PRARANCANGAN PABRIK FURFURIL ALKOHOL DARI FURFURAL DAN HIDROGEN KAPASITAS 20.000 TON/TAHUN (Tugas Khusus Reaktor 01 (RE-201))
ABSTRAK
PRARANCANGAN PABRIK FURFURIL ALKOHOL
DARI FURFURAL DAN HIDROGEN
KAPASITAS 20.000 TON/TAHUN
(Perancangan Reaktor-201 (RE-201))
Oleh
DIKI PRAYOGO
Pabrik furfuril alkohol berbahan baku furfural dan hidrogen, akan didirikan
di Kebomas, 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 furfuril alkohol sebanyak 20.000
ton/tahun, dengan waktu operasi 24 jam/hari, 330 hari/tahun. Bahan baku yang
digunakan adalah furfural sebanyak 2.474,2217 kg/jam dan hidrogen sebanyak
52,4618 kg/jam.
Penyediaan kebutuhan utilitas pabrik furfuril alkohol berupa : pengadaan
air, pengadaan steam, pengadaan listrik, kebutuhan bahan bakar, dan pengadaan
udara kering.
Bentuk perusahaan adalah Perseroan Terbatas (PT) menggunakan struktur
organisasi line dan staff dengan jumlah karyawan sebanyak 135 orang.
Dari analisis ekonomi diperoleh:
Fixed Capital Investment
(FCI)
= Rp 158.597.213,0830
Working Capital Investment
(WCI)
= Rp 27.987.743,4850
Total Capital Investment
(TCI)
= Rp 186.584.956,5680
Break Even Point
(BEP)
= 46,9259 %
Shut Down Point
(SDP)
= 33,8764 %
= 2,8265 years
Pay Out Time before taxes
(POT)b
= 3,3000 years
Pay Out Time after taxes
(POT)a
Return on Investment before taxes
(ROI)b
= 43,0100 %
= 34,4100 %
Return on Investment after taxes
(ROI)a
Discounted cash flow
(DCF)
= 39,8589 %
Mempertimbangkan paparan di atas, sudah selayaknya pendirian pabrik
furfuril alkohol ini dikaji lebih lanjut, karena merupakan pabrik yang
menguntungkan dan mempunyai masa depan yang baik.
ABSTRACT
MANUFACTURE OF FURFURYL ALCOHOL
FROM FURFURAL AND HYDROGEN
CAPACITY 20.000 TONS/YEAR
(Design Reactor -201 (RE-201))
By
DIKI PRAYOGO
Furfuryl alcohol plant produced by reacting furfural and hydrogen is planned
to be in industrial factory in the region of Gresik in East Java Province. Plant will be
established by considering the availability of raw materials, transportation facilities,
readily available labor and environmental conditions.
Production capacity is planned 20,000 tons/year, with operating time of 24
hours/day and 330 working days in a year. The raw materials used are much furfural
2.474,2217 kg/hr and hydrogen as 52,4618 kg/hr.
Provision of utility plant needs a treatment system and water supply, steam
supply systems, instrument air supply systems, and power generation systems.
Labor needed as many as 135 people with a business entity form Limited
Liability Company (PT) which is headed by a Director who is assisted by the Director
of Production and Director of Finance with line and staff organizational structure.
From the economic analysis is obtained:
Fixed Capital Investment
(FCI)
= Rp 158.597.213,0830
Working Capital Investment
(WCI)
= Rp 27.987.743,4850
Total Capital Investment
(TCI)
= Rp 186.584.956,5680
Break Even Point
(BEP)
= 46,9259 %
Shut Down Point
(SDP)
= 33,8764 %
= 2,8265 years
Pay Out Time before taxes
(POT)b
Pay Out Time after taxes
(POT)a
= 3,3000 years
= 43,0100 %
Return on Investment before taxes
(ROI)b
= 34,4100 %
Return on Investment after taxes
(ROI)a
Discounted cash flow
(DCF)
= 39,8589 %
Consider the summary above, it is proper establishment of furfuryl alcohol
plant to studied further, because the plant is profitable and has good prospects.
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Lampung Timur pada tanggal 01
Februari 1989, sebagai putra ketiga dari tiga bersaudara dari
pasangan Bapak Gunawan dan Ibu Sri Mundi.
Penulis menyelesaikan pendidikan TK Bhina Putra Raman Aji
tahun 1995, Sekolah Dasar Negeri 2 Raman Aji pada tahun 2001, Sekolah Lanjutan
Tingkat Pertama Negeri 1 Raman Aji pada tahun 2004, dan Sekolah Menengah Atas
Negeri 1 Raman Utara pada tahun 2007.
Pada tahun 2007, penulis terdaftar sebagai mahasiswa Jurusan Teknik Kimia
Fakultas Teknik Universitas Lampung melalui Seleksi Penerimaan Mahasiswa
Baru (SPMB). Selama menjadi mahasiswa, penulis aktif dalam organisasi sebagai
ketua
Departemen
Kaderisasi
Himpunan
Mahasiswa
Teknik
Kimia
(HIMATEMIA).
Pada tahun 2011, penulis melakukan Kerja Praktek di PT. Pertamina RU III, Plaju,
Sumatra Selatan. Pada tahun 2011-2012, penulis melakukan penelitian dengan
judul “Optimasi Konsentrasi Larutan H2SO4 Pada Sintesis Zeolit dari Fly Ash
Batubara Secara Alkali Hidrotermal”.
Sebuah Karya kecilku....
Dengan segenap hati kupersembahkan tugas akhir ini kepada:
Allah SWT,
Atas kehendak-Nya semua ini ada
Atas rahmat-Nya semua ini aku dapatkan
Atas kekuatan dari-Nya aku bisa bertahan.
Orang tuaku sebagai tanda baktiku, terima kasih atas segalanya,
doa, kasih sayang, pengorbanan, semangat dan keikhlasannya.
Ini hanyalah setitik balasan yang tidak bisa dibandingkan dengan
berjuta-juta pengorbanan dan kasih sayang
yang tidak pernah berakhir.
