, dan semua plend MU 06 dan 07 atas bingkisan peti

kebersamaan, canda tawa waktu SMA sebagai dorongan semangat belajar.

10. Gepenk, mas Jeri, mb Dian dan slankers kos comunity.atas canda tawa gokiel

dan keinambungan tali silaturrahminya.

11. Rizza tambun, sembox Izkie, Alfian Choro, dan keluarga besar bento camp

terimakasih atas kebersamaannya semoga tetap berkelanjutan sampai tua

nanti.

12. Teman-teman tekim 09 senasib seperjuangan seangkatan sependeritaan ayo

semangat ngerjain TPP.nya.

13. Segenap civitas academika teknik kimia dan universitas muhammadiyah

surakarta.

Penyusun menyadari bahwa laporan ini masih banyak kekurangan dan

jauh dari kesempurnaan. Penyusun mengharapkan semoga laporan ini dapat

bermanfaat bagi pihak-pihak yang membutuhkan informasi mengenaimateri yang

dibahas dalam laporan ini.

Wassalamu’alaikum Wr. Wb.

Surakarta, 2013

Penyusun

vii

DAFTAR ISI

JUDUL....................................................................................................... i

HALAMAN PENGESAHAN.................................................................. ii

PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR...................................... iii

MOTTO DAN PERSEMBAHAN........................................................... iv

KATA PENGANTAR............................................................................... v

DAFTAR ISI............................................................................................. vii

DAFTAR TABEL..................................................................................... xi

INTISARI.................................................................................................. xiii

BAB I PENDAHULUAN..................................................................... 1

1.1 Latar Belakang ................................................................... 1

1.2 Kapasitas ............................................................................ 2

1.2.1 proyeksi kebutuhan dibutyl phthalte.......................... 2

1.2.2 kapasitas produksi pabrik komersial yang sudah ada. 2

1.3 Lokasi pabrik........................................................................ 3

1.3.1 ketersediaan bahan baku.............................................. 3

1.3.2 pemasaran..................................................................... 3

1.3.3 transportasi................................................................... 4

1.3.4 utilitas........................................................................... 4

1.3.5 tenaga kerja................................................................... 4

1.3.6 kebijakan pemerintah.................................................... 4

1.4 Tinjauan Pustaka ................................................................... 4

1.4.1 proses pembuatan dibutyl phthalate.............................. 4

1.4.2 kegunaan produk............................................................ 5

1.4.3 sifat fisika dan sifat kimia bahn baku dan produk......... 5

1.4.4 diskripsi proses secara umum........................................ 7

BAB II DISKRIPSI PROSES.......................................................... .. 9

2.1 Spesifikasi Bahan Baku dan Produk ……………….......…… 9

2.1.1 bahan baku utama......................................................... 9

2.1.2 bahan baku pembantu................................................... 9

viii

2.1.3 produk........................................................................... 9

2.2 Konsep Reaksi............................................................................ 10

2.2.1 dasar reaksi...................................................................... 10

2.2.2 mekanisme reaksi............................................................ 10

2.2.3 tinjauan kinetika.............................................................. 11

2.2.4 tinjauan termodinamika................................................... 12

2.3 Langkah Proses............................................................................ 13

2.3.1 tahap persiapan bahan baku.............................................. 13

2.3.2 tahap reaksi....................................................................... 13

2.3.3 tahap pemurnian produk................................................... 13

2.4 Neraca Massa dan Neraca Panas ..……………………............... 14

2.4.1 neraca massa..................................................................... 14

2.4.2 neraca panas...................................................................... 18

2.5 Tata Letak Pabrik dan Peralatan ……………………..........….... 24

2.5.1 tata letak pabrik................................................................. 24

2.5.2 tata letak peralatan............................................................ 28

BAB III SPESIFIKASI ALAT PROSES.............................................. 30

3.1 Silo ............................................................................................... 30

3.2 Melting Tank ............................................................................... 30

3.3 Reaktor ......................................................................................... 31

3.4 Netralizer...................................................................................... 31

3.5 Dekanter....................................................................................... 31

3.6 Menara Distilasi ........................................................................... 32

3.7 Tangki ......................................................................................... 34

3.8 Heat Exchanger ............................................................................ 37

3.9 Pompa .......................................................................................... 43

BAB UTILITAS DAN LABORATORIUM.......................................... 48

4.1 Unit Pendukung Proses (Utilitas) ......................,......................... 48

4.1.1 unit penyediaan air dan pengolahan air (water supply section)48

4.1.2 unit penyediaan steam......................................................... 64

