PRA RANCANGAN PABRIK PEMBUATAN N-PROPANOL DARI ETILEN DAN GAS SINTESA DENGAN KAPASITAS 2.000 TON/TAHUN TUGAS AKHIR Diajukan untuk memenuhi persyaratan Ujian Sarjana Teknik Kimia Oleh : HERLINAWATI SIMAREMARE 080405107 DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2011
KATA PENGANTAR Puji syukur Penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa yang telah memberikan berkat, rahmat dan karunia berupa kesehatan sehingga Penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini dengan judul Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N- Propanol dari Etilen dan Gas Sintesa dengan Kapasitas 2.000 Ton/Tahun. Pra rancangan pabrik ini disusun untuk melengkapi salah satu syarat dalam menyelesaikan perkuliahan pada Program Studi Strata Satu (S1) Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. Dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini, Penulis banyak menerima bantuan, bimbingan dan fasilitas dari berbagai pihak. Pada kesempatan ini juga, Penulis mengucapkan terima kasih kepada: 1. Bapak Dr. Ir. Mhd. Yusuf Ritonga, MT, sebagai Dosen Pembimbing I yang telah memberikan arahan selama menyelesaikan tugas akhir ini. 2. Ibu Ir. Renita Manurung, MT, sebagai Dosen Pembimbing II yang telah memberikan arahan selama menyelesaikan tugas akhir ini. 3. Bapak Dr. Eng. Ir. Irvan, M.Si, ketua Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. 4. Ibu Ir. Renita Manurung, MT, Koordinator Tugas Akhir Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. 5. Bapak dan Ibu dosen staf pengajar Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. 6. Para pegawai administrasi Departemen Teknik Kimia yang telah memberikan bantuan kepada penulis selama mengenyam pendidikan di Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara, atas segala bantuan yang telah diberikan. 7. Spesial buat papaku M.simaremare dan mamaku tercinta T.sinaga yang telah mendukung dan memberikan kasih sayang serta dorongan moril dan materil. 8. Keluarga Penulis, Lasmidawati Simaremare, S.E, Elvina Sumianti Simaremare, Monang Marulitua Sumianto Simaremare, S.H, Mey Lina Wati Simaremare, Spd, Deddy Hariyanto Simaremare serta abang abang iparku yang tidak pernah lupa memberikan motivasi dan doa kepada penulis.
9. Naomi Yemima Manalu sebagai partner yang telah banyak membantu dalam penyusunan tugas akhir ini. 10. Sahabatku Ditha Primalani Nainggolan dan Audra Natasya Tarigan, serta teman temanku Eva Okta Rianty, Ilfi Mawaddah, Kakak Lely, Lamria, nova, icha, Ida dan kak irma, sebagai orang yang telah sangat banyak membantu, dan memberi semangat kepada Penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini. 11. Teman teman di Angkatan 05, 06, 07 dan 08 yang telah banyak memberikan masukan, doa dan motivasinya kepada Penulis. Dalam penyusunan Tugas Akhir ini, Penulis menyadari masih banyak terdapat kekurangan. Oleh karena itu Penulis mengharapkan saran dan kritik yang membangun dari pembaca sehingga tulisan ini dapat bermanfaat bagi kita semua. Medan, November 2011 (Herlinawati simaremare)