Kakak dan Ponakan ku atas segalanya, kasih sayang, semangat dan
doa.
Guru-guruku sebagai tanda hormatku,
terima kasih atas ilmu yang telah diberikan.
Kepada Almamaterku tercinta,
semoga kelak berguna dikemudian hari.
MOTO
“ Hadapi hidup dengan fikiran positif, berusaha dan
berdo’a, seberat apapun masalah Allah SWT Maha
Mengetahui yang terbaik untuk kita “
“ Belajarlah, karena dengan belajar kita semua tahu
arah, tujuan, serta hikmah dibalik semua peristiwa yang
telah, sedang, dan akan terjadi “
SANWACANA
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT yang Mahakuasa dan Maha
Penyayang, atas segala rahmat dan hidayah-Nya, sehingga tugas akhir ini dengan
judul “Prarancangan Pabrik Furfuril alkohol dari Furfural dan Hidrogen dengan
Kapasitas Dua Puluh Ribu Ton per tahun” dapat diselesaikan dengan baik.
Tugas akhir ini disusun dalam rangka memenuhi salah satu syarat guna memperoleh
derajat kesarjanaan (S-1) di Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas
Lampung.
Penyusunan tugas akhir ini tidak lepas dari bantuan dan dukungan dari beberapa
pihak. Oleh karena itu penulis mengucapkan terima kasih kepada:
1. Ir. Azhar, M.T., selaku Ketua Jurusan Teknik Kimia Universitas Lampung,
sekaligus Dosen Pembimbing II, atas semua ilmu, saran, masukan dan
pengertiannya dalam penyelesaian tugas akhir. Semoga ilmu bermanfaat yang
diberikan dapat berguna dikemudian hari.
2. Edwin Azwar, S.T., P.Gd., M.T.A,. Ph.D., selaku Dosen Pembimbing I, yang
telah memberikan pengarahan, masukan, bimbingan, kritik dan saran selama
penyelesaian tugas akhir. Semoga ilmu bermanfaat yang diberikan dapat
berguna dikemudian hari.
3. Simparmin Br. Ginting, S.T., M.T., dan Darmansyah, S.T., M.T., selaku Dosen
Penguji yang telah memberikan ilmu, saran dan kritik, juga selaku dosen atas
semua ilmu yang telah penulis dapatkan.
4. Seluruh Dosen Teknik Kimia Universitas Lampung, atas semua ilmu dan bekal
masa depan yang akan selalu bermanfaat.
5. Keluargaku tercinta, Bapak dan Ibu, atas pengorbanan, doa, cinta dan kasih
sayang yang selalu mengiringi disetiap langkahku. Kakak-kakak dan ponakan
atas kasih sayang, doa, dukungan, kepercayaan, ketulusan, bantuan dan
semangat.
6. Heni Isticharoh yang telah membantu dan menyemangati penulis selama masa
perkuliahan hingga sekarang.
7. Annisa Putri selaku partner TA, yang telah sabar membantu penulis dalam
penyelesaian laporan tugas akhir.
8. Teman-teman seperjuangan 2007 di Teknik Kimia Adel, Agsyel, Ariyan,
Armando, Binur, Catur, Dinda, Erna, Fery, Fath, Indra, Ika, Kinkin, Marga,
Muti, Nanda, Norma, Sulis, Weni, Yulia dan semua teman – teman 2007
lainnya.
9. Edo, Oji, Amrih, Didik, kakak-kakak angkatan 1999-2006 dan adik-adik
angkatan 2008-2013 yang tidak bisa disebutkan satu persatu namanya.
10. Kepada teman-teman kosan Rengga, Binur, Deni, Kiki, Witan, Anjar, Rudi,
Alvian, dan Anang, atas semua bantannya selama ini.
Terimakasih atas bantuannya selama penulis menyelesaikan tugas akhir ini.
Semoga Allah membalas semua kebaikan mereka terhadap penulis dan semoga
skripsi ini berguna.
Bandar Lampung, Oktober 2014
Penulis,
Diki Prayogo
DAFTAR ISI
Halaman
DAFTAR GAMBAR
DAFTAR TABEL
I.
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang ......................................................................................
B. Kegunaan Produk ..................................................................................
C. Kapasitas produksi rancangan ...............................................................
D. Lokasi pendirian pabrik .........................................................................
1
4
5
10
II. DESKRIPSI PROSES
A. Jenis- Jenis Proses .................................................................................
1. Disproposionasi aldehida dengan NaOH .........................................
2. Reaksi hidrogenasi ...........................................................................
B. Pemilihan Proses....................................................................................
C. Deskripsi Proses ....................................................................................
14
14
15
19
34
III. SPESIFIKASI BAHAN BAKU DAN PRODUK..................................
38
IV. NERACA MASSA DAN NERACA ENERGI
A. Neraca Massa .........................................................................................
B. Neraca Energi ........................................................................................
44
48
V. SPESIFIKASI PERALATAN.................................. ...............................
54
VI. UTILITAS DAN PENGOLAHAN LIMBAH
A. Unit Utilitas ...........................................................................................
1. Unit Penyedia dan Pengolahan air ....................................................
2. Unit Penyedia Steam ........................................................................
3. Unit Penyedia Tenaga Listrik ...........................................................
4. Unit Pengadaan Bahan Bakar ...........................................................
5. Unit Penyedia Udara Tekan ..............................................................
B. Pengolahan Limbah ...............................................................................
C. Laboratorium.........................................................................................
D. Instrumentasi dan Pengendalian Proses ............................................ ...
71
71
87
88
88
89
89
90
93
VII. TATA LETAK PABRIK
A. Lokasi Pabrik ........................................................................................
B. Tata Letak Pabrik ..................................................................................
C. Tata Letak Alat Proses ..........................................................................
96
99
100
VIII. ORGANISASI DAN MANAJEMEN PERUSAHAAN
A.
B.
C.
D.
E.
F.
G.
