LAPORAN TUGAS PRARANCANGAN PABRIK PRARANCANGAN PABRIK GLISEROL DARI EPIKLOROHIDRIN DAN NATRIUM HIDROKSIDA KAPASITAS 50.000 TON/TAHUN Tugas Akhir Disusun sebagai Salah Satu Syarat untuk Memperoleh Gelar Kesarjanaan Strata Satu Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta Oleh : Ananda Luthfiany D 500 110 014 Dosen Pembimbing : 1. Rois Fatoni, S.T., M.Sc., Ph.D 2. Eni Budiyati, S.T., M.Eng. JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA SURAKARTA 2017
ii
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA FAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK KIMIA Nama : Ananda Luthfiany NIM : D 500 110 014 Judul Tugas Akhir : Prarancangan Pabrik Gliserol dari Epiklorohidrin dan Natrium Hidroksida kapasitas 50.000 ton/tahun Dosen Pembimbing : 1. Rois Fatoni, S.T., M.Sc., Ph.D 2. Eni Budiyati, S.T., M.Eng. Surakarta, Mei 2016 Dosen pembimbing I, Menyetujui, Dosen pembimbing II, Rois Fatoni, S.T., M.Sc., Ph.D Eni Budiyati, S.T., M.Eng. NIK.892 NIP. 991 Dekan Fakultas Teknik, Mengetahui, Ketua Program Studi, Ir. Sri Sunarjono, M.T., Ph.D NIK : 682 Rois Fatoni, S.T.,M.Sc.,Ph.D NIK.892 iii
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA FAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK KIMIA PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR Saya yang bertanda tangan di bawah ini : Nama : Ananda Luthfiany NIM : D 500 110 014 Program Studi : Teknik Kimia Judul Tugas Akhir : Prarancangan Pabrik Gliserol dari Epiklorohidrin dan Natrium Hidroksida kapasitas 50.000 ton/tahun Menyatakan dengan sebenarnya bahwa hasil Tugas Akhir yang saya buat dan serahkan ini merupakan hasil karya saya sendiri, kecuali kutipan-kutipan dan ringkasan-ringkasan yang semuanya telah saya jelaskan sumbernya. Apabila Tugas Akhir ini merupakan jiplakan dan atau penelitian karya ilmiah lain, maka saya siap menerima sanksi baik secara akademis maupun hukum. Surakarta, Mei 2016 Yang Membuat Pernyataan, Ananda Luthfiany iv
INTISARI Gliserol merupakan produk yang banyak digunakan sebagai obat-obatan, bahan makanan, dan kosmetik dalam industri kimia. Pabrik gliserol ini dirancang untuk memenuhi kebutuhan dalam negeri dan memungkinkan untuk diekspor. Pabrik gliserol dari epiklorohidrin dan natrium hidroksida yang dirancang dengan kapasitas 50.000 ton/tahun ini direncanakan beroperasi 330 hari per tahun. Proses pembuatan gliserol dilakukan dalam sebuah Continuous Stirred Tank Reactor (CSTR). Reaksi yang terjadi dalam fase cair-cair, bersifat eksotermis, dengan kondisi operasi isothermal nonadiabatics pada suhu 150 o C dan tekanan 5 atm. Bahan baku NaOH dilarutkan dengan air dari utilitas dalam tangki mixer, kemudian diumpankan ke reaktor disertai dengan penambahan bahan baku epiklorohidrin. Produk keluar dari reaktor dalam bentuk cair dan kemudian dinetralisasikan dengan penambahan HCl dalam tangki netralizer, selanjutnya dievaporasikan dalam evaporator untuk menguapkan sejumlah air agar larutan produk menjadi pekat. Kandungan garam NaCl yang berlebih akan diendapkan dalam tangki settler, dan cairan produk dipompakan menuju flash drum untuk dipisahkan secara cepat. Produk gliserol yang dihasilkan sebanyak 6.313 kg/jam dan NaCl sebanyak 16.311,381 