PRARANCANGAN PABRIK METIL LAKTAT DARI ASAM LAKTAT …digilib.unila.ac.id/30211/3/SKRIPSI FULL TANPA PEMBAHASAN.pdf · Pabrik direncanakan memproduksi metil laktat sebanyak 50.000

PRARANCANGAN PABRIK METIL LAKTATDARI ASAM LAKTAT DAN METANOL

KAPASITAS 50.000 TON/TAHUN

TugasKhususMenara Distilasi I (MD-301)

(Skripsi)

Oleh

ARI WIBOWO(1015041022)

FAKULTAS TEKNIKUNIVERSITAS LAMPUNG

BANDAR LAMPUNG2018




(Skripsi)

Oleh



BANDAR LAMPUNG2018




(Skripsi)

Oleh



BANDAR LAMPUNG2018

ABSTRAK

PRARANCANGAN PABRIK METIL LAKTAT DARI ASAM LAKTAT DANMETANOL KAPASITAS 50.000 TON PER TAHUN

(Perancangan Menara Distilasi 301 (MD-301))

Oleh

ARI WIBOWO

Pabrik metil laktat berbahan baku asam laktat dan metanol ini akan didirikan di jalanJames Simanjuntak, Guntung, Bontang Utara, Kalimantan Timur 75321. Pendirianpabrik dilokasi tersebut berdasarkan beberapa pertimbanggan, yaitu ketersediaanbahan salah satu bahan baku, sarana transportasi yang memadai, tenaga kerja yangmudah didapatkan serta lokasi yang memang kawasan/lingkungan industri.Pabrik direncanakan memproduksi metil laktat sebanyak 50.000 ton/tahun, denganwaktu operasi 24 jam/hari dan 330 hari/tahun. Bahan baku yang digunakan adalahasam laktat sebanyak 4.841, 64 kg/jam dan metanol sebanyak 8.905,69 kg/jam.Penyediaan kebutuhan utilitas pabrik terdiri dari unit pengadaan air, pengadaanlistrik, udara instrument dan pengadaan steam.Bentuk perusahaan adalah Perseroan Terbatas (PT), menggunakan struktur organisasiline and staff dengan jumlah karyawan sebanyak 168 orang.Dari analisi ekonomi diperoleh:Fixed Capital Investment (FCI) = Rp 644.542.102.279Working Capital Investment (WCI) = Rp 110.429.829.060Total Capital Investment (TCI) = Rp754.971.932.339Break Even Point (BEP) = 33,56%Shut Down Point (SDP) = 26,09%Pay Out Time after taxes (POT)a = 4,3tahunReturn onInvestment before taxes (ROI)b = Rp 771.192.065.218Return onInvestment after taxes (ROI)a = Rp 616.953.652.175Discounted cash flow (DCF) = 20,94%Mempertibangkan paparan diatas, sudah selayaknya pendirian pabrik metil laktat inidikaji lebih lanjut karena merupakan pabrik yang menguntungkan dan mempunyaimasa depan yang baik.

ABSTRACT

MANUFACTURING OF METHYL LACTATE FROM LACTIC ACID ANDMETHANOLWITH CAPACITY 50.000 TONS/YEAR

(Design of Coloumn Distillation (MD-301))

By

ARI WIBOWO

Methyl Lactate plant with raw materials lactic acid and methanolis planned to be builtin James Simanjuntak street, Guntung, North Bontang, East Borneo 75321.Establishment of this plant is based on some consideration due tothe raw materialresourcess, the transportation, the labors availability and also the environmentalcondition.This plant is meant to produce 50,000 tons/year with 330 working days in a year. Theraw materials used consist of 4.841,64 kg/hour of lactic acid and 8.905,69 kg/hour ofMethanol.The utility units consist of water supply system, power generation system, air supplysystem, and steam supply system.The bussines entity form is Limited Liability Company (Ltd) using line and stafforganizational structurewith 168 labors.From the economic analysis, it is obtained that:Fixed Capital Investment (FCI) = Rp 644.542.102.279Working Capital Investment (WCI) = Rp 110.429.829.060Total Capital Investment (TCI) = Rp 754.971.932.339Break Even Point (BEP) = 33,56%Shut Down Point (SDP) = 26,09%Pay Out Time after taxes (POT)a = 4,3 tahunReturn onInvestment before taxes (ROI)b = Rp 771.192.065.218Return onInvestment after taxes (ROI)a = Rp 616.953.652.175Discounted cash flow (DCF) = 20,94%Considering thesummary above, it is proper to study the establishment of MethylLactate plant further, because the plant is profitable and has good prospects.




Oleh


(Skripsi)

Sebagai salah satu syarat untuk mencapai gelarSarjana Teknik

PadaJurusan Teknik Kimia

Fakultas Teknik Universitas Lampung


BANDAR LAMPUNG2018

Judul Skripsi

Nama Matrasiswa

No. Pokok Mahssiswa

Jurusan

Fakultas

Dr. Ilerti Utami, S.T, M.T.MP. I 971 12192000032001

: PRARANCANGAN ,PABRIK MEUL LAKTATDARI ASAM LAKTAT DAN METANOL

' , . .: 1..

DENGAN KAPASTTAS 5O.OOO TON/TAHTJN(Perancangan *Ienara Disrilasi I (LtD-301))

: Ari Wibowo

: 101504tr022

: Teknik Kimia

: Teknik

MENYETUJUI

Komisi Pembimbing

YuliMP.

N-,M.T.t,gl 4,fi :i t2ioo oo 32 oo I

Ke.tua Jurusan

Ir. AzhNp. 196604(

,).

M.T.95011

Tim,Penguji

Ketua

Sekretaris

MENGESAHKAN

: Dr. Herti S.T., M.T.

: Yuli Darni, S.T.. M.T.

PengujiBukan Pembimbrag: Dr. Elida purba, S.T., M.Sc,

Donny Lesmana, S.T., M.Sc.

kultas Teknik Universitas Lampung

M.Se., Ph-I)7171987061A02

Tanggal Lulus Ujien Skripsi : 24 Januari 2018

ffi

PERNYATAAN

Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam skripsi ini tidak terdapat karya yang

pernah dilakukan oleh orang lain dan sepanjang sepengetalnran saya juga tidak

terdapat karya atas pendapat yang ditulis atau diterbitkan oleh orarg lain, kecuali

ya11g secara tertulis diacu dalam naskah ini sebagaimana diterbitkan dalam daftar

pustaka. Selain itrr saya menyatakan pada skripsi ini dibuat oleh saya sendiri.

Apabila pemyata{m saya ini tidak benar maka saya bersedia dikeaai sanksi sesuai

huhm yangberlaku.

NPM, 1015041022

RIWAYAT HIDUP

Penulis menyelesaikan pendidikan Taman Kanak-Kanak di TK Dharma Wanita

pada tahun 1998, Sekolah Dasar di SDN 2 Negara Ratu pada tahun 2004, Sekolah

Menengah Pertama di SMPN 2 Purbolinggo pada tahun 2007, dan Sekolah

Menengah Kejuruan di SMKN 2 Metro pada tahun 2010.

Pada tahun 2010, penulis terdaftar sebagai Mahasiswa Jurusan Teknik Kimia

Fakultas Teknik Universitas Lampung melalui Seleksi Nasional Masuk Perguruan

Tinggi Negeri (SNMPTN) 2010.

Pada tahun 2014, penulis melakukan Kerja Praktek di PT Semen Baturaja

(Persero) Tbk, Ogan Komering Ulu Sumatera Selatan dengan Tugas Khusus

“Evaluasi Kinerja Alat Grate Cooler pada Unit Pembakaran Raw Meal”. Selain

itu, penulis melakukan penelitian dengan judul “Transesterifikasi Minyak Jelantah

Menggunakan Continous Microwave Biodiesel Reactor (CMBR)”, dimana

penelitian tersebut dipublikasikan pada Seminar Nasional Cendikiawan Ke-3

Universitas Trisakti, dengan nomor ISSN (P): 2460-8696 / ISSN (E): 2540-7589.

Penulis dilahirkan di Negara-Ratu, pada tanggal 12 April 1992,

sebagai putra pertama dari dua bersaudara, dari pasangan Bapak

Haryono dan Ibu Sutarmi.

viii

SANWACANA

Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah

memberikan rahmat dan karunia-Nya, sehingga tugas akhir ini dengan judul

“Prarancangan Pabrik Metil Laktat dari Asam Laktat dan Metanol Kapasitas

50.000 ton/tahun ” dapat diselesaikan dengan baik.