INTISARI N-Propanol (CH 3 CH 2 CH 2 OH) merupakan senyawa intermediate yang digunakan sebagai bahan baku dalam industri cat, kosmetik, tinta printer, pestisida, insektisida, Ester, Eeter dan N-Propylamine. Proses pembuatan N-Propanol dari Etilen dan Gas Sintesa dengan proses oxo berlangsung dalam 2 tahap reaksi. Etilen merupakan senyawa turunan hidrokarbon alkena yang paling sederhana, terdiri dari dua atom karbon dan empat hidrogen. Gas sintesis merupakan gas yang diperoleh dari suatu proses, misalnya dari proses penyulingan minyak bumi atau dari proses gasifikasi batubara. Pra-rancangan pabrik pembuatan N-Propanol dari Etilen dan Gas Sintesa ini memiliki kapasitas 2.000 ton/tahun dengan 330 hari kerja. Pabrik pembuatan N-Propanol dari Etilen dan Gas Sintesa ini membutuhkan etilen, hidrogen dan karbon monoksida sabagai bahan baku. Lokasi pabrik pembuatan pupuk N- Propanol dari Etilen dan Gas Sintesa ini direncanakan didirikan di daerah kawasan industri Panca Puri, propinsi Banten dengan luas areal 8.800 m 2, tenaga kerja yang dibutuhkan 145 orang dengan bentuk badan usaha Perseroan Terbatas (PT) yang dipimpin oleh seorang direktur utama dengan struktur organisasi sistem garis dan staf. Hasil analisa ekonomi Pabrik Pembuatan N-Propanol dari Etilen dan Gas Sintesa adalah sebagai berikut: Total Modal Investasi : Rp 227.421.405.333,- Biaya Produksi : Rp 137.843.014.106,- Hasil Penjualan : Rp 291.251.613.417,- Laba Bersih : Rp 107.922.949.614,- Profit Margin : 52,93 % Break Even Point : 27,41 % Return on Investment : 47,45 % Pay Out Time : 2,11 tahun Return on Network : 79,09 % Internal Rate of Return : 33,45 % Dari hasil analisa aspek ekonomi dapat disimpulkan bahwa Pabrik Pembuatan N- Propanol dari Etilen dan Gas Sintesa ini layak untuk didirikan.
DAFTAR ISI Hal KATA PENGANTAR... i INTISARI... iii DAFTAR ISI... iv DAFTAR TABEL... vi DAFTAR GAMBAR... x BAB I PENDAHULUAN... I-1 1.1 Latar Belakang... I-1 1.2 Tujuan Perancangan... I-3 BAB II TINJAUAN PUSTAKA... II-1 2.1 N-Propanol... II-1 2.2 Sifat Sifat Bahan Baku & Produk... II-1 2.3 Pembuatan N-Propanol... II-7 2.4 Uraian Proses... II-9 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 Keselamatan Kerja... VI-6 6.2 Keselamatan Kerja Pada Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Urea... VI-7 BAB VII UTILITAS... V11-1 7.1 Kebutuhan Steam (Uap)... VII-1 7.2 Kebutuhan Air... VII-2 7.3 Kebutuhan Bahan Kimia... VII-12 7.4 Kebutuhan Listrik... VII-12 7.5 Kebutuhan Bahan Bakar... VII-12 7.6 Unit Pengolahan Limbah... VII-13 7.7 Spesifikasi Pengolahan Limbah... VII-20 7.7 Spesifikasi Peralatan Utilitas... VII-22
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 9.2 Manajemen Perusahaan... IX-3 9.3 Bentuk Hukum Badan Usaha... IX-4 9.4 Uraian Tugas, Wewenang dan Tanggung Jawab... IX-6 9.5 Sistem Kerja... IX-8 9.6 Jumlah Karyawan dan Tingkat Pendidikan... IX-10 9.7 Sistem Penggajian... IX-11 9.8 Fasilitas Tenaga Kerja... IX-12 BAB X ANALISA EKONOMI... X-1 10.1 Modal Investasi... X-1 10.2 Biaya Produksi Total (BPT)/ Total Cost (TC)... X-28 10.3 Perkiraan Rugi/labaUsaha... X-37 10.4 Analisa Aspek Ekonomi... X-39 BAB XI KESIMPULAN... XI-1 DAFTAR PUSTAKA... xii LAMPIRAN A PERHITUNGAN NERACA MASSA LAMPIRAN B PERHITUNGAN NERACA PANAS LAMPIRAN C PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN LAMPIRAN D PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN UTILITAS LAMPIRAN E PERHITUNGAN ASPEK EKONOMI
