tugas akhir prarancangan pabrik metil klorida … · fera setiawati 2. ina fatimah lembar...

library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

i

TUGAS AKHIR

PRARANCANGAN PABRIK METIL KLORIDA

PROSES HIDROKLORINASI METANOL

KAPASITAS 42.000 TON/TAHUN

Disusun Oleh :

1. Fera Setiawati I0514021

2. Ina Fatimah I0514025

PROGRAM STUDI SARJANA TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

2018


Scanned by CamScanner


Nama

1. Fera setiawati

2. Ina Fatimah

LEMBAR KONSULTASI

TUGAS AKHIR

NIM

I05 1402r

I051402s

Judul Tugas Akhir : Prarancangan Pabrik Metil Klorida proses

Hidroklorinasi Metanol Kapasitas 42.000 Ton/Tahun

Tanggal Mulai Bimbingan :

Pembimbing I : Dr. AdrianNur, S.T., M.T.

Pembirnbing II : Dr. Sunu Herwi Pranolo, S.T., M.Sc.

No. Tanggal KonsultasiParaf

KeteranganPemb. I Pemb. II

\"

2

2J

{3G

1,

Bq

\o

t\,

t2

\3

\4\S

t6

\T

o\-o3 - \8

\4-O3- \g\g-o3^ \gzg-ots ^\B()2 -CI{-\gOS*OA-\Boq-oA^ \ts

\b-o{ - \B\g ro4 -E30^c4 -tB()4.. -os ^B

cq -os *tg

\s-os * lg22-OS - \g28-c3*\go&-trCI*tB

o?-o-1 -tg

eg"b'orqo danc\\aEcam C.*

Ca.koqcsttos 4 \JM

t\exoc* s'^assa

l\qt -"^co rnc\ssNqsoac \nrro.<ga o\c

gqc\Wor

ReoUrec

i{edgssRqCdor-Rea\&rAhsclAoes

AUser\osrr

Mqnqro' A\s$o's\

Mqfig\ro, Cts$crs\

Mesora Crs$aSi

t\eofr o(Cnor\g€s

t\E d' ton$c,,

f#.

ffirWd{rt',Yv rq"

V^{?ftt

V'Ar(JwffiffiffiM,ild&ffi

iii


\B

\9.

20t-\

22

BM,

\\*bt ^ \ts

\2-or - \&

tg *oJ A \b?*08*tB\o *cE*[B

\3 *og*t8

r6*08 -tB

Y*

(

Fuvn.,ceHe,gs\'\ereftor /

uh\i\csEkooo*niln[s.s\ ,, ako*t otn t

Lnbsan, nqs\cqh t

**o\isc)'. dcsnovni.uh\ttcrs, *qt'.qarnoopwuSdnoan

Ir,bsan , tq{lcoh

Andtsa dcsno$A\,na$caV\

r#V./

ttf"

*

ry

\j

-r Jumlah konsultasi dengan masing-masing pembimbing minimal sebanyak g

kali untuk dapat dinyatakan selesai.

Pembimbing I

Dinyatakan selesai

Tanggal:

M.Sc.

1V

Dr. Adrian Nur, S.T., M.T.


v

KATA PENGANTAR

Syukur Alhamdulillah, segala puji hanya bagi Allah SWT, karena

limpahan rahmat dan hidayah-Nya, penulis akhirnya dapat menyelesaikan

penyusunan Laporan Tugas Akhir dengan judul “Prarancangan Pabrik Metil

Klorida Proses Hidroklorinasi Metanol dengan Kapasitas 42.000 Ton/Tahun”.

Dalam penyusunan tugas akhir ini penulis memperoleh banyak bantuan

dari berbagai pihak. Oleh karena itu, penulis ingin mengucapkan terimakasih

kepada :

1. Orang tua dan keluarga tercinta atas doa, dukungan moril dan materiil.

2. Dr. Margono, S.T., M.T. selaku Kepala Program Studi S1 Teknik Kimia atas

bimbingannya.

3. Dr. Adrian Nur, S.T., M.T. dan Dr. Sunu Herwi Pranolo, S.T., M.Sc. selaku

dosen pembimbing atas bimbingan dan arahannya dalam penyelesaian tugas

akhir ini.