Tugas akhir ini disusun dalam rangka memenuhi salah satu syarat guna

memperoleh derajat kesarjanaan (S-1) di Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik

Universitas Lampung.

Penyusunan tugas akhir ini tidak lepas dari bantuan dan dukungan dari

beberapa pihak. Oleh karena itu penulis mengucapkan terima kasih kepada:

1. Bapak Ir. Azhar, M.T., selaku Ketua Jurusan Teknik Kimia

Universitas Lampung.

2. Ibu Dr. Herti Utami, S.T., M.T., dan Ibu Yuli Darni, S.T., M.T., selaku

Dosen Pembimbing, yang telah memberikan ilmu, pengarahan,

bimbingan, kritik dan saran selama penyelesaian tugas akhir. Semoga ilmu

bermanfaat yang diberikan dapat berguna dikemudian hari.

3. Ibu Dr. Elida Purba, S.T., M.Sc. dan Bapak Donny Lesmana, S.T., M.Sc.

selaku Dosen Penguji yang telah memberikan kritik dan saran, juga selaku

dosen atas semua ilmu yang telah penulis dapatkan.

4. Seluruh Dosen Teknik Kimia Universitas Lampung, atas semua ilmu

dan bekal masa depan yang akan selalu bermanfaat.

5. Ibu, Bapak dan adik atas segala dukungan, pengorbanan, doa, cinta dan

ix

kasih sayang yang selalu mengiringi di setiap langkah saya. Semoga Allah

SWT memberikan perlindungan dan Karunia-Nya.

6. Vastina B. Khairat yang selalu memberikan motivasi dalam menyelesaikan

Tugas Akhir ini.

7. Amelia Virgiyani Sofyan selaku rekan seperjuangan dalam suka dan

duka yang telah membantu penulis dalam penyelesaian laporan tugas

akhir.

8. Tauhid Ashadi, Nur Rohman, Yogie Wiratama, Lorentius Agung Setyo

Wicaksono, Wildan Arief Rohdina, Alfaiz Radea Arbianda dan teman-teman

seperjuangan di Teknik Kimia Angkatan 2010, kakak-kakak serta adik-adik

angkatan yang tidak bisa disebutkan satu persatu. Terimakasih atas bantuan

dan dukungannya selama penulis menyelesaikan tugas akhir ini.

9. Semua pihak yang telah membantu dalam penyusunan tugas akhir ini.

Semoga Allah SWT membalas kebaikan mereka terhadap penulis dan

semoga skripsi ini berguna di kemudian hari.

Bandar Lampung, 29 Januari 2018

Penulis,

Ari Wibowo

MOTTO

“Muliakanlah anak-anakmu, dan baguskanlah

pendidikannya”

(H R. At-tabrani dan Khatib)

“Beruntunglah bagi manusia yang bertaubat”

(Qs. An Nur: 23)

PERSEMBAHAN

Dengan mengucap syukur kepada Allah SWT,

Aku persembahkan hasil karyaku ini untuk kedua orang tuaku, Bapak dan

Ibu yang tidak hentinya untuk terus mendukung di setiap langkahku,

melimpahkan kasih sayang serta pengorbanan kepadaku selama ini.

Terima Kasih Bapak,Ibu karena setiap sujud dan tetasan air mata dalam do’a

kalian hanya untuk mendo’akan keberhasilan, kesuksesan, dan kebahagiaan

anak-anakmu….

xii

DAFTAR ISI

Halaman

ABSTRAK .................................................................................................... i

ABSTRACT .................................................................................................. ii

JUDUL DALAM .......................................................................................... iii

LEMBAR PERSETUJUAN .......................................................................... iv

LEMBAR PENGESAHAN .......................................................................... v

PERNYATAAN ............................................................................................ vi

RIWAYAT HIDUP ....................................................................................... vii

SANWACANA ............................................................................................. viii

HALAMAN MOTTO .................................................................................... x

HALAMAN PERSEMBAHAN .................................................................... xi

DAFTAR ISI ................................................................................................. xii

DAFTAR TABEL.......................................................................................... xvii

DAFTAR GAMBAR .................................................................................... xxii

BAB I PENDAHULUAN

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

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

1.3. Ketersediaan Bahan Baku .................................................................... 7

1.4. Lokasi Pabrik ........................................................................................ 8

BAB II DESKRIPSI PROSES

2.1. Perancangan Proses ............................................................................. 11

2.1.1. Berdasarkan Bahan Baku............................................................ 11

2.1.2. Berdasarkan Tinjauan Termodinamika....................................... 13

2.1.3. Berdasarkan Tinjauan Ekonomi ................................................. 16

xiii

2.2. Uraian Proses ....................................................................................... 22

2.2.1. Tinjauan Proses Secara Umum ................................................... 22

2.2.2. Langkah Proses ........................................................................... 23

BAB III SPESIFIKASI BAHAN BAKU DAN PRODUK

3.1 Bahan Baku .............................................................................................. 27

1) Bahan Baku Utama...................................................................... 27

2) Bahan Baku Penunjang ............................................................... 29

3.2 Produk ..................................................................................................... 30

1) Metil Laktat ................................................................................ 30

2) Air ............................................................................................... 31

BAB IV NERACA MASSA DAN ENERGI

4.1. Neraca Massa ......................................................................................... 32

1) Mixing Station (MS-101) ............................................................ 32

2) Reaktor Esterifikasi 1 (RE-201) ................................................. 33

3) Reaktor Esterifikasi 2 (RE-202) ................................................. 34

4) Menara Destilasi 1 (MD-301) .................................................... 35

5) Condenser (CD-301) .................................................................. 35

6) Reboiler (RB-301) ...................................................................... 36

7) Menara Distilasi (MD-302)......................................................... 36

8) Condenser (CD-302) .................................................................. 37

9) Reboiler (RB-302) ...................................................................... 37

10) Menara Distilasi (MD-303) ........................................................ 38

11) Condenser (CD-303) .................................................................. 38

12) Reboiler (RB-303) ...................................................................... 39

4.2. Neraca Energi ......................................................................................... 39

1) Heat Excanger (HE-201) ........................................................... 40

2) Heat Excanger (HE-202) ........................................................... 40

3) Reaktor Esterifikasi (R-201) ...................................................... 40

4) Reaktor Esterifikasi (R-202) ...................................................... 41


xiv



BAB V SPESIFIKASI ALAT

5.1. Peralatan Proses ..................................................................................... 44

1) Storage Tank Metanol (ST-101) ................................................ 44

2) Storage Tank Asam Laktat (ST-102) ......................................... 45

3) Storage Tank Asam Sulfat (ST-103) .......................................... 46

4) Pompa (P-101) ............................................................................ 46

5) Pompa (P-102) ............................................................................ 47

6) Pompa (P-103) ............................................................................ 47

7) Heater (HE-201) ........................................................................ 48

8) Heater (HE-202) ........................................................................ 49

9) Reaktor Esterifikasi (RE-201) .................................................... 50

10) Pompa (P-201) ............................................................................ 51

11) Reaktor Esterifikasi (RE-202) .................................................... 52

12) Pompa (P-202) ............................................................................ 53


14) Reboiler (RB-301) ...................................................................... 55

15) Condenser (CD-301) .................................................................. 56

16) Accumulator (AC-301) .............................................................. 57

17) Pompa (P-301) ............................................................................ 57

18) Pompa (P-302) ............................................................................ 58

19) Pompa (P-303) ............................................................................ 58

20) Cooler (CL-301) ........................................................................ 59


22) Reboiler (RB-302) ...................................................................... 61

23) Condenser (CD-302) .................................................................. 62

24) Pompa (P-304) ............................................................................ 63

25) Pompa (P-305) ............................................................................ 63

26) Pompa (P-306) ............................................................................ 64


xv

28) Reboiler (RB-303) ...................................................................... 65

29) Condenser (CD-303) .................................................................. 66

30) Pompa (P-307) ............................................................................ 67

31) Pompa (P-308) ............................................................................ 67

32) Pompa (P-309) ............................................................................ 68

33) Cooler (CL-302) ......................................................................... 68

34) Cooler (CL-303) ......................................................................... 69

35) Storage Tank Metil Laktat (ST-401) .......................................... 70