4.1.3 unit penyediaan listrik.......................................................... 65

ix

4.1.4 unit penyediaan bahan bakar............................................... 68

4.1.5 unit penyediaan udara tekan................................................... 68

4.1.6 unit pengolahan limbah........................................................ 69

4.2 Laboratorium................................................................................. 73

4.2.1 program kerja laboratorium................................................. 73

4.2.1 penanganan sampel.............................................................. 74

4.2.1 prosedur analisa................................................................... 74

4.2.1 metode analisa..................................................................... 75

4.2.1 alat-alat laboratorium........................................................... 75

BAB V MANAJEMEN PERUSAHAAN.............................................. 76

5.1 Bentuk Perusahaan ....................................................................... 76

5.2 Struktur Organisasi Perusahaan …………………………........... 77

5.3 Tugas dan Wewenang …………………………………….......... 81

5.3.1 pemegang saham............................................................... 81

5.3.2 dewan komisaris................................................................ 81

5.3.3 dewan direksi.................................................................... 81

5.3.4 staf ahli............................................................................. 82

5.3.5 kepala bagian.................................................................... 83

5.3.6 kepala seksi....................................................................... 86

5.4 Pembagian Jam Kerja Karyawan ................................................ 86

5.4.1 karyawan non shift........................................................... 87

5.4.2 karyawan shift.................................................................. 87

5.5 Penentuan Jumlah Karyawan …………………………….......... 88

5.6 Sistem Kepegawaian dan Upah …………………………........... 89

5.7 Penggolongan Jabatan, Jumlah Karyawan dan Gaji …................ 90

5.8 Kesejahteraan Soaial Karyawan Perusahaan …………............... 91

5.9 Kesehatan dan Keselamatan Kerja ……………………….......... 94

5.10 Manajemen Produksi ……………………………....................... 95

5.10.1 perencanaan produksi........................................................ 95

5.10.2 pengendalian produksi...................................................... 96

BAB VI ANALISIS EKONOMI............................................................. 98

x

6.1 Total Capital Invesment ………………………………….......... 101

6.2 Working Capital .………………………………………….......... 101

6.3 Manufacturing Cost ……………………………………............. 102

6.4 General Expenses ………………………………………............. 102

6.5 Analisis Keuntungan ……………………………………............ 104

6.5.1 total capital investment..................................................... 104

6.5.2 working capital................................................................. 104

6.5.3 manufacturing cost........................................................... 105

6.5.4 general expenses............................................................... 105

6.5.5 analisis keuntungan.......................................................... 106

6.6 Analisis Kelayakan ……………………………………….......... 106

6.6.1 return on investment......................................................... 106

6.6.2 pay out time...................................................................... 107

6.6.3 fixed cost.......................................................................... 107

6.6.4 variable cost...................................................................... 107

6.6.5 regulated cost.................................................................... 108

6.6.6 break event point............................................................... 108

6.6.7 shut down point................................................................ 108

6.6.8 discount cash flow (DCF)................................................ 108

BAB VII PENUTUP............................................................................... 111

7.1 Kesimpulan………..…………………………............................ 111

DAFTAR PUSTAKA....................................................................... ....... -112-

LAMPIRAN............................................................................................ 1

xi

DAFTAR TABEL

Tabel 1.1 Data Impor Indonesia Terhadap Dibutyl phthalate................... 2

Tabel 1.2 Data 5 Negara Pengimpor Dibutyl phthalate............................ 3

Tabel 2.1 Panas pembentukan dan Energi Gibbs..................................... 12

Tabel 2.2 neraca massa total...................................................................... 15

Tabel 2.3 neraca massa sekitar melting tank............................................. 15

Tabel 2.4 neraca massa sekitar reaktor...................................................... 16

Tabel 2.5 neraca massa sekitar netralizer................................................... 16

