prarancangan pabrik resin fenolik jenis resole dari …digilib.unila.ac.id/61763/20/3. skripsi full...

52
PRARANCANGAN PABRIK RESIN FENOLIK JENIS RESOLE DARI FENOL DAN FORMALDEHIDA DENGAN KAPASITAS 25.000 TON/TAHUN ( Skripsi ) Oleh ERISKI PRAWIRA JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS LAMPUNG BANDAR LAMPUNG 2018

Upload: others

Post on 14-Sep-2020

12 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: PRARANCANGAN PABRIK RESIN FENOLIK JENIS RESOLE DARI …digilib.unila.ac.id/61763/20/3. SKRIPSI FULL TANPA BAB PEMBAHAS… · Resin fenolik jenis resole merupakan resin sintetik yang

PRARANCANGAN PABRIK RESIN FENOLIK JENIS

RESOLE DARI FENOL DAN FORMALDEHIDA DENGAN

KAPASITAS 25.000 TON/TAHUN

( Skripsi )

Oleh

ERISKI PRAWIRA

JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS LAMPUNG

BANDAR LAMPUNG

2018

Page 2: PRARANCANGAN PABRIK RESIN FENOLIK JENIS RESOLE DARI …digilib.unila.ac.id/61763/20/3. SKRIPSI FULL TANPA BAB PEMBAHAS… · Resin fenolik jenis resole merupakan resin sintetik yang

ABSTRACT

MANUFACTURE OF PHENOLIC RESINS TYPE RESOLE FROM

PHENOL AND FORMALDEHYDE CAPASITY 25.000 TONS/YEARS

(Design of Adsorber 301 (AD-301))

By

Eriski Prawira

Resole type phenolic resins are synthetic resins produced by reacting phenol and

formaldehyde using base catalyst. Resole resins can be used as raw material in the

manufacturing industry of heat resistant coatings, the plastic goods industry, the

panel board industry, and adhesive industry.

The planned plant production capacity is 25.000 tons/year with 330 working days

in 1 year. The location of the plant is planned to be established in the area of Java

Integrated Industrial Port Estate, Gresik regency, east java province. The

workforce needed is 141 people with the form of a Limited Liability Company (PT)

led by a Managing Director who is assisted by the Director of Engineering &

General with line and staff organizational structure.

From financial annalyze:

Fixed Capital Investment (FCI) = Rp 259.064.773.212

Working Capital Investment (WCI) = Rp 45.717.312.920

Total Capital Investment (TCI) = Rp 304.782.086.131

Break Even Point (BEP) = 39,97%

Shut Down Point (SDP) = 23,56%

Pay Out Time before taxes (POT)b = 4,04 tahun

Pay Out Time after taxes (POT)a = 4,59 tahun

Return on Investment before taxes (ROI)b = 12,54%

Return on Investment after taxes (ROI)a = 10,04%

Discounted Cash Flow (DCF) = 15,01%

From the economic analysis that has been carried out on the design of this phenolic

resins factory, the establishment of this plant deserves further study, because it has

good profit potential and good prospects.

Page 3: PRARANCANGAN PABRIK RESIN FENOLIK JENIS RESOLE DARI …digilib.unila.ac.id/61763/20/3. SKRIPSI FULL TANPA BAB PEMBAHAS… · Resin fenolik jenis resole merupakan resin sintetik yang

ABSTRAK

PRARANCANGAN PABRIK RESIN FENOLIK JENIS RESOLE DARI

FENOL DAN FORMALDEHIDA DENGAN KAPASITAS 25.000

TON/TAHUN

(Tugas Khusus Perancangan Adsorber 301 (AD-301))

Oleh

Eriski Prawira

Resin fenolik jenis resole merupakan resin sintetik yang dihasilkan dengan

mereaksikan fenol dan formaldehida dengan menggunakan katalis basa. Resin

resole dapat digunakan sebagai bahan baku pada industri pembuatan pelapis tahan

panas, industri barang plastik, industri papan panel, dan industri bahan perekat.

Kapasitas produksi pabrik yang direncanakan sebesar 25.000 ton/tahun dengan 330

hari kerja dalam 1 tahun. Lokasi pabrik direncanakan didirikan di daerah Java

Integrated Industrial Port Estate, Kabupaten Gresik, Provinsi Jawa Timur. Tenaga

kerja yang dibutuhkan sebanyak 141 orang dengan bentuk badan usaha Perseroan

Terbatas (PT) yang dipimpin oleh seorang Direktur Utama yang dibantu oleh

Direktur Teknik & Produksi dan Direktur Keuangan & Umum dengan struktur

organisasi line and staff.

Dari analisis ekonomi diperoleh:

Fixed Capital Investment (FCI) = Rp 259.064.773.212

Working Capital Investment (WCI) = Rp 45.717.312.920

Total Capital Investment (TCI) = Rp 304.782.086.131

Break Even Point (BEP) = 39,97%

Shut Down Point (SDP) = 23,56%

Pay Out Time before taxes (POT)b = 4,04 tahun

Pay Out Time after taxes (POT)a = 4,59 tahun

Return on Investment before taxes (ROI)b = 12,54%

Return on Investment after taxes (ROI)a = 10,04%

Discounted Cash Flow (DCF) = 15,01%

Dari analisa ekonomi yang telah dilakukan terhadap prarancangan pabrik resin

fenolik ini, maka pendirian pabrik ini layak untuk dikaji lebih lanjut, karena

memiliki potensi keuntungan dan prospek yang cukup baik.

