TUGAS AKHIR PRARANCANGAN PABRIK PARAXYLENE DENGAN PROSES DISPROPORSIONASI TOLUENE KAPASITAS TON/TAHUN

Transkripsi

1 TUGAS AKHIR PRARANCANGAN PABRIK PARAXYLENE DENGAN PROSES DISPROPORSIONASI TOLUENE KAPASITAS TON/TAHUN Disusun Oleh : LISTIANI D Dosen Pembimbing : 1. Dr.Ir. Ahmad M Fuad, M.T., Ph.D. 2. Ir. Herry Purnama, M.T., Ph.D. PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA 2017

2 uesnjnf snla) w?99 )IN q'qil'i'b(?ur urnd ArreH'{ '/l g Eugqulqueduesog orn[np(ua141,l0z l.r?njqeg'ugelurng G't{d 'I'1\t 'euruuln4.{ueg 'r1 '7 I'1,{'psnc N peuqv'rt'rc'l unqel/uol 000'0E g settsedex auanpl rseuors.todordsrg sesojd ue8ueq auaytmn4 {ljqed ue8uecuu;er4 t r002i009(!uellsl-i Eurqturqued uesoq {lrqud ue8uucuere"r4 se8nl 1nPn1 TUIN etu N YIIAiDI XrN)tf,r Nvsnum XIIDIST SYTA{D[Y.{ YIIIY)IflUOS HYAI(IY}IIWYH{Tfi SYIISf,flAINfi NYI{YSISNtrd NY[t[YTYfl

3 MOTTO jadilah yang terbaik diantara yang terbaik dengan usaha semaksimal mungkin Doa dan usaha tidak akan mengecewakan, karena Allah akan mengabulkan segala doa dengan cara-nya viii

4 Dedikasi Skripsi ini saya pesembahkan untuk orang orang yang selalu saya sayangi dan sangat penting : 1. Buat orang tua saya yang selalu mendoakan saya (semoga sehat selalu), dan kakakku yang sering ngomel tapi demi kebaikanku juga (makasih) 2. Buat delta dan hani (patner,temen ngobrol,temen makan,temen gokil gokilan, bisa jadi suster kalo aku sakit makasihh pokonya), nanik (emak yang sering ngomelin kalo salah padahal dia yang paling muda), anggi (semangat S2nya yaa), mala & yulira (cepet diselesein skripsinya, ayo wisuda bareng-bareng), anto & rio (semangat revisiannya) 3. Buat minong sama mintuk (aku udah nyusul kalian kan?????, sekali2 kalian pake rok yaa...cantik kok) 4. Adek adekku IMM sekaligus teman seperjuanganku disana yang bisa buat nangis, ketawa, seneng, sedih pokonya itu rumah keduaku yang sangat nyaman. Lanjutkn perjuanganmu nak karna diam adalah kehancuran dan mundur adalah penghianatan dan satu lagi yang strong ya kalau di IMM berhati baja lah disana biar tidak menjadi pohon yang tumbang sebelum menjadi benar benar kuat 5. Teman teman yang tidak bisa saya sebut satu per satu (terimakasih kalian termasuk teman yang bisa membuatku menjadi seperti ini) ix

5 KATA PENGANTAR Assalamu alaikum Wr. Wb. Alhamdulillah, segala puji dan syukur penulis haturkan ke hadirat Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat, hidayah, dan karunia-nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan Skripsi Prarancangan Pabrik dengan judul Prarancangan Pabrik Paraxylene dengan Proses Disproporsionasi Toluene Kapasitas ton / tahun. Salam dan salawat semoga senantiasa tercurah kepada junjungan dan Uswatun Khasanah kita Nabiullah Muhammad SAW beserta keluarga dan sahabatnya, serta para pengikutnya yang setia hingga akhir jaman. Melalui skripsi prarancangan pabrik ini diharapkan mahasiswa dengan bekal daya penalaran dan improvisasi yang tinggi mampu secara komprehensif menerapkan semua teori dan kemahiran Teknik Kimia ke dalam bentuk prarancangan pabrik, sehingga mampu membuat rancangan pabrik sampai tahap rancang bangun yang dibukukan. Dalam kesempatan ini, penulis mengucapkan terima kasih yang sebesarbesarnya kepada : 1. Bapak Rois Fatoni ST.,MSc.,PhD selaku ketua Program Studi Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta. 2. Ibu Eni Budiyati, S.T., M.Eng., selaku koordinator tugas akhir 3. Bapak Dr.Ir. Ahmad M Fuad, M.T selaku dosen pembimbing 1 4. Bapak Herry Purnama, Ph.D., seebagai dosen pembiming II 5. Seluruh dosen dan staf Teknik Kimia Universitas Muhammadiyah Surakarta yang tak bisa saya sebutkan satu per satu Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih terdapat kesalahan, oleh karena itu penulis berharap agar semua pihak bisa menahan diri, karena penulis yakin x

