TUGAS AKHIR PRARANCANGAN PABRIK METIL TERSIER BUTIL ETER DARI METANOL DAN ISOBUTILENA KAPASITAS 60.000 TON / TAHUN Disusun Oleh : Agatha Prastika Kusumaningrum ( I 0512003) Fransisca Anita Sukamto ( I 0512022) PROGRAM STUDI SARJANA TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2016 i
LEMBAR PENGESAHAN TUGAS AKHIR PRARANCANGAN PABRIK METIL TERSIER BUTIL ETER DARI METANOL DAN ISOBUTILENA KAPASITAS 60.000 TON/TAHUN Oleh : Agatha Prastika Kusumaningrum I 0512003 Fransisca Anita Sukamto I 0512022 Pembimbing II Pembimbing I Dr. Sunu Herwi Pranolo NIP. 19690316 199802 1 001 Ir. Paryanto, M.S. NIP. 19580425 198601 1 001 Dipertahankan di depan tim penguji : 1. Dr. Adrian Nur, S.T., M.T. NIP. 19730108 200012 1 001 2. Wusana Agung W., S.T., M.T. NIP. 19801005 200501 1 001 1.. 2.... Kepala Program Studi Sarjana Teknik Kimia Dr. Margono S.T., M.T. NIP. 19681107 199702 1 001 ii
KATA PENGANTAR Segala puji syukur kepada Tuhan Yesus Kristus, karena karunia kasih-nya, penulis dapat menyelesaikan penyusunan laporan ini. Dalam penyusunan laporan, penulis ingin mengucapkan terimakasih kepada: 1. Kedua orang tua dan keluarga atas dukungan, doa, materi, dan semangat yang senantiasa diberikan tanpa kenal lelah. 2. Bapak Dr. Margono, S.T., M.T. selaku Ketua Program Studi S1 Teknik Kimia FT UNS. 3. Bapak Ir. Paryanto, M.S. dan Dr. Sunu Herwi Pranolo selaku Dosen Pembimbing I dan II atas bimbingan dan bantuan beliau. 4. Ibu Dr. Sperisa Distantina, S.T., M.T. dan Bapak Mujtahid Kaavessina, S.T.,M.T, Ph.D selaku pembimbing akademik. 5. Dosen, laboran, dan administrasi Program Studi S1 Teknik Kimia, atas ilmu, arahan, dan bantuan yang diberikan. 6. Teman-teman mahasiswa Teknik Kimia 2012 UNS khususnya Adel, Fitri, Dian, Dewi, Fahmi, Bagus, Kukuh, Andri, Hafid, Vesa, Udin, Tomi, Fitra, dan Audi untuk semangatnya. Penulis menyadari kemungkinan laporan ini belum sempurna. Oleh karena itu, diharapkan saran dan kritik yang membangun. Semoga laporan ini dapat bermanfaat bagi penulis dan pembaca. Surakarta, Juli 2016 Penulis iii
KATA PENGANTAR Segala puji syukur kepada Tuhan YME, karena karunia kasih-nya, penulis dapat menyelesaikan penyusunan laporan ini. Dalam penyusunan laporan, penulis ingin mengucapkan terimakasih kepada: 1. Kedua orang tua dan keluarga atas dukungan, doa, materi, dan semangat yang senantiasa diberikan tanpa kenal lelah. 2. Bapak Dr. Margono, S.T., M.T. selaku Ketua Program Studi S1 Teknik Kimia FT UNS. 3. Bapak Ir. Paryanto, M.S. dan Dr. Sunu Herwi Pranolo selaku Dosen Pembimbing I dan II atas bimbingan dan bantuan beliau. 4. Ibu Dr. Sperisa Distantina, S.T., M.T. dan Bapak Mujtahid Kaavessina, S.T.,M.T, Ph.D selaku pembimbing akademik. 5. Teman-teman mahasiswa Teknik Kimia 2012 UNS khususnya Adel, Fitri, Dian, Rifka, Sifa, Fahmi, Bagus, Kukuh, Andri, Udin, Tomi, Fitra, dan Audi untuk semangatnya. Penulis menyadari kemungkinan laporan ini belum sempurna. Oleh karena itu, diharapkan saran dan kritik yang membangun. Semoga laporan ini dapat bermanfaat bagi penulis dan pembaca. Surakarta, Juni 2016 Penulis iii
DAFTAR ISI Halaman Judul... i Lembar Pengesahan... ii Kata Pengantar... iii Daftar Isi... iv Daftar Tabel... vi Daftar Gambar... vii Intisari... viii BAB I PENDAHULUAN... 1 I.1. Latar Belakang Pendirian Pabrik... 1 I.2. Kapasitas Rancangan... 2 I.3. Pemilihan Lokasi Pabrik... 5 I.4. Tinjauan Pustaka... 7 BAB II DESKRIPSI PROSES... 11 II.1. Spesifikasi Bahan Baku, Bahan Pendukung, dan Produk... 11 II.2. Konsep Proses... 13 II.3. Diagram Alir Proses dan Tahapan Proses... 17 II.4. Lay Out Pabrik dan Peralatan Proses... 24 BAB III SPESIFIKASI ALAT PROSES... 27 BAB IV UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM... 35 BAB V MANAJEMEN PERUSAHAAN... 45 BAB VI ANALISA EKONOMI... 53 iv
DAFTAR PUSTAKA... 56 LAMPIRAN A SIFAT FISIS BAHAN... 58 LAMPIRAN B NERACA MASSA... 62 LAMPIRAN C NERACA PANAS... 70 LAMPIRAN D PERANCANGAN REAKTOR... 75 LAMPIRAN E ANALISA EKONOMI... 98 v
