TUGAS PRARANCANGAN PABRIK

MALEIC ANHYDRIDE DARI REAKSI OKSIDASI N-BUTANA

KAPASITAS 33.000 TON/TAHUN

Disusun sebagai salah satu syarat menyelesaikan Program Studi Strata I

pada Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik

Oleh :

Rizky Shinta Wulandari

D 500 120 043

Dosen Pembimbing :

Ir. Herry Purnama, M.T., Ph.D

M. Mujiburohman, S.T., MT., Ph.D.

Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik

Universitas Muhammadiyah Surakarta

Surakarta

2017

iv

INTISARI

Pabrik maleic anhydride (MA) dari reaksi oksidasi n-butana dengan

kapasitas 33.000 ton/tahun direncanakan akan beroperasi selama 330 hari/tahun.

Pabrik ini direncakan akan didirikan di daerah kawasan industri, Sumatera

Selatan. Proses pembuatan MA ini menggunakan reaktor fixed bed multitube

dengan menggunakan katalis vanadium phosphorus oxide (VPO). Pada reaktor ini

reaksi berlangsung pada suhu 390oC dan tekanan 2 atm. Reaksi berjalan secara

non adiabatis, dan besifat non isotermal serta irreversible.

Kebutuhan n-butana sebesar 4.161,63 kg/jam, sedangkan oksigen yang

dibutuhkan sebesar 19.739,35 kg/jam. Maleic anhydride yang dihasilkan

sebanyak 4.162,46 kg/jam. Utilitas pendukung proses meliputi penyediaan steam

sebesar 54.484,26 kg/jam, unit penyedia make up air pendingin sebesar

794.393,45 kg/jam dan air untuk kebutuhan sanitasi perusahaan sebesar

1.65,20 kg/jam.

Manajemen pabrik ini berbentuk Perseroan Terbatas (PT) dengan jumlah

karyawan sebanyak 202 orang. Perusahaan menggunakan sistem struktur line dan

staff yang masing-masing telah memiliki tugas dan wewenang sendiri. Pabrik MA

ini menggunakan modal tetap sebesar Rp406.847.541.438.264 dan modal kerja

sebanyak Rp58.448.612.733. Dari hasil analisa ekonomi pabrik ini memperoleh

keuntungan sebelum pajak sebesar Rp32.136.107.722 per tahun setelah dipotong

pajak sebesar 25% maka keuntungan menjadi Rp24.102.080.792 per tahun.

Return on investment sebelum pajak sebesar 78,99% dan sesudah pajak sebesar

59,24%. Break event point (BEP) sebesar 45,33%. Shut dow point (SDP) 20,05%.

Pay out time (POT) sebelum pajak selama 1,12 tahun sedangkan POT sesudah

pajak selama 1,44 tahun. Dari hasil analisis ekonomi pabrik MA layak untuk

didirikan.

v

KATA PENGANTAR

Assalamu’alaikum Wr. Wb.

Alhamdulillah puji syukur kehadirat Allah SWT karena atas rahmat dan

karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini. Tugas akhir

ini merupakan tugas yang harus diselesaikan oleh setiap individu sebagai salah

satu syarat untuk menyelesaikan studi pada Jurusan Teknik Kimia, Fakultas

Teknik, Universitas Muhammadiyah Surakarta.

Tugas akhir ini berjudul Prarancangan Pabrik Maleic Anhydride dari

Reaksi Oksidasi N-Butana dengan Kapasitas 33.000 Ton/Tahun. Adanya

prarancangan pabrik ini diharapkan dapat menjadi tambahan alternatif industri

kimia di masa depan bagi indonesia.

Dalam menyusun tugas akhir ini penulis banyak mendapatkan saran,

bimbingan serta bantuan baik secara langsung maupun tidak langsung dari

berbagai pihak. Untuk itu penulis mengucapkan terima kasih kepada :

1. Bapak Rois Fatoni, S.T., M.Sc., Ph.D., selaku Ketua Jurusan Teknik Kimia

Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta.

2. Bapak Ir. Herry Purnama, M.T., Ph.D., selaku dosen pembimbing I

3. Bapak M. Mujiburhaman, M.T., Ph.D., Selaku dosen pembimbing II

4. Bapak dan Ibu Dosen Teknik Kimia Universitas Muhammadiyah Surakarta atas

segala bimbingan dan arahan nya.

