PRA RANCANGAN PABRIK DIMETIL TEREFTALAT DARI ASAM TEREFTALAT DAN METANOL DENGAN KAPASITAS PRODUKSI 60.000 TON/TAHUN TUGAS AKHIR Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan Ujian Sarjana Teknik Kimia Disusun Oleh : ANDHY JULIANTO W. 060405045 DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK MEDAN 2012
KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis ucapkan ke hadirat Tuhan Yang Maha Kuasa atas berkat dan rahmatnya penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir yang berjudul Pra Rancangan Pabrik Dimetil Tereftalat dari Asam Tereftalat dan Metanol dengan Kapasitas 60.000 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, Universitas Sumatera Utara. Dalam menyelesaikan tugas akhir ini penulis banyak menerima bantuan, bimbingan dan dukungan dari berbagai pihak, oleh karena itu penulis mengucapkan terima kasih kepada : 1. Bapak Dr.Eng Ir. Irvan, M.Si, selaku dosen pembimbing dalam penyusunan tugas akhir ini dan Ketua Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara 2. Bapak Ir. Bambang Trisakti, M.Si selaku co dosen pembimbing dalam penyusunan tugas akhir ini 3. Ibu Dr. Ir. Fatimah, M.T., Sekretaris Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara 4. Ibu Ir. Renita Manurung, M.T., Koordinator Tugas Akhir Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara 5. Bapak dan Ibu dosen serta pegawai Program Studi Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara 6. Orangtua dan Saudara Penulis, yang telah banyak memberikan dukungan moril dan materiil kepada penulis 7. Christy atas kerjasamanya dalam penulisan tugas akhir ini Medan, 5 Mei 2012 Penulis, ( Andhy Julianto W)
INTISARI Pabrik Dimetil Tereftalat dari Asam Tereftalat dan Metanol ini direncanakan akan berproduksi dengan kapasitas 60.000 ton/tahun dan beroperasi selama 330 hari dalam setahun. Pabrik ini diharapkan dapat memenuhi kebutuhan dalam negeri, dan juga membuka peluang ekspor. Lokasi pabrik yang direncanakan adalah di daerah Kabupaten Plaju, Palembang, dengan luas tanah yang dibutuhkan sebesar 13150 m 2. Adapun pemilihan lokasi di Kabupaten Plaju, Palembang karena dekat dengan sumber bahan baku, dekat dengan pelabuhan dan merupakan daerah lalu lintas perdagangan, baik dalam maupun luar negeri. Bentuk badan usaha yang direncanakan adalah Perseroan Terbatas (PT) yang dikepalai oleh seorang Direktur dengan jumlah total tenaga kerja 158 orang. Adapun bentuk organisasi dari pabrik ini adalah organisasi fungsionil dan staf. Dari hasil analisa ekonomi pabrik pembuatan dimetil tereftalat ini didapat nilai Profit Margin (PM) 16,03 %, Return on Investment (ROI) sesudah pajak sebesar 28,26 %, Pay Out Time (POT) sesudah pajak 3,54 tahun. Sedangkan Break Even Point (BEP) adalah 47,49 %, dan Internal Rate of Return (IRR) adalah 30,79. Hasil analisa ekonomi tersebut menunjukkan bahwa pabrik dimetil tereftalat ini layak untuk didirikan. Kata kunci: Dimetil Tereftalat, Asam Tereftalat, Metanol