Bentuk Perusahaan ...............................................................................
Struktur Organisasi Perusahaan ...........................................................
Tugas dan Wewenang ..........................................................................
Status Karyawan dan Sistem Penggajian .............................................
Pembagian Jam Kerja Karyawan .........................................................
Penggolongan Jabatan dan Jumlah Karyawan .....................................
Kesejahteraan Karyawan ......................................................................
103
106
108
116
116
119
122
XI. INVESTASI DAN EVALUASI EKONOMI
A.
B.
C.
D.
Investasi .............................................................................................
Evaluasi Ekonomi .................................................................................
Angsuran Pinjaman ..............................................................................
Discounted cash flow ............................................................................
125
128
131
131
X. SIMPULAN DAN SARAN
A. Simpulan .............................................................................................
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN A PERHITUNGAN NERACA MASSA
LAMPIRAN B PERHITUNGAN NERACA ENERGI
LAMPIRAN C PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN PROSES
LAMPIRAN D PERHITUNGAN UTILITAS
LAMPIRAN E INVESTASI DAN EVALUASI EKONOMI
LAMPIRAN F PERANCANGAN MENARA DISTILASI (DC-301)
133
DAFTAR TABEL
Tabel
Hal
I.1
Pabrik pengguna furfuril alcohol di Indonesia ........................................ 2
I.2
Data impor furfuril alkohol di Indonesia ................................................ 5
I.3
Pabrik furfuril alkohol dunia ................................................................... 6
II.1 Harga bahan proses disproposionasi aldehida ........................................ 21
II.2 Harga bahan proses hidrogenasi.............................................................. 23
II.3 Nilai ΔH°f disproposinasi aldehid .......................................................... 25
II.4 Nilai ΔH°f proses hidrogenasi cair ......................................................... 26
II.5 Nilai ΔH°f proses hidrogenasi uap ......................................................... 28
II.6 Nilai ΔG°f proses disproposionasi aldehida .......................................... 30
II.7 Nilai ΔG°f proses hidrogenasi uap ......................................................... 31
II.8 Nilai ΔG°f proses hidrogenasi cair ........................................................ 32
II.9 Matrik pemilihan proses .......................................................................... 34
III.1 Sifat fisik bahan baku dan produk ........................................................... 38
III.2 Konstanta kapasitas panas gas ................................................................ 39
III.3 Konstanta kapasitas panas cairan ............................................................ 39
III.4 Konstanta tekanan uap ............................................................................ 40
III.5 Konstanta panas penguapan .................................................................... 40
III.6 Konstanta viskositas gas ......................................................................... 41
III.7 Konstanta viskositas cairan ..................................................................... 41
III.8 Konstanta konduktivitas termal gas ........................................................ 42
III.9 Konstanta konduktivitas termal cairan .................................................... 42
III.10 Konstanta densitas cairan ....................................................................... 43
IV.1 Neraca massa Reaktor (RE-201) ............................................................ 44
IV.2 Neraca massa Menara Distilasi (DC-301)............................................... 45
IV.3 Neraca massa Kondensor (CD-301)........................................................ 45
IV.4 Neraca massa Reboiler (RB-301)............................................................ 45
IV.5 Neraca massa Separator Drum (SD-101) ................................................ 46
IV.6 Neraca massa Vaporizer (VP-101) ......................................................... 46
IV.7 Neraca massa Mixed Point 1 (MP-101) .................................................. 46
IV.8 Neraca massa Mixed Point 2 (MP-102) .................................................. 47
IV.9 Neraca massa Mixed Point 3 (MP-103) .................................................. 47
IV.10 Neraca massa CD-201 dan SD-201 ....................................................... 48
IV.11 Neraca massa di AD-101........................................................................... 48
IV.12 Neraca energi Adsorber (AD-101) ............................................................. 48
IV.13 Neraca energi di MP-101 ........................................................................ 49
IV.14 Neraca energi Vaporizer (VP-101) .......................................................... 49
IV.15 Neraca energi Separator Drum (SD-101) ................................................ 49
IV.16 Neraca energi di EX-101 .......................................................................... 50
IV.17 Neraca energi di RE-201 ........................................................................ 50
IV.18 Neraca energi Kondensor (CD-201) ........................................................ 50
IV.19 Neraca energi Separator Drum (SD-201) ................................................ 50
IV.20 Neraca energi Menara Distilasi 301 (DC-301) ........................................ 51
IV.21 Neraca energi Kondensor DC-301 (CD-301) ......................................... 51
IV.22 Neraca energi Reboiler DC-301 (RB-301) .............................................. 51
IV.23 Neraca energi Heater 301 (HT-301) ........................................................ 51
IV.24 Neraca energi K-301 ................................................................................. 52
IV.25 Neraca energi MP-103 ............................................................................. 52
IV.26 Neraca energi MP-102 ............................................................................ 52
IV.27 Neraca energi Heater 301 (HT-301) ........................................................ 53
IV.28 Neraca energi Cooler 301 (HE-301) ........................................................ 53
V.1 Spesifikasi Tangki Penyimpanan Furfural (ST - 101) ............................ 54
V.2 Spesifikasi Adsorber-101 (AD-101) ....................................................... 55
V.3 Spesifikasi Vaporizer (VP - 101) ............................................................ 55
V.4 Spesifikasi Separator Drum (SD-301) .................................................... 56
V.5 Spesifikasi Ekspander 101 (EX -101) ..................................................... 57
V.6 Spesifikasi Heater (HT-101) ................................................................... 57
