DARI PROPILEN DAN SYNGAS DENGAN PROSES HIDROFORMILASI KAPASITAS TON/TAHUN

Transkripsi

1 TUGAS AKHIR PRARANCANGAN PABRIK n-butiraldehida DARI PROPILEN DAN SYNGAS DENGAN PROSES HIDROFORMILASI KAPASITAS TON/TAHUN Oleh : Christine Melani I Marlyn Vebrian Pattiwael I PROGAM STUDI SARJANA TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2016

2 LEMBAR PENGESAHAN TUGAS AKHIR PRARANCANGAN PABRIK n-butiraldehida DARI PROPILEN DAN SYNGAS DENGAN PROSES HIDROFORMILASI KAPASITAS TON/TAHUN Oleh: Christine Melani I Marlyn Vebrian Pattiwael I Pembimbing II Pembimbing I Inayati, S.T., M.T., Ph.D. NIP Ir. Paryanto, M.S. NIP Dipertahankan di depan tim penguji: 1. Dr. Adrian Nur, S.T., M.T. NIP Dr. Eng Agus Purwanto, S.T., M.T. NIP Disahkan Kepala Program Studi Sarjana Teknik Kimia Dr. Margono, S.T., M.T. NIP v

3 KATA PENGANTAR Segala puji syukur kepada Tuhan Yesus Kristus hanya karena berkat dan kasihnya, penulis akhirnya dapat menyelesaikan penyusunan laporan tugas akhir dengan judul Prarancangan Pabrik n-butiraldehid dari Propilen dan Syngas dengan Proses Hidroformilasi Kapasitas Ton/Tahun ini. Dalam penyusunan tugas akhir ini penulis memperoleh banyak bantuan baik berupa dukungan moral maupun spiritual dari berbagai pihak. Oleh karena itu, penulis mengucapkan terima kasih kepada : 1. Kedua orang tua dan keluarga atas dukungan doa, materi dan semangat yang senantiasa diberikan tanpa kenal lelah 2. Selaku Dosen Pembimbing I Ir. Paryanto, M.Si dan Inayati, S.T., M.T., Ph.D. selaku Dosen Pembimbing II atas bimbingan dan bantuannya dalam penulisan tugas akhir 3. Dr. Adrian Nur, S.T., M,T. selaku Dosen Penguji I dan Dr. Eng. Agus Purwanto, S.T., M.T. selaku Dosen Penguji II dalam ujian pendadaran tugas akhir 4. Ir. Paryanto, M.S. dan Sperisa Distantina, S,T., M.T. selaku Pembimbing Akademik 5. Dr. Margono, S.T., M.T. selaku Kepala Progam Studi Sarjana Teknik Kimia FT UNS. 6. Segenap Civitas Akademika atas semua bantuannya 7. Teman-teman teknik kimia 2012 atas segala kebersamaannya selama ini 8. Alfa, Janu, Meytha, Puput, Mita, Pristi yang selalu setia dan mau berbagi ilmu-ilmu teknik kimia. 9. Pengurus PMKT dari periode yang senantiasa setia memberikan dukungan baik semangat maupun didalam doa. vii

4 Penulis menyadari bahwa laporan tugas akhir ini belum sempurna. Oleh karena itu, penulis mengharapkan saran dan kritik yang membangun. Semoga laporan tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi penulis dan pembaca sekalian. Surakarta, Juli 2016 Penulis viii

