TUGAS AKHIR PRARANCANGAN PABRIK METIL KLORIDA DENGAN PROSES HIDROKLORINASI METANOL KAPASITAS TON/TAHUN

Transkripsi

1 TUGAS AKHIR PRARANCANGAN PABRIK METIL KLORIDA DENGAN PROSES HIDROKLORINASI METANOL KAPASITAS TON/TAHUN Disusun Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Strata Satu Program Studi Teknik Kimia Fakultas Teknik Oleh : EMA SUCI DAMARYANTI D Dosen Pembimbing : Hamid, S.T, M.T. Eni Budiyati, S.T, M.Eng. PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA 2017

2

3

4 KATA PENGANTAR Alhamdulillah, segala puji dan syukur penulis haturkan ke hadirat Allah SWT Sang Radja Manusia dan Penguasa Kehendak yang telah melimpahkan Rahmat, Hidayah, dan Karunia-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan penyusunan laporan tugas akhir dengan judul Prarancangan Pabrik Metil Klorida dengan Proses Hidroklorinasi Metanol Kapasitas ton / tahun. Dalam penyusunan tugas akhir ini, penulis memperoleh banyak bantuan baik berupa dukungan moral maupun spiritual dari berbagai pihak. Oleh karena itu 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. Bapak Hamid S.T., M.T., selaku dosen pembimbing I yang telah memberikan bimbingan, pengarahan, dan masukan selama penyusunan tugas akhir hingga selesai. 3. Ibu Eni Budiyati, S.T., M.Eng., selaku dosen pembimbing II yang telah memberikan bimbingan, pengarahan, dan masukan selama penyusunan tugas akhir hingga selesai. 4. Bapak / ibu dosen Teknik Kimia Universitas Muhammadiyah Surakarta yang telah memberi pembelajaran selama perkuliahan di Teknik Kimia. 5. Bapak, ibu dan kakak yang selalu memberi motivasi. 6. Teman teman teknik kimia khususnya angkatan Penulis menyadari bahwa laporan tugas akhir ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu, penulis membuka diri terhadap segala saran dan kritikan yang membangun. Semoga laporan tugas akhir ini dapat bermanfaat pada penulis pada khususnya dan pembaca pada umumnya. Surakarta, Mei 2017 Penulis iv

5 DAFTAR ISI Halaman Judul...i Halaman Pengesahan...ii Pernyataan Keaslian Tugas Akhir...iii Kata Pengantar...iv Daftar Isi......v Daftar Tabel......x Daftar Gambar... xiii Intisari... xiv Abstract... xv BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang Pendirian Pabrik Penentuan Kapasitas Pabrik Kebutuhan Metil Klorida di Indonesia Ketersediaan Bahan Baku Kapasitas Pabrik Maksimum dan Minimum di Luar Negeri Kebutuhan Metil Klorida di Dunia Lokasi Pabrik Sumber Bahan Baku Pemasaran Produk Sarana Transportasi Tersedianya Sarana Pendukung... 5 v

6 Tenaga Kerja Tinjauan Pustaka Macam Macam Proses Pemilihan Proses Kegunaan Produk Sifat Fisis dan Sifat Kimia Bahan Baku Sifat Fisis dan Sifat Kimia Produk Tinjauan Proses Secara Umum BAB II DESKRIPSI PROSES Spesifikasi Bahan Baku dan Produk Spesifikasi Bahan Baku Spesifikasi Bahan Pembantu Sifat Produk Utama Konsep Proses Dasar Reaksi Mekanisme Reaksi Kondisi Operasi Tinjauan Termodinamika Tinjauan Kinetika Diagram Alir dan Tahapan Proses Diagram Alir Proses Tahapan Proses vi

7 1. Tahap Penyiapan Bahan Baku Tahap Pembentukan Produk Tahap Pemisahan dan Pemurnian Produk Diagram Neraca Massa dan Panas Neraca Massa Alat Neraca Panas Alat Tata Letak Peralatan Proses dan Pabrik Tata Letak Pabrik Tata Letak Peralatan BAB III SPESIFIKASI ALAT PROSES Absorber Cooler Expander Heater Kondensor Kompresor Kompresor Pompa Pompa Pompa Pompa Pompa vii

