PRARANCANGAN PABRIK BUTENA-1 DENGAN PROSES DEHIDROGENASI N-BUTANA KAPASITAS TON/TAHUN

Transkripsi

1 TUGAS AKHIR PRARANCANGAN PABRIK BUTENA-1 DENGAN PROSES DEHIDROGENASI N-BUTANA KAPASITAS TON/TAHUN Oleh : Annisa Shanti Rahmani I Fitri Rista Riana I JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2015

2 KATA PENGANTAR Segala puji syukur kepada Allah SWT, hanya karena rahmat dan ridho-nya, penulis dapat menyelesaikan penyusunan laporan tugas akhir dengan judul Prarancangan Pabrik Butena-1 dengan Proses Dehidrogenasi n-butana Kapasitas Ton/Tahun. 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. Mujtahid Kaavessina, S.T., M.T., Ph.D. selaku Dosen Pembimbing I dan Dr. Margono, S.T., M.T. selaku Dosen Pembimbing II atas bimbingan dan bantuannya dalam penulisan tugas akhir. 3. Ir. Arif Jumari, M.Sc. dan Wusana Agung Wibawa S.T., M.T. selaku Dosen Penguji 4. Ir. Paryanto, M.S. dan Dr. Margono, S.T., M.T. selaku Pembimbing Akademik. 5. Dr. Sunu H. Pranolo selaku Ketua Jurusan Teknik Kimia FT UNS. 6. Segenap Civitas Akademika atas semua bantuannya. 7. Teman-teman mahasiswa Teknik Kimia FT UNS terutama angkatan Penulis menyadari bahwa laporan tugas akhir ini belum 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, Maret 2015 Penulis iii

3 DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL... i LEMBAR PENGSAHAN... ii KATA PENGANTAR... iii DAFTAR ISI... iv DAFTAR TABEL... viii DAFTAR GAMBAR... x INTISARI... xi BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Pendirian Pabrik Penentuan Kapasitas Perancangan Kebutuhan Butena-1 di Indonesia Kapasitas Produksi Pabrik Butena-1 di Dunia Ketersediaan Bahan Baku Pemilihan Lokasi Pabrik Tinjauan Pustaka Macam-macam Proses Kegunaan Produk Sifat Fisik dan Kimia Bahan Baku dan Produk Bahan Baku Produk Tinjauan Proses Secara Umum BAB II DESKRIPSI PROSES 2.1 Spesifikasi Bahan Baku dan Produk Spesifikasi Bahan Baku Spesifikasi Bahan Pembantu Spesifikasi Produk Utama Spesifikasi Produk Samping Konsep Proses Dasar Reaksi iv

4 2.2.2 Mekanisme Reaksi Tinjauan Kinetika Tinjauan Termodinamika Diagram Alir Proses dan Tahapan Proses Diagram Alir Proses Langkah Proses Neraca Massa dan Neraca Panas Neraca Massa Neraca Panas Lay Out Pabrik dan Peralatan Proses Lay Out Pabrik Lay Out Peralatan Proses BAB III SPESIFIKASI ALAT PROSES 3.1 Tangki Reaktor Condenser Parsial Furnace Menara Destilasi Condenser Reboiler Accumulator Heat Exchanger Pompa Compressor BAB IV UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM 4.1 Unit Pendukung Proses Unit Pengadaan Air Kebutuhan Air Tidak Memerkukan Pengolahan Kebutuhan Air Memerlukan Pengolahan Pengolahan Air dari PT KTI Kebutuhan Air commit... to user 51 v

5 4.3 Unit Pengadaan Steam Unit pengadaan Udara Tekan Unit Pengadaan Listrik Listrik Untuk Keperluan Proses dan Utilitas Listrik Untuk Penerangan Listrik Untuk AC Listrik Untuk Laboratorium dan Instrumentasi Unit Pengadaan Bahan Bakar Laboratorium Laboratorium Fisik Laboratorium analitik Laboratorium Penelitian dan Pengembangan Prosedur Analisa Bahan Baku dan Produk Utama Prosedur Analisa Proses dan Produk Samping Prosedur Analisa Air Unit Pengolahan Limbah Keselamatan dan Kesehatan Kerja BAB V MANAJEMEN PERUSAHAAN 5.1 Bentuk Perusahaan Struktur Organisasi Tugas dan Wewenang Pemegang Saham Dewan Komisaris Dewan Direksi Staf Ahli Penelitian dan Pengembangan (Litbang) Kepala Bagian Kepala Seksi Pembagian Jam Kerja Karyawan Karyawan Non Shift Karyawan Shift commit... to user 74 vi

6 5.5 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) 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 Daftar Pustaka Lampiran vii

