jurusan teknik kimia fakultas teknik universitas … · laporan ini masih banyak sekali terdapat...

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

TUGAS AKHIR

PRARANCANGAN PABRIK PARALDEHID

DARI ASETALDEHID DENGAN KATALIS DUOLITE C-20C

KAPASITAS 30.000 TON/TAHUN

Oleh :

SUPRANANDA BAGASKARA ( I 0510038 )

JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

2014


commit to user

i

TUGAS AKHIR

PRARANCANGAN PABRIK PARALDEHID

DARI ASETALDEHID DENGAN KATALIS DUOLITE C-20C

KAPASITAS 30.000 TON/TAHUN

Oleh :

SUPRANANDA BAGASKARA ( I 0510038 )

JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

2014


commit to user


commit to user

iv

UCAPAN TERIMA KASIH

Terima kasih kepada teman-teman, karena telah banyak membantu

menyelesaikan penyusunan laporan tugas akhir dengan judul “Prarancangan

Pabrik Paraldehid dari Asetaldehid dengan Katalis Duolite C-20C Kapasitas

30.000 ton/tahun”. Oleh karena itu, penulis mengucapkan terima kasih kepada :

1. Ardhy Hardiyanto yang bolak-balik ke Solo untuk membantu penulis

menyelesaikan Tugas Akhir yang banyak direvisi setelah selesai direvisi.

2. Wiranto dan Rachma Tia yang sudah banyak membantu menyelesaikan

Tugas khusus kerja praktek yang tak kunjung selesai maupun Tugas Akhir

yang akhirnya selesai juga.

3. Gilang Cahya Widi yang telah menampung dan menghidupi penulis dan

teman-teman di kos-annya selama lebih dari 4 tahun.

4. Mas Hans beserta teman-teman Stuba, Donny Chandra,dan Yoga

Setyawan, dll yang membantu mempersiapkan perlengkapan untuk

pendadaran.

5. Teman–teman angkatan 2010 dan teman-teman Stuba sepenanggungan.

Semoga laporan tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi penulis pada

khususnya dan pembaca pada umunya. Mohon maaf kepada pembaca karena

laporan ini masih banyak sekali terdapat kesalahan dimohon berhati-hati jika

ingin menggunkan laporan ini sebagai rujukan pengerjaan tugas akhir pembaca.


commit to user

iv

KATA PENGANTAR

Puji syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa, karena rahmat dan hidayah-

Nya, penulis akhirnya dapat menyelesaikan penyusunan laporan tugas akhir

dengan judul “Prarancangan Pabrik Paraldehid dari Asetaldehid dengan Katalis

Duolite C-20C Kapasitas 30.000 ton/tahun”. Dalam penyusunan tugas akhir ini

penulis memperoleh banyak bantuan baik berupa dukungan moral maupun

material dari berbagai pihak. Oleh karena itu, penulis mengucapkan terima kasih

kepada :

1. Kedua orang tua dan keluarga atas dukungan doa, materi dan semangat

yang senantiasa diberikan tanpa kenal lelah.

2. Wusana Agung Wibowo,S.T., M.T selaku Dosen Pembimbing I serta Y.C.

Danarto, S.T.,M.T selaku Dosen Pembimbing II atas bimbingan dan

bantuannya dalam penulisan tugas akhir.

3. Dosen Penguji dalam ujian pendadaran tugas akhir.

Penulis menyadari bahwa laporan tugas akhir ini masih jauh dari sempurna,

karena itu penulis membuka diri terhadap segala saran dan kritik yang

membangun. Semoga laporan tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi penulis pada

khususnya dan pembaca pada umumnya.