Page 4: PRARANCANGAN PABRIK RESIN FENOLIK JENIS RESOLE DARI …digilib.unila.ac.id/61763/20/3. SKRIPSI FULL TANPA BAB PEMBAHAS… · Resin fenolik jenis resole merupakan resin sintetik yang

PRARANCANGAN PABRIK RESIN FENOLIK

JENIS RESOLE DARI FENOL DAN FORMALDEHIDA

DENGAN KAPASITAS 25.000 TON/TAHUN

(Tugas Khusus Perancangan Adsorber 301 (AD - 301))

Oleh

ERISKI PRAWIRA

1115041015

(Skripsi)

Sebagai salah satu syarat untuk mencapai gelar

Sarjana Teknik

Pada

Jurusan Teknik Kimia

Fakultas Teknik Universitas Lampung

JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS LAMPUNG

BANDAR LAMPUNG

2018

Page 5: PRARANCANGAN PABRIK RESIN FENOLIK JENIS RESOLE DARI …digilib.unila.ac.id/61763/20/3. SKRIPSI FULL TANPA BAB PEMBAHAS… · Resin fenolik jenis resole merupakan resin sintetik yang

Scanned with CamScanner

Page 6: PRARANCANGAN PABRIK RESIN FENOLIK JENIS RESOLE DARI …digilib.unila.ac.id/61763/20/3. SKRIPSI FULL TANPA BAB PEMBAHAS… · Resin fenolik jenis resole merupakan resin sintetik yang

Scanned with CamScanner

Page 7: PRARANCANGAN PABRIK RESIN FENOLIK JENIS RESOLE DARI …digilib.unila.ac.id/61763/20/3. SKRIPSI FULL TANPA BAB PEMBAHAS… · Resin fenolik jenis resole merupakan resin sintetik yang

Scanned with CamScanner

Page 8: PRARANCANGAN PABRIK RESIN FENOLIK JENIS RESOLE DARI …digilib.unila.ac.id/61763/20/3. SKRIPSI FULL TANPA BAB PEMBAHAS… · Resin fenolik jenis resole merupakan resin sintetik yang

RIWAYAT HIDUP

Penulis dilahirkan di Curup tanggal 06 September 1993, anak

keempat dari 4 bersaudara, dari pasangan Bapak Aris

Munawari dan Ibu Firda Fitri.

Penulis menyelesaikan pendidikan Sekolah Dasar

di SDN 1 Labuhan Dalam pada tahun 2005, Sekolah

Menengah Pertama Negeri 19 Bandar Lampung pada tahun

2008, dan Sekolah Menengah Atas Negeri 13 Bandar

Lampung pada tahun 2011.

Pada bulan Agustus 2011, penulis terdaftar sebagai mahasiswa jurusan Teknik

Kimia Fakultas Teknik Universitas Lampung melalui jalur Ujian Mandiri. Selama

masa perkuliahan, penulis aktif dalam beberapa organisasi kemahasiswaan,

diantaranya Himpunan Mahasiwa Teknik Kimia (HIMATEMIA) sebagai staf

departemen Minat Bakat periode 2011/2012 hingga 2013/2014.

Pada bulan Januari 2015, penulis melaksanakan Kerja Praktik di PT. Pertamina

Plaju Palembang dengan Tugas Khusus Optimasi Cooler. Pada tahun 2015, penulis

juga melakukan penelitian dengan judul “Penentuan Konsentrasi H2SO4 Terbaik

Pada Aktivasi Zeolit Alam Sebagai Adsorben Gas CO2 Dalam Proses Pemurnian

Biogas.” Serta pada tahun 2018, penulis juga melaksanakan Kerja Praktik di PT.

LDC Indonesia, Way Lunik, Panjang, Bandar Lampung dengan Tugas Khusus

Optimasi Kinerja Kolom Presstripper (PR 731).

Page 9: PRARANCANGAN PABRIK RESIN FENOLIK JENIS RESOLE DARI …digilib.unila.ac.id/61763/20/3. SKRIPSI FULL TANPA BAB PEMBAHAS… · Resin fenolik jenis resole merupakan resin sintetik yang

Motto Dan Persembahan

“Jangan menjelaskan tentang dirimu kepada siapapun, karna yang menyukaimu

tidak butuh itu, dan yang membencimu tidak percaya itu”

-(Ali Bin Abi Thalib)-

“Semua akan terlihat tidak mungkin sampai kau selesai melakukannya

-(Nelson Mandela)-

“Hidup itu butuh keseimbangan, seperti layaknya pesawat membutuhkan sayap

kiri dan sayap kanan. Dalam hidup, sayap kanan adalah iman dan taqwa, sayap

kiri adalah ilmu dan teknologi. Kuasai keduanya agar bisa terbang tinggi”

-(BJ Habibie)-

Page 10: PRARANCANGAN PABRIK RESIN FENOLIK JENIS RESOLE DARI …digilib.unila.ac.id/61763/20/3. SKRIPSI FULL TANPA BAB PEMBAHAS… · Resin fenolik jenis resole merupakan resin sintetik yang

Sebuah Karya

Ku persembahkan dengan sepenuh hati untuk :

Allah S.W.T hanya dengan berkat Rahmat dan Ridho-Nya aku dapat

menyelesaikan karyaku ini

Kedua Orang Tuaku atas pengorbanan yang tak akan pernah terganti

yang sudah tak terhitung jumlahnya, terima kasih atas do’a, kasih

sayang, dan pengorbanan selama ini

Kakak dan Keluarga Besarku, terima kasih atas do’a, harapan, dan

dukungan selama ini

Sahabat-sahabatku, terima kasih telah menjadi bagian,

penyemangat dan saksi cerita dalam karyaku ini, semoga suatu saat

nanti kita akan bertemu lagi dengan cerita-cerita kesuksesan kita

Civitas Akademik Jurusan Teknik Kimia Universitas Lampung,

terima kasih atas semua ilmu yang telah diberikan , semoga senantiasa

berevolusi untuk menghasilkan generasi-generasi akademisi yang lebih

baik serta ditunjang dengan akreditasi yang lebih tinggi

Page 11: PRARANCANGAN PABRIK RESIN FENOLIK JENIS RESOLE DARI …digilib.unila.ac.id/61763/20/3. SKRIPSI FULL TANPA BAB PEMBAHAS… · Resin fenolik jenis resole merupakan resin sintetik yang

SANWACANA

Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah S.W.T yang telah memberikan

banyak kenikmatan dan segalanya yang membuat penulis dapat menyelesaikan

tugas akhir yang berjudul “Prarancangan Pabrik Resin Fenolik Jenis Resole Dari

Fenol Dan Formaldehida dengan kapasitas 25.000 ton/tahun” dengan baik.

