PRARANCANGAN PABRIK 1,3-PROPANDIOL DARI GLISEROL DAN NH OH KAPASITAS 40.000 TON/TAHUN

(1)

DAFTAR GAMBAR

Gambar Halaman

1. Grafik Hubungan tahun dan Kebutuhan 1,3-Propandiol Dunia dalam

Beberapa Tahun ... 4

2. Proses Produksi PDO secara kimiawi ... 7

3. Siklus Refrigerasi ... 114

4. Kurva Karakteristik Pertumbuhan Sel ... 120

5. Tata Letak Pabrik... 135

6. Tata Letak Peralatan Proses... 138

7. Grafik BEP danShut Down Point... 167

(2)

Halaman DAFTAR ISI

DAFTAR TABEL DAFTAR GAMBAR

I. PENDAHULUAN

A. Latar Belakang ... 1

B. Kegunaan Produk ... 2

C. Ketersediaan Bahan Baku ... 2

D. Analisa Pasar ... 3

E. Kapasitas Pabrik ………5

II. DESKRIPSI PROSES A. Jenis Proses ... 6

B. Pertimbangan Pemilihan Proses ... 9

C. Uraian Proses ... 13

III. SPESIFIKASI BAHAN BAKU DAN PRODUK Sifat Bahan Baku dan Produk ... 20

IV. NERACA MASSA DAN ENERGI A. Neraca Massa ... 25

B. Neraca Energi ... 36

V. SPESIFIKASI PERALATAN A. Peralatan Proses ... 41

VI. UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM A. Unit Utilitas ... 106

1. Unit Penyediaan dan Pengolahan Air ... 106

2. Unit PenyediaSteam ... 107

3. Unit Penyedia Tenaga Listrik ... 112

4. Unit Penyedia Udara tekan ... 113

5. UnitRefrigerant ... 113

6. Unit Penyediaan Bahan Bakar ... 116

B. Laboratorium ... 116

C. Instrumentasi Dan Pengendalian Proses ... 129

VII. LOKASI DAN TATA LETAK PABRIK A. Lokasi Pabrik ... 131

(3)

VIII. SISTEM MANAJEMEN DAN ORGANISASI PERUSAHAAN

A. Bentuk Perusahaan ... 139

B. Deskripsi Jabatan ... 140

C. Hari Libur Karyawan ... 151

D. Jam Kerja ... 152

E. Sistem Pengupahan ... 154

F. Kesejahteraan Karyawan ... 156

G. Kesehatan dan Keselamatan Kerja ... 157

IX. INVESTASI DAN EVALUASI EKONOMI A. Investasi ... 161

B. Evaluasi Ekonomi ... 165

X. SIMPULAN DAN SARAN A. Simpulan ... 169

B. Saran ... 170 DAFTAR PUSTAKA

(4)

Badan Pusat Statistik, 2004-2007, Buletin Statistik Perdagangan Luar negeri vol II, BPS, Jakarta.

Brown.G.George., 1956,Unit Operation 6ed, Wiley&Sons, USA.

Brownell.L.E. and Young.E.H., 1979, Process Equipment Design 3ed, John Wiley & Sons, New York.

Coulson.J.M. and Ricardson.J.F., 1989, Chemical Engineering vol 6, Pergamon Press Inc, New York.

Fogler.A.H.Scott, 1999, Elements of Chemical Reaction Engineering, Prentice Hall International Inc, New Jersey.

Geankoplis.Christie.J., 1993, Transport Processes and unit Operation 3th ed, Allyn & Bacon Inc, New Jersey.

Himmeblau.David., 1996, Basic Principles and Calculation in Chemical Engineering, Prentice Hall Inc, New Jersey.

Hollman, J.P., 1986, “Heat Transfer:, 6thed., Mc Graw Hill Book Company, London.

Kern.D.Q., 1983, Process Heat Transfer, McGraw-Hill Book Company, New York.

Kirk, R.E and Othmer, D.F., 2006, “Encyclopedia of Chemical Technologi”, 4nd ed., vol. 17., John Wiley and Sons Inc., New York.

Levenspiel.O., 1972,Chemical Reaction Engineering 2nd edition, John Wiley and Sons Inc, New York.

McCabe.W.L. and Smith.J.C., 1985,Operasi Teknik Kimia, Erlangga, Jakarta. Megyesy.E.F., 1983, Pressure Vessel Handbook, Pressure Vessel Handbook

Publishing Inc, USA.

Perry.R.H. and Green.D., 1997, Perry’s Chemical Engineer Handbook 7th ed, McGraw-Hill Book Company, New York.

Peter, M.S., and Timmerhans, E.D., 1980, “Plant Design and Economics for Chemical Engineers”, 3rded., Mc Graw Hill Book Company, Singapore.

(5)

Powell, S.T., 1954,“Water Conditioning for Industry”, Mc Graw Hill Book Company, New York.

Smith.J.M. and Van Ness.H.C., 1975, Introduction to Chemical Engineering Thermodynamics 3ed, McGraww-Hill Inc, New York.

Treyball.R.E., 1984,Mass Transfer Operation 3ed, McGraw-Hill Book Company, New York.

Ulmann, 2007. “Ulmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry”. VCH Verlagsgesell Scahft, Wanheim, Germany.

Ulrich.G.D., 1987, A Guide to Chemical Engineering Process Design and Economics. John Wiley & Sons Inc, New York.

US Patent No. 7.572.376 B2 US.Patent No. 334.778 US.Patent No. 7.084.311 B2

Wallas. S.M., 1988, Chemical Process Equipment, Butterworth Publishers, Stoneham USA.

(6)

Tabel Halaman

1. Harga Bahan Baku dan Produk ... 3

2. Data Kebutuhan 1,3-Propandiol di Asia ... 4

3. Perbandingan proses pembuatan 1,3-Propandiol dari berbagai bahan ………... 9

4. Harga Bahan Baku dan Produk ... 9

5. Neraca massaoverall ... 25

6. Tangki C3H8O3(ST-101) ... 25

16. Neraca Massa Mixed Point (MP-101) ... 25

17. Neraca Massa Mixing Tank (MT-101) ... 26

18. Neraca Massa Fermentor (F-201) ... 27

19. Neraca Massa Mikrofiltrasi (MF-301) ... 28

20. Neraca Massa Evaporator 01 (EV-301) ... 29

21. Neraca Massa Evaporator 02 (EV-302) ... 30

22. Neraca Massa Evaporator 03 (EV-303) ... 31

23. Neraca Massa Kation Exchanger (IE-301) ... 32

24. Neraca Massa Anion Exchanger (IE-302) ... 33

25. Neraca Massa Menara Distilasi (MD-301) ... 34

26 Neraca Massa Condensor (CD-308) ... 34

27. Neraca Massa Reboiler (RB-309) ... 35

28. Neraca Energi Heater (H-101) ... 36

29. Neraca Energi Cooler (C-102)... 36

30. Neraca Energi Heater (H-103) ... 36

31. Neraca Energi Cooler (C-104) ... 37

32. Neraca Energi Heater (H-105) ... 37

33. Neraca Energi Cooler(C-106) ... 37

34. Neraca Energi Fermentor (F-301) ... 38

(7)