8 3.13. Pompa Pompa Reaktor Separator Separator Flash drum Tangki Metanol Tangki Hidrogen Klorida Tangki Metil Klorida Vaporizer Vaporizer BAB IV UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM Unit Pendukung Proses Unit Penyediaan Air dan Pengolahan Air Unit Penyediaan Air Unit Pengolahan Air Kebutuhan Air Unit Penyediaan Listrik Kebutuhan Bahan Bakar Spesifikasi Alat Utilitas Unit Penanganan Limbah Unit Pengadaan Pendingin Reaktor viii

9 4.9. Unit Penyediaan Udara Tekan Laboratorium Unit Keselamatan dan Kesehatan Kerja Unit Instrumentasi dan Pengendalian Proses BAB V MANAJEMEN PERUSAHAAN Bentuk Perusahaan Struktur Organisasi Tugas dan Wewenang Jam Kerja Karyawan Pakaian Kerja Pengobatan Kesejahteraan Sosial Karyawan Perencanaan Produksi Pengendalian Produksi BAB VI ANALISA EKONOMI Dasar Perhitungan Perkiraan Harga Alat Penentuan Total Capital Investment Hasil Perhitungan Analisa Ekonomi Daftar Pustaka Lampiran Reaktor ix

10 DAFTAR TABEL Tabel 1.1. Data Impor Metil Klorida... 2 Tabel 1.2. Data Produsen Metil Klorida di Amerika Serikat... 3 Tabel 1.3. Perbandingan Proses Pembuatan Metil Klorida... 6 Tabel 2.1. Harga ΔH o f Komponen Tabel 2.2. Harga ΔG o f Komponen Tabel 2.3. Neraca Massa Vaporizer Tabel 2.4. Neraca Massa Vaporizer Tabel 2.5. Neraca Massa Percabangan Tabel 2.6. Neraca Massa Reaktor Tabel 2.7. Neraca Massa Separator Tabel 2.8 Neraca Massa Absorber Tabel 2.9 Neraca Massa Total Tabel 2.10 Neraca Panas Vaporizer Tabel 2.11 Neraca Panas Vaporizer Tabel 2.12 Neraca Panas Kompresor Tabel 2.13 Neraca Panas Heater Tabel 2.14 Neraca Panas Reaktor Tabel 2.15 Neraca Panas Expander Tabel 2.16 Neraca Panas Cooler Tabel 2.17 Neraca Panas Flash Drum Tabel 2.18 Neraca Panas Absorber x

11 Tabel 2.19 Neraca Panas Kompresor Tabel 2.20 Neraca Panas Condensor Tabel 2.21 Perincian Luas Tanah Untuk Area Pabrik Tabel 4.1 Daftar Kebutuhan Air Proses Tabel 4.2 Daftar Kebutuhan Air Untuk Steam Tabel 4.3 Daftar Kebutuhan Dowtherm A Untuk Pendingin Reaktor Tabel 4.4 Daftar Kebutuhan Air Untuk Keperluan Umum Tabel 4.5 Kebutuhan Listrik Peralatan Proses Tabel 4.6 Kebutuhan Listrik Alat Utilitas Tabel 4.7 Total Kebutuhan Listrik Tabel 4.8 Sumber Listrik Tabel 4.9 Kebutuhan Bahan Bakar Tabel 4.10 Tingkatan Kebutuhan Informasi dan Sistem Pengendalian Tabel 4.11 Pengendalian Variabel Utama Proses Tabel 5.1 Pembagian Jam Kerja Tabel 6.1 Cost Index Chemical Plant Tabel 6.2 Fixed Capital Investment (FCI) Tabel 6.3 Working Capital (WC) Tabel 6.4 Direct Manufacturing Cost Tabel 6.5 Indirect Manufacturing Cost Tabel 6.6 Fixed Manufacturing cost Tabel 6.7 General Expense xi

12 Tabel 6.8 Fixed Cost Tabel 6.9 Variabel Cost Tabel 6.10 Regulated cost Tabel 6.11 Analisa Kelayakan xii

13 DAFTAR GAMBAR Gambar 1.1 Impor Metil Klorida di Indonesia... 3 Gambar 2.1 Diagram Alir Kualitatif Gambar 2.2 Diagram Alir Kuantitatif Gambar 2.3 Layout Pabrik Gambar 2.4 Tata Letak Peralatan Gambar 5.1 Struktur Organisasi Perusahaan Gambar 6.1 Hubungan Tahun dan Index Cost Gambar 6.2 Analisa Kelayakan xiii

