TUGAS AKHIR PRARANCANGAN PABRIK METIL SALISILAT DARI METANOL DAN ASAM SALISILAT KAPASITAS 10.000 TON/TAHUN Disusun oleh Akbar Wahyu Dewantara NIM I0509003 PROGRAM STUDI S-1 TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2016
TUGAS AKHIR PRARANCANGAN PABRIK METIL SALISILAT DARI METANOL DAN ASAM SALISILAT KAPASITAS 10.000 TON/TAHUN Disusun oleh Akbar Wahyu Dewantara NIM I0509003 PROGRAM STUDI S-1 TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2016 i
LEMBAR PENGESAHAN TUGAS AKHIR PRARANCANGAN PABRIK METIL SALISILAT DARI METANOL DAN ASAM SALISILAT KAPASITAS 10.000 TON/TAHUN Dikerjakan oleh: Akbar Wahyu Dewantara I0509003 Dibimbing oleh: Pembimbing II Pembimbing I Dr. Margono, S.T., M.T. NIP 19681107 199702 1 001 Dr. Adrian Nur, S.T., M.T. NIP 19730108 200012 1 001 Dipertahankan di hadapan tim penguji: 1. Ir. Arif Jumari, M.Sc. aaaaaa NIP 19650315 199702 1 001 1.... 2. Mujtahid Kaavessina, S.T., M.T., Ph.D. NIP 19740509 200003 2 002 2.... Disahkan Kepala Program Studi Sarjana Teknik Kimia Dr. Margono, S.T., M.T. NIP 19681107 199702 1 001 ii
KATA PENGANTAR Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT karena atas rahmat dan hidayah-nya penulis dapat menyelesaikan tugas akhir yang berjudul Prarancangan Pabrik Metil Salisilat dari Metanol dan Asam Salisilat Kapasitas 10.000 Ton /Tahun. Selama penyusunan tugas akhir ini penulis banyak memperoleh bantuan dan dukungan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, penulis mengucapkan terima kasih kepada: 1. Ayah dan Ibu tercinta atas doa dan motivasi yang diberikan. 2. Dr. Margono, S.T., M.T. selaku Kepala Program Studi Sarjana Teknik Kimia FT UNS. 3. Dr. Adrian Nur, S.T., M.T. selaku Dosen Pembimbing I. 4. Dr. Margono, S.T., M.T. selaku Dosen Pembimbing II. 5. Seluruh dosen Jurusan Teknik Kimia FT UNS atas bimbingan selama menempuh pendidikan. 6. Teman-teman seangkatan 2009 Teknik Kimia UNS. 7. Semua pihak yang telah membantu dalam penulisan tugas akhir ini. Penulis menyadari bahwa tugas akhir ini jauh dari kesempurnaan. Oleh karenanya, kritik dan saran yang membangun sangat diharapkan guna penyempurnaan tugas akhir ini. Surakarta, Maret 2016 Penulis iii
DAFTAR ISI Halaman Judul... i Lembar Pengesahan... ii Kata Pengantar... iii Daftar Isi... iv Daftar Tabel... viii Daftar Gambar... xi Intisari... xii BAB I PENDAHULUAN... 1 1. Latar Belakang Pendirian Pabrik... 1 2. Penentuan Kapasitas Pabrik... 2 2.1. Kebutuhan Metil Salisilat... 2 2.2. Ketersediaan Bahan Baku... 5 2.3. Kapasitas Pabrik yang Ada... 5 3. Pemilihan Lokasi Pabrik... 6 4. Tinjauan Pustaka... 7 4.1. Pemilihan Proses... 7 4.2. Kegunaan Produk... 9 4.3. Sifat Fisik dan Kimia Bahan Baku dan Produk... 9 4.4. Tinjauan Proses secara Umum... 13 BAB II DESKRIPSI PROSES... 14 1. Spesifikasi Bahan Baku dan Produk... 14 1.1. Spesifikasi Bahan Baku... 14 iv
1.2. Spesifikasi Bahan Pembantu... 14 1.3. Spesifikasi Produk... 15 2. Konsep Proses... 15 2.1. Dasar Reaksi... 15 2.2. Mekanisme Reaksi... 15 2.3. Kondisi Operasi... 16 2.4. Tinjauan Termodinamika... 16 2.5. Tinjauan Kinetika... 17 3. Diagram Alir Proses... 19 3.1. Diagram Alir Proses Kualitatif... 19 3.2. Diagram Alir Proses Kuantitatif... 19 3.3. Langkah Proses... 19 4. Neraca Massa dan Neraca Panas... 24 4.1. Neraca Massa... 24 4.2. Neraca Panas... 27 5. Tata Letak Pabrik dan Peralatan... 30 5.1. Tata Letak Pabrik... 30 5.2. Tata Letak Alat... 32 BAB III SPESIFIKASI ALAT... 35 1. Tangki Penyimpanan... 35 2. Silo... 36 3. Belt Conveyor... 36 4. Bucket Elevator... 37 5. Hopper... 37 v
