PRA RANCANGAN PABRIK PEMBUATAN ASAM AKRILAT DENGAN OKSIDASI PROPILEN DENGAN KAPASITAS PRODUKSI 100.000 TON/TAHUN TUGAS AKHIR Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan Ujian Sarjana Teknik Kimia Oleh IRZA MENKA DEVILIANY KABANN NIM : 080405026 DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERAA UTARAA MEDAN 2013
KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis ucapkan ke hadirat Tuhan Yang Maha Kuasa atas berkat dan rahmatnya penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir yang berjudul: Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Asam Akrilat dengan Oksidasi Propilen dengan kapasitas 100.000 ton/tahun. Tugas akhir ini disusun untuk melengkapi tugas-tugas dan merupakan salah satu syarat untuk mengikuti ujian sarjana pada Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik,. Dalam menyelesaikan tugas akhir ini penulis banyak menerima bantuan, bimbingan dan dukungan dari berbagai pihak, oleh karena itu penulis mengucapkan terima kasih kepada : 1. Bapak Dr. Eng Ir. Irvan, M.Si., selaku dosen pembimbing penyusunan tugas akhir ini 2. Bapak Ir. Bambang Trisakti, MT.,selaku co-dosen pembimbing penyusunan tugas akhir ini. 3. Ibu Ir. Renita Manurung, MT., Koordinator Tugas Akhir Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, 4. Bapak Dr.Eng Ir. Irvan, M.Si, Ketua Jurusan Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, 5. Ibu Dr. Ir. Fatimah, MT., Sekretaris Jurusan Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, 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 pada penulisan berikutnya. Semoga laporan ini dapat bermanfaat bagi kita semua. Medan, Oktober 2013 Penulis,
I N T I S A R I (Irza Menka Deviliany Kaban) Salah satu sektor industri yang berkembang cukup pesat di dunia saat ini yaitu industri Petrokima yang memproduksi asam akrilat. Permintaan global untuk asam akrilat mentah diperkirakan tumbuh pada 4,8% per tahun selama 2010-2015. Indonesia masih mengandalkan produk impor untuk mencukupi kebutuhan domestik dalam konsumsi asam akrilat tersebut. Hal ini dikarenakan sampai sekarang hanya ada satu pabrik asam akrilat di dalam negeri yaitu PT. Nippon Shokubai yang berkapasitas 60.000 ton per tahun. Dengan minimnya produksi asam akrilat di Asia Tenggara dan sekitarnya termasuk di dalam negeri Indonesia mengakibatkan berbagai aplikasi produk turunan asam akrilat diimpor dari Cina, Jepang, dan Korea Selatan. Dan mengingat di Indonesia, terkhusus Pertamina telah memproduksi bahan baku berupa propilen dalam jumlah yang cukup besar di tahun 2013 untuk pembuatan asam akrilat ini sehingga hal ini mendorong untuk dibuatnya suatu pra rancangan pabrik pembuatan asam akrilat dengan tujuan mencukupi kebutuhan domestik dan mancanegara. Asam akrilat diproduksi 100.000 ton/tahun dengan 300 hari kerja dalam 1 tahun. Lokasi pabrik direncanakan di Indramayu, Jawa Barat dengan luas areal 18.118 m 2, tenaga kerja yang dibutuhkan berjumlah 175 orang dengan bentuk badan usaha Perseroan Terbatas (PT) yang dipimpin oleh seorang direktur dengan struktur organisasi sistem garis dan staf. Hasil analisa ekonomi Pabrik Pembuatan Asam Akrilat ini adalah sebagai berikut : Total Modal Investasi : Rp 906.499.818.501,- Total Biaya Produksi : Rp 1.860.245.233.143,- Hasil Penjualan : Rp 2.303.556.965.721,- Laba Bersih : Rp 308.819.121.740,- Profit Margin (PM) : 19,1484 % Break Even Point (BEP) : 53,8710 % Return on Investment (ROI) : 34,0690 % Pay Out Time (POT) : 2,93 tahun Return on Network (RON) : 56,7818 % Internal Rate of Return (IRR): 37,493 Dari hasil analisa aspek ekonomi dapat disimpulkan bahwa pabrik asam akrilat dengan kapasitas produksi 100.000 ton/tahun ini layak untuk didirikan.