5. Orang tua saya, Marijo, S.Pd. dan Poniyem, S.Pd. yang selalu mensupport saya,

serta kakak dan adik saya yang selalu mendukung serta mendoakan saya,

sehingga saya dapat mengerjakan tugas akhir dengan lancar tanpa ada halangan

6. Seluruh keluarga besar saya yang selalu mensupport dan mendoakan saya

7. Sofia Rahmawati yang merupakan teman seperjuangan sekaligus partner

selama proses mengerjakan tugas akhir ini.

vi

8. Teman-teman Teknik Kimia UMS angkatan 2012 yang namanya tidak bisa

disebutkan satu persatu, terimakasih atas dukungan, kerjasama dan bantuan

selama mengalami kesulitan.

8. Kakak tingkat 2011, yang telah mau membantu jika saya mengalami kesulitan

serta adek tingkat 2013 yang selalu memberi dukungan.

9. Dan semua pihak yang ikut membantu dalam menyelesaikan tugas akhir ini

yang tidak dapat disebutkan satu persatu.

Saya menyadari bahwa dalam penyusunan tugas akhir ini masih jauh dari

sempurna. Untuk itu saya sebagai penulis mengharapkan kritik dan saran yang

membangun untuk kesempurnaan tugas akhir ini. Semoga tugas akhir ini dapat

bermanfaat bagi semua orang.

Surakarta, Agustus 2017

Penulis

vii

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ...................................................................................... i

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

HALAMAN PERNYATAAN KEASLIAN .................................................... iii

INTISARI ......................................................................................................... iv

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

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

DAFTAR GAMBAR ....................................................................................... xiii

DAFTAR TABEL ............................................................................................ xiv

BAB I. PENDAHULUAN

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

1.2 Kapasitas Perancangan ................................................................... 1

1.2.1 Prediksi Kebutuhan dalam negeri ............................................... 1

1.3 Pemilihan Lokasi Pabrik ................................................................. 3

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

1.4.1 Macam-macam proses ................................................................. 5

1.4.2 Pemilihan proses ......................................................................... 6

1.4.3 Kegunaan produk ........................................................................ 7

1.4.4 Sifat fisis dan kimia bahan ........................................................ 7

1.4.5 Tinjauan Proses Secara umum .................................................... 11

BAB II. DESKRIPSI PROSES

2.1 Spesifikasi Bahan Baku dan Produk ............................................... 14

2.1.1 Bahan Baku ................................................................................. 14

2.1.2 Bahan Pembantu .......................................................................... 14

2.1.3 Produk ......................................................................................... 15

2.2 Konsep Proses ................................................................................ 15

2.2.1 Dasar Reaksi ................................................................................ 15

2.2.2 Mekanisme reaksi ........................................................................ 15

2.2.3 Tinjauan kinetika reaksi .............................................................. 16

2.2.4 Tinjauan Termodinamika ............................................................ 17

viii

2.2.5 Kondisi operasi ............................................................................ 19

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

2.4 Langkah Proses ................................................................................. 23

2.4.1 Tahapan Persiapan bahan baku .................................................... 23

2.4.2 Tahap pembentukan produk ........................................................ 23

2.4.3 Tahap pemurnian produk ............................................................ 23

2.4.4 Tahap pembutiran ........................................................................ 24

2.5 Neraca Massa dan Neraca panas..................................................... 25

2.5.1 Kapasitas ...................................................................................... 25

2.5.2 Neraca Massa dan Neraca Panas ................................................. 25

2.6 LayoutPabrik dan Peralatan ............................................................. 40

2.6.1 Layout Pabrik............................................................................... 40

2.6.2 Layout Peralatan .......................................................................... 42

BAB III. SPESIFIKASI ALAT

3.1 Tangki ............................................................................................. 44

3.2 Silo .................................................................................................. 45

3.3 Furnace ........................................................................................... 46

3.4 Reaktor ............................................................................................ 47

3.5 Absorber ......................................................................................... 47

3.6 Stripper ........................................................................................... 48

3.7 Prilling Tower ................................................................................. 49

3.8 Separator ......................................................................................... 50

3.9 Kompresor ...................................................................................... 51

3.10 Cooler ........................................................................................... 52

3.11 Expander ....................................................................................... 54

3.12 Condensor ..................................................................................... 55

3.13 Reboliler-01 .................................................................................. 56

3.14 Heater-01 ...................................................................................... 57

3.15 Blower ........................................................................................... 57

3.16 Akumulator-01 .............................................................................. 58

3.17 Pompa ........................................................................................... 59

ix

3.18 Belt conveyor ................................................................................ 61

3.19 Bucket elevator ............................................................................. 62

3.20 filter udara ..................................................................................... 62