6. Reaktor... 38 7. Menara Distilasi... 39 8. Kondensor... 40 9. Reboiler... 42 10. Accumulator... 43 11. Heat Exchanger... 44 12. Pompa... 46 BAB IV UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM... 48 1. Unit Pendukung Proses... 48 1.1. Unit Pengadaan Air... 49 1.2. Unit Pengadaan Steam... 57 1.3. Unit Pengadaan Udara Tekan... 61 1.4. Unit Pengadaan Listrik dan Bahan Bakar... 62 2. Laboratorium... 69 2.1. Laboratorium Fisik... 70 2.2. Laboratorium Analitik... 70 2.3. Laboratorium Penelitian dan Pengembangan... 70 2.4. Prosedur Analisis Bahan Baku... 71 BAB V MANAJEMEN PERUSAHAAN... 73 1. Bentuk Perusahaan... 73 2. Struktur Organisasi... 74 3. Tugas dan Wewenang... 76 3.1. Pemegang Saham... 77 3.2. Dewan Komisaris... 77 vi
3.3. Dewan Direksi... 78 3.4. Staf Ahli... 79 3.5. Kepala Bagian... 79 3.6. Kepala Seksi... 82 4. Pembagian Jam Kerja Karyawan... 82 4.1. Karyawan Non-Shift... 83 4.2. Karyawan Shift... 83 5. Status Karyawan dan Sistem Upah... 85 5.1. Karyawan Tetap... 85 5.2. Karyawan Harian... 85 5.3. Karyawan Borongan... 85 6. Jabatan dan Gaji... 86 7. Kesejahteraan Sosial Karyawan... 88 BAB VI ANALISIS EKONOMI... 89 1. Capital Investment... 97 2. Manufacturing Cost... 98 3. General Expence... 100 4. Analisis Kelayakan... 100 5. Kesimpulan... 105 Daftar Pustaka... xiii Lampiran vii
DAFTAR TABEL Tabel 1.1 Data Impor Metil Salisilat di Indonesia... 2 Tabel 1.2 Tujuan Ekspor Metil Salisilat... 4 Tabel 1.3 Industri Metil Salisilat di Beberapa Negara... 5 Tabel 2.1 Neraca Massa Reaktor (R-01)... 24 Tabel 2.2 Neraca Massa Reaktor 2 (R-02)... 24 Tabel 2.3 Neraca Massa Menara Distilasi 1 (MD-01)... 25 Tabel 2.4 Neraca Massa Menara Distilasi 2 (MD-02)... 25 Tabel 2.5 Neraca Massa Menara Distilasi 3 (MD-03)... 26 Tabel 2.6 Neraca Massa Total... 26 Tabel 2.7 Neraca Panas Reaktor 1 (R-01)... 27 Tabel 2.8 Neraca Panas Reaktor 2 (R-02)... 27 Tabel 2.9 Neraca Panas Menara Distilasi 1 (MD-01)... 28 Tabel 2.10 Neraca Panas Menara Distilasi 2 (MD-02)... 28 Tabel 2.11 Neraca Panas Menara Distilasi 3 (MD-03)... 29 Tabel 2.12 Neraca Panas Total... 29 Tabel 4.1 Kebutuhan Air Pendingin... 49 Table 4.2 Kebutuhan Air Minum dan Sanitasi... 51 Tabel 4.3 Kebutuhan Air Umpan Boiler... 51 Tabel 4.4 Spesifikasi Steam... 57 Tabel 4.5 Kebutuhan Steam Boiler 1... 57 Tabel 4.6 Spesifikasi Boiler 1... 59 Tabel 4.7 Kebutuhan Steam Boiler 2... 59 viii
Tabel 4.8 Spesifikasi Boiler 2... 61 Tabel 4.9 Spesifikasi Kompresor... 62 Tabel 4.10 Kebutuhan Listrik Peralatan Proses dan Utilitas... 63 Tabel 4.11 Kebutuhan Lumen Penerangan... 65 Tabel 4.12 Jumlah Lampu Dalam Ruangan... 66 Tabel 4.13 Jumlah Lampu Luar Ruangan... 66 Tabel 4.14 Jumlah Daya Penerangan... 66 Tabel 4.15 Kebutuhan Listrik Total... 67 Tabel 4.16 Spesifikasi Generator... 68 Tabel 4.17 Spesifikasi IDO... 68 Tabel 4.18 Jumlah Kebutuhan IDO... 68 Tabel 5.1 Pembagian Waktu Kerja Karyawan Non-Shift... 83 Tabel 5.2 Jadwal Kelompok Shift... 84 Tabel 5.3 Jabatan dan Kualifikasi Pendidikan... 86 Tabel 5.4 Jumlah dan Gaji Karyawan... 87 Tabel 6.1 Indeks Harga... 91 Tabel 6.2 Fixed Capital Investment (FCI)... 97 Tabel 6.3 Working Capital Investment... 98 Tabel 6.4 Total Capital Investment... 98 Tabel 6.5 Direct Manufacturing Cost... 98 Tabel 6.6 Indirect Manufacturing Cost... 99 Tabel 6.7 Fixed Manufacturing Cost... 99 Tabel 6.8 Manufacturing Cost... 99 Tabel 6.9 General Expence... 100 ix
