PRA RANCANGAN PABRIK PEMBUATAN METANOL DENGAN PROSES GASIFIKASI BATUBARA DENGAN KAPASITAS 70.000 TON/Tahun TUGAS AKHIR Diajukan untuk memenuhi persyaratan Ujian Sarjana Teknik Kimia Oleh : STEPHANIE 030405035 DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2008
LEMBAR PENGESAHAN PRA RANCANGAN PABRIK PEMBUATAN METANOL DENGAN PROSES GASIFIKASI BATUBARA DENGAN KAPASITAS 70.000 Ton/Tahun TUGAS AKHIR Diajukan untuk memenuhi persyaratan Ujian Sarjana Teknik Kimia Oleh : STEPHANIE 030405035 Diketahui/disetujui Koordinator TA Diketahui/disetujui Dosen Pembimbing I Diketahui / disetujui Dosen Pembimbing II (Dr.Eng.Ir.Irvan, MSi) NIP : 132 126 842 (Ir. Indra Surya, MSc) NIP : 131 836 666 ( Ir. Kartini Noorhafni, MT) NIP : 131 945 807 DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2008
INTISARI Methanol merupakan salah satu senyawa yang dapat digunakan sebagai bahan baku lem kayu lapis dan pencampur bahan bakar minyak. Indonesia sendiri hanya memilki satu pabrik metanol, sehingga kebutuhan metanol dalam negri harus di impor. Pembuatan metanol dalam perancangan pabrik ini, menggunakan bahan baku dari batubara yang di gasifikasi menjadi gas Hidrogen dan Karbonmonoksida yang mana merupakan bahan baku pembuatan metanol. Metanol yang diproduksi 70.000 ton/tahun dengan 330 hari kerja dalam 1 tahun dengan menggunakan bahan baku batubara 75.080,5286 ton/tahun. Lokasi pabrik direncanakan di daerah Mariana, Musi Banyuasin, Sumatera Selatan dengan luas daerah 17.200 m 2, tenaga kerja yang dibutuhkan berjumlah 193 orang dengan bentuk badan usaha Perseroan Terbatas (PT) yang dipimpin oleh seorang direktur utama dengan struktur organisasi sistem garis. Hasil analisa ekonomi Pabrik Metanol adalah sebagai berikut : Modal Investasi : Rp 3.159.552.438.000,- Biaya Produksi per tahun : Rp 1.486.442.571.000,- Hasil Jual Produk per tahun : Rp. 2.188.147.500.000,- Laba Bersih per tahun : Rp 500.618.124.000,- Profit Margin : 31,91 % Break Event Point : 60 % Return of Investment : 21,04 % Pay Out Time : 4,75 tahun Return on Network : 26,41 % Internal Rate of Return : 34,42 % Dari hasil analisa aspek ekonomi dapat disimpulkan bahwa pabrik pembuatan metanol dari batubara dengan proses gasifikasi ini layak untuk didirikan.
KATA PENGANTAR Rasa Hormat dan Syukur penulis naikkan ke hadirat Tuhan Yang Maha Kuasa atas kasih dan perkenaannya penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir yang berjudul: PRA RANCANGAN PABRIK PEMBUATAN METANOL DARI BARUBARA DENGAN PROSES GASIFIKASI KAPASITAS PRODUKSI 70.000 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. Ibu Ir. Renita Manurung, MT., Ketua Jurusan Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, 2. Bapak M. Hendra Ginting, ST. MT., Sekretaris Jurusan Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, 3. Bapak Dr.Eng Ir. Irvan, M.Si, Koordinator Tugas Akhir Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik,. 4. Bapak Indra Surya, Msc., selaku dosen pembimbing dalam penyusunan tugas akhir ini. 5. Ibu Ir. Kartini Noor Hafni, MT., selaku co-dosen pembimbing dalam penyusunan tugas akhir ini. 6. Bapak dan Ibu dosen serta pegawai Program Studi Teknik Kimia, Fakultas Teknik,. 7. Orangtua dan Saudara Penulis, yang telah banyak memberikan dukungan moril dan materil kepada penulis. 8. Partner penulis, Ruth, yang telah memberikan bantuan semaksimal mungkin.
