PRARANCANGAN PABRIK SORBITOL DENGAN Prarancangan Pabrik Sorbitol Dengan Proses Hidrogenasi Katalitik Kapasitas 65.000 Ton/Tahun.
PRARANCANGAN
PABRIK SORBITOL DENGAN
PROSES HIDROGENASI KATALITIK
KAPASITAS 65.000 TON/TAHUN
Oleh:
DUWI MARYANTO
D 500 120 023
Dosen Pembimbing:
1. TRI WIDAYATNO, M.Sc., PhD.
NIK: 960
2. M. MUJIBUROHMAN, M.T., PhD.
NIK: 794
PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
2016
INTISARI
Sorbitol merupakan produk setengah jadi yang didapatkan dengan
mereaksikan glukosa dengan gas hidrogen. Dalam industri kimia sorbitol banyak
digunakan untuk bahan tambahan dalam produk jadi. Sorbitol banyak digunakan
sebagai pemanis buatan pengganti glukosa bagi penderita diabetes, sebagai bahan
baku pembuatan vitamin C. Dalam industri kosmetik digunakan sebagai bahan
tambahan dalam krim, salep, emulsi, lotion, gel serta pasta gigi. Pabrik sorbitol
dengan bahan baku glukosa dan hidrogen direncanankan akan didirikan
dikawasan industri Kendal, Jawa Tengah dengan kapasitas 65.000 ton per tahun.
Pabrik ini diharapkan dapat mengurangi kebutuhan import sorbitol Indonesia dan
mencukupi kebutuhan dalam negeri serta dapat meningkatkan eksport sorbitol
Indonesia.
Proses pembuatan sorbitol dengan proses hidrogenasi katalitik dilakukan
didalam reaktor fixed bed dengan bantuan katalis raney nickel. Reaksi pembuatan
sorbitol berlangsung pada fase gas-cair, bersifat eksothermis. Kondisi operasi
reaktor dirancang bersifat nonisothermal pada range suhu operasi 130-180o C
tanpa ada energi yang ditambahkan maupun yang diambil (Adiabatis) dan tekanan
operasi 70 atm. Untuk kapasitas pabrik sorbitol 65.000 ton per tahun
membutuhkan bahan baku glukosa sebesar 11.712,9602 kg/jam dan hidrogen
sebanyak 66,2697 kg/jam serta membutuhkan karbon aktif untuk pemurnian
sebanyak 1.177,9230 kg /jam. Pabrik sorbitol mempunyai unit pendukung proses
yakni unit utilitas meliputi unit penyedian air, steam dan listrik. Kebutuhan air
untuk utilitas pabrik sebanyak 5020,6295 kg/jam yang diperoleh dari sungai, unit
penyedia steam yang mampu memproduksi steam sebesar 6.459,715 kg/jam,
untuk kebutuhan listrik pabrik sebanyak 370,9852 kWh yang diperoleh dari PLN.
Pabrik juga memiliki generator cadangan sebesar 500 kWh dengan bahan bakar
solar sebanyak 632 liter/jam, yang digunakan apabila terjadi masalah suplai listrik
dari PLN. Kebutuhan tanah yang digunakan untuk pendirian pabrik sorbitol
sebesar 65.600 m2 serta membutuhkan karyawan sebanyak 139 orang.
Pabrik sorbitol memilih Perseroan terbatas sebagai bentuk badan usaha
perusahaan. Pabrik sorbitol beroperasi selama 330 hari tiap tahun. Pabrik sorbitol
membutuhkan modal tetap sebesar Rp 472.841.072.286,65 dan modal kerja
sebesar RP 203.903.938.277,50. Analisis ekonomi terhadap pabrik sorbitol
menunjukkan keuntungan sebelum pajak sebesar Rp 182.571.489.244,74 pertahun
dan setelah pajak keuntungan menjadi Rp 136.928.616.933,55 per tahun. Percent
Return On Investment (ROI) sebelum pajak 39,23 % dan setelah pajak 29,42 % .
Pay Out Time (POT) sebelum pajak 2,03 tahun dan setelah pajak 2,54 tahun.
Break Even Point (BEP) yakni sebesar 52,75 %, Shut Down Point (SDP) sebesar
37,69 %. Discounted Cash Flow (DCF) terhitung 25,24%. Dari pertimbangan
analisis aspek ekonomi dapat disimpulkan bahwa pabrik sorbitol layak untuk
didirikan.
ii
KATA PENGANTAR
Assalamu’alaikum Wr. Wb
Alhamdulillahirobil’alamin, segala puji syukur penulis panjatkan kehadirat
Allah SWT yang telah melimpahkan segala rahmat, hidayah, serta taufik-Nya,
sholawat serta salam penyusun sampaikan kepada Nabi Muhammad SAW,
sehingga
penyusunan
Tugas
Akhir
Prarancangan
pabrik
dengan
judul
”Prarancangan Pabrik Sorbitol Dengan Proses Hidrogenasi Katalitik Kapasitas
65.000 Ton/Tahun” dapat terselesaikan.
Tugas akhir Prarancangan pabrik merupakan salah satu syarat yang wajib
dipenuhi
oleh
setiap
mahasiswa
teknik
kimia
Universitas
Muhammadiyah
Surakarta demi mendapat gelar strata satu (S1).
