TUGAS AKHIR PRARANCANGAN PABRIK ASAM FORMAT DENGAN PROSES HIDROLISIS METIL FORMAT KAPASITAS TON/TAHUN

Transkripsi

1 TUGAS AKHIR PRARANCANGAN PABRIK ASAM FORMAT DENGAN PROSES HIDROLISIS METIL FORMAT KAPASITAS TON/TAHUN Disusun sebagai salah satu syarat menyelesaikan Program Studi Strata I Jurusan Kimia Fakultas Teknik Oleh: Ibram Pramulia D Dosen Pembimbing: Ir. Haryanto A.R., M.S. Rois Fatoni S.T., M.Sc., Ph.D. PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA SURAKARTA 2016

2

3 Abstrak Ibram Pramulia, 2016, Prarancangan Pabrik Asam Format dengan Proses Hidrolisis Metil Format Kapasitas Ton/Tahun. Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah Surakarta. Asam format banyak digunakan sebagai kougulan pada karet alam, pengawet latex, pengatur ph pada industri tekstil, digunakan pada proses tanning pada industri kulit, dan sebagai bahan aditif anti bakteri pada industri makanan ternak. Prarancangan pabrik asam format dengan proses hidrolisis metil format ton/tahun. Pembentukan asam format merupakan reaksi hidrolisis yang dilakukan dengan cara mereaksikan metil format dengan air. Reaksi yang terjadi adalah reaksi endotermis dan dilakukan dalam reaktor alir tangki berpengaduk (RATB). Reaksi ini berlangsung pada kondisi 80 o C dan tekanan 3 atm. Kebutuhan bahan baku metil format pada pabrik ini sebanyak 3.643,399 kg/jam dan air sebanyak 1.595,933 kg/jam. Produk yang dihasilkan adalah asam format sebanyak 2.770,707 kg/jam sebagai produk utama dan metanol sebanyak 2.022,581 kg/jam sebagai produk samping. Tahapan proses meliputi persiapan bahan baku metil format dan air, pembentukan asam format di reaktor, dan pemurnian hasil di menara distilasi. Untuk menunjang proses produksi, maka didirikan beberapa unit pendukung yaitu unit utilitas yang meliputi pengadaan dan pengolahan air sebanyak ,712 kg/jam, pengadaan listrik sebesar 353,869 kw, pengadaan steam sebanyak 5.280,349 kg/jam, pengadaan bahan bakar berupa solar sebanyak ,381 L/jam, dan pengadaan udara tekan sebanyak 81,216 m 3 /jam. Bentuk perusahaan yang dipilih adalah Perseroan Terbatas (PT), dimana jumlah semua karyawan yaitu 118 orang dengan struktur organisasi line and staff. Pabrik ini direncanakan didirikan di Palembang, Sumatera Selatan pada tahun Dari hasil analisis ekonomi diperoleh data yaitu pengeluaran keselurahan tiap tahun sebesar Rp ,26 sedangkan total penjualan produk sebesar Rp ,16. Sehingga untuk keuntungan sebelum pajak sebesar Rp ,90 dan untuk keuntungan sesudah pajak yaitu sebesar Rp ,63. Maka diperoleh nilai Return on Investment (ROI) sebelum pajak sebesar 33,67% dan sesudah pajak sebesar 23,57%, Pay Out Time (POT) sebelum pajak selama 2,29 tahun sesudah pajak selama 2,98 tahun, Break Even Point (BEP) 41,83%, dan Shutdown Point (SDP) 28,41%. Sedangkan Discounted Cash Flow (DCF) sebesar 36,76%. Jadi dari segi ekonomi pabrik tersebut layak untuk didirikan. iii