Surakarta, Juli 2014

Penyusun


commit to user

v

DAFTAR ISI

Halaman Judul ................................................................................................. i

Lembar Pengesahan ........................................................................................ ii

Kata Pengantar ................................................................................................ iii

Daftar Isi .......................................................................................................... iv

Daftar Tabel .................................................................................................... v

Daftar Gambar ................................................................................................. vi

Intisari ............................................................................................................. vii

BAB I PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang Pendirian Pabrik .............................................. 1

1.2. Penentuan Kapasitas Perancangan Pabrik ................................ 2

1.2.1 Kebutuhan Dalam Negeri ............................................. 2

1.2.2 Kapasitas Pabrik yang Telah Berdiri ........................... 3

1.2.3 Ketersediaan Bahan Baku ............................................. 4

1.3. Penentuan Lokasi Pabrik ......................................................... 5

1.4. Tinjauan Pustaka ..................................................................... 7

1.4.1 Macam – macam Proses ............................................... 7

1.4.1.1 Proses Batch ................................................. 7

1.4.1.2 Kontinyu ....................................................... 8

1.4.2 Kegunaan Produk ......................................................... 9

1.4.3 Sifat Fisis dan Kimia ................................................... 9

1.4.4 Tinjauan Proses Secara Umum ..................................... 10


commit to user

vi

BAB II DISKRIPSI PROSES

2.1 Spesifikasi Bahan Baku, Bahan Pendukung dan Produk ........ 12

2.1.1 Spesifikasi Bahan Baku ............................................... 12

2.1.2 Spesifikasi Produk ........................................................ 12

2.1.3 Spesifikasi Bahan Pembantu ........................................ 12

2.2 Konsep Reaksi ......................................................................... 13

2.2.1 Dasar Reaksi ................................................................ 13

2.2.2 Mekanisme Reaksi ........................................................ 13

2.2.3 Kondisi Operasi ............................................................ 14

2.2.4 TinjauanTermodinamika............................................... 14

2.2.5 Tinjauan Kinetika ......................................................... 16

2.2.6 Diagram Alir Proses ..................................................... 17

Diagram Alir Kualitatif................................................. 18

Diagram Alir Kuantitatif............................................... 19

Diagram Alir Proses ..................................................... 20

2.3 Langkah Proses ........................................................................ 21

2.3.1 Tahap Penyiapan Bahan Baku ...................................... 21

2.3.2 Tahap Pembentukan Paraldehid ................................... 21

2.3.3 Tahap Pemisahan dan Pemurnian Hasil ...................... 22

2.4 Neraca Massa dan Neraca Panas ............................................ 22

2.4.1 Neraca Massa ................................................................ 22

2.4.2 Neraca Panas ................................................................ 25


commit to user

vii

2.5 Layout Pabrik dan Peralatan Proses ......................................... 29

2.5.1 Layout Pabrik ............................................................... 29

2.5.2 Layout Peralatan ........................................................... 31

BAB III SPESIFIKASI PERALATAN PROSES

3.1 Preheater .................................................................................. 36

3.2 Cooler ....................................................................................... 37

3.3 Reaktor ..................................................................................... 38

3.4 Tangki Asetaldehid ................................................................... 39

3.5 Tangki Paraldehid ..................................................................... 40

3.6 Menara Distilasi........................................................................ 40

3.7 Condenser ................................................................................. 41

3.8 Reboiler .................................................................................... 42

3.9 Accumulator ............................................................................. 44

3.10 Pompa - 01 ................................................................................ 44

3.11 Pompa - 02 ................................................................................ 45

3.12 Pompa - 03 ................................................................................ 46

3.13 Pompa - 04 ................................................................................ 46

3.14 Vaporizer .................................................................................. 47

BAB IV UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM

4.1 Unit Pendukung Proses ............................................................ 49

4.1.1 Unit Pengadaan Air ...................................................... 50


commit to user

viii