9. Benny, orang yang paling sabar yang selalu memberikan semangat dan bantuan yang tak terkira pada penulis. 10. Teman-teman mahasiswa/i Teknik Kimia terkhusus stambuk 2003 yang telah memberikan banyak dukungan kepada penulis. 11. Sahabat-sahabat seperjuangan penulis; Boby B.S, dan Ennophati. Gass truss!! Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini memiliki kekurangan, untuk itu dibutuhkan saran yang membangun dari semua pihak demi penyempurnaannya. Semoga karya ini dapat bermanfaat bagi pembacanya, terutama mahasiswa/i Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Sumatera Utara. Medan, Desember 2008 Penulis, (Stephanie)
DAFTAR ISI Halaman KATA PENGANTAR...i INTISARI... iii DAFTAR ISI... iv DAFTAR GAMBAR... x DAFTAR TABEL... xi BAB I PENDAHULUAN... I-1 1.1 Latar Belakang... I-1 1.2 Perumusan Masalah... I-2 1.3 Tujuan Pra Rancangan Pabrik... I-2 BAB II TINJAUAN PUSTAKA... II-1 2.1 Sejarah Metanol... II-1 2.2 Gambaran Metanol... II-2 2.3 Gasifikasi Batubara... II-4 2.4 Batubara... II-8 2.5 Sifat - sifat Bahan Baku dan Produk... II-10 2.5.1 Bahan Baku... II-10 2.5.2 Produk... II-10 2.6 Deskripsi Proses... II-17 BAB III NERACA MASSA...III-1 BAB IV NERACA ENERGI... IV-1 BAB V SPESIFIKASI PERALATAN... V-1 5.1 Unit Persiapan Bahan Baku... V-1 5.1.1 Gudang Batubara (F-101)... V-1 5.1.2 Crusher (C-301)... V-1 5.1.3 Bucket Elevator (J-201)... V-2 5.1.4 Belt Conveyor (J-202)... V-2 5.1.5 Gasifier (B-401)... V-2 5.1.6 Kompresor Udara (G501)... V-3 5.1.7 Heater (E-601)... V-3
BAB VI 5.1.8 Membran (G502)... V-3 5.1.9 Tangki Penyimpanan Larutan Monoetanolamin (F-104)... V-4 5.2 Unit Sintesa... V-4 5.2.1 Steam Methane Reformer (R-701)... V-4 5.2.2 Expander (G-504)... V-4 5.2.3 Cooler (E-602)... V-5 5.2.4 Absorber (D-801)... V-5 5.2.5 Exchanger (E-603)... V-6 5.2.6 Cooler (E-604)... V-6 5.2.7 Stripper (D-802)... V-7 5.2.8 Kompresor (G-505)... V-7 5.2.9 Reaktor Metanol (R-702)... V-7 5.2.10 Cyclone (H-11)... V-8 5.2.11 Screw Conveyor (J-203)... V-8 5.2.12 Pompa Absorber (L-901)... V-8 5.2.13 Pompa Stripper (L-902)... V-9 5.2.14 Pompa MEA (L-903)... V-9 5.3 Pemisahan Produk Utama dan Produk Samping... V-9 5.3.1 Kompresor (G-503)... V-9 5.4 Unit Penyempurnaan Produk... V-10 5.4.1 Tangki Penyimpanan Metanol (F-104)... V-10 5.4.2 Kondensor (E-605)... V-10 5.4.3 Separator (D-803)... V-11 INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA... VI-1 6.1 Instrumentasi... VI-1 6.1.1 Tujuan Pengendalian... VI-3 6.1.2 Jenis jenis Pengendalian dan Alat Pengendali (instrumen)... VI-4 6.1.3 Syarat Perancangan Pengendalian... VI-9 6.2 Keselamatan Kerja... VI-15 6.2.1 Defenisi Keselamatan Kerja... VI-15 6.2.2 Jenis jenis Keselamatan... VI-16