36. Neraca Energi Evaporator 02 (EV-302) ... 38

37. Neraca Energi Evaporator 03 (EV-303)... 39

38. Neraca Energi Menara Distilasi (MD-301) ... 39

39. Neraca Energi Cooler (C-307) ... 39

40. Neraca Energi Cooler (C-308) ... 40

41. Spesifikasi Tangki Penyimpanan Gliserol(ST-101)... 41

42. Spesifikasi Tangki Penyimpanan NH4OH (ST–102) ... 42

43. Spesifikasi Tangkki Penyimpanan Produk (ST-306) ... 42

44. Spesifikasi Stabilisasi Gliserol (ST-203) ... 43

45. Spesifikasi Stabilisasi NH4OH (ST-204) ... 43

46. Spesifikasi Stabilisasi produk (ST-305) ... 44

47. Spesifikasi Mixing Tank (MT-101) ... 45

48. Spesifikasi Heater (H-101) ... 45

49. Spesifikasi Cooler (C-102) ... 46

50. Spesifikasi Heater (H-103) ... 47

51. Spesifikasi Cooler (C-104) ... 48

52. Spesifikasi Cooler (C-308) ... 50

53. Spesifikasi Cooler (C-309) ... 52

54. Spesifikasi Fermentor (F-201) ... 53

55. Spesifikasi Mikrofiltrasi (MF-301) ... 53

56. Spesifikasi Evaporator 01 (EV-301) ... 54

57. Spesifikasi Evaporator 02 (EV-302). ... 54

58. Spesifikasi Evaporator 03 (EV–303) ... 55

59. Spesifikasi Kation Exchanger (IE–301) ... 56

60. Spesifikasi Anion Exchanger (IE–302) ... 57

61. Spesifikasi Menara Distilasi (MD–301) ... 57

62. Spesifikasi Condensor (CD–306) ... 58

63. Spesifikasi Reboiler (RB–307) ... 59

64. Spesifikasi Accumulator (Acc–301) ... 60

65. Spesifikasi Pompa (P–101) ... 60

66. Spesifikasi Pompa (P–102) ... 63

(8)

69. Spesifikasi Pompa (P–105) ... 64

70. Spesifikasi Pompa (P–206) ... 65

71. Spesifikasi Pompa (P–307) ... 65

72. Spesifikasi Pompa (P–308) ... 66

73. Spesifikasi Pompa (P–309) ... 66

74. Spesifikasi Pompa (P–310) ... 67

75. Spesifikasi Pompa (P–311) ... 67

76. Spesifikasi Bak Sedimentasi (BS–01) ... 82

77. Spesifikasi Bak Penggumpal (BP–01) ... 83

78. Spesifikasi Clarifier (CF–01) ... 83

79. Spesifikasi Sand Filter (SF–01) ... 84

80. Spesifikasi Tangki Air Filter ... 85

81. Spesifikasi Tangki Air Demin ... 85

82. Spesifikasi Cooling Tower (CT–_{01) ...} ₈₆

83. Spesifikasi Tangki Asam Sulfat (TI–_{05) ...} ₈₇

84. Spesifikasi Tangki NaOH (TI–06) ... 88

85. Spesifikasi Tangki Hidrazin (TI–_{07) ...} ₈₉

86. Spesifikasi Cation Exchanger (CE–_{01) ...} ₈₉

87. Spesifikasi Anion Exchanger (AE–01) ... 90

88. Spesifikasi Deaerator (DA–501) ... 90

89. Spesifikasi Tangki Air (TP–03) ... 91

90. Spesifikasi Cold Basin (CB–01) ... 91

91. Spesifikasi Hot Basin (HB–01) ... 92

92. Spesifikasi Tangki Na3PO4 (TI–04) ... 92

93. Spesifikasi Tangki Dispersan (TI–03) ... 93

94. Spesifikasi Kaporit (TI–02) ... 93

95. Spesifikasi Tangki Alum ... 94

96. Spesifikasi Boiler ... 95

97. Spesifikasi Kompresor Udara Instrument (CU–501) ... 95

98. Spesifikasi Tangki Asam Sulfat (TI–05) ... 95

(9)

100. Spesifikasi Pompa Utilitas (P–02) ... 96

101. Spesifikasi Pompa Utilitas (P–03) ... 96

102. Spesifikasi Pompa Utilitas (P–04) ... 97

103. Spesifikasi Pompa Utilitas (P–05) ... 97

104. Spesifikasi Pompa Utilitas (P–06) ... 98

105. Spesifikasi Pompa Utilitas (P–07) ... 98

106. Spesifikasi Pompa Utilitas (P–08) ... 99

107. Spesifikasi Pompa Utilitas (P–09) ... 99

108. Spesifikasi Pompa Utilitas (P–10) ... 100

109. Spesifikasi Pompa Utilitas (P–11) ... 100

110. Spesifikasi Pompa Utilitas (P–12) ... 101

111. Spesifikasi Pompa Utilitas (P–13) ... 101

112. Spesifikasi Pompa Utilitas (P–_{14) ...} ₁₀₂

113. Spesifikasi Pompa Utilitas (P–15) ... 102

114. Spesifikasi Pompa Utilitas (P–_{16) ...} ₁₀₃

115. Spesifikasi Pompa Utilitas (P–_{17) ...} ₁₀₃

116. Spesifikasi Tangki Penyimpanan Amonia (TU–506) ... 104

117. Spesifikasi Pompa Kompresor Amonia (CU–_{502) ...} ₁₀₄

118. Spesifikasi Expansion Valve Amonia (EV–_{501) ...} ₁₀₃

119. Kebutuhan air untuk keperluan umum ... 107

120. Peralatan yang membutuhkansteam ... 108

121. Peralatan yang membutuhkan air proses ... 108

122. Kebutuhan Cooling Water ... 108

123. Kebutuhan Amonia ... 115

124. Jumlah operator berdasarkan jenis alat. ... 155

125. Penggolongan jumlah tenaga kerja ... 155

126. Jumlah karyawanshift ... 156

127.Fixed Capital Investment ... 162

128.Manufacturing Cost ... 164

(10)

(11)

ABSTRACT

PREPLANNING OF 1,3-PROPANEDIOL INDUSTRY FROM GLYCERINE AND NH4OH

CAPACITY OF 40.000 TONS/YEAR

By KURNIADI

1,3-Propanediol industry from glycerine and NH4OH, will be hold in Gresik, East Java. It is consider by supply of raw material, transportation, human resources and surroundings. This Industry will be producing 1,3-Propanediol with capacity of 40.000 tons/year, in operation time 24 hours per days, 330 days/year. Raw material will be used are glycerine,

it’s about 15.404,0404 kgs/hours andNH4OH 134,4409 kgs/hours.

The requirement supply of utility consist of: water, steam, electricity, fuel, and dry air. This Industry organitation is Perseroan Terbatas (PT) using line and staff structure with amount of employee are 185 persons.

From the economic analisys:

Fixed Capital Investment (FCI) = Rp 714.207.670.373 Working Capital Investment (WCI) = Rp 840.244.318.086 Break Even Point (BEP) = 59,5 %

Shut Down Point (SDP) = 22,96 % Pay Out Time after taxes (POT) = 2,38 tahun Rate on investment after taxes(ROI) = 27,19 %

Consider of the explanation above, the holding of 1,3-Propanediol must be learn more, because this industry have a good profit and has a good perspective in the future

(12)

PRARANCANGAN PABRIK 1,3-PROPANDIOL DARI GLISEROL DAN NH4OH

KAPASITAS 40.000 TON/TAHUN

Oleh KURNIADI

Pabrik 1,3-Propandiol berbahan baku gliserol dan NH4OH, akan didirikan di Gresik Jawa Timur. Pabrik ini berdiri dengan mempertimbangkan ketersediaan bahan baku, sarana transportasi yang memadai, tenaga kerja yang mudah didapatkan dan kondisi lingkungan.

Pabrik direncanakan memproduksi 1,3-propandiol sebanyak 40.000 ton/tahun, dengan waktu operasi 24 jam/hari, 330 hari/tahun. Bahan baku yang digunakan adalah gliserol sebanyak 15.404,0404 kg/jam dan NH4OH sebanyak 134,4409 kg/jam.

Penyediaan kebutuhan utilitas pabrik 1,3-propandiol berupa: pengadaan air, pengadaan steam, pengadaan listrik, kebutuhan bahan bakar, dan pengadaan udara kering.

Bentuk perusahaan adalah Perseroan Terbatas (PT) menggunakan struktur organisasilinedanstaffdengan jumlah karyawan sebanyak 185 orang.

