PRA PERANCANGAN PABRIK DENGAN KAPASITAS TON/TAHUN

Transkripsi

1 PRA PERANCANGAN PABRIK PEMBUATAN SELULOSA ASETAT DARI KULIT BUAH KAKAO DENGAN KAPASITAS TON/TAHUN TUGAS AKHIR Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan Ujian Sidang Sarjana Teknik Kimia Oleh : NURHAYATI SURBAKTI DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA EKSTENSI FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2014

2 LEMBAR PENGESAHAN PRA RANCANGAN PABRIK PEMBUATAN SELULOSA ASETAT DARI KULIT BUAH KAKAO DENGAN KAPASITAS TON/TAHUN Oleh : NURHAYATI SURBAKTI NIM : Telah Diperiksa / Disetujui, Dosen Pembimbing Dr.Eng.Rondang Tambun, ST.MT NIP Dosen penguji I Dosen penguji II Dosen penguji III Dr.Eng.Rondang Tambun, ST.MT NIP Prof.Ir.Mhd Turmuzi, MS NIP Dr.Ir.M.Yusuf Ritongga, MTNIP Koordinator Tugas Akhir Mhd. Hendra S. Ginting, ST. MT NIP DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2014

3 KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis ucapkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas rahmat dan anugerah-nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir yang berjudul Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Selulosa Asetat dari Kulit Buah KakaoKapasitas Ton/Tahun. Tugas Akhir ini dikerjakan sebagai syarat untuk kelulusan dalam sidang sarjana. Selama mengerjakantugas akhir ini penulis begitu banyak mendapatkan bantuan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, dalam kesempatan ini perkenankanlah penulis mengucapkan terima kasih kepada: 1. Bapak Dr. Eng. Rondang Tambun, ST, MT sebagai Dosen Pembimbing penulis yang telah membimbing dan memberikan masukan selama menyelesaikan tugas akhir ini. 2. BapakDr. Eng. Irvan, MT selaku Ketua Departemen Teknik Kimia. 3. Ibu Dr. Ir. Fatimah, MT selaku sekretaris Departemen Teknik Kimia 4. Dan yang paling istimewa Orang tua penulis yaitu Ayahanda Abdul Hamid Surbakti (Alm) dan ibunda Emilia Ginting, yang tidak pernah lupa memberikan motivasi, semangat dan doa kepada penulis. 5. Dan juga untuk keluarga Christian Hadi Ginting dan adik adik ku terkasih Sri Ulina Surbakti dan Khairul Abidin Surbakti yang selalu mendoakan dan memberikan semangat. 6. Seluruh Dosen Pengajar Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, yang telah memberikan ilmu kepada penulis selama menjalani studi. 7. Pegawai-pegawai Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara 8. Sahabat sahabat ku yang paling istimewa Rina, desta, bang rei, kk gita, putri, tinun, ika kalian luar biasa 9. Teman-teman stambuk ekstensi stambuk 2011 dan Terimakasih buat kebersamaan dan semangatnya teman-teman. 10. Maksum, atas kerjasamanya dalam penulisan tugas akhir ini.

4 11. Pihak-pihak yang telah membantu dalam penulisan tugas akhir ini yang tidak dapat penulis sebutkan namanya satu persatu. Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih terdapat banyak kekurangan dan ketidaksempurnaan. Oleh karena itu penulis sangat mengharapkan saran dan kritik yang sifatnya membangun demi kesempurnaan tulisan ini. Medan, 2014 Penulis, Nurhayati Surbakti

