Upload
others
View
35
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id .
TUGAS AKHIR
PRARANCANGAN PABRIK DIKLOROMETANA DARI METIL
KLORIDA DAN KLORIN KAPASITAS 30.000 TON/TAHUN
DISUSUN OLEH:
FARAMITHA RAHAYU NIM. I 0514020
RATRI HAYUNINGMAS HAPSARI NIM. I 0514043
PROGRAM STUDI SARJANA TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
2018
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
iii
KATA PENGANTAR
Segala puji syukur kepada Allah SWT, hanya karena rahmat dan ridho-Nya,
Penulis akhirnya dapat menyelesaikan penyusunan laporan tugas akhir dengan
judul “Prarancangan Pabrik Diklorometana dari Metil Klorida dan Klorin
Kapasitas 30.000 Ton / Tahun” ini.
Dalam penyusunan tugas akhir ini Penulis memperoleh banyak bantuan
baik berupa dukungan moral maupun spiritual dari berbagai pihak. Oleh karena
itu, Penulis mengucapkan terima kasih kepada :
1. Orang tua dan keluarga atas dukungan doa, materi dan semangat yang
senantiasa diberikan tanpa kenal lelah.
2. Mujtahid Kaavessina S.T., M.T, Ph.D. selaku Dosen Pembimbing I dan
Wusana Agung Wibowo S.T., M.T. selaku Dosen Pembimbing II atas
bimbingan dan bantuannya dalam penulisan tugas akhir.
3. Dr. Margono, S.T., M.T. selaku Dosen Penguji I dan Inayati, S.T., M.T.,
Ph.D. selaku Dosen Penguji II atas saran dan kritik yang membangun
dalam penulisan tugas akhir ini.
4. Dr. Margono S.T., M.T. selaku Kepala Program Studi Sarjana Teknik
Kimia FT UNS.
5. Dr. Sperisa Distantina S.T., M.T. selaku Pembimbing Akademik.
6. Segenap Civitas Akademika atas semua bantuannya.
7. Teman-teman mahasiswa teknik kimia FT UNS khususnya Chemineer’14.
Penulis menyadari bahwa laporan tugas akhir ini belum 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, Juli 2018
Penulis
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
iv
DAFTAR ISI
Halaman Judul ................................................................................................... i
Lembar Pengesahan ........................................................................................... ii
Kata Pengantar ................................................................................................... iii
Daftar Isi .......................................................................................................... iv
Daftar Tabel ...................................................................................................... x
Daftar Gambar ................................................................................................. xii
Intisari .............................................................................................................. xiii
BAB I PENDAHULUAN ............................................................................. 1
1.1 Latar Belakang Pendirian Pabrik .............................................. 1
1.2 Penentuan Kapasitas Perancangan .......................................... 2
1.3 Pemilihan Lokasi Pabrik .......................................................... 5
1.4 Tinjauan Pustaka ..................................................................... 7
1.4.1 Macam-Macam Proses ................................................. 7
1.4.2 Kegunaan Produk ......................................................... 10
1.4.3 Sifat Fisis dan Kimia .................................................... 11
1.4.4 Tinjauan Proses Secara Umum .................................... 16
BAB II DESKRIPSI PROSES ........................................................................ 17
2.1 Spesifikasi Bahan Baku dan Produk ........................................ 17
2.1.1 Spesifikasi Bahan Baku ............................................... 17
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
v
2.1.2 Spesifikasi Produk ........................................................ 18
2.2 Konsep Proses ......................................................................... 20
2.2.1 Dasar Reaksi ................................................................ 20
2.2.2 Mekanisme Reaksi ....................................................... 21
2.2.3 Kondisi Operasi ........................................................... 22
2.2.4 Tinjauan Termodinamika.............................................. 23
2.2.5 Tinjauan Kinetika ........................................................ 25
2.3 Langkah Proses ........................................................................ 29
2.3.1 Diagram Alir Proses ..................................................... 29
2.3.2 Uraian Proses ................................................................ 33
2.4 Neraca Massa dan Neraca Panas ............................................. 37
2.4.1 Neraca Massa Total ..................................................... 37
2.4.2 Neraca Massa Alat ....................................................... 37
2.4.3 Neraca Panas Total ...................................................... 41
2.4.4 Neraca Panas Alat ........................................................ 41
2.5 Tata Letak Pabrik dan Peralatan ............................................... 46
2.5.1 Tata Letak Pabrik .......................................................... 46