Terselesaikannya laporan tugas akhir prarancangan pabrik sorbitol ini
tidak lepas dari bantuan, petunjuk dan bimbinngan dari berbagai pihak. Ucapan
terimakasih yang tulus penulis sampaikan kepada:
1.
Bapak Ir. Sri Sunarjono, M.T., Ph.D. selaku Dekan Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta.
2.
Bapak Tri Widayatno, M.Sc., Ph.D. selaku Dosen Pembimbing 1 yang
membimbing, menasehati dan memberi arahan kepada penyusun hingga
terselesaikannya tugas akhir ini.
3.
Bapak M. Mujiburohman, M.T., Ph.D. selaku Dosen Pembimbing 2 yang
selalu sabar dalam memberikan bimbingan dan arahan dalam penyusunan
tugas akhir ini.
4.
Bapak Rois Fatoni, M.Sc, Ph.D. selaku Ketua Program Studi Teknik
Kimia Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta.
5.
Bapak Ibu Dosen dan Karyawan di lingkungan Fakultas Teknik serta
perpustakaan
Universitas
Muhammadiyah
Surakarta
yang
memberikan pengetahuan, kelancaran dan bekal ilmu kepada penulis.
iii
telah
6.
Ringga sonifa rekan skripsi yang senantiasa memberi semangat dan
keyakinan skripsi pasti berlalu dan hanya sebagain kecil ujian hidup.
7.
Orang tua tercinta yang selalu menyemangati dalam penyusunan skripsi
ini.
8.
Semua pihak yang telah membantu dalam menyelesaikan skripsi ini, yang
tidak dapat penulis sebutkan satu per satu. Terimakasih untuk semuanya
Penulis menyadari bahwa dalam penyusunan Laporan Tugas Akhir ini
masih jauh dari kata sempurna dan masih banyak kekurangannya, karenanya
kritik dan saran yang bersifat membangun sangat penyusun harapkan. Akhir kata,
penyusun berharap semoga skripsi ini dapat memberikan manfaat yang berarti
bagi pembaca dan semua pihak yang membutuhkan.
Wassalamu’alaikum Wr. Wb
Surakarta,
Januari 2017
Penyusun
iv
DAFTAR ISI
HALAMAN PENGESAHAN ...................................................................................i
INTISARI ................................................................................................................. ii
KATA PENGANTAR............................................................................................. iii
DAFTAR ISI ............................................................................................................v
DAFTAR TABEL ................................................................................................... ix
DAFTAR GAMBAR .............................................................................................. xi
DAFTAR SIMBOL................................................................................................ xii
BAB I PENDAHULUAN ....................................................................................... 1
1.1
Latar Belakang.......................................................................................... 1
1.2
Penetapan Kapasitas Rancangan .............................................................. 4
1.3
Lokasi Pabrik ............................................................................................ 7
1.4
Tinjauan Pustaka ...................................................................................... 9
1.4.1
Macam- macam proses pembuatan sorbitol ....................................... 9
1.4.2
Kegunaan Sorbitol ........................................................................... 12
1.4.3
Sifat Fisis dan Sifat kimia bahan baku dan produk ......................... 13
1.4.4
Tinjauan Proses secara umum ......................................................... 16
BAB II DESKRIPSI PROSES .............................................................................. 18
2.1
Spesifikasi Bahan Baku dan Produk....................................................... 18
2.1.1
Hidrogen .......................................................................................... 18
2.1.2
Sirup glukosa ................................................................................... 18
2.1.3
Sorbitol ............................................................................................ 19
2.1.4
Katalis Nikel.................................................................................... 19
2.2
Konsep proses......................................................................................... 20
2.2.1
Dasar reaksi ..................................................................................... 20
2.2.2
Tinjauan Termodinamika ................................................................ 20
2.2.3
Tinjauan kinetika ............................................................................. 23
2.3
Uraian Proses .......................................................................................... 24
2.3.1
Tahap persiapan bahan baku ........................................................... 24
v
2.3.2
Tahap Reaksi didalam reaktor ......................................................... 25
2.3.3
Tahap Pemurnian............................................................................. 26
2.4
Neraca Massa dan Neraca Energi ........................................................... 29
2.4.1
Neraca Massa .................................................................................. 29
2.4.2
Neraca Energi .................................................................................. 33
2.5
Tata letak Pabrik ..................................................................................... 40
BAB III SPESIFIKASI PERALATAN PROSES ................................................. 44
3.1
Tangki Bahan Baku Glukosa (F-101)..................................................... 44
3.2
Heat Exchanger (E-101)......................................................................... 45
3.3
Kompressor (C-101) ............................................................................... 46
3.4
InterCooler (E-102) ................................................................................ 46
3.5
Kompressor (C-102) ............................................................................... 47
3.6
Cooler (E-103)........................................................................................ 48
3.7
Reaktor (R-101) ...................................................................................... 49
3.8
Flash Drum (D-101) ............................................................................... 50
3.9
Cooler (E-104)........................................................................................ 50
3.10
Mixer (M-101)..................................................................................... 51
3.11
Hopper (F-103) ................................................................................... 52
3.12
Screw Conveyor (SC-101)................................................................... 53
3.13
Filter (H-101) ...................................................................................... 53