4.1.2 Unit Pengadaan Steam ................................................. 55

4.1.3 Unit Pengadaan Udara Tekan ...................................... 57

4.1.4 Unit Pengadaan Listrik ................................................ 59

4.1.5 Unit Pengadaan Bahan Bakar ...................................... 62

4.1.6 Unit Refrigerasi ............................................................ 63

4.2 Unit Pengolahan Limbah.......................................................... 64

4.2.1 Pengolahan Limbah Padat ............................................ 64

4.2.2 Pengolahan Limbah Gas ............................................... 64

4.2.3 Pengolahan Limbah Cair .............................................. 64

4.3 Laboratorium ........................................................................... 65

4.3.1 Laboratorium Analisa .................................................. 67

4.3.1.1. Analisis Bahan Baku ................................... 67

4.3.1.2. Analisa Hasil Proses .................................... 67

4.3.1.3. Analisa Produk ............................................ 67

4.3.1.4. Analisa Boiler Feed Water (BFW) .............. 67

4.4 Unit Keselamatan dan Kesehatan Kerja ................................... 68

BAB V MANAJEMEN PERUSAHAAN

5.1 Bentuk Perusahaan .................................................................. 70

5.2 Struktur Organisasi .................................................................. 71

5.3 Tugas dan Wewenang .............................................................. 74

5.3.1 Pemegang Saham ........................................................ 74

5.3.2 Dewan Komisaris ......................................................... 74


commit to user

ix

5.3.3 Dewan Direksi ............................................................. 75

5.3.4 Kepala Bagian .............................................................. 76

5.3.5 Kepala Seksi ................................................................. 78

5.4 Pembagian Jam Kerja Karyawan ............................................. 79

5.4.1 Karyawan Non Shift ...................................................... 79

5.4.2 Karyawan Shift ............................................................. 79

5.5 Status Karyawan dan Sistem Upah .......................................... 81

5.6 Penggolongan Jabatan, Jumlah Karyawan dan Gaji ................ 82

5.7 Jaminan Sosial Tenaga Kerja .................................................. 83

BAB VI ANALISA EKONOMI

6.1 Penaksiran Harga Peralatan ..................................................... 86

6.2 Dasar Perhitungan ................................................................... 88

6.3 Penentuan Total Capital Investment (TCI) ............................. 88

6.4 Hasil Perhitungan ................................................................... 89

6.4.1 Fixed Capital Investment (FCI) ................................... 89

6.4.2 Working Capital Investment (WCI) ............................. 90

6.4.3 Total Capital Investment .............................................. 91

6.4.4 Direct Manufacturing Cost (DMC) ............................. 91

6.4.5 Indirect Manufacturing Cost (IMC) ............................ 91

6.4.6 Fixed Manufacturing Cost (FMC) ............................... 92

6.4.7 Total Manufacturing Cost (TMC) ............................... 92

6.4.8 General Expense .......................................................... 92

6.4.9 Total Production Cost (TPC) ...................................... 92


commit to user

x

6.4.10 Analisa Kelayakan ...................................................... 93

Daftar Pustaka ................................................................................................. 99

Lampiran


commit to user

xiii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1 Data Impor Paraldehid di Indonesia ....................................... 3

Gambar 1.2 Peta Lokasi Pabrik Paraldehid ................................................ 6

Gambar 2.1 Diagram Alir Kualitatif .......................................................... 18

Gambar 2.2 Diagram Alir Kuantitatif ........................................................ 19

Gambar 2.3 Tata Letak Pabrik Paraldehid ................................................. 34

Gambar 2.4 Tata Letak Alat Proses ........................................................... 35

Gambar 4.1 Skema pengolahan air ............................................................ 55

Gambar 4.2 Diagram Siklus Refrigerasi .................................................... 63

Gambar 5.1 Struktur Organisasi Pabrik Paraldehid ................................... 73

Gambar 6.1 Grafik Linierisasi Indeks Harga ............................................. 88

Gambar 6.2 Grafik Analisa Kelayakan ...................................................... 98


commit to user

xi

DAFTAR TABEL

Tabel 1.1 Data Impor Paraldehid Tahun 2008-2012 .................................... 2

Tabel 1.2 Data Pabrik di Dunia dan Kapasitasnya. ...................................... 3

Tabel 1.3 Daftar Pabrik Asetaldehid di Dunia ............................................. 4

Tabel 1.4 Perbandingan Proses Batch dan Kontinyu. .................................. 8

Tabel 2.1 Harga ∆ H°f dan ∆ G°f pada keadaan standar ............................... 14

Tabel 2.2 Neraca Massa Tee-01 ................................................................... 23

Tabel 2.3 Neraca Massa Reaktor-01 ............................................................ 23

Tabel 2.4 Neraca Massa Menara Distilasi-01 ............................................... 24

Tabel 2.5 Neraca Massa Tee-02 ................................................................... 24

