Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Butiraldehid Dari Propena Dan Gas Campuran Hidrogen-Karbon Monoksida Dengan Reaksi Hidroformilasi Katalis Rhodium Termodifikasi PPH3 Dan Silika Dengan Kapasitas 33.000 Ton/Tahun

  

PRA RANCANGAN PABRIK

PEMBUATAN BUTIRALDEHID DARI PROPENA DAN

GAS CAMPURAN HIDROGEN-KARBON MONOKSIDA

DENGAN REAKSI HIDROFORMILASI KATALIS

RHODIUM TERMODIFIKASI PPH DAN SILIKA

  3 DENGAN KAPASITAS 33.000 TON/TAHUN

TUGAS AKHIR

Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan

  

Ujian Sarjana Teknik Kimia

Disusun Oleh :

Hermiati

NIM : 070405061

  

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

2012

KATA PENGANTAR

  Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, karena dengan anugerah-Nya penulis diberikan petunjuk dan jalan, sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini dengan baik. Adapun judul tugas akhir ini adalah “Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Butiraldehid dari Propena dan Gas Campuran Hidrogen-Karbon Monoksida dengan Reaksi Hidroformilasi Katalis Rhodium Termodifikasi PPh

3 dan Silika dengan Kapasitas 33.000 ton/tahun”.

  Pra rancangan pabrik ini disusun untuk melengkapi tugas akhir dan syarat dalam menempuh ujian sarjana pada Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.

  Dalam menyelesaikan tugas akhir ini penulis banyak menerima bantuan dari berbagai pihak. Untuk itu dengan segala ketulusan hati penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada: 1.

  Ibu Dr. Ir. Iriany, M.Si, Dosen Pembimbing I yang telah banyak memberikan masukan dan bimbingan kepada penulis selama penulisan Tugas Akhir.

  2. Ibu Faridah Hanum, ST. MT, Dosen Pembimbing II yang telah banyak memberikan masukan dan bimbingan kepada penulis selama penulisan Tugas Akhir.

  3. Ibu Ir. Renita Manurung, MT, Koordinator Tugas Akhir.

  4. Bapak Dr. ENG. Ir. Irvan, M.Si, Ketua Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.

  5. Seluruh Dosen Pengajar Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara, yang telah memberikan ilmu kepada penulis selama menjalani studi.

  6. Kedua orang tua penulis, Purwanto Putra dan Elly yang telah membesarkan, memberikan doa dan kasih sayang, memberikan dukungan moral dan material serta mendidik dengan penuh kasih sayang.

  7. Partner tugas akhir, Rusli yang telah memberikan bantuan dalam menyelesaikan Tugas akhir ini.

  8. Sahabat-sahabat penulis, Michael Vincent dan Voni Zuliana yang telah

9. Seluruh teman-teman dan rekan-rekan yang turut memberikan bantuan kepada penulis.

  Penulis menyadari bahwa tugas akhir ini masih jauh dari kesempurnaan. Untuk itu, Penulis mengharapkan saran dan kritik yang konstruktif dari pembaca. Semoga tugas akhir ini dapat memberi manfaat kepada seluruh pembaca, khususnya mahasiswa/i Teknik Kimia.

  Medan, 10 Oktober 2012 Penulis,

  Hermiati

  

INTISARI

  Pra rancangan Pabrik Pembuatan Butiraldehid dari Propena dan Gas Campuran Hidrogen-Karbo Monoksida dengan Reaksi Hidroformilasi Katalis Rhodium Termodifikasi PPh

  3 dan Silika, direncanakan beroperasi dengan kapasitas 33.000 ton/tahun.

  Proses yang digunakan dalam pra rancangan pabrik ini adalah proses hidroformilasi, yaitu dengan mereaksikan senyawa propena dengan gas campuran hidrogen-karbon monoksida untuk menghasilkan n-butiraldehid. Kemudian n- butiraldehid yang terbentuk dipisahkan dan dimurnikan sehingga kemurniannya mencapai 95%.

  Pabrik direncanakan beroperasi di daerah Sungai Deli, Namo Rambe, Sumatera Utara dengan bentuk usaha Perseroan Terbatas (PT) dengan sistem organisasi garis dan staf. Pabrik direncanakan beroperasi selam 24 jam dalam 1 hari dengan jumlah hari kerja 340 hari/tahun dan jumlah karyawan sebanyak 150 orang.