3.14
Evaporator (V-101) ............................................................................. 54
3.15
Cooler (E-105) .................................................................................... 55
3.16
Cooler (E-106) .................................................................................... 56
3.17
Tangki Sorbitol (F-102) ...................................................................... 57
3.18
Pompa (L-101) .................................................................................... 58
3.19
Pompa (L-102) .................................................................................... 59
3.20
Pompa (L-103) .................................................................................... 60
3.21
Pompa (L-104) .................................................................................... 60
3.22
Pompa (L-105) .................................................................................... 61
3.23
Pompa (L-106) .................................................................................... 62
3.24
Pompa (L-107) .................................................................................... 63
vi
3.25
Pompa (L-108) .................................................................................... 63
BAB IV UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM .................. 65
4.1
Unit Pendukung Proses ( Utilitas) .......................................................... 65
4.1.1
Unit pengolahan dan penyedia air ................................................... 65
4.1.2
Unit pengadaan steam ..................................................................... 69
4.1.3
Unit pembangkit listrik.................................................................... 70
4.1.4
Unit penyedian bahan bakar ............................................................ 71
4.1.5
Unit pengadaan udara tekan ............................................................ 72
4.2
LABORATORIUM ................................................................................ 73
4.2.1
Laboratorium proses........................................................................ 73
4.2.2
Laboratorium utilitas ....................................................................... 74
BAB V MANAJEMEN PERUSAHAAN ............................................................. 75
5.1
Bentuk Perusahaan ................................................................................. 75
5.2
Struktur Organisasi Perusahaan.............................................................. 76
5.3
Tugas dan Wewenang............................................................................. 80
5.3.1
Pemegang Saham ............................................................................ 80
5.3.2
Dewan Komisaris ............................................................................ 80
5.3.3
Direktur Utama................................................................................ 81
5.3.4
Manager Produksi ........................................................................... 81
5.3.5
Manager Keuangan ......................................................................... 82
5.3.6
Manager Administrasi ..................................................................... 82
5.3.7
Manager Pemasaran ........................................................................ 82
5.3.8
Manager Utilitas .............................................................................. 82
5.3.9
Staff Ahli ......................................................................................... 83
5.3.10
Kepala Seksi Produksi dan Pengendalian Proses ............................ 83
5.3.11
Kepala Seksi Utilitas ....................................................................... 83
5.3.12
Kepala Seksi Teknik dan Pemeliharaan Peralatan .......................... 84
5.3.13
Kepala Seksi Laboratorium ............................................................. 84
5.3.14
Kepala Seksi Pengendalian Limbah ................................................ 84
5.3.15
Kepala Seksi Administrasi .............................................................. 84
5.3.16
Kepala Seksi Pembelian Dan Pemasaran ........................................ 85
vii
5.3.17
Kepala Seksi Personalia Dan Humas .............................................. 85
5.3.18
Kepala Seksi Keamanan .................................................................. 85
5.3.19
Sekretaris ......................................................................................... 86
5.4
Pembagian Jam Kerja Karyawan............................................................ 86
5.4.1
Sistem Kerja .................................................................................... 86
5.5
Sistem Kepegawaian dan Upah .............................................................. 88
5.6
Penggolongan Jabatan, Jumlah Karyawan dan Gaji............................... 89
5.7
Kesejahteraan Sosial Karyawan ............................................................. 89
5.8
Manajemen Produksi .............................................................................. 92
5.8.1
Perencanaan Produksi ..................................................................... 93
5.8.2
Pengendalian Produksi .................................................................... 94
5.9
Kesehatan dan Keselamatan Kerja ......................................................... 95
BAB VI ANALISIS EKONOMI ........................................................................ 100
6.1
Total Capital Investment ...................................................................... 105
6.2
Working Capital ................................................................................... 106
6.3
Manufacturing Cost .............................................................................. 107
6.4
General Expenses ................................................................................. 108
6.5
Analisis Keuntungan ............................................................................ 108
6.6
Analisis Kelayakan ............................................................................... 108
BAB VII KESIMPULAN ................................................................................... 113
DAFTAR PUSTAKA ......................................................................................... 114
LAMPIRAN ........................................................................................................ 116
viii
DAFTAR TABEL
Tabel 1. Pabrik Sorbitol di Dunia............................................................................ 3
Tabel 2. Produsen Sorbitol Di Indonesia dan Kapasitasnya ................................... 4
Tabel 3. Data Kapasitas Impor Dan Ekspor Indonesia ........................................... 5