BAB VI SPESIFIKASI PERALATAN UTILITAS

6.1. Unit Penyedia dan Pengolahan Air ........................................................ 72

6.2. Spesifikasi Peralatan Unit Penyedia Air ................................................ 74

6.3. Unit Pembangkit Steam (Steam Generation System) ............................. 86

6.4. Pompa Utilitas ........................................................................................ 93

6.5. Unit Pembangkit dan Pendistribusian Listrik (Power Plant And Power

Distribution System) .............................................................................. 104

BAB VII TATA LETAK DAN LOKASI PABRIK

7.1. Lokasi Pabrik ......................................................................................... 109

7.2. Tata Letak Pabrik ................................................................................... 111

7.3. Prakiraan Areal Lingkungan ................................................................... 113

BAB VIII MANAGEMEN DAN ORGANISASI

8.1 Bentuk Perusahaan ................................................................................... 117

8.2 Struktur Organisasi Perusahaan .............................................................. 120

8.3 Tugas dan Wewenang ............................................................................. 123

a) Board of Director (Pemegang Saham) ........................................... 123

b) Dewan Komisaris ............................................................................ 123

c) Dewan Direksi ................................................................................ 123

d) Kepala Divisi ................................................................................... 125

8.4 Pembagian Jam Kerja Karyawan ............................................................ 127

a) Karyawan Non-Shift......................................................................... 127

xvi

b) Karyawan Shift................................................................................. 128

8.5 Penggolongan Karyawan Dan Jumlah Karyawan ................................... 130

a) Penggolongan Jabatan ..................................................................... 130

b) Jumlah Karyawan ............................................................................ 132

8.6 Status Karyawan dan Sistem Penggajian ................................................ 135

8.7 Kesejahteraan Karyawan.......................................................................... 136

a) Tunjangan ....................................................................................... 136

b) Kesehatan dan Keselamatan Kerja .................................................. 137

8.8 Manajemen Produksi ............................................................................... 140

a) Perencanaan Produksi ..................................................................... 141

b) Pengendalian Produksi .................................................................... 143

BAB IX INVESTASI DAN EVALUASI EKONOMI

9.1 Investasi ................................................................................................. 145

9.2 Evaluasi Ekonomi .................................................................................. 150

9.3 Angsuran Pinjaman ................................................................................. 151

9.4 Discounted Cash Flow (DCF) ............................................................... 152

BAB X SIMPULAN DAN SARAN

10.1.Simpulan ............................................................................................... 154

10.2.Saran ...................................................................................................... 154

DAFTAR PUSTAKA .................................................................................. 155

LAMPIRAN

LAMPIRAN A. NERACA MASSA

LAMPIRAN B. NERACA ENERGI

LAMPIRAN C. SPESIFIKASI ALAT

LAMPIRAN D. UTILITAS

LAMPIRAN E. KEEKONOMIAN

LAMPIRAN F. TUGAS KHUSUS

xvii

DAFTAR TABEL

Tabel Halaman

Tabel 1.1 Data Impor metil laktat di Indonesia ..................................... 2

Tabel 1.2 Data Impor Metil Laktat di Beberapa Negara 5 Tahun Terakhir

................................................................................................ 4

Tabel 1.3 Data Produksi Metil Laktat .................................................... 5

Tabel 1.4 Sumber Bahan Baku Utama ................................................... 7

Tabel 2.1 Perbandingan Reaksi Pembuatan Metil Laktat Berdasarkan Bahan

Baku yang Digunakan ........................................................... 12

Tabel 2.2 Entalpi Pembentukan pada 25 oC .......................................... 14

Tabel 2.3 Energi Bebas Gibs Pembentukan pada 25 oC ........................ 15

Tabel 2.4 Harga Bahan Baku ................................................................. 16

Tabel 4.1 Neraca Massa pada Mixing Station (MS-101) ....................... 31

Tabel 4.2 Neraca Massa Total dalam Reaktor (RE-201) ....................... 32

Tabel 4.3 Neraca Massa Total dalam Reaktor (RE-202) ....................... 33

Tabel 4.4 Neraca Massa MD-301 .......................................................... 34

Tabel 4.5 Tabel 4.5. Neraca Massa Condenser (CD-301) ..................... 34

Tabel 4.6 Neraca Massa Reboiler (RB-301) ......................................... 35

Tabel 4.7 Neraca Massa MD-302........................................................... 35

Tabel 4.8 Neraca Massa Condensor (CD-302) ..................................... 36

Tabel 4.9 Neraca Massa Reboiler (RB-302) .......................................... 36

Tabel 4.10 Neraca Massa MD-303........................................................... 37

Tabel 4.11 Massa Condensor (CD-303) .................................................. 37

Tabel 4.12 Neraca Massa Reboiler (RB-303) .......................................... 38

Tabel 4.13 Neraca Energi Heat Exchanger (HE-201) ............................. 39

Tabel 4.14 Neraca Energi Heat Exchanger (HE-202) ............................. 39

xviii

Tabel 4.15 Energi Reaktor Esterifikasi (RE-201) ................................... 39

Tabel 4.16 Neraca Energi Reaktor Esterifikasi (RE-201) ....................... 40

Tabel 4.17 Neraca Energi Menara Distilasi (MD-301) ............................ 41

Tabel 4.18 Neraca Energi Menara Distilasi (MD-302) ........................... 41

Tabel 4.19 Neraca Energi Menara Distilasi (MD-303) ........................... 42

Tabel 5.1 Spesifikasi Tangki Metanol (ST-101) ................................... 43

Tabel 5.2 Spesifikasi Tangki Asam Laktat (ST-102) ............................ 44

Tabel 5.3 Spesifikasi Tangki Asam Sulfat (ST-103) ............................. 45

Tabel 5.4 Spesifikasi Pompa (P-101) .................................................... 45



Tabel 5.7 Spesifikasi Heater (HE-201) ................................................. 47

Tabel 5.8 Spesifikasi Heater (HE-202) ................................................. 48

Tabel 5.9 Spesifikasi Reaktor Esterifikasi (RE-201) ............................. 49


Tabel 5.11 Spesifikasi Reaktor Esterifikasi (RE-202) ............................. 51


Tabel 5.13 Spesifikasi Menara Distilasi (MD-301) ................................. 53

Tabel 5.14 Spesifikasi Reboiler (RB-301) .............................................. 54

Tabel 5.15 Spesifikasi Condenser (CD-301) ........................................... 55

Tabel 5.16 Spesifikasi Accumulator (AC-301) ....................................... 56




Tabel 5.20 Spesifikasi Cooler (CL-301) ................................................. 58








xix








Tabel 5.35 Spesifikasi Storage tank Metil Laktat (ST-401) .................... 69

Tabel 6.1 Kebutuhan Air untuk General Uses ...................................... 72

Tabel 6.2 Kebutuhan Air Umpan Boiler ............................................... 72

Tabel 6.3 Kebutuhan Air Pendingin ...................................................... 73

Tabel 6.4 Kebutuhan Air Umpan Hidran .............................................. 73

Tabel 6.5 Spesifikasi Bak Sedimentasi (SB–501) ................................. 74

Tabel 6.6 Spesifikasi Tangki Alum (ST-501) ........................................ 74

Tabel 6.7 Spesifikasi Tangki Kaporit (ST – 502)................................... 75

Tabel 6.8 Spesifikasi Soda Kaustik (ST-503) ........................................ 75

Tabel 6.9 Spesifikasi Klarifier (CF-501) ................................................ 76

Tabel 6.10 Spesifikasi Sand Filter (SF-501) ........................................... 77

Tabel 6.11 Spesifikasi Tangki Air Filter (ST-504) .................................. 78

Tabel 6.12 Spesifikasi Tangki Asam Sulfat (ST-505).............................. 79

Tabel 6.13 Spesifikasi Tangki Dispersan (ST-506).................................. 80

Tabel 6.14 Spesifikasi Tangki Inhibitor (ST-507) ................................... 81

Tabel 6.15 Spesifikasi Domestic Water Tank (ST-508) ........................... 82

Tabel 6.16 Spesifikasi Cooling Tower (CT-501) ..................................... 83

Tabel 6.17 Spesifikasi Cation Exchanger (CE-501) ................................ 83

Tabel 6.18 Spesifikasi Anion Exchanger (AE-501) ................................. 84

Tabel 6.19 Spesifikasi Demin Water Tank (ST-509) ............................... 85