Dari analisis ekonomi diperoleh:

Fixed Capital Investment (FCI) = Rp 714.207.670.373 Working Capital Investment (WCI) = Rp 840.244.318.086 Break Even Point (BEP) = 59,5 %

Shut Down Point (SDP) = 22,96 % Pay Out Time after taxes (POT) = 2,38 tahun Rate on investment after taxes(ROI) = 27,19 %

Mempertimbangkan paparan di atas, sudah selayaknya pendirian pabrik 1,3-propandiol ini dikaji lebih lanjut, karena merupakan pabrik yang menguntungkan dan mempunyai masa depan yang baik.

(13)

IX. INVESTASI DAN EVALUASI EKONOMI

Suatu pabrik layak didirikan jika telah memenuhi beberapa syarat antara lain safety-nya terjamin dan dapat mendatangkan profit. Investasi pabrik merupakan dana atau modal yang dibutuhkan untuk membangun sebuah pabrik yang siap beroperasi termasuk untuk start up dan modal kerja. Untuk mendirikan suatu pabrik tidak hanya berorientasi pada perolehan profit, tapi juga berorientasi pada pengembalian modal yang dapat diketahui dengan melakukan uji kelayakan ekonomi pabrik.

Perhitungan evaluasi ekonomi meliputi :

1. Modal keseluruhan (Total Capital Investment) • Modal tetap (Fixed Capital)

• Modal kerja (Working Capital) 2. Biaya produksi (Manufacturing Cost)

• Biaya produksi langsung (Direct Production Cost) • Biaya produksi tetap (Fixed Charges)

• Plant Overhead

3. Pengeluaran umum (General Expense) 4. Analisa pendapatan (Annual Cash Flow) 5. Analisa Kelayakan

• Profit Margin

(14)

• Cash Flow Stage(Cummulative Cash Position and Capital Sink) • Payback Period/Pay Out Time(POT)

• Discounted Cash Flow

• Break Even Point(BEP) dan Shut Down Point(SDP) • Net Present Value(NPV)

Basis atau asumsi yang diambil dalam adalah : 1. Kapasitas produksi 40.000 ton/tahun 2. Pabrik beroperasi selama 330 hari/tahun 3. Usia ekonomi pabrik 10 tahun

4. Masa konstruksi pabrik selama 2 tahun. Konstruksi dilakukan mulai awal tahun 2016 sampai akhir tahun 2017. Pabrik mulai beroperasi pada awal tahun 2018.

5. Nilai rongsokan (salvage value) sama dengan 0. 6. Nilai kurs $1 = Rp 9.455

7. Kapasitas produksi tahun pertama sebesar 70% dari kapasitas rancangan, tahun kedua 90%, tahun ketiga dan seterusnya 100%.

8. Suku bunga pinjaman bank sebesar 15% untuk mata uang USD dan konstan selama 10 tahun pabrik beroperasi.

9. Chemical Engineering Index(CE Indeks) tahun 2016 adalah 750,28

10. Harga-harga peralatan pabrik menggunakan referensi grafik yang dibuat pada beberapa buku dengan indeks harga tertentu.

11. Metode yang digunakan dalam melakukan analisa ekonomi adalah metode linier danDiscounted Cash Flow(DCF).

(15)

145 Harga Peralatan dihitung dengan indeks harga:

Cx= Cyx

y x

I I

Keterangan:

Cx= harga alat pada tahun x Cy= harga alat pada tahun y Ix = indeks harga pada tahun x Iy = indeks harga pada tahun y

A. Investasi

Investasi total pabrik merupakan jumlah dari fixed capital investment,working capital investment,manufacturing costdangeneral expenses.

1. Fixed Capital Investment(Modal Tetap)

Fixed Capital Investment merupakan biaya yang diperlukan untuk mendirikan fasilitas-fasilitas pabrik secara fisik. FCI terdiri dari biaya langsung (Direct Cost) dan biaya tidak langsung (Indirect Cost). Fixed capital investment pada prarancangan pabrik 1,3-propandiol ditunjukkan pada Tabel 107 dibawah ini.

(16)

Tabel 107. Fixed Capital Investment FIXED CAPITAL INVESTMENT

Direct Cost

-Purchased

equipment-delivered Rp 132.875.845.651

-Purchased equipment

installation Rp 53.150.338.260 -Instrumentation dan controls Rp 26.575.169.130 -Piping(Biaya perpipaan) Rp 79.725.507.390 -Electrical (installed) Rp 39.862.753.695 -Buildings Rp 79.725.507.390 -Yard improvement Rp 26.575.169.130 -Service facilities Rp 66.437.922.825

-Land Rp 9.301.309.196

Total Direct Cost Rp 514.229.522.669

Indirect Cost

-Engineering and supervision Rp 51.422.952.267 -Construction expenses Rp 77.134.428.400 -Contractor fee Rp 71.420.767.037 - Biaya tak terduga Rp 3,953,118,305 -Plant start up Rp 1,581,247,322

Total indirect Cost Rp 199.978.147.704

Fixed Capital Investment Rp 714.207.670.373 2. Working Capital Investment(Modal Kerja)

WCI industri terdiri dari jumlah total uang yang diinvestasikan untuk stok bahan baku dan persediaan; stok produk akhir dan produk semi akhir dalam proses yang sedang dibuat; uang diterima (account receivable); uang tunai untuk pembayaran bulanan biaya operasi, seperti gaji, upah, dan bahan baku; uang terbayar (account payable); dan pajak terbayar (taxes payable). WCI untuk prarancangan pabrik 1,3-propandiol dari hasil perhitungan adalah Rp

(17)

126.036.647.713,-147 3. Manufacturing Cost(Biaya Produksi)

Modal digunakan untuk biaya produksi, yang terbagi menjadi tiga macam yaitu biaya produksi langsung, biaya tetap dan biaya tidak langsung. Biaya produksi langsung adalah biaya yang digunakan untuk pembiayaan langsung suatu proses, seperti bahan baku, buruh dan supervisor, perawatan dan lain-lain. Biaya tetap adalah biaya yang tetap dikeluarkan baik pada saat pabrik berproduksi maupun tidak, biaya ini meliputi depresiasi, pajak dan asuransi. Biaya tidak langsung adalah biaya yang dikeluarkan untuk mendanai hal-hal yang secara tidak langsung membantu proses produksi. Biaya produksi untuk pabrik 1,3-propandiol ditunjukkan pada Tabel 108 dibawah ini.

(18)

Tabel 108. Manufacturing Cost

MANUFACTURING COST

Direct manufacturing cost

-Raw Material Rp 209.797.973.451 - Utilitas Rp 6.473.226.811 -Operating Labor Rp 122,447,110,847 -Direct Supervisory Rp 11.455.249.304 -Maintenance and repair cost Rp 71.420.767.037 -Operating supplies Rp 7.142.076.704 -Laboratory charges Rp 11.455.249.304 -Royalti and patent Rp 12,244,711,085

TotalDirect manufacturing cost Rp 506.191.583.520

Fixed Charges

- Depresiasi Rp 73.015.277.185 - Pajak lokal Rp 28.568.306.815 - Asuransi Rp 7.142.076.704

TotalFixed Charges Rp 108.725.660.704

Plant Overhead Cost(POC) Rp 76.368.328.695

TotalManufacturing cost Rp 579.206.860.706

4. General Expenses(Biaya Umum)

Selain biaya produksi, ada juga biaya umum yang meliputi administrasi, sales expenses, penelitian dan finance. Besarnya general expenses pabrik 1,3-propandiol ditunjukkan pada Tabel 109.

(19)

149 Tabel 109.General Expenses

GENERAL EXPENSES

Administrative cost Rp 8.810.000.000 Distribution and Selling

Cost Rp 76.368.328.695

Research and

Development Cost Rp 15.273.665.739 Financing(interest) Rp 84.024.431.809

TotalGeneral Expenses Rp 184.476.426.242

B. Evaluasi Ekonomi

Evaluasi atau uji kelayakan ekonomi pabrik 1,3-propandiol dilakukan dengan menghitung return on investment (ROI),payout time(POT), break even point (BEP), shut down point (SDP), dan cash flow pabrik yang dihitung dengan menggunakan metodediscounted cash flow(DCF).