2.5.2 Tata Letak Alat Proses ................................................. 49
BAB III SPESIFIKASI PERALATAN PROSES ........................................... 51
3.1 Tangki Penyimpan Bahan Baku ................................................ 51
3.2 Tangki Penyimpan Produk ........................................................ 52
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
vi
3.3 Reaktor ...................................................................................... 54
3.4 Absorber ...................................................................................... 55
3.5 Menara Distilasi ......................................................................... 56
3.6 Separator ................................................................................... 57
3.7 Kondensor ................................................................................. 58
3.8 Reboiler ...................................................................................... 60
3.9 Accumulator .............................................................................. 62
3.10 Penukar Panas ...................................................................... ..... 63
3.11 Pompa ....................................................................................... 69
3.12 Waste Heat Boiler ..................................................................... 72
3.13 Vaporizer .................................................................................. 73
BAB IV UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM............. 74
4.1 Unit Pendukung Proses ............................................................ 74
4.1.1 Unit Pengadaan Air ...................................................... 75
4.1.1.1 Air Pendingin dan Air Pemadam Kebakaran 75
4.1.1.2 Air Proses ...................................................... 76
4.1.1.3 Air Konsumsi Umum dan Sanitasi ................ 77
4.1.1.4 Air Umpan Boiler .......................................... 78
4.1.2 Unit Pengadaan Pendingin Reaktor ............................. 83
4.1.3 Unit Pengadaan Steam .................................................. 84
4.1.4 Unit Pengadaan Udara Tekan ....................................... 86
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
vii
4.1.5 Unit Pengadaan Listrik ................................................ 87
4.1.5.1 Listrik Untuk Keperluan Proses dan Utilitas 88
4.1.5.2 Listrik Untuk Penerangan .............................. 89
4.1.5.3 Listrik Untuk AC ........................................... 91
4.1.5.4 Listrik Untuk Laboratorium dan Instrumentasi 91
4.1.6 Unit Pengadaan Bahan Bakar ...................................... 92
4.2 Laboratorium ........................................................................... 93
4.2.1 Laboratorium Fisik .................................................... 95
4.2.2 Laboratorium Analitik ............................................... 95
4.2.3 Laboratorium Penelitian dan Pengembangan ............ 96
4.2.4 Prosedur Analisa Bahan Baku .................................... 96
4.2.4.1 Infra Red Spectrofotometer (IRS) .................. 96
4.2.4.2 Densitas ......................................................... 97
4.2.4.3 Viskositas ...................................................... 97
4.2.5 Prosedur Analisa Produk ............................................ 98
4.2.6 Analisa Air .................................................................. 98
4.3 Unit Pengolahan Limbah ......................................................... 99
BAB V MANAJEMEN PERUSAHAAN ........................................................ 101
5.1 Bentuk Perusahaan .................................................................. 101
5.2 Struktur Organisasi .................................................................. 102
5.3 Tugas dan Wewenang .............................................................. 107
5.3.1 Pemegang Saham ........................................................ 107
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
viii
5.3.2 Dewan Komisaris ......................................................... 107
5.3.3 Dewan Direksi ............................................................. 108
5.3.4 Staf Ahli ....................................................................... 109
5.3.5 Kepala Bagian .............................................................. 109
5.3.6 Kepala Seksi ................................................................ 113
5.4 Pembagian Jam Kerja Karyawan ............................................. 114
5.4.1 Karyawan Non Shift ..................................................... 114
5.4.2 Karyawan Shift atau Ploog .......................................... 114
5.5 Status Karyawan dan Sistem Upah .......................................... 116
5.5.1 Karyawan Tetap ............................................................. 116
5.5.2 Karyawan Harian .......................................................... 116
5.5.3 Karyawan Borongan ...................................................... 116
5.6 Penggolongan Jabatan, Jumlah Karyawan dan Gaji ................ 116
5.6.1 Penggolongan Jabatan ................................................. 116
