PRARANCANGAN PABRIK POLISTIRENA Prarancangan Pabrik Polistirena Dengan Proses Polimerisasi Larutan Kapasitas 75.000 Ton/Tahun.
PRARANCANGAN
PABRIK POLISTIRENA
DENGAN PROSES POLIMERISASI LARUTAN
KAPASITAS 75.000 TON/TAHUN
Diajukan Guna Melengkapi Persyaratan dalam Menyelesaikan Pendidikan
Tingkat Strata Satu di Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta
Oleh:
Nurhayati
D 500 120 069
Dosen Pembimbing:
1. Ir. Haryanto, A.R., M.S.
2. M. Mujiburohman, S.T., M.T., Ph.D.
JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
SURAKARTA
2016
i
ii
iii
INTISARI
Polistirena banyak digunakan sebagai bahan baku dalam industri
kabel, botol, pipa, furniture, serta produk lain yang terbuat dari plastik. Pabrik
polistirena ini diharapkan dapat memenuhi kebutuhan dalam negeri dan
mengurangi jumlah impor dari negara lain. Pabrik ini direncanakan beroperasi
selama 330 hari/tahun dengan kapasitas produksi 75.000 ton/tahun. Bahan baku
utama yang dibutuhkan adalah stirena monomer 106.714,2860 ton/tahun, etil
benzena 6.289,3200 ton/tahun dan benzoil peroksida 93,5855 ton/tahun. Lokasi
pabrik polistirena ini direncanakan akan didirikan di Cilegon, Banten pada tahun
2019. Kebutuhan air di pabrik ini didapatkan dari sungai Cidanau sedangkan
untuk kebutuhan energi listrik didapatkan dari PLN dan generator.
Proses pembuatan polistirena ini dilakukan dengan metode
polimerisasi larutan. Proses pembuatannya yaitu dengan cara mereaksikan stirena
monomer dengan initiator benzoil peroksida dalam Reaktor Alir Tangki
Berpengaduk (RATB) yang dilengkapi dengan jaket pendingin dan berlangsung
pada kondisi tekanan 1 atm dan suhu 900C. Selanjutnya, digunakan flash drum
bentuk vertikal untuk memisahkan fase uap dan cairan dari hasil keluaran reaktor.
Produk polistirena yang keluar sebagai hasil bawah flash drum dimasukkan ke
dalam extruder untuk membentuk lelehan polistirena menjadi polistirena
berbentuk pellet berukuran 1/8 in; sedangkan, produk atas flash drum akan
digunakan kembali sebagai umpan recycle.
Hasil analisis ekonomi terhadap prarancangan pabrik polistirena
diperoleh bahwa total investasi (Total Capital Investment) sebesar
Rp478.529.711.199
dan
total
biaya
produksi
(Production
Cost)
Rp1.776.680.105.595. Dari analisis kelayakan diperoleh hasil ROI (Return on
Investment) sebelum pajak 38,88% dan sesudah pajak 29,16%. POT (Pay Out
Time) sebelum pajak 2,05 tahun dan sesudah pajak 2,55 tahun, BEP (Break Even
Point) 44,30%, SDP (Shut Down Point) 25,68% dan DCF (Discounted Cash
Flow) sebesar 30,51%. Berdasarkan pertimbangan hasil analisis tersebut maka
pabrik polistirena dengan kapasitas 75.000 ton/tahun ini layak untuk dikaji lebih
lanjut.
Kata kunci: polistirena, stirena monomer, polimerisasi larutan
iv
ABSTRACT
Polystyrene is widely used as raw materials in the cable industry,
bottles, pipes, furniture and other products made of plastic. Polystyrene factory is
expected to meet domestic demand and reduce the amount of imports from other
countries. The factory is planned to operate for 330 days/year with a production
capacity of 75.000 tons/year. The main raw materials required are styrene
monomer 106,714.2860 tons/year ethyl benzene 6289.3200 tons/year and benzoyl
peroxide 93.5855 tons/year. Location polystyrene plant is planned to be
established in Cilegon, Banten in 2019. The need for water in the plant is derived
from the river Cidanau while the electrical energy needs obtained from the PLN
and generator.
The process of making polystyrene is done by solution polymerization
method. The manufacturing process is by reacting styrene monomer with the
initiator benzoyl peroxide in a stirred tank reactor flow (RATB) equipped with a
cooling jacket and takes place at 1 atm pressure conditions and a temperature of
90°C. Next, use a flash drum to separate vertical form vapor and liquid phase of
the reactor output. Polystyrene product that comes out as a result of lower flash
drum incorporated into the extruder to form a molten polystyrene into a pelletshaped polystyrene measuring 1/8 in; whereas, the product on flash drum will be
reused as recycle feed.