1. Return On Investment(ROI)

Nilai Return on Investment (ROI) merupakan cara yang paling sederhana untuk menentukan keuntungan atau profitability dari sebuah investasi. Nilai ROI merupakan perbandingan antara persen net income terhadap investasi total atau kecepatan tahunan dari keuntungan untuk mengembalikan modal. Besar ROI dari pabrik 1,3-propandiol sebelum pajak adalah 33,98 % dan setelah pajak adalah 27,19 %.

2. Payback Period/Payout Time(POT)

Pay Back Period(PBP) atauPay Out Time(POT) adalah lama waktu yang dibutuhkan pabrik sejak dari mulai beroperasi untuk melunasi investasi awal dari pendapatan yang diperoleh. Nilai POT pabrik 1,3-propandiol adalah 0,882 tahun. Menurut Vilbrandt (1959), waktu pengembalian

(20)

modal maksimum untuk pabrik beresiko tinggi sesudah pajak selama 1,078 tahun.

3. Break Even Point(BEP)

Break Event Point(BEP) merupakan titik di mana kapasitas produksi yang dihasilkan dapat menutupi seluruh biaya produksi tanpa adanya keuntungan maupun kerugian. Nilai BEP merupakan persentase kapasitas pabrik terhadap kapasitas penuhnya. Dari analisis ekonomi, diketahui BEP pabrik 1,3-propandiol adalah 59,442 %. Jadi, kapasitas pabrik ketika BEP sebesar 23.776,8 ton/tahun. Pengoperasian pabrik di bawah kapasitas tersebut menyebabkan pabrik merugi. Sebaliknya, pengoperasian pabrik di atas kapasitas produksi tersebut menyebabkan pabrik untung.

4. Shut Down Point(SDP)

Nilai Shut Down Point (SDP) suatu pabrik merupakan level produksi di mana pada kondisi ini menutup pabrik lebih menguntungkan daripada mengoperasikannya. Keadaan ini terjadi bilaoutputturun sampai di bawah BEP dan pada kondisi di manafixed expenses lebih kecil daripada selisih antara total cost dan total sales. Penurunan kapasitas terpasang terpaksa dilakukan bila bahan baku kurang dan untuk menjaga ketersediaan produk di pasaran atau menjaga harga produk di pasaran. Dari analisis ekonomi, diketahui nilai SDP pabrik 1,3-propandiol adalah 22,96 %.

Grafik BEP dan SDP untuk pabrik 1,3-propandiol dapat dilihat di bawah ini,

(21)

151

Gambar 7. Grafik BEP danShut Down Point

5. Discounted Cash Flow

Metodediscounted cash flowmerupakan analisis kelayakan ekonomi yang berdasarkan aliran uang masuk selama masa usia ekonomi pabrik. Nilai Internal Rate of Return(IRR) atau Discounted Cash Flow Rate of Return merupakan suku bunga yang menghasilkan harga net present value pada akhir umur pabrik sama dengan nol. Dari analisis ekonomi, diketahui tingkat suku bunga maksimum agar modal dapat diperoleh kembali di akhir umur pabrik sebesar 62,548 %.

Nilai DCF tersebut menunjukan bahwa investasi modal di pabrik 1,3-propandiol lebih menguntungkan daripada di bank karena suku bunga bank lebih kecil dibandingkan suku bunga dari hasil investasi di pabrik.

-200,000,000,000 1,068,400,000,000 2,336,800,000,000

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Kapasitas Produksi (%) Rp

Sales Fixed Cost Total Cost Variable Cost SDP = 22,96 %

(22)

-2.E+11 -1.E+11 0.E+00 1.E+11 2.E+11 3.E+11 4.E+11 5.E+11 6.E+11 7.E+11

-2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Umur Pabrik (tahun)

(23)

I. PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Indonesia sangat kaya akan sumber daya alam yang dapat dimanfaatkan sebagai bahan baku dalam industri. Salah satu industri yang memanfaatkan sumber daya alam adalah industri biodiesel, dengan menggunakan bahan baku CPO (crude palm oil).

Dari 1 kilogram bahan baku CPO bisa menghasilkan sedikitnya 1 liter biodiesel. Sedang dari distilasi limbahnya dapat dihasilkan gliserol (crude glycerol).

Gliserol ini bukannya tidak berguna, banyak industri menggunakannya sebagai zat tambahan (aditif) dalam produk-produk rumah tangga sabun danshampoo. Namun pemanfaatan gliserol yang terbatas dapat menyebabkan kelebihan produksi gliserol. Oleh karena itu untuk meningkatkan nilai ekonominya, maka gliserol harus

dikonversi menjadi senyawa lain. Salah satu pemanfaatan gliserol lebih lanjut adalah sebagai bahan baku 1,3-propandiol (PDO).

Pendirian pabrik propandiol diharapkan dapat memenuhi kebutuhan 1,3-propandiol di Indonesia dan negara-negara di Asia, serta merangsang pertumbuhan pabrik baru yang menggunakan bahan baku 1,3-propandiol. Sehingga memperlancar roda perekonomian di Indonesia dan Asia, dan menciptakan lapangan pekerjaan sehingga dapat mengurangi tingkat pengangguran.

(24)

B. Kegunaan Produk

Kegunaan dari PDO adalah sebagai bahan baku pembuatan polimer, kosmetik,

makanan, minyak pelumas, hingga obat-obatan. Pemanfaatan PDO yang paling utama adalah pada industri polimer, dimana PDO digunakan dalam produksipolyurethane, polyether, ataupolyester. Salah satu penelitian mengenai kegunaan PDO yang sedang berkembang sekarang adalah penelitian mengenai pemanfaatan PDO sebagai salah satu monomer dalam pembuatanpolytrimethylene terephthalate(PTT), yang merupakan jenis polimerbiodegradable.

C. Ketersediaan Bahan Baku

Indonesia termasuk salah satu negara yang memiliki potensi cukup besar untuk pengembangan industri PDO terutama yang berbahan baku gliserol. Hal ini disebabkan Indonesia sedang menjalankan program pengembangan sumber energi alternatif dimana biodiesel adalah salah satu sasaran utama untuk dijadikan sebagai sumber energi alternatif. Dengan diadakannya program tersebut maka jumlah pabrik biodiesel di Indonesia akan terus bertambah sehingga jumlah gliserol, yang

merupakan produk samping biodiesel, juga akan meningkat. Saat ini, pabrik biodiesel di Indonesia terdapat di Serpong (kapasitas 1,5 ton/hari), di Riau (8 ton/hari), dan yang terbesar hingga saat ini terdapat di Gresik dengan kapasitas 50 ton/hari (akan dikembangkan hingga kapasitas 200.000 ton/hari). Pada tahun 2009, telah terdapat 25 unit pabrik biodiesel dengan kapasitas masing-masing pabrik minimal 30.000

ton/tahun. Hal tersebut semakin memperkuat bahwa pendirian pabrik DPO

mempunyai prospek yang cerah karena jumlah bahan baku yang melimpah. Hingga sekarang di Indonesia sendiri masih belum terdapat pabrik PDO.

(25)

D. Analisis Pasar

1. Harga Bahan Baku dan Produk

Berikut ini harga bahan baku dan produk 1,3-propandiol Tabel 1. Harga bahan Kimia

Material BM (g/mol) Harga (US$ / kg)

CH2OH-CHOH-CH2OH 92 0,2

NH3 17 0,78947368

NaCl 58,5 1,42105263

MgSO4.7H2O 246 0,52631579

KH2PO4 136 0,78947368

K2HPO4 C3H8O2

174 76

0,93984962 2,1

http://www.indian-chemicals.com

2. Kebutuhan Pasar

Data statistik yang diperoleh dari Biro Pusat Statistik (BPS) menunjukkan bahwa di Indonesia tidak ada pabrik 1,3-propandiol sehingga untuk memenuhi kebutuhan 1,3-propandiol selama ini masih mengimpor dari China. Misalnya pada tahun 2009 Indonesia mengimpor 1,3-propandiol sebesar 2.564 ton PDO. Tabel 2. Data kebutuhan 1,3-propandiol di Asia dari tahun 2004–2009.