5 INTISARI Christine Melani dan Marlyn Vebrian Pattiwael, 2016, Prarancangan Pabrik n-butiraldehida dengan Proses Hidroformilasi Propilen Kapasitas Ton/Tahun, Progam Studi Sarjana Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret, Surakarta Normal butiraldehida merupakan senyawa aldehid yang sering dimanfaatkan sebagai bahan utama dalam pembuatan plasticizer pada Poly Vinyl Chloride (PVC), resin, dan solvent pada 2-etil heksanol. Memenuhi kebutuhan dalam negeri dan ekspor ke luar negeri, maka pabrik n-butiraldehid dengan kapasitas ton/tahun akan dirancang. Kebutuhan bahan baku propilen sebesar 3912,8557 kg/jam pada suhu 30 o C dan tekanan 14 atm, kebutuhan CO sebesar 2604,48 kg/jam pada suhu 30 o C dan tekanan 23,39 atm, kebutuhan H2 sebesar 187,456 kg/jam pada suhu 30 o C dan tekanan 26,16 atm. Memperhatikan beberapa faktor, seperti aspek penyediaan bahan baku, transportasi, tenaga kerja, pemasaran, serta utilitas, maka lokasi pabrik yang strategis dipilih di Kawasan Industri Cikampek, Jawa Barat. Peralatan utama proses yang digunakan antara lain vaporizer, mixer, reaktor, dekanter, dan menara distilasi. Normal butiraldehida dihasilkan dari reaksi hidroformilasi propilen dengan syngas (CO dan H2) dalam reaktor gelembung pada kondisi isotermal non adiabatik pada suhu 100 o C dan tekanan 14 atm. Katalis yang digunakan adalah rhodium triphenylphosphine. Konversi propilen yang diperoleh sebesar 99% dengan produk samping iso-butiraldehid. Reaksi berlangsung secara eksotermis, sehingga diperlukan air pendingin di dalam koil. Untuk memurnikan n- butiraldehid digunakan dekanter dan menara distilasi, sehingga diperoleh n- butiraldehid dengan kemurnian 99,8%. Utilitas terdiri dari unit penyediaan air sebagai pendingin maupun keperluan umum, penyediaan steam, tenaga listrik, penyediaan udara tekan, penyediaan bahan bakar, dan unit pengolahan limbah. Pabrik n-butiraldehid memiliki tiga laboratorium, yaitu laboratorium fisik, laboratorium analitik, dan laboratorium penelitian dan pengembangan, untuk menjaga kualitas bahan baku dan produk. Perusahaan berbentuk 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 karyawan di pabrik n-butiraldehid sebanyak 142 orang, dengan pembagian karyawan shift 79 orang dan karyawan non shift sejumlah 63 orang. Bahan baku dalam pembuatan n-butiraldehida adalah propilen dan syngas (H2 dan CO). Harga propilen $1,35/kg, harga CO $ 0,6/kg, dan harga H2 $ 1,0/kg. Produk n-butiraldehida dijual dengan harga $0,8 /kg, produk samping berupa i- butiraldehida dijual dengan harga $0,7/kg. Hasil analisis ekonomi terhadap prarancangan pabrik normal butiraldehida diperoleh modal tetap sebesar xvii

6 Rp dan modal kerja sebesar Rp Biaya produksi total per tahun sebesar Rp Hasil analisis kelayakan menunjukkan ROI sebelum pajak 59,22% dan setelah pajak 44,41%, POT sebelum pajak 1,4 tahun dan setelah pajak 1,8 tahun, BEP 47,32%, SDP 24,31% dan DCF sebesar 39,60%. Berdasar analisis ekonomi dapat disimpulkan bahwa pendirian pabrik n- butiraldehid dengan kapasitas ton/tahun layak direalisasikan pembangunannya. xviii

7 DAFTAR GAMBAR Gambar 1.1 Data Impor n-butiraldehid di Indonesia... 3 Gambar 1.2 Gambar Pemilihan Lokasi Pabrik... 8 Gambar 2.1 Mekanisme Reaksi Hidroformilasi Propilen dengan Katalis HRh(CO)L Gambar 2.2 Diagram Alir Proses Gambar 2.3 Diagram Alir Kualitatif Gambar 2.4 Diagram Alir Kuantitatif Gambar 2.5 Layout Pabrik Gambar 2.6 Layout Peralatan Proses Gambar 4.1 Skema Pengolahan Air Sungai Gambar 5.1 Struktur Organisasi Pabrik n-butiraldehid Gambar 6.1 Chemical Engineering Cost Index Gambar 6.2 Grafik Analisis Kelayakan xvi

8 DAFTAR ISI Halaman Judul...i Lembar pengesahan...ii Lembar Konsultasi...iii Kata Pengantar...vii Daftar Isi...viii Daftar Tabel...xiv Daftar Gambar...xvi Intisari...xvii BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Pendirian Pabrik Kapasitas Perancangan Kebutuhan n-butiraldehid di Indonesia Kapasitas Minimal Kapasitas Dunia Ketersediaan Bahan Baku Kapasitas Perancangan Pemilihan Lokasi Pabrik Tinjauan Pustaka Macam-macam Proses Kegunaan Produk Sifat Fisis dan Kimia Bahan Baku dan Produk viii

9 a. Bahan Baku b. Produk Tinjauan Proses Secara Umum BAB II DESKRIPSI PROSES 2.1 Spesifikasi Bahan Baku dan Produk Spesifikasi Bahan Baku Spesifikasi Bahan Pendukung Spesifikasi Produk Konsep Proses Dasar Reaksi Mekanisme Reaksi Tinjauan Kinetika Tinjauan Termodinamika Kondisi Operasi Diagram Alir Proses Diagram Alir Proses Diagram Alir Kualitatif Diagram Alir Kuantitatif Langkah Proses Neraca Massa dan Neraca Panas Neraca Massa Neraca Panas ix