5.6.2 Jumlah Karyawan dan Gaji .......................................... 117
5.7 Kesejahteraan Sosial Karyawan .............................................. 118
BAB VI ANALISIS EKONOMI ..................................................................... 120
6.1 Penaksiran Harga Peralatan ..................................................... 121
6.2 Penentuan Total Capital Investment (TCI) ............................. 123
6.2.1 Modal Tetap (Fixed Capital Investment) ..................... 125
6.2.2 Modal Kerja (Working Capital Investment) ................ 126
6.3 Biaya Produksi Total (Total Production Cost) ......................... 127
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
ix
6.3.1 Manufacturing Cost .................................................... 127
6.3.2 General Expense .......................................................... 128
6.4 Keuntungan Produksi .............................................................. 129
6.5 Analisis Kelayakan ................................................................... 129
6.6 Kesimpulan ............................................................. ................. 133
Daftar Pustaka ................................................................................................. xiv
Lampiran
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
x
DAFTAR TABEL
Tabel 1.1 Data Impor Diklorometana dalam Negeri .................. 3
Tabel 1.2 Industri Diklorometana di Berbagai Negara .................. 4
Tabel 2.1 Nilai k1 dengan Variasi Suhu ....................................... 26
Tabel 2.2 Nilai k2 dengan Variasi Suhu ....................................... 27
Tabel 2.3 Nilai k3 dengan Variasi Suhu ....................................... 28
Tabel 2.4 Neraca Massa Total ....................................... 37
Tabel 2.5 Neraca Massa Reaktor ................................................... 37
Tabel 2.6 Neraca Massa Absorber ................................................... 38
Tabel 2.7 Neraca Massa Separatot 1 ....................................... 38
Tabel 2.8 Neraca Massa Menara Distilasi 1 ....................................... 39
Tabel 2.9 Neraca Massa Menara Distilasi 2 ....................................... 39
Tabel 2.10 Neraca Massa Separator 2 ....................................... 40
Tabel 2.11 Neraca Massa Separator 3 ....................................... 40
Tabel 2.12 Neraca Panas Total ......................................................... 41
Tabel 2.13 Neraca Panas di TEE 1 ...................................................... 41
Tabel 2.14 Neraca Panas di TEE 2 ...................................................... 42
Tabel 2.15 Neraca Panas di TEE 3 ...................................................... 42
Tabel 2.16 Neraca Panas Reaktor ................................................... 42
Tabel 2.17 Neraca Panas Absorber ................................................... 43
Tabel 2.18 Neraca Panas Separator 1 ................................................... 43
Tabel 2.19 Neraca Panas Menara Distilasi 1 ....................................... 43
Tabel 2.20 Neraca Panas Menara Distilasi 2 ....................................... 44
Tabel 2.21 Neraca Panas Separator 2 ....................................... 44
Tabel 2.22 Neraca Panas Separator 3 ....................................... 45
Tabel 3.1 Spesifikasi Tangki Penyimpanan Bahan Baku .................. 51
Tabel 3.2 Spesifikasi Tangki Penyimpanan Produk .......................... 52
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
xi
Tabel 3.3 Spesifikasi Reaktor ................................................... 54
Tabel 3.4 Spesifikasi Absorber ................................................... 55
Tabel 3.5 Spesifikasi Menara Distilasi .......................................... 56
Tabel 3.6 Spesifikasi Separator ................................................... 57
Tabel 3.7 Spesifikasi Kondensor ................................................... 58
Tabel 3.8 Spesifikasi Reboiler .......................................... 60
Tabel 3.9 Spesifikasi Akumulator ................................................... 62
Tabel 3.10 Spesifikasi Penukar Panas ....................................... 63
Tabel 3.11 Spesifikasi Pompa ......................................................... 69
Tabel 3.12 Spesifikasi WHB ......................................................... 72
Tabel 3.13 Spesifikasi Vaporizer ......................................................... 73
Tabel 4.1 Kebutuhan Air Pendingin ....................................... 76
Tabel 4.2 Kebutuhan Air Proses .......................................... 77
Tabel 4.3 Kebutuhan Air Konsumsi Umum dan Sanitasi .................. 78
Tabel 4.4 Kebutuhan Listrik untuk Keperluan Proses dan Utilitas ....... 88
Tabel 4.5 Jumlah Lumen Berdasarkan Luas Bangunan .................. 90
Tabel 4.6 Total Kebutuhan Listrik Pabrik .......................................... 91
Tabel 5.1 Jadwal Kerja Karyawan Masing-Masing Regu ................. 115
Tabel 5.2 Perincian Jumlah Karyawan dan Gaji dalam Rupiah ......... 117
Tabel 6.1 Indeks Harga Alat ............................................................... 122