6 bahwa semua pasti tahu kalau penulis juga manusia biasa yang bisa saja berbuat salah, hina dan nista. Semoga laporan ini bermanfaat bagi semuanya. Surakarta, 9 Januari 2017 Penulis xi

7 DAFTAR ISI Halaman Judul... i Lembar Pengesahan... ii Motto dan Persembahan... iii Ucapan Terima Kasih... v Kata Pengantar... vi Daftar Isi... viii Daftar Tabel... xii Daftar Gambar... xiv Intisari... xv BAB I PENDAHULUAN Latar belakang pendirian pabrik Ketersediaan bahan baku Lokasi pabrik Tinjauan pustaka Sifat fisis kimia...10 BAB II DESKRIPSI PROSES Spesifikasi Bahan Baku dan Produk Spesifikasi bahan baku Spesifikasi bahan pembantu Sifat produk utama Sifat produk samping Konsep Proses Latar belakang proses Mekanisme reaksi Kondisi operasi Tinjauan termodinamika Tinjauan kinetika Diagram alir dan langkah proses Diagram alir kualitatif...22 xii

8 2.3.2 Diagram alir kuantitatif Langkah proses...24 a. Tahap penyimpanan bahan baku b. Tahap penyiapan bahan baku b. Tahap reaksi c. Tahap pemisahan dan pemurnian produk d. Tahap penyimpanan produk Diagram neraca massa dan panas Neraca massa Neraca panas alat Tata Letak Peralatan Proses dan Pabrik Tata letak pabrik Tata letak peralatan...38 BAB III SPESIFIKASI PERAALATAN PROSES...41 BAB IV UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM Unit Pendukung Proses Unit penyediaan air Unit pengolahan air Unit penyediaan steam Unit penyediaan bahan bakar Unit penyediaan udara tekan Unit laboraturium BAB V MANAJEMEN PERUSAHAAN Bentuk perusahaan Struktur organisasi Tugas dan wewenang Pembagian jam kerja karyawan Status karyawan dan sistem upah Penggolongan jabatan, jumlah karyawan dan gaji Kesejahteraan sosial karyawan xiii

9 5.8 Kesehatan dan keselamatan kerja Manajemen produksi BAB VI ANALISA EKONOMI Dasar perhitungan Biaya perhitungan Penentuan total capital investment Penentuan total manufacturing cost Penentuan total production cost Analisa Kelayakan BAB VII KESIMPULAN Daftar Pustaka Lampiran xiv

10 DAFTAR TABEL Tabel 1.1. Data pabrik impor paraxylene... 2 Tabel 1.2. Data kebutuhan paraxylene di Indonesia... 3 Tabel 2.1. Data panas pembentukan reaksi Tabel 2.2. Data energi bebas gibbs Tabel 2.3. Neraca massa disekitar reaktor Tabel 2.4. Neraca massa disekitar separator Tabel 2.5 Neraca massa disekitar menara distilasi Tabel 2.6 Neraca massa disekitar menara disilasi Tabel 2.7 Neraca massa disekitar kristalizer Tabel 2.8 Neraca massa disekitar centrifuge Tabel 2.9 Neraca massa disekitar hidrogen Tabel 2.10 Neraca massa disekitar Tangki Tabel 2.11 Neraca massa disekitar T Tabel 2.12 Neraca panas di vaporizer Tabel 2.13 Neraca panas di reaktor Tabel 2.14 Neraca panas separator Tabel 2.15 Neraca panas menara distilasi Tabel 2.16 Neraca panas MD Tabel 2.17 Neraca panas kristalizer Tabel 2.18 Neraca panas centrifuge Tabel 2.19 Neraca panas melter Tabel 2.20 Neraca panas total Tabel 4.1 Jumlah kebutuhan air pendingin Tabel 4.2 Jumlah kebutuhan perkantoran dan pabrik Tabel 4.3 Daftar kebutuhan steam Tabel 4.4 Keperluan proses Tabel 4.5 Konsumsi unit pendukung proses Tabel 4.6 Udara tekan Tabel 5.1 Jadwal pembagian kelompok shift xv