  Hasil analisa terhadap aspek ekonomi adalah sebagai berikut : Modal Investasi Total : Rp 1.880.384.826.007,- Biaya Produksi : Rp 6.106.841.504.995,- Hasil Penjualan : Rp 6.811.188.208.735,- Laba Bersih : Rp 504.593.978.559,-

  Profit Margin : 10,2893 % Break Even Point : 35,0291 %

  : 26,8346 %

  Return on Investment Pay Out Time : 3,7265 tahun Return on Network : 44,7243 % Internal Rate of Return : 39,09 %

  Dari hasil analisa aspek ekonomi dapat disimpulkan bahwa Pabrik Pembuatan Butiraldehid dari Propena dan Gas Campuran Hidrogen-Karbon Monoksida dengan Reaksi Hidroformilasi Katalis Rhodium Termodifikasi PPh3 dan Silika layak untuk didirikan.

  

DAFTAR ISI

  KATA PENGANTAR ...............................................................................................i

  INTISARI ............................................................................................................... iii DAFTAR ISI ........................................................................................................... iv DAFTAR GAMBAR ............................................................................................ viii DAFTAR TABEL ................................................................................................... ix DAFTAR LAMPIRAN ...........................................................................................xii

  BAB I PENDAHULUAN ............................................................................... I-1

  1.1 Latar Belakang ........................................................................... I-1

  1.2 Perumusan Masalah .................................................................... I-3

  1.3 Tujuan Pra Rancangan Pabrik ..................................................... I-3

  1.4 Manfaat Pra Rancangan Pabrik ................................................... I-4

  BAB II TINJAUAN PUSTAKA ..................................................................... II-1

  2.1 Aldehid ..................................................................................... II-1

  2.2 Butiraldehid ............................................................................... II-1

  2.3 Kegunaan Butiraldehid .............................................................. II-2

  2.4 Sifat Reaktan, Produk, dan Bahan Baku ..................................... II-5

  2.5 Pembuatan Aldehid.................................................................. II-12

  2.6 Pemilihan Proses ..................................................................... II-13

  2.7 Deskripsi Proses ...................................................................... II-15

  BAB III NERACA MASSA ............................................................................III-1

  3.1 Reaktor (R-101) ........................................................................III-1

  3.2 Vertical Knockout Drum (V-201) .............................................III-1

  3.3 Kolom Distilasi I (D-301) .........................................................III-2

  3.4 Kondensor (E-303) ...................................................................III-2

  3.5 Reboiler (E-302) .......................................................................III-2

  BAB IV NERACA ENERGI .......................................................................... IV-1

  4.1 Heater (E-101) ........................................................................ IV-1

  4.2 Vaporizer (FE-101).................................................................. IV-1

  4.3 Reaktor (R-101) ....................................................................... IV-2

  4.5 Heater (E-301) ........................................................................ IV-3

  4.6 Kondensor (K-303) dan Reboiler (E-302) ................................ IV-3

  4.7 Cooler II (E-402) ..................................................................... IV-4

  4.8 Cooler III (E-403) .................................................................... IV-5

  BAB V SPESIFIKASI PERALATAN ............................................................. V-1 BAB VI INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA ...................... VI-1

  6.1 Instrumentasi ........................................................................... VI-1

  6.2 Keselamatan dan Kesehatan Kerja ........................................... VI-5

  6.3 Keselamatan Kerja pada Pabrik Pembuatan Butiraldehid dari Propena dan Gas Campuran Hidrogen-Karbon Monoksida Katalis Rhodium Termodifikasi PPh dan Silika ................................................. VI-6