vi
V.7 Spesifikasi Ekspander Valve (EV - 201) ................................................. 58
V.8 Spesifikasi Reaktor (RE-201) ................................................................. 58
V.9 Spesifikasi Kondensor (CD-201) ............................................................ 59
V.10 Spesifikasi Separator Drum (SD-201) .................................................... 60
V.11 Spesifikasi Menara Distilasi (DC-301) ................................................... 60
V.12 Spesifikasi Reboiler (RB-301) ................................................................ 61
V.13 Spesifikasi Kondensor (CD-301) ............................................................ 62
V.14 Spesifikasi Separator Drum (SD-301) .................................................... 62
V.15 Spesifikasi Cooler (HE-301) ................................................................... 63
V.16 Spesifikasi Heater (HT-201) ................................................................... 64
V.17 Spesifikasi Tangki Penyimpanan Furfuryl alcohol (ST - 301) ............... 65
V.18 Spesifikasi Centrifugal fan (CF - 201) .................................................... 65
V.19 Spesifikasi Kompresor (K - 301) ............................................................ 66
V.20 Spesifikasi Pompa Proses (PP - 101) ...................................................... 66
V.21 Spesifikasi Pompa Proses (PP - 102) ...................................................... 66
V.22 Spesifikasi Pompa Proses (PP - 103) ...................................................... 67
V.23 Spesifikasi Pompa Proses (PP - 201) ...................................................... 67
V.24 Spesifikasi Pompa Proses (PP - 202) ...................................................... 68
V.25 Spesifikasi Pompa Proses (PP - 203) ...................................................... 68
V.26 Spesifikasi Pompa Proses (PP - 301) ...................................................... 68
V.27 Spesifikasi Pompa Proses (PP - 302) ...................................................... 69
V.28 Spesifikasi Pompa Proses (PP - 303) ...................................................... 69
V.29 Spesifikasi Hydrogen Storage Tank (ST-102) ........................................ 70
VI.1 Peralatan yang Membutuhkan Air Pendingin ......................................... 74
VI.2 Peralatan yang Membutuhkan Steam ...................................................... 77
VI.3 Kebutuhan Air Pabrik ............................................................................. 79
VI.4 Tingkatan Kebutuhan Informasi dan Sistem Pengendalian. ................... 94
VI.5 Pengendalian Variabel Utama Proses ..................................................... 95
VII.1 Area bangunan pabrik ............................................................................ 100
VII.2 Area fasilitas penunjang pabrik .............................................................. 101
VII.3 Area perluasan pabrik ............................................................................ 101
VIII.1 Jadwal Kerja Masing-Masing Regu ...................................................... 118
vii
VIII.2 Perincian Tingkat Pendidikan ............................................................... 119
VIII.3 Jumlah Operator Berdasarkan Jenis Alat .............................................. 120
VIII.4 Jumlah Karyawan .................................................................................. 120
IX.1 Fixed capital investment ......................................................................... 126
IX.2 Manufacturing cost ................................................................................. 127
IX.3 General Expense ..................................................................................... 128
IX.4 Hasil Uji Kelayakan Ekonomi ................................................................ 132
viii
DAFTAR GAMBAR
Gambar
Hal
I.1 Perkembangan impor furfuril alkohol di Indonesia ................................... 5
I.2 Konsumsi furfuril alcohol dunia 2010 .........................................................7
I.3 Negara pengimpor furfuril alkohol dunia ....................................................8
I.4 Volume impor furfuril alkohol dunia .........................................................9
VI.1 Cooling Tower .........................................................................................76
VI.2 Diagram Cooling Water System.................................................................77
VI.3 Deaerator ................................................................................................79
VI.4 Diagram Alir Pengolahan Air ....................................................................80
VII.1 Peta dan Lokasi Prarancangan Pabrik Furfuril alkohol ............................. 97
VII.2 Tata Letak Pabrik................................................................................101
VII.3 Tata Letak Alat Proses ........................................................................102
VIII.1 Struktur Organisasi Perusahaan ........................................................107
IX.1 Grafik Analisis Ekonomi .....................................................................130
IX.2 Kurva Cumulative Cash Flow metode DCF ........................................131
DAFTAR PUSTAKA
Badan Pusat Statistik, 2013, Statistic Indonesia, www.bps.go.id, Indonesia
Brown.G.George., 1950, Unit Operation 6ed, Wiley&Sons, USA.
Brownell.L.E. and Young.E.H., 1959, Process Equipment Design 3ed, John Wiley
& Sons, New York.
Coulson.J.M. and Ricardson.J.F., 1983, 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
Allyn & Bacon Inc, New Jersey.
ed
,
Hewwit.G.F., 2000, Process Heat Transfer, Begell House Inc, New York.
Himmeblau.David., 1996, Basic Principles and Calculation in Chemical
Engineering, Prentice Hall Inc, New Jersey.
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.
McCabe.W.L. and Smith.J.C., 1985, Operasi Teknik Kimia, Erlangga, Jakarta.
McKetta.J.J., Encyclopedia of Chemical Process & Design, The International Inc,
New York.
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
McGraw-Hill Book Company, New York.
ed
,
Peter.M.S. and Timmerhause.K.D., 1991, Plant Design an Economic for
Chemical Engineering 3ed, McGraww-Hill Book Company, New York.
Powell, S.T., 1954, “Water Conditioning for Industry”, Mc Graw Hill Book
Company, New York.
Reklaitis, 1984, Mass & Energy Balance, John Wiley and Sons, New York.
Sitthisa, Surapas., 2010, Kinetics and Mechanism of Hydrogenation of Furfural
on Cu/SiO2 Catalyst, Elsevier Inc. all reserved., USA
Smith.J.M. and Van Ness.H.C., 1975, Introduction to Chemical Engineering
Thermodynamics 3ed, McGraww-Hill Inc, New York.
Treyball.R.E., 1983, 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., 1984, A Guide to Chemical Engineering Process Design and
Economics. John Wiley & Sons Inc, New York.
Wahyu, 2010, Proses Pengolahan Air, www.zeofilt.wordpress.com, Indonesia
Wallas. S.M., 1988, Chemical Process Equipment, Butterworth Publishers,
Stoneham USA.