3.21 Filter molecular sieve ................................................................... 63

BAB IV. UNIT PENDUKUNG PROSES (UTILITAS) DAN LABORATORIUM

4.1 Unit Pendukung Proses .................................................................... 64

4.1.1 Unit Penyediaan Air ................................................................... 65

4.1.2 Unit Penyediaan Steam ............................................................... 69

4.1.3 Unit Penyediaan Listrik .............................................................. 69

4.1.4 Unit Penyediaan Udara Tekan .................................................... 72

4.1.5 Unit Penyediaan Bahan Bakar .................................................... 72

4.1.6 Unit Penyediaan Dowtherm A .................................................... 73

4.5 Unit Pengolahan Limbah ................................................................ 73

4.2 Spesifikasi Alat Utilitas .................................................................. 74

4.3 Laboratorium .................................................................................. 89

BAB V. MANAJEMEN PERUSAHAAN

5.1 Bentuk Perusahaan............................................................................ 93

5.2 Struktur Organisasi ........................................................................... 94

5.3. Tugas dan Wewenang ...................................................................... 97

5.3.1 Pemegang Saham ...................................................................... 97

5.3.2 Dewan Komisaris ...................................................................... 97

5.3.3 Dewan Direksi .......................................................................... 97

5.3.4 Staf Ahli .................................................................................... 98

5.3.5 Penelitian dan Pengembangan (Litbang) .................................. 98

5.3.6 Kepala Bagian ........................................................................... 99

5.3.7 Kepala Seksi.............................................................................. 102

5.4. Pembagian Jam Kerja Karyawan ..................................................... 102

5.5. Status Karyawan dan sistem Gaji .................................................... 104

5.6. Penggolongan Jabatan, Jumlah Karyawan dan Gaji ........................ 104

5.6.1 Penggolongan jabatan ............................................................... 104

5.6.2 Jumlah karyawan dan gaji ......................................................... 106

x

5.7. Kesejahteraan Karyawan ................................................................. 107

5.8. Manajemen Produksi ....................................................................... 107

5.8.1 Perencanaan produksi ............................................................... 108

5.8.2 Pengendalian produksi .............................................................. 109

BAB VI. ANALISA EKONOMI

6.1 Perhitungan Analisa Ekonomi .......................................................... 111

6.1.1 Dasar Perhitungan ...................................................................... 114

6.1.2 Penaksiran Harga ......................................................................... 115

6.1.3 Fixed Capital Investment (FCI) .................................................. 118

6.1.4 Working Capital (WC) ............................................................... 119

6.1.5 Manufacturing Cost (MC) .......................................................... 119

6.1.6 General Expenses (GE) .............................................................. 120

6.1.7 Analisa Kelayakan ....................................................................... 120

6.1.7.1 Keuntungan ............................................................................ 120

6.1.7.2 Percent return on investment (ROI) ...................................... 120

6.1.7.3 Pay out time (POT) ............................................................... 121

6.1.7.4 Break event point (BEP) ........................................................ 121

6.1.7.5 Shut down point (SDP)........................................................... 121

6.1.7.6 Discounted cash flow (DCF) ................................................. 121

KESIMPULAN .................................................................................................. 123

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN

xi

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1 Data impor maleic anhydride tahun 2003-2016 ........................... 2

Gambar 2.1 Diagram alir kualitatif .................................................................. 20

Gambar 2.2 Diagram alir kuantitatif ................................................................ 21

Gambar 2.3 Diagram alir proses ...................................................................... 22

Gambar 2.4 Tata letak pabrik maleic anhydride .............................................. 40

Gambar 2.5 Tata letak peralatan proses ........................................................... 42

Gambar 4.1 Proses pengolahan air ................................................................... 92

Gambar 5.1 Struktur organisasi pabrik maleic anhydride ............................... 96

Gambar 6.1 Index harga alat ............................................................................... 116

Gambar 6.2. Analisis ekonomi ............................................................................ 122

xii

DAFTAR TABEL

Tabel 1.1 Kebutuhan Maleic Anhydride Di Indonesia Berdasarkan Data Impor 2

Tabel 1.2 Pabrik Maleic Anhydride Dengan Bahan Baku Butana ................... 3

Tabel 1.3 Pabrik Maleic Anhydride Dengan Bahan Baku Benzena ................. 3

Tabel 1.4 Harga Bahan Baku ........................................................................... 6