4 Abstract Ibram Pramulia, Pre-draft of Formic Acid Factory with Hydrolysis Process of Methyl Format with Capacity for about 25,000 Tons / Year. Department of Chemical Engineering, Faculty of Engineering, Muhammadiyah Surakarta University. Formic acid is commonly use as kougulan on natural rubber, latex preservatives, ph controling on the textile industry, it use in the tanning process on the leather industry, and as an anti-bacterial additives on animal food industry. Pre-draft of Formic Acid Factory with Hydrolysis Process of Methyl Format with Capacity for about 25,000 Tons/Year. The formation of formic acid is a hydrolysis reaction which is conducted by reacting methyl formate with water. The reaction that happen is an endothermic reaction and done in a flow stirred tank reactor (RATB). This reaction was conducted on the condition of 80 C and a pressure of 3 atm. Raw material for methyl formate that needed at this plant is for about 3, kg/hour and water as much as 1, kg/hour. The resulting product is formic acid as 2, kg/hour as the main product and methanol for about 2, kg/hour as a byproduct. The steps include the preparation of raw materials of methyl formate and water, formic acid formation in the reactor, and the purification results in the distillation tower. To support the production process, some supporting units are needed like units of utilities that includes procurement and processing water as much as 31, kg/hour, amounting to kw of electricity procurement, procurement of steam as 5, kg/hour, the procurement of fuel such as diesel as 10, L/hour and provision of compressed air as much as m 3 /hour. The company that selected is a Limited Liability company (PT), where the number of employees is 118 people with line and staff organizational structure. This factory is will be built in Palembang, South Sumatra in From economic analysis we get the data like overall expenditure each year is 281,323,473, rupiah while the total sales of the product is 309,948,079, rupiah. So the profit before the tax is 28,624,605, rupiah and the profit after the tax is 20,037,223, rupiah. The obtained value of Return on Investment (ROI) before the tax amounted to 33.67% and after the tax is for about 23.57%, Pay Out Time (POT) before tax for about 2.29 years after the tax for about 2,98 years, Break Even Point (BEP) 41.83%, and Shutdown Point (SDP) 28.41%. While the Discounted Cash Flow (DCF) is 36.76%. So from economic point of view, the factory is proper to built. iv

5 KATA PENGANTAR Segala puji hanya bagi Allah SWT, yang telah memberikan Rahmat dan Hidayah-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan penyusunan laporan tugas akhir dengan judul Prarancangan Pabrik Asam Format dengan Proses Hidrolisis Metil Format Kapasitas Ton/Tahun. Tugas akhir Prarancangan Pabrik Kimia ini merupakan salah satu syarat yang wajib diselesaikan oleh setiap mahasiswa untuk menyelesaikan jenjeng studi sarjana di Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah Surakarta. 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. Bapak Rois Fatoni S.T., M.Sc., Ph.D. selaku Ketua Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik UMS dan juga selaku Dosen Pembimbing II. 2. Bapak Ir. Haryanto A.R., M.S. selaku Dosen Pembimbing I. 3. Ibu Eny Budiyati S.T., M.Eng. selaku Koordinator Tugas Prarancangan Pabrik Kimia. 4. Seluruh staf dosen Jurusan Teknik Kimia. 5. Bapak dan Ibu tercinta. 6. Teman-teman mahasiswa Jurusan Teknik Kimia. Penulis menyadari bahwa laporan tugas akhir ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu penulis membuka diri terhadap segala saran dan kritik yang membangun. Semoga laporan tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi penulis dan pembaca sekalian. Surakarta, Oktober 2016 Penulis v

6 DAFTAR ISI Halaman Judul... i Lembar Pengesahan... ii Abstrak... iii Abstract... iv Kata Pengantar... v Daftar Isi... vi Daftar Tabel... xi Daftar Gambar... xii BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang Pendirian Pabrik Penentuan Kapasitas Perancangan Pemilihan Lokasi Pabrik Faktor Primer Faktor Sekunder Tinjauan Pustaka Macam-macam Proses Kegunaan Produk Sifat Fisis dan Kimia Tinjauan Proses Secara Umum BAB II DESKRIPSI PROSES Spesifikasi Bahan Baku dan Produk Spesifikasi Bahan Baku Spesifikasi Produk Konsep Proses Dasar Reaksi Mekanisme Reaksi Fase Reaksi Kondisi Operasi Tinjauan Termodinamika vi

7 2.2.6 Tinjauan Kinetika Diagram Alir Proses dan Tahapan Proses Diagram Alir Kualitatif Diagram Alir Kuantitatif Daigram Alir Proses Lengkap Langkah Proses Neraca Massa dan Neraca Panas Neraca Massa Neraca Panas Lay Out Pabrik dan Peralatan Lay Out Pabrik Lay Out Peralatan BAB III SPESIFIKASI PERALATAN PROSES Tangki Penyimpan Metil format Tangki Penyimpan Metanol Tangki Penyimpan Asam formiat Reaktor Menara Distilasi Menara Distilasi Menara Distilasi Kondensor Kondensor Kondensor Reboiler Reboiler Reboiler Accumulator Accumulator Accumulator Pompa Pompa vii