Yaws, C.L., 1999, Chemical Properties Handbook, Mc Graw Hill Book Co., New
York
US Patent 2,374,149
US.Patent 2,754,304
US.Patent 4,251,396
www.matches.com, Accesed Juli 2014
www.icis.com., Accesed Maret 2013
alibaba.com. 9 Feb 2013
web of Puyang Dingxin Chemical Co., Ltd. 12 Feb 2012
PRARANCANGAN PABRIK FURFURIL ALKOHOL
DARI FURFURAL DAN HIDROGEN
KAPASITAS 20.000 TON/TAHUN
(Perancangan Reaktor-201 (RE-201))
Oleh
DIKI PRAYOGO
Pabrik furfuril alkohol berbahan baku furfural dan hidrogen, akan didirikan
di Kebomas, 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 furfuril alkohol sebanyak 20.000
ton/tahun, dengan waktu operasi 24 jam/hari, 330 hari/tahun. Bahan baku yang
digunakan adalah furfural sebanyak 2.474,2217 kg/jam dan hidrogen sebanyak
52,4618 kg/jam.
Penyediaan kebutuhan utilitas pabrik furfuril alkohol berupa : pengadaan
air, pengadaan steam, pengadaan listrik, kebutuhan bahan bakar, dan pengadaan
udara kering.
Bentuk perusahaan adalah Perseroan Terbatas (PT) menggunakan struktur
organisasi line dan staff dengan jumlah karyawan sebanyak 135 orang.
Dari analisis ekonomi diperoleh:
Fixed Capital Investment
(FCI)
= Rp 158.597.213,0830
Working Capital Investment
(WCI)
= Rp 27.987.743,4850
Total Capital Investment
(TCI)
= Rp 186.584.956,5680
Break Even Point
(BEP)
= 46,9259 %
Shut Down Point
(SDP)
= 33,8764 %
= 2,8265 years
Pay Out Time before taxes
(POT)b
= 3,3000 years
Pay Out Time after taxes
(POT)a
Return on Investment before taxes
(ROI)b
= 43,0100 %
= 34,4100 %
Return on Investment after taxes
(ROI)a
Discounted cash flow
(DCF)
= 39,8589 %
Mempertimbangkan paparan di atas, sudah selayaknya pendirian pabrik
furfuril alkohol ini dikaji lebih lanjut, karena merupakan pabrik yang
menguntungkan dan mempunyai masa depan yang baik.
ABSTRACT
MANUFACTURE OF FURFURYL ALCOHOL
FROM FURFURAL AND HYDROGEN
CAPACITY 20.000 TONS/YEAR
(Design Reactor -201 (RE-201))
By
DIKI PRAYOGO
Furfuryl alcohol plant produced by reacting furfural and hydrogen is planned
to be in industrial factory in the region of Gresik in East Java Province. Plant will be
established by considering the availability of raw materials, transportation facilities,
readily available labor and environmental conditions.
Production capacity is planned 20,000 tons/year, with operating time of 24
hours/day and 330 working days in a year. The raw materials used are much furfural
2.474,2217 kg/hr and hydrogen as 52,4618 kg/hr.
Provision of utility plant needs a treatment system and water supply, steam
supply systems, instrument air supply systems, and power generation systems.
Labor needed as many as 135 people with a business entity form Limited
Liability Company (PT) which is headed by a Director who is assisted by the Director
of Production and Director of Finance with line and staff organizational structure.
From the economic analysis is obtained:
Fixed Capital Investment
(FCI)
= Rp 158.597.213,0830
Working Capital Investment
(WCI)
= Rp 27.987.743,4850
Total Capital Investment
(TCI)
= Rp 186.584.956,5680
Break Even Point
(BEP)
= 46,9259 %
Shut Down Point
(SDP)
= 33,8764 %
= 2,8265 years
Pay Out Time before taxes
(POT)b
Pay Out Time after taxes
(POT)a
= 3,3000 years
= 43,0100 %
Return on Investment before taxes
(ROI)b
= 34,4100 %
Return on Investment after taxes
(ROI)a
Discounted cash flow
(DCF)
= 39,8589 %
Consider the summary above, it is proper establishment of furfuryl alcohol
plant to studied further, because the plant is profitable and has good prospects.
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Lampung Timur pada tanggal 01
Februari 1989, sebagai putra ketiga dari tiga bersaudara dari
pasangan Bapak Gunawan dan Ibu Sri Mundi.
Penulis menyelesaikan pendidikan TK Bhina Putra Raman Aji
tahun 1995, Sekolah Dasar Negeri 2 Raman Aji pada tahun 2001, Sekolah Lanjutan
Tingkat Pertama Negeri 1 Raman Aji pada tahun 2004, dan Sekolah Menengah Atas
Negeri 1 Raman Utara pada tahun 2007.
Pada tahun 2007, penulis terdaftar sebagai mahasiswa Jurusan Teknik Kimia
Fakultas Teknik Universitas Lampung melalui Seleksi Penerimaan Mahasiswa
Baru (SPMB). Selama menjadi mahasiswa, penulis aktif dalam organisasi sebagai
ketua
Departemen
Kaderisasi
Himpunan
Mahasiswa
Teknik
Kimia
(HIMATEMIA).
Pada tahun 2011, penulis melakukan Kerja Praktek di PT. Pertamina RU III, Plaju,
Sumatra Selatan. Pada tahun 2011-2012, penulis melakukan penelitian dengan
judul “Optimasi Konsentrasi Larutan H2SO4 Pada Sintesis Zeolit dari Fly Ash
Batubara Secara Alkali Hidrotermal”.
Sebuah Karya kecilku....
Dengan segenap hati kupersembahkan tugas akhir ini kepada:
Allah SWT,
Atas kehendak-Nya semua ini ada
Atas rahmat-Nya semua ini aku dapatkan
Atas kekuatan dari-Nya aku bisa bertahan.
Orang tuaku sebagai tanda baktiku, terima kasih atas segalanya,
doa, kasih sayang, pengorbanan, semangat dan keikhlasannya.
Ini hanyalah setitik balasan yang tidak bisa dibandingkan dengan
berjuta-juta pengorbanan dan kasih sayang
yang tidak pernah berakhir.
Kakak dan Ponakan ku atas segalanya, kasih sayang, semangat dan
doa.