Tebel 2.6 neraca massa sekitar dekanter................................................... 17

Tabel 2.7 neraca massa sekitar MD-01..................................................... 17

Tabel 2.8 neraca massa sekitar MD-02..................................................... 18

Tabel 2.9 neraca panas sekitar melting tank............................................. 18

Tabel 2.10 neraca panas sekitar reaktor.................................................... 19

Tabel 2.11 neraca panas sekitar netralizer................................................. 19

Tabel 2.12 neraca panas sekitar MD-01................................................... 20

Tabel 2.13 neraca panas sekitar MD-02.................................................... 20

Tabel 2.14 perincian luas tanah bangunan pabrik...................................... 26

Tabel 4.1 daftar kenutuhan air pendingin.................................................. 63

Tabel 4.2 daftar kebutuhan steam.............................................................. 63

Tabel 4.3 daftar kebutuhan air sanitasi.................................................. 64

Tabel 4.4 konsumsi listrik untu keperluan proses................................. 66

Tabel 4.5 konsumsi listrik untuk pendukung proses (UTILITAS)........ 67

Tabel 5.1 jadwal kerja masing-masing regu.......................................... 88

Tabel 5.2 penggolongan jabatan, jumlah karyawan dan gaji................. 90

Tabel 6.1 harga index chemical engineering plant................................ 99

Tabel 6.2 total capital investment.......................................................... 104

Tabel 6.3 working capital....................................................................... 104

Tabel 6.4 manufacturing cost................................................................. 105

Tabel 6.5 general expenses..................................................................... 105

Tabel 6.6 fixed cost................................................................................. 107

xii

Tabel 6.7 variable cost.............................................................................. 107

Tabel 6.8 regulated cost............................................................................. 108

Tabel 6.9 perbandingan perhitungan dan referensi..................................... 110

xiii

5 INTISARI

Pabrik dibutyl phthalate dengan bahan baku phthalic anhydride dan n-butanol

direncanakan berdiri di kawasan industri Gresik, Jawa Timur dengan kapasitas

produksi 12.500 ton/tahun pada tahun 2018. Pembuatan dibutyl phthalate

dilakukan dengan proses esterifikasi dengan katalis asam sulfat pada reaktor alir

berpengaduk adiabatic nonisothermal. Reaksi berlangsung pada fase cair

irreversible dan eksotermis. Pada suhu 140oC dan tekanan 1atm.

Kebutuhan phthalic anhydride untuk pabrik ini sebanyak 1001,062 kg/jam dan n-

butanol sebanyak 1.123,839 kg/jam. Produk berupa dibutyl phthalate sebanyak

1.578,283 kg/jam dan air sebanyak 103,407 kg/jam. Utilitas pendukung proses

meliputi penyrdiaan air sebanyak 3.048,222 kg/jam yang diperoleh dari air

sungai Brantas, kebutuhan steam sebanyak 1.611,958 kg/jam, yang diperoleh dari

boiler dengan bahan bakarbatu bara sebanyak 222,769 kg/jam, dan kebutuhan

listrik diperoleh dari PLN dan generator sebesar 60 kW dengan kebutuhan bahan

bakar sebanyak 12,144 kg/jam.

Pabrik direncanakan beroprasi selama 330 hari pertahun dengan jumlah

karyawan 163 orang, modal tetap sebesar Rp 99.105.458.205,44 pertahun. Modal

kerja sebesar Rp 214.150.396.665,74 pertahun. Setelah dipotong pajak

keuntungan mencapai Rp 24.440.684.182,77 pertahun. Percent return on

investment (ROI) sebelum pajak sebesar 11,39% dan sesudah pajak sebesar

8,35%. Pay out time (POT) sebelum pajak sebesar 2,21 tahun dan setelah pajak

2,89 tahun. Break event point (BEP) sebesar 43,69%, shut down point (SDP)

sebesar 27,70%, internal rate of return (IRR) berdasarkan discounted cash flow

(DCF) sebesar 20,91%. Berdasarkan pertimbangan bahwa ROI, POT, BEP, SDP

dan IRR untuk pabrik beresiko rendah perhitungannya memenuhi standar maka

pabrik dibutyl phthalate ini layak unuk didirikan.