Tabel 4. Perbandingan Proses Reduksi Elektrolitik, Hidrogenasi Katalitik Dan
Proses Bioteknologi................................................................................ 11
Tabel 5. Ethalpy Pembentukan Bahan .................................................................. 21
Tabel 6. Harga ΔGo f .............................................................................................. 22
Tabel 7. Neraca Massa Overall ............................................................................. 29
Tabel 8. Neraca Massa di Reaktor ........................................................................ 30
Tabel 9. Neraca Massa di Flash Drum .................................................................. 30
Tabel 10. Neraca Massa di Mixer ......................................................................... 31
Tabel 11. Neraca Massa di Filter .......................................................................... 31
Tabel 12. Neraca Massa di Evaporator ................................................................. 32
Tabel 13. Nilai Kapasitas Panas ............................................................................ 33
Tabel 14. Neraca Energi sekitar Heater 01 (E-101) .............................................. 34
Tabel 15. Neraca Energi sekitar kompressor 01 ( C-101) ..................................... 34
Tabel 16. Neraca Energi sekitar Intercooler 2 (E-102) ......................................... 35
Tabel 17. Neraca Energi sekitar Kompressor 02 (C-102) ..................................... 35
Tabel 18. Neraca Energi sekitar Cooler 3 (E-103) .............................................. 35
Tabel 19. Neraca Energi sekitar Reaktor (R-101) ................................................. 36
Tabel 20. Neraca Energi sekitar Flash Drum (D-101) .......................................... 36
Tabel 21. Neraca Energi sekitar Cooler 4 (E-106) ................................................ 37
ix
Tabel 22. Neraca Energi sekitar Cooler 5 (E-104) ................................................ 37
Tabel 23. Neraca Energi sekitar Mixer (M-101) ................................................ 38
Tabel 24. Neraca Energi sekitar Filter (H-101)..................................................... 38
Tabel 25. Neraca Energi sekitar Evaporator (V-101) ........................................... 39
Tabel 26. Neraca Energi sekitar Cooler 6 (E-105) ............................................... 39
Tabel 27. Daftar Luas Tanah dan Bangunan ......................................................... 42
Tabel 28. Kebutuhan air pendingin dalam pabrik sorbitol.................................... 67
Tabel 29. Kebutuhan steam ................................................................................... 68
Tabel 30. Kebutuhan air make up didalam pabrik sorbitol .................................. 69
Tabel 31. Kebutuhan Steam Pabrik Sorbitol ......................................................... 70
Tabel 32. Jadwal Kerja Masing – Masing Regu ................................................... 87
Tabel 33. Daftar Karyawan Pabrik Sorbitol .......................................................... 89
Tabel 34. Potensi bahaya keselamatan dan kesehatan kerja ................................. 97
Tabel 35. Harga Index Chemical Engineering Plant ........................................... 101
Tabel 36. Total Capital Investment ..................................................................... 105
Tabel 37. Working Capital .................................................................................. 106
Tabel 38. Manufacturing Cost............................................................................. 107
Tabel 39. General Expenses ................................................................................ 108
Tabel 40. Fixed Cost (Fa).................................................................................... 109
Tabel 41. Variable cost (Va) ............................................................................... 110
Tabel 42. Regulated Cost (Ra) ............................................................................ 110
Tabel 43. Perbandingan Perhitungan Ekonomi dan Referensi............................ 112
x
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1. Struktur Kimia Sorbitol ......................................................................... 1
Gambar 2. Konsumsi Sorbitol Dunia Tahun 2013 .................................................. 2
Gambar 3. Grafik Impor Sorbitol di Indonesia ....................................................... 5
Gambar 4. Grafik Perkembangan Ekspor Sorbitol Indonesia ................................. 6
Gambar 5. Peta Kawasan Industri Kendal .............................................................. 9
Gambar 6. Reaksi Pembuatan Sorbitol ................................................................. 20
Gambar 7. Diagram Alir Kualitatif Pabrik Sorbitol .............................................. 27
Gambar 8. Diagram Alir Kuantitatif Pabrik Sorbitol ............................................ 28
Gambar 9. Denah Pabrik Sorbitol ......................................................................... 43
Gambar 10. Diagram alir unit pengolahan air sungai ........................................... 66
Gambar 11. Struktur Organisasi Pabrik Sorbitol .................................................. 99
Gambar 12. Grafik Hubungan Tahun Vs Cost Index .......................................... 102
Gambar 13. Grafik Perhitungan Analisis Ekonomi ............................................ 112
Gambar 14. Profil Konversi Sorbitol Terhadap Panjang Bed ............................. 130
Gambar 15. Profil Suhu Bed terhadap Panjang Bed............................................ 131
Gambar 16. Profil Tekanan Terhadap Panjang Bed ............................................ 132
xi
DAFTAR SIMBOL
ΔHRo
= Entalphy reaksi pada suhu referensi
ΔHR
= Entalphy reaksi pada suhu operasi
ΔHo f
= Entalphy pembentukan zat pada suhu standar
ΔG o
= Energi Gibbs pada suhu referensi
ΔG
= Energi Gibbs pada suhu operasi
ΔG o f
= Energi Gibbs pembentukan zat pada suhu standar
T
= Suhu
R
= Tetapan gas ideal (8,314 J/mol K)
�
�
�
�
,CA
= Konsentrasi glukosa
, KA
= Konstanta kesetimbangan adsorbsi glukosa
, PB
= Tekanan hidrogen
, KB
= Konstanta kesetimbangan adsorbsi hidrogen
K
= Konstanta kesetimbangan reaksi
k
= Konstanta kecepatan reaksi
r
= Kecepatan reaksi
θA
= Kecepatan adsorbsi glukosa
θB
= Kecepatan adsorbsi hidrogen
θV
= Kecepatan reaksi permukaan
k ad
= Konstanta kecepatan adsorbsi
k-ad
= Konstanta kecepatan desorbsi
xii
PABRIK SORBITOL DENGAN
PROSES HIDROGENASI KATALITIK
KAPASITAS 65.000 TON/TAHUN
Oleh:
DUWI MARYANTO
D 500 120 023
Dosen Pembimbing:
1. TRI WIDAYATNO, M.Sc., PhD.
NIK: 960
2. M. MUJIBUROHMAN, M.T., PhD.
NIK: 794
PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
2016
INTISARI
Sorbitol merupakan produk setengah jadi yang didapatkan dengan
mereaksikan glukosa dengan gas hidrogen. Dalam industri kimia sorbitol banyak
digunakan untuk bahan tambahan dalam produk jadi. Sorbitol banyak digunakan
sebagai pemanis buatan pengganti glukosa bagi penderita diabetes, sebagai bahan
baku pembuatan vitamin C. Dalam industri kosmetik digunakan sebagai bahan
tambahan dalam krim, salep, emulsi, lotion, gel serta pasta gigi. Pabrik sorbitol
dengan bahan baku glukosa dan hidrogen direncanankan akan didirikan
dikawasan industri Kendal, Jawa Tengah dengan kapasitas 65.000 ton per tahun.
Pabrik ini diharapkan dapat mengurangi kebutuhan import sorbitol Indonesia dan
mencukupi kebutuhan dalam negeri serta dapat meningkatkan eksport sorbitol
Indonesia.
Proses pembuatan sorbitol dengan proses hidrogenasi katalitik dilakukan
didalam reaktor fixed bed dengan bantuan katalis raney nickel. Reaksi pembuatan
sorbitol berlangsung pada fase gas-cair, bersifat eksothermis. Kondisi operasi
reaktor dirancang bersifat nonisothermal pada range suhu operasi 130-180o C
tanpa ada energi yang ditambahkan maupun yang diambil (Adiabatis) dan tekanan
operasi 70 atm. Untuk kapasitas pabrik sorbitol 65.000 ton per tahun
membutuhkan bahan baku glukosa sebesar 11.712,9602 kg/jam dan hidrogen
sebanyak 66,2697 kg/jam serta membutuhkan karbon aktif untuk pemurnian
sebanyak 1.177,9230 kg /jam. Pabrik sorbitol mempunyai unit pendukung proses
yakni unit utilitas meliputi unit penyedian air, steam dan listrik. Kebutuhan air
untuk utilitas pabrik sebanyak 5020,6295 kg/jam yang diperoleh dari sungai, unit
penyedia steam yang mampu memproduksi steam sebesar 6.459,715 kg/jam,
untuk kebutuhan listrik pabrik sebanyak 370,9852 kWh yang diperoleh dari PLN.
Pabrik juga memiliki generator cadangan sebesar 500 kWh dengan bahan bakar
solar sebanyak 632 liter/jam, yang digunakan apabila terjadi masalah suplai listrik
dari PLN. Kebutuhan tanah yang digunakan untuk pendirian pabrik sorbitol
sebesar 65.600 m2 serta membutuhkan karyawan sebanyak 139 orang.
Pabrik sorbitol memilih Perseroan terbatas sebagai bentuk badan usaha
perusahaan. Pabrik sorbitol beroperasi selama 330 hari tiap tahun. Pabrik sorbitol
membutuhkan modal tetap sebesar Rp 472.841.072.286,65 dan modal kerja
sebesar RP 203.903.938.277,50. Analisis ekonomi terhadap pabrik sorbitol
menunjukkan keuntungan sebelum pajak sebesar Rp 182.571.489.244,74 pertahun
dan setelah pajak keuntungan menjadi Rp 136.928.616.933,55 per tahun. Percent
Return On Investment (ROI) sebelum pajak 39,23 % dan setelah pajak 29,42 % .
Pay Out Time (POT) sebelum pajak 2,03 tahun dan setelah pajak 2,54 tahun.
Break Even Point (BEP) yakni sebesar 52,75 %, Shut Down Point (SDP) sebesar
37,69 %. Discounted Cash Flow (DCF) terhitung 25,24%. Dari pertimbangan
analisis aspek ekonomi dapat disimpulkan bahwa pabrik sorbitol layak untuk
didirikan.
ii
KATA PENGANTAR
Assalamu’alaikum Wr. Wb
Alhamdulillahirobil’alamin, segala puji syukur penulis panjatkan kehadirat
Allah SWT yang telah melimpahkan segala rahmat, hidayah, serta taufik-Nya,
sholawat serta salam penyusun sampaikan kepada Nabi Muhammad SAW,
sehingga
penyusunan
Tugas
Akhir
Prarancangan
pabrik
dengan
judul
”Prarancangan Pabrik Sorbitol Dengan Proses Hidrogenasi Katalitik Kapasitas
65.000 Ton/Tahun” dapat terselesaikan.
Tugas akhir Prarancangan pabrik merupakan salah satu syarat yang wajib
dipenuhi
oleh
setiap
mahasiswa
teknik
kimia
Universitas
Muhammadiyah
Surakarta demi mendapat gelar strata satu (S1).