Tabel 6.20 Spesifikasi Tangki Hidrazin (ST-510) ................................... 86

Tabel 6.21 Spesifikasi Deaerator (DA-501) ............................................ 87

Tabel 6.22 Spesifikasi Boiler (BO-501) ................................................... 88

Tabel 6.23 Spesifikasi Hydran Water Tank (ST-510).............................. 88

Tabel 6.24 Spesifikasi Air Dryer (AD – 801) .......................................... 89

xx

Tabel 6.25 Spesifikasi Blower Udara 1 (BU – 801) ................................. 90

Tabel 6.26 Spesifikasi Cyclone (CL-801) ................................................ 90



Tabel 6.29 Spesifikasi Air Compressor (AC-801) ................................... 91


Tabel 6.31 Panjang equivalent dari Tabel. 2.10-1 Geankoplis, 1983....... 93

Tabel 6.32 Spesifikasi Pompa Utilitas (PU – 501)................................... 94


Tabel 6.34 Spesifikasi Pompa (PU – 503)................................................ 95















Tabel 6.49 Spesifikasi Pompa Utilitas (PU-518)...................................... 102



Tabel 6.52 Penerangan Untuk Area Dalam Bangunan............................. 105

Tabel 6.53 Penerangan Untuk Area Luar Bangunan................................ 105

Tabel 6.54 Kebutuhan Listrik Alat Proses................................................ 106

Tabel 6.55 Kebutuhan Listrik Alat Pengolahan Air ................................. 107

Tabel 6.56 Spesifikasi Tangki Bahan Bakar (ST-901)............................. 108

xxi

Tabel 6.57 Spesifikasi Generator Listrik (GS-901).................................. 109

Tabel 7.1 Perincian Luas Area Pabrik .................................................... 114

Tabel 8.1 Jadwal Pembagian Jam Kerja Karyawan Shift ...................... 129

Tabel 8.2 Jumlah Karyawan ................................................................... 130

Tabel 8.3 Jumlah Operator Berdasarkan Jenis Alat Proses .................... 132

Tabel 8.4 Jumlah Operator Berdasarkan Jenis Alat Utilitas .................. 133

Tabel 8.5 Perincian Jumlah Karyawan Berdasarkan Jabatan ................. 134

Tabel 9.1 Fixed Capital Investment........................................................ 146

Tabel 9.2 Manufacturing Cost ............................................................... 148

Tabel 9.3 General Expenses .................................................................. 149

Tabel 9.4 Hasil Uji Kelayakan Ekonomi................................................ 153

DAFTAR GAMBAR

Gambar Halaman

Gambar 1.1 Grafik Impor Metil Laktat di Indonesia ................................. 3

Gambar 1.2 Grafik Kebutuhan Metil Laktat di Beberapa Negara ............. 4

Gambar 7.1 Peta Provinsi Kalimantan Timur ............................................ 115

Gambar 7.2 Lokasi Pabrik.......................................................................... 116

Gambar 7.3 Tata Letak Pabrik dan Fasilitas Pendukung ........................... 116

Gambar 7.4 Tata Letak Peralatan Proses.................................................... 117

Gambar 8.1 Struktur Organisasi Perusahaan.............................................. 123

Gambar 9.1 Kurva Break Even Point dan Shut Down Point ..................... 151

Gambar 9.2 Kurva Cummulative Cash Flow metode DCF ....................... 152

1

Prarancangan Pabrik Metil Laktat dari Asam Laktat dan MetanolKapasitas 50.000 Ton/TahunJurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Lampung

I. PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Sebagai negara yang sedang berkembang, bangsa Indonesia memiliki kewajiban

untuk melaksanakan pembangunan disegala bidang. Salah satunya adalah

pembangunan di sektor ekonomi, yang sedang digiatkan oleh pemerintah untuk

mencapai kemandirian perekonomian nasional. Untuk mencapai tujuan ini

pemerintah menitik beratkan pada pembangunan di sektor industri.

Pembangunan industri ditujukan untuk memperkokoh struktur ekonomi

nasional dengan keterkaitan yang kuat dan saling mendukung antar sektor,

meningkatkan daya tahan perekonomian nasional, memperluas lapangan kerja

dan kesempatan usaha sekaligus mendorong berkembangnya kegiatan berbagai

sektor pembangunan lainnya.

Salah satu kimia yang mempunyai kegunaan yang penting dan peluang yang

besar di masa mendatang adalah metil laktat. Metil laktat (CH3CHOHCOOCH3)

adalah senyawa kimia berwujud cair, tidak berwarna, larut dalam air, alkohol,

eter. Metil laktat merupakan bahan kimia yang termasuk bio solvent karena

sifatnya yang ramah lingkungan. Metil laktat banyak digunakan dalam industri

kosmetik dan obat-obatan sebagai pelarut. Selain itu, metil laktat sangat cocok

2


digunakan untuk mencuci material logam dan komposit seperti PCB (Printed

Circuit Board).

1.2. Kapasitas Perancangan

Kapasitas produksi dapat diartikan sebagai jumlah maksimum output yang

dapat diproduksi dalam satuan waktu tertentu. Pabrik akan berusaha untuk

mendapatkan kapasitas produksi optimum, kapasitas produksi yang

direncanakan sebesar 50.000 ton/tahun dengan beberapa pertimbangan antara

lain :

1. Kebutuhan metil laktat didalam negeri

Di Indonesia belum terdapat pabrik metil laktat, maka kebutuhan metil

laktat Indonesia saat ini dipasok dengan impor. Kebutuhan metil laktat di

Indonesia dapat dikatakan cukup kecil. Tabel 1.1 menunjukkan data impor

metil laktat beberapa tahun terakhir.

Tabel 1.1. Data Impor metil laktat di Indonesia

Tahun Kapasitas (Ton)

2011 2.452,642

2012 2.998,105

2013 3.036,624

2014 3.159,633

2015 3.363,437

(Sumber: Badan Pusat Statistik, 2011-2015)

Dari Tabel 1.1 diperoleh grafik sebagai berikut :

3


Gambar 1.1. Grafik Impor Metil Laktat di Indonesia

Berdasarkan Gambar 1.1. dari regresi diperoleh persamaan :

Y = 198,3x + 2407

Untuk pendirian pabrik pada tahun 2024 (tahun ke-14) diperkirakan

kebutuhan metil laktat mencapai :

Y = 198,3x + 2407

Y = 198,3 (14) + 2407

Y = 5.183,2 ton

Dengan demikian kebutuhan impor metil laktat di Indonesia pada tahun

2024 sebesar 5.183,2 ton.

2. Kebutuhan metil laktat diluar negeri

Selain untuk memenuhi kebutuhan di Indonesia, pabrik metil laktat yang

akan didirikan ini juga bertujuan untuk memenuhi kebutuhan diluar negeri.

Kebutuhan metil laktat dibeberapa negara terlihat pada Tabel 1.2.

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

2010

3




Y = 198,3x + 2407



Y = 198,3x + 2407

Y = 198,3 (14) + 2407

Y = 5.183,2 ton







y = 198.3x - 39620R² = 0.857

2010 2011 2012 2013 2014 2015TonTonTahun

3




Y = 198,3x + 2407



Y = 198,3x + 2407

Y = 198,3 (14) + 2407

Y = 5.183,2 ton







2016

4


Tabel 1.2. Data Impor Metil Laktat di Beberapa Negara 5 Tahun Terakhir

TahunImpor (Ton) Total Impor

(Ton)USA Jepang Germany Malaysia

2011 14.987,380 16.810,757 13.496,914 6.458,704 51.753,755

2012 14.515,069 17.593,533 14.214,540 6.191,430 52.514,572

2013 16.490,415 17.257,377 22.834,258 7.504,155 64.086,205

2014 17.125,592 18.451,275 26.135,091 9.157,332 70,869.290

2015 19.083,274 20.471,140 27.824,843 9.281,102 76.660,359

(Sumber: Undata, 2011 – 2015)

Dari Tabel 1.2. diperoleh grafik sebagai berikut :

Gambar 1.2. Grafik Kebutuhan Metil Laktat di Beberapa Negara

y = 376.5x2 - 2E+06x + 2E+09R² = 0.960

0.0010000.0020000.0030000.0040000.0050000.0060000.0070000.0080000.0090000.00

2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016

Dat

a K

ebut

uhan

(Ton

)

Tahun

5



Y = 305,1 x2 – 1E + 06 x + 1E+09


kebutuhan metil laktat diberbagai negara mencapai :

Y = 305,1 x2 – 1E + 06 x + 1E+09

Y = 305,1 (142) – 1E+06 (14) + 1E+09

Y = 197.208,780

Dengan demikian kebutuhan metil laktat di berbagai negara pada tahun

2024 sebesar 197.207,380 ton.