Tugas akhir ini disusun dalam rangka memenuhi salah satu persyaratan untuk

memperoleh derajat ke sarjanaan (Strata-1) di Jurusan Teknik Kimia Fakultas

Teknik Universitas Lampung.

Penyusunan tugas akhir ini tidak lepas dari bantuan dan dukungan moral maupun

spritual dari berbagai pihak. Oleh karena itu, penulis mengucapkan terima kasih

kepada :

1. Bapak Ir. Azhar, M.T., sebagai Ketua Jurusan Teknik Kimia yang telah

memberikan bantuan untuk kelancaran proses belajar selama di kampus.

2. Ibu Simparmin Br. G, S.T., M.T., sebagai dosen pembimbing I dan Bapak

Darmansyah, S.T., M.T. sebagai dosen pembimbing II atas segala ilmu,

nasehat, motivasi, kritik, saran dan segalanya dalam pengerjaan tugas akhir

ini.

3. Ibu Dr. Lilis Hermida, S.T., M.Sc., dan Ibu Yuli Darni, S.T., M.T. sebagai

dosen penguji, terimakasih atas segala ilmu, kritikan, saran, nasehat dan

koreksi terhadap tugas akhir saya, sehingga menjadi suatu karya yang lebih

baik lagi.

4. Kedua Orangtua. Terima kasih banyak sudah berkorban segalanya sehingga

bisa menjadi seorang Sarjana. Terima kasih untuk do’a dan support yang

tiada henti..

5. Kakak-kakakku, terima kasih untuk terus menunggu wisuda adiknya yang

kemudian selalu membangkitkan semangat untuk kembali menyelesaikan

kuliah ini.

Page 12: PRARANCANGAN PABRIK RESIN FENOLIK JENIS RESOLE DARI …digilib.unila.ac.id/61763/20/3. SKRIPSI FULL TANPA BAB PEMBAHAS… · Resin fenolik jenis resole merupakan resin sintetik yang

6. Aryanto teman seperjuangan dari botak, semangat terus tetap yakin untuk

masa depan yang akan lebih baik dan tetap menjadi teman yang apa adanya.

7. Serly Putri Feryani, terimakasih atas segala bantuannya. Tetap semangat

dan pantang menyerah.

8. PES squad (Andy, Bima, Dicky, Hilin, Koni) terimakasih atas semangatnya

kepada penulis dalam segala hal.

9. Teman-temanku angkatan 2011 semuanya. Terimakasih banyak atas segala

bantuannya dalam segi apapun itu.

10. BUI (Candra, Sakha, Ipal, Rio, Fahmi, DLL) terimakasih bantuannya

terutama bantuan printernya.

11. Adik-adik tingkatku yang selalu mendukung dan membantu, semoga Allah

selalu memudahkan jalan kalian menuju S.T! Aamiin.

Akhir kata, semoga karya terbaik penulis ini dapat bermanfaat dan berguna bagi

para pembacanya. Aamiin.

Bandar Lampung, 18 Februari 2020

Penulis,

Eriski Prawira

1115041015

Page 13: PRARANCANGAN PABRIK RESIN FENOLIK JENIS RESOLE DARI …digilib.unila.ac.id/61763/20/3. SKRIPSI FULL TANPA BAB PEMBAHAS… · Resin fenolik jenis resole merupakan resin sintetik yang

DAFTAR ISI

Halaman

COVER ............................................................................................................ i

ABSTRACT ..................................................................................................... ii

ABSTRAK .................................................................................................... iii

COVER DALAM .......................................................................................... iv

HALAMAN PERSETUJUAN .......................................................................v

HALAMAN PENGESAHAN ....................................................................... vi

PERNYATAAN ............................................................................................ vii

RIWAYAT HIDUP ..................................................................................... viii

MOTTO DAN PERSEMBAHAN ................................................................ ix

SEBUAH KARYA ...........................................................................................x

SANWACANA .............................................................................................. xi

DAFTAR ISI ................................................................................................ xiii

DAFTAR TABEL ..................................................................................... xvii

DAFTAR GAMBAR ................................................................................... xxi

Page 14: PRARANCANGAN PABRIK RESIN FENOLIK JENIS RESOLE DARI …digilib.unila.ac.id/61763/20/3. SKRIPSI FULL TANPA BAB PEMBAHAS… · Resin fenolik jenis resole merupakan resin sintetik yang

xvi

BAB I PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang ....................................................................................... 1