Guru-guruku sebagai tanda hormatku,
terima kasih atas ilmu yang telah diberikan.
Kepada Almamaterku tercinta,
semoga kelak berguna dikemudian hari.
MOTO
“ Hadapi hidup dengan fikiran positif, berusaha dan
berdo’a, seberat apapun masalah Allah SWT Maha
Mengetahui yang terbaik untuk kita “
“ Belajarlah, karena dengan belajar kita semua tahu
arah, tujuan, serta hikmah dibalik semua peristiwa yang
telah, sedang, dan akan terjadi “
SANWACANA
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT yang Mahakuasa dan Maha
Penyayang, atas segala rahmat dan hidayah-Nya, sehingga tugas akhir ini dengan
judul “Prarancangan Pabrik Furfuril alkohol dari Furfural dan Hidrogen dengan
Kapasitas Dua Puluh Ribu Ton per tahun” dapat diselesaikan dengan baik.
Tugas akhir ini disusun dalam rangka memenuhi salah satu syarat guna memperoleh
derajat kesarjanaan (S-1) di Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas
Lampung.
Penyusunan tugas akhir ini tidak lepas dari bantuan dan dukungan dari beberapa
pihak. Oleh karena itu penulis mengucapkan terima kasih kepada:
1. Ir. Azhar, M.T., selaku Ketua Jurusan Teknik Kimia Universitas Lampung,
sekaligus Dosen Pembimbing II, atas semua ilmu, saran, masukan dan
pengertiannya dalam penyelesaian tugas akhir. Semoga ilmu bermanfaat yang
diberikan dapat berguna dikemudian hari.
2. Edwin Azwar, S.T., P.Gd., M.T.A,. Ph.D., selaku Dosen Pembimbing I, yang
telah memberikan pengarahan, masukan, bimbingan, kritik dan saran selama
penyelesaian tugas akhir. Semoga ilmu bermanfaat yang diberikan dapat
berguna dikemudian hari.
3. Simparmin Br. Ginting, S.T., M.T., dan Darmansyah, S.T., M.T., selaku Dosen
Penguji yang telah memberikan ilmu, saran dan kritik, juga selaku dosen atas
semua ilmu yang telah penulis dapatkan.
4. Seluruh Dosen Teknik Kimia Universitas Lampung, atas semua ilmu dan bekal
masa depan yang akan selalu bermanfaat.
5. Keluargaku tercinta, Bapak dan Ibu, atas pengorbanan, doa, cinta dan kasih
sayang yang selalu mengiringi disetiap langkahku. Kakak-kakak dan ponakan
atas kasih sayang, doa, dukungan, kepercayaan, ketulusan, bantuan dan
semangat.
6. Heni Isticharoh yang telah membantu dan menyemangati penulis selama masa
perkuliahan hingga sekarang.
7. Annisa Putri selaku partner TA, yang telah sabar membantu penulis dalam
penyelesaian laporan tugas akhir.
8. Teman-teman seperjuangan 2007 di Teknik Kimia Adel, Agsyel, Ariyan,
Armando, Binur, Catur, Dinda, Erna, Fery, Fath, Indra, Ika, Kinkin, Marga,
Muti, Nanda, Norma, Sulis, Weni, Yulia dan semua teman – teman 2007
lainnya.
9. Edo, Oji, Amrih, Didik, kakak-kakak angkatan 1999-2006 dan adik-adik
angkatan 2008-2013 yang tidak bisa disebutkan satu persatu namanya.
10. Kepada teman-teman kosan Rengga, Binur, Deni, Kiki, Witan, Anjar, Rudi,
Alvian, dan Anang, atas semua bantannya selama ini.
Terimakasih atas bantuannya selama penulis menyelesaikan tugas akhir ini.
Semoga Allah membalas semua kebaikan mereka terhadap penulis dan semoga
skripsi ini berguna.
Bandar Lampung, Oktober 2014
Penulis,
Diki Prayogo
DAFTAR ISI
Halaman
DAFTAR GAMBAR
DAFTAR TABEL
I.
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang ......................................................................................
B. Kegunaan Produk ..................................................................................
C. Kapasitas produksi rancangan ...............................................................
D. Lokasi pendirian pabrik .........................................................................
1
4
5
10
II. DESKRIPSI PROSES
A. Jenis- Jenis Proses .................................................................................
1. Disproposionasi aldehida dengan NaOH .........................................
2. Reaksi hidrogenasi ...........................................................................
B. Pemilihan Proses....................................................................................
C. Deskripsi Proses ....................................................................................
14
14
15
19
34
III. SPESIFIKASI BAHAN BAKU DAN PRODUK..................................
38
IV. NERACA MASSA DAN NERACA ENERGI
A. Neraca Massa .........................................................................................
B. Neraca Energi ........................................................................................
44
48
V. SPESIFIKASI PERALATAN.................................. ...............................
54
VI. UTILITAS DAN PENGOLAHAN LIMBAH
A. Unit Utilitas ...........................................................................................
1. Unit Penyedia dan Pengolahan air ....................................................
2. Unit Penyedia Steam ........................................................................
3. Unit Penyedia Tenaga Listrik ...........................................................
4. Unit Pengadaan Bahan Bakar ...........................................................
5. Unit Penyedia Udara Tekan ..............................................................
B. Pengolahan Limbah ...............................................................................
C. Laboratorium.........................................................................................
D. Instrumentasi dan Pengendalian Proses ............................................ ...
71
71
87
88
88
89
89
90
93
VII. TATA LETAK PABRIK
A. Lokasi Pabrik ........................................................................................
B. Tata Letak Pabrik ..................................................................................
C. Tata Letak Alat Proses ..........................................................................
96
99
100
VIII. ORGANISASI DAN MANAJEMEN PERUSAHAAN
A.
B.
C.
D.
E.
F.
G.
Bentuk Perusahaan ...............................................................................
Struktur Organisasi Perusahaan ...........................................................
Tugas dan Wewenang ..........................................................................