Tabel 6.10 Total Production Cost... 100 Tabel 6.11 Persen Return On Investment... 101 Tabel 6.12 Pay Out Time... 101 Tabel 6.13 BEP dan SDP... 101 Tabel 6.14 Annual Fixed Expence (F a )... 102 Tabel 6.15 Annual Variable Expence (V a )... 102 Tabel 6.16 Annual Regulated Expence (R a )... 103 Tabel 6.17 Hasil Analisis Ekonomi... 105 x
DAFTAR GAMBAR Gambar 1.1 Grafik Import Metil Salisilat Indonesia... 3 Gambar 1.2 Prediksi Jumlah Ekspor... 4 Gambar 1.3 Lokasi Pabrik... 6 Gambar 2.1 Diagram Alir Kualitatif... 21 Gambar 2.2 Diagram Alir Kuantitatif... 22 Gambar 2.3 Diagram Alir Proses... 23 Gambar 2.4 Tata Letak Pabrik... 32 Gambar 2.5 Tata Letak Alat... 34 Gambar 4.1 Skema Pengolahan Air... 56 Gambar 5.1 Struktur Organisasi... 76 Gambar 6.1 Grafik Indeks Harga... 91 Gambar 6.2 Grafik Analisis Kelayakan... 104 xi
INTISARI Akbar Wahyu Dewantara, 2016, Prarancangan Pabrik Metil Salisilat dari Metanol dan Asam Salisilat Kapasitas 10.000 Ton/Tahun, Program Studi S1 Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret, Surakarta. Pabrik metil salisilat dirancang untuk memenuhi kebutuhan metil salisilat di dalam maupun di luar negeri. Kapasitas yang direncanakan sebesar 10.000 ton/tahun. Pabrik ini beroperasi secara kontinyu selama 330 hari dalam setahun. Lokasi pabrik direncanakan terletak di Bontang, Kalimantan Timur dengan luas 16.500 m 2. Metil salisilat atau 2-hydroxy benzoid acid methyl ester dengan rumus molekul C 8 H 8 O 3, di alam bahan ini banyak terdapat dalam daun tanaman Gaultheria Procumbens, batang tanaman Betula lenta L atau Sweet Birch dan berupa glucoside pada bermacam tanaman lainnya. Metil salisilat berguna sebagai bahan pemberi aroma dan pengharum pada pafum dan kosmetik, bahan aditif pada pembuatan pasta gigi dan kosmetik, serta pembawa zat warna dan stabilizer sinar uv dalam resin akrilat. Proses pembuatan metil salisilat dilakukan dalam Reaktor Alir Tangki Berpengaduk (RATB). Pada reaktor ini reaksi berlangsung pada fase cair, reversible, endotermis, isothermal non adiabatic pada suhu 63 o C dan tekanan 1 atm, sehingga untuk menjaga suhu reaksi digunakan saturated steam dengan suhu 150 o C dan tekanan 4,7 atm. Pabrik ini digolongkan pabrik beresiko rendah karena kondisi operasi relatif tidak tinggi. Produksi metil salisilat sebesar 10.000 ton/tahun (1.262,63 kg/jam) memerlukan bahan baku metanol sebesar 289,24 kg/jam dan asam salisilat sebesar 1.156,62 kg/jam. Utilitas pendukung proses meliputi penyediaan air pendingin sebesar 12.584,40 kg/jam, air sanitasi sebesar 637,50 kg/jam, penyediaan saturated steam sebesar 3.191,64 kg/jam, penyediaan udara tekan sebesar 109 m 3 /jam, penyediaan listrik sebesar 286,83 kw diperoleh dari PLN dan 1 buah generator set sebesar 400 kw dan bahan bakar sebanyak 157,38 liter/jam. Pabrik metil salisilat direncanakan beroperasi pada tahun 2022 dengan menggunakan modal tetap sebesar Rp 136.565.255.655 dan modal kerja sebesar Rp 142.408.811.253. Analisis ekonomi terhadap pabrik ini menunjukkan keuntungan sebelum pajak Rp 52.172.010.487/tahun setelah dipotong pajak 25% keuntungan menjadi Rp 39.129.007.866/tahun. Percent Return On Investment (ROI) sebelum pajak 38,20% dan setelah pajak 28,65%. Pay Out Time (POT) sebelum pajak selama 2,16 tahun dan setelah pajak 2,73 tahun. Break Even Point (BEP) sebesar 36,39%, dan Shut Down Point (SDP) sebesar 19,74%. Discounted Cash Flow (DCF) terhitung sebesar 20,47%. Analisis kelayakan di atas menunjukkan bahwa pabrik ini menguntungkan dan layak untuk didirikan di Indonesia. xii