5 INTISARI Selulosa asetat merupakan bahan baku utama dalam pembuatan tekstil, filter, plastik dan lainnya yang dapat diproduksi dari serat yang mengandung selulosa dengan kadar tinggi. Proses utama yaitu ekstraksi dengan larutan NaOH, bleaching dengan larutan NaOCl, asetilasi pada suhu 70 0 C dan hidrolisis pada suhu C. Pra rancangan pabrik selulosa asetat ini direncanakan berproduksi dengan kapasitas ton/tahun dengan masa kerja 330 hari dalam satu tahun. Lokasi pabrik direncanakan di daerah Kecamatan Air Batu, Kabupaten Asahan, Sumatera Utaradengan luas areal m 2. Tenaga kerja yang dibutuhkan 145 orang dengan bentuk badan usaha Perseroan Terbatas (PT) yang dipimpin oleh seorang Dewan Komisaris dengan struktur organisasi sistem garis. Hasil analisa ekonomi pabrik pembuatan selulosa asetat ini adalah sebagai berikut: Total Modal Investasi : Rp ,- Biaya Produksi : Rp ,- Hasil Penjualan : Rp154,426,341,835.55,-. Laba Bersih : Rp ,- Profit Margin : 45,51% Break Even Point : 41,35 % Return on Investment : 32,08 % Pay Out Time : 3.12 tahun Return on Network : 53,47 % Internal Rate of Return : 30,40 % Dari hasil analisa aspek ekonomi dapat disimpulkan bahwa Pabrik Selulosa Asetat dari Kulit Buah Kakao ini layak untuk didirikan.

6 DAFTAR ISI Halaman KATA PENGANTAR...i INTISARI... iii DAFTAR ISI... iv DAFTAR TABEL... x DAFTAR GAMBAR... xiv BAB I PENDAHULUAN... I Latar Belakang... I Perumusan Masalah... I Tujuan Perancangan... I Manfaat Perancangan... I-3 BAB II TINJAUAN PUSTAKA... II Kulit Buah Kakao... II Serat Alam... II Selulosa Asetat... II Kegunaan Selulosa Asetat... II Proses Pembuatan Selulosa Asetat... II Deskripsi Proses... II Proses Pembuatan Pulp dari Kulit Buah Kakao... II Proses Pengubahan Pulp Menjadi Selulosa Asetat dengan Menggunakan Proses Asetilasi... II Proses Pemurnian Produk Selulosa Asetat dan Recovery Asam Asetat Sisa.II Spesifikasi Bahan Baku dan Produk... II Sifat Fisis dan kimia Bahan Baku... II-8 a. Kulit Buah Kakao... II-8 b.asetat Anhidrid... II Sifat Fisis dan kimia Bahan Penunjang... II-9 a. NaOH (Sodium Hidroksida)... II-9 b. Asam Asetat... II-10

7 c. Asam Sulfat... II Sifat Fisis dan kimia Produk... II-11 a. Selulosa Asetat (produk utama)... II-11 BAB III NERACA MASSA...III Neraca Massa Pada Tangki Ekstraksi (T-103)...III Neraca Massa Pada Rotary Washer I (RW-101)... III Neraca Massa Pada Tangki Bleaching (T-104). III Neraca Massa Pada Rotary Washer II (RW-102)..... III Neraca Massa Pada Rotary Dryer I (RD-101)...III Neraca Massa Pada Tangki Aktivasi (T-205)...III Neraca Massa Pada Reaktor Asetilasi (R-201)...III Neraca Massa Pada Reaktor Hidrolisa (RH-202)...III Neraca Massa Pada Centrifuge (CF-201)...III Neraca Massa Pada Rotary Dryer II (RD-201)...III-4 BAB IV NERACA PANAS... IV Neraca Panas pada Tangki Ekstraksi (T-103)... IV Neraca Panas pada Rotary Washer I (RW-101)... IV Neraca Panas pada Tangki Bleaching (T-104)... IV Neraca Panas pada Rotary Washer II (RW-102)... IV Neraca Panas pada Rotary Dryer I (RD-101)... IV Neraca Panas pada Tangki Aktivasi (T-205)... IV Neraca Panas pada Reaktor Asetilasi (R-201)... IV Neraca Panas pada Reaktor Hidrolisa (R-202)... IV Neraca Panas pada Cooler (HE-201)... IV Neraca Panas pada Rotary Dryer II(RD-201)... IV Neraca Panas pada Blow Box (BB -101)... IV-3 BAB V SPESIFIKASI PERALATAN... V Gudang Penyimpanan Bahan Baku... V Disk Chipper... V Tangki Penyimpanan Larutan NaOH... V Pompa Bahan NaOH... V Tangki Ekstraksi... V-2