Status Karyawan dan Sistem Penggajian .............................................
Pembagian Jam Kerja Karyawan .........................................................
Penggolongan Jabatan dan Jumlah Karyawan .....................................
Kesejahteraan Karyawan ......................................................................
103
106
108
116
116
119
122
XI. INVESTASI DAN EVALUASI EKONOMI
A.
B.
C.
D.
Investasi .............................................................................................
Evaluasi Ekonomi .................................................................................
Angsuran Pinjaman ..............................................................................
Discounted cash flow ............................................................................
125
128
131
131
X. SIMPULAN DAN SARAN
A. Simpulan .............................................................................................
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN A PERHITUNGAN NERACA MASSA
LAMPIRAN B PERHITUNGAN NERACA ENERGI
LAMPIRAN C PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN PROSES
LAMPIRAN D PERHITUNGAN UTILITAS
LAMPIRAN E INVESTASI DAN EVALUASI EKONOMI
LAMPIRAN F PERANCANGAN MENARA DISTILASI (DC-301)
133
DAFTAR TABEL
Tabel
Hal
I.1
Pabrik pengguna furfuril alcohol di Indonesia ........................................ 2
I.2
Data impor furfuril alkohol di Indonesia ................................................ 5
I.3
Pabrik furfuril alkohol dunia ................................................................... 6
II.1 Harga bahan proses disproposionasi aldehida ........................................ 21
II.2 Harga bahan proses hidrogenasi.............................................................. 23
II.3 Nilai ΔH°f disproposinasi aldehid .......................................................... 25
II.4 Nilai ΔH°f proses hidrogenasi cair ......................................................... 26
II.5 Nilai ΔH°f proses hidrogenasi uap ......................................................... 28
II.6 Nilai ΔG°f proses disproposionasi aldehida .......................................... 30
II.7 Nilai ΔG°f proses hidrogenasi uap ......................................................... 31
II.8 Nilai ΔG°f proses hidrogenasi cair ........................................................ 32
II.9 Matrik pemilihan proses .......................................................................... 34
III.1 Sifat fisik bahan baku dan produk ........................................................... 38
III.2 Konstanta kapasitas panas gas ................................................................ 39
III.3 Konstanta kapasitas panas cairan ............................................................ 39
III.4 Konstanta tekanan uap ............................................................................ 40
III.5 Konstanta panas penguapan .................................................................... 40
III.6 Konstanta viskositas gas ......................................................................... 41
III.7 Konstanta viskositas cairan ..................................................................... 41
III.8 Konstanta konduktivitas termal gas ........................................................ 42
III.9 Konstanta konduktivitas termal cairan .................................................... 42
III.10 Konstanta densitas cairan ....................................................................... 43
IV.1 Neraca massa Reaktor (RE-201) ............................................................ 44
IV.2 Neraca massa Menara Distilasi (DC-301)............................................... 45
IV.3 Neraca massa Kondensor (CD-301)........................................................ 45
IV.4 Neraca massa Reboiler (RB-301)............................................................ 45
IV.5 Neraca massa Separator Drum (SD-101) ................................................ 46
IV.6 Neraca massa Vaporizer (VP-101) ......................................................... 46
IV.7 Neraca massa Mixed Point 1 (MP-101) .................................................. 46
IV.8 Neraca massa Mixed Point 2 (MP-102) .................................................. 47
IV.9 Neraca massa Mixed Point 3 (MP-103) .................................................. 47
IV.10 Neraca massa CD-201 dan SD-201 ....................................................... 48
IV.11 Neraca massa di AD-101........................................................................... 48
IV.12 Neraca energi Adsorber (AD-101) ............................................................. 48
IV.13 Neraca energi di MP-101 ........................................................................ 49
IV.14 Neraca energi Vaporizer (VP-101) .......................................................... 49
IV.15 Neraca energi Separator Drum (SD-101) ................................................ 49
IV.16 Neraca energi di EX-101 .......................................................................... 50
IV.17 Neraca energi di RE-201 ........................................................................ 50
IV.18 Neraca energi Kondensor (CD-201) ........................................................ 50
IV.19 Neraca energi Separator Drum (SD-201) ................................................ 50
IV.20 Neraca energi Menara Distilasi 301 (DC-301) ........................................ 51
IV.21 Neraca energi Kondensor DC-301 (CD-301) ......................................... 51
IV.22 Neraca energi Reboiler DC-301 (RB-301) .............................................. 51
IV.23 Neraca energi Heater 301 (HT-301) ........................................................ 51
IV.24 Neraca energi K-301 ................................................................................. 52
IV.25 Neraca energi MP-103 ............................................................................. 52
IV.26 Neraca energi MP-102 ............................................................................ 52
IV.27 Neraca energi Heater 301 (HT-301) ........................................................ 53
IV.28 Neraca energi Cooler 301 (HE-301) ........................................................ 53
V.1 Spesifikasi Tangki Penyimpanan Furfural (ST - 101) ............................ 54
V.2 Spesifikasi Adsorber-101 (AD-101) ....................................................... 55
V.3 Spesifikasi Vaporizer (VP - 101) ............................................................ 55
V.4 Spesifikasi Separator Drum (SD-301) .................................................... 56
V.5 Spesifikasi Ekspander 101 (EX -101) ..................................................... 57
V.6 Spesifikasi Heater (HT-101) ................................................................... 57
vi
V.7 Spesifikasi Ekspander Valve (EV - 201) ................................................. 58
V.8 Spesifikasi Reaktor (RE-201) ................................................................. 58