1.2. Kapasitas Perancangan ........................................................................... 2

1.3. Lokasi Pabrik ......................................................................................... 6

BAB II URAIAN PROSES

2.1. Dasar Reaksi Proses Pembuatan Resin Fenolik Jenis Resole ................. 9

2.2. Mekanisme Reaksi .................................................................................. 9

2.3. Pemilihan Proses .................................................................................... 11

2.4. Uraian Proses .......................................................................................... 13

2.5. Ekonomi Potensial .................................................................................. 14

2.6. Tinjauan Kinetika ................................................................................... 16

2.7. Tinjauan Termodinamika........................................................................ 17

BAB III SPESIFIKASI BAHAN BAKU DAN PRODUK

3.1. Bahan Baku ............................................................................................. 21

3.2. Bahan Pembantu .................................................................................... 22

3.3. Produk .................................................................................................... 23

BAB IV NERACA MASSA DAN NERACA ENERGI

4.1. Neraca Massa ......................................................................................... 25

4.2. Neraca Energi ........................................................................................ 26

BAB V SPESIFIKASI PERALATAN PROSES DAN UTILITAS

5.1. Peralatan Proses ..................................................................................... 28

5.2. Peralatan Utilitas .................................................................................... 41

BAB VI UTILITAS DAN PENGOLAHAN LIMBAH

6.1. Kebutuhan Air ........................................................................................ 74

Page 15: PRARANCANGAN PABRIK RESIN FENOLIK JENIS RESOLE DARI …digilib.unila.ac.id/61763/20/3. SKRIPSI FULL TANPA BAB PEMBAHAS… · Resin fenolik jenis resole merupakan resin sintetik yang

xv

6.2. Sistem Penyediaan Steam ....................................................................... 89

6.3. Unit Penyedia Udara Instrumen.............................................................. 91

6.4. Unit Pembangkit Tenaga Listrik ............................................................. 91

6.5. Unit Pengadaan Bahan Bakar ................................................................. 92

6.6. Laboratorium .......................................................................................... 92

6.7. Instrumentasi dan Pengendalian Proses .................................................. 96

6.8. Pengolahan Limbah ................................................................................ 99

BAB VII TATA LETAK DAN LOKASI PABRIK

7.1. Lokasi Pabrik ......................................................................................... 101

7.2. Tata Letak Pabrik ................................................................................... 105

BAB VIII MANAGEMEN DAN ORGANISASI

8.1. Bentuk Perusahaan ................................................................................. 110

8.2. Struktur Organisasi Perusahaan ............................................................. 113

8.3. Tugas dan Wewenang ............................................................................ 114

8.4. Status Karyawan dan Sistem Penggajian ............................................... 122

8.5. Pembagian Jam Kerja Karyawan ........................................................... 123

8.6. Penggolongan Jabatan dan Jumlah Karywan ........................................ 126

8.7. Kesejahteraan Karyawan ....................................................................... 131

BAB IX INVESTASI DAN EVALUASI EKONOMI

9.1. Investasi ................................................................................................. 134

9.2. Evaluasi Ekonomi .................................................................................. 138

9.3. Angsuran Pinjaman ................................................................................ 141

9.4. Discounted Cash Flow (DCF) ............................................................... 141

BAB X KESIMPULAN DAN SARAN

Page 16: PRARANCANGAN PABRIK RESIN FENOLIK JENIS RESOLE DARI …digilib.unila.ac.id/61763/20/3. SKRIPSI FULL TANPA BAB PEMBAHAS… · Resin fenolik jenis resole merupakan resin sintetik yang

xvi

10.1. Kesimpulan ............................................................................................ 143

10.2. Saran ...................................................................................................... 143

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN A

LAMPIRAN B

LAMPIRAN C

LAMPIRAN D

LAMPIRAN E

LAMPIRAN F

Page 17: PRARANCANGAN PABRIK RESIN FENOLIK JENIS RESOLE DARI …digilib.unila.ac.id/61763/20/3. SKRIPSI FULL TANPA BAB PEMBAHAS… · Resin fenolik jenis resole merupakan resin sintetik yang

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 1.1. Data Impor Resin Fenolik Indonesia ................................................. 2

Tabel 1.2. Negara Produsen Resin Fenolik Tahun 2017 .................................... 4

Tabel 1.3. Industri Pengguna Resin Fenolik ..................................................... 5

Tabel 2.1. Fenol Substitusi dan Aplikasi Resin ............................................... 11

Tabel 2.2. Jenis Formaldehida Beserta Kelebihan dan Kekurangan ................ 12

Tabel 2.3. Propertis dari Resin Resole Berdasarkan Katalis Yang Digunakan 13

Tabel 2.4. Data Energi Bebas Gibbs ................................................................ 18

Tabel 2.5. Energi Bebas Gibbs Ikatan .............................................................. 18

Tabel 2.6. Entalpi Pembentukan Standar ......................................................... 19

Tabel 2.7. Entalpi Pembentukan Standar Ikatan ............................................. 19

Tabel 4.1. Neraca Massa pada Reaktor Batch (RE-201) ................................. 25

Tabel 4.2. Neraca Massa pada Adsorber (AD-301) ........................................ 25

Tabel 4.3. Neraca Energi Heater (HE-101) ..................................................... 26

Tabel 4.4. Neraca Energi Heater (HE-102) ..................................................... 26

Tabel 4.5. Neraca Energi Reaktor Batch (RE-201) ......................................... 26

Tabel 4.6. Neraca Energi Cooler (CO-301) .................................................... 27

Tabel 4.7. Neraca Energi Kondensor (CD-201) ............................................... 27

Tabel 5.1. Spesifikasi Storage Tank Fenol (ST–101)....................................... 28

Tabel 5.2. Spesifikasi Storage Tank Formalin (ST-102) .................................. 29

Page 18: PRARANCANGAN PABRIK RESIN FENOLIK JENIS RESOLE DARI …digilib.unila.ac.id/61763/20/3. SKRIPSI FULL TANPA BAB PEMBAHAS… · Resin fenolik jenis resole merupakan resin sintetik yang

xviii

Tabel 5.3. Spesifikasi Solid Storage (SS-103) ................................................. 29

Tabel 5.4. Spesifikasi Holding Tank (SS-401) ................................................. 30

Tabel 5.5. Spesifikasi Reaktor Batch (RE-201) ............................................... 31