  3 BAB VII UTILITAS ....................................................................................... VII-1

  7.1 Kebutuhan Uap ....................................................................... VII-1

  7.2 Kebutuhan Air ........................................................................ VII-2

  7.2.1 Penyaringan ................................................................ VII-5

  7.2.2 Pengendapan ............................................................... VII-5

  7.2.3 Klarifikasi ................................................................... VII-5

  7.2.4 Filtrasi ......................................................................... VII-6

  7.2.5 Demineralisasi............................................................. VII-6

  7.2.6 Deaerasi .................................................................... VII-10

  7.3 Kebutuhan Bahan Kimia ....................................................... VII-10

  7.4 Kebutuhan Listrik ................................................................. VII-10

  7.5 Kebutuhan Bahan Bakar ....................................................... VII-12

  7.6 Unit Pengolahan Limbah ...................................................... VII-13

  7.6.1 Pengolahan Limbah dengan Sistem Activated

  Sludge (Lumpur Aktif) .............................................. VII-16

  7.6.2 Bak Sedimentasi ........................................................ VII-21

  7.7 Spesifikasi Peralatan Utilitas................................................. VII-23

  BAB VIII LOKASI DAN TATA LETAK PABRIK ........................................ VIII-1

  8.1 Lokasi Pabrik......................................................................... VIII-1

  8.1.2 Faktor-Faktor Sekunder .............................................. VIII-3

  9.4.5 Sekretaris ..................................................................... IX-8

  10.1.2 Modal Kerja / Working Capital (WC) ............................. X-3

  10.1.1 Modal Investasi Tetap / Fixed Capital Investment (FCI) .............................................................................. X-1

  10.1 Modal Investasi ......................................................................... X-1

  BAB X ANALISA EKONOMI ....................................................................... X-1

  9.8 Fasilitas Tenaga Kerja ........................................................... IX-13

  9.7 Sistem Penggajian ................................................................. IX-12

  9.6 Jumlah Karyawan dan Tingkat Pendidikan ............................ IX-11

  9.5 Sistem Kerja ............................................................................ IX-9

  9.4.9 Manajer Pembelian dan Pemasaran .............................. IX-9

  9.4.8 Manajer Umum dan Keuangan ..................................... IX-9

  9.4.7 Manajer Teknik ............................................................ IX-9

  9.4.6 Manajer Produksi ......................................................... IX-8

  9.4.4 Staf Ahli ....................................................................... IX-8

  8.2 Tata Letak Pabrik .................................................................. VIII-7

  9.4.3 Direktur ........................................................................ IX-8

  9.4.2 Dewan Komisaris ......................................................... IX-7

  9.4.1 Rapat Umum Pemegang Saham (RUPS) ...................... IX-7

  9.4 Uraian Tugas, Wewenang, dan Tanggung Jawab ..................... IX-7

  9.3 Bentuk Hukum Badan Usaha ................................................... IX-6

  9.2 Manajemen Perusahaan ........................................................... IX-5

  9.1.4 Bentuk Organisasi Fungsional dan Staf ........................ IX-3

  9.1.3 Bentuk Organisasi Garis dan Staf ................................. IX-3

  9.1.2 Bentuk Organisasi Fungsional ...................................... IX-2

  9.1.1 Bentuk Organisasi Garis ............................................... IX-2

  9.1 Organisasi Perusahaan ............................................................. IX-1

  BAB IX ORGANISASI DAN MANAJEMEN PERUSAHAAN ..................... IX-1

  8.3 Perincian Luas Tanah ............................................................ VIII-8

  10.2 Biaya Produksi Total (BPT) / Total Cost (TC) ........................... X-4

  10.2.2 Biaya Variabel (BV) / Variable Cost (VC) ..................... X-4

  10.3 Total Penjualan (Total Sales) ..................................................... X-5

  10.4 Bonus Perusahaan ...................................................................... X-5

  10.5 Perkiraan Rugi/Laba Usaha ....................................................... X-5

  10.6 Analisa Aspek Ekonomi ............................................................ X-5

  10.6.1 Profit Margin (PM) ........................................................ X-5

  10.6.2 Break Even Point (BEP) ................................................. X-6

  10.6.3 Return On Investment (ROI) ........................................... X-6

  10.6.4 Pay Out Time (POT) ...................................................... X-7

  10.6.5 Return On Network (RON) ............................................. X-7

  10.6.6 Internal Rate of Return (IRR) ......................................... X-7

  BAB XI KESIMPULAN ................................................................................ XI-1 DAFTAR PUSTAKA .............................................................................................xii

  