DAFTAR ISI Halaman KATA PENGANTAR... i INTISARI... iii DAFTAR ISI... iii DAFTAR GAMBAR... vii DAFTAR TABEL... viii BAB I PENDAHULUAN... I-1 1.1 Latar Belakang... I-1 1.2 Perumusan Masalah... I-2 1.3 Tujuan Pra Rancangan... I-2 1.4 Manfaat Pra Rancangan... I-3 BAB II TINJAUAN PUSTAKA... II-1 2.1 Asam Akrilat... II-1 2.2 Proses-Proses Umum Pembuatan Asam Akrilat... II-1 2.3 Sifat-Sifat Bahan Baku dan Produk... II-2 2.3.1 Sifat-Sifat Bahan Baku... II-2 2.3.2 Sifat-Sifat Produk... II-4 2.4 Pemilihan Proses... II-6 2.5 Deskripsi Proses... II-7 BAB III NERACA MASSA... III-1 BAB IV NERACA ENERGI... IV-1 BAB V SPESIFIKASI PERALATAN... V-1 BAB VI INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA... VI-1 6.1 Instrumentasi... VI-1 6.2 Elemen-Elemen Sistem Pengendalian Proses... VI-4 6.2.1 Proses... VI-4 6.2.2 Pengukuran... VI-4 6.2.3 Evaluasi... VI-5
6.2.4 Pengendalian... VI-5 6.3 Tujuan Pengendalian... VI-5 6.4 Keselamatan dan Kesehatan Kerja... VI-8 6.5 Keselamatan Kerja pada Pabrik Pembuatan Asam Akrilat... VI-9 6.5.1 Pencegahan terhadap Kebakaran dan Peledakan... VI-9 6.5.2 Peralatan Perlindungan Diri... VI-11 6.5.3 Keselamatan Kerja terhadap Listrik... VI-11 6.5.4 Pencegahan terhadap Gangguan Kesehatan... VI-12 6.5.5 Pencegahan terhadap Bahaya Mekanis... VI-12 BAB VII UTILITAS... VII-1 7.1 Kebutuhan Uap (Steam)... VII-1 7.2 Kebutuhan Air... VII-2 7.3 Unit Pengolahan Air... VII-5 7.4 Kebutuhan Listrik... VII-12 7.5 Kebutuhan Bahan Bakar... VII-14 7.6 Unit Pengolahan Limbah... VII-15 7.7 Spesifikasi Peralatan Pengolahan Limbah... VII-22 7.8 Unit Pengolahan Limbah... VII-22 7.9 Spesifikasi Peralatan Utilitas... VII-24 7.10 Spesifikasi Peralatan Pengolahan Limbah Cair... VII-35 BAB VIII LOKASI DAN TATA LETAK PABRIK... VIII-1 8.1 Lokasi Pabrik... VIII-1 8.2 Tata Letak Pabrik... VIII-3 8.3 Perincian Luas Tanah... VIII-4 BAB IX ORGANISASI DAN MANAJEMEN PERUSAHAAN... IX-1 9.1 Pengertian Organisasi dan Manajemen... IX-1 9.2 Bentuk Struktur Organisasi... IX-1 9.2.1 Bentuk Organisasi Garis... IX-2 9.2.2 Bentuk Organisasi Fungsionil... IX-2 9.2.3 Bentuk Organisasi Garis dan Staf... IX-3 9.2.4 Bentuk Organisasi Fungsionil dan Staf... IX-3 9.3 Bentuk Badan Usaha... IX-4