Tabel 6.2 Modal Tetap ...................................................................... 125
Tabel 6.3 Modal Kerja ...................................................................... 126
Tabel 6.4 Direct Manufacturing Cost ....................................... 127
Tabel 6.5 Indirect Manufacturing Cost ................................... 127
Tabel 6.6 Fixed Manufacturing Cost ....................................... 128
Tabel 6.7 General Expense ............................................................... 128
Tabel 6.8 Analisis Kelayakan ......................................................... 131
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
xii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.1 Prediksi Kebutuhan Diklorometana di Indonesia .................... 3
Gambar 1.2 Gambar Pemilihan Lokasi Pabrik ........................................... 7
Gambar 2.1 Konstanta Kecepatan Reaksi untuk Klorinasi Metana dengan
Rasio Umpan Cl2/CH4 = 1,1 .......................................................... 25
Gambar 2.2 Grafik ln k1 vs 1/T ........................................................................ 27
Gambar 2.3 Grafik ln k2 vs 1/T ........................................................................ 28
Gambar 2.4 Grafik ln k3 vs 1/T ........................................................................ 29
Gambar 2.5 Diagram Alir Kualitatif ................................................................. 31
Gambar 2.6 Diagram Alir Kuantatif ................................................................. 32
Gambar 2.7 Tata Letak Pabrik Diklorometana ................................................ 48
Gambar 2.8 Tata Letak Peralatan Proses ................................................ 50
Gambar 4.1 Skema Pengolahan Air Laut .......................................................... 80
Gambar 4.2 Skema Pengolahan Air Konsumsi dan Sanitasi ...................... 81
Gambar 5.1 Struktur Organisasi Pabrik Diklorometana ............................. 106
Gambar 6.1 Harga Indeks Peralatan Pabrik Kimia ....................................... 122
Gambar 6.2 Grafik Analisis Kelayakan ................................................ 132
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
xiii
INTISARI
Faramitha Rahayu dan Ratri Hayuningmas Hapsari, 2018, Prarancangan
Pabrik Diklorometana dari Metil Klorida dan Klorin Kapasitas 30.000
Ton/Tahun, Program Studi Sarjana Teknik Kimia, Fakultas Teknik,
Universitas Sebelas Maret, Surakarta
Diklorometana banyak digunakan sebagai bahan aktif dalam pelarut cat,
komponen dalam aerosol, dan sebagai refrigerant Untuk memenuhi kebutuhan
dalam negeri dan kebutuhan dunia, maka dirancang pabrik diklorometana dengan
kapasitas 30.000 ton/tahun dengan bahan baku metil klorida 28.608,23 ton/tahun
dan klorin 57.626,21 ton/tahun. Dengan memperhatikan beberapa faktor, seperti
aspek penyediaan bahan baku, transportasi, tenaga kerja, pemasaran, serta utilitas,
maka lokasi pabrik yang cukup strategis adalah di Kawasan Industri Cilegon,
Jawa Barat.
Reaksi pembuatan diklorometana dilakukan dengan mereaksikan metil
klorida dengan klorin dalam Reaktor Alir Pipa (RAP) Multitube pada suhu 300-
450oC dan tekanan 3 atm. Panas yang timbul dari reaksi diambil dengan
Dowtherm A yang dialirkan di shell reaktor. Produk gas keluar reaktor masuk ke
absorber untuk mengurangi kandungan hidrogen klorida. Produk absorber berupa
hidrogen klorida 35% berat dijual sebagai produk samping sedangkan gas hasil
atas masuk Separator 1. Gas hasil atas banyak mengandung metil klorida
diumpankan kembali ke reaktor dan hasil bawah diumpankan ke Menara Distilasi
1. Hasil atas berupa produk utama diklorometana 99,9% berat dan hasil bawah
diumpankan ke Menara Distilasi 2. Produk Menara Distilasi 2 berupa kloroform
99,9% berat sebagai hasil atas dan karbon tetraklorida 99,9% berat sebagai hasil
bawah dijual sebagai produk samping. Peralatan proses yang ada antara lain
vaporizer, flash drum, separator, reaktor, absorber, menara distilasi, dan pompa.
Unit pendukung proses terdiri dari air yang diperoleh dari PT. Krakatau
Tirta Industri sebanyak 15,52 m3/jam, air laut sebanyak 35,04 m3/jam, dowtherm
A sebanyak 26.820,97 kg/jam, unit pengadaan steam sebesar 5.310,23 kg/jam,
unit pengadaan listrik sebesar 320 kWh, unit pengadaan udara tekan sebesar 5,59
kWh dan unit pengadaan bahan bakar (IDO) sebanyak 476,88 L/jam. Pabrik juga
dilengkapi laboratorium untuk menjaga mutu dan kualitas produk agar sesuai
dengan spesifikasi yang diharapkan.
Hasil analisa ekonomi terhadap prarancangan pabrik diklorometana
diperoleh bahwa total investasi (TCI) sebesar US$ 26.873.504 dan total biaya
produksi US$ 47.395.901. Dari analisa kelayakan diperoleh Return of Investment
(ROI) sebelum pajak 49,13% dan setelah pajak 41,76%. Pay Out Time ( POT)
sebelum pajak 1,7 tahun dan setelah pajak 2 tahun, Break Event Point (BEP)
44,23%, Shut Down Point (SDP) 33,31% dan Discounted Cash Flow (DCF)
sebesar 25,26%. Dari analisis ekonomi yang telah dilakukan, dapat diambil
kesimpulan bahwa pendirian pabrik diklorometana dengan kapasitas 30.000
ton/tahun layak dipertimbangkan untuk direalisasikan pembangunannya.