10 2.5 Lay Out Pabrik dan Peralatan Proses Lay Out Pabrik Lay Out Peralatan Proses BAB III SPESIFIKASI PERALATAN PROSES 3.1 Alat Utama Reaktor Vaporizer Mixer Dekanter Menara Distilasi Alat Pendukung Proses Tangki Propilen Tangki n-butiraldehid Tangki i-butiraldehid Hopper Accumulator Heat Exchanger Reboiler Kondensor Ekspander Pompa BAB IV UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM 4.1 Unit Pendukung Proses x

11 4.1.1 Unit Pengadaan Air a. Air Pendingin dan Air Proses b. Air Umpan Boiler c. Air Konsumsi Umum dan Sanitasi d. Kebutuhan Air Unit Pengadaan Udara Tekan Unit Pengadaan Listrik a. Listrik untuk Keperluan Proses dan Utilitas b. Listrik untuk Penerangan c. Listrik untuk AC d. Listrik untuk Laboratorium dan Instrumentasi Unit Pengadaan Steam Unit Pengadaan Bahan Bakar Laboratorium Prosedur Analisa Bahan Baku dan Produk Utama Prosedur Analisa Proses dan Produk Samping Prosedur Analisa Air Unit Pengolahan Limbah Kesehatan dan Keselamatan Kerja Tujuan Keselamatan dan Kesehatan Kerja Peraturan Umum K3 pada Industri Kimia Alat Perlindungan Diri Saat Bekerja xi

12 BAB V MANAJEMEN PERUSAHAAN 5.1 Bentuk Perusahaan Struktur Organisasi Tugas dan Wewenang Pemegang Saham Dewan Komisaris Dewan Direksi Sekretaris Perusahaan Kepala Bagian Kepala Seksi Pembagian Jam Kerja Karyawan Karyawan Non Shift Karyawan Shift Status Karyawan dan Sistem Upah Penggolongan Jabatan, Jumlah Karyawan dan Gaji Penggolongan Jabatan Jumlah Karyawan dan Gaji Kesejahteraan Sosial Karyawan BAB VI ANALISIS EKONOMI 6.1 Penaksiran Harga Peralatan Penentuan Total Capital Investment (TCI) Modal Tetap (Fixed Capital Investment) Modal Kerja (Working Capital Investment) xii

13 6.3 Biaya Produksi Total (Total Poduction Cost) Manufacturing Cost Direct Manufacturing Cost (DMC) Indirect Manufacturing Cost (IMC) Fixed Manufacturing Cost (FMC) General Expense (GE) Keuntungan Produksi Analisis Kelayakan BAB VII KESIMPULAN Daftar Pustaka Lampiran Lampiran A Lampiran B Lampiran C Lampiran D Lampiran E Daftar Sifat Fisis Neraca Massa Neraca Panas Perancangan Reaktor Analisis Ekonomi xiii

14 DAFTAR TABEL Tabel 1.1 Data Impor n-butiraldehid Tahun Tabel 1.2 Data Produksi Pabrik n-butiraldehid di Amerika Serikat... 4 Tabel 1.3 Data Produksi Pabrik n-butiraldehid di Eropa dan Asia... 5 Tabel 1.4 Kekurangan dan Kelebihan Proses Pembuatan n-butiraldehid Tabel 2.1 Neraca Massa Mixer Tabel 2.2 Neraca Massa Tee Tabel 2.3 Neraca Massa Reaktor Tabel 2.4 Neraca Massa Dekanter Tabel 2.5 Neraca Massa Tee Tabel 2.6 Neraca Massa Menara Distilasi Tabel 2.7 Neraca Massa Total Tabel 2.8 Neraca Panas Reaktor Tabel 2.9 Neraca Panas Vaporizer Tabel 2.10 Neraca Panas Dekanter Tabel 2.11 Neraca Panas Menara Distilasi Tabel 2.12 Neraca Panas Total Tabel 4.1 Kebutuhan Air Pendingin Tabel 4.2 Kebutuhan Air Umpan Boiler Tabel 4.3 Kebutuhan Air Konsumsi Umum dan Sanitasi Tabel 4.4 Kebutuhan Air dari Sumber Pengolahan Air KIKC Tabel 4.5 Kebutuhan Listrik untuk Keperluan Proses dan Utilitas xiv

15 Tabel 4.6 Jumlah Lumen Berdasarkan Luas Bangunan Tabel 4.7 Total Kebutuhan Listrik Pabrik Tabel 5.1 Jadwal Pembagian Kelompok Shift Tabel 5.2 Jumlah Karyawan Menurut Jabatan Tabel 5.3 Perincian Golongan dan Gaji Karyawan Tabel 6.1 Indeks Harga Alat Tabel 6.2 Modal Tetap Tabel 6.3 Modal Kerja Tabel 6.4 Direct Manufacturing Cost Tabel 6.5 Indirect Manufacturing Cost Tabel 6.6 Fixed Manufacturing Cost Tabel 6.7 General Expenses Tabel 6.8 Analisis Kelayakan xv