4. Seluruh dosen, laboran, dan administrasi Program Studi Sarjana Teknik Kimia

atas ilmu, arahan, dan bantuannya selama ini.

5. Teman-teman Teknik Kimia 2014 UNS yang telah banyak membantu dan

dukungannya.

6. Seluruh pihak yang telah membantu, yang tidak dapat disebutkan satu per satu.

Penulis menyadari bahwa laporan tugas akhir ini masih jauh dari

sempurna. Oleh karena itu, penulis membuka diri terhadap segala saran dan kritik

yang membangun. Semoga laporan tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi penulis

dan pembaca sekalian.

Surakarta, Agustus 2018

Penulis


vi

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ................................................................................................ i

LEMBAR PENGESAHAN .................................................................................... ii

LEMBAR KONSULTASI ..................................................................................... iii

KATA PENGANTAR ............................................................................................ v

DAFTAR ISI .......................................................................................................... vi

DAFTAR TABEL ................................................................................................ viii

DAFTAR GAMBAR .............................................................................................. x

INTISARI ............................................................................................................... xi

ABSTRACT ............................................................................................................ xii

BAB I ...................................................................................................................... 1

I.1 Latar Belakang Pendirian Pabrik .................................................................. 1

I.2 Kapasitas Perancangan Pabrik...................................................................... 1

I.3 Tinjauan Pustaka .......................................................................................... 6

BAB II ................................................................................................................... 11

II.1 Spesifikasi Bahan Baku, Bahan Pembantu, dan Produk ............................ 11

II.2 Konsep Dasar Proses .................................................................................. 12

II.3 Diagram Alir Proses dan Tahapan Proses .................................................. 17

II.4 Neraca Massa dan Neraca Panas ................................................................ 22

II.5 Tata Letak Pabrik dan Peralatan Proses ..................................................... 24

BAB III ................................................................................................................. 29

III.1 Spesifikasi Alat Utama ............................................................................... 29

III.2 Spesifikasi Alat Penukar Panas .................................................................. 30

III.3 Spesifikasi Tangki Penyimpanan ............................................................... 33

III.4 Spesifikasi Alat Transportasi Fluida .......................................................... 35

BAB IV ................................................................................................................. 36

IV.1 Unit Pendukung Proses .............................................................................. 36

IV.2 Laboratorium .............................................................................................. 42

IV.3 Unit Pengolahan Limbah ............................................................................ 44

IV.4 Keselamatan dan Kesehatan Kerja ............................................................. 45


vii

BAB V ................................................................................................................... 46

V.1 Bentuk Perusahaan ..................................................................................... 46

V.2 Struktur Organisasi ..................................................................................... 46

V.3 Tugas dan Wewenang ................................................................................ 49

V.4 Pembagian Jam Kerja Karyawan ............................................................... 52

V.5 Status Karyawan dan Sistem Upah ............................................................ 53

V.6 Penggolongan Jabatan, Jumlah Karyawan, dan Gaji ................................. 54

V.7 Keselamatan Kerja (Safety) ........................................................................ 56

V.8 Jaminan Sosial Tenaga Kerja ..................................................................... 58

BAB VI ................................................................................................................. 60

VI.1 Penaksiran Harga Peralatan ........................................................................ 62

VI.2 Dasar Perhitungan ...................................................................................... 62

VI.3 Hasil Perhitungan ....................................................................................... 63

DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... 66


viii

DAFTAR TABEL

Tabel I. 1 Data Impor Metil Klorida di Indonesia ............................................... 2

Tabel I. 2 Data Impor Metil Klorida di Dunia ..................................................... 2

Tabel I. 3 Kapasitas Produksi Metil Klorida di Dunia ......................................... 3

Tabel I. 4 Perbandingan Proses ............................................................................ 7

Tabel II. 1 Data Panas Pembentukan dan Energi Gibbs ..................................... 15

Tabel II. 2 Neraca Massa di sekitar Vaporizer .................................................... 22

Tabel II. 3 Neraca Massa di sekitar Tee-02......................................................... 22

Tabel II. 4 Neraca Massa di sekitar Reaktor ....................................................... 23

Tabel II. 5 Neraca Massa di sekitar Absorber .................................................... 23

Tabel II. 6 Neraca Massa Total ........................................................................... 23

