laporan tugas prarancangan pabrik prarancangan pabrik isopropil asetat...

15
LAPORAN TUGAS PRARANCANGAN PABRIK PRARANCANGAN PABRIK ISOPROPIL ASETAT DARI ASAM ASETAT DAN ISOPROPANOL KAPASITAS 50.000 TON/TAHUN Diajukan untuk Memenuhi Persyaratan Meraih Gelar Sarjana Teknik Strata Satu Program Studi Teknik Kimia Fakultas Teknik Disusun oleh: Tri Harmoko D500120075 Dosen pembimbing: 1. Ir. Haryanto, AR., M.S. 2. Ir. Herry Purnama, M.T., Ph.D. PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA 2017

Upload: others

Post on 15-Mar-2020

61 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

LAPORAN TUGAS PRARANCANGAN PABRIK

PRARANCANGAN PABRIK ISOPROPIL ASETAT

DARI ASAM ASETAT DAN ISOPROPANOL

KAPASITAS 50.000 TON/TAHUN

Diajukan untuk Memenuhi Persyaratan Meraih Gelar Sarjana Teknik Strata Satu

Program Studi Teknik Kimia Fakultas Teknik

Disusun oleh:

Tri Harmoko

D500120075

Dosen pembimbing:

1. Ir. Haryanto, AR., M.S. 2. Ir. Herry Purnama, M.T., Ph.D.

PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA

2017

HALAMAN PENGESAHAN

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAII SURAKARTA

FAKULTAS TEKNIK

PROGRAM STUDI TEKNTK KIMIA

Nama

NIM

Judul TPP

Dosen Pembimbing

: TriHarmoko

: D500120075

: Prarancangan Pabrik lsopropil Asetat dari Asam

Asetat dan Isopropanol Kapasites 50.000

Ton/Tahrm.

: 1. k. Haryanto, AR., M.S.

2. Ir. Herry Pumama M.T., Ph.D.

Surakarta }lud.i 2Al7

Menyetujui,

Pembimbing II,

Ir. Herry Purnama M.T., Ph.D.NiK.664

Mengetahui,

Ke.tua Jurusafi,

"0

,D,Rois Fatoni, S.T., M.Se., Ph.D.

NIK. 892

Pembimbing I"

Ir. Haryailtb A.R., M.S.NIP. 19630705 199003 1002

iii

Prarancangan Prabrik Isopropil Asetat dari Asam Asetat dan Isopropanol Kapasitas 50.000 ton/tahun

KATA PENGANTAR

Assalamualaikum Warohmatullahi Wabaraakatuh. Puji syukur alhamdulillah penyusun panjatkan kepada Allah SWT

atas segala nikmat, rahmat dan ridho-Nya sehingga penyusun dapat menyelesaikan naskah tugas akhir dengan judul “Prarancangan Pabrik Isopropil Asetat dari Asam Asetat dan Isopropanol Kapasitas 50.000 Ton/Tahun”, sebagai salah satu syarat mencapai gelar sarjana Teknik jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta dengan baik dan lancar.

Sholawat serta salam senantiasa tercurah kepada nabi besar Muhammad SAW beserta sahabat, keluarga dan orang-orang yang istiqomah di jalan-Nya.

Dalam penyusunan naskah ini, penyusun telah banyak menerima bantuan, bimbingan, dan petunjuk yang sangat bermanfaat dan membantu dari berbagai pihak. Oleh karena itu pada kesempatan ini penyusun mengucapkan terimakasih yang sebesar-besarnya kepada :

1. Bapak Rois Fatoni, S.T., M.Sc., Ph.D, selaku Ketua Jurusan Teknik KimiaUniversitas Muhammadiyah Surakarta.

2. Bapak Ir. Haryanto, AR., M.S, selaku dosen pembimbing I yang selalumembantu dan mengarahkan dalam penyusunan naskah.

3. Bapak Ir. Herry Purnama, M.T., Ph.D, selaku dosen pembimbing II yangselalu membantu dan mengarahkan dalam penyusunan naskah.