kg/jam. Utilitas pendukung proses meliputi penyediaan air sebesar 737.703,460 kg/jam yang diperoleh dari air sungai Bengawan Solo, penyediaan saturated steam sebesar 66.767,724 kg/jam yang diperoleh dari boiler dengan bahan bakar fuel oil (solar) sebesar 8.457,837 L/jam, kebutuhan udara tekan sebesar 50 m 3, kebutuhan listrik diperoleh dari PLN dan 2 buah generator set sebesar 750 kw sebagai cadangan dengan bahan bakar solar sebanyak 5.357,3 L/jam. Pabrik ini didirikan di daerah Gresik dengan luas tanah 45.000 m 2 dan jumlah karyawan 139 orang. Pabrik gliserol ini menggunakan modal tetap sebesar Rp 805.321.691.294,81 dan modal kerja sebesar Rp 182.496.011.745,13. Dari analisis ekonomi terhadap pabrik ini menunjukkan keuntungan sebelum pajak Rp 312.502.103.929,86 per tahun dan setelah dipotong pajak 30 % keuntungan mencapai Rp 218.751.472.750,90 per tahun. Percent Return On Investment (ROI) sebelum pajak 38,80 % dan sesudah pajak 27,16 %. Pay Out Time (POT) sebelum pajak 2,05 tahun dan sesudah pajak 2,69 tahun. Break Even Point (BEP) sebesar 43,06 % dan Shut Down Point (SDP) sebesar 26,37 %. Discounted Cash Flow (DCF) terhitung sebesar 43,6 %. Dari data analisis kelayakan di atas, maka disimpulkan bahwa pabrik gliserol ini layak dan menguntungkan jika didirikan. v
MOTTO Maka nikmat Allah SWT yang manakah yang akan kamu dustakan? (Qs. Ar-Rohman:16) Sesungguhnya sesudah kesulitan itu ada kemudahan, maka apabila kamu telah selesai (dari sesuatu urusan) segera kerjakanlah sungguh-sungguh (urusan) yang lain (Qs. Alam Nasyrah : 6-7) Nikmatilah setiap proses yang ada dengan menekuninya sungguh-sungguh, karena tiada suatu hasil yang membanggakan akan mengkhianati proses yang telah kamu lakukan Berbagi ilmu dengan orang di sekitar adalah sumber keberhasilan dan memendam ilmu untuk diri sendiri adalah suatu kebodohan dan keegoisan Hiduplah seperti pohon berbuah lebat yang tumbuh di tepi jalan, ia dilempar dengan batu, tapi dibalasnya kembali dengan buahnya vi
PERSEMBAHAN Skripsi yang telah selesai ini saya persembahkan untuk orang-orang yang sudah sepenuhnya mendukung saya dengan cara mereka masing-masing.. Yang pertama adalah untuk Mama dan Bapak, terima kasih saya ucapkan karena sudah sepenuhnya berkorban dan memberikan motivasi serta harapan-harapan terbesar sehingga semuanya selesai hingga akhir Yang kedua adalah untuk Wida, Ria, dan Oktaviana Mereka teman, sahabat, partner seperjuangan sekaligus keluarga yang tidak terlupakan seumur hidup, karena merekalah penawar dan penyemangat terselesaikannya beban ini Yang ketiga adalah untuk Dadan Sura Terima kasih banyak untuk semua dukungan dan perhatian yang sudah diberikan tanpa henti Terima kasih untuk teman-teman seperjuangan Teknik Kimia 2011 dan keluarga besar yang memberikan dukungannya dengan cara masing-masing, serta untuk banyak pihak lain yang tak dapat disebutkan satu per satu vii