The results of economic analysis of the plant design polystyrene
showed that the total investment (Total Capital Investment) of Rp478.529.711.199
and total costs of production (Production Cost) Rp1.776.680.105.595. From
feasibility analysis results obtained ROI (Return on Investment) before tax after
tax 38.88% and 29.16%. POT (Pay Out Time) before tax after tax of 2.05 years
and 2.55 years, BEP (Break Even Point) 44.30%, SDP (Shut Down Point) 25.68%
and DCF (Discounted Cash Flow) of 30.51%. Based on consideration of the
results of the analysis, it polystyrene plant with a capacity of 75.000 tons/year of
this deserves to be studied further.
Keywords: polystyrene, styrene monomer, solution polymerization
v
MOTTO
Sesuatu akan menjadi kebanggaan,
Jika sesuatu itu dikerjakan,
Dan bukan hanya dipikirkan.
Sebuah cita-cita akan menjadi kesuksesan,
Jika kita awali dengan bekerja untuk mencapainya.
Bukan hanya menjadi impian.
“Man Jadda Wa Jadda”
vi
PERSEMBAHAN
Segala puji syukur selalu tercurah kepada-Mu Yaa Allah atas segala nikmat dan
karunia-Mu penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini.
Tugas akhir ini saya persembahkan untuk:
1. Ibu, Bapak, kakak dan adik tercinta yang telah memberikan dukungan dan
semangat sehingga saya bisa menyelesaikan tugas akhir ini.
2. Partner Penelitian saya sekaligus orang special saya yang sudah menemani
selama 3 tahun lebih ini baik suka maupun duka.
3. Partner TPP saya Dela Nayomi, terima kasih telah menjadi partner TPP ku.
Terima kasih untuk kesabaran, persahabatan dan kerjasamanya untuk
menyelesaikan tugas akhir ini. Maaf jika sikap atau perkataanku ada yang
menyakiti.
4. Temen-teman Teknik Kimia 2012 yang telah bersama-sama dalam
perkuliahan yang menyenangkan. Terimakasih atas doa dan semangat dari
kalian semua.
vii
KATA PENGANTAR
Syukur Alhamdulillah, segala puji hanya bagi Allah SWT, hanya karena
rahmat dan hidayah – NYA , penulis akhirnya dapat menyelesaikan penyusunan
laporan Tugas Akhir dengan judul “Prarancangan Pabrik Polistirena dari Stirena
Monomer Kapasitas 75.000 Ton/Tahun”.
Dalam penyusunan tugas akhir ini penulis memperoleh banyak bantuan
baik berupa dukungan moral maupun spiritual dari berbagai pihak. Oleh karena
itu sudah sepantasnya penulis mengucapkan terima kasih kepada:
1.
Ir. Haryanto A.R., M.S.
selaku dosen pembimbing I dan M.
Mujiburohman, S.T., M.T., Ph.D. selaku dosen pembimbing II atas
bimbingan dan bantuannya dalam penulisan tugas akhir.
2.
Dosen penguji dalam ujian pendadaran tugas akhir “Prarancangan Pabrik
Polistirena dari Stirena Monomer Kapasitas 75.000 Ton/Tahun”.
3.
Segenap civitas akademika, atas semua bantuannya.
4.
Kedua orang tua dan keluarga atas dukungan, doa, materi, dan semangat
yang senantiasa diberikan tanpa kenal lelah.
5.
Teman - teman seperjuangan teknik kimia 2012.
Penulis menyadari bahwa laporan tugas akhir ini masih jauh dari
sempurna. Oleh karena itu penulis membuka diri terhadap segala saran dan kritik
yang membangun. Semoga laporan tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi penulis
dan pembaca sekalian.
Surakarta,
Oktober 2016
Penulis
viii
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL..........................................................................................
i
HALAMAN PENGESAHAN ............................................................................
ii
HALAMAN KEASLIAN SKRIPSI .................................................................. iii
INTISARI ........................................................................................................
iv
ABSTRACT ....................................................................................................
v
MOTTO ............................................................................................................ vi
PERSEMBAHAN ...........................................................................................
vii
KATA PENGANTAR .....................................................................................
viii
DAFTAR ISI ...................................................................................................
ix
DAFTAR TABEL ...........................................................................................
xiv
DAFTAR GAMBAR .....................................................................................
xvi
BAB I PENDAHULUAN ................................................................................
1
1.1
Latar Belakang Pendirian Pabrik ..............................................
1
1.2
Penentuan Kapasitas Perancangan ..........................................
2
1.3
Penentuan Lokasi Pabrik .........................................................
5
1.4
Tinjauan Pustaka .....................................................................
7
1.4.1 Macam-macam Proses ..................................................
7
1.4.2 Kegunaan Produk..........................................................
10
1.4.3 Sifat Fisis dan Kimia Bahan Baku dan Produk ............
11
1.4.4 Tinjauan Proses Secara Umum .....................................
15
BAB II DESKRIPSI PROSES .........................................................................
17
2.1
2.2
Spesifikasi Bahan Baku dan Produk ........................................
17
2.1.1 Spesifikasi Bahan Baku ...............................................
17
2.1.2 Spesifikasi Bahan Pembantu ........................................
17
2.1.3 Spesifikasi Produk .......................................................
17
Konsep Proses .........................................................................