Tabel 2.6 Neraca Massa Total ...................................................................... 25

Tabel 2.7 Neraca Panas Tee-01 .................................................................... 25

Tabel 2.8 Neraca Panas Heater (HE-01) ...................................................... 26

Tabel 2.9 Neraca Panas Reaktor (R-01) ....................................................... 26

Tabel 2.10 Neraca Panas Vaporizer (VP-01) ................................................. 27

Tabel 2.11 Neraca Panas Menara Distilasi (MD-01) ..................................... 27

Tabel 2.12 Neraca Panas Tee-02 .................................................................... 28

Tabel 2.13 Neraca Panas Cooler (HE-02) ...................................................... 28

Tabel 4.1 Kebutuhan Air Pendingin ............................................................. 51

Tabel 4.2 Kebutuhan Air Umpan Boiler untuk Steam ................................. 53

Tabel 4.3 Kebutuhan air konsumsi umum dan sanitasi ................................ 54

Tabel 4.4 Total Kebutuhan Air ..................................................................... 54


commit to user

xii

Tabel 4.5 Kebutuhan Listrik untuk Keperluan Proses dan Utilitas .............. 59

Tabel 4.6 Jumlah Lumen Berdasarkan Luas Bangunan ............................... 60

Tabel 4.7 Total Kebutuhan Daya Listrik Pabrik .......................................... 61

Tabel 5.1 Jadwal Pembagian Kelompok Shift .............................................. 80

Tabel 5.2 Penggolongan Jabatan, Jumlah Karyawan dan Gaji .................... 82

Tabel 6.1 Indeks Harga Alat ......................................................................... 87

Tabel 6.2 Fixed Capital Invesment ............................................................... 89

Tabel 6.3 Working Capital Investment ......................................................... 90

Tabel 6.4 Direct Manufacturing Cost .......................................................... 91

Tabel 6.5 Indirect Manufacturing Cost ........................................................ 91

Tabel 6.6 Fixed Manufacturing Cost ............................................................ 92

Tabel 6.7 General Expense ........................................................................... 92

Tabel 6.8 Analisa Kelayakan ........................................................................ 96


commit to user

INTISARI

Suprananda Bagaskara, 2014, Prarancangan Pabrik Paraldehid dari

Asetaldehid dengan Katalis Duolite C-20C Kapasitas Produksi 30.000

ton/tahun.

Paraldehid merupakan salah satu senyawa yang banyak digunakan sebagai

zat sedative, pelarut, pengawet, dan resin. Untuk memenuhi kebutuhan dalam negeri

dan adanya peluang ekspor yang masih terbuka, maka dirancang pabrik paraldehid

dengan kapasitas produksi 30.000 ton/tahun dengan bahan baku asetaldehid

30.204,18 ton/tahun. Pabrik ini direncanakan berdiri di kawasan industri Batam

pada tahun 2018. Pabrik dibangun di atas tanah dengan luas 16.000 m2. Pemilihan

lokasi tersebut didasarkan pertimbangan penyediaan bahan baku, pemasaran,

transportasi, tenaga kerja, dan ketersediaan sarana-sarana pendukung lain. Pabrik

beroperasi selama 24 jam per hari, dan 330 hari per tahun dengan waktu shut

down satu bulan.

Reaksi polimerisasi paraldehid dari asetaldehid dengan katalis Duolite C-

20C terjadi pada temperatur 50ºC dan tekanan 3 atm dalam reaktor fixed bed.

Konversi reaksi yang dihasilkan adalah 75%. Reaksi pembentukan paraldehid

berlangsung secara eksotermis dengan panas reaksi yang besar sehingga

diperlukan pendingin. Tahap proses meliputi tahap penyimpanan bahan baku,

tahap reaksi, dan tahap pemurnian produk. Kemurnian produk dilakukan dengan

distilasi. Produk yang dihasilkan adalah paraldehid dengan kemurnian 99,52 %.