DAFTAR ISI KATA PENGANTAR... i INTI SARI... ii DAFTAR ISI... iii DAFTAR GAMBAR... vii DAFTAR TABEL... viii DAFTAR ISTILAH... xi BAB I PENDAHULUAN... I-1 1.1 Latar Belakang... I-1 1.2 Perumusan Masalah... I-2 1.3 Tujuan... I-2 1.4 Manfaat... I-2 BAB II TINJAUAN PUSTAKA... II-1 2.1 Dimetil Tereftalat... II-1 2.2 Kegunaan Produk... II-2 2.3 Sifat Sifat Bahan Baku dan Produk... II-2 2.3.1 Sifat Sifat Bahan Baku... II-2 2.3.2 Sifat Sifat Produk... II-3 2.4 Proses Pembuatan Dimetil Tereftalat (DMT)... II-4 2.4.1 Proses Witten Hercules... II-4 2.4.2 Proses Esterifikasi... II-7 2.5 Seleksi Proses... II-9 2.6 Deskripsi Proses... II-10 BAB III HASIL PERHITUNGAN NERACA MASSA... III-1 3.1 Furnace (FU-01)... III-1 3.2 Sublimator (SB-01)... III-1 3.3 Cyclone (CN-01)... III-1 3.4 Reaktor (R-01)... III-2 3.5 Cyclone (CN-03)... III-2 3.6 Tangki Separator (TS-02)... III-2 3.7 Cooling Crystalyzer (CR-01)... III-3 3.8 Centrifuge (CF-01)... III-3
3.9 Tangki Separator (TS-03)... III-3 3.10 Rotary Dryer (RD-01)... III-4 3.11 Cyclone (CN-02)... III-4 3.12 Tangki Separator (TS-05)... III-4 3.13 Menara Destilasi (MD-01)... III-5 3.14 Tangki Separator (TS-04)... III-5 3.15 Reboiler (RE-01)... III-5 BAB IV HASIL PERHITUNGAN NERACA PANAS... IV-1 4.1 Fixed Bed Reactor (R-01)... IV-1 4.2 Furnace (FU-01)... IV-1 4.3 Sublimator (SB-01)... IV-1 4.4 Heat Exchanger (HE-01)... IV-1 4.5 Desublimator (DE-01)... IV-2 4.6 Condensor (CD-01)... IV-2 4.7 Crystalizer (CR-01)... IV-2 4.8 Heat Exchanger (HE-03)... IV-3 4.9 Menara Destilasi (MD-01)... IV-3 4.10 Rotary Dryer (RD-01)... IV-3 4.11 Condensor (CD-02)... IV-4 4.12 Vaporizer (VP-03)... IV-4 BAB V SPESIFIKASI PERALATAN... V-1 BAB VI INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA... VI-1 6.1 Instrumentasi... VI-1 6.2 Keselamatan Kerja... VI-4 6.3 Keselamatan Kerja pada Pabrik Pembuatan Dimetil Tereftalat... VI-5 6.3.1 Pencegahan Terhadap Kebakaran dan Peledakan... VI-5 6.3.2 Peralatan Perlindungan Diri... VI-6 6.3.3 Keselamatan Kerja Terhadap Bahaya Listrik... VI-6 6.3.4 Pencegahan Terhadap Gangguan Kesehatan... VI-7 6.3.5 Pencegahan Terhadap Bahaya Mekanis... VI-7 BAB VIII UTILITAS... VII-1 7.1 Unit Penyediaan Dan Pengolahan Air (Water System)... VII-1
7.2 Unit Pembangkit Steam... VII-6 7.3 Unit Pembangkit Listrik (Power Plant))... VII-7 7.4 Unit Penyedia Bahan Bakar... VII-11 7.5 Unit Penyedia Udara ( Air System)... VII-13 7.6 Unit Refrigerasi... VII-15 7.7 Unit Pengolahan Limbah... VII-18 BAB VIII LOKASI DAN TATA LETAK PABRIK... VIII-1 8.1 Lokasi Pabrik... VIII-1 8.2 Tata Letak Pabrik... VIII-4 8.3 Perincian Luas Tanah... VIII-6 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 Fungsional dan Staf... IX-3 9.2 Manajemen Perusahaan... IX-3 9.3 Bentuk Hukum Badan Usaha... IX-5 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-7 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-8 9.4.8 Manajer Umum dan Personalia... IX-8 9.4.9 Manajer Keuangan dan Administrasi... IX-8 9.5 Sistem Kerja... IX-10 9.6 Jumlah Karyawan dan Tingkat Pendidikan... IX-10 9.7 Fasilitas Tenaga Kerja... IX-11 BAB X ANALISA 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 Kerja / Working Capital (WC)... X-3 10.2 Biaya Produksi Total (BPT) / Total Cost (TC)... X-4 10.2.1 Biaya Tetap / Fixed Cost (FC)... X-4 10.2.2 Biaya Variabel (BV) / Variable Cost (VC)... X-4 10.3 Total Penjualan (Total Sales)... X-5 10.4 Bonus Perusahaan... X-5 10.5 Perkiraan Rugi / Laba Usaha... X-5 10.6 Analisa Aspek Ekonomi... X-5 10.6.1 Profit Margin (PM)... X-5 10.6.2 Break Even Point (BEP)... X-6 10.6.3 Return on Investment (ROI)... X-6 10.6.4 Pay Out Time (POT)... X-7 10.6.5 Return on Network (RON)... X-7 10.6.6 Internal Rate of Return (IRR)... X-8 BAB XI KESIMPULAN... XI-1 DAFTAR PUSTAKA... xii LAMPIRAN A PERHITUNGAN NERACA MASSA... A-1 LAMPIRAN B PERHITUNGAN NERACA PANAS... B-1 LAMPIRAN C PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN... C-1 LAMPIRAN D PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN UTILITAS... D-1 LAMPIRAN E PERHITUNGAN ASPEK EKONOMI... E-1