Terselesaikannya laporan tugas akhir prarancangan pabrik sorbitol ini
tidak lepas dari bantuan, petunjuk dan bimbinngan dari berbagai pihak. Ucapan
terimakasih yang tulus penulis sampaikan kepada:
1.
Bapak Ir. Sri Sunarjono, M.T., Ph.D. selaku Dekan Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta.
2.
Bapak Tri Widayatno, M.Sc., Ph.D. selaku Dosen Pembimbing 1 yang
membimbing, menasehati dan memberi arahan kepada penyusun hingga
terselesaikannya tugas akhir ini.
3.
Bapak M. Mujiburohman, M.T., Ph.D. selaku Dosen Pembimbing 2 yang
selalu sabar dalam memberikan bimbingan dan arahan dalam penyusunan
tugas akhir ini.
4.
Bapak Rois Fatoni, M.Sc, Ph.D. selaku Ketua Program Studi Teknik
Kimia Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta.
5.
Bapak Ibu Dosen dan Karyawan di lingkungan Fakultas Teknik serta
perpustakaan
Universitas
Muhammadiyah
Surakarta
yang
memberikan pengetahuan, kelancaran dan bekal ilmu kepada penulis.
iii
telah
6.
Ringga sonifa rekan skripsi yang senantiasa memberi semangat dan
keyakinan skripsi pasti berlalu dan hanya sebagain kecil ujian hidup.
7.
Orang tua tercinta yang selalu menyemangati dalam penyusunan skripsi
ini.
8.
Semua pihak yang telah membantu dalam menyelesaikan skripsi ini, yang
tidak dapat penulis sebutkan satu per satu. Terimakasih untuk semuanya
Penulis menyadari bahwa dalam penyusunan Laporan Tugas Akhir ini
masih jauh dari kata sempurna dan masih banyak kekurangannya, karenanya
kritik dan saran yang bersifat membangun sangat penyusun harapkan. Akhir kata,
penyusun berharap semoga skripsi ini dapat memberikan manfaat yang berarti
bagi pembaca dan semua pihak yang membutuhkan.
Wassalamu’alaikum Wr. Wb
Surakarta,
Januari 2017
Penyusun
iv
DAFTAR ISI
HALAMAN PENGESAHAN ...................................................................................i
INTISARI ................................................................................................................. ii
KATA PENGANTAR............................................................................................. iii
DAFTAR ISI ............................................................................................................v
DAFTAR TABEL ................................................................................................... ix
DAFTAR GAMBAR .............................................................................................. xi
DAFTAR SIMBOL................................................................................................ xii
BAB I PENDAHULUAN ....................................................................................... 1
1.1
Latar Belakang.......................................................................................... 1
1.2
Penetapan Kapasitas Rancangan .............................................................. 4
1.3
Lokasi Pabrik ............................................................................................ 7
1.4
Tinjauan Pustaka ...................................................................................... 9
1.4.1
Macam- macam proses pembuatan sorbitol ....................................... 9
1.4.2
Kegunaan Sorbitol ........................................................................... 12
1.4.3
Sifat Fisis dan Sifat kimia bahan baku dan produk ......................... 13
1.4.4
Tinjauan Proses secara umum ......................................................... 16
BAB II DESKRIPSI PROSES .............................................................................. 18
2.1
Spesifikasi Bahan Baku dan Produk....................................................... 18
2.1.1
Hidrogen .......................................................................................... 18
2.1.2
Sirup glukosa ................................................................................... 18
2.1.3
Sorbitol ............................................................................................ 19
2.1.4
Katalis Nikel.................................................................................... 19
2.2
Konsep proses......................................................................................... 20
2.2.1
Dasar reaksi ..................................................................................... 20
2.2.2
Tinjauan Termodinamika ................................................................ 20
2.2.3
Tinjauan kinetika ............................................................................. 23
2.3
Uraian Proses .......................................................................................... 24
2.3.1
Tahap persiapan bahan baku ........................................................... 24
v
2.3.2
Tahap Reaksi didalam reaktor ......................................................... 25
2.3.3
Tahap Pemurnian............................................................................. 26
2.4
Neraca Massa dan Neraca Energi ........................................................... 29
2.4.1
Neraca Massa .................................................................................. 29
2.4.2
Neraca Energi .................................................................................. 33
2.5
Tata letak Pabrik ..................................................................................... 40
BAB III SPESIFIKASI PERALATAN PROSES ................................................. 44
3.1
Tangki Bahan Baku Glukosa (F-101)..................................................... 44
3.2
Heat Exchanger (E-101)......................................................................... 45
3.3
Kompressor (C-101) ............................................................................... 46
3.4
InterCooler (E-102) ................................................................................ 46
3.5
Kompressor (C-102) ............................................................................... 47
3.6
Cooler (E-103)........................................................................................ 48
3.7
Reaktor (R-101) ...................................................................................... 49
3.8
Flash Drum (D-101) ............................................................................... 50
3.9
Cooler (E-104)........................................................................................ 50
3.10
Mixer (M-101)..................................................................................... 51
3.11
Hopper (F-103) ................................................................................... 52
3.12
Screw Conveyor (SC-101)................................................................... 53
3.13
Filter (H-101) ...................................................................................... 53