3. Data Produksi Metil Laktat

Pabrik metil laktat yang sudah beroprasi diberbagai negara dan kapasitas

produksi setiap tahunnya adalah sebagai berikut:

Tabel 1.3. Data Produksi Metil Laktat

Pabrik LokasiKapasitas

(Ton/Tahun)

Sanghai Taoyu International Trading Co., Ltd. China 12.000

Haihang Industry (Jinan) Co., Ltd. China 50.500

Zhengzhou Lambert Holdings China 40.000

PURAC AS 15.000

TOTAL 117.500

(Sumber: www.icis.com)

6


Berdasarkan data yang diperoleh produksi metil laktat 5 tahun terkhir belum

berdiri pabrik baru dan produksi dari pabrik yang sudah ada tidak

mengalami peningkatan, sehingga perkiraan total produksi pada tahun 2024

adalah 117.500 ton/tahun.

4. Kapasitas produksi Pabrik

Kapasitas produksi suatu pabrik ditentukan berdasarkan data kebutuhan

produk, data impor, serta data produksi yang telah ada, sebagaimana dapat

dilihat dari berbagai sumber. Berdasarkan data - data ini, kemudian

ditentukan besarnya kapasitas produksi. Adapun persamaan kapasitas

produksi adalah sebagai berikut:

KP = DK + DI – DP ……………………......(1.1)

Dimana;

KP = Kapasitas Produksi Pada Tahun 2024

DK = Data Kebutuhan Pada Tahun 2024

DI = Data Impor Pada Tahun 2024

DP = Data Produksi Pada Tahun 2024

KP = DK + DI – DP

KP = 197.207,38 Ton + 5.183,2 Ton - 117.500 Ton

= 84.890,58 Ton/Tahun

7


Berdasarkan pertimbangan di atas dan berbagai persaingan yang akan

tumbuh pada tahun 2024 maka kapasitas pabrik metil laktat yang

direncanakan sebesar 60 % dari Kapasitas Produksi tahun 2024 yakni

50.934,348 Ton ≈ 50.000 Ton/Tahun.

1.3. Ketersediaan Bahan Baku

Bahan baku yang dapat digunakan untuk produksi metil laktat adalah metanol

dan asam laktat.

Tabel 1.4. Sumber Bahan Baku Utama

No.Bahan

BakuProdusen

Kapasitas

(Ton/Tahun)Sumber

1.

Metanol

99,85%

massa

PT. Kaltim

Methanol

Industri

660.000 www.kaltimmethanol.com

2.

Asam

Laktat 85%

massa

Shanghai

Yancui

Import and

Eksport Co.

96.000 www.yancui.en.alibaba.com

3.

Asam

Sulfat 98%

massa

PT.

Indonesian

Acid

Industry

82.500 www.indoacid.com

8


Untuk memproduksi metil laktat dengan kapasitas 50.000 ton/tahun diperlukan

metanol sebanyak 15.423,170 ton/tahun dan asam laktat 44.783,703 ton/tahun.

Sehingga dengan kapasitas rancangan 50.000 ton/tahun diperkirakan bahan

baku akan dapat terpenuhi. Kapasitas sebesar ini ditetapkan dengan harapan:

1. Dapat memenuhi kebutuhan metil laktat dalam negeri.

2. Dapat membuka kesempatan berdirinya pabrik lain yang menggunakan metil

laktat sebagai bahan bakunya.

3. Metil laktat dapat menjadi komoditas ekspor bagi Indonesia.

1.4. Lokasi Pabrik

Lokasi pabrik merupakan salah satu faktor penting dalam pendirian suatu pabrik

demi kelangsungan operasi pabrik. Banyak pertimbangan yang menjadi dasar

dalam menenntukan lokasi pabrik, antara lain: letak pabrik dekat dengan

sumber bahan baku, area pemasaran, transportasi, tenaga kerja, kondisi sosial

masyarakat, dan kemungkinan perluasan area pabrik dimasa mendatang.

Pabrik metil laktat ini direncanakan akan didirikan di kota Bontang, Kalimantan

Timur. Pemilihan ini dimaksudkan untuk mendapatkan keuntungan secara

teknis dan ekonomis berdasarkan pertimbangan:

1. Faktor Utama

Faktor utama ini mempengaruhi secara langsung tujuan utama pabrik yang

meliputi produksi dan distribusi produk. Faktor utama ini meliputi:

a. Penyediaan Bahan baku

Bahan baku merupakan kebutuhan utama bagi kelangsungan suatu

9


pabrik sehingga bahan baku sangat diprioritaskan. Bahan baku Metanol

direncanakan diperoleh dari PT. Kaltim Methanol Industri yang terletak

di Bontang, sedangkan bahan baku Asam Laktat diimpor dari Shanghai

Yancui Import And Export Co.yang terletak di China. Letak antara

pabrik dan sumber bahan baku yang dekat diharapkan agar penyediaan

bahan baku dapat tercukupi, lancar dan berkesinambungan.

b. Letak Pabrik dengan Daerah Pemasaran

Pabrik metil laktat terutama ditujukan untuk memenuhi kebutuhan

dalam negeri dan kebutuhan luar negeri. Bontang, Kalimantan Timur

merupakan daerah kawasan industri yang mempunyai posisi strategis

sehingga mempunyai daerah pemasaran yang cukup baik terutama untuk

memenuhi kebutuhan industri-industri di Indonesia.

c. Sarana dan Transportasi

Bontang memiliki sarana transportasi yang memadai. Untuk pemasaran

keluar negeri sarana transportasi laut pun sangat memadai karena

wilayahnya tidak jauh dari pelabuhan.

d. Tenaga Kerja

Daerah Kalimantan Timur merupakan salah satu propinsi yang memiliki

kepadatan penduduk yang tinggi di pulau Kalimantan, sehingga masalah

penyediaan tenaga kerja dapat direkrut dari daerah Kalimantan Timur

dan sekitarnya.

e. Kondisi Tanah dan Daerah

Kondisi tanah yang relatif masih luas dan merupakan tanah datar dengan

10


kondisi iklim yang relatif stabil sepanjang tahun sangat menguntungkan

untuk pendirian pabrik ini.

2. Faktor Penunjang

Bontang adalah kawasan industri sehingga berbagai sarana dan prasarana

seperti tersedianya air, listrik, dan sarana lainnya yang berkaitan dengan

kebutuhan industri lebih mudah diperoleh.


II. DESKRIPSI PROSES

2.1. Perancangan Proses

Ada beberapa pilihan dalam proses pembuatan metil laktat yaitu :

2.1.1. Berdasarkan Bahan Baku

1. Pembuatan Metil Laktat dari Asam Laktat dan Metanol

Proses pembuatan metil laktat dari asam laktat dan metanol dengan cara

memasukkan kedua bahan baku ke dalam reaktor sehingga terjadi

reaksi esterifikasi.

C3H6O3 (l) + CH3OH (l) C4H8O3 (l) + H2O (l)

Reaksi ini berlangsung pada suhu 60oC dengan perbandingan bahan

baku methanol dan asam laktat adalah 3,92. Reaksi terjadi dengan

bantuan katalis cair Asam Sulfat dengan persentase 0,1012% . Konversi

produk metil laktat yang diperoleh adalah 79% (Troupe and Kobe,

1950).

2. Pembuatan Metil Laktat dari Gliserol dan Metanol

Proses pembuatan metil laktat dari gliserol melalui 2 tahap. Pertama

gliserol dikonversikan menjadi kalsium laktat dengan menggunakan

katalis padat Cao dan Cuo.

12


2C3H8O3 + CaO + CuO C6H10O6Ca + H2O + CuO + 2H2

Reaksi terjadi pada suhu 230oC selama 30 menit. Konversi yang

dihasilkan yaitu 88%.

Tahap kedua dimana Kalsium Laktat direaksikan dengan methanol

dengan bantuan CO2 sehingga menghasilkan Metil Laktat.