8 5.6 Pompa Produk Tangki Ekstraksi... V Rotary Washer1... V Pompa Rotary Washer I... V Tangki Penyimpanan NaOCl... V Pompa Bahan NaOCl... V Tangki Bleaching... V Pompa Tangki Bleaching... V Rotary Washer II... V Pompa Rotary Washer II... V Rotary Dryer I... V Conveyor I... V Tangki Asam Asetat Glasial... V Pompa Bahan Asam Asetat Glasial... V Tangki Aktivasi V Pompa Produk Tangki Aktivasi... V Tangki Penyimpanan Asam Sulfat... V Pompa Bahan Asam Sulfat... V Tangki Penyimpanan Asetat Anhidrat... V Pompa Bahan Asetat Anhidrat... V Tangki Pencampuran... V Pompa Produk Tangki Pencampuran... V Reaktor Asetilasi....V Pompa Produk Reaktor Asetilasi... V Reaktor Hidrolisa... V Pompa Produk Reaktor Hidrolisa... V Cooler.... V Centrifuge... V Rotary Dryer I... V Conveyor II.... V-14

9 5.35 BlowBox...V Gudang Penyimpanan Selulosa Asetat... V Tangki Penampungan Asam Asetat Sisa... V-15 BAB VI INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA... VI Instrumentasi... VI Keselamatan Kerja Pada Pabrik Selulosa Asetat... VI Pencegahan Terhadap Kebakaran dan Peledakan... VI Peralatan Perlindungan Diri... VI Keselamatan Kerja Terhadap Listrik... VI Pencegahan Terhadap Gangguan Kesehatan... VI Pencegahan Terhadap Bahaya Mekanis... VI-7 BAB VII UTILITAS... VII KebutuhanSteam... VII Kebutuhan Air... VII Screening... VII Klarifikasi... VII Filtrasi... VII Demineralisasi... VII Dearator... VII Kebutuhan Listrik... VII Kebutuhan Bahan Bakar... VII Unit Pengolahan Limbah... VII Bak Penampungan... VII Bak Pengendap Awal... VII Bak Netralisasi... VII Pengolahan Limbah... VII Tangki Sedimentasi... VII Spesifikasi Peralatan Pengolahan Air... VII-20 BAB VIII LOKASI DAN TATA LETAK PABRIK... VIII Lokasi Pabrik... VIII Tata Letak Pabrik... VIII Perincian Luas Tanah... VIII-5

10 BAB IX ORGANISASI DAN MANAJEMEN PERUSAHAAN... IX Bentuk Hukum Badan Usaha... IX Manajemen Perusahaan... IX Organisasi Perusahaan... IX Uraian Tugas, Wewenang dan Tanggung Jawab... IX Rapat Umum Pemegang Saham (RUPS)... IX Dewan Komisaris... IX General Manager... IX Sekretaris... IX Manajer Produksi dan Produksi... IX Manajer Umum dan Keuangan... IX Manajer Pembelian dan Pemasaran... IX Sistem Kerja... IX Karyawan non-shift... IX Karyawan Shift... IX Jumlah Karyawan dan Tingkat Pendidikan... IX Sistem Pengajian... IX Fasilitas Tenaga Kerja... IX-9 BAB X ANALISA EKONOMI... X Modal Investasi... X Modal Investasi Tetap/Fixed Capital Investment... X Modal Kerja/Working Capital... X Biaya Produksi Total (BPT)/Total Cost (TC)... X Biaya Tetap/Fixed Cost (FC)... X Biaya Variabel/Variable Coat (VC)... X Total Penjualan (Total Sales)... X Bonus Perusahaan... X Perkiraan Rugi/Laba Usaha... X Analisa Aspek Ekonomi... X Profit Margin (PM)... X Break Event Point... X Return on Investment (ROI) X-6