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Reaksi Esterifikasi Asam Terephthalic dengan Metanol... II-1 Gambar 2.2 Proses pembuatan DMT dengan Proses Witten... II-5 Gambar 2.3 Esterifikasi Terephtalate Acid dalam Fase Cair... II-7 Gambar 2.4 Esterifikasi Terephtalate Acid dalam Fase Gas... II-8 Gambar 2.5 Reaksi Esterifikasi Asam Terephthalic dengan Metanol... II-9 Gambar 7.1 Skema Pengolahan Air... VII-26 Gambar 8.1 Tata Letak Pra Rancangan Pabrik Dimetil Tereftalat dari Asam Tereftalat dan Metanol... VIII-6 Gambar 9.1 Bagan Struktur Organisasi Perusahaan Pabrik Dimetil Tereftalat dari Asam Tereftalat dan Metanol... IX-13 Gambar A.1 Aliran Proses pada Furnace (FU-01)... A-2 Gambar A.2 Aliran Proses pada Sublimator (SB-01)... A-3 Gambar A.3 Aliran Proses pada Cyclone (CN-01)... A-5 Gambar A.4 Aliran Proses pada Reaktor (R-01)... A-6 Gambar A.5 Aliran Proses pada Cyclone (CN-03)... A-8 Gambar A.6 Aliran Proses pada Condensor (CD-01)... A-14 Gambar A.7 Aliran Proses pada Cooling Crystalizer (CR-01)... A-17 Gambar A.8 Aliran Proses pada Centrifuge (CF-01)... A-20 Gambar A.9 Aliran Proses pada Tangki Separator (TS-03)... A-22 Gambar A.10 Aliran Proses pada Rotary Dryer (RD-01)... A-25 Gambar A.11 Aliran Proses pada Tangki Separator (TS-05)... A-27 Gambar A.12 Aliran Proses pada Menara Destilasi (MD-01)... A-29 Gambar B.1 Condensor Partial... B-23 Gambar C.1 Pipa Berkelok Sublimator... C-50 Gambar C.2 Rotary Double Pipe Heat Exchanger... C-53 Gambar C.3 Agitated Jacket-Vessel Crystalyzer With Draft-Tube... C-66 Gambar C.4 Cake Dalam Centrifuge... C-72 Gambar C.5 Co-Current Rotary Dryer... C-75 Gambar E.1 Harga Peralatan untuk Tangki Penyimpanan (Storage) dan Tangki Pelarutan... E-5 Gambar E.2 Grafik Break Even Point (BEP) Pabrik Dimetil Tereftalat dari Asam Tereftalat dan Metanol... E-22
DAFTAR TABEL Tabel 1.1 Kebutuhan DMT di Indonesia... I-2 Tabel 3.1 Neraca Massa pada Furnace (FU-01)... III-1 Tabel 3.2 Neraca Massa pada Sublimator (SB-01)... III-1 Tabel 3.3 Neraca Massa pada Cyclone (CN-01)... III-1 Tabel 3.4 Neraca Massa pada Reaktor (R-01)... III-2 Tabel 3.5 Neraca Massa pada Cyclone (CN-03)... III-2 Tabel 3.6 Neraca Massa pada Tangki Separator (TS-02)... III-2 Tabel 3.7 Neraca Massa pada Cooling Crystalyzer (CR-01)... III-3 Tabel 3.8 Neraca Massa pada Centrifuge (CF-01)... III-3 Tabel 3.9 Neraca Massa pada Tangki Separator (TS-03)... III-3 Tabel 3.10 Neraca Massa pada Rotary Dryer (RD-01)... III-4 Tabel 3.11 Neraca Massa pada Cyclone (CN-02)... III-4 Tabel 3.12 Neraca Massa pada Tangki Separator (TS-05)... III-4 Tabel 3.13 Neraca Massa pada Menara Destilasi (MD-01)... III-5 Tabel 3.14 Neraca Massa pada Tangki Separator (TS-04)... III-5 Tabel 3.15 Neraca Massa pada Reboiler (RE-01)... III-5 Tabel 6.1 Daftar Instrumentasi pada Pra-Rancangan Pabrik Pembuatan Dimetil Tereftalat... VI-3 