4. Segenap dosen jurusan Teknik Kimia yang telah menyampaikan ilmunyakepada penyusun..

5. Teman-teman Teknik Kimia 2012 di Universitas Muhammadiyah Surakarta.

Penyusun menyadari adanya ketidaksempurnaan dan kesalahan baik dari sistematika penulisannya maupun dari segi isi naskah tugas akhir ini, sehingga penyusun memohon adanya saran dan kritikan yang membangun dari semua pihak agar kedepannya akan lebih baik lagi. Semoga naskah tugas akhir ini dapat memberikan maanfaat bagi semua pihak.

Wassalamualaikum Warohmatullahi Wabaraakatuh.

Surakarta, Juli 2017

Penyusun

iv Tri Harmoko D500120075

Prarancangan Prabrik Isopropil Asetat dari Asam Asetat dan Isopropanol Kapasitas 50.000 ton/tahun

MOTTO

“Maka nikmat Tuhanmu yang manakah yang kamu dustakan”

(Qs. Ar-Rahman; 13)

Sesungguhnya bersama kesuliatn ada kemudahan”

(Qs. Al-Insyirah: 6)

Jangan melihat seseorang dari sisi suksesnya, tetapi lihatlah dari sisi

perjuangan dan do’anya.

“Berapapun banyaknya motto, jika tak diiringi komitmen hanya akan

jadi tulisan belaka”

v Tri Harmoko D500120075

Prarancangan Prabrik Isopropil Asetat dari Asam Asetat dan Isopropanol Kapasitas 50.000 ton/tahun

PERSEMBAHAN

Tugas akhir ini dipersembahkan untuk orang-orang yang telah memberi

arti dalam hidup saya:

• Bapak dan ibu tercinta, terimakasih atas kasih sayang, pengorbanan dan

pendidikan yang telah bapak ibu berikan sampai saat ini, semoga dapat

menjadi bekal dan bermanfaat dalam kehidupanku. Do’a dan bakti yang dapat

aku beri hanyalah untukmu meskipun semua tidak cukup untuk membalas

segala hal termasuk kasih sayangmu.

• Untuk kakakku, Agus Priyanto dan Bambang Priyono terimakasih dukungan

dan semangatnya.

• Untuk Ibu Ir.Nur Hidayati, M.T.,Ph.D. terimakasih atas segala saran, sampai

terselesaikannya TA ini.

• Partner TA-ku Hendra Purnama (Mas Pur), terimaksih atas kerjasamanya

selama ini. Banyak tantangan yang kita lewati selama ini sampai akhirnya

kita bisa menyelesaikan TA ini.

• Untuk teman-temanku Saifur, Titus, Edo, Rio, Irfani, Dyah, Rizka, Tiara,

Risty, Aima atas semangatnya sampai terselesaikannya TA ini.

• Untuk Afifah Dewi Nur Cahyani terimakasih atas segala saran, dukungan,

bantuan dan semangatnya sampai terselesaikannya TA ini.

• Terimakasih buat teman teman semua, dari Teknik Kimia Angkatan 2012,

teman kos kedai dan semua yang tidak bisa saya sebutkan satu persatu.

vi Tri Harmoko D500120075

Prarancangan Prabrik Isopropil Asetat dari Asam Asetat dan Isopropanol Kapasitas 50.000 ton/tahun