KATA PENGANTAR Assalamu alaikum Wr. Wb. Segala puji dan syukur penyusun panjatkan ke hadirat Allah SWT yang telah memberikan dan melimpahkan segala karunia, nikmat, dan rahmat Nya yang tak terhingga kepada penyusun, sehingga penyusun dapat menyelesaikan laporan tugas akhir yang berjudul Prarancangan Pabrik Gliserol dari Epiklorohidrin dan Natrium Hidroksida kapasitas 50.000 Ton per Tahun sebagai salah satu syarat untuk mencapai gelar Sarjana di Program Studi Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta. Selesainya laporan tugas akhir ini tidak lepas dari bantuan dan dukungan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, penyusun menyampaikan ucapan terima kasih kepada : 1. Ayah, ibu, dan adik serta keluarga yang telah memberikan motivasi dan limpahan kasih sayang 2. Rois Fatoni, S.T., M.Sc, Ph.D selaku dosen pembimbing pertama dan sekaligus Ketua Jurusan Teknik Kimia yang telah banyak memberikan bimbingan untuk penyusun sehingga penyusun dapat menyelesaikan laporan tugas akhir ini dengan baik 3. Eni Budiyati, S.T., M.Eng. selaku dosen pembimbing kedua yang telah memberikan masukan dan motivasi dalam melengkapi penyusunan laporan tugas akhir ini 4. Seluruh karyawan Tata Usaha dan Administrasi di Kantor Jurusan Teknik Kimia yang telah membantu segala keperluan administrasi sehingga dapat terselesaikan dengan lancar 5. Untuk teman satu tim, Wida Utami yang telah bekerja sana dari awal hingga tugas akhir ini terselesaikan 6. Teman-teman angkatan 2011 yang saling memberikan segala masukan untuk didiskusikan sehingga penyusun dapat memperbaiki kekurangan pada laporan tugas akhir ini viii
Penyusun menyadari bahwa laporan tugas akhir ini masih jauh dari sempurna, saran dan kritik yang membangun sangat penyusun harapkan. Penyusun berharap semoga laporan tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi semua pihak yang memerlukan dan bagi pembaca. Wassalamu alaikum Wr. Wb. Surakarta, 13 Mei 2016 Penyusun ix
DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL... i HALAMAN PENGESAHAN... ii PERNYATAAN KEASLIAN... iii INTISARI... iv MOTTO...v PERSEMBAHAN... vi KATA PENGANTAR... vii DAFTAR ISI... ix DAFTAR GAMBAR... xii DAFTAR TABEL... xiii BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Pendirian Pabrik... 1 1.2 Kapasitas Perancangan... 2 1.3 Lokasi Pabrik... 4 1.4 Tinjauan Pustaka... 7 1.4.1. Macam-macam Proses... 7 1.4.2. Alasan Pemilihan Proses... 10 1.4.3. Kegunaan Produk... 11 1.4.4. Tinjauan Proses Secara Umum... 12 BAB II DESKRIPSI PROSES 2.1 Spesifikasi Bahan Baku dan Produk... 14 2.1.1. Spesifikasi Bahan Baku... 14 2.1.2. Spesifikasi Bahan Tambahan... 16 2.1.3. Spesifikasi Produk... 17 2.2 Konsep Proses... 18 2.2.1. Dasar Reaksi... 18 2.2.2. Kondisi Operasi.... 18 2.2.3. Tinjauan Kinetika... 18 2.2.4. Tinjauan Termodinamika... 19 2.2.5. Langkah Proses... 21 x
2.3 Neraca Massa dan Neraca Panas... 24 2.3.1. Neraca Massa... 25 2.3.2. Neraca Panas... 27 2.4 Tata Letak Pabrik dan Peralatan... 32 2.4.1. Tata Letak Pabrik... 32 2.4.2. Tata Letak Peralatan... 37 BAB III SPESIFIKASI PERALATAN PROSES..41 BAB IV UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM...79 4.1 Unit Pendukung Proses (Utilitas)... 79 4.1.1. Unit Pengolahan Air... 83 4.1.2. Unit Pengadaan Steam... 102 4.1.3. Unit Pembangkit Tenaga Listrik... 102 4.1.4. Unit Pengadaan Udara Tekan... 105 4.1.5. Unit Pengadaan Bahan Bakar... 106 4.1.6. Unit Pengolahan Limbah.... 107 4.2 Laboratorium... 108 BAB V MANAJEMEN PERUSAHAAN...111 5.1. Bentuk Perusahaan... 111 5.2. Struktur Organisasi... 112 5.3. Sistem Kepegawaian dan Gaji... 123 5.4. Pembagian Jam Kerja Karyawan... 123 5.4.1. Karyawan Non Shift.... 123 5.4.2. Karyawan Shift.... 124 5.5. Perincian Tugas dan Keahlian... 124 5.5.1. Pembagian Jabatan... 125 5.5.2. Sistem Gaji Pegawai... 131 5.6. Kesejahteraan Sosial Karyawan... 133 5.7. Manajemen Produksi... 134 5.7.1. Perencanaan Produksi... 135 5.7.2. Pengendalian Produksi... 136 BAB VI ANALISA EKONOMI...138 xi