18
2.2.1 Dasar Reaksi ................................................................
18
2.2.2 Tinjauan Termodinamika .............................................
20
2.2.3 Tinjauan Kinetika .........................................................
21
ix
2.3
Diagram Alir Proses dan Tahapan Proses ...............................
22
2.3.1 Diagram Alir Proses .....................................................
22
2.3.2 Langkah Proses .............................................................
25
Neraca Massa dan Neraca Panas .............................................
27
2.4.1 Neraca Massa ...............................................................
27
2.4.2 Neraca Panas ................................................................
30
Tata Letak Pabrik dan Peralatan Proses ...................................
36
2.5.1 Tata Letak Pabrik ..........................................................
36
2.5.2 Tata Letak Peralatan Proses ..........................................
40
BAB III SPESIFIKASI PERALATAN PROSES ...........................................
43
2.4
2.5
3.1
3.2
Spesifikasi Alat Utama .............................................................
43
3.1.1
Mixer ...........................................................................
43
3.1.2
Reaktor .........................................................................
44
3.1.3
Flash Drum ..................................................................
45
3.1.4
Extruder........................................................................
45
Spesifikasi Alat Penunjang ......................................................
46
3.2.1
Tangki Stirena Monomer .............................................
46
3.2.2
Tangki Etil Benzena .....................................................
47
3.2.3
Heater-01 ....................................................................
47
3.2.4
Heater-02 .....................................................................
48
3.2.5
Condenser ....................................................................
49
3.2.6
Accumulator .................................................................
49
3.2.7
Blower .........................................................................
50
3.2.8
Belt Conveyor-01 ........................................................
50
3.2.9
Bucket Elevator-01 .......................................................
51
3.2.10 Silo Penyimpanan Benzoil Peroksida ..........................
51
3.2.11 Belt Conveyor-02 .........................................................
52
3.2.12 Bucket Elevator-02 .......................................................
52
3.2.13 Silo Penyimpanan Polistirena ......................................
53
3.2.14 Pompa-01 .....................................................................
53
3.2.15 Pompa-02 .....................................................................
54
x
3.2.16 Pompa-03 .....................................................................
54
3.2.17 Pompa-04 .....................................................................
55
3.2.18 Pompa-05 .....................................................................
55
3.2.19 Pompa-06 .....................................................................
56
BAB IV UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM.............
57
4.1
Unit Pendukung Proses ............................................................
57
4.1.1 Unit Pengadaan Air ......................................................
58
Unit Pengadaan Steam..................................................
76
4.1.2
4.1.3 Unit Pengadaan Udara Tekan
...................................
79
4.1.4
Unit Pengadaan Listrik ................................................
79
4.1.5
Unit Pengadaan Bahan Bakar ......................................
84
Laboratorium ...........................................................................
86
4.2.1 Laboratorium Fisik dan Analitik ..................................
86
4.2.2 Laboratorium Penelitian ...............................................
87
4.2.3 Analisis Air ..................................................................
87
4.3 Unit Pengolahan Limbah ..........................................................
88
BAB V MANAJEMEN PERUSAHAAN........................................................
90
4.2
5.1
Bentuk Perusahaan .................................................................. 90
5.2
Struktur Organisasi ..................................................................
91
5.3
Tugas dan Wewenang ..............................................................
93
5.3.1 Pemegang Saham ........................................................
93
5.3.2 Dewan Komisaris .........................................................
94
5.3.3 Dewan Direksi .............................................................
94
5.3.4 Staf Ahli .......................................................................
95
5.3.5 Penelitian dan Pengembangan .....................................
95
5.3.6 Kepala Bagian ...............................................................
96
5.3.7 Kepala Seksi .................................................................
98
Pembagian Jam Kerja Karyawan .............................................
99
5.4.1 Karyawan Non Shift .....................................................
99
5.4.2 Karyawan Shift .............................................................
99
Status Karyawan dan Sistem Upah ..........................................