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ……………………………………………………………i

HALAMAN PENGESAHAN ………………………………………………….ii

PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR …………………………….iii

KATA PENGANTAR …………………………………………………………iv

MOTTO ………………………………………………………………………..v

PERSEMBAHAN………………………………………………………………vi

DAFTAR ISI ………………………………………………………………….vii

DAFTAR TABEL …………………………………………………………….x

DAFTAR GAMBAR ………………………………………………………..xii

DAFTAR LAMPIRAN ……………………………………………………..xiii

INTISARI …………………………………………………………………..xiv

ABSTRAK ……………………………………………………………………xv

BAB I PENDAHULUAN ………………………………………………………1

1.1 Latar Belakang Pendirian Pabrik ……………………………………..1

1.2 Kapasitas Perancangan ……………………………………………….3

1.3 Pemilihan Lokasi Pabrik ……………………………………………..5

1.4 Tinjauan Pustaka ……………………………………………………...7

1.5 Tinjauan Proses Secara Umum………………………………………15

BAB II DISKRIPSI PROSES ………………………………………………16

2.1 Spesifikasi Bahan Baku dan Produk …………..……………………16

2.2 Konsep Reaksi ………………………………………………………17

2.3 Diagram Alir Proses dan tahapan Proses ……………………………21

2.4 Neraca Massa dan Neraca Panas ……………………………………26

2.5 Lay Out Pabrik dan Peralatan Proses ……………………………….32

BAB III SPESIFIKASI ALAT ……………………………………………….40

3.1 Tangki Penyimpan Asam Asetat …………………………………....40

3.2 Tangki Penyimpan Isopropanol ……………………………………40

vii Tri Harmoko D500120075

Prarancangan Prabrik Isopropil Asetat dari Asam Asetat dan Isopropanol Kapasitas 50.000 ton/tahun

3.3 Tangki Penyimpan Isopropil Asetat ………………………………..41

3.4 Reaktor (Reactive Distillation) …………………………………….41

3.5 Dekanter ……………………………………………………………..42

3.6 Menara Distilasi …………………………………………………….43

3.7 Heat Exchanger-01 …………………………………………………..44

3.8 Vaporizer-01 ………………………………………………………..45

3.9 Heat Exchanger-02 …………………………………………………46

3.10 Heat Exchanger-03 ………………………………………………..47

3.11 Kondensor-01 ……………………………………………………...48

3.12 Kondensor-02 ………………………………………………………49

3.13 Akumulator-01 ……………………………………………………..50

3.14 Akumulator-02 ……………………………………………………..50

3.15 Reboiler-01 …………………………………………………………51

3.16 Reboiler-02 ………………………………………………………52

3.17 Pompa-01 ………………………………………………………….53

3.18 Pompa-02 …………………………………………………………..54

3.19 Pompa-03 …………………………………………………………..54

3.20 Pompa-04 …………………………………………………………..55

3.21 Pompa-05 ………………………………………………………….55

3.22 Pompa-06 ………………………………………………………….56

3.23 Pompa-07 …………………………………………………………..57

2.24 Pompa-08 …………………………………………………………57

3.25 Pompa-09 ………………………………………………………….58

3.26 Pompa-10 …………………………………………………………..59

3.27 Pompa-11 ………………………………………………………….59

BAB IV UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM ……...61

4.1 Unit Pendukung Proses ……………………………………………..61

4.2 Laboratorium ………………………………………………………..76

viii Tri Harmoko D500120075

Prarancangan Prabrik Isopropil Asetat dari Asam Asetat dan Isopropanol Kapasitas 50.000 ton/tahun

BAB V MANAJEMEN PERUSAHAAN ……………………………………89

5.1 Bentuk Perusahaan ………………………………………………….89

5.2 Stuktur Organisasi …………………………………………………..91

5.3 Tugas dan Wewenang ………………………………………………93

5.4 Status Karyawan dan Sistem Penggajian …………………………..95

5.5 Pembagian Jam Kerja Karyawan ………………………………….97

5.6 Penggolongan Jabatan, jumlah Karyawan, dan Gaji ……………….98

5.7 Kesejahteraan Karyawan ……………………………………………100

5.8 Manajemen Produksi ………………………………………………101

5.9 Perencanaan Produksi ………………………………………………102

5.10 Pengendalian produksi …………………………………………….103

BAB VI ANALISA EKONOMI …………………………………………….104

6.1 Penaksiran Harga Peralatan ………………………………………..108

6.2 Dasar Perhitungan …………………………………………………110

6.3 Penentuan Total Capital Investment (TCI) ……………………….110

6.4 Hasil Perhitungan ………………………………………………….111

6.5 Analisa Kelayakan …………………………………………………114

BAB VII KESIMPULAN …………………………………………………118

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN

ix Tri Harmoko D500120075

Prarancangan Prabrik Isopropil Asetat dari Asam Asetat dan Isopropanol Kapasitas 50.000 ton/tahun