Tabel 8.1 Perincian Luas Tanah... VIII-4 Tabel 9.1 Jadwal Kerja Karyawan Shift... IX-10 Tabel 9.2 Jumlah Karyawan dan Kualifikasinya... IX-10 Tabel A.1 Neraca Massa pada Furnace (FU-01)... A-2 Tabel A.2 Neraca Massa pada Sublimator (SB-01)... A-4 Tabel A.3 Neraca Massa pada Cyclone (CN-01)... A-5 Tabel A.4 Neraca Massa pada Reaktor (R-01)... A-7 Tabel A.5 Neraca Massa pada Cyclone (CN-03)... A-13 Tabel A.6 Neraca Massa pada Tangki Separator (TS-02)... A-16 Tabel A.7 Neraca Massa pada Cooling Crystalyzer (CR-01)... A-19 Tabel A.8 Neraca Massa pada Centrifuge (CF-01)... A-21 Tabel A.9 Neraca Massa pada Tangki Separator (TS-03)... A-24
Tabel A.10 Neraca Massa pada Rotary Dryer (RD-01)... A-26 Tabel A.11 Neraca Massa pada Cyclone (CN-02)... A-28 Tabel A.12 Neraca Massa pada Tangki Separator (TS-05)... A-30 Tabel A.13 Neraca Massa pada Menara Destilasi (MD-01)... A-5 Tabel A.14 Neraca Massa pada Tangki Separator (TS-04)... A-5 Tabel A.15 Neraca Massa pada Reboiler (RE-01)... A-5 Tabel B.1 Penentuan Konstanta Asam Tereftalat... B-1 Tabel B.2 Penentuan Konstanta Dimetil Tereftalat... B-1 Tabel B.3 Harga konstanta A, B, C, dan, D untuk Cpig... B-2 Tabel B.4 Data panas reaksi tiap komponen... B-4 Tabel B.5 Panas Masuk Reaktor... B-5 Tabel B.6 Panas Keluar Reaktor... B-5 Tabel B.7 Panas Masuk Furnace... B-6 Tabel B.8 Panas Keluar Furnace... B-6 Tabel B.9 Panas Masuk Sublimator... B-7 Tabel B.10 Panas keluar Sublimator... B-7 Tabel B.11 Panas Masuk Heat Exchanger... B-8 Tabel B.12 Panas Keluar Heat Exchanger... B-8 Tabel B.13 Panas Masuk Desublimator... B-9 Tabel B.14 Panas Keluar Desublimator... B-10 Tabel B.15 Panas Keluar Desublimator... B-10 Tabel B.16 Panas Masuk Condensor... B-11 Tabel B.17 Panas Keluar Condensor... B-11 Tabel B.18 Panas Keluar Condensor... B-12 Tabel B.19 Panas Masuk Crystalizer... B-13 Tabel B.20 Panas Masuk Crystalizer... B-13 Tabel B.21 Panas Keluar Crystalizer... B-15 Tabel B.22 Panas Masuk Vaporizing Crystalizer... B-15 Tabel B.23 Panas Keluar Vaporizing Crystalizer... B-15 Tabel B.24 Panas Keluar Vaporizing Crystalizer... B-16 Tabel B.25 Panas Masuk Menara Destilasi... B-17 Tabel B.26 Panas Masuk Menara Destilasi... B-17
Tabel B.27 Panas Masuk Menara Destilasi... B-17 Tabel B.28 Panas Keluar Menara Destilasi... B-18 Tabel B.29 Panas Keluar Menara Destilasi... B-18 Tabel B.30 Panas Masuk Rotary Dryer... B-27 Tabel B.31 Panas Keluar Rotary Dryer... B-27 Tabel B.32 Panas Keluar Rotary Dryer... B-28 Tabel B.33 Panas Masuk Condensor... B-29 Tabel B.34 Panas Keluar Condenser... B-29 Tabel B.35 Panas Keluar Condenser... B-29 Tabel B.36 Panas Masuk Vaporizer... B-30 Tabel B.37 Panas Keluar Vaporizer... B-30 Tabel LE.1 Perincian Harga Bangunan, dan Sarana Lainnya... E-1 Tabel LE.2 Harga Indeks Marshall dan Swift... E-3 Tabel LE.3 Estimasi Harga Peralatan Proses... E-6 Tabel LE.4 Estimasi Harga Peralatan Utilitas dan Pengolahan Limbah... E-8 Tabel LE.5 Biaya Sarana Transportasi... E-10 Tabel LE.6 Perincian Gaji Pegawai... E-12 Tabel LE.7 Perincian Biaya Kas... E-14 Tabel LE.8 Perincian Modal Kerja... E-15 Tabel LE.9 Aturan Depresiasi sesuai UU Republik Indonesia No. 17 Tahun 2000... E-16 Tabel LE.10 Perhitungan Biaya Depresiasi... E-17 Tabel LE.11 Perhitungan Internal Rate of Return (IRR)... E-22