PRARANCANGAN PABRIK PROPILEN OKSIDA DARI · PDF filetugas akhir . prarancangan pabrik propilen oksida . dari propilen . dan tert-butil hidroperoksida . kapasitas 40.000 ton/tahun

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

commit to user

TUGAS AKHIR

PRARANCANGAN PABRIK PROPILEN OKSIDA

DARI PROPILEN

DAN TERT-BUTIL HIDROPEROKSIDA

KAPASITAS 40.000 TON/TAHUN

Disusun Oleh :

1. Dita Kusuma Yuswardani ( I 0511017)

2. Shofwatun Nida ( I 0511048)

JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

2015


commit to user


commit to user

iii

KATA PENGANTAR

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

Nya, Penulis akhirnya dapat menyelesaikan laporan tugas akhir dengan judul

“Prarancangan Pabrik Propilen Oksida dari Propilen dan Tert-Butil

Hidroperoksida Kapasitas 40.000 ton/tahun”.

Dalam penyusunan tugas akhir ini Penulis memperoleh banyak bantuan

baik berupa dukungan moral maupun material dari berbagai pihak. Oleh karena

itu sudah sepantasnya Penulis mengucapkan terima kasih kepada :

1. Bapak Dr. Margono, S.T., M.T., selaku Kepala Program Studi S1 Teknik

Kimia FT UNS

2. Ibu Dr. Sperisa Distantina, S.T., M.T., dan Bapak Mujtahid Kaavessina S.T.,

M.T., Ph.D selaku dosen pembimbing yang telah bersedia membimbing dalam

penyusunan tugas akhir.

3. Seluruh staf dosen Jurusan Teknik Kimia atas bimbingan dan bantuannya

selama Penulis menempuh pendidikan.

4. Teman-teman mahasiswa dan seluruh civitas akademik Jurusan Teknik Kimia

yang telah memberikan banyak bantuan penyusunan tugas akhir ini.

Penulis menyadari bahwa laporan tugas akhir ini masih jauh dari

sempurna. Oleh karena itu Penulis membuka diri terhadap segala saran dan kritik

yang membangun. Semoga laporan tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi Penulis

pada khususnya dan Pembaca pada umumnya.

Surakarta, Agustus 2015

Penulis


commit to user

iv

DAFTAR ISI

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

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

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

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

Daftar Tabel ......................................................................................................... ix

Daftar Gambar ...................................................................................................... xi

Intisari .................................................................................................................. xii

BAB I PENDAHULUAN

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

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

1.2.1 Data Impor Propilen Oksida ................................................ 2

1.2.2 Ketersediaan Bahan Baku ................................................... 3

1.2.3 Kapasitas Maksimal dan Minimal Pabrik yang

Telah Berproduksi ............................................................... 4