DAFTAR TABEL

Tabel 1. Data statistik impor isopropil asetat di Indonesia …………………..3

Tabel 2. Perbandingan Beberapa Proses Produksi Isopropil Asetat ………….8

Tabel 3. Neraca Massa di Vaporizer 01 (E-102) ………………………………26

Tabel 4. Neraca Massa di Separator 01 (Sp-101)………………………………26

Tabel 5. Neraca Massa di Reaktor Reactive Destiilation (RD-101) ……………26

Tabel 6. Neraca Massa di Dekanter (H-201) …………………………………..26

Tabel 7. Neraca Massa di Menara Destilasi (D-301) ………………………….27

Tabel 8. Neraca Massa Total …………………………………………………...27

Tabel 9. Neraca Panas di Heat Exchanger 01 (E-101) …………………………29

Tabel 10. Neraca Panas di Vaporizer 01 (E-102) ………………………………29

Tabel 11. Neraca Panas di Separator 01 (Sp-101) ……………………………..29

Tabel 12. Neraca Panas di Reactive Distillation (RD-101) ……………………30

Tabel 13. Neraca Panas di Dekanter 01 (H-201) ……………………………….30

Tabel 14. Neraca Panas di Menara Destilasi 01 (D-201) ………………………30

Tabel 15. Neraca Panas di Cooler 01 (E-105) …………………………………31

Tabel 16. Neraca Panas di Cooler 02 (E-201) …………………………………31

Tabel 17. Perincian Luas Tanah Sebagai Bangunan Pabrik

Tabel 18. Jumlah total kebutuhan air …………………………………………66

Tabel 19. Kebutuhan Pengadaaan Steam ……………………………………..66

Tabel 20. Konsumsi Listrik untuk Keperluan Proses dan Utilitas ……………..69

Tabel 21. Konsumsi Listrik untuk Penerangan ………………………………..71

Tabel 22. Sumber Limbah pabrik Isopropil asetat ……………………………..74

Tabel 23. Jadwal Kerja Masing-Masing Regu ………………………………..96

Tabel 24. Jabatan, Jumlah Karyawan dan Gaji …………………………………97

Tabel 25. Indeks Harga Alat Tahun 1995-2014.................................................108

Tabel 26. Fixed Capital Invesment …………………………………………..110

Tabel 27. Working Capital Investment ……………………………………….111

Tabel 28. Direct Manufacturing Cost ……………………………………….111

Tabel 29. Indirect Manufacturing Cost ……………………………………….111

x Tri Harmoko D500120075

Prarancangan Prabrik Isopropil Asetat dari Asam Asetat dan Isopropanol Kapasitas 50.000 ton/tahun

Tabel 30. Fixed Manufacturing Cost …………………………………………112

Tabel 31. General Expense ………………………………………………….112

Tabel 32. Analisa Kelayakan ………………………………………………….115

xi Tri Harmoko D500120075

Prarancangan Prabrik Isopropil Asetat dari Asam Asetat dan Isopropanol Kapasitas 50.000 ton/tahun

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1. Data statistik impor isopropil asetat di Indonesia …………………..4

Gambar 2. Lokasi pendirian pabrik isopropil asetat di Cilegon Banten ………..7

Gambar 3. Diagram alir kualitatif ……………………………………………23

Gambar 4. Diagram alir kuantitatif ……………………………………………24

Gambar 5. Diagram alir neraca massa …………………………………………25

Gambar 6. Diagram alir neraca panas …………………………………………28

Gambar 7. Lay Out Pabrik Isopropil asetat ……………………………………35

Gambar 8. Lay Out Pabrik Isopropil asetat ……………………………………38

Gambar 9. Skema Pengolahan air ……………………………………………..65

Gambar 10. Struktur Organisasi Perusahaan …………………………………103

Gambar 11. Chemical Enggineering Cost index………………………………108

Gambar 12. Analisa Kelayakan Ekonomi …………………………………….116

xii Tri Harmoko D500120075

Prarancangan Prabrik Isopropil Asetat dari Asam Asetat dan Isopropanol Kapasitas 50.000 ton/tahun

DAFTAR LAMPIRAN

Program Matlab

Diagram Visio

Kartu Konsultasi

xiii Tri Harmoko D500120075

Prarancangan Prabrik Isopropil Asetat dari Asam Asetat dan Isopropanol Kapasitas 50.000 ton/tahun