C6H10O6Ca + 2CH3OH + CO2 2C4H8O3 + CaCO3 + H2O

Reaksi terjadi pada suhu 180oC selama 4 jam. Konversi yang dihasilkan

dari reaksi ini yaitu 84,4%.

(Ren Shoujie, 2015)

Perbandingan proses pembuatan metil laktat terdapat pada tabel 2.1.

dibawah ini.

Tabel 2.1. Perbandingan Reaksi Pembuatan Metil Laktat Berdasarkan

Bahan Baku yang Digunakan

Bahan Baku Asam Laktat,

Metanol

Gliserol, Metanol,

Karbon Dioksida

Konversi 79% Reaksi 1 = 84,4%

Reaksi 2 = 88%

Suhu Reaksi 60oC Reaksi 1 = 230oC

Reaksi 2 = 180oC

13


Tabel 2.1. (Lanjutan)

Waktu Reaksi 35 menit Reaksi 1 = 30 menit

Reaksi 2 = 4 jam

Katalis Asam Sulfat CaO, CuO

Tinjauan

termodinamika

Hf298 = 0,820 kJ/mol

Go298 = - 6,88 kJ/mol

Hf298 =227,499 kJ/mol

Go298 = 204,522 kJ/mol

Keuntungan

produksi produk/kg

Rp 5.904 Rp 3.693

Berdasarkan Tabel 2.1 maka bahan baku yang dipilih dalam proses

pembuatan metil laktat adalah asam laktat dan metanol, dengan

pertimbangan sebagai berikut:

Suhu reaksi tidak terlalu tinggi

Reaksi berjalan 1 tahap

Waktu reaksi lebih singkat

Keuntungan produksi per-kg produk lebih tinggi

2.1.2. Berdasarkan Tinjauan Termodinamika

Reaksi berjalan eksotermis atau endotermis dapat ditentukan dengan

meninjau panas pembentukan standar (Hf) pada 298oC. ΔH menunjukkan

panas reaksi yang dihasilkan selama proses berlangsungnya reaksi kimia.

Besar atau kecil nilai ΔH tersebut menunjukkan jumlah energi yang

dibutuhkan maupun dihasilkan. ΔH bernilai positif (+) menunjukkan

14


bahwa reaksi tersebut membutuhkan panas untuk berlangsungnya reaksi

sehingga semakin besar ΔH maka semakin besar juga energy yang

dibutuhkan. Sedangkan ΔH bernilai energi (-) menunujukkan bahwa

reaksi tersebut menghasilkan panas selama proses berlangsungnya reaksi.

Diketahui data energi pembentukan (ΔHf°) pada 25oC untuk masing –

masing komponen :

Tabel 2.2. Entalpi Pembentukan pada 25 oC

Komponen Rumus Kimia ΔHf°298 (KJ/mol)

Asam Laktat C3H6O3 -694,040

Metanol CH3OH -238,40

Metil Laktat C4H8O3 -645,620

Air H2O -286,000

Gliserol C3H8O3 -594,43

Kalsium Laktat C6H10O6Ca -1432,7

Hidrogen H2 0

Karbon Dioksida CO2 -393,5

Kalsium Karbonat CaCO3 -1207

Sumber : Yaws, 1996; Patnaik, 1976; Chemcad 6.1.4; Ullman’s, 2005

∆Go menunjukkan spontan atau tidak spontannya suatu reaksi kimia. ∆Go

bernilai positif (+) menunjukkan bahwa reaksi tidak dapat berlangsung

secara spontan, sehingga dibutuhkan energi tambahan dari luar.

Sedangkan ∆Go bernilai negatif (-) menunjukkan bahwa reaksi tersebut

15


dapat berlangsung secara spontan dan hanya membutuhkan sedikit energi.

Oleh karena itu semakin kecil atau negatif ∆Go maka reaksi tersebut akan

semakin baik karena untuk berlangsung spontan, energi yang dibutuhkan

semakin kecil.

Tabel 2.3. Energi Bebas Gibs Pembentukan pada 25 oC

Komponen Rumus Kimia ΔGf°298 (kJ/mol)

Asam LaktatC3H6O3

- 516,00

MetanolCH3OH

-166,64

Metil LaktatC4H8O3

-451,43

AirH2O

-238,10

GliserolC3H8O3 -802,2037

Kalsium LaktatC6H10O6Ca -1744,7

HidrogenH2 0

Karbon DioksidaCO2 -394,4

Kalsium KarbonatCaCO3 -1128,8

Sumber : Yaws, 1996; Patnaik, 1976; Chemcad 6.1.4; Ullman’s, 2005


Reaksi:


Hf298 = H produk - H reaktan

= (-645,620 + (-286,000)) – (-694,040+ (-238,400))

= 0,820 kJ/mol

Go298 = Go produk - Go reaktan

16


= (-451,42 + (-238,10)) – (-516 + (-166,64))

= - 6,88 kJ/mol


Reaksi :



= 106,989 kJ/mol


= 227,499 kJ/mol

Reaksi :



= -1285,69 kJ/mol


= 204,522 kJ/mol

17


2.1.3.Berdasarkan Tinjauan Ekonomi

Tabel 2.4. Harga Bahan Baku

Komponen Rumus Kimia BM Harga (/kg)

Asam Laktat C3H6O3 90,08 Rp. 25.321

Metanol CH3OH 32,04 Rp. 7.467

Asam Sulfat H2SO4 98,08 Rp. 1.139

Metil Laktat C4H8O3 104,10 Rp. 40.656

Gliserol C3H8O3 92,09 Rp. 37.236

Calcium Oxide CaO 56,08 Rp. 2.547

Copper Oxide CuO 79,55 Rp. 93.835

Karbon Dioksida CO2 44,01 Rp. 13.405

Sumber: *www.ICIS.com, diakses pada tanggal 14 Desember 2017.**www.alibaba.com, diakses pada tanggal 14Desember 2017.



A B C D

Komponen Awal Reaksi Sisa

A nAo -nAo.X nA= nAo-nAo.X

B nBo -nAo.X nB= nBo-nAo.X

C nCo +nAo.X nC= nCo+nAo.X

D nDo +nAo.X nD= nDo+nAo.X

18


Konversi (X) = 79%

Produk yang terbentuk dari reaksi di atas adalah Metil Laktat, jika

terbentuk 1 kg Metil Laktat, maka :== , / = ,

dimana :

n C4H8O3 = nC

nC = nCo + nAo.X

0,0096 kmol = 0 + nAo (0,79)

nAo = 0,0121 kmol

mAo = nAo x BM A

= 0,0121 kmol x 90,08 kg/kmol

m C3H6O3 = 1,0953 kg

Harga C3H6O3 = 1,0953 x Rp. 21.321/kg

= Rp. 23.352,9 /kg

nBo = nAo x 3,92

= 0,0476 kmol

mBo = nBo x BM B

= 0,0476 kmol x 32,04 kg/kmol

m CH3OH = 1,5272 kg

Harga CH3OH = 1,5272 x Rp. 7.467/kg

19


= Rp. 11.404 /kg

Potensial Ekonomi = Harga Produk – Harga Bahan Baku

=Rp.40.656/kg – (Rp.23.352/kg+Rp.11.404/kg)

=Rp 5.904/kg


Reaksi :


A B C D E F


A nAo -nAo.X nA= nAo-nAo.X

B nBo -2nAo.X nB= nBo-2nAo.X

C nCo -nAo.X nC= nCo-nAo.X

D nDo +2nAo.X nD= nDo+2nAo.X

E nEo +nAo.X nE=nEo+nAo.X

F nFo +nAo.X nF=nFo+nAo.X

Konversi (X) = 88%

Produk yang terbentuk dari reaksi di atas adalah Metil Laktat, jika

terbentuk 1 kg Metil Laktat, maka :== , / = ,

20


dimana :

n C4H8O3 = nD

nD = nDo + 2nAo.X

0,0096 = 0 + 2 nAo (0,88)

nAo = 0,0056 kmol

mAo = 0,7095 kg

m C6H10O6Ca = 0,7095 kg

nBo = 2nAo

= 2 (0,0056 kmol)

= 0,1092 kmol

mBo = 0,3497 kg

m CH3OH = 0,3497 kg

Harga CH3OH = Rp. 2.612

nCo = nAo

= 0,0056 kmol

mCo = 0,2402 kg

m CO2 = 0,2402 kg

Harga CO2 = Rp. 3.220

21


Reaksi :