DAFTAR TABEL Tabel 1.1 Perkembangan Impor N-Propanol di Indonesia...I-2 Tabel 1.2 Perkembangan Impor Etilen di Indonesia...I-2 Tabel 1.3 Perkembangan Impor Gas Sintesa di Indonesia...I-3 Tabel 3.1 Neraca massa Reaktor (R-101)...III-1 Tabel 3.2 Neraca massa Separator Drum (SD-101)...III-2 Tabel 3.3 Neraca massa Mixing Point (M-101)...III-2 Tabel 3.4 Neraca massa Reaktor (R-102)... III-2 Tabel 3.5 Neraca massa Separator Drum (SD-102)...III-3 Tabel 3.6 Neraca massa Destilasi (D-101)...III-3 Tabel 3.7 Neraca massa Kondensor (CD-102)...III-3 Tabel 3.8 Neraca massa Reboiler (Rb-101)...III-4 Tabel 4.1 Neraca Panas Heater (E-101)...IV-1 Tabel 4.2 Neraca Panas Reaktor (R-101)...IV-1 Tabel 4.3 Neraca Panas Refrigerator (CD-101)...IV-2 Tabel 4.4 Neraca Panas Heater (E-102)...IV-2 Tabel 4.5 Neraca Panas Cooler (E-103)...IV-2 Tabel 4.6 Neraca Panas Cooler (E-104)...IV-3 Tabel 4.7 Neraca Panas Kolom Destilasi (D-101)...IV-3 Tabel 4.8 Neraca Panas cooler (E-105)...IV-4 Tabel 6.1 Daftar Instrumentasi pada Pra Rancangan Pabrik Pembuatan N- Propanol dari etilen dan gas sintesa...vi-6 Tabel 7.1 Kebutuhan Uap...VII-1 Tabel 7.2 Kebutuhan Air Pendingin...VII-2 Tabel 7.3 Pemakaian air untuk berbagai kebutuhan...vii-4 Tabel 7.4 Kualitas Air Sungai Cidanau, Banten...VII-5 Tabel 7.5 Perincian Kebutuhan Listrik...VII-12 Tabel 8.1 Perincian Luas Areal Pabrik...VIII-5 Tabel 9.1 Jadwal Kerja Karyawan Shift...IX-10 Tabel 9.2 Jumlah Karyawan dan Kualifikasinya...IX-10 Tabel 9.3 Gaji Karyawan...IX-11
Tabel LA-1 Neraca Massa Reaktor (R-101)... LA-4 Tabel LA-2 Hasil Perhitungan P buble dan P dew... LA-5 Tabel LA-3 Hasil Iterasi Separator Drum (SD-101)... LA-6 Tabel LA-4 Hasil Perhitungan Separator Drum (SD-101)... LA-6 Tabel LA-5 Neraca Massa Separator Drum (SD-101)... LA-7 Tabel LA-6 Neraca Massa Mixing Point (M-101)... LA-8 Tabel LA-7 Neraca Massa Reaktor (R-102)... LA-9 Tabel LA-8 Hasil Perhitungan P buble dan P dew... LA-10 Tabel LA-9 Hasil Iterasi Separator Drum (SD-102)... LA-11 Tabel LA-10 Hasil Perhitungan Separator Drum (SD-102)... LA-11 Tabel LA-11 Neraca Massa Separator Drum (SD-102)... LA-12 Tabel LA-12 Neraca Massa Kolom Destilasi (D-101)... LA-15 Tabel LA-13 Konstanta Antoine Komponen... LA-16 Tabel LA-14 Titik Didih Umpan Masuk Destilasi... LA-16 Tabel LA-15 Dew Point Destilat... LA-16 Tabel LA-16 Boiling Point Produk Bawah... LA-17 Tabel LA-17 Omega Point Destilat... LA-17 Tabel LA-18.... LA-17 Tabel LA-19 Neraca Massa Kondensor (CD-102)... LA-19 Tabel LA-20 Neraca Massa Reboiler (RB-101)... LA-20 Tabel LB-1 Data Kapasitas Panas Komponen Gas... LB-1 Tabel LB-2 Data Kapasitas Panas Komponen Cair... LB-1 Tabel LB-3 Data Panas Reaksi Komponen... LB-1 Tabel LB-4 Sifat Sifat Bahan Baku... LB-2 Tabel LB-5 Tekanan Uap Antoine... LB-2 Tabel LB-6 Data steam dan air pendingin yang digunakan....lb-2 Tabel LB-7 Data kapasitas panas refrigrant yang digunakan............lb-2 Tabel LB-8 Panas masuk alur 1...LB-4 Tabel LB-9 Panas keluar alur 3...... LB-4