14 INTISARI Metil klorida banyak digunakan sebagai intermediete untuk produksi silikon cair, elastomer, dan senyawa surfaktan tertentu seperti dimetil amonium klorida yang digunakan sebagai pelembut kain. Selain itu metil klorida juga digunakan sebagai stabilizer panas untuk pvc, penyekat kabel dan kawat, bahan perekat, dan bahan pembuat ban. Untuk memenuhi kebutuhan dalam negeri dan kebutuhan dunia, maka dirancang pabrik metil klorida dengan kapasitas ton/tahun yang beroperasi 330 hari pertahun dan bersifat kontinyu. Pabrik direncanakan didirikan pada tahun 2020 daerah Cilegon, Banten. Pemilihan tempat tersebut didasarkan pada penyediaan bahan baku, transportasi, tenaga kerja, dan pemasaran. Bahan baku pembuatan metil klorida yaitu metanol dan hidrogen klorida dengan bantuan katalis silica gel alumina pada temperatur o C tekanan 10 atm. Reaksi berjalan pada reaktor fixed bed multitube non isotermal non adiabatic. Konversi pada reaksi ini yaitu 99% dan bersifat eksotermis sehingga diperlukan dowterm A untuk menjaga kestabilan temperatur. Fase yang terjadi merupakan fase gas. Terdapat beberapa proses yaitu tahap penyiapan bahan baku, tahap pembentukan produk, dan tahap pemurnian dan penyimpanan produk. Metanol yang dibutuhkan sebanyak 6.490,5683 kg/jam dan kebutuhan hidrogen klorida ,3389 kg/jam. Unit pendukung proses meliputi penyediaan air sebesar ,1657 kg/jam yang diperoleh dari air sungai, penyediaan saturated steam sebesar 4.163,1428 kg/jam, kebutuhan udara tekan 13,2523 m 3 /jam, kebutuhan listrik 1.294,168 kw, yang diperoleh dari PLN dan generator set sebesar 2500 kw sebagai cadangan, bahan bakar sebanyak ,1397 liter per jam. Pabrik metil klorida ini merupakan perseroan terbatas yang dipegang oleh beberapa pemegang saham. Dari analisis ekonomi terhadap pabrik ini menunjukkan percent Return on Investment (ROI) yaitu 45%, Pay Out Time (POT) 1,8 tahun, Break event Point (BEP) sebesar 42,02%, Shut down Point (SDP) sebesar 20,1% dan Internal Rate of return (IRR) berdasarkan dari Discounted Cash Flow (DCF) sebesar 21,31%. Dari analisis kelayakan dapat disimpulkan bahwa pabrik ini layak dipertimbangkan untuk direalisasikan pembangunannya. xiv

15 ABSTRACT Methyl chloride is widely used as an intermediate for the production of liquid silicone, elastomers, and certain surfactant compounds such as dimethyl ammonium chloride which is used as fabric softener. In addition, methyl chloride is also used as a heat stabilizer for PVC, cable and wire insulation, adhesives, and tire fabrics. to meet domestic demand and the world. Methyl chloride plant is designed with a capacity of 80,000 tons / year will be operated for 330 days per year and is continuously. The plant will be established in Cilegon, Banten in 2020 The selection of the location is based on supplying of raw materials, labor, transportation, and marketing. Methyl chloride raw materials are methanol and hydrogen chloride with the aid of silica gel alumina catalyst at temperature of o C at 10 atm. The reaction run in a non adiabatic non-isothermal fixed bed reactor, with conversion in the reaction 99% is exothermic, so dowtherm A is required to keep the temperature stable. The phase that occurs is the gas phase. There are some processes the stages of preparation of raw materials, product formation stage, the stage of purification and storage products. The process would need 6, kg/hour methanol and 22, kg/hour hydrogen chloride. The proposed plant would include the utility unit that need fresh water of 273, kg/hour from the closest river, saturated steam of 7, kg/hour, compressed air of m3/hour, electrical supply of 1, kw from PLN and 2500 kw set of generator as a reserved electricity, and liter per hour fuel oil. The company type would be a limited liability company. Economic analysis of the factory shows the percent Return on Investment (ROI) if 45%, Pay Out Time (POT) if 1.8 year, Break Even Point (BEP) if 42.02%, Shut Down Point (SDP) if 20.1% Internal Rate of return (IRR) on the basis of Discounted Cash Flow (DCF) if 21.31%. %. From this analysis, it can be conclude that this plant feasible to set up. Keywords: Methyl chloride, fixed bed reactor, economic analysis. xv