6.2.3 Pengukuran Terhadap Keselamatan... VI-16 6.2.4 Hal hal Yang Perlu Diperhatikan dalam Perencanaan Pabrik... VI-17 6.3 Keselamatan Kerja pada Pabrik Pembuatan Metanol... VI-18 6.3.1 Pencegahan Terhadap Bahaya Kebakaran dan Peledakan VI-18 6.3.2 Peralatan Perlindungan Diri... VI-19 6.3.3 Keselamatan Kerja Terhadap Listrik... VI-20 6.3.4 Pencegahan Terhadap Bahaya Mekanis... VI-20 6.3.5 Pencegahan Terhadap Bahaya oleh Karyawan... VI-21 6.3.6 Penyediaan Poliklinik di Lokasi Pabrik... VI-21 6.3.7 Hal hal yang Harus Dilakukan Jika Terjadi Bahaya... VI-21 BAB VII UTILITAS... VII-1 7.1 Kebutuhan Uap (Steam)... VII-1 7.2 Kebutuhan Air Pendingin... VII-2 7.2.1 Screening... VII-5 7.2.2 Pengendapan... VII-5 7.2.3 Klarifikasi... VII-5 7.2.4 Filtrasi... VII-6 7.2.5 Demineralisasi... VII-7 7.2.6 Deaerasi... VII-10 7.3 Kebutuhan Listrik... VII-11 7.4 Spesifikasi Peralatan Utilitas... VII-12 7.4.1 Screening (SC)... VII-14 7.4.2 Pompa Screening (PU-01)... VII-14 7.4.3 Bak Sedimentasi (BS)... VII-14 7.4.4 Pompa Sedimentasi (PU-02)... VII-15 7.4.5 Tangki Pelarutan ALum... VII-15 7.4.6 Pompa Alum... VII-16 7.4.7 Tangki Pelarutan Soda... VII-16 7.4.8 Pompa Soda Abu(PU-04)... VII-16 7.4.9 Clarifier (CL)... VII-17 7.4.10 Pompa Clarifier (PU-05)... VII-17
7.4.11 Sand Filter (SF)... VII-17 7.4.12 Pompa Sand Filter (PU-06)... VII-18 7.4.13 Tangki Utilitas-01 (TU-01)... VII-18 7.4.14 Pompa Cation Exchanger 01 (PU-07)... VII-18 7.4.15 Tangki Pelarutan H 2 SO 4 (TP-03))... VII-18 7.4.16 Pompa H 2 SO 4 (PU-10)... VII-19 7.4.17 Penukar Kation / Cation Exchanger (CE)... VII-19 7.4.18 Pompa Cation Exchanger (PU-11)... VII-20 7.4.19 Tangki Pelarutan Natrium HidroksidA (TP-04)... VII-20 7.4.20 Pompa NaOH (PU-12)... VII-20 7.4.21 Penukar Anion / Anion Exchanger (AE)... VII-21 7.4.22 Pompa Anion / Anion Exchanger (AE)... VII-21 7.4.23 Pompa Tangki Utilitas - 01 (PU-08)... VII-21 7.4.24 Menara Pendingin Air / Water Cooling Tower (CT)... VII-22 7.4.25 Pompa Menara Pendingin Air (PU-16)... VII-22 7.4.26 Tangki Kaporit (TP-05)... VII-22 7.4.27 Pompa Kaporit (PU-14)... VII-23 7.4.28 Pompa Tangki Utilitas 01 (PU-09)... VII-23 7.4.29 Tangki Utilitas -02 (TU-02)... VII-23 7.4.30 Pompa Domestik (PU-15)... VII-24 7.4.31 Daerator (DE)... VII-24 7.4.32 Pompa Deaerator (PU-16).... VII-24 7.4.32 Ketel Uap (KU)... VII-25 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 Areal Pabrik... VIII-4 BAB IX ORGANISASI DAN MANAJEMEN PERUSAHAAN... IX-1 9.1 Organisasi Perusahaan... IX-1 9.1.1 Bentuk Organisasi Garis... IX-2 9.1.2 Bentuk Organisasi Fungsionil... IX-2 9.1.3 Bentuk Organisasi Garis dan Staf... IX-3
9.1.4 Bentuk Organisasi Fungsionil dan Staf... IX-3 9.2 Manajemen Perusahaan... IX-3 9.3 Bentuk Hukum Badan Usaha... IX-4 9.4 Uraian Tugas, Wewenang, dan Tanggung Jawab... IX-6 9.4.1 Rapat Umum Pemegang Saham (RUPS)... IX-6 9.4.2 Dewan komisaris... IX-6 9.4.3 Direktur... IX-6 9.4.4 Staf Ahli... IX-7 9.4.5 Sekretaris... IX-7 9.4.6 Manajer Produksi... IX-7 9.4.7 Manajer Teknik... IX-7 9.4.8 Manajer Umum dan Keuangan... IX-8 9.4.9 Manajer Pembelian dan Pemasaran... IX-8 9.5 Sistem Kerja... IX-8 9.6 Jumlah Karyawan dan Tingkat Pendidikan... IX-10 9.7 Sistem Penggajian... IX-11 9.8 Tata Tertib... IX-13 9.9 JAMSOSTEK dan