Tabel LB-10 Neraca Panas Heater (E-101).. LB-6 Tabel LB-11 Panas keluar alur 4...... LB-8 Tabel LB-12 Neraca Panas Reaktor (R-101). LB-9 Tabel LB-13 Panas keluar refrigerator alur 5... LB-9 Tabel LB-14 Neraca Panas Refrigerator (CD-101)... LB-10 Tabel LB-15 Panas keluar alur 8... LB-11 Tabel LB-16 Neraca Panas Heater (E-102)... LB-12 Tabel LB-17 Panas keluar alur 12... LB-12 Tabel LB-18 Neraca Panas Cooler (E-103)... LB-13 Tabel LB-19 Panas keluar alur 15 fasa cair... LB-14 Tabel LB-20 Neraca Panas Cooler (E-104)... LB-15 Tabel LB-21 Panas masuk alur 16... LB-16 Tabel LB-22 Panas keluar alur 17 fasa cair... LB-16 Tabel LB-23 Neraca Panas Kondensor (CD-102)... LB-17 Tabel LB-24 Boiling Point Produk Bawah... LB-17 Tabel LB-25 Panas masuk alur 18... LB-18 Tabel LB-26 Panas keluar alur 19... LB-18 Tabel LB-27 Panas keluar alur 21... LB-18 Tabel LB-28 Neraca Panas Reboiler (RB-101)... LB-19 Tabel LB-29 Panas keluar alur 21... LB-20 Tabel LB-30 Neraca Panas Cooler (E-105)... LB-21 Tabel LC-1 t heater I (E-101)... LC-27 Tabel LC-2 t kondensor (CD-101)... LC-36 Tabel LC-3 komposisi gas pada separator drum (SD-101)... LC-42 Tabel LC-4 t heater II (E-102)... LC-45 Tabel LC-5 t cooler I (E-103)... LC-54 Tabel LC-6 komposisi gas pada separator (SD-102)... LC-60 Tabel LC-7 t cooler II (E-104)... LC-62 Tabel LC-8 komposisi bahan pada alur vd kolom destilasi (D-101)... LC-70 Tabel LC-9 komposisi bahan pada alur lb kolom destilasi (D-101)... LC-71 Tabel LC-10 t kondensor sub cooler (CD-102)... LC-75 Tabel LC-11 Data pada akumulator (AC-101)... LC-80
Tabel LC-12 Data pada alur 17... LC-83 Tabel LC-13 Data pada alur 18... LC-92 Tabel LC-14 t cooler III (E-105)... LC-95 Tabel LC-15 Data pada mixing point (M-101)... LC-102 Tabel LD-1 Perhitungan Entalpi Tinggi Menara Pendingin... LD-17 Tabel LE-1 Perincian Harga Bangunan dan Sarana Lainnya... LE-2 Tabel LE-2 Harga Indeks Marshall dan Swift... LE-4 Tabel LE-3 Estimasi Harga Peralatan Proses... LE-9 Tabel LE-4 Estimasi Harga Peralatan Utilitas dan Pengolahan Limbah... LE-11 Tabel LE-5 Biaya Sarana Transportasi......LE-15 Tabel LE-6 Perincian Gaji Pegawai... LE-22 Tabel LE-7 Perician Biaya Kas... LE-25 Tabel LE-8 Perincian Modal Kerja... LE-27 Tabel LE-9 Aturan Depresiasi sesuai UU RI No.17 tahun 2000... LE-29 Tabel LE-10 Perkiraan Biaya Depresiasi sesuai UU RI No.17 tahun 2000... LE-30 Tabel LE-11 Data perhitungan BEP... LE-41 Tabel LE-11 Data perhitungan IRR... LE-43
DAFTAR GAMBAR Gambar 8.1 Perincian Luas Areal Pabrik... VIII-6 Gambar 9.1 Bagan struktur organisasi perusahaan pabrik Pembuatan N-Propanol dari Etilen dan Gas Sintesa... IX-14 Gambar LD-1 Spesifikasi screening... LD-1 Gambar LD-2 Grafik Entalpi dan Temperatur Cairan pada Cooling Tower (CT)... Gambar LD-3 Kurva Hy terhadap 1/(Hy i Hy)... LD-18 Gambar LE-1 Grafik BEP (Break Even Point)... LE-42 LD
DAFTAR LAMPIRAN 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