Tabel 5.6. Spesifikasi Adsorber (AD-301) ....................................................... 33

Tabel 5.7. Spesifikasi Heater (HE-101) ........................................................... 34

Tabel 5.8. Spesifikasi Heater (HE-102) ........................................................... 35

Tabel 5.9. Spesifikasi Cooler (CO-301) ........................................................... 35

Tabel 5.10. Spesifikasi Kondensor (CD-201) .................................................. 36

Tabel 5.11. Spesifikasi Steam Jet Ejector (SE-201)......................................... 37

Tabel 5.12. Spesifikasi Belt Conveyor (BC-103) ............................................. 38

Tabel 5.13. Spesifikasi Pompa Proses (PP-101) ............................................. 38

Tabel 5.14. Spesifikasi Pompa Proses (PP-102) .............................................. 39

Tabel 5.15. Spesifikasi Pompa Proses (PP-201) .............................................. 40

Tabel 5.16. Spesifikasi Pompa Proses (PP-301) .............................................. 40

Tabel 5.17. Spesifikasi Bak Sedimentasi (BS-501) ......................................... 41

Tabel 5.18. Spesifikasi Tangki Alum (ST–501) ............................................... 41

Tabel 5.19. Spesifikasi Tangki Kaporit (ST–502) .......................................... 42

Tabel 5.20. Spesifikasi Tangki Soda Kaustik (ST– 503) ........................................... 43

Tabel 5.21. Spesifikasi Tangki Air Filter (ST–504) ........................................ 44

Tabel 5.22.Spesifikasi Tangki Asam Sulfat (ST–505) ..................................... 45

Tabel 5.23. Spesifikasi Tangki Dispersant (ST–506) ...................................... 46

Tabel 5.24. Spesifikasi Tangki Inhibitor (ST–507) ......................................... 47

Tabel 5.25. Spesifikasi Tangki Air Kondensat (ST–508) ................................ 48

Tabel 5.26. Spesifikasi Tangki Hidrazin (ST–509) .......................................... 49

Page 19: PRARANCANGAN PABRIK RESIN FENOLIK JENIS RESOLE DARI …digilib.unila.ac.id/61763/20/3. SKRIPSI FULL TANPA BAB PEMBAHAS… · Resin fenolik jenis resole merupakan resin sintetik yang

xix

Tabel 5.27. Spesifikasi Tangki Bahan Bakar (ST–601) .................................. 50

Tabel 5.28. Spesifikasi Clarifier (CL–501) ...................................................... 51

Tabel 5.29. Spesifikasi Sand Filter (SF–501) .................................................. 51

Tabel 5.30. Spesifikasi Cooling Tower (CT–501)............................................ 52

Tabel 5.31. Spesifikasi Cation Exchanger (CE–501) ...................................... 53

Tabel 5.32. Spesifikasi Anion Exchanger (AE–501) ....................................... 54

Tabel 5.33. Spesifikasi Deaerator (DE–501) ................................................... 55

Tabel 5.34. Spesifikasi Boiler (BO–501) ........................................................ 56

Tabel 5.35. Spesifikasi Blower Steam (BS–501) ............................................ 56

Tabel 5.36. Spesifikasi Compressor (CP–601) ............................................... 56

Tabel 5.37. Spesifikasi Generator (GS-601) .................................................... 57

Tabel 5.38. Spesifikasi Pompa Utilitas (PU – 501) ......................................... 57

Tabel 5.39. Spesifikasi Pompa Utilitas (PU – 502) ......................................... 58

Tabel 5.40. Spesifikasi Pompa Utilitas (PU – 503) ......................................... 59

Tabel 5.41. Spesifikasi Pompa Utilitas (PU – 504) ......................................... 59

Tabel 5.42. Spesifikasi Pompa Utilitas (PU – 505) ......................................... 60

Tabel 5.43. Spesifikasi Pompa Utilitas (PU – 506) ......................................... 61

Tabel 5.44. Spesifikasi Pompa Utilitas (PU – 507) ......................................... 61

Tabel 5.45. Spesifikasi Pompa Utilitas (PU – 508) ......................................... 62

Tabel 5.46. Spesifikasi Pompa Utilitas (PU – 509) ......................................... 63

Tabel 5.47. Spesifikasi Pompa Utilitas (PU – 510) ......................................... 64

Tabel 5.48. Spesifikasi Pompa Utilitas (PU – 511) ......................................... 64

Tabel 5.49. Spesifikasi Pompa Utilitas (PU – 512) ......................................... 65

Tabel 5.50. Spesifikasi Pompa Utilitas (PU – 513) ......................................... 66

Page 20: PRARANCANGAN PABRIK RESIN FENOLIK JENIS RESOLE DARI …digilib.unila.ac.id/61763/20/3. SKRIPSI FULL TANPA BAB PEMBAHAS… · Resin fenolik jenis resole merupakan resin sintetik yang

xx

Tabel 5.51. Spesifikasi Pompa Utilitas (PU – 514) ......................................... 67

Tabel 5.52. Spesifikasi Pompa Utilitas (PU – 515) ......................................... 67

Tabel 5.53. Spesifikasi Pompa Utilitas (PU – 516) ......................................... 68

Tabel 5.54. Spesifikasi Pompa Utilitas (PU – 517) ......................................... 69

Tabel 5.55. Spesifikasi Pompa Utilitas (PU – 518) ......................................... 70

Tabel 5.56. Spesifikasi Pompa Utilitas (PU – 519) ......................................... 70

Tabel 5.57. Spesifikasi Pompa Utilitas (PU – 520) ......................................... 71

Tabel 6.1. Kualitas Air Sungai Bengawan Solo .............................................. 74