Tabel 1.5 Perbandingan Proses Antara Benzene Dan Butana ......................... 7

Tabel 1.6 Sifat Fisis Udara ............................................................................... 9

Tabel 2.1 Neraca Massa Total .......................................................................... 25

Tabel 2.2 Neraca Massa Pipa Pencampur-01 ................................................... 26

Tabel 2.3 Neraca Massa Furnace..................................................................... 26

Tabel 2.4 Neraca Massa Reaktor .................................................................... 27

Tabel 2.5 Neraca Massa Absorber ................................................................... 27

Tabel 2.6 Neraca Massa Stripper ..................................................................... 28

Tabel 2.7 Neraca Massa Prilling Tower .......................................................... 28

Tabel 2.8 Neraca Massa Separator-01 ............................................................. 29

Tabel 2.9 Neraca Massa Separator-02 ............................................................. 29

Tabel 2.10 Neraca Massa CO-Converter ......................................................... 30

Tabel 2.11 Neraca Panas Kompresor-01 .......................................................... 31

Tabel 2.12 Neraca Panas Expander-01 ............................................................ 31

Tabel 2.13 Neraca Panas Pipa Pencampur-01.................................................. 31

Tabel 2.14 Neraca Panas Furnace ................................................................... 32

Tabel 2.15 Neraca Panas Reaktor .................................................................... 32

Tabel 2.16 Neraca Panas Heat Exchanger-01.................................................. 33

Tabel 2.17 Neraca Panas Absorber-01 ............................................................. 33

Tabel 2.18 Neraca Panas Heat Exchanger-02.................................................. 34

Tabel 2.19 Neraca Panas Heat Exchanger-03.................................................. 34

Tabel 2.20 Neraca Panas Stripper .................................................................... 34

Tabel 2.21 Neraca Panas Pipa Pencampur-02.................................................. 35

Tabel 2.22 Neraca Panas Kondensor-01 .......................................................... 35

Tabel 2.23 Neraca Panas Heat Exchanger-04.................................................. 35

xiii

Tabel 2.24 Neraca Panas Prilling Tower ......................................................... 36

Tabel 2.25 Neraca Panas Kondensor-02 .......................................................... 36

Tabel 2.26 Neraca Panas Separator-01 ............................................................ 37

Tabel 2.27 Neraca Panas Kompresor-03 .......................................................... 37

Tabel 2.28 Neraca Panas Separator-02 ............................................................ 38

Tabel 2.29 Neraca Panas Expander-01 ............................................................ 38

Tabel 2.30 Neraca Panas Heater-01................................................................. 38

Tabel 2.31 Neraca Panas CO-Converter .......................................................... 39

Tabel 3.1 Spesifikasi Tangki….. ...................................................................... 44

Tabel 3.2 Spesifikasi Reaktor….. .................................................................... 47

Tabel 3.3 Spesifikasi Separator….. .................................................................. 50

Tabel 3.4 Spesifikasi Kompresor….. ............................................................... 51

Tabel 3.5 Spesifikasi Cooler….. ...................................................................... 52

Tabel 3.6 Spesifikasi Expander….................................................................... 54

Tabel 3.7 Spesifikasi Condenser….. ................................................................ 55

Tabel 3.8 Spesifikasi Pompa….. ...................................................................... 59

Tabel 4.1 Kebutuhan untuk pendingin ............................................................. 65

Tabel 4.2 Kebutuhan air untuk umpan boiler .................................................. 66

Tabel 4.3 Kebutuhan air sanitasi ...................................................................... 69

Tabel 4.4 Kebutuhan listrik untuk alat proses .................................................. 70

Tabel 4.5 Kebutuhan listrik untuk utilitas ........................................................ 71

Tabel 5.1 Jadwal hari dan jam kerja karyawan shift ........................................ 103

Tabel 5.2 Jumlah karyawan menurut jabatan ................................................... 106

Tabel 6.1 Indeks harga alat .............................................................................. 115

Tabel 6.2 Fixed Capital Investment ................................................................. 118

Tabel 6.3 Working Capital ............................................................................... 119

Tabel 6.4 Manufacturing Cost ......................................................................... 119

Tabel 6.5 General Expenses ............................................................................. 120

Tabel 6.7 Kesimpulan analisa ekonomi ........................................................... 123