6.1. Capital Investment... 144 6.1.1. Total Capital Investment... 144 6.1.2. Working Capital... 144 6.2. Production Cost... 145 6.2.1. Manufacturing Cost... 145 6.2.2. General Expenses... 145 6.3. Analisa Ekonomi... 146 BAB VII KESIMPULAN...151 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN xii
DAFTAR GAMBAR Gambar 1.1. Grafik Hubungan Kapasitas Impor dengan Tahun... 3 Gambar 2.1. Diagram Alir Neraca Massa... 26 Gambar 2.2. Tata letak Pabrik... 39 Gambar 2.3. Diagram Alir Kualitatif... 42 Gambar 2.4. Diagram Alir Kuantitatif... 43 Gambar 4.1. Unit Pengolahan Air Sungai... 119 Gambar 5.1. Struktur Organisasi Perusahaan... 137 Gambar 6.1. Grafik Hubungan CPCI dengan Tahun Evaluasi... 140 Gambar 6.2. Grafik Perhitungan Analisis Ekonomi... 150 xiii
DAFTAR TABEL Tabel 1.1. Data Impor Gliserol... 2 Tabel 1.2. Macam-macam Proses Pembuatan Gliserol... 10 Tabel 1.3. Presentase Penggunaan Gliserol... 12 Tabel 2.1. Panas Pembentukan... 23 Tabel 2.2. Tabel Alir Massa... 26 Tabel 2.3. Neraca Massa di sekitar Mixer (Mx-01)... 27 Tabel 2.4. Neraca Massa di sekitar Reaktor (R-01)... 27 Tabel 2.5. Neraca Massa di sekitar Netralizer (Nt-01)... 27 Tabel 2.6. Neraca Massa di sekitar Evaporator (EV-01)... 28 Tabel 2.7. Neraca Massa di sekitar Settler (S-01)... 28 Tabel 2.8. Neraca Massa di sekitar Flash Drum (FD-01)... 28 Tabel 2.9. Neraca Massa Total... 29 Tabel 2.10. Neraca Panas di sekitar HE-01... 29 Tabel 2.11. Neraca Panas di sekitar HE-02... 29 Tabel 2.12. Neraca Panas di sekitar Mx-0... 30 Tabel 2.13. Neraca Panas di sekitar R-01... 30 Tabel 2.14. Neraca Panas di sekitar Co-01... 30 Tabel 2.15. Neraca Panas di sekitar Nt-01... 31 Tabel 2.16. Neraca Panas di sekitar HE-03... 31 Tabel 2.17. Neraca Panas di sekitar Ev-01... 32 Tabel 2.18. Neraca Panas di sekitar Co-02... 32 Tabel 2.19. Neraca Panas di sekitar S-01... 32 Tabel 2.20. Neraca Panas di sekitar HE-04... 33 Tabel 2.21. Neraca Panas di sekitar FD-01... 33 Tabel 2.22. Neraca Panas di sekitar Co-03... 33 Tabel 2.23. Neraca Panas di sekitar Co-04... 34 Tabel 2.24. Neraca Panas di sekitar HE-05... 34 Tabel 2.25. Neraca Panas Total... 34 Tabel 2.26. Luas Bangunan Pabrik... 38 Tabel 4.1. Konsumsi Listrik untuk Keperluan Proses... 112 xiv
Tabel 4.2. Konsumsi Listrik untuk Unit Pendukung Proses (Utilitas)... 113 Tabel 5.1. Jadwal Kerja Karyawan Shift 125 Tabel 5.2. Distribusi Pekerja dalam Prarancangan Pabrik Glycerol... 126 Tabel 5.3. Perincian Golongan dan Gaji 132 Tabel 6.1. Chemical Engineering Plant Cost Index... 139 Tabel 6.2. Total Capital Investment... 144 Tabel 6.3. Working Capital... 144 Tabel 6.4. Production Cost... 145 Tabel 6.5. General Expenses... 145 Tabel 6.6. Fixed Cost... 148 Tabel 6.7. Variable Cost... 148 Tabel 6.8. Regulated Cost... 148 xv