Tabel 6.2. Kebutuhan Air Pendingin ............................................................... 77

Tabel 6.3. Kebutuhan Air Umpan Boiler ......................................................... 79

Tabel 6.4. Tingkatan Kebutuhan Informasi dan Sistem Pengendalian ............ 97

Tabel 6.5. Pengendalian Variabel Utama Proses ............................................. 98

Tabel 7.1. Perincian Luas Area Pabrik Resin Fenolik ................................... 107

Tabel 8.1. Jadwal Kerja Masing-masing Regu ............................................... 125

Tabel 8.2. Perincian Tingkat Pendidikan ....................................................... 126

Tabel 8.3. Jumlah Operator Berdasarkan Jenis Alat Proses .......................... 128

Tabel 8.4. Jumlah Operator Berdasarkan Jenis Alat Utilitas ......................... 128

Tabel 8.5. Jumlah Karyawan Berdasarkan Jabatan ........................................ 129

Tabel 9.1. Fixed Capital Investment .............................................................. 135

Tabel 9.2. Manufacturing Cost ...................................................................... 136

Tabel 9.3. General Expenses ......................................................................... 138

Tabel 9.4. Minimum Acceptable Persent Return On Investment ................... 139

Tabel 9.5. Acceptable Payout Time Untuk Tingkat Resiko Pabrik ............... 140

Tabel 9.6. Hasil Analisa Kelayakan Ekonomi................................................ 142

Page 21: PRARANCANGAN PABRIK RESIN FENOLIK JENIS RESOLE DARI …digilib.unila.ac.id/61763/20/3. SKRIPSI FULL TANPA BAB PEMBAHAS… · Resin fenolik jenis resole merupakan resin sintetik yang

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 1.1. Grafik Impor Resin Fenolik di Indonesia Selama 2014-2017 . 3

Gambar 2.2. Reaksi Methylolasi ................................................................ 10

Gambar 2.3. Reaksi Pembentukan Rantai Panjang Methylol Phenolic ...... 10

Gambar 2.4. Reaksi Pembentukan Dibenzyl Ether .................................... 10

Gambar 2.5. Reaksi Pembentukan Jembatan Methylene ........................... 10

Gambar 7.1. Peta Lokasi JIIPE ................................................................. 105

Gambar 7.2. Tata Letak Pabrik dan Fasilitas Pendukung......................... 108

Gambar 7.3. Tata Letak Peralatan Proses ................................................. 109

Gambar 8.1. Struktur Organisasi Perusahaan .......................................... 115

Gambar 9.1. Grafik Analisis Ekonomi ..................................................... 141

Gambar 9.2. Kurva Cummulative Cash Flow .......................................... 142

Page 22: PRARANCANGAN PABRIK RESIN FENOLIK JENIS RESOLE DARI …digilib.unila.ac.id/61763/20/3. SKRIPSI FULL TANPA BAB PEMBAHAS… · Resin fenolik jenis resole merupakan resin sintetik yang

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Indonesia saat ini sedang mengalami pertumbuhan yang cukup pesat dalam

sektor Industri, salah satunya pada sektor industri bahan kimia. Kebutuhan

akan berbagai bahan kimia di sektor industri Indonesia semakin meningkat

setiap tahun, dimana salah satu kebutuhan akan bahan kimia yang belum

terpenuhi adalah resin fenolik. Resin fenolik merupakan resin sintetik yang

dibuat dengan cara mereaksikan fenol dan formaldehida dengan

menggunakan katalis asam atau basa.

Resin fenolik memiliki dua tipe tergantung jenis katalis yang digunakan.

Resin fenolik jenis novolak merupakan resin fenolik yang dibuat

menggunakan katalis asam sedangkan resin fenolik jenis resole merupakan

resin fenolik yang dibuat menggunakan katalis basa. Resin fenolik jenis

resole atau resole memiliki sifat yang mirip dengan resin novolak yaitu

keras dan tahan terhadap abrasi, daya tahan panas, korosi, serta hidrolisis air

yang baik. Perbedaan antara novolak dan resole terletak pada sifat

pengerasan resin dimana novolak merupakan resin yang membutuhkan cure

untuk mengeraskan resin sedangkan resole dapat mengeras dengan

Page 23: PRARANCANGAN PABRIK RESIN FENOLIK JENIS RESOLE DARI …digilib.unila.ac.id/61763/20/3. SKRIPSI FULL TANPA BAB PEMBAHAS… · Resin fenolik jenis resole merupakan resin sintetik yang

2

pemanasan. Sifat tersebut menjadikan resole memiliki banyak aplikasi

diantaranya sebagai bahan campuran dalam industri pembuatan pelapis

tahan panas, industri barang plastik, industri papan panel, dan industri bahan

perekat.

Pembangunan pabrik resin fenolik jenis resole ini bertujuan untuk

memenuhi kebutuhan dalam negeri yang semakin meningkat setiap

tahunnya sehingga dapat mengurangi ketergantungan akan impor resin

fenolik dari negara lain.

1.2. Kapasitas Perancangan

Dalam beberapa tahun terakhir terjadi peningkatan akan kebutuhan resin

fenolik di Indonesia dan diperkirakan akan terus terjadi peningkatan karena

terdapat perkembangan pada industri plastik serta bahan perekat. Data

impor resin fenolik ke Indonesia menurut Kementrian Perindustrian

Republik Indonesia pada tahun 2014-2017 dapat dilihat pada tabel berikut.