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

1.4. Tinjauan Pustaka ......................................................................... 8

1.4.1 Macam-Macam Proses Pembuatan Propilen Oksida ......... 8

1.4.2 Kegunan Produk .............................................................. 11

1.4.3 Sifat Fisik dan Kimia Bahan Baku dan Produk ................. 11

1.4.4 Tinjauan Proses ................................................................ 16


commit to user

v

BAB II DESKRIPSI PROSES

2.1. Spesifikasi Bahan Baku, Bahan Pendukung, dan Produk .............. 17

2.1.1 Spesifikasi Bahan Baku .................................................... 17

2.1.2 Spesifikasi Bahan Pendukung (Katalis) ............................ 17

2.1.3 Spesifikasi Produk ........................................................... 18

2.2. Konsep Proses ............................................................................. 18

2.2.1 Dasar Reaksi .................................................................... 18

2.2.2 Mekanisme Reaksi ........................................................... 19

2.2.3 Tinjauan Kinetika............................................................. 23

2.2.4 Tinjauan Termodinamika ................................................. 25

2.3. Diagram Alir Proses dan Tahapan Proses ..................................... 27

2.3.1 Diagram Alir Proses ......................................................... 27

2.3.2 Tahapan Proses ................................................................ 31

2.4. Neraca Massa dan Neraca Panas .................................................. 33

2.4.1 Neraca Massa ................................................................... 33

2.4.2 Neraca Panas.................................................................... 35

2.5. Lay Out Pabrik dan Peralatan ...................................................... 36

2.5.1 Lay Out Pabrik ................................................................. 36

2.5.2 Lay Out Peralatan ............................................................ 41

BAB III SPESIFIKASI PERALATAN PROSES

3.1. Tangki Penyimpanan Propilen ..................................................... 44

3.2. Tangki Penyimpanan tert-Butil Hidroperoksida ........................... 44

3.3. Tangki Penyimpanan Propilen Oksida ......................................... 46


commit to user

vi

3.4. Tangki Penyimpanan tert-Butil Alkohol....................................... 47

3.5. Reaktor ........................................................................................ 48

3.6. Flash Drum .................................................................................. 49

3.7. Menara Distilasi 1........................................................................ 50

3.8. Menara Distilasi 2........................................................................ 51

3.9. Heat Exchanger 1 ........................................................................ 52

3.10. Heat Exchanger 2 ........................................................................ 54

3.11. Accumulator 1 ............................................................................. 55

3.12. Accumulator 2 ............................................................................. 57

3.13. Reboiler 1 .................................................................................... 58

3.14. Reboiler 2 .................................................................................... 59

3.15. Kondensor 1 ................................................................................ 61

3.16. Kondensor 2 ................................................................................ 62

3.17. Pompa 1a ..................................................................................... 64

3.18. Pompa 1b .................................................................................... 65

3.19. Pompa 1c ..................................................................................... 66

3.20. Pompa 2 ...................................................................................... 67

3.21. Pompa 3 ...................................................................................... 67

3.22. Pompa 4 ...................................................................................... 68

3.23. Pompa 5 ...................................................................................... 69

3.24. Pompa 6 ...................................................................................... 70

3.25. Pompa 7 ...................................................................................... 71

3.26. Pompa 8 ...................................................................................... 72


commit to user

vii

3.27. Pompa 9 ...................................................................................... 73

3.28. Pompa 10 .................................................................................... 74

BAB IV UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM

4.1. Unit Pendukung Proses ................................................................ 76

4.1.1 Unit Pengadaan Air .......................................................... 77

4.1.1.1 Air Pendingin ....................................................... 78

4.1.1.2 Air Umpan Boiler ................................................. 79

4.1.1.3 Air Konsumsi Umum dan Sanitasi ........................ 83

4.1.2 Unit Pengadaan Steam...................................................... 84

4.1.3 Unit Pengadaan Udara Tekan ........................................... 85

4.1.4 Unit Pengadaan Listrik ..................................................... 86

4.1.5 Unit Pengadaan Bahan Bakar ........................................... 90

4.2. Laboratorium ............................................................................... 92

4.2.1 Prosedur Analisa Bahan Baku .......................................... 94

4.2.5 Prosedur Analisa Produk .................................................. 96

4.2.6 Analisa Air....................................................................... 96

BAB V MANAJEMEN PERUSAHAAN

5.1 Bentuk Perusahaan ...................................................................... 98

5.2 Struktur Organisasi ...................................................................... 99

5.3 Tugas dan Wewenang ............................................................... 103

5.4 Pembagian Jam Kerja Karyawan .............................................. 110

5.5 Status Karyawan dan Sistem Upah............................................ 112

5.6 Penggolongan Jabatan, Jumlah Karyawan, dan Gaji.................. 113


commit to user

viii

5.7 Kesejahteraan Sosial Karyawan ............................................. 115

5.8 Manajemen Perusahaan ......................................................... 117

5.9 Kesehatan dan Keselamatan Kerja ......................................... 120

BAB VI ANALISA EKONOMI

6.1 Penaksiran Harga Peralatan ................................................... 124

6.2 Penentuan Total Capital Investment (TCI) ............................. 127

6.3 Penentuan Biaya Produksi Total ............................................ 133

6.4. Keuntungan (Profit) ............................................................... 135

6.5. Analisa Kelayakan ................................................................. 135

Daftar Pustaka ................................................................................................. xiii

Lampiran


commit to user

ix

DAFTAR TABEL

Tabel 1.1. Perkembangan Data Impor Propilen Oksida di Indonesia

(Badan Pusat Statistik) ............................................................. 2