No Tahun Impor (Ton)

1 2005 13000

2 2006 15000

3 2007 20000

4 2008 28000

5 2009 36000

(26)

0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000 40000

2004.5 2005 2005.5 2006 2006.5 2007 2007.5 2008 2008.5 2009 2009.5

Tahun K e b u tu h a n 1 ,3 -p ro p a n d io l (T o n )

Gambar 1. Grafik Hubungan Tahun dengan Jumlah kebutuhan 1,3-propandiol.

Dari tabel 2 terlihat bahwa setiap tahun kebutuhan 1,3-propandiol di Asia mengalami peningkatan. Hal ini karena pertumbuhan industri polimer yang semakin pesat.

D. Kapasitas Produksi

Prediksi kapasitas diambil berdasarkan data statistik yang diperoleh dari He Huang, yang menunjukkan bahwa data kebutuhan 1,3-propandiol di Asia bergerak naik dari tahun ke tahun, dapat dilihat pada Tabel 2 di atas. Prediksi jumlah

kebutuhan untuk tahun-tahun ke depan dengan asumsi produksi polimer dengan bahan baku 1,3-propandiol berjalan terus menerus melalui perhitungan data secara ekstrapolasi dari data yang telah ada pada tahun sebelumnya dapat dilihat di Gambar 2.

(27)

y = 5900x - 1E+07 R2 = 0.9532

0 10000 20000 30000 40000 50000 60000 70000 80000

2004 2006 2008 2010 2012 2014 2016 2018

Tahun K e b u tu h a n 1 ,3 -p ro p a n d io l (T o n )

Gambar 2. Grafik Hubungan Tahun dengan Prediksi kebutuhan 1,3-propandiol

Dari persamaan yang diperoleh pada Gambar 3 maka dapat diproyeksikan kebutuhan 1,3-propandiol di Asia pada tahun 2016 sebesar 80.000 ton/tahun. Melihat kondisi diatas maka pada tahun 2016 direncanakan kapasitas produksi 1,3-propandiol sebesar 40.000 ton/tahun, yaitu 50% dari kebutuhan 1,3-propandiol pada tahun 2016.

(28)

A. JENIS–JENIS PROSES

Ada 2 jenis 1,3-propandiol (PDO) menurut proses produksinya yaituchemical PDO dan bio-PDO, dimanachemicalPDO disintesis secara kimia dari bahan baku yaituetylen oxidedanacrolein, sedangkan bio-PDO disintesis secara fermentasi dari bahan baku gliserol.

Menurut literatur [Biebl et al., 1999], bio-PDO (1,3-propandiol) merupakan salah satu produk fermentasi yang telah lama dikenal. Produk dari hasil fermentasi ini pertama kali diidentifikasi pada tahun 1881 oleh August Freund. Percobaan yang dilakukan saat itu adalah percobaan yang menggunakanglycerol-fermenting mixed culturedengan mikroorganismeClostridium pasteurianium.Selain

mikroorganisme tersebut, jenis mikroorganisme lain yang dapat digunakan untuk fermentasi gliserol menjadi PDO adalahKlebsiella (K. pneumoniae),

Enterobacter (E. agglomerans), Citrobacter (C. freundii), Clostridium butyricum, danLactobacilli (L. brevisdanL. buchneri)[Biebl et al. 1999].

1,3-propandiol (PDO) atau trimetilen glikol(trymethylene glycol)merupakan senyawa kimia antara yang berharga dan sekaligus mahal. Senyawa ini dapat digunakan sebagai aditif terhadap bahan tertentu untuk meningkatkan unjuk kerja

(29)

maupun sifat fisik bahan tersebut. Selain itu, PDO juga merupakan monomer untuk pembuatan berbagai macam polimer berharga di dunia. Beberapa proses yang dapat digunakan untuk menghasilkan 1,3-propandiol (PDO) adalah sebagai berikut:

1).1,3_–Propandiol (PDO) dariethylene oxide

Reaksi:

Gambar 2.1 Proses Produksi PDO secara kimiawi oleh Perusahaan Degussa dan Shell [von Ralf Bock, 2004]

Proses pertama menggunakan etilen oksida(ethylene oxide)sebagai bahan mentah untuk kemudian diubah menjadi PDO melalui penggunaan katalis dengan

tambahanphosphine,air, karbon monoksida, hidrogen, dan asam. Kondisi operasi pada suhu 25-250oC tekanan 200-600 Psig. Jumlah hidrogen yang dikontakan dengan 1,3-propandiol sekitar 0.05-100 cm3/gram 1.3-propandiol. Konversi mencapai 50-70%. Katalis yang digunakan adalah golongan VIII A pada sistem periodik dengan komposisi 2-20% katalis.

(30)

2). 1,3–Propandiol (PDO) dariacrolein

Proses kedua terdiri atas reaksi hidrolisis dan hidrogenasi katalitikacrolein. Penyiapan bahan baku dilakukan dengan hidrasi dalam fasa larutan kemudian menggunakan katalis asam untuk membentuk HPA (3-hydroxypropanal). Setelah menyingkirkan acrolein yang tidak bereaksi, kemudian campuran reaksi

dihidrogenasikan untuk membentuk 1,3-propandiol (PDO). Kemudian PDO direcovery dengan distilasi untuk memperoleh PDO murni. Katalis yang digunakan yaitu Al2O3, SiO2atau TiO2. Suhu operasi 30-80oC, dan konversi mencapai 50%.

(US. Patent No. 334,778)

3). 1,3–Propandiol dari gliserol

Reaksi metabolisme produksi 1,3-propandiol (PDO):

68C3H8O3(l) + 3NH4OH(l) → 49C3H8O2 (l) + 3C4H7O2N(s) + 15CO2 (g) + 15C2H4O2(l) + 43H2O(l)

Proses pembentukan 1,3-propandiol dengan menggunakan proses biologis menggunakan mikroorganisme secara langsung maupun enzim yang dihasilkan oleh sumber_–sumber biologis. Mikroorganisme yang sudah digunakan secara komersil adalahKlebsiella pneumoniae. Fermentasi berlangsung pada suhu 25– 30oC serta pH dijaga pada nilai 6,0_–7,0. Proses fermentasi berlangsung dalam kondisi anaerobik dengan mengalirkan gas N2kedalam fermentor. Konversi yang diperoleh yaitu 69%.

(31)

B. PEMILIHAN PROSES

1. Perbandingan Proses

Berdasarkan ketiga proses tersebut, maka perbandingan proses pembuatan 1,3-propandiol (PDO) dapat dilihat seperti pada tabel berikut:

Tabel 2.1 Perbandingan Proses Pembuatan 1,3-Propandiol (PDO).

No SIFAT

PROSES 1,3-Propandiol dari

ethylene oxide

1,3-Propandiol dariacrolein

1,3-Propandiol dari gliserol

1 Bahan Baku ethylene oxide Acrolein gliserol

2 Katalis GOLONGAN VIII A Al2O3, SiO2atau TiO2.

biokatalis

3 Temperatur 100–250oC 100oC 25–30oC

4 Tekanan 200–600 psig 400 Psig 14,7 Psig

5 Konversi 50–70% 70% 69 %

2. Potensial Ekonomi

Tabel 2.2 harga bahan baku dan produk

No Bahan Kimia BM ( g/mol) Harga (US$ / kg)

1 Gliserol 92 0,2

2 Acrolein 56 2,795

3 Ethylene Oxide 44 1,606

4 1,3-propandiol 98 2,1

(32)

1. 1,3-propandiol dariacrolein Yield = 70 %

Basis 1 kg produk (1,3-propandiol)

Yield =

0,7 =

Massa reaktan = 1,428 kgacrolein

Cost = 1,428 kg × $ 2,795/kg = $ 3,395

2. 1,3-propandiol dariethylene oxide Yield = 80 %

Basis 1 kg produk (1,3-propandiol)

Yield =

0.8 =

Massa reaktan = 1,25 kgethylene oxide

Cost = 1,25 kg × $ 1,606/kg = $ 2,0075

3. 1,3-propandiol dari gliserol Yield = 60 %

Basis 1 kg produk (1,3-propandiol)

(33)

0.6 =

Massa reaktan = 1,667 kg gliserol

Cost = 1,667 kg × $ 0,2/kg = $ 0,33

Dari Tabel 2.1 di atas dapat disimpulkan bahwa proses yang dipilih dalam menyintesis 1,3-propandiol yaitu dengan bahan baku gliserol dengan proses fermentasi. Hal ini dikarenakan proses kimia dengan bahan bakuethylene oxide danacroleinmembutuhkan tekanan yang tinggi, temperatur yang tinggi dan katalis sehingga akan mengakibatkan mahalnya biaya produksi, sedangkan proses fermentasi tidak memerlukan tekanan dan temperatur yang tinggi, dan juga tidak menghasilkanby-productyang bersifattoxic, disamping itu gliserol yang

digunakan merupakan sumber bahan baku terbarukan (renewable source).