DAFTAR TABEL Tabel I.1. Perkembangan Data Impor MTBE di Indonesia... 2 Tabel I.2. Data Pabrik Penghasil Metil Tersier Butil Eter di Dunia... 4 Tabel I.3. Faktor Pemilihan Lokasi Pabrik... 5 Tabel I.4. Kelebihan dan Kekurangan Proses Pembuatan MTBE... 7 Tabel II.1. Harga ΔHº f Masing-masing Komponen... 16 Tabel II.2. Harga ΔGº f Masing-masing Komponen... 16 Tabel II.3. Neraca Massa Total... 20 Tabel III.1. Spesifikasi Reaktor... 27 Tabel III.2. Spesifikasi Menara Distilasi... 28 Tabel III.3. Spesifikasi Condenser... 29 Tabel III.4. Spesifikasi Reboiler... 30 Tabel III.5. Spesifikasi Heater dan Cooler... 31 Tabel III.6. Spesifikasi Pompa... 32 Tabel III.7. Spesifikasi Tangki... 33 Tabel IV.1. Kebutuhan Listrik untuk Proses dan Utilitas... 38 Tabel IV.2. Total Kebutuhan Daya Listrik Pabrik... 39 Tabel IV.3. Spesifikasi Boiler... 40 Tabel V.1. Perincian Kualifikasi, Jumlah, dan Gaji Karyawan Non Shift... 49 Tabel V.2. Perincian Kualifikasi, Jumlah, dan Gaji Karyawan Shift... 50 Tabel V.3. Jadwal Regu Shift... 52 vi
DAFTAR GAMBAR Gambar I.1. Peta Lahan Pendirian Pabrik Metil Tersier Butil Eter... 6 Gambar II.1. Diagram Alir Kualitatif... 21 Gambar II.2. Diagram Alir Kuantitatif... 22 Gambar II.3. Diagram Alir Proses... 23 Gambar II.4. Tata Ruang Pabrik... 25 Gambar II.5. Tata Letak Alat Proses... 26 Gambar IV.1. Pengolahan Air Proses dan Sanitasi... 37 Gambar V.1. Struktur Organisasi Perusahaan.... 47 Gambar VI.2. Grafik Analisa Kelayakan... 55 vii
INTISARI Agatha Prastika K. dan Fransisca Anita S., 2016, Prarancangan Pabrik Metil Tersier Butil Eter dari Metanol dan Isobutilena Kapasitas 60.000 Ton/Tahun, Program Studi S1 Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret, Surakarta Pabrik Metil Tersier Butil Eter dengan kapasitas 60.000 ton/tahun direncanakan didirikan di kawasan industri Bontang, pada tahun 2018 dan beroperasi pada tahun 2020 dengan bahan baku metanol sebanyak 39014,633 ton/tahun, dengan kebutuhan spesifik metanol 0,65 ton/ton produk diperoleh dari PT. Kaltim Metanol Industri, Bontang dan isobutilena sebanyak 23061,179 ton/tahun, dengan kebutuhan spesifik isobutilena 0,384 ton/ton produk diperoleh dari Linan Euro-China Co. Ltd, China. Pabrik beroperasi selama 24 jam per hari dan 330 hari per tahun dengan waktu shut down 1 bulan. Reaksi pembentukan Metil Tersier Butil Eter berlangsung menurut reaksi eterifikasi isobutilena dan methanol dengan Amberlyst 15 sebagai katalis. Reaksi fase cair di dalam reaktor jenis fixed bed adiabatic pada suhu 333,15-338,43 K dan tekanan 6,06 bar. Reaksi bersifat eksotermis dengan konversi 95%. Produk keluar reaktor dimurnikan secara berturut-turut pada menara distilasi MD-01 dan menara distilasi MD-02. Produk Metil Tersier Butil Eter diperoleh pada hasil atas menara distilasi MD-02 dengan kemurnian 99,9% (w/w). Kebutuhan utilitas meliputi air sebanyak 60,59 m 3 /ton produk, steam sebanyak 1,04 ton/ton produk, udara tekan sebanyak 5,92 m 3 /ton produk, listrik sebesar 21,97 kwh/ton produk, bahan bakar batu bara sebesar 0,1 ton/ton produk, dan bahan bakar IDO sebesar 2,37 L/ton produk. Pabrik juga didukung laboratorium yang mengontrol mutu bahan baku, produk, dan air, serta bagian Kesehatan dan Keselamatan Kerja (K3) meliputi pencegahan terhadap bahaya kebakaran, mekanik, listrik, dan bahaya terhadap kesehatan manusia. Bentuk perusahaan adalah Perseroan Terbatas (PT) dengan struktur organisasi fungsional. Jumlah kebutuhan tenaga kerja sebanyak 136 orang, yaitu karyawan non-shift dan karyawan shift. Harga jual Metil Tersier Butil Eter adalah Rp. 19.582,-/kg dan harga bahan baku isobutilena adalah Rp. 13.505,-/kg dan metanol adalah Rp. 3.646,-/kg. Hasil analisis ekonomi prarancangan pabrik diperoleh besarnya return on investment sebelum dan sesudah pajak adalah 48,64% dan 36,48%, pay out time sebelum dan sesudah pajak adalah 1,71 tahun dan 2,15 tahun, break even point (BEP) sebesar 48,48%, serta shut down point (SDP) sebesar 34,71%, dan discounted cash flow (DCF) sebesar 27,57%. Berdasarkan analisa ekonomi dapar disimpulkan bahwa pabrik Metil Tersier Butil Eter ini layak didirikan. Saran yang perlu diperhatikan adalah metanol dibuat berlebih agar dapat mendorong reaksi bergerak ke arah produk. viii