9.4 Uraian Tugas, Wewenang, dan Tanggung Jawab... IX-9 9.4.1 Rapat Umum Pemegang Saham (RUPS)... IX-9 9.4.2 Dewan Komisaris... IX-9 9.4.3 Direktur... IX-9 9.4.4 Staf Ahli... IX-10 9.4.5 Sekretaris... IX-10 9.4.6 Manager Produksi... IX-10 9.4.7 Manager Teknik... IX-10 9.4.8 Manager Umum dan Keuangan... IX-11 9.4.9 Manager Pembelian dan Pemasaran... IX-11 9.5 Tenaga Kerja dan Jam Kerja... IX-11 9.5.1 Jumlah dan Tingkat Pendidikan Tenaga Kerja... IX-11 9.5.2 Sistem Penggajian... IX-13 9.5.3 Pengaturan Jam Kerja... IX-14 9.6 Tata Tertib... IX-15 9.7 JAMSOSTEK dan Fasilitas Tenaga Kerja... IX-16 BAB X ANALISIS EKONOMI... X-1 10.1 Modal Investasi... X-1 10.1.1 Modal Investasi Tetap (MIT)... X-1 10.1.2 Modal Kerja / Working Capital (WC)... X-3 10.1.3 Biaya Tetap (Fixed Cost)... X-4 10.1.4 Biaya Variabel (Variabel Cost)... X-5 10.2 Total Penjualan... X-5 10.3 Bonus Perusahaan... X-5 10.4 Perkiraan Rugi/Laba Usaha... X-5 10.5 Analisa Aspek Ekonomi... X-5 10.5.1 Profit Margin (PM)... X-5 10.5.2 Break Even Point (BEP)... X-6 10.5.3 Return on Investment (ROI)... X-6 10.5.4 Pay Out Time (POT)... X-7 10.5.5 Return on Network (RON)... X-7 10.5.6 Internal Rate of Return (IRR)... X-7
BAB XI KESIMPULAN DAN SARAN... XI-1 11.1 Kesimpulan... XI-1 11.2 SARAN... XI-1 DAFTAR PUSTAKA... xii LAMPIRAN A PERHITUNGAN NERACA MASSA... LA-1 LAMPIRAN B PERHITUNGAN NERACA ENERGI... LB-1 LAMPIRAN C PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN... LC-1 LAMPIRAN D PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN UTILITAS... LD-1 LAMPIRAN E PERHITUNGAN ASPEK EKONOMI... LE-1 LAMPIRAN F MATERIAL SAFETY DATA SHEET... LF-1
DAFTAR GAMBAR Gambar 1.1 Konsumsi Dunia untuk Asam Akrilat Tahun 2010... I-1 Gambar 6.1 Empat Elemen pada Sistem Pengendalian... VI-4 Gambar 8.1 Tata Letak Pabrik Pembuatan Asam Akrilat... VIII-6 Gambar 9.1 Bagan Struktur Organisasi Perusahaan Pabrik... IX-18 Gambar LD-1 Sketsa Sebagian Bar Screen (dilihat dari atas)... LD-2 Gambar LD-2 Grafik Entalpi dan Temperatur Cairan pada Cooling Tower... LD-80 Gambar LD-3 Kurva Hy terhadap 1/(Hy* Hy)... LD-81
DAFTAR TABEL Tabel 1.1 Kebutuhan Impor Asam Akrilat di Indonesia... I-2 Tabel 3.1 Neraca Massa Splitter (S-101)... III-1 Tabel 3.2 Neraca Massa Mixing Point I (M-101)... III-1 Tabel 3.3 Neraca Massa Reaktor Oksidasi I (R-101)... III-2 Tabel 3.4 Neraca Massa KO Drum I (SP-101)... III-2 Tabel 3.5 Neraca Massa Mixing Point II (M-102)... III-3 Tabel 3.6 Neraca Massa Reaktor Oksidasi II (R-102)... III-3 Tabel 3.7 Neraca Massa KO Drum II (SP-102)... III-4 Tabel 3.8 Neraca Massa Menara Destilasi (D-101)... III-4 Tabel 3.9 Neraca Massa Kondensor (CD-01)... III-5 Tabel 3.10 Neraca Massa Reboiler (RB-01)... III-5 Tabel 