Selain berdasarkan kondisi operasi, juga ditinjau berdasarkan potensial ekonomi 1,3-propandiol dari gliserol lebih besar dibandingkan dengan potensial ekonomi 1,3-propandiol dengan bahan bakuacroleindan dariethylene oxide yang

menghasilkan keuntungan yang kecil, karena mahalnya bahan baku dan katalis yang digunakan. Sehingga dipilih proses pembuatan 1,3-propandiol dari gliserol yang menghasilkan potensial ekonomi yang lebih besar.

(34)

C. URAIAN PROSES

1. Persiapan bahan baku

Pada sub bab berikut ini akan dijelaskan mengenai tahap-tahap dalam penyiapan umpan. Tahap-tahap tersebut terdiri dari penyiapan bahan baku utama berupa gliserol, penyiapan inokulum(Klebseilla

pneumoniae),penyiapan nutrisi (garam-garam mineral dan amonia) , dan penyiapan nitrogen.

a) Gliserol yang akan digunakan sebagai bahan baku dalam produksi PDO ini adalahcrude glycerolyang dihasilkan sebagai limbah pada industri biodiesel. Agar dapat digunakan sebagai bahan baku, gliserol harus melalui proses sterilisasi terlebih dahulu. Gliserol yang digunakan memilki spesifikasi 80% gliserol, 6.5% air, K3PO47.5% serta sabun dan air sebesar 6%. Kondisi optimum untuk proses fermentasi adalah

konsentrasi awal gliserol sebesar 700 mmol/L dengan konversi sebesar 69%. Sehingga perlu dilakukan pengenceran dengan menggunakan air agar konsentrasi gliserol dapat mencapai kondisi optimum.

Proses sterilisasi perlu untuk dilakukan dengan tujuan untuk menghilangkan mikroorganisme-mikroorganisme lain yang mungkin ada (kontaminan). Sterilisasi dapat dilakukan dengan menggunakan uap jenuh bertekanan rendah (low pressure steam) namun penggunaan steam dalam sterilisasi dapat

(35)

mengakibatkan terjadinya pelarutan bahan baku walaupun dalam jumlah sedikit. Selain dengansteam, sterilisasi dapat pula dilakukan dengan memanfaatkan panas dari unit penukar panas (heat exchanger). Pada pabrik ini proses sterilisasi menggunakanheat exchangerpada suhu 120oC.Kemudian dilakukan pendinginan hingga suhu fermentasi yaitu 37oC.

b) Penyiapan inokulum

Tahap penyiapan inokulum dilakukan dengan tujuan memperbanyak jumlah sel bakteri(Klebseilla pneumoniae) serta untuk mempersingkat waktu fermentasi di fermentor utama.

Tahap-tahap yang harus dilakukan untuk menyiapkan

inokulum meliputi pemindahan biakan bakteri dari agar miring ke labu erlenmeyer dan pemindahan dari labu erlenmeyer ke fermentor berskala laboratorium. Komposisi pada medium agar dan medium pembiakan sama dengan komposisi medium yang akan digunakan untuk proses fermentasi pada fermentor utama.

BakteriKlebseilla pneumoniaeyang berada di dalam labu erlenmeyer dibiakkan selama 1 hari. Setelah pembiakan selesai, kultur kemudian dipindahkan secara aseptis ke fermentor berukuran kecil (skala laboratorium) dan dibiakkan selama 12 jam [Zeng, 1993].

(36)

Setelah itu, proses inokulasi dilakukan ke dalamseed fermenter dimana inokulasi ke dalamseed fermenterdilakukan 1 kali sehingga akan diperolehseedbakteriKlebseilla pneumoniae dalam jumlah yang cukup untuk proses fermentasi di fermentor utama.

c) Penyiapan nutrisi

Selain menggunakan gliserol sebagai bahan baku utama, terdapat pula bahan baku lain berupa garam-garam yang dilarutkan (K2HPO4, KH2PO4, NaCl, MgSO4.7H2O) serta larutan amonia sebagai sumber N. Seperti halnya gliserol, sebelum digunakan dalam proses fermentasi, garam-garam yang telah dilarutkan tersebut serta larutan amonia harus disterilisasi.

Salah satu hal yang perlu diperhatikan dalam proses sterilisasi bahan-bahan baku untuk produksi PDO ini adalah proses sterilisasi bahan baku gliserol dan proses sterilisasi nutrisi dilakukan secara terpisah untuk mencegah terjadinya proses karamelisasi. Sterilisasi untuk nutrisi ini juga dilakukan secara kontinyu . setlah sterilisasi, larutan-larutan garam serta larutan amonia tersebut kemudian dipindahkan secara aseptis ke dalam fermentor yang tentunya telah disterilisasi pula.

(37)

d) Penyiapan Larutan Amoniak (NH4OH)

NH4OH yang digunakan dalam reaksi berasal dari amoniak yang dilarutkan dengan air. Amoniak berasal dari produk petrokimia yang memilki spesifikasi NH399.5% dan H2O sebesar 0.5%. Penambahan air hingga konsentrasi NH375%. Kemudian disterilisasi melaluiheat exchangerpada suhu 120oC, kemudian didinginkan hingga 37oC.

e) Penyiapan Nitrogen

Nitrogen merupakan senyawa substansial dalam produksi PDO pada pabrik ini. Hal ini dikarenakan proses produksi PDO dengan memanfaatkan bakteriKlebseilla pneumoniae merupakan salah satu proses yang memanfaatkan reaksi anaerobik (tanpa oksigen). Oleh karena itu, untuk memastikan tidak adanya oksigen dalam fermentor utama, maka dialirkan gas nitrogen ke dalam fermentor secara kontinu.

3. Fermentasi

Proses fermentasi dalam teknologi bioproses merupakan tahap yang paling penting serta merupakan tahap utama. Temperatur, pH, konsentrasi

substrat, ketiadaan oksigen merupakan faktor-faktor yang harus diperhatikan agar produksi PDO (oleh bakteriKlebseilla pneumoniae) optimum. Fermentasi dilakukan secarabatch. Pada pabrik ini, volume kerja

(38)

total untuk proses fermentasi utama adalah 104 m3. Sedangkan untuk kondisi operasi, fermentasi dilakukan pada temperatur 37oC serta nilai pH dijaga pada pH netral (pH = 7,0) dengan penambahan larutan KOH 30% [Menzel et al., 1997].

Menurut reaksi pembentukan produk PDO [Menzel et. al., 1997]:

68C3H8O3(l) + 3NH4OH(l) → 3C4H7O2N(s) + 49C3H8O2 (l) + 15CO2 (g) + 15C2H4O2(l) + 43 H2O(l)

jumlah kebutuhan amonia stoikiometris yang diperlukan untuk pembentukan satu mol PDO adalah 0,062 mol amonia atau 35,14 kg amonia terlarut (NH4OH 25%-w H2O) dalam satu m3volum kerja. Jumlah amonia harus dibuat berlebih agar pembentukan produk PDO dapat optimum. Suplai amonia ke dalam fermentor utama diberikanexcess sebesar 30% dari kebutuhan amonia stoikiometri.