101
5.4
5.5
xi
5.5.1
Karyawan Tetap ........................................................... 101
5.5.2
Karyawan Harian ......................................................... 101
5.5.3
Karyawan Borongan..................................................... 101
5.6
Penggolongan Jabatan, Jumlah Karyawan, dan Gaji ............... 102
5.7
Kesejahteraan Sosial Karyawan .............................................. . 103
5.8
Keselamatan dan Kesehatan Kerja ........................................... 104
BAB VI ANALISIS EKONOMI ..................................................................... 106
6.1
Dasar Perhitungan .................................................................... 106
6.2
Perhitungan Biaya .................................................................... 109
6.3
6.4
6.2.1
Investasi Modal ............................................................ 109
6.2.2
Biaya Produksi ............................................................. 109
6.2.3
Pengeluaran Umum ...................................................... 110
Analisis Kelayakan .................................................................. 110
6.3.1
Persent Return On Investment (ROI) ........................... 110
6.3.2
Pay Out Time (POT) .................................................... 110
6.3.3
Break Even Point (BEP)............................................... 111
6.3.4
Shutdown Point (SDP) ................................................. 111
6.3.5
Discounted Cash Flow (DCF)...................................... 111
Hasil Perhitungan ................................................................... 112
6.4.1 Fixed Capital Investment (FCI) .................................... 112
6.4.2 Working Capital Investment (WCI) .............................. 112
6.4.3 Total Capital Investment (TCI) .................................... 112
6.4.4 Direct Manufacturing Cost (DMC) .............................. 113
6.4.5 Indirect Manufacturing Cost (IMC) ............................. 113
6.4.6 Fixed Manufacturing Cost (FMC) ................................ 113
6.4.7 Total Manufacturing Cost (TMC) ................................ 114
6.4.8 General Expense ........................................................... 114
6.4.9 Total Production Cost (TPC) ....................................... 114
6.4.10 Perhitungan Keuntungan ............................................... 115
6.4.11 Analisis Kelayakan ........................................................ 115
6.5
Kesimpulan .............................................................................. 120
xii
DAFTAR PUSTAKA ..................................................................................... 121
LAMPIRAN
............................................................................................... 124
xiii
DAFTAR TABEL
Tabel 1. Data Impor Polistirena di Indonesia …………………………………… 2
Tabel 2. Data Produksi Polistirena di Dunia............................………………….. 4
Tabel 3. Perbandingan Proses Pembuatan Polistirena ........................................
9
Tabel 4. Neraca Massa pada Mixer…………..…………………………..……… 27
Tabel 5. Neraca Massa pada Reaktor …….……………………………………. 28
Tabel 6. Neraca Massa pada Flash Drum………………………………………. 28
Tabel 7. Neraca Massa pada Extruder ….……………………………………….29
Tabel 8. Neraca Massa Overall ……..…………………………………………... 29
Tabel 9. Neraca Panas pada Mixer ……………….…………………………… 30
Tabel 10. Neraca Panas pada HE-01 ………..………………………………….. 30
Tabel 11. Neraca Panas pada Reaktor ……………………………………..…… 31
Tabel 12. Neraca Panas pada HE-02 ……………………………………..…….. 31
Tabel 13. Neraca Panas pada Flash Drum ……………………………………… 32
Tabel 14. Neraca Panas pada Condenser ……….………………………………32
Tabel 15. Neraca Panas pada Extruder ………………………………………… 33
Tabel 16. Neraca Panas Masuk Overall
……………………………………… 34
Tabel 17. Neraca Panas Keluar Overall ……………………………………… 35
Tabel 18. Perincian Luas Tanah Bangunan………………………………………39
Tabel 19. Kebutuhan Air Pendingin …..……………………………………… 61
Tabel 20. Kebutuhan Air untuk Steam ……………………………………….. 62
Tabel 21. Jumlah Total Kebutuhan Air ………………………………………. 65
Tabel 22. Kebutuhan Listrik Proses ……..……………………………………. 80
Tabel 23. Kebutuhan Listrik Utilitas …………………………………………. 81
Tabel 24. Jumlah Lumen
……..……………………………………………… 82
Tabel 25. Total Kebutuhan Listrik …………….……………………………… 84
Tabel 26. Jadwal Pembagian Kelompok Shift ….………………………………100
Tabel 27. Jadwal Pembagian Kelompok Shift Lanjutan ………..………………101
Tabel 28. Perincian Golongan, Kualifikasi, Jumlah Dana Gaji Karyawan ..…..102
Tabel 29. Indeks Harga Alat …..………………………………………………107
xiv
Tabel 30. Total Fixed Capital Investment ………………………..…………...112
Tabel 31. Working Capital Investment…………………………………………112
Tabel 32. Total Capital Investment …….………………………………......… 112
Tabel 33. Direct Manufacturing Cost…………………………………………..113
Tabel 34. Indirect Manufacturing Cost ……………….………………………..113
Tabel 35. Fixed Manufacturing Cost ………………………………………….113
Tabel 36. Total Manufacturing Cost……………………………………………114
Tabel 37. General Expense ………….……….………………………………..114
Tabel 38. Total Penjualan Produk
Tabel 39. Fixed Cost
………….………………………………...114
……….….................................................................... 117
Tabel 40. Variable Cost ……..………………………………………………. 117
Tabel 41. Regulated Cost ……….…………………………………………….117
Tabel 42. Analisis Kelayakan
………..………………………………………119
xv
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1. Grafik Impor Polistirena di Indonesia ………….…………………… 3
Gambar 2. Diagram Alir Kualitatif ………………..………………………… 23
Gambar 3. Diagram Alir Kuantitatif ………………………………………… 24
Gambar 4. Tata Letak Pabrik ........................................................................... 40
Gambar 5. Tata Letak Alat ............................................................................... 42
Gambar 6. Diagram Alir Pengolahan Air Sungai ……..………………………. 59
Gambar 7. Blok Diagram Proses Pengolahan Limbah ..………………………. 89
Gambar 8. Struktur Organisasi Pabrik ………….……………………………. 93
Gambar 9. Chemical Engineering Cost Index ………….…………………….. 108
Gambar 10. Analisis Kelayakan Ekonomi Pabrik Polistirena …….………….. 119
Gambar 11. Cash flow Pabrik Polistirena……………………..............................120
xvi
PABRIK POLISTIRENA
DENGAN PROSES POLIMERISASI LARUTAN
KAPASITAS 75.000 TON/TAHUN
Diajukan Guna Melengkapi Persyaratan dalam Menyelesaikan Pendidikan
Tingkat Strata Satu di Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta
Oleh:
Nurhayati
D 500 120 069
Dosen Pembimbing:
1. Ir. Haryanto, A.R., M.S.
2. M. Mujiburohman, S.T., M.T., Ph.D.
JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
SURAKARTA
2016
i
ii
iii
INTISARI
Polistirena banyak digunakan sebagai bahan baku dalam industri
kabel, botol, pipa, furniture, serta produk lain yang terbuat dari plastik. Pabrik
polistirena ini diharapkan dapat memenuhi kebutuhan dalam negeri dan
mengurangi jumlah impor dari negara lain. Pabrik ini direncanakan beroperasi
selama 330 hari/tahun dengan kapasitas produksi 75.000 ton/tahun. Bahan baku
utama yang dibutuhkan adalah stirena monomer 106.714,2860 ton/tahun, etil
benzena 6.289,3200 ton/tahun dan benzoil peroksida 93,5855 ton/tahun. Lokasi
pabrik polistirena ini direncanakan akan didirikan di Cilegon, Banten pada tahun
2019. Kebutuhan air di pabrik ini didapatkan dari sungai Cidanau sedangkan
untuk kebutuhan energi listrik didapatkan dari PLN dan generator.
Proses pembuatan polistirena ini dilakukan dengan metode
polimerisasi larutan. Proses pembuatannya yaitu dengan cara mereaksikan stirena
monomer dengan initiator benzoil peroksida dalam Reaktor Alir Tangki
Berpengaduk (RATB) yang dilengkapi dengan jaket pendingin dan berlangsung
pada kondisi tekanan 1 atm dan suhu 900C. Selanjutnya, digunakan flash drum
bentuk vertikal untuk memisahkan fase uap dan cairan dari hasil keluaran reaktor.
Produk polistirena yang keluar sebagai hasil bawah flash drum dimasukkan ke
dalam extruder untuk membentuk lelehan polistirena menjadi polistirena
berbentuk pellet berukuran 1/8 in; sedangkan, produk atas flash drum akan
digunakan kembali sebagai umpan recycle.
Hasil analisis ekonomi terhadap prarancangan pabrik polistirena
diperoleh bahwa total investasi (Total Capital Investment) sebesar
Rp478.529.711.199
dan
total
biaya
produksi
(Production
Cost)
Rp1.776.680.105.595. Dari analisis kelayakan diperoleh hasil ROI (Return on
Investment) sebelum pajak 38,88% dan sesudah pajak 29,16%. POT (Pay Out
Time) sebelum pajak 2,05 tahun dan sesudah pajak 2,55 tahun, BEP (Break Even
Point) 44,30%, SDP (Shut Down Point) 25,68% dan DCF (Discounted Cash
Flow) sebesar 30,51%. Berdasarkan pertimbangan hasil analisis tersebut maka
pabrik polistirena dengan kapasitas 75.000 ton/tahun ini layak untuk dikaji lebih
lanjut.
Kata kunci: polistirena, stirena monomer, polimerisasi larutan
iv
ABSTRACT
Polystyrene is widely used as raw materials in the cable industry,
bottles, pipes, furniture and other products made of plastic. Polystyrene factory is
expected to meet domestic demand and reduce the amount of imports from other
countries. The factory is planned to operate for 330 days/year with a production
capacity of 75.000 tons/year. The main raw materials required are styrene
monomer 106,714.2860 tons/year ethyl benzene 6289.3200 tons/year and benzoyl
peroxide 93.5855 tons/year. Location polystyrene plant is planned to be
established in Cilegon, Banten in 2019. The need for water in the plant is derived
from the river Cidanau while the electrical energy needs obtained from the PLN
and generator.
The process of making polystyrene is done by solution polymerization
method. The manufacturing process is by reacting styrene monomer with the
initiator benzoyl peroxide in a stirred tank reactor flow (RATB) equipped with a
cooling jacket and takes place at 1 atm pressure conditions and a temperature of
90°C. Next, use a flash drum to separate vertical form vapor and liquid phase of
the reactor output. Polystyrene product that comes out as a result of lower flash
drum incorporated into the extruder to form a molten polystyrene into a pelletshaped polystyrene measuring 1/8 in; whereas, the product on flash drum will be
reused as recycle feed.
The results of economic analysis of the plant design polystyrene
showed that the total investment (Total Capital Investment) of Rp478.529.711.199
and total costs of production (Production Cost) Rp1.776.680.105.595. From
feasibility analysis results obtained ROI (Return on Investment) before tax after
tax 38.88% and 29.16%. POT (Pay Out Time) before tax after tax of 2.05 years
and 2.55 years, BEP (Break Even Point) 44.30%, SDP (Shut Down Point) 25.68%
and DCF (Discounted Cash Flow) of 30.51%. Based on consideration of the
results of the analysis, it polystyrene plant with a capacity of 75.000 tons/year of
this deserves to be studied further.