3.11 Neraca Massa Menara Destilasi (D-102)... III-5 Tabel 3.12 Neraca Massa Kondensor (CD-02)... III-6 Tabel 3.13 Neraca Massa Reboiler (RB-02)... III-6 Tabel 4.1 Neraca Panas E-101... IV-1 Tabel 4.2 Neraca Panas R-101... IV-1 Tabel 4.3 Neraca Panas E-102... IV-1 Tabel 4.4 Neraca Panas E-103... IV-1 Tabel 4.5 Neraca Panas R-102... IV-2 Tabel 4.6 Neraca Panas E-104... IV-2 Tabel 4.7 Neraca Panas E-105... IV-2 Tabel 4.8 Neraca Panas CD-101... IV-2 Tabel 4.9 Neraca Panas RB-101... IV-3 Tabel 4.10 Neraca Panas CD-102... IV-3 Tabel 4.11 Neraca Panas RB-102... IV-3 Tabel 4.12 Neraca Panas E-106... IV-3 Tabel 4.13 Neraca Panas E-107... IV-3 Tabel 6.1 Daftar Penggunaan Instrumentasi pada Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Asam Akrilat dari Propilen... VI-6 Tabel 6.2 Jumlah Peralatan Pencegahan Kebakaran... VI-11
Tabel 6.3 Jumlah Peralatan Perlindungan... VI-14 Tabel 7.1 Kebutuhan Uap Sebagasi Media Pemanas... VII-1 Tabel 7.2 Kebutuhan Air Pendingin pada Alat... VII-2 Tabel 7.3 Pemakaian Air Untuk Berbagai Kebutuhan... VII-4 Tabel 7.4 Kualitas Air Sungai Citarum, Jawa Barat... VII-5 Tabel 7.5 Kebutuhan Daya pada Unit Proses... VII-13 Tabel 7.6 Kebutuhan Daya pada Unit Utilitas... VII-13 Tabel 7.7 Spesifikasi Pompa Limbah... VII-22 Tabel 8.1 Perincian Luas Tanah... VIII-5 Tabel 9.1 Informasi Acuan untuk Memilih PT, CV, atau Firma... IX-4 Tabel 9.2. Jumlah Tenaga Kerja Beserta Tingkat Pendidikannya... IX-12 Tabel 9.3 Perincian Gaji Karyawan... IX-13 Tabel 9.4 Pembagian Kerja Shift Tiap Regu... IX-15 Tabel LA-1 Konstansta Antoine Komponen... LA-11 Tabel LA-2 Trial Titik Didih Umpan Kolom Destilasi... LA-11 Tabel LA-3 Laju Alir Setiap Alur... LA-12 Tabel LA-4 Trial Titik Embun Destilat Kolom Destilasi... LA-13 Tabel LA-5 Trial Titik Gelembung Bottom Kolom Destilasi... LA-13 Tabel LA-6 Cek Pemilihan LK dan HK... LA-14 Tabel LA-7 Omega Poin Destilasi... LA-15 Tabel LA-8 Komposisi Komponen Destilat... LA-16 Tabel LA-9 Neraca Massa Kondensor (CD-01)... LA-17 Tabel LA-10 Komposisi Komponen Bottom... LA-18 Tabel LA-11 Neraca Massa Reboiler (RB-01)... LA-19 Tabel LA-12 Konstanta Antoine Komponen... LA-20 Tabel LA-13 Trial Titik Didih Umpan Kolom Destilasi... LA-21 Tabel LA-14 Laju Alir Setiap Alur... LA-21 Tabel LA-15 Trial Titik Embun Destilat Kolom Destilasi... LA-22 Tabel LA-16 Trial Titik Gelembung Bottom Kolom Destilasi... LA-22 Tabel LA-17 Cek Pemilihan LK dan HK... LA-23 Tabel LA-18 Omega Poin Destilasi... LA-24 Tabel LA-19 Komposisi Komponen Destilat... LA-25