11 Pay Out Time (POT)... X Return On Network (RON)... X Internal Rate of Return (IRR)... X-8 BAB XI KESIMPULAN... XI-1 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN A PERHITUNGAN NERACA MASSA LAMPIRAN B PERHITUNGAN NERACA PANAS LAMPIRAN C PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN LAMPIRAN D PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN UTILITAS LAMPIRAN E PERHITUNGAN ASPEK EKONOMI

12 DAFTAR TABEL Hal Tabel 1.1 Jumlah produksi buah kakao Sumatera Utara... I-2 Tabel 1.2 Jumlah Import Selulosa Asetat di Indonesia... I-2 Tabel 3.1 Neraca Massa Pada Tangki Ekstraksi (T-103).. III-1 Tabel 3.2 Neraca Panas pada Rotary Washer I (RW-101)...III-2 Tabel 3.3 Neraca Massa Pada Tangki Bleaching (T-104)... III-2 Tabel 3.4Neraca Massa Pada Rotary Washer II (RW-102)...III-2 Tabel 3.5 Neraca Massa Pada Rotary Dryer (RD- 101)... III-3 Tabel 3.6 Neraca Massa Pada Tangki Aktivasi (T-205)...III-3 Tabel 3.7 Neraca Massa Pada Reaktor Asetilasi (R-201)...III-3 Tabel 3.8 Neraca Massa Pada Reaktor Hidrolisa (R-202)... III-4 Tabel 3.9 Neraca Massa Pada Centrifuge (CF - 201)... III-4 Tabel 3.10 Neraca Massa Pada Rotary Dryer II( RD-201)... III-4 Tabel 4.1 Neraca Panas pada Tangki Ekstraksi (T 103)... IV-1 Tabel 4.2 Neraca Panas pada Rotary Washer (RW 101)... IV-1 Tabel 4.3 Neraca Panas pada Tangki Bleacing (TB 104)... IV-1 Tabel 4.4 Neraca Panas Pada Rotary Washer II (RW-102)... IV-2 Tabel 4.5 Neraca Panas pada Rotary Dryer (RD - 101)... IV-2 Tabel 4.6 Neraca Panas pada Tangki Aktivasi ( T - 205)... IV-2 Tabel 4.7 Neraca Panas pada Reaktor Asetilasi (R-201)... IV-2 Tabel 4.8 Neraca Panas pada Reaktor Hidrolisis (R - 202)... IV-3 Tabel 4.9 Neraca Panas pada Cooler (CF - 201)... IV-3 Tabel 4.10 Neraca Panas pada Rotary Dryer (RD - 102)... IV-3 Tabel 4.11 Neraca Panas pada Blow Box (BB - 101)... IV-3 Tabel 6.1 Alat Instrumentasi pada Pabrik PembuatanSelulosa Asetat dari Kulit Buah Kakao... VI-4 Tabel 7.1 Kebutuhan SteamPabrik Selulosa Asetat... VII-1 Tabel 7.2 Kebutuhan Air Proses pada Alat... VII-2 Tabel 7.3 Pemakaian Air Pendingin... VII-2 Tabel 7.4 Pemakaian Air Unttuk Kebutuhan... VII-5 Tabel 7.5 Kualitas Air Sungai... VII-6