3.14
Evaporator (V-101) ............................................................................. 54
3.15
Cooler (E-105) .................................................................................... 55
3.16
Cooler (E-106) .................................................................................... 56
3.17
Tangki Sorbitol (F-102) ...................................................................... 57
3.18
Pompa (L-101) .................................................................................... 58
3.19
Pompa (L-102) .................................................................................... 59
3.20
Pompa (L-103) .................................................................................... 60
3.21
Pompa (L-104) .................................................................................... 60
3.22
Pompa (L-105) .................................................................................... 61
3.23
Pompa (L-106) .................................................................................... 62
3.24
Pompa (L-107) .................................................................................... 63
vi
3.25
Pompa (L-108) .................................................................................... 63
BAB IV UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM .................. 65
4.1
Unit Pendukung Proses ( Utilitas) .......................................................... 65
4.1.1
Unit pengolahan dan penyedia air ................................................... 65
4.1.2
Unit pengadaan steam ..................................................................... 69
4.1.3
Unit pembangkit listrik.................................................................... 70
4.1.4
Unit penyedian bahan bakar ............................................................ 71
4.1.5
Unit pengadaan udara tekan ............................................................ 72
4.2
LABORATORIUM ................................................................................ 73
4.2.1
Laboratorium proses........................................................................ 73
4.2.2
Laboratorium utilitas ....................................................................... 74
BAB V MANAJEMEN PERUSAHAAN ............................................................. 75
5.1
Bentuk Perusahaan ................................................................................. 75
5.2
Struktur Organisasi Perusahaan.............................................................. 76
5.3
Tugas dan Wewenang............................................................................. 80
5.3.1
Pemegang Saham ............................................................................ 80
5.3.2
Dewan Komisaris ............................................................................ 80
5.3.3
Direktur Utama................................................................................ 81
5.3.4
Manager Produksi ........................................................................... 81
5.3.5
Manager Keuangan ......................................................................... 82
5.3.6
Manager Administrasi ..................................................................... 82
5.3.7
Manager Pemasaran ........................................................................ 82
5.3.8
Manager Utilitas .............................................................................. 82
5.3.9
Staff Ahli ......................................................................................... 83
5.3.10
Kepala Seksi Produksi dan Pengendalian Proses ............................ 83
5.3.11
Kepala Seksi Utilitas ....................................................................... 83
5.3.12
Kepala Seksi Teknik dan Pemeliharaan Peralatan .......................... 84
5.3.13
Kepala Seksi Laboratorium ............................................................. 84
5.3.14
Kepala Seksi Pengendalian Limbah ................................................ 84
5.3.15
Kepala Seksi Administrasi .............................................................. 84
5.3.16
Kepala Seksi Pembelian Dan Pemasaran ........................................ 85
vii
5.3.17
Kepala Seksi Personalia Dan Humas .............................................. 85
5.3.18
Kepala Seksi Keamanan .................................................................. 85
5.3.19
Sekretaris ......................................................................................... 86
5.4
Pembagian Jam Kerja Karyawan............................................................ 86
5.4.1
Sistem Kerja .................................................................................... 86
5.5
Sistem Kepegawaian dan Upah .............................................................. 88
5.6
Penggolongan Jabatan, Jumlah Karyawan dan Gaji............................... 89
5.7
Kesejahteraan Sosial Karyawan ............................................................. 89
5.8
Manajemen Produksi .............................................................................. 92
5.8.1
Perencanaan Produksi ..................................................................... 93
5.8.2
Pengendalian Produksi .................................................................... 94
5.9
Kesehatan dan Keselamatan Kerja ......................................................... 95
BAB VI ANALISIS EKONOMI ........................................................................ 100
6.1
Total Capital Investment ...................................................................... 105
6.2
Working Capital ................................................................................... 106
6.3
Manufacturing Cost .............................................................................. 107
6.4
General Expenses ................................................................................. 108
6.5
Analisis Keuntungan ............................................................................ 108
6.6
Analisis Kelayakan ............................................................................... 108
BAB VII KESIMPULAN ................................................................................... 113
DAFTAR PUSTAKA ......................................................................................... 114
LAMPIRAN ........................................................................................................ 116
viii
DAFTAR TABEL
Tabel 1. Pabrik Sorbitol di Dunia............................................................................ 3
Tabel 2. Produsen Sorbitol Di Indonesia dan Kapasitasnya ................................... 4