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Struktur aldehid .............................................................................. II-1Gambar 2.2 Struktur Butiraldehid ...................................................................... II-2Gambar 2.3 Kegunaan Butiraldehid ................................................................... II-3Gambar 2.4 Turunan Senyawa n-Butiraldehid dan i-Butiraldehid ...................... II-4Gambar 2.5 Konsumsi Dunia Terhadap Oxo Chemichal .................................. II-13Gambar 2.6 Reaksi Pembentukan Butiraldehid ................................................ II-16Gambar 6.1 Instrumentasi pada Alat ................................................................ VI-5Gambar 8.1 Tata Letak Pra Rancangan Pabrik Pembuatan

  Butiraldehid dari Propena dan Gas Campuran Hidrogen-Karbon Monoksida Katalis Rhodium Termodifikasi PPh

  3 dan Silika .................................................... VIII-9

Gambar 9.1 Badan Struktur Organisasi Perusahaan Pabrik Pembuatan

  Butiraldehid dari Propena dan Gas Campuran Hidrogen-Karbon Monoksida Katalis Rhodium Termodifikasi PPh

  3 dan Silika ...................................................... IX-4

  Gambar LD.1 Sketsa Sebagian Bar Screen, Satuan mm (Tampak Atas) ............. LD-2 Gambar LE.1 Harga Peralatan untuk Tangki Penyimpanan (Storage) dan

  Tangki Pelarutan .......................................................................... LE-5 Gambar LE.2 Grafik Break Even Point (BEP) Pabrik Pembuatan

  Butiraldehid dari Propena dan Gas Campuran Hidrogen-Karbon Monoksida Katalis Rhodium Termodifikasi PPh

  3 dan Silika .................................................... LE-28

  

DAFTAR TABEL

Tabel 4.7 Panas pada Reboiler (E-302) ........................................................ IV-4Tabel 7.7 Total Kebutuhan Listrik ............................................................ VII-11Tabel 7.6 Kebutuhan Listrik pada Unit Utilitas ......................................... VII-11Tabel 7.5 Kebutuhan Listrik pada Unit Proses .......................................... VII-10Tabel 7.4 Data Kualitas Air Sungai Deli ..................................................... VII-4Tabel 7.3 Pemakaian Air untuk Berbagai Kebutuhan .................................. VII-3Tabel 7.2 Kebutuhan Air Pendingin pada Alat ............................................ VII-2Tabel 7.1 Kebutuhan Uap pada Alat ........................................................... VII-1

  3 dan silika........................................ VI-4

  Pabrik Pembuatan Butiraldehid dari Propena dan Gas Campuran Hidrogen-Karbon Monoksida Katalis Rhodium Termodifikasi PPh

Tabel 6.1 Daftar Penggunaan Instrumentasi pada Pra RancanganTabel 4.9 Panas pada Cooler (E-401) ........................................................... IV-5Tabel 4.8 Panas pada Cooler (E-402) ........................................................... IV-4Tabel 4.6 Panas pada Kondensor (K-303) .................................................... IV-4Tabel 1.1 Data Statistik Kebutuhan Dunia akan Butiraldehid .......................... I-2Tabel 4.5 Panas pada Heater (E-301) ........................................................... IV-3Tabel 4.4 Panas pada Cooler (E-201) ........................................................... IV-3Tabel 4.3 Panas pada Reaktor (R-101) ......................................................... IV-2Tabel 4.2 Panas pada vaporizer (FE-101) ..................................................... IV-1Tabel 4.1 Panas pada Heater (E-101) ........................................................... IV-1Tabel 3.5 Neraca Massa Reboiler ..................................................................III-2Tabel 3.4 Neraca Massa Kondensor ..............................................................III-2Tabel 3.3 Neraca Massa Kolom Distilasi I ....................................................III-2Tabel 3.2 Neraca Massa Vertical Knockout Drum .........................................III-1Tabel 3.1 Neraca Massa Reaktor ...................................................................III-1Tabel 2.2 Perbedaan dari Penggunaan Katalis Coblat dan Rodium ............... II-14Tabel 2.1 Perbandingan Sifat n-butiraldehid dan i-butiraldehid .................... II-11Tabel 8.1 Perincian Luas Tanah ................................................................. VIII-8Tabel 9.2 Jumlah Karyawan dan Kualifikasinya......................................... IX-11Tabel 9.3 Perincian Gaji Karyawan ............................................................ IX-12