Keywords: polystyrene, styrene monomer, solution polymerization
v
MOTTO
Sesuatu akan menjadi kebanggaan,
Jika sesuatu itu dikerjakan,
Dan bukan hanya dipikirkan.
Sebuah cita-cita akan menjadi kesuksesan,
Jika kita awali dengan bekerja untuk mencapainya.
Bukan hanya menjadi impian.
“Man Jadda Wa Jadda”
vi
PERSEMBAHAN
Segala puji syukur selalu tercurah kepada-Mu Yaa Allah atas segala nikmat dan
karunia-Mu penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini.
Tugas akhir ini saya persembahkan untuk:
1. Ibu, Bapak, kakak dan adik tercinta yang telah memberikan dukungan dan
semangat sehingga saya bisa menyelesaikan tugas akhir ini.
2. Partner Penelitian saya sekaligus orang special saya yang sudah menemani
selama 3 tahun lebih ini baik suka maupun duka.
3. Partner TPP saya Dela Nayomi, terima kasih telah menjadi partner TPP ku.
Terima kasih untuk kesabaran, persahabatan dan kerjasamanya untuk
menyelesaikan tugas akhir ini. Maaf jika sikap atau perkataanku ada yang
menyakiti.
4. Temen-teman Teknik Kimia 2012 yang telah bersama-sama dalam
perkuliahan yang menyenangkan. Terimakasih atas doa dan semangat dari
kalian semua.
vii
KATA PENGANTAR
Syukur Alhamdulillah, segala puji hanya bagi Allah SWT, hanya karena
rahmat dan hidayah – NYA , penulis akhirnya dapat menyelesaikan penyusunan
laporan Tugas Akhir dengan judul “Prarancangan Pabrik Polistirena dari Stirena
Monomer Kapasitas 75.000 Ton/Tahun”.
Dalam penyusunan tugas akhir ini penulis memperoleh banyak bantuan
baik berupa dukungan moral maupun spiritual dari berbagai pihak. Oleh karena
itu sudah sepantasnya penulis mengucapkan terima kasih kepada:
1.
Ir. Haryanto A.R., M.S.
selaku dosen pembimbing I dan M.
Mujiburohman, S.T., M.T., Ph.D. selaku dosen pembimbing II atas
bimbingan dan bantuannya dalam penulisan tugas akhir.
2.
Dosen penguji dalam ujian pendadaran tugas akhir “Prarancangan Pabrik
Polistirena dari Stirena Monomer Kapasitas 75.000 Ton/Tahun”.
3.
Segenap civitas akademika, atas semua bantuannya.
4.
Kedua orang tua dan keluarga atas dukungan, doa, materi, dan semangat
yang senantiasa diberikan tanpa kenal lelah.
5.
Teman - teman seperjuangan teknik kimia 2012.
Penulis menyadari bahwa laporan tugas akhir ini masih jauh dari
sempurna. Oleh karena itu penulis membuka diri terhadap segala saran dan kritik
yang membangun. Semoga laporan tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi penulis
dan pembaca sekalian.
Surakarta,
Oktober 2016
Penulis
viii
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL..........................................................................................
i
HALAMAN PENGESAHAN ............................................................................
ii
HALAMAN KEASLIAN SKRIPSI .................................................................. iii
INTISARI ........................................................................................................
iv
ABSTRACT ....................................................................................................
v
MOTTO ............................................................................................................ vi
PERSEMBAHAN ...........................................................................................
vii
KATA PENGANTAR .....................................................................................
viii
DAFTAR ISI ...................................................................................................
ix
DAFTAR TABEL ...........................................................................................
xiv
DAFTAR GAMBAR .....................................................................................
xvi
BAB I PENDAHULUAN ................................................................................
1
1.1
Latar Belakang Pendirian Pabrik ..............................................
1
1.2
Penentuan Kapasitas Perancangan ..........................................
2
1.3
Penentuan Lokasi Pabrik .........................................................
5
1.4
Tinjauan Pustaka .....................................................................
7
1.4.1 Macam-macam Proses ..................................................
7
1.4.2 Kegunaan Produk..........................................................
10
1.4.3 Sifat Fisis dan Kimia Bahan Baku dan Produk ............
11
1.4.4 Tinjauan Proses Secara Umum .....................................
15
BAB II DESKRIPSI PROSES .........................................................................
17
2.1
2.2
Spesifikasi Bahan Baku dan Produk ........................................
17
2.1.1 Spesifikasi Bahan Baku ...............................................
17
2.1.2 Spesifikasi Bahan Pembantu ........................................
17
2.1.3 Spesifikasi Produk .......................................................
17
Konsep Proses .........................................................................
18
2.2.1 Dasar Reaksi ................................................................
18
2.2.2 Tinjauan Termodinamika .............................................
20
2.2.3 Tinjauan Kinetika .........................................................
21
ix
2.3
Diagram Alir Proses dan Tahapan Proses ...............................