Tabel 1.2. Data Pabrik Penghasil Propilen Oksida di Dunia ...................... 4

Tabel 1.3. Kelebihan dan Kekurangan Proses-Proses Pembuatan

Propilen Oksida ........................................................................ 10

Tabel 2.1. Harga ΔH°f masing-masing komponen (Yaws,1999) ................ 25

Tabel 2.2. Harga ΔG°f masing-masing komponen (Yaws,1999) ................ 26

Tabel 2.3. Komponen dalam tiap Arus ...................................................... 33

Tabel 2.4. Neraca Massa Overall .............................................................. 33

Tabel 2.5. Neraca Massa Tee .................................................................... 34

Tabel 2.6. Neraca Massa Reaktor .............................................................. 34

Tabel 2.7. Neraca Massa Flash Drum ........................................................ 34

Tabel 2.8. Neraca Massa Menara Distilasi 1 .............................................. 35

Tabel 2.9. Neraca Massa Menara Distilasi 2 .............................................. 35

Tabel 2.10. Neraca Panas Tee ..................................................................... 35

Tabel 2.11. Neraca Panas Reaktor ............................................................... 36

Tabel 2.12. Neraca Panas Flash Drum ......................................................... 36

Tabel 2.13. Neraca Panas Menara Distilasi 1 .............................................. 36

Tabel 2.14. Neraca Panas Menara Distilasi 2 .............................................. 36

Tabel 4.1. Kebutuhan Air Pendingin ........................................................ 79

Tabel 4.2. Kebutuhan Air untuk Steam ..................................................... 80


commit to user

x

Tabel 4.3. Kebutuhan Air Konsumsi Umum dan Sanitasi ......................... 83

Tabel 4.4. Kebutuhan Listrik untuk Keperluan Proses dan Utilitas ........... 87

Tabel 4.5. Jumlah Lumen Berdasarkan Luas Bangunan ............................ 88

Tabel 4.6. Total Kebutuhan Listrik ........................................................... 89

Tabel 5.1. Jadwal Pembagian Kelompok Shift .......................................... 112

Tabel 5.2. Penggolongan Jabatan, Jumlah Karyawan dan Gaji ................. 114

Tabel 6.1. Indeks Harga Alat (Chemical Engineering Plant Cost Index .... 125

Tabel 6.2. Tabel Harga dan Jumlah Alat-Alat Proses ................................ 128

Tabel 6.3. Harga dan Jumlah Alat Utilitas ................................................ 131

Tabel 6.4. Physical Plant Cost (PPC) ....................................................... 132

Tabel 6.5. Fixed Capital Investment (FCI)................................................ 132

Tabel 6.6. Working Capital Invenstment ................................................... 133

Tabel 6.7. Direct Manufacturing Cost ...................................................... 133

Tabel 6.8. Indirect Manufacturing Cost.................................................... 134

Tabel 6.9. Fixed Manufacturing Cost ........................................................ 134

Tabel 6.10. General Expense ...................................................................... 135

Tabel 6.11. Kesimpulan Analisa Kelayakan ................................................ 140


commit to user

xi

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1. Grafik Impor Propilen Oksida di Indonesia ............................... 3

Gambar 1.2. Peta Kota Cilegon ..................................................................... 7

Gambar 1.3. Peta Lahan Pendirian Pabrik Propilen Oksida ........................... 8

Gambar 2.1. Diagram Alir Kualitatif............................................................. 28

Gambar 2.2. Diagram Alir Kuantitatif ........................................................... 29

Gambar 2.3. Diagram Alir Proses ................................................................. 30

Gambar 2.4. Tata Letak Pabrik ..................................................................... 40

Gambar 2.5. Tata Letak Peralatan Proses ...................................................... 43

Gambar 4.1. Diagram Alir Pengolahan Air ................................................... 78

Gambar 5.1. Struktur Organisasi Pabrik Propilen Oksida .............................. 102

Gambar 6.1. Grafik Linierisasi Indeks Harga ................................................ 125

Gambar 6.2. Grafik Analisa Kelayakan Pabrik .............................................. 141


commit to user

xii

INTISARI

Dita Kusuma Yuswardani, Shofwatun Nida, 2015, Prarancangan Pabrik Propilen

Oksida dari Propilen dan tert-butil Hidroperoksida Kapasitas 40.000 ton/tahun,

Jurusan Teknik Kimia, Universitas Sebelas Maret, Surakarta.