Tabel II. 7 Neraca Panas Vaporizer .................................................................... 23

Tabel II. 8 Neraca Panas Tee-01 ......................................................................... 24

Tabel II. 9 Neraca Panas Tee-02 ......................................................................... 24

Tabel II. 10 Neraca Panas Reaktor ........................................................................ 24

Tabel II. 11 Neraca Panas Absorber ..................................................................... 24

Tabel II. 12 Neraca Panas Condenser ................................................................... 24

Tabel III. 1 Spesifikasi Alat Utama...................................................................... 29

Tabel III. 2 Spesifikasi Alat Penukar Panas ......................................................... 30

Tabel III. 3 Spesifikasi Tangki Penyimpanan ...................................................... 33

Tabel III. 4 Spesifikasi Alat Transportasi Fluida ................................................. 35

Tabel IV. 1 Kebutuhan Air Proses ....................................................................... 37

Tabel IV. 2 Spesifikasi Compressor Utilitas........................................................ 39

Tabel IV. 3 Kebutuhan Listrik untuk Keperluan Proses dan Utilitas .................. 39

Tabel IV. 4 Jumlah Lumen Berdasarkan Luas Bangunan.................................... 40

Tabel IV. 5 Total Kebutuhan Listrik Pabrik ........................................................ 41

Tabel V. 1 Jadwal Pembagian Kelompok Shift ................................................... 53

Tabel V. 2 Jumlah dan Gaji Karyawan Sesuai Jabatan ....................................... 55

Tabel VI. 1 Indeks Harga Alat ............................................................................. 62

Tabel VI. 2 Fixed Capital Investment (FCI) ........................................................ 63


ix

Tabel VI. 3 Working Capital Investment (WCI) ................................................. 63

Tabel VI. 4 Direct Manufacturing Cost (DMC) ................................................. 64

Tabel VI. 5 Indirect Manufacturing Cost (IMC) ................................................ 64

Tabel VI. 6 Fixed Manufacturing Cost (FMC) ................................................... 64

Tabel VI. 7 General Expense (GE) ..................................................................... 64

Tabel VI. 8 Analisis Kelayakan .......................................................................... 65


x

DAFTAR GAMBAR

Gambar I.1 Peta Lokasi Pabrik Metil Klorida di Cilegon, Banten ...................... 5

Gambar II.2 Diagram Alir Kualitatif .................................................................. 18

Gambar II.3 Diagram Alir Kuantitatif ................................................................ 19

Gambar II.3 Diagram Alir Proses ....................................................................... 20

Gambar II.4 Layout Pabrik .................................................................................. 27

Gambar II.5 Layout Peralatan Proses ................................................................. 28

Gambar IV.1 Skema Pengolahan Air .................................................................... 37

Gambar V.1 Struktur Organisasi Pabrik Metil Klorida ....................................... 48

Gambar VI.1 Grafik Analisis Kelayakan .............................................................. 65


xi

INTISARI

Fera Setiawati dan Ina Fatimah, 2018, Prarancangan Pabrik Metil Klorida

Proses Hidroklorinasi Metanol Kapasitas 42.000 Ton/Tahun, Program Studi

S1 Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret, Surakarta.

Prarancangan pabrik metil klorida dengan kapasitas 42.000 ton/tahun

beroperasi secara kontinyu selama 330 hari/tahun dan 24 jam/hari. Satu kg produk

metil klorida membutuhkan bahan baku asam klorida 0,76 kg/kg produk dan

metanol 0,67 kg/kg produk, serta air proses 0,86 kg/kg produk dan menghasilkan

limbah cair 1,29 kg/kg produk.

Reaksi pembentukan metil klorida dari asam klorida dan metanol melalui

proses reaksi fase gas-gas dengan katalis padat yaitu gamma alumina. Reaksi

berlangsung dalam reaktor fixed bed multitube dengan kondisi non adiabatic non

isothermal pada temperatur 568–613 K dan tekanan 101,325 kPa dengan

menggunakan pendingin dowtherm A. Dowtherm A 17,47 kg/kg produk masuk

dan keluar reaktor pada temperatur 482,15 K dan 502,15 K. Kemudian dowtherm

A dimanfaatkan sebagai pemanas pada vaporizer, sedangkan gas keluaran reaktor

dimanfaatkan sebagai pemanas umpan reaktor pada heat exchanger. Tahapan

berikutnya adalah pemurnian hingga diperoleh produk dengan kemurnian 99,90%.