Selain itu, hal lain yang sangat perlu untuk diperhatikan dalam proses fermentasi ini adalah untuk menjaga kondisi proses tetap dalam keadaan anaerobik sepenuhnya. Hal ini dilakukan untuk mencegah pembentukan etanol sebagai hasil reaksi samping. Untuk produk yang dihasilkan selama fermentasi, dari reaksi 2.1 tersebut, dapat diketahui bahwa selain PDO dihasilkan pula asam asetat (produk samping), karbon dioksida (CO2), serta biomassa.

(39)

4. Proses pemisahan dan pemurnian produk

Setelah proses fermentasi selesai dilakukan, produk yang dihasilkan kemudian dialirkan ke tahap mikrofiltrasi. Pada tahap ini, seluruh biomassa (bakteriKlebseilla pneumoniae)dipisahkan dari airbroth-nya dengan memanfaatkandriving forceberupa beda tekan dan perbedaan ukuran partikel yang dapat melewati pori-pori membran.

Selain berhasil memisahkan biomassa, tahap ini juga berhasil memisahkan ashdansoap(berasal daricrude glycerol)yang terdapat pada aliran produk. Aliran keluar dari alat mikrofiltrasi ini (permeat) mengandung 85% w/w dari aliran masuk. Setelah keluar dari membran mikrofiltrasi, aliran (permeat) kemudian memasuki tahap pemekatan menggunakan membranreverseosmosis. Pada tahap ini konsentrasi produk ditingkatkan dari 0,03 kg/L menjadi 0,2 kg/L dengan pemisahan sejumlah besar air. Larutan yang mengandung produk dialirkan ke unition exchange.Pada tahap ini, garam-garam, CO2yang terlarut serta asam asetat yang

terkandung di dalam aliran akan dihilangkan dengan memanfaatkan resin-resin penukar ion. Penukaran ion dilangsungkan dalam 4 tahap, pada 4 kolom penukar ion berisi jenis resin yang berbeda-beda. Tahap pertama adalah pertukaran ion menggunakan resin asam lemah untuk memisahkan kation berupa K+, Na+, Mg2+dan NH4+. Selanjutnya, anion-anion asam lemah dipisahkan menggunakan resin basa lemah. Kolom ketiga berisi resin asam kuat untuk memisahkan anion-anion basa kuat seperti SO42-, PO43-dan Cl-. Terakhir, resin basa kuat digunakan untuk memisahkan

(40)

kation yang masih tersisa. Hasil proses pertukaran ion ini dapat dianggap hanya terdiri dari PDO, gliserol dan H2O.

Keluaran dariion exchangekemudian diproses lebih lanjut pada tahap evaporasi vakum. Dievaporator,proses yang akan terjadi adalah proses penguapan air yang masih terdapat di dalam aliran produk dimana jumlah air yang berhasil diuapkan hampir 100% (penguapan air mencapai 99,5%-w). Setelah melaluievaporator,selanjutnya aliran yang masih

mengandung produk PDO akan melalui tahap distilasi vakum. Pada proses distilasi ini dengan memanfatkan perbedaan titik didih senyawa-senyawa yang ada, maka akan dipisahkan antara produk PDO(top product)dengan gliserol(bottom product).Akhirnya setelah tahap-tahap pemisahan dan pemurnian tersebut maka didapatkan produk 1,3-propandiol dengan kemurnian 99,84%-w.

(41)

III. SPESIFIKASI BAHAN DAN PRODUK

A. SPESIFIKASI BAHAN 1. Bahan Baku

i. Gliserol

Rumus molekul : C3H8O3

Rumus bangun : CH2OHCHOHCH2OH

Penampilan fisik : cairan viskous tidak berwarna/sedikit kekuningan

Titik leleh : 17.8oC

Titik didih : 290oC

Densitas uap : 3.17 g/l

Tekanan uap : < 1 mmHg pada 20oC

Specific gravity : 1.26

ii. Amoniak (NH3)

Rumus molekul : NH3

(42)

Tekanan uap : 10 atm pada 25oC

Specific gravity : 0.682

1. Produk

i. 1,3_–propandiol (PDO)

Rumus molekul : C3H8O2

Rumus bangun : HO(CH2)3OH

Wujud : cair

Penampakan fisik : tidak berwarna, tidak berbau

Titik didih : 214oC

Specific gravity : 1.05 pada 20oC

pH (1% solution) : 4.5–₇

kestabilan : stabil, polimerisasi yang berbahaya tidak akan terjadi

ii. Klebsiella pneumoniae

Karakteristik :family enterobacteriaceae,

berbentuk batang kecil, gram negatif, non motil, fakultatif anaerobik, hidup secara individual, dan dalam koloni berlendir.

(43)

Patogenesis : penyebab infeksi paru-paru dan saluran kencing, infeksi pada luka, infeksi sekunder paru-paru, pada penderita penyakit paru-paru kronis.

Sumber : manusia, hewan ( kuda, hewan ternak)

Periode inkubasi : tidak teridentifikasi dengan jelas

Inaktivasi secara fisik : sensitif terhadap uap panas basah (121oC minimal 15 menit) dan uap panas kering

iii. Asam asetat

Rumus kimia : CH3COOH

Penampilan fisik : cairan tidak berwarna

Bau : kuat

Specific gravity : 1.05 pada 25oC

pH : 2.4 (0.1 M)

titik didih : 118oC

(44)

A. Simpulan

Berdasarkan hasil analisis ekonomi yang telah dilakukan terhadap pabrik 1,3-Propandiol dengan kapasitas 40.000 ton per tahun dapat diambil kesimpulan sebagai berikut:

1. Persen Return on Investment (ROI) sebelum pajak adalah sebesar 33,98 %, dan ROI setelah pajak adalah 27,19%.

2. Pay Out Time (POT) setelah pajak yaitu selama 0,882 tahun. Menurut Vilbrandt (1959), waktu pengembalian modal maksimum untuk pabrik beresiko tinggi sesudah pajak selama 1,078 tahun.

3. Break Even Point (BEP) sebesar 59,442 %. Break even point pabrik pada umumnya adalah 30–_{60% kapasitas produksi.}

4. Shut Down Point (SDP) sebesar 22,96 %, yang merupakan batasan minimum kapasitas produksi, bila kurang dari batas tersebut maka pabrik harus berhenti berproduksi karena merugi.

B. Saran

Berdasarkan pertimbangan hasil analisis ekonomi di atas, maka dapat diambil kesimpulan bahwa pabrik 1,3-Propandiol dengan kapasitas 40.000 ton per tahun layak untuk dikaji lebih lanjut.

(45)

PRARANCANGAN PABRIK 1,3-PROPANDIOL DARI

GLISEROL DAN NH

OH

KAPASITAS 40.000 TON/TAHUN

(Tugas Khusus Kolom Distilasi 01 (DC-301))

Oleh

KURNIADI

Skripsi

Sebagai salah satu syarat untuk mencapai gelar

SARJANA TEKNIK

Pada

Jurusan Teknik Kimia

Fakultas Teknik Universitas Lampung

JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS LAMPUNG

BANDAR LAMPUNG

2012

(46)

GLISEROL DAN NH

OH

KAPASITAS 40.000 TON/TAHUN

(Tugas Khusus Kolom Distilasi 01 (DC-301))

( Skripsi )

Oleh

KURNIADI

JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS LAMPUNG

BANDAR LAMPUNG

2012

(47)

MENGESAHKAN

1. Tim Penguji

Ketua : Dr. Elida Purba S.T., M.Sc. ... Sekretaris : Sri Ismiyati D., S.T., M.Eng. ...

Anggota I : Heri Rustamaji, S.T., M.Eng. ...

Anggota II : Panca Nugrahini F., S.T., M.T. ...

2. Dekan Fakultas Teknik

Dr. Ir. Lusmeilia Afriani, D.E.A

NIP. 196505101993032008

(48)

vii

Katakanlah, Sesungguhnya shalatku, ibadahku, hidupku dan matiku hanyalah untuk Allah Tuhan semesta alam . (Q.s. al-An am: 162).