V.9 Spesifikasi Kondensor (CD-201) ............................................................ 59
V.10 Spesifikasi Separator Drum (SD-201) .................................................... 60
V.11 Spesifikasi Menara Distilasi (DC-301) ................................................... 60
V.12 Spesifikasi Reboiler (RB-301) ................................................................ 61
V.13 Spesifikasi Kondensor (CD-301) ............................................................ 62
V.14 Spesifikasi Separator Drum (SD-301) .................................................... 62
V.15 Spesifikasi Cooler (HE-301) ................................................................... 63
V.16 Spesifikasi Heater (HT-201) ................................................................... 64
V.17 Spesifikasi Tangki Penyimpanan Furfuryl alcohol (ST - 301) ............... 65
V.18 Spesifikasi Centrifugal fan (CF - 201) .................................................... 65
V.19 Spesifikasi Kompresor (K - 301) ............................................................ 66
V.20 Spesifikasi Pompa Proses (PP - 101) ...................................................... 66
V.21 Spesifikasi Pompa Proses (PP - 102) ...................................................... 66
V.22 Spesifikasi Pompa Proses (PP - 103) ...................................................... 67
V.23 Spesifikasi Pompa Proses (PP - 201) ...................................................... 67
V.24 Spesifikasi Pompa Proses (PP - 202) ...................................................... 68
V.25 Spesifikasi Pompa Proses (PP - 203) ...................................................... 68
V.26 Spesifikasi Pompa Proses (PP - 301) ...................................................... 68
V.27 Spesifikasi Pompa Proses (PP - 302) ...................................................... 69
V.28 Spesifikasi Pompa Proses (PP - 303) ...................................................... 69
V.29 Spesifikasi Hydrogen Storage Tank (ST-102) ........................................ 70
VI.1 Peralatan yang Membutuhkan Air Pendingin ......................................... 74
VI.2 Peralatan yang Membutuhkan Steam ...................................................... 77
VI.3 Kebutuhan Air Pabrik ............................................................................. 79
VI.4 Tingkatan Kebutuhan Informasi dan Sistem Pengendalian. ................... 94
VI.5 Pengendalian Variabel Utama Proses ..................................................... 95
VII.1 Area bangunan pabrik ............................................................................ 100
VII.2 Area fasilitas penunjang pabrik .............................................................. 101
VII.3 Area perluasan pabrik ............................................................................ 101
VIII.1 Jadwal Kerja Masing-Masing Regu ...................................................... 118
vii
VIII.2 Perincian Tingkat Pendidikan ............................................................... 119
VIII.3 Jumlah Operator Berdasarkan Jenis Alat .............................................. 120
VIII.4 Jumlah Karyawan .................................................................................. 120
IX.1 Fixed capital investment ......................................................................... 126
IX.2 Manufacturing cost ................................................................................. 127
IX.3 General Expense ..................................................................................... 128
IX.4 Hasil Uji Kelayakan Ekonomi ................................................................ 132
viii
DAFTAR GAMBAR
Gambar
Hal
I.1 Perkembangan impor furfuril alkohol di Indonesia ................................... 5
I.2 Konsumsi furfuril alcohol dunia 2010 .........................................................7
I.3 Negara pengimpor furfuril alkohol dunia ....................................................8
I.4 Volume impor furfuril alkohol dunia .........................................................9
VI.1 Cooling Tower .........................................................................................76
VI.2 Diagram Cooling Water System.................................................................77
VI.3 Deaerator ................................................................................................79
VI.4 Diagram Alir Pengolahan Air ....................................................................80
VII.1 Peta dan Lokasi Prarancangan Pabrik Furfuril alkohol ............................. 97
VII.2 Tata Letak Pabrik................................................................................101
VII.3 Tata Letak Alat Proses ........................................................................102
VIII.1 Struktur Organisasi Perusahaan ........................................................107
IX.1 Grafik Analisis Ekonomi .....................................................................130
IX.2 Kurva Cumulative Cash Flow metode DCF ........................................131
DAFTAR PUSTAKA
Badan Pusat Statistik, 2013, Statistic Indonesia, www.bps.go.id, Indonesia
Brown.G.George., 1950, Unit Operation 6ed, Wiley&Sons, USA.
Brownell.L.E. and Young.E.H., 1959, Process Equipment Design 3ed, John Wiley
& Sons, New York.
Coulson.J.M. and Ricardson.J.F., 1983, 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
Allyn & Bacon Inc, New Jersey.
ed
,
Hewwit.G.F., 2000, Process Heat Transfer, Begell House Inc, New York.
Himmeblau.David., 1996, Basic Principles and Calculation in Chemical
Engineering, Prentice Hall Inc, New Jersey.
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.
McCabe.W.L. and Smith.J.C., 1985, Operasi Teknik Kimia, Erlangga, Jakarta.
McKetta.J.J., Encyclopedia of Chemical Process & Design, The International Inc,
New York.
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
McGraw-Hill Book Company, New York.
ed
,
Peter.M.S. and Timmerhause.K.D., 1991, Plant Design an Economic for
Chemical Engineering 3ed, McGraww-Hill Book Company, New York.
Powell, S.T., 1954, “Water Conditioning for Industry”, Mc Graw Hill Book
Company, New York.
Reklaitis, 1984, Mass & Energy Balance, John Wiley and Sons, New York.
Sitthisa, Surapas., 2010, Kinetics and Mechanism of Hydrogenation of Furfural
on Cu/SiO2 Catalyst, Elsevier Inc. all reserved., USA
Smith.J.M. and Van Ness.H.C., 1975, Introduction to Chemical Engineering
Thermodynamics 3ed, McGraww-Hill Inc, New York.
Treyball.R.E., 1983, 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., 1984, A Guide to Chemical Engineering Process Design and
Economics. John Wiley & Sons Inc, New York.
Wahyu, 2010, Proses Pengolahan Air, www.zeofilt.wordpress.com, Indonesia
Wallas. S.M., 1988, Chemical Process Equipment, Butterworth Publishers,
Stoneham USA.
Yaws, C.L., 1999, Chemical Properties Handbook, Mc Graw Hill Book Co., New
York
US Patent 2,374,149
US.Patent 2,754,304
US.Patent 4,251,396
www.matches.com, Accesed Juli 2014
www.icis.com., Accesed Maret 2013
alibaba.com. 9 Feb 2013
web of Puyang Dingxin Chemical Co., Ltd. 12 Feb 2012