22
2.3.1 Diagram Alir Proses .....................................................
22
2.3.2 Langkah Proses .............................................................
25
Neraca Massa dan Neraca Panas .............................................
27
2.4.1 Neraca Massa ...............................................................
27
2.4.2 Neraca Panas ................................................................
30
Tata Letak Pabrik dan Peralatan Proses ...................................
36
2.5.1 Tata Letak Pabrik ..........................................................
36
2.5.2 Tata Letak Peralatan Proses ..........................................
40
BAB III SPESIFIKASI PERALATAN PROSES ...........................................
43
2.4
2.5
3.1
3.2
Spesifikasi Alat Utama .............................................................
43
3.1.1
Mixer ...........................................................................
43
3.1.2
Reaktor .........................................................................
44
3.1.3
Flash Drum ..................................................................
45
3.1.4
Extruder........................................................................
45
Spesifikasi Alat Penunjang ......................................................
46
3.2.1
Tangki Stirena Monomer .............................................
46
3.2.2
Tangki Etil Benzena .....................................................
47
3.2.3
Heater-01 ....................................................................
47
3.2.4
Heater-02 .....................................................................
48
3.2.5
Condenser ....................................................................
49
3.2.6
Accumulator .................................................................
49
3.2.7
Blower .........................................................................
50
3.2.8
Belt Conveyor-01 ........................................................
50
3.2.9
Bucket Elevator-01 .......................................................
51
3.2.10 Silo Penyimpanan Benzoil Peroksida ..........................
51
3.2.11 Belt Conveyor-02 .........................................................
52
3.2.12 Bucket Elevator-02 .......................................................
52
3.2.13 Silo Penyimpanan Polistirena ......................................
53
3.2.14 Pompa-01 .....................................................................
53
3.2.15 Pompa-02 .....................................................................
54
x
3.2.16 Pompa-03 .....................................................................
54
3.2.17 Pompa-04 .....................................................................
55
3.2.18 Pompa-05 .....................................................................
55
3.2.19 Pompa-06 .....................................................................
56
BAB IV UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM.............
57
4.1
Unit Pendukung Proses ............................................................
57
4.1.1 Unit Pengadaan Air ......................................................
58
Unit Pengadaan Steam..................................................
76
4.1.2
4.1.3 Unit Pengadaan Udara Tekan
...................................
79
4.1.4
Unit Pengadaan Listrik ................................................
79
4.1.5
Unit Pengadaan Bahan Bakar ......................................
84
Laboratorium ...........................................................................
86
4.2.1 Laboratorium Fisik dan Analitik ..................................
86
4.2.2 Laboratorium Penelitian ...............................................
87
4.2.3 Analisis Air ..................................................................
87
4.3 Unit Pengolahan Limbah ..........................................................
88
BAB V MANAJEMEN PERUSAHAAN........................................................
90
4.2
5.1
Bentuk Perusahaan .................................................................. 90
5.2
Struktur Organisasi ..................................................................
91
5.3
Tugas dan Wewenang ..............................................................
93
5.3.1 Pemegang Saham ........................................................
93
5.3.2 Dewan Komisaris .........................................................
94
5.3.3 Dewan Direksi .............................................................
94
5.3.4 Staf Ahli .......................................................................
95
5.3.5 Penelitian dan Pengembangan .....................................
95
5.3.6 Kepala Bagian ...............................................................
96
5.3.7 Kepala Seksi .................................................................
98
Pembagian Jam Kerja Karyawan .............................................
99
5.4.1 Karyawan Non Shift .....................................................
99
5.4.2 Karyawan Shift .............................................................
99
Status Karyawan dan Sistem Upah ..........................................
101
5.4
5.5
xi
5.5.1
Karyawan Tetap ........................................................... 101
5.5.2
Karyawan Harian ......................................................... 101
5.5.3
Karyawan Borongan..................................................... 101
5.6
Penggolongan Jabatan, Jumlah Karyawan, dan Gaji ............... 102
5.7
Kesejahteraan Sosial Karyawan .............................................. . 103
5.8
Keselamatan dan Kesehatan Kerja ........................................... 104
BAB VI ANALISIS EKONOMI ..................................................................... 106
6.1
Dasar Perhitungan .................................................................... 106
6.2
Perhitungan Biaya .................................................................... 109
6.3
6.4
6.2.1
Investasi Modal ............................................................ 109
6.2.2
Biaya Produksi ............................................................. 109
6.2.3
Pengeluaran Umum ...................................................... 110
Analisis Kelayakan .................................................................. 110
6.3.1
Persent Return On Investment (ROI) ........................... 110
6.3.2
Pay Out Time (POT) .................................................... 110
6.3.3
Break Even Point (BEP)............................................... 111
6.3.4
Shutdown Point (SDP) ................................................. 111
6.3.5
Discounted Cash Flow (DCF)...................................... 111
Hasil Perhitungan ................................................................... 112
6.4.1 Fixed Capital Investment (FCI) .................................... 112
6.4.2 Working Capital Investment (WCI) .............................. 112
6.4.3 Total Capital Investment (TCI) .................................... 112
6.4.4 Direct Manufacturing Cost (DMC) .............................. 113
6.4.5 Indirect Manufacturing Cost (IMC) ............................. 113
6.4.6 Fixed Manufacturing Cost (FMC) ................................ 113
6.4.7 Total Manufacturing Cost (TMC) ................................ 114
6.4.8 General Expense ........................................................... 114
6.4.9 Total Production Cost (TPC) ....................................... 114
6.4.10 Perhitungan Keuntungan ............................................... 115
6.4.11 Analisis Kelayakan ........................................................ 115
6.5
Kesimpulan .............................................................................. 120
xii
DAFTAR PUSTAKA ..................................................................................... 121
LAMPIRAN
............................................................................................... 124
xiii
DAFTAR TABEL
Tabel 1. Data Impor Polistirena di Indonesia …………………………………… 2
Tabel 2. Data Produksi Polistirena di Dunia............................………………….. 4
Tabel 3. Perbandingan Proses Pembuatan Polistirena ........................................