Tabel 1.1. Data Impor Resin Fenolik Indonesia

Tahun Tahun ke Impor (US$) Impor (ton)

Harga

(US$/kg)

2014 1 42.715.225 13.869,888 3,08

2015 2 38.587.467 12.829,947 3,01

2016 3 44.249.713 14.237,487 3,11

2017 4 44.541.893 20.903,494 2,13

(Sumber : www.data.un.org)

Page 24: PRARANCANGAN PABRIK RESIN FENOLIK JENIS RESOLE DARI …digilib.unila.ac.id/61763/20/3. SKRIPSI FULL TANPA BAB PEMBAHAS… · Resin fenolik jenis resole merupakan resin sintetik yang

3

Berdasarkan data pada tabel 1.1 maka dapat dibuat regresi linier yang

menyatakan hubungan antara tahun dengan jumlah impor resin fenolik.

1.3. Lokasi Pabrik

Gambar 1.1. Grafik Impor Resin Fenolik di Indonesia Selama 2014-2017

Persamaan garis hasil regresi linier yang diperoleh adalah sebagai berikut:

y = 2250x + 9833 .................(1)

Pada tahun 2022 saat pembuatan pabrik resin fenolik, diperkirakan impor

sebanyak (ton/tahun) = 2250(8) + 9833

= 27.833

Sehingga untuk mencukupi kebutuhan resin fenolik di Indonesia pada tahun

ke-8 yaitu tahun 2022 maka kapasitas rancangan pabrik yang akan didirikan

sebesar 25.000 ton/tahun.

y = 2250,8x + 9833,1

R² = 0,6244

12000

13000

14000

15000

16000

17000

18000

19000

20000

21000

22000

1 2 3 4

Kap

asi

tas

imp

or

(ton

)

Tahun ke

Page 25: PRARANCANGAN PABRIK RESIN FENOLIK JENIS RESOLE DARI …digilib.unila.ac.id/61763/20/3. SKRIPSI FULL TANPA BAB PEMBAHAS… · Resin fenolik jenis resole merupakan resin sintetik yang

4

Penentuan kapasitas pabrik resin fenolik juga didasarkan pada kapasitas

produksi resin fenolik di beberapa negara pengekspor resin fenolik terbesar

seperti Amerika Serikat, Jepang, Jerman, Belgia, Korea, Kanada, Britania

Raya dan Irlandia Utara, Portugal, Spanyol, dan Italia. Berikut tabel

produksi resin fenolik di beberapa negara.

Tabel 1.2. Negara Produsen Resin Fenolik Tahun 2017

No Negara Produksi (ton)

1. Amerika Serikat 132.156,525

2. Jerman 99.283,606

3. Belgia 53.755,979

4. Kanada 45.459,345

5. Jepang 43.045,135

6. Spanyol 40.799,717

7. Britania Raya dan Irlandia Utara 36.405,441

8. Portugal 35.813,710

9. Italia 30.173,251

10. Korea 29.286,812

(Sumber : www.data.un.org)

Di Indonesia, industri yang memproduksi resin fenolik adalah:

Nama pabrik : PT Indopherin Jaya

Lokasi : Jalan Brantas KM 1 Probolinggo, Jawa Timur

Kapasitas : 12.000 ton/tahun

Berdiri sejak : Tahun 1996

Page 26: PRARANCANGAN PABRIK RESIN FENOLIK JENIS RESOLE DARI …digilib.unila.ac.id/61763/20/3. SKRIPSI FULL TANPA BAB PEMBAHAS… · Resin fenolik jenis resole merupakan resin sintetik yang

5

Resin fenolik dapat digunakan sebagai bahan baku pada beberapa industri di

Indonesia, diantaranya pada industri pembuatan laminating board, industri

barang plastik dari resin, serta industri lem. Berikut beberapa industri di

Jawa Timur yang dapat menggunakan resin fenolik sebagai bahan baku.

Tabel 1.3. Industri Pengguna Resin Fenolik

No Nama Lokasi Komoditi

1

2

3

4

6

PT. Aneka Rimba

Indonusa

PT. Wood Jatim

Karyajaya

CV. Mustika Bahana

Jaya

CV. Palapa

PT. Sehat Mandiri

Gresik, Jawa

Timur

Sidoharjo, Jawa

Timur

Lumajang, Jawa

Timur

Lumajang, Jawa

Timur

Sidoharjo, Jawa

Timur

Laminating Board

Laminating Board &

Furniture

Laminating Board

Laminating Board

Laminating Board

(Sumber : www.kemenperin.go.id)

Berdasarkan pertimbangan-pertimbangan yang telah disebutkan di atas,

maka dirancang pendirian pabrik resin fenolik jenis resole pada tahun 2022

dengan kapasitas produksi 25.000 ton/tahun. Dengan kapasitas produksi

tersebut diharapkan dapat mencukupi kebutuhan resin fenolik dalam negeri

yang terus meningkat sehingga dapat mengurangi ketergantungan impor

resin fenolik dari negara lain.

Page 27: PRARANCANGAN PABRIK RESIN FENOLIK JENIS RESOLE DARI …digilib.unila.ac.id/61763/20/3. SKRIPSI FULL TANPA BAB PEMBAHAS… · Resin fenolik jenis resole merupakan resin sintetik yang

6

1.3. Lokasi Pabrik

Terdapat beberapa pertimbangan yang perlu diperhatikan dalam penentuan

lokasi pendirian suatu pabrik yang dapat mempengaruhi keberhasilan serta

keberlangsungan kegiatan industri pabrik. Faktor-faktor tersebut diantaranya

ketersediaan bahan baku, transportasi, utilitas, lahan, serta ketersediaan

tenaga kerja. Berdasarkan faktor-faktor tersebut maka dipilih kawasan

industri di daerah Gresik sebaga lokasi pabrik resin fenolik jenis resole yang

akan dibangun dengan pertimbangan-pertimbangan sebagai berikut:

1. Ketersediaan Bahan Baku

Kebutuhan bahan baku fenol dan formaldehida dapat dipenuhi dari

pabrik-pabrik yang berada di daerah Jawa Timur. Fenol dapat diperoleh

dari PT. Kumerindo Kridanusa yang berada di Indramayu dengan

kapasitas produksi 120.000 ton/tahun. Formaldehida dapat diperoleh

dari PT. Arjuna Kimia Utama yang berada di Surabaya dengan kapasitas

24.540 ton/tahun. Sedangkan untuk kebutuhan katalis

hexamethylenetetramine dipenuhi dengan cara mengimpor katalis

Shandong Baovi Energy Technology co., ltd, Tiongkok dengan melalui

jalur laut.