Pabrik metil klorida juga memerlukan unit pendukung yang terdiri dari

unit pengadaan air sebesar 1,57 L/kg produk yang diperoleh dari air Krakatau

Tirta Industri (KTI), tenaga listrik sebesar 0,06 kWh/kg produk, penyediaan udara

tekan sebesar 0,03 Nm3/kg produk, penyediaan superheated steam sebesar 0,15

kg/kg produk (T=613 K), dan penyediaan bahan bakar industrial diesel oil sebesar

0,01 L/kg produk untuk generator dan natural gas sebesar 1,93×10-4 MMBtu/kg

produk untuk boiler yang diperoleh dari PT. Pertamina. Pabrik didukung oleh tiga

laboratorium, yaitu laboratorium fisik, laboratorium analitik, serta laboratorium

penelitian dan pengembangan. Pabrik metil klorida akan didirikan di Kawasan

Industri Cilegon, Banten dengan luas tanah 4,99 ha pada tahun 2019 dan akan

beroperasi pada tahun 2020. Jumlah karyawan sebanyak 150 orang yang terdiri

dari karyawan shift dan non shift dengan 0,03 manhour/kg produk.

Hasil analisis ekonomi prarancangan pabrik metil klorida diperoleh total

production cost sebesar Rp 14.905,75/kg produk dengan harga jual produk Rp

17.682,07/kg produk, ROI (Return on Investment) sebelum dan sesudah pajak

sebesar 31,53% dan 25,22%, POT (Pay Out Time) sebelum dan sesudah pajak

selama 2,47 dan 2,92 tahun, BEP (Break Event Point) 42,23%, SDP 19,88%,

DCF (Discounted Cash Flow) sebesar 25,48%. Sedangkan BCR (Benefit Cost

Ratio) sebesar 0,15, NPV (Net Present Value) US$ 1.872.744, dan IRR (Internal

Rate of Return) sebesar 14,96%. Jadi dari segi ekonomi pabrik tersebut layak

didirikan.


xii

ABSTRACT

Methyl chloride plant is designed to 42,000 tons/year of capacity and to

be operated continuously 330 days/year. In order to produce 1 kg methyl chloride

product, 0.76 kg hydrochloric acid, 0.67 kg methanol, and 0.86 kg water are

required as raw materials. This process produces 1.29 kg of liquid waste.

Hydrochloric acid is reacted with methanol to form methyl chloride

through gas reaction using gamma alumina as catalyst. The reaction is running

in a fixed bed multitube reactor with non adiabatic non isothermal process at

temperature of 568–613 K and pressure of 101.325 kPa using dowtherm A as

cooler. Dowtherm A is used as heating fluid in vaporizer while reactor’s output

gas is used as heating fluid in heat exchanger. The next step is purification until

the methyl chloride product up to 99.90% of concentration.

The utility requires 1.57 L/kg product of water, 0.06 kWh/kg product of

electricity, 0.03 Nm3/kg product of air instrument, 0.15 kg/kg product of

superheated steam (T=613 K), 0.01 L/kg product of industrial diesel oil for

generator, and 1.93×10-4 MMBtu/kg product of natural gas for boiler. This plant

is supported by three laboratories, those are physical laboratory, analytical

laboratory, and research & development laboratory. Methyl chloride plant will be

constructed in Cilegon, Banten in 2019 with 4.99 hectares of land area and this

plant will be operated in 2020. This plant requires 150 employees, consist of shift

employees and non shift employees with 0.03 manhour/kg product.

Based on the economical feasibility study, Rp 14,905.75/kg product of

total production cost, Rp 17,682.07/kg product of price of methyl chloride,

31.53% (before taxes) and 25.22% (after taxes) of ROI, 2.47 years (before taxes)

and 2.92 years (after taxes) of POT, 42.23% of BEP, 19.88% of SDP, 25.48% of

DCF, 0.15 of BCR, US$ 1,872,744 of NPV, and 14.96% of IRR. So, from those

points, the plant is worthy of being established.

tugas akhir prarancangan pabrik metil klorida … · fera setiawati 2. ina fatimah lembar...

Documents