7 DAFTAR TABEL Tabel 1.1 Data Impor Butena-1 Tahun Tabel 1.2 Pabrik Penghasil Butena-1 di Dunia... 3 Tabel 1.3 Pemilihan Proses... 7 Tabel 2.1 Data Konstanta Kesetimbangan Reaksi dan Energi Gibbs Standar. 18 Tabel 2.2 Neraca Massa Tee Tabel 2.3 Neraca Massa Reaktor Tabel 2.4 Neraca Massa Separator Tabel 2.5 Neraca Massa Menara Distilasi Tabel 2.6 Neraca Massa Menara Distilasi Tabel 2.7 Neraca Massa Total Tabel 2.8 Neraca Panas Reaktor Tabel 2.9 Neraca Panas Furnace Tabel 2.10 Neraca Panas Condenser Parsial Tabel 2.11 Neraca Panas Menara Distilasi 1 (T-02) Tabel 2.12 Neraca Panas Menara Distilasi 2 (T-03) Tabel 2.13 Neraca Panas Total Tabel 3.1 Spesifikasi Tangki Tabel 3.2 Spesifikasi Reaktor Tabel 3.3 Spesifikasi Separator Tabel 3.4 Spesifikasi Furnace Tabel 3.5 Spesifikasi Menara Distilasi Tabel 3.6 Spesifikasi Condenser Tabel 3.7 Spesifikasi Reboiler Tabel 3.8 Spesifikasi Accumulator Tabel 3.9 Spesifikasi Heat Exchanger Tabel 3.10 Spesifikasi Pompa Tabel 3.11 Spesifikasi Compressor Tabel 4.1 Kebutuhan Air Pendingin Tabel 4.2 Kebutuhan Air Umpan Boiler viii

8 Tabel 4.3 Kebutuhan Air Konsumsi Umum dan Sanitasi Tabel 4.4 Kebutuhan Listrik untuk Keperluan Proses dan Utilitas Tabel 4.5 Jumlah Lumen Berdasarkan Luas Bangunan Tabel 4.6 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 Expense Tabel 6.8 Analisis Kelayakan ix

9 DAFTAR GAMBAR Gambar 1.1 Grafik Impor Butena-1 di Indonesia... 3 Gambar 1.2 Gambar Pemilihan Lokasi Pabrik... 6 Gambar 2.1 Diagram Alir Proses Gambar 2.2 Diagram Alir Kualitatif Gambar 2.3 Diagram Alir Kuantitatif Gambar 2.4 Tata Letak Pabrik Gambar 2.5 Tata Letak Peralatan Proses Gambar 4.1 Skema Pengolahan Air dari PT KTI Gambar 5.1 Struktur Organisasi Pabrik Butena Gambar 6.1 Grafik Linierisasi Indeks Harga Gambar 6.2 Grafik Analisis Kelayakan x

10 INTISARI Annisa Shanti Rahmani dan Fitri Rista Riana, 2015, Prarancangan Pabrik Butena-1 dengan Proses Dehidrogenasi n-butana Kapasitas Ton/Tahun, Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret, Surakarta Butena-1 merupakan senyawa olefin yang sering dimanfaatkan sebagai bahan utama pembuatan polybutena-1 dan co-monomer (campuran) dalam pembuatan polyethylene jenis High Density Polyethylene (HDPE) dan Linier Low Density Polyethylene (LLDPE). Untuk memenuhi kebutuhan dalam negeri, maka dirancang pabrik butena-1 dengan kapasitas ton/tahun dengan bahan baku n-butana ton/tahun. Dengan memperhatikan beberapa faktor, seperti faktor penyediaan bahan baku, transportasi, tenaga kerja, pemasaran, serta utilitas, maka lokasi pabrik yang strategis adalah di Kawasan Industri Cilegon, Banten. Peralatan proses antara lain kompresor, furnace, reaktor, condenser parsial, separator, menara distilasi, heat exchanger, valve, dan pompa. Butena-1 dihasilkan dari reaksi dehidrogenasi n-butana dalam Reaktor Fixed Bed Multitube pada kondisi nonisotermal nonadiabatik pada suhu o C dan tekanan 1,5 atm dengan konversi sebesar 50%. Reaksi berlangsung secara endotermis sehingga memerlukan pemanas (flue gas). Pemurnian butena-1 menggunakan separator dan menara distilasi agar diperoleh butena-1 dengan kemurnian 99%. Utilitas yang butuhkan berupa air, steam, listrik, bahan bakar, udara tekan dan unit pengolahan limbah. Kebutuhan air sebesar ,4 kg/tahun atau 5,51 kg/kg produk, kebutuhan steam sebesar ,4 kg/tahun atau 1,01 kg/kg produk, kebutuhan listrik sebesar 900 kwh atau 0,12 kwh/kg produk, kebutuhan bahan bakar IDO sebesar ,47 L/tahun atau 8,96x10-4 L/kg produk dan kebutuhan udara tekan sebesar m 3 /tahun atau 8,98x10-3. Terdapat 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. Karyawan berjumlah 187 orang dibagi berdasarkan sistem jam kerja yang terdiri dari karyawan shift dan non shift. Hasil analisis ekonomi terhadap prarancangan pabrik butena-1 diperoleh modal tetap sebesar Rp ,61 dan modal kerjanya sebesar Rp ,81. Biaya produksi total per tahun sebesar Rp ,09. Hasil analisis kelayakan menunjukkan ROI sebelum pajak 59,05% dan setelah pajak 44,29%, POT sebelum pajak 1,49 tahun dan setelah pajak 1,91 tahun, BEP 41,14%, SDP 31,17% dan DCF sebesar 20,29%. Berdasar analisis ekonomi dapat disimpulkan bahwa pendirian pabrik butena-1 dengan kapasitas ton/tahun layak dipertimbangkan untuk direalisasikan pembangunannya. xi