11 Tabel 5.2 Jumlah karyawan dan gaji karyawan Tabel 6.1 Index harga alat Tabel 6.2 Fixed capital investment Tabel 6.3 Working capitaliinvenstment Tabel 6.4 Total capita Iinvesment Tabel 6.5 Direct manufacturing cost Tabel 6.6 Indirect manufacturing cost Tabel 6.7 Fixed manufacturing cost Tabel 6.8 Manufacturing cost Tabel 6.8 Total general expense Tabel 6.8 Working capital Tabel 6.8 Fixed manufacturing cost Tabel 6.8 Total variabel cost Tabel 6.8 Total regulated cost Tabel 6.8 Analisa Kelayakan xvi

12 DAFTAR GAMBAR Gambar 1.1 Diagram alir kualitatif Gambar 2.1. Diagram alir kuantitatif Gambar 2.2 Diagram alir proses Gambar 2.3 Diagram alir proses Gambar 2.4 Tata letak peralatan pabrik Gambar 2.5 Tata letak peralatan proses Gambar 4.1. Skema pengolahan air sungai Gambar 4.2. Unit penyedia udara tekan Gambar 4.3. Pengolahan limbah Gambar 5.1. Struktur organisasi perusahaan Gambar 6.1. Grafik index harga alat xvii

13 xviii

14 INTISARI Paraxylene bisa digunakan sebagai bahan baku dimetyl terephtalate (DMT) dan terephtalate acid (TPA), keduanya merupakan perantara dalam memproduksi polyester. Kebutuhan paraxylene di Indonesia masih sangat besar karena masih impor dari luar negeri. Kapasitas pabrik yang akan didirikan adalah ton/tahun beroprasi selama 330 hari per tahun dan bersifat kontinyu. Pabrik yang direncanakan berdiri pada tahun 2020 ini di Cilegon, Banten. Pemilihan tempat tersebut didasarkan pada penyediaan bahan baku, transportasi, tenaga kerja dan sarana lainnya. Jumlah kebutuhan tenaga kerja yaitu 164 orang. Bahan baku pembuatan paraxylene yaitu toluena dan hidrogen dengan bantuan katalis ZSM-05 pada suhu ⁰C dan tekanan 30 atm. Reaktor yang digunakan yaitu fixed bed multitube non-isotermal adiabatic. Konversi pada reaksi ini 31% bersifat endotermis. Tahap yang diperlukan adalah tahap penyimpanan bahan baku, penyiapan bahan baku dan tahap pembentukan produk. Kemurnian yang dibutuhkan yaitu 95%. Fase yang terjadi merupakan fase gas. Tahap pertama toluene cair yang diuapkan menjadi gas direaksikan dengan hidrogen dengan bantuan katalis ZSM-5. Suhu reaksi yaitu 450⁰C. Proses tersebut menghasilkan produk utama paraxylene dan produk samping berupa benzene. Kebutuhan untuk toluene pada pabrik paraxylene yaitu kg/jam. Produk utama paraxylene yang dihasilkan kg/jam. Kebutuhan hidrogen sebesar kg/jam. Utilitas pendukung yaitu air untuk pendingin sebesar kg/jam, steam sebesar kg/jm, amonia sebesar kg/jam dan bahan bakar L/jam. Pendingin yang digunakan berasal dari air sungai Ciujung. Pabrik paraxylene merupakan perseroan terbatas yang dipegang oleh beberapa pemegang saham. Pabrik di bangun diatas tanah dengan luas m 2. Modal kerja yang dibutuhkan sebesar Rp ,00.Percent return on investmen (ROI) sebelum pajak yaitu 68,07% dan setelah pajak menjadi 51,05%. Pay out time (POT)sebelum pajak 1,3 tahun dan setelah pajak 1,6 tahun. Break event point (BEP) sebesar 42,31% dan shut down Point (SDP) sebesar 25,15%. Berdasarkan analisis ekonomi yang telah diperhitungkan pabrik paraxylene layak untuk didirikan.