Tabel 3. Data Kapasitas Impor Dan Ekspor Indonesia ........................................... 5
Tabel 4. Perbandingan Proses Reduksi Elektrolitik, Hidrogenasi Katalitik Dan
Proses Bioteknologi................................................................................ 11
Tabel 5. Ethalpy Pembentukan Bahan .................................................................. 21
Tabel 6. Harga ΔGo f .............................................................................................. 22
Tabel 7. Neraca Massa Overall ............................................................................. 29
Tabel 8. Neraca Massa di Reaktor ........................................................................ 30
Tabel 9. Neraca Massa di Flash Drum .................................................................. 30
Tabel 10. Neraca Massa di Mixer ......................................................................... 31
Tabel 11. Neraca Massa di Filter .......................................................................... 31
Tabel 12. Neraca Massa di Evaporator ................................................................. 32
Tabel 13. Nilai Kapasitas Panas ............................................................................ 33
Tabel 14. Neraca Energi sekitar Heater 01 (E-101) .............................................. 34
Tabel 15. Neraca Energi sekitar kompressor 01 ( C-101) ..................................... 34
Tabel 16. Neraca Energi sekitar Intercooler 2 (E-102) ......................................... 35
Tabel 17. Neraca Energi sekitar Kompressor 02 (C-102) ..................................... 35
Tabel 18. Neraca Energi sekitar Cooler 3 (E-103) .............................................. 35
Tabel 19. Neraca Energi sekitar Reaktor (R-101) ................................................. 36
Tabel 20. Neraca Energi sekitar Flash Drum (D-101) .......................................... 36
Tabel 21. Neraca Energi sekitar Cooler 4 (E-106) ................................................ 37
ix
Tabel 22. Neraca Energi sekitar Cooler 5 (E-104) ................................................ 37
Tabel 23. Neraca Energi sekitar Mixer (M-101) ................................................ 38
Tabel 24. Neraca Energi sekitar Filter (H-101)..................................................... 38
Tabel 25. Neraca Energi sekitar Evaporator (V-101) ........................................... 39
Tabel 26. Neraca Energi sekitar Cooler 6 (E-105) ............................................... 39
Tabel 27. Daftar Luas Tanah dan Bangunan ......................................................... 42
Tabel 28. Kebutuhan air pendingin dalam pabrik sorbitol.................................... 67
Tabel 29. Kebutuhan steam ................................................................................... 68
Tabel 30. Kebutuhan air make up didalam pabrik sorbitol .................................. 69
Tabel 31. Kebutuhan Steam Pabrik Sorbitol ......................................................... 70
Tabel 32. Jadwal Kerja Masing – Masing Regu ................................................... 87
Tabel 33. Daftar Karyawan Pabrik Sorbitol .......................................................... 89
Tabel 34. Potensi bahaya keselamatan dan kesehatan kerja ................................. 97
Tabel 35. Harga Index Chemical Engineering Plant ........................................... 101
Tabel 36. Total Capital Investment ..................................................................... 105
Tabel 37. Working Capital .................................................................................. 106
Tabel 38. Manufacturing Cost............................................................................. 107
Tabel 39. General Expenses ................................................................................ 108
Tabel 40. Fixed Cost (Fa).................................................................................... 109
Tabel 41. Variable cost (Va) ............................................................................... 110
Tabel 42. Regulated Cost (Ra) ............................................................................ 110
Tabel 43. Perbandingan Perhitungan Ekonomi dan Referensi............................ 112
x
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1. Struktur Kimia Sorbitol ......................................................................... 1
Gambar 2. Konsumsi Sorbitol Dunia Tahun 2013 .................................................. 2
Gambar 3. Grafik Impor Sorbitol di Indonesia ....................................................... 5
Gambar 4. Grafik Perkembangan Ekspor Sorbitol Indonesia ................................. 6
Gambar 5. Peta Kawasan Industri Kendal .............................................................. 9
Gambar 6. Reaksi Pembuatan Sorbitol ................................................................. 20
Gambar 7. Diagram Alir Kualitatif Pabrik Sorbitol .............................................. 27
Gambar 8. Diagram Alir Kuantitatif Pabrik Sorbitol ............................................ 28
Gambar 9. Denah Pabrik Sorbitol ......................................................................... 43
Gambar 10. Diagram alir unit pengolahan air sungai ........................................... 66
Gambar 11. Struktur Organisasi Pabrik Sorbitol .................................................. 99
Gambar 12. Grafik Hubungan Tahun Vs Cost Index .......................................... 102
Gambar 13. Grafik Perhitungan Analisis Ekonomi ............................................ 112
Gambar 14. Profil Konversi Sorbitol Terhadap Panjang Bed ............................. 130
Gambar 15. Profil Suhu Bed terhadap Panjang Bed............................................ 131
Gambar 16. Profil Tekanan Terhadap Panjang Bed ............................................ 132
xi
DAFTAR SIMBOL
ΔHRo
= Entalphy reaksi pada suhu referensi
ΔHR
= Entalphy reaksi pada suhu operasi
ΔHo f
= Entalphy pembentukan zat pada suhu standar
ΔG o
= Energi Gibbs pada suhu referensi
ΔG
= Energi Gibbs pada suhu operasi
ΔG o f
= Energi Gibbs pembentukan zat pada suhu standar
T
= Suhu
R
= Tetapan gas ideal (8,314 J/mol K)
�
�
�
�
,CA
= Konsentrasi glukosa
, KA
= Konstanta kesetimbangan adsorbsi glukosa
, PB
= Tekanan hidrogen
, KB
= Konstanta kesetimbangan adsorbsi hidrogen
K
= Konstanta kesetimbangan reaksi
k
= Konstanta kecepatan reaksi
r
= Kecepatan reaksi
θA
= Kecepatan adsorbsi glukosa
θB
= Kecepatan adsorbsi hidrogen
θV
= Kecepatan reaksi permukaan
k ad
= Konstanta kecepatan adsorbsi
k-ad
= Konstanta kecepatan desorbsi
xii