G H I J K L M


G nGo -2nAo.X nG= nGo-2nAo.X

H nHo -1/2nAo.X nH= nHo-1/2nAo.X

I nIo -1/2nAo.X nI= nIo-1/2nAo.X

J nJo +1/2nAo.X nJ= nJo+1/2nAo.X

K nKo +1/2nAo.X nK=nKo+1/2nAo.X

L nLo +1/2nAo.X nL=nLo+1/2nAo.X

M nMo +nAo.X nM=nMo+nAo.X

Konversi (X) = 84,4%

Produk yang terbentuk dari reaksi di atas adalah Calcium Lactate, dari

hasil perhitungan reaksi sebelumnya, didapatkan mol Calcium Lactate

yang terbentuk adalah :

n C6H10O6Ca = nJ = 0,0055 kmol

nJ = nJo + 2nGo.X

0,0055 = 0 + 2 nGo (0,844)

nGo = 0,0129 kmol

mGo = 1,1911 kg

mGo = 1,1911 kg

22


m C6H10O6Ca = 1,1911 kg

Harga = Rp. 34.351

nHo = ½ (nGo)

= 0,0065 kmol

mHo = 0,6467 kg

m CaO = 0,6467 kg

Harga CaO = Rp. 924

nIo = ½ (nGo)

= 0,0065 kmol

mIo = 0,7760 kg

m CuO = 0,7760 kg

Harga CuO = Rp. 7.241

Harga Bahan Baku Total = Harga (C3H8O3 + CO2 + CH3OH )

= Rp. 36.963

Potensial Ekonomi = Harga Produk – Harga Bahan Baku Total

= Rp. 40.656 – Rp. 36.963

= Rp. 3.693

23


2.2. Uraian Proses

2.2.1. Tinjauan Proses Secara Umum

Reaksi antara asam laktat dengan metanol adalah reaksi substitusi suatu

gugus radikal organik dengan ion hidrogen yang berasal dari asam.

Mekanisme penggantian radikal organik dengan ion hidrogen dapat

berlangsung dengan baik. Pada reaksi ini yang perlu diperhatikan adalah

kemungkinan putusnya salah satu ikatan yaitu ikatan karbonil-oksigen

atau alkil oksigen. Dengan putusnya ikatan tersebut, maka akan terbentuk

air.

Reaksi:


Reaksi esterifikasi dapat dipercepat dengan asam kuat seperti asam sulfat.

Katalis hanya menaikkan kecepatan esterifikasi tetapi tidak merubah

kesetimbangan reaksi. Dengan adanya katalis berupa asam kuat dapat

menambah muatan positif, sehingga asam akan mengesterifikasi lebih

cepat (Kirk Othmer, 1998).

Jika ditambahkan asam (HA) kedalam campuran sebagai katalisator,

maka oksigen akan bertindak sebagai oksidan berkoordinat dengan asam.

Asam sulfat dipilih sebagai katalisator karena efisiensi tinggi, harga

murah, dan efek korosif terhadap logam lebih rendah daripada asam lain.

Namun bila suhu terlalu tinggi dan pemakaian terlalu banyak, maka asam

sulfat akan dapat mendehidrasi alkohol yang digunakan. Oleh karenanya

24


untuk mengantisipasi efek korosif dari asam organik dan asam sulfat

pada suhu yang relatif tinggi, peralatan yang digunakan berupa stainless

steel atau carbon steel.

2.2.2. Langkah Proses

Proses pembuatan metil laktat dengan reaksi esterifikasi yang

menggunakan bahan baku asam laktat dan metanol dapat dilakukan

melalui tahapan- tahapan sebagai berikut :

1. Tahap persiapan bahan baku

2. Tahap pembentukan produk

3. Tahap pemurnian produk

Uraian tiap-tiap tahap adalah sebagai berikut:

1. Tahap persiapan bahan baku

a. Metanol

Konsentrasi metanol yang digunakan adalah 99,85%. Metanol dari

tangki penyimpan (ST-101) dipompa ke dalam Heat Exchanger

(HE-201) untuk dipanaskan sampai 60oC kemudian dialirkan ke

dalam Reaktor-1 (RE-201).

b. Asam Laktat

Konsentrasi asam laktat yang digunakan adalah 85%. Bahan baku

asam laktat disimpan dalam tangki penyimpanan (ST-102). Asam

laktat dari tangki penyimpanan (ST-102) serta asam sulfat dari

25


tangki penyimpanan (ST-103) dipompa menuju Heat Exchanger

(HE-202) untuk dipanaskan sampai 60oC kemudian dialirkan ke

dalam Reaktor-1 (R-201).

2. Tahap pembentukan produk metil laktat

Reaksi bekerja pada fase cair - cair di dalam reaktor alir tangki

berpengaduk (RATB) dengan bantuan katalis H2SO4. Reaktor

dirancang untuk beroperasi pada suhu 60oC dan tekanan 1 atm.

Besarnya konversi asam laktat mencapai 79 %. Reaksi terjadi di dalam

2 reaktor yang dirangkai secara seri. Berdasarkan hasil hitungan

optimasi reaktor, reaktor 1 (RE-201) berlangsung reaksi esterifikasi

dengan konversi sebesar 30% sedangkan reaktor 2 (RE-202)

berlangsung reaksi dengan konversi sebesar 49%. Reaksi bersifat

endotermis, untuk itu agar suhu reaksi dapat dijaga konstan maka pada

reaktor dipasang koil pemanas.

Produk reaktor adalah metil laktat, air, sisa reaktan dari metanol dan

asam laktat serta katalis asam sulfat. Selanjutnya produk keluar reaktor

2 (RE-202) diumpankan ke menara distilasi 1 (MD-301).

3. Tahap pemurnian produk

Hasil keluaran reaktor berupa cairan yang terdiri atas metil laktat, air,

metanol, asam laktat dan asam sulfat selanjutnya diumpankan ke

menara distilasi 1 (MD-301).

26


Didalam menara distilasi terjadi pemisahan antara metanol dengan

asam laktat, asam sulfat, metil laktat dan air.

Hasil atas menara distilasi pertama (MD-301) berupa metanol 99,99%.

Metanol kemudian dikondensasikan dalam kondensor (CD-301) yang

selanjutnya akan diumpankan kembali menuju RE-201 sebagi recycle.

Hasil bawah menara distilasi pertama (MD-301) terdiri dari asam

laktat, asam sulfat, metil laktat dan air dialirkan dengan pompa menuju

menara distilasi kedua (MD-302) untuk memisahkan antar air dengan

asam laktat, asam sulfat, dan metil laktat.

Hasil atas menara distilasi kedua (MD-302) berupa air. Air tersebut

kemudian dikondensasikan dalam kondensor (CD-302) yang

selanjutnya dialirkan menuju unit utilitas. Sedangkan hasil bawah

menara distilasi kedua (MD-302) berupa produk asam laktat, asam

sulfat dan metil laktat dialirkan menuju menara distilasi ketiga (MD-

303) untuk memisahkan produk yang berupa metil laktat dari asam

laktat dan asam sulfat. Hasil atas MD-303 yang berupa metil laktat

alirkan menuju tangki penyimpanan produk (ST-401). Sedangkan hasil

bawah MD-303 yang berupa asam laktat dan asam laktat dikembalikan

menuju RE-201 sebagai recycle.

27


III. SPESIFIKASI BAHAN BAKU

3.1 Bahan Baku

Bahan baku dalam pembuatan metil laktat terdiri dari bahan baku utama dan

bahan baku penunjang.

3.1.1 Bahan Baku Utama

Bahan baku pembuatan metil laktat adalah asam laktat dan metanol.

1. Asam Laktat

Sifat Fisis:

Rumus molekul : C3H6O3

Berat molekul : 90,08 g/mol

Bentuk : Cair

Titik didih (pada tekanan 1 atm) : 122oC

Titik beku : 16,8oC

Tekanan Kritis : 53 atm

Densitas ( pada suhu 25oC) : 1,2 gr/ml

Viskositas (pada suhu 25oC) : 6,69 cp

Spesific gravity (pada suhu 25oC) : 1,249

28


Larut dalam : air, alcohol, eter

Panas pembentukan (pada suhu 25oC) : -521,57 kJ/mol

(Yaws, 1999)

Sifat Kimia

Jika direaksikan dengan alkohol dapat membentuk alkil laktat.