13 Tabel 7.6 Perincian Kebutuhan Listrik untuk Utilitas... VII-12 Tabel 7.7 Perhitungan Pompa Utilitas VII-21 Tabel 7.8 Perhitungan Tangki Pelarutan VII-23 Tabel 7.9 Perhitungan tangki Utilitas... VII-24 Tabel 8.1 Perincian Luas Tanah... VIII-6 Tabel 9.1 Jadwal Kerja Karyawan Shift... IX-6 Tabel 9.2 Jumlah Karyawan dan Kualifikasinya... IX-7 Tabel 9.3 Perincian Gaji Karyawan... IX-8 Tabel LA.1 Kandungan Kimia Dalam Kulit Buah Kakao.. LA-1 Tabel LA.2 Rumus Molekul dan Berat Molekul Komponen... LA-1 Tabel LA.3 Neraca Massa pada Tangki Ekstraksi (kg/jam). LA-4 Tabel LA.4 Neraca Massa pada Rotary Washer I (kg/jam) LA-6 Tabel LA.5 Neraca Massa pada Tangki Bleaching (kg/jam). LA-7 Tabel LA.6 Neraca Massa pada Rotary Washer II (kg/jam)... LA-9 Tabel LA.7 Neraca Massa pada Rotary Dryer I (kg/jam) LA-10 Tabel LA.8 Neraca Massa pada Reaktor Aktivasi (kg/jam). LA-12 Tabel LA.9 Neraca Massa pada Reaktor Asetilasi (kg/jam LA-14 Tabel LA.10 Neraca Massa pada Reaktor Hidrolisasi (kg/jam)... LA-16 Tabel LA.11 Neraca Massa pada Centrifuge (kg/jam).. LA-18 Tabel LA.12 Neraca Massa pada Rotary DryerII (kg/jam)... LA-19 Tabel LB.1Nilai Kapasitas Panas Liquid (Cpl) Metode Chuch dan Swanson LB-1 Tabel LB.2 Kontribusi Unsur Atom dengan Metode Hurst dan Harrison...LB-2 Tabel LB.3Kontribusi Gugus Nilai Panas Pembentukan ( HH oo ff ). LB-3 Tabel LB.4 Data Cp Beberapa Senyawa(J/mol.K)... LB-4 Tabel LB.5 Nilai Kapasitas Panas Masing-Masing Komponen...LB-6 Tabel LB.6 Nilai Panas Pembentukan Dan Panas Penguapan... LB-7 Tabel LB.7 Menyajikan data dan hasil panas masuk pada Tangki Ekstraksi dengan menggunakan persamaan (1)... LB-9 Tabel LB.8 Panas Keluar Tiap Komponen dan Total pada Tangki Ekstraksi LB-9 Tabel LB.9 Neraca Energi Tangki Ekstraksi...LB-10 Tabel LB.10 Panas Masuk Tiap Komponen dan Total Diffuser Washer I...LB-11

14 Tabel LB.11 Panas Keluar Tiap Komponen dan Total Diffuser WasherI... LB-11 Tabel LB.12 Neraca Energi Diffuser Waher I LB-12 Tabel LB.13 Panas Masuk Tiap Komponen dan Total Tangki Bleaching. LB-12 Tabel LB.14 Panas Keluar Tiap Komponen dan Total Tangki Bleaching...LB-13 Tabel LB.15 Neraca Energi Tangki Bleaching LB-14 Tabel LB.16 Panas Masuk Tiap Komponen dan Total Diffuser Washer II LB-14 Tabel LB.17 Panas Keluar Tiap Komponen dan Total Diffuser Washer II.. LB-15 Tabel LB.18 Neraca Energi Diffuser Washer II. LB-15 Tabel LB.19 Panas Masuk Tiap Komponen dan Total pada Rotary Dryer I.. LB-16 Tabel LB.20 Panas Keluar Tiap Komponen dan Total pada Rotary Dryer I... LB-17 Tabel LB.21 Neraca Energi Rotary Dryer I. LB-17 Tabel LB.22 Perhitungan Panas Masuk Pada Tangki Aktivasi LB-18 Tabel LB.23 Perhitungan Panas Keluar Pada Tangki Aktivasi. LB-19 Tabel LB.24 Neraca Energi Tangki Aktivasi. LB-19 Tabel LB.25 Panas Masuk Tiap Komponen dan Total pada Reaktor Asetilasi. LB-20 Tabel LB.26 Panas Keluar Tiap Komponen dan Total Reaktor Asetilasi. LB-21 Tabel LB.27 Neraca Energi Reaktor Asetilasi... LB-22 Tabel LB.28 Panas Masuk Tiap Komponen dan Total Reaktor Hidrolisis... LB-22 Tabel LB.29 Panas Keluar Tiap Komponen dan Total Reaktor Hidrolisis.. LB-23 Tabel LB.30 Neraca Energi Reaktor Hidrolisa.. LB-24 Tabel LB.31 Panas Masuk Tiap Komponen dan Total Pada Cooler I... LB-25 Tabel LB.32 Panas Masuk Tiap Komponen dan Total Pada Cooler I... LB-26 Tabel LB.33 Neraca Energi Cooler I.... LB-26 Tabel LB.34 Panas Masuk Tiap Komponen dan Total Pada Rotary Dryer LB-27 Tabel LB.35 Panas Keluar Tiap Komponen dan Total Pada Rotary Dryer II LB-28 Tabel LB.36 Neraca Energi Rotary Dryer II.. LB-28 Tabel LB. 37 Panas masuk Tiap Komponen dan Total pada Blow box LB-29 Tabel LB. 38 Panas keluar Tiap Komponen dan Total pada Blow box LB-29 Tabel LB.39 Neraca Energi Blow Box... LB-30 Tabel LC.1 Komposisi Bahan Masuk ke Gudang Penyimpanan Kulit Buah Kakao.....LC-1 Tabel LC.2 Komposisi Bahan Masuk ke Tangki Ekstraksi LC-7