INTISARI Seiring dengan perkembangan pembangunan, salah satu industri yang

menjanjikan di bidang Teknik Kimia adalah isopropil asetat. Saat ini di Indonesia belum ada pabrik isopropil asetat yang berdiri, maka prospek pembangunan pabrik isopropil asetat menguntungkan. Isopropil asetat banyak digunakan dalam industri kimia seperti pelarut aktif beberapa resin sintetis seperti etil selulosa, selulosa asetat, selulosa butirat, selulosa nitrat, beberapa vinil kopolimer, polistiren, dan resin metakrilat. Pemakaian lain yang tidak kalah penting dari senyawa ini adalah sebagai pelarut (solvent) untuk paints, coating, pelarut tinta cetak (printing ink), campuran (ingredients) pada pembuatan parfum/kosmetik, serta sebagai extracting agent pada produksi obat-obatan.

Untuk memenuhi kebutuhan dalam negeri yang masih harus diimpor dari luar negeri dan adanya peluang ekspor yang masih terbuka, maka dirancang pabrik isopropil asetat dengan kapasitas 50.000 ton/tahun dengan bahan baku asam asetat 3.794,451 kg/jam dan isopropanol 3.957,541 kg/jam. Isopropil asetat dibuat dengan mereaksikan asam asetat dan isopropanol dalam reaktor reactive distillation pada suhu 87,1oC dan tekanan 1 atm dengan katalis amberlyst 15. Reaksi ini terjadi secara eksotermis. Pabrik direncanakan berdiri di Kawasan Industri Cilegon, Banten pada tahun 2020 dengan luas 48.732 m2. Pada unit utilitas dibutuhkan air 384.593,485 kg/jam, listrik sebesar 487,241 kW.

Dari hasil analisis ekonomi diperoleh, return on investment (ROI) sebelum dan sesudah pajak sebesar 32,72% dan 26,18%, pay out time (POT) sebelum dan sesudah pajak selama 2,23 tahun dan 2,76 tahun, break-even point (BEP) 43,82%, dan shut down point (SDP) 23,27%.Sedangkan discounted cash flow (DCF) sebesar 28,8%. Jadi dari segi ekonomi, pabrik isopropil asetat ini layak untuk dipertimbangkan pendiriannya.

Kata kunci : isopropil asetat, asam asetat, isopropanol, reactive distillation,

amberlyst 15

xiv

Tri Harmoko D500120075

Prarancangan Prabrik Isopropil Asetat dari Asam Asetat dan Isopropanol Kapasitas 50.000 ton/tahun

ABSTRAK

In the industrial development, one of promising industries in chemical engineering is isopropyl acetate. Up to date in Indonesia there is no estabilished isopropyl acetate plant, the prospect of isopropyl acetate plant is profitable on prospective. Isopropyl acetate is widely used in chemical industries such as active solvents of some synthetic resins including ethyl cellulose, cellulose acetate, cellulose butyrate, cellulose nitrate, some vinyl copolymers, polystyrene, and methacrylic resins. Other important usages of this compound are solvents for paints, coatings, printing ink solvents, ingredients in perfume/cosmetics, as well as extracting agents on the production of medicines.

To fulfill the domestic needs of isopropyl acetate which are currently provided from abroad and the potential opportunity to export,the capacity of isopropyl acetate plant is designed to be 50.000 ton/year with raw material acetic acid of 3,794.451 kg/hour and isopropanol 3,957.541 kg/hour . The isopropyl acetate is produced by reacting acetic acid and isopropanol in reactive distillation reactor at 87.1°C and 1 atm pressure with amberlyst catalyst 15. This reaction occurs exothermically. The plant is planned to stand in Cilegon Industrial Estate, Banten in 2020 with an area of 48,732 m2. To support the process, the utility unit requires water as much as 3,045,980 m3/year, and electricity of 487.241 kW.

From the economic analysis it is found that the respective the, return on investment (ROI) before and after taxes and 32.72% and 26.18%, pay out time (POT) before and after taxes are 2.23 years and 2.76 years, break- Even point (BEP) 43,82%, and the shut down point (SDP) 23.27%. While the discounted cash flow (DCF) is 28.8%. From economic point of view, the isopropyl acetate plant is worthy of consideration for its establishment.

Keywords: isopropyl acetate, acetic acid, isopropanol, amberlyst 15

xv