Fasilitas Tenaga Kerja... IX-14 BAB X ANALISIS EKONOMI... X-1 10.1 Modal Investasi... X-1 10.1.1 Modal Investasi Tetap / Fixed Capital Investment (FCI)... X-1 10.1.2 Modal Investasi Tak Langsung / Indirect Fixed Capital Investment (IFCI)... X-2 10.1.3 Modal Kerja / Working Capital (WC)... X-3 10.1.4 Biaya Tetap (BT) / Fixed Cost (FC)... X-4 10.1.5 Biaya Variabel (BV) / Variable Cost (VC)... X-4 10.2 Total Penjualan (Total Sales)... X-5 10.3 Perkiraan Rugi/Laba Usaha... X-5 10.4 Analisa Aspek Ekonomi... X-5 10.4.1 Profit Margin (PM)... X-5 10.4.2 Break Even Point (BEP)... X-6 10.4.3 Return of Investment (ROI)... X-6
10.4.4 Pay Out Time (POT)... X-7 10.4.5 Return on Network (RON)... X-7 10.4.6 Internal Rate of Return (IRR)... X-7 BAB XI KESIMPULAN... XI-1 DAFTAR PUSTAKA... X-1 LAMPIRAN A PERHITUNGAN NERACA MASSA... LA-1 LAMPIRAN B PERHITUNGAN NERACA PANAS... LB-1 LAMPIRAN C PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN... LC-1 LAMPIRAN D PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN UTILITAS... LD-1 LAMPIRAN E PERHITUNGAN ASPEK EKONOMI... LE-1
DAFTAR GAMBAR Gambar 6.1 Diagram Balok Sistem Pengendalian Feedback... VI-4 Gambar 6.2 Sebuah loop Pengendalian... VI-5 Gambar 6.3 Reaktor... VI-11 Gambar 6.4 Tangki Cairan... VI-11 Gambar 6.5 Tangki Gas... VI-11 Gambar 6.6 Cooler dan Heater... VI-11 Gambar 6.7 Absorber... VI-13 Gambar 6.8 Ekspander... VI-13 Gambar 6.9 Pompa... VI-13 Gambar 6.10 Instrumentasi pada Kompresor... VI-14 Gambar 6.11 Stripper... VI-14 Gambar 6.12 Bucket Elevator... VI-14 Gambar 6.13 Membran (ASU)... VI-15 Gambar 6.14 Belt Conveyor... VI-15 Gambar 6.15 Screw Conveyor... VI-15 Gambar 8.1 Tata Letak Pabrik Metanol... VIII-5 Gambar 9.1 Bagan Struktur Organisasi Perusahaan-Pabrik Pembuatan Metanol Dengan Proses Gasifikasi Batubara... IX-17 Gambar LE.1 Break Event Point Pabrik Pembuatan Metanol dengan Proses Gasifikasi Batubara... LE-29
DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Tabel 6.1 Tabel 7.1 Tabel 7.2 Tabel 7.3 Tabel 8.1 Tabel 9.1 Tabel 9.2 Tabel 9.3 Tabel A.1 Tabel A.2 Tabel B.1 Tabel B.2 Tabel B.3 Tabel B.4 Tabel E.1 Perbandingan jenis-jenis gasifier (A.G.A.Z, Habib, 2008)... II-7 Daftar Penggunaan Instrumentasi Pada Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Metanol dar Gasifikasi Batubara... VI-9 Kebutuhan Uap (Steam) pada Alat Produksi... VII-1 Kebutuhan Air Pendingin pada Alat Proses... VII-2 Kualitas Air Sungai Musi... VII-4 Perincian Luas Areal Pabrik... VIII-4 Susunan Jadwal Shift Karyawan... IX-9 Jumlah Karyawan dan Kualifikasinya... IX-10 Perincian Gaji Karyawan... IX-12 Neraca massa pada Cyclone... LA-11 Neraca massa pada Tangki Penyimpanan Sementara... LA-12 Data-Data Panas Perubahan Fasa Komponen... LB-2 Data Kapasitas Panas Komponen Gas ( J/mol K) (Reklaitis, 1983)LB-2 Data Kapasitas Panas Komponen Cair ( J/mol K) (Reklaitis, 1983)LB-2 Data Panas Reaksi Komponen (Reklaitis, 1983)... LB-3 Data Perhitungan Internal Rate of Return... LE-30