Propilen oksida merupakan senyawa yang digunakan di industri kimia

diantaranya industri pembuatan flexible foams, monopropylene glycol, polyurethane,

polyester, serta polyglycols. Tert-butil alkohol merupakan alkohol tersier sederhana

yang digunakan sebagai pelarut, bahan remover cat, dan penambah nilai oktan pada

bensin. Untuk memenuhi kebutuhan propilen oksida di dalam negeri dan peluang

ekspor, maka dirancang pabrik propilen oksida dari propilen dan tert-butil

hidroperoksida dengan kapasitas 40.000 ton/tahun.

Pabrik ini direncanakan berdiri di kawasan industri Cilegon, Banten, pada tahun

2020 dan beroperasi pada tahun 2022. Pemilihan lokasi tersebut didasarkan

pertimbangan penyediaan bahan baku propilen 99,5% mol dari PT Chandra Asri

Cilegon dan pemasaran produk propilen. Pabrik beroperasi selama 24 jam per hari,

dan 330 hari per tahun dengan waktu shut down satu bulan.

Tahap proses meliputi tahap penyimpanan bahan baku, tahap reaksi, dan tahap

pemurnian produk. Propilen dan tert-butil hidroperoksida (TBHP) dengan katalis

molibdenum trioksida direaksikan pada suhu 42-78ºC dan tekanan 4 x 106 N/m

2 dalam

reaktor single bed dengan kondisi non isothermal adiabatic, dan konversi propilen

adalah 99%. Pemurnian produk dilakukan dengan distilasi. Propilen 33.555 ton/tahun

dan tert-butil hidroperoksida 72.451 ton/tahun menghasilkan propilen oksida dengan

kemurnian 99,29% sebanyak 40.000 ton/tahun, tert-butil alkohol 98,37 % sebanyak

58.350 ton/tahun, dan non-condensable gas yang digunakan sebagai bahan bakar

boiler sebanyak 7.656 ton/tahun.

Unit pendukung proses pabrik meliputi unit pengadaan air dari PT. Krakatau

Tirta Industri (KTI) Cilegon sebanyak 18.013,96 kg/jam, dengan kebutuhan steam

sebanyak 104.106,3 kg/jam (P= 15,36 x 105

N/m2; T= 260

oC), udara tekan sebanyak

0,0278 m3/s (P= 6,7 x 10

5 N/m

2; T= 253,27

oC), tenaga listrik dari PLN sebesar 450

kW, bahan bakar untuk boiler berupa non-condensable gas keluaran flash drum

sebanyak 966,65 kg/jam dan industrial diesel oil (IDO) sebanyak 4.754,98 kg/jam,

serta IDO untuk generator listrik sebesar 1.184,77 kg/bulan diasumsi pemakaian 5 hari

dalam 1 bulan. Pabrik juga didukung laboratorium yang mengontrol mutu bahan baku,

produk dan air, serta bagian Kesehatan dan Keselamatan Kerja (K3).

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. Jumlah kebutuhan tenaga kerja

sebanyak 137 orang.

Analisis ekonomi menunjukkan Return of Investment (ROI) sebelum dan

sesudah pajak sebesar 54,49% dan 38,14%, Pay Out Time (POT) sebelum dan sesudah

pajak selama 1,55 tahun dan 2,08 tahun, Break Even Point (BEP) 42,12%, dan Shut

Down Point (SDP) 29,38%, sedangkan Discounted Cash Flow (DCF) sebesar 20,8%.

Dari hasil analisa ekonomi dapat disimpulkan bahwa pabrik propilen oksida dari

propilen dan tert-butil hidroperoksida dengan kapasitas 40.000 ton/tahun layak

didirikan.

Documents

PRARANCANGAN PABRIK PROPILEN OKSIDA DARI · PDF filetugas akhir . prarancangan pabrik propilen oksida . dari propilen . dan tert-butil hidroperoksida . kapasitas 40.000 ton/tahun