Reaksi:

C3H6O3 + C2H5OH CH3CHOHCOOHC2H5 + H2O………(1.2)

C3H6O3 + CH3OH CH3CHOHCOOCH3 + H2O…………..(1.3)

Reaksi hidrolisa dapat terjadi pada polimer asam laktat menjadi

monomernya

HO(CH3CHCOO)NH + (N-1)N2OnCH3CHOHCOOH……..(1.4)

2. Metanol

Sifat Fisis:

Rumus molekul : CH3OH

Berat molekul : 32, 04 g/mol

Bentuk : Cair

Titik didih (pada tekanan 1 atm) : 64,47oC

Titik beku (pada tekanan 1 atm) : -97,6oC

Tekanan Kritis : 79,9 atm

29







(Yaws, 1999)

Sifat Kimia

Atom hidrogen pada gugus hidroksil dapat didistribusi dengan

logam aktif membentuk metoksida.

Reaksi:

2 CH3OH + 2 Na H2 + 2 CH3ONa………………….(1.1)

Metanol direaksikan dengan asam salisilat dan asam sulfat dengan cara

dipanaskan perlahan-lahan dan ditutup kapas lalau didinginkan maka

akan membentuk metil salisilat.

3.1.2 Bahan Baku Penunjang

Asam Sulfat

Sifat Fisis:

Rumus molekul : H2SO4


Bentuk : Cair


30


Titik beku (pada tekanan 1 atm) : 10,31oC




Larut dalam : air, alcohol

Panas pembentukan (pada suhu 25oC) : -801,14kJ/mol

(Yaws, 1999)

3.2 Produk

1. Metil Laktat

Sifat Fisis:

Rumus molekul : C4H8O3


Bentuk : Cair


Titik beku : 66oC







(Chemcad 6, 2010)

31


Sifat Kimia:

Metil laktat dari reaksi esterifikasi antara metanol dengan asam laktat

Reaksi:

C3H6O3 + CH3OH C4H8O3 + H2O………………….(1.9)

2. Air

Sifat Fisis:

Rumus molekul : H2O

Berat molekul : 18 g/mol

Bentuk : Cair


Titik beku : 0oC





(Yaws, 1999)

Sifat Kimia:

Mudah melarutkan zat-zat cair ataupun padatan.


X. SIMPULAN DAN SARAN

10.1. Simpulan

Berdasarkan hasil analisis ekonomi yang telah dilakukan terhadap

prarancangan pabrik metil laktat dengan kapasitas 50.000 ton per tahun

dapat diambil kesimpulan sebagai berikut:

1. Percent Return on Investment (ROI) sesudah pajak sebesar 48%.

2. Pay Out Time (POT) sesudah pajak 4,3 tahun.

3. Break Even Point (BEP) sebesar 33,56% dan Shut Down Point (SDP)

sebesar 26,09%, yakni batasan kapasitas produksi sehingga pabrik harus

berhenti berproduksi karena merugi.

4. Discounted Cash Flow Rate of Return (DCF) sebesar 20,9%, lebih besar

dari suku bunga bank saat ini, yaitu 4,35%. Sehingga investor akan lebih

memilih untuk menanamkan modalnya ke pabrik ini daripada ke bank

10.2. Saran

Berdasarkan pertimbangan hasil analisis ekonomi di atas, maka dapat

diambil kesimpulan bahwa pabrik metil laktat dari asam laktat dan metanol

dengan kapasitas 50.000 ton per tahun layak untuk dikaji lebih lanjut dari

segi proses maupun ekonominya.


DAFTAR PUSTAKA

Anonymous. 2016. Kurs BI. (www.bi.go.id April 2016). Diakses Januari 2017.

Alibaba Group. 2016.Product Price. http://www.alibaba.com. Diakses pada 26

Januari 2017.

Bachus, L and Custodio, A. 2003.Know and Understand CentrifugaI Pumps.

Bachus Company, Inc. Oxford: UK.

Badan Pusat Statistik. 2016.Statistic Indonesia. Diakses dari www.bps.go.id pada

25 Januari 2017.

Banchero, Julius T., and Walter L. Badger. 1955. Introduction to Chemical

Engineering. McGraw Hill : New York.

Bloomberg. 2017. Asian Pacific Currencies. Diakses dari

www.bloomberg.com/markets/currencies/asia-pacific pada 27 Januari 2017.

Brown, G.George. 1950. Unit Operation 6ed. Wiley & Sons; USA.

Brownell, Lloyd E., and Edwin H. Young. 1959. Process Equipment Design. John

Wiley & Sons, Inc. : New York.

Chemcad Data Equation., 2010. Chemcad 6.2.0.3348. Copyright © 1998-2009

Chemstations Inc.

Cheremisinoff, N.P. 2002. Handbook of Water and Wastewater Treatment

Technologies. Butterworth-Heinemann: USA.

Chopey, Nicolas P. 2004. Handbook of Chemical Engineering Calculations 3rd

edition. Bloomfield.

156


Coulson J.M., and J. F. Richardson.2003. Chemical Engineering Volume 6 3rd

edition. Butterworth-Heinemann : Washington.

Department of The Army : U.S. Army Corps of Engineers. 1999. Engineering and

Design. Publication Number :EM 1110-1-4008.

Fogler, H. Scott. 1999. Elements of Chemical Reaction Engineering. Prentice

Hall International Inc. : United States of America.

Geankoplis, Christie J. 1993. Transport Processes and Unit Operations

3rdedition. Prentice Hall : New Jersey.

Himmeblau, David. 1996. Basic Principles and Calculation in Chemical

Engineering. Prentice Hall Inc, New Jersey.

Kern, Donald Q. 1965. Process Heat Transfer.Mcgraw-Hill Co. : New York.

Kirk, R.E and Othmer, D.F. 2006. Encyclopedia of Chemical Technology, 4thed.,

vol. 17. John Wiley and Sons Inc. New York.

Levenspiel, Octave. 1995. Chemical Reaction Engineering 2nd edition. John

Wiley & Sons, Inc. : New York.

Mc Cabe, W.L. and Smith, J.C. 1985. Operasi Teknik Kimia. Erlangga: Jakarta.

Mc Donals, James. 2005. Thermal Conductivities of Metals. CSTN.

Mc Ketta, John J. 1993. Chemical Processing Handbook. US: Marcel Dekker,

Inc.

Megyesy, E.F. 1983. Pressure Vessel Handbook. Pressure Vessel Publishing

Inc.,USA.

Patnaik, Pradyot. 2003. Handbook of Inorganic Chemicals. Mc Graw Hill : New

York.

157


Perry, Robert H., and Don W. Green. 1999. Perry’s Chemical Engineers’

Handbook 7th edition. Mc Graw Hill : New York.

Perry, Robert H., and Don W. Green. 2008. Perry’s Chemical Engineers’

Handbook 8th edition. McGraw Hill : New York.

Powell, S. 1954. Water Conditioning for Industry, 1st edition. Mc Graw Hill

Book Company : London.

Smith, J.M., H.C. Van Ness, and M.M. Abbott. 2001. Chemical Engineering

Thermodynamics 6th edition. McGraw Hill : New York.

Timmerhaus, Klaus D., Max S. Peters, and Ronald E. West. 1991. Plant Design

an Economic for Chemical Engineering 3rd edition. McGraww-Hill Book

Company: New York.

Timmerhaus, Klaus D., Max S. Peters, and Ronald E. West. 2002. Plant Design

and Economics for Chemical Engineers 5th edition. McGraw-Hill : New

York.

Troupe, Ralph A and Kenneth A Kobe. 1950. Kinetics of Methanol-Lactic Acid

Reaction. University of Texas, Austin, Texas.

Ulmann. 2007. Ulmann’sEncyclopedia of Industrial Chemistry. VCH

Verlagsgesell Scahft. Wanheim: Germany.

Ulrich.G.D. 1987.A Guide to Chemical Engineering Process Design and

Economics. John Wiley & Sons Inc: New York.

Walas, Stanley M. 1990.Chemical Process Equipment. Butterworth-Heinemann :

Washington.

Yaws, C.L. 1999.Chemical Properties Handbook.McGraw Hill Book Co.

NewYork.

Documents

PRARANCANGAN PABRIK METIL LAKTAT DARI ASAM LAKTAT …digilib.unila.ac.id/30211/3/SKRIPSI FULL TANPA PEMBAHASAN.pdf · Pabrik direncanakan memproduksi metil laktat sebanyak 50.000