  Tabel LA.1 Neraca Massa Reaktor ................................................................. LA-4 Tabel LA.2 Neraca Massa Separator Tekanan Tinggi ..................................... LA-5 Tabel LA.3 Neraca Massa Kolom Destilasi I.................................................. LA-7 Tabel LA.4 Tabel Konstanta Antoine ............................................................. LA-8 Tabel LA.5 Suhu Umpan Masuk Kolom Destilasi I ........................................ LA-8 Tabel LA.6 Titik Embun Kolom Destilasi I .................................................... LA-9 Tabel LA.7 Titik Gelembung Kolom Destilasi I ............................................. LA-9 Tabel LA.8 Omega Point Kolom Destilasi I ................................................. LA-10 Tabel LA.9 Perhitungan R Dm ........................................................................ LA-10 Tabel LA.10 Neraca Massa Kondensor Kolom Destilasi I .............................. LA-11 Tabel LA.11 Neraca Massa Reboiler Kolom Destilasi I ................................. LA-13 Tabel LB.1 Kapasitas Panas Gas .................................................................... LB-1 Tabel LB.2 Kapasitas Panas Cairan ............................................................... LB-1 Tabel LB.3 Data Panas Perubahan Fasa Komponen ....................................... LB-2 Tabel LB.4 Data Panas Reaksi Komponen ..................................................... LB-2 Tabel LB.5 Data Panas Air ............................................................................ LB-2 Tabel LB.6 Data Panas Steam ........................................................................ LB-2 Tabel LB.7 Panas Masuk Heater pada Alur 2 ................................................ LB-6 Tabel LB.8 Panas Keluar Heater pada Alur 4 ................................................ LB-6 Tabel LB.9 Panas pada vaporizer (V-101) ..................................................... LB-9 Tabel LB.10 Panas masuk alur 3 .....................................................................LB-11 Tabel LB.11 Energi Panas masuk alur 4..........................................................LB-12 Tabel LB.12 Panas keluar alur 5 .....................................................................LB-14 Tabel LB.13 Panas pada Cooler I (E-201).......................................................LB-18 Tabel LB.14 Panas masuk heater E-301 pada alur 7 .......................................LB-20 Tabel LB.15 Panas keluar heater H-201 pada alur 9 .......................................LB-21 Tabel LB.16 Perhitungan Neraca Panas masuk Destilasi .................................LB-23 Tabel LB.17 Perhitungan Neraca Panas keluar di Destilat ...............................LB-23 Tabel LB.18 Perhitungan Neraca Panas keluar di Bottom ................................LB-24

  Tabel LB.20 Perhitungan Neraca Panas di puncak kolom distilasi ..................LB-25 Tabel LB.21 Panas pada Cooler II (E-402) .....................................................LB-27 Tabel LB.22 Panas pada Cooler III (E-401) ....................................................LB-30 Tabel LE.1 Perincian Harga Bangunan dan Sarana Lainnya ............................ LE-1 Tabel LE.2 Harga Indeks Marshall dan Swift .................................................. LE-3 Tabel LE.3 Estimasi Harga Peralatan Proses ................................................... LE-6 Tabel LE.4 Estimasi Harga Peralatan Utilitas dan Pengolahan Limbah ........... LE-7 Tabel LE.5 Biaya Sarana Transportasi .......................................................... LE-10 Tabel LE.6 Perincian Gaji Pegawai .............................................................. LE-13 Tabel LE.7 Perincian Biaya Kas ................................................................... LE-16 Tabel LE.8 Perincian Modal Kerja................................................................ LE-17 Tabel LE.9 Aturan Depresiasi sesuai UU Republik Indonesia No. 17

  Tahun 2000 ................................................................................ LE-18 Tabel LE.10 Perhitungan Biaya Depresiasi sesuai UU RI No. 17 Tahun 2000 ........................................................................................... LE-19 Tabel LE.11 Perhitungan Internal Rate of Return (IRR) ................................. LE-27