Tabel LA-20 Neraca Massa Kondensor (CD-02)... LA-26 Tabel LA-21 Komposisi Komponen Bottom... LA-27 Tabel LA-22 Neraca Massa Reboiler (Rb-02)... LA-28 Tabel LB-1 Nilai Konstanta a, b, c, d dan e untuk Perhitungan Cp Gas... LB-1 Tabel LB-2 Nilai Konstanta a, b, c, d dan e untuk Perhitungan Cp Cairan... LB-2 Tabel LB-3 Data Panas Laten... LB-2 Tabel LB-4 Data Panas Pembentukan Standar... LB-2 Tabel LC-1 Kondisi Umpan Masuk Knock Out Drum... LC-29 Tabel LC-2 Viskositas Bahan Keluar Knock Out Drum... LC-32 Tabel LC-3 Kondisi Umpan Masuk Knock Out Drum... LC-44 Tabel LC-4 Viskositas Bahan Keluar Knock Out Drum... LC-47 Tabel LC-5 Komposisi Bahan pada Alur Vd Menara Destilasi (D-101)... LC-56 Tabel LC-6 Komposisi Bahan pada Alur Lb Menara Destilasi (D-101)... LC-56 Tabel LC-7 Viskositas Bahan Keluar Accumulator (AC-101)... LC-67 Tabel LC-8 Viskositas Bahan Keluar Destilasi I(D-101)... LC-69 Tabel LC-9 Viskositas Bahan Keluar Destilasi I(D-101)... LC-76 Tabel LC-10 Komposisi Bahan pada Alur Vd Menara Destilasi (D-102)... LC-86 Tabel LC-11 Komposisi Bahan pada Alur Lb Menara Destilasi (D-102)... LC-86 Tabel LC-12 Viskositas Bahan Keluar Accumulator (AC-102)... LC-96 Tabel LC-13 Viskositas Bahan Keluar Destilasi I(D-102)... LC-99 Tabel LC-14 Viskositas Bahan Keluar Destilasi I(D-102)... LC-106 Tabel LD-1 Perhitungan Entalpi dalam Penentuan Tinggi Menara Pendingin... LD-71 Tabel LE-1 Estimasi Perincian Harga Bangunan... LE-2 Tabel LE-2 Estimasi Harga Peralatan non-impor... LE-3 Tabel LE-3 Estimasi Harga Peralatan Proses Terangkai... LE-4 Tabel LE-4 Estimasi Harga Peralatan Utilitas Pengolahan Air-non Impor... LE-5 Tabel LE-5 Estimasi Harga Peralatan Utilitas Terangkai... LE-5 Tabel LE-6 Estimasi Harga Peralatan Pengolahan Limbah Cair-Terangkai... LE-6 Tabel LE-7 Harga Index Marshall dan Swift... LE-7 Tabel LE-8 Estimasi Harga Peralatan Proses-Impor... LE-9 Tabel LE-9 Estimasi Harga Peralatan Utilitas-Impor... LE-10
Tabel LE-10 Estimasi Harga Peralatan Pengolahan Limbah... LE-10 Tabel LE-11 Rangkuman Total Harga Peralatan dan Jumlah Peralatan... LE-10 Tabel LE-12 Biaya Sarana Transportasi... LE-13 Tabel LE-13 Perincian Gaji Karyawan... LE-16 Tabel LE-14 Perincian Biaya Kas... LE-18 Tabel LE-15 Perincian Modal Kerja... LE-20 Tabel LE-16 Aturan Depresiasi Sesuai UU Republik Indonesia No. 17 Tahun 2000... LE-21 Tabel LE-17 Perhitungan Biaya Depresiasi... LE-22