9
Tabel 4. Neraca Massa pada Mixer…………..…………………………..……… 27
Tabel 5. Neraca Massa pada Reaktor …….……………………………………. 28
Tabel 6. Neraca Massa pada Flash Drum………………………………………. 28
Tabel 7. Neraca Massa pada Extruder ….……………………………………….29
Tabel 8. Neraca Massa Overall ……..…………………………………………... 29
Tabel 9. Neraca Panas pada Mixer ……………….…………………………… 30
Tabel 10. Neraca Panas pada HE-01 ………..………………………………….. 30
Tabel 11. Neraca Panas pada Reaktor ……………………………………..…… 31
Tabel 12. Neraca Panas pada HE-02 ……………………………………..…….. 31
Tabel 13. Neraca Panas pada Flash Drum ……………………………………… 32
Tabel 14. Neraca Panas pada Condenser ……….………………………………32
Tabel 15. Neraca Panas pada Extruder ………………………………………… 33
Tabel 16. Neraca Panas Masuk Overall
……………………………………… 34
Tabel 17. Neraca Panas Keluar Overall ……………………………………… 35
Tabel 18. Perincian Luas Tanah Bangunan………………………………………39
Tabel 19. Kebutuhan Air Pendingin …..……………………………………… 61
Tabel 20. Kebutuhan Air untuk Steam ……………………………………….. 62
Tabel 21. Jumlah Total Kebutuhan Air ………………………………………. 65
Tabel 22. Kebutuhan Listrik Proses ……..……………………………………. 80
Tabel 23. Kebutuhan Listrik Utilitas …………………………………………. 81
Tabel 24. Jumlah Lumen
……..……………………………………………… 82
Tabel 25. Total Kebutuhan Listrik …………….……………………………… 84
Tabel 26. Jadwal Pembagian Kelompok Shift ….………………………………100
Tabel 27. Jadwal Pembagian Kelompok Shift Lanjutan ………..………………101
Tabel 28. Perincian Golongan, Kualifikasi, Jumlah Dana Gaji Karyawan ..…..102
Tabel 29. Indeks Harga Alat …..………………………………………………107
xiv
Tabel 30. Total Fixed Capital Investment ………………………..…………...112
Tabel 31. Working Capital Investment…………………………………………112
Tabel 32. Total Capital Investment …….………………………………......… 112
Tabel 33. Direct Manufacturing Cost…………………………………………..113
Tabel 34. Indirect Manufacturing Cost ……………….………………………..113
Tabel 35. Fixed Manufacturing Cost ………………………………………….113
Tabel 36. Total Manufacturing Cost……………………………………………114
Tabel 37. General Expense ………….……….………………………………..114
Tabel 38. Total Penjualan Produk
Tabel 39. Fixed Cost
………….………………………………...114
……….….................................................................... 117
Tabel 40. Variable Cost ……..………………………………………………. 117
Tabel 41. Regulated Cost ……….…………………………………………….117
Tabel 42. Analisis Kelayakan
………..………………………………………119
xv
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1. Grafik Impor Polistirena di Indonesia ………….…………………… 3
Gambar 2. Diagram Alir Kualitatif ………………..………………………… 23
Gambar 3. Diagram Alir Kuantitatif ………………………………………… 24
Gambar 4. Tata Letak Pabrik ........................................................................... 40
Gambar 5. Tata Letak Alat ............................................................................... 42
Gambar 6. Diagram Alir Pengolahan Air Sungai ……..………………………. 59
Gambar 7. Blok Diagram Proses Pengolahan Limbah ..………………………. 89
Gambar 8. Struktur Organisasi Pabrik ………….……………………………. 93
Gambar 9. Chemical Engineering Cost Index ………….…………………….. 108
Gambar 10. Analisis Kelayakan Ekonomi Pabrik Polistirena …….………….. 119
Gambar 11. Cash flow Pabrik Polistirena……………………..............................120
xvi