8 3.19 Pompa Pompa Pompa Pompa Cooler Cooler Heater Heater Heater BAB IV UNIT UTILITAS Unit Pendukung Proses Unit Pengadaan Air Air Pendingin Air Proses Air Umpan Boiler Air Konsumsi umum dan Sanitasi Unit Pengadaan Steam Unit Pengadaan Udara Tekan Unit Pengadaan Listrik Unit Pengadaan Bahan Bakar Unit Pengolahan Limbah Laboratorium Laboratorium Fisik Laboratorium Analitik Laboratorium Penelitian dan Pengembangan Prosedur Analisis Bahan Baku Prosedur Analisis Produk Analisis Air BAB V MANAJEMEN PERUSAHAAN Bentuk Perusahaan Struktur Organisasi viii

9 5.3 Tugas dan Wewenang Pemegang Saham Dewan Komisaris Dewan Direksi Staf Ahli Kepala Bagian Kepala Seksi Pembagian Jam Kerja Karyawan Karyawan Non Shift Karyawan Shift Status Karyawan dan Sistem Upah Karyawan Tetap Karyawan Harian Karyawan Borongan Penggolongan Jabatan, Jumlah Karyawan dan Gaji Penggolongan Jabatan Jumlah Karyawan dan Gaji Kesejahteraan Sosial Karyawan BAB VI ANALISIS EKONOMI Penaksiran Harga Peralatan Dasar Perhitungan Penentuan Total Capital Investment (TCI) Hasil Perhitungan Fixed Capital Investment (FCI) Working Capital (WC) Direct Manufacturing Cost (DMC) Indirect Manufacturing Cost (IMC) Fixed Manufacturing Cost (FMC) Total Manufacturing Cost (MC) General Expense (GE) Total Cost (TC) ix

10 6.4.9 Perhitungan Keuntungan Analisis Kelayakan Persent Return On Investment (ROI) Pay Out Time Break Even Point (BEP) Shutdown Point (SDP) Discounted Cash Flow (DCF) Pembahasan KESIMPULAN DAFTAR PUSTAKA... xiii LAMPIRAN x

11 DAFTAR TABEL Tabel 1.1 Data Kebutuhan Asam format dari Tabel 1.2 Perkiraan Kebutuhan Asam format di Indonesia... 4 Tabel 1.3 Perbandingan Berbagai Macam Pembuatan Asam format Tabel 2.1 Neraca Massa Reaktor Tabel 2.2 Neraca Massa Menara Destilasi Tabel 2.3 Neraca Massa Menara Destilasi Tabel 2.4 Neraca Massa Menara Destilasi Tabel 2.5 Neraca Massa Overall Tabel 2.6 Neraca Panas di Reaktor Tabel 2.7 Neraca Panas di Menara Destilasi Tabel 2.8 Neraca Panas di Menara Destilasi Tabel 2.9 Neraca Panas di Menara Destilasi Tabel 4.1 Kebutuhan Air Pendingin Tabel 4.2 Spesifikasi Air Proses Tabel 4.3 Kebutuhan Air untuk Steam Tabel 4.4 Kebutuhan Listrik untuk Keperluan Proses dan Utilitas Tabel 5.1 Jadwal Pembagian Kelompok Shift Tabel 5.2 Jumlah Karyawan Menurut Jabatannya Tabel 5.3 Perincian Golongan dan Gaji Karyawan Tabel 6.1 Indeks Harga Alat Tabel 6.2 Fixed Capital Invesment Tabel 6.3 Working Capital Investment Tabel 6.4 Direct Manufacturing Cost Tabel 6.5 Indirect Manufacturing Cost Tabel 6.6 Fixed Manufacturing Cost Tabel 6.7 General Expense Tabel 6.8 Analisis Kelayakan xi

12 DAFTAR GAMBAR Gambar 1.1 Hubungan Kebutuhan Asam format dengan Tahun... 3 Gambar 1.2 Peta Provinsi Sumatera Selatan... 8 Gambar 1.3 Peta Satelit Provinsi Sumatera Selatan... 8 Gambar 1.4 Peta Lahan Pendirian Pabrik Asam format Gambar 2.1 Pengaruh Rasio Terhadap Kecepatan Reaksi Gambar 2.2 Diagram Alir Kualitatif Gambar 2.3 Diagram Alir Kuantitatif 24 Gambar 2.4 Tata Letak Pabrik Gambar 2.5 Tata Letak Alat Gambar 4.1 Diagram Alir Pengolahan Air Sungai Gambar 5.1 Struktur Organisasi Pabrik Asam format Gambar 6.1 Chemical Engineering Cost Index Gambar 6.2 Analisis Kelayakan Gambar 6.3 Aliran Model Tahunan xii