Unit pendukung proses terdiri dari unit pengadaan air (air dari PT Adhya

Tirta Batam sebanyak 31,82 m3/jam) , unit pengadaan steam sebanyak 2.363,76

kg/jam, unit pengadaan listrik sebesar 4.781,57 kWh/hari, unit pengadaan udara

tekan sebesar 50,6 m3/jam, unit pengadaan bahan bakar sebanyak 3.745,17

L/bulan dan unit refrigerasi dengan kapasitas 1.695,01 Btu/jam. Pabrik juga

dilengkapi laboratorium untuk menjaga mutu dan kualitas produk agar sesuai

dengan spesifikasi yang diinginkan.

Bentuk perusahaan yang dipilih adalah Perseroan Terbatas (PT), dengan

struktur organisasi line and staff. Sistem kerja karyawan berdasarkan pembagian

jam kerja yang terdiri dari karyawan shift dan non-shift.

Dari hasil analisa ekonomi diperoleh Percent Return on Investment (ROI)

sebelum pajak 27%, setelah pajak 18,9%, Pay Out Time (POT) sebelum pajak 2,7

tahun, setelah pajak 3,5 tahun, Break Event Point (BEP) 50,20%, Shut Down

Point (SDP) 26,63% dan Discounted Cash Flow (DCF) 14,81%. Berdasarkan

hasil evaluasi diatas, maka Pabrik Paraldehid dari Asetaldehid dengan Katalis

Duolite C-20C Kapasitas 30.000 ton/tahun dinilai layak didirikan karena

memenuhi standar persyaratan pendirian suatu pabrik.


commit to user

ABSTRACT

Suprananda Bagaskara, 2014, Preliminary Design of Paraldehyde Plant by

Duolite C-20C with Capacity of 30.000 Tons/Year. Department of Chemical

Engineering, Faculty of Engineering, Sebelas Maret University, Surakarta

Paraldehyde is one compound that is widely used as a sedative substances,

solvents, preservatives, and resins. To meet the needs of domestic and export

opportunities are still open, then designed paraldehyde factory with a production

capacity of 30,000 tons / year of raw material acetaldehyde 30204.18 tons / year.

The factory is planned to stand in Batam industrial area in 2018. The factory was

built on land with an area of 16,000 m2. The choice of location is based on

consideration of the supply of raw materials, marketing, transportation, labor, and

the availability of other means of support. The factory operates 24 hours per day,

and 330 days per year with a one-month shutdown.

Paraldehyde polymerization reaction of acetaldehyde with Duolite C-20C

catalyst occurs at a temperature of 50ºC and a pressure of 3 atm in a fixed bed

reactor. The resulting reaction conversion was 75%. Paraldehyde formation

reaction takes place in an exothermic reaction with a large heat so that the

necessary cooling. Stage of the process includes the step of storage of raw

materials, the reaction stage, and the stage of purification of the product. The

purity of the product is done by distillation. The resulting product is 99.52%

purity paraldehyde.

Support unit consists of a unit procurement process water (water from PT

Adhya Tirta Batam as much as 31.82 m3 / hour), the unit procurement of steam as

much as 2363.76 kg / h, the procurement unit of electricity at 4781.57 kWh / day,

compressed air supply unit amounted to 50.6 m3 / h, the unit procurement of fuel

as much as 3745.17 L / month and refrigeration units with a capacity of 1695.01

Btu / h. The factory is also equipped laboratory to maintain the quality of the

product to conform to the desired specifications.

The shape of the selected company is a Limited Liability Company (PT),

the organizational structure of line and staff. The system is based on the division

of employee working hours which consist of employee shift and non-shift.

From the results of the economic analysis obtained Percent Return on

Investment (ROI) before taxes 27%, 18.9% after tax, Pay Out Time (POT) before

tax of 2.7 years, 3.5 years after tax, Break Event Point (BEP) 50.20%, Shut Down

Point (SDP) 26.63% and a Discounted Cash Flow (DCF) 14.81%. Based on the

results of the above evaluation, the factory paraldehyde of Acetaldehyde with

Duolite C-20C catalyst capacity of 30,000 tons / year is considered feasible

established as standards requirements for the establishment of a factory.

jurusan teknik kimia fakultas teknik universitas … · laporan ini masih banyak sekali terdapat...

Documents