15 Tabel LC.3 Komposisi Bahan Masuk ke Tangki Bleaching LC-21 Tabel LC.4 Komposisi Bahan Masuk ke Tangki Aktifasi LC-38 Tabel LC.5 Komposisi Bahan Masuk ke Tangki Pencampur...LC-52 Tabel LC.6 Komposisi Bahan Masuk ke Reaktor Asetilasi...LC-57 Tabel LC.7 Komposisi Bahan Masuk ke Reaktor Hidrolisa...LC-64 Tabel LC.8 Komposisi Bahan Masuk ke Centrifuge.. LC-76 Tabel LC.9 Komposisi Bahan Masuk ke Rotary Dryer II LC-77 Tabel LC.10 Komposisi Bahan Masuk ke Gudang Penyimpanan Selulosa Asetat.. LC-82 Tabel LD.1 Spesifikasi Pompa Utilitas... LD-4 Tabel LD.2 Spesifikasi Tangki Pelarutan... LD-10 Tabel LD.3 Perhitungan Tangki Utilitas... LD-15 Tabel LE.1 Perincian Harga Bangunan, dan Sarana Lainnya... LE-1 Tabel LE.2 Harga Indeks Marshall dan Swift... LE-3 Tabel LE.3 Estimasi Harga Peralatan Proses... LE-5 Tabel LE.4 Estimasi Harga Peralatan Utilitas dan Pengolahan Limbah... LE-6 Tabel LE.5 Biaya Sarana Transportasi... LE-10 Tabel LE.6 Perincian Gaji Pegawai... LE-13 Tabel LE.7 Perincian Biaya Kas selama 3 bulan... LE-16 Tabel LE.8 Perincian Modal Kerja... LE-17 Tabel LE.9 Perhitungan Biaya Depresiasi... LE-19 Tabel LE.10 Data Perhitungan BEP... LE-25 Tabel LE.11 Data Perhitungan Internal Rate of Return (IRR)... LE-26

16 DAFTAR GAMBAR Hal Gambar2.1 Kulit Buah Kakao... I-1 Gambar 7.1 Peta Lokasi Pabrik Selulosa dari Kulit Buah Kakao VII-5 Gambar 8.1 Tata Letak Pabrik Selusa dari Kulit Buah Kakao VIII-4 Gambar 9.1 Bagan Struktur Organisasi Perusahaan Pabrik Selulosa dari Kulit Buah Kakao.. IX- 11 Gambar LD.1 Sketsa Sebagian Bar Screen... LD-2 Gambar LE.1 Harga Peralatan untuk Tangki Penyimpanan (Storage) dan Tangki Pelarutan... LE-5 Gambar LE.2 Grafik BEP... LE-25