(49)

Judul : Prarancangan Pabrik 1,3-Propandiol dari Gliserol dan NH4OH Kapasitas 40.000 Ton/Tahun (Tugas Khusus Kolom Distilasi 01 (DC-301))

Nama Mahasiswa :

Kurniadi

Nomor Mahasiswa : 0615041049

Program Studi : Teknik Kimia

Fakultas : Teknik

MENYETUJUI

1. Komisi Pembimbing

Dr. Elida Purba, S.T., M.Sc. Sri Ismiyati D., S.T., M.Eng.

NIP. 196809021997022005 NIP. 197904192006042001

2. Ketua Jurusan

Panca Nugrahini F., S.T., M.T.

(50)

Penulis dilahirkan di Tanjung Karang, Bandar Lampung pada tanggal 13 Maret 1987, sebagai anak ke lima dari lima bersaudara, dari pasangan Samir dan Maria.

Lulus dari Sekolah Dasar (SD) di SDN 4 Sukajawa, Tanjung Karang, Bandar Lampung pada tahun 2000, Sekolah Lanjutan Tingkat Pertama (SLTP) di SLTPN 1 Bandar Lampung pada tahun 2003 dan Sekolah Menengah Umum (SMU) di SMUN 3 Bandar Lampung pada tahun 2006.

Tahun 2006, penulis terdaftar sebagai Mahasiswa Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Lampung melalui jalur SPMB. Aktif di organisasi HIMATEMIA (Himpunan Mahasiswa Teknik Kimia) sebagai anggota Departemen Kerohanian pada tahun 2006-2007, FOSSI-FT (Forum Silaturahmi dan Studi Islam Fakultas Teknik) Unila sebagai anggota Departemen Jurnalistik pada tahun 2007-2008. Tahun 2008-2009 aktif di DPM-FT (Dewan Perwakilan Mahasiswa) UNILA sebagai Wakil Ketua Dua (Keuangan).

Pada tahun 2010, penulis melakukan Kerja Praktek di PT BUDI ACID Divisi III Asam Sitrat, Gunung Batin Lampung Timur di Unit Process Engineering. Pada tahun 2009-2010 melakukan penelitian dengan judul “ Karakterisasi Campuran Limbah Cair Industri Menggunakan Reaktor UASB Seri Dengan Variasi COD Tinggi”

(51)

SANWACANA

Syukur tak terkira penulis haturkan kepada Allah SWT – _{Tuhan semesta}

alam yang telah memberikan segala bentuk kasih dan sayang, kekuatan, serta kesabaran sehingga tugas akhir yang berjudul “_{Prarancangan Pabrik} _Asam

Akrilat dengan Proses Oksidasi Propilen Dua Tahap Kapasitas 60.000 ton/tahun (Tugas Khusus Kolom Distilasi 01 (DC--301))”_{dapat terselesaikan.}

Tugas akhir ini disusun dalam rangka memenuhi salah satu syarat untuk memeperoleh derajat kesarjanaan (S-1) di Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Lampung.

Dengan selesainya Tugas Akhir ini, penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada :

1. Dewi Agustina Iryani, S.T.,M.T. selaku Dosen Pembimbing I 2. Taharuddin, S.T.,M.Sc. selau Dosen Pembing II

3. Ir. Azhar, M.T. selaku Dosen Penguji I 4. Diah Triantari, S.T. selaku Dosen Penguji II

Yang telah memberikan pengarahan, bimbingan, serta kritik dan saran kepada penulis.

(52)

beberapa pihak, oleh karena itu penulis mengucapkan terima kasih kepada :

1. Ir. Azhar, M.T. selaku ketua Jurusan Teknik Kimia yang telah memberikan banyak bantuan untuk kelancaran proses belajar mengajar di Jurusan Teknik Kimia.

2. Segenap dosen di Jurusan Teknik Kimia Universitas Lampung yang telah memberikan banyak ilmu kepada penulis.

3. Seluruh staf di Jurusan Teknik Kimia yang telah membantu penulis selama masa perkuliahan.

4. Ibu dan bapakku tercinta, atas semuanya, pengorbanan, do’a, dan kasih sayang yang takkan pernah tergantikan oleh apapun jua.”Terima kasih

telah menegarkan langkahku untuk berjuang di Teknik Kimia ini. Ini –

sulit -tapi ternyata aku mampu...”.

5. Simbah kakung dan Simbah putri, yang telah mencurahkan kasih sayangnya untukku hingga di akhir usia.”Maaf, baru sekarang mampu

ku wujudkan....”

6. Kakakku tersayang : Mas Hari, ”Aku selalu sayang!”

7. Keluarga Besar K. Wagimin atas segenap do’a, dukungan, semangat dan perhatian yang tulus.

8. Peni Martsanti, selaku rekan penulis dalam pengerjaan Tugas Akhir.

” Just do it, and lets time to answer! Dan inilah jawabnya....”

9. Rini Wijayanti S.T, Hikmah S.T, Herdian Febriansyah S.T, Mona Safa Maria S.T, Siluh Made S.T, Nyoman Jayanti S.T, Dita Novitarini S.T, terima kasih untuk diskusi-diskusinya selama ini.

10. Sahabat-sahabat yang menjadi inspirasi dan motivatorku : Utami Setyawati, Lutfi Anawati, Faisal Dasanova ”Aku bahagia memiliki kalian”.

11. Temen - temen seperjuangan : Syarif Hidayat, Nurul Zahara, Eka Rahmatika, Hertinawati, Dini Yunda, Cici, Rina, Yulia, Novita, Dwi Febty, Anita, Rohmat, Syamsu”Kita pasti bisa !!”, Oktrianto”Makasih dah bantuin angkat CPU berkali-kali.”

(53)

12. Kawan – _{kawan seperjungan di FOSSI-FT : Nanda, Unk, Mely, Ufi,}

Helma, Reni, Lisna, Fauzi, Herman, Marwan, Anton. 13. Anggota Pengelola ULK’03 – ’05

14. Temen-temen seangkatan (2003) ”_Jangan _pernah _menyerah. Semangat...!!!”

15. Semua pihak yang telah membantu penyusunan tugas akhir ini.

Allah SWT sajalah yang dapat memberikan balasan dan segala kebaikan serta keberkahan kepada mereka, dan semoga Tugas Akhir ini bermanfaat bagi kita semua.

Bandar Lampung, 19 Mei 2009 Penulis

Dwi Aprianti NPM 0315041037

(1)

vii

MOTTO

Katakanlah, Sesungguhnya shalatku, ibadahku, hidupku dan matiku hanyalah untuk Allah Tuhan semesta alam . (Q.s. al-An am: 162).

(2)

Judul : Prarancangan Pabrik 1,3-Propandiol dari Gliserol dan NH4OH Kapasitas 40.000 Ton/Tahun (Tugas Khusus Kolom Distilasi 01 (DC-301))

Nama Mahasiswa :

Kurniadi

Nomor Mahasiswa : 0615041049 Program Studi : Teknik Kimia

Fakultas : Teknik

MENYETUJUI 1. Komisi Pembimbing

Dr. Elida Purba, S.T., M.Sc. Sri Ismiyati D., S.T., M.Eng.

NIP. 196809021997022005 NIP. 197904192006042001

2. Ketua Jurusan

Panca Nugrahini F., S.T., M.T. NIP. 197302032000032001

(3)

RIWAYAT HIDUP

Penulis dilahirkan di Tanjung Karang, Bandar Lampung pada tanggal 13 Maret 1987, sebagai anak ke lima dari lima bersaudara, dari pasangan Samir dan Maria.

Pada tahun 2010, penulis melakukan Kerja Praktek di PT BUDI ACID Divisi III Asam Sitrat, Gunung Batin Lampung Timur di Unit Process Engineering. Pada tahun 2009-2010 melakukan penelitian dengan judul “ Karakterisasi Campuran Limbah Cair Industri Menggunakan Reaktor UASB Seri Dengan Variasi COD Tinggi”