2. Transportasi

Kemudahan transportasi dibutuhkan sebagai penunjang utama dalam

penyediaan bahan baku serta distribusi produk. Kawasan industri Gresik

atau JIIPE memiliki sarana transportasi darat yang sudah baik, dekat

dengan pelabuhan besar yaitu pelabuhan Tanjung Perak, serta bandara

Page 28: PRARANCANGAN PABRIK RESIN FENOLIK JENIS RESOLE DARI …digilib.unila.ac.id/61763/20/3. SKRIPSI FULL TANPA BAB PEMBAHAS… · Resin fenolik jenis resole merupakan resin sintetik yang

7

besar yaitu bandara Juanda. Ketersediaan sarana transportasi darat, laut,

dan udara yang sudah baik dapat dengan mudah menghubungkan Gresik

dengan kota-kota lain sehingga dapat memperlancar penyediaan bahan

baku dan distribusi produk.

3. Unit Pendukung (Utilitas)

Unit pendukung pada operasional pabrik diantaranya air, bahan bakar

dan listrik. Kebutuhan air pada pabrik dapat diperoleh dari beberapa

lokasi sumber air di Jawa Timur seperti Sungai Brantas, Sungai

Bengawan Solo, dan Waduk Gunung Rowo. Kebutuhan bahan bakar

pada pabrik dapat diperoleh dari PT. Pertamina sedangkan untuk

memenuhi kebutuhan listrik pada pabrik dapat diperoleh dengan

memproduksi listrik sendiri atau dari JIIIPE Gresik.

4. Lahan

Meskipun harga tanah di JIIPE Gresik cukup tinggi, namun nilai

investasinya cukup tinggi karena JIIPE Gresik merupakan daerah

kawasan industri yang terus berkembang.

5. Tenaga Kerja

Ketersediaan tenaga kerja di Indonesia tidak sulit diperoleh. Jenjang

pendidikan tenaga kerja yang direkrut juga bervariasi, sesuai dengan

kebutuhan pabrik. Tenaga kerja yang berkualitas dan terampil dapat

diperoleh dari seluruh alumni Universitas di Indonesia sedangkan tenaga

Page 29: PRARANCANGAN PABRIK RESIN FENOLIK JENIS RESOLE DARI …digilib.unila.ac.id/61763/20/3. SKRIPSI FULL TANPA BAB PEMBAHAS… · Resin fenolik jenis resole merupakan resin sintetik yang

8

kerja berpendidikan menengah dan kejuruan dapat diperoleh dari daerah

sekitar pabrik.

6. Karakterisasi Lokasi

Gresik merupakan daerah dengan iklim cuaca yang normal sehingga

tidak rawan terjadi bencana.

7. Perijinan

Lokasi pabrik berada pada daerah khusus untuk kawasan industri di

Gresik sehingga dapat memudahkan perijinan dalam pembangunan

pabrik.

Page 30: PRARANCANGAN PABRIK RESIN FENOLIK JENIS RESOLE DARI …digilib.unila.ac.id/61763/20/3. SKRIPSI FULL TANPA BAB PEMBAHAS… · Resin fenolik jenis resole merupakan resin sintetik yang

BAB II

URAIAN PROSES

2.1. Dasar Reaksi Proses Pembuatan Resin Fenolik Jenis Resole

Resin fenolik jenis resole dibuat dari reaksi polimerisasi fenol dan

formaldehida dengan bantuan katalis basa. Pada pembuatan resin resole,

rasio formaldehida dan fenol yang digunakan yaitu 1,2 : 1 sampai 3,0 : 1

(Kirk & Othmer, 1999). Reaksi polimerisasi kondensasi antara fenol dan

formaldehida dengan bantuan katalis basa digambarkan sebagai berikut:

(katalis basa)

C6H5OH + CH2O [C7H6O]n + H2O

Katalis basa yang umum digunakan dalam reaksi yaitu NaOH, Ca(OH)2,

Ba(OH)2, dan hexamethylenetetramine atau hexa. Rentang konsentasi

(%w/v) katalis yang digunakan biasanya sekitar 1-5% untuk NaOH dan

Ca(OH)2, 3-6% untuk Ba(OH)2, dan 6-12% untuk hexa (Kirk & Othmer,

1999).

2.2. Mekanisme Reaksi

Pembuatan resin resole dari fenol dan formaldehida memiliki tahapan reaksi

sebagai berikut.

Page 31: PRARANCANGAN PABRIK RESIN FENOLIK JENIS RESOLE DARI …digilib.unila.ac.id/61763/20/3. SKRIPSI FULL TANPA BAB PEMBAHAS… · Resin fenolik jenis resole merupakan resin sintetik yang

10

1. Reaksi Adisi

Fenol bereaksi dengan formalin 37% atau methylene glycol sehingga

membentuk methylol phenol.

Gambar 2.2. Reaksi Methylolasi

2. Reaksi Polimerisasi Kondensasi

Gugus methylol phenol lalu bereaksi dengan sesama methylol phenol

membentuk rantai panjang methylol phenolic.

Gambar 2.3. Reaksi Pembentukan Rantai Panjang Methylol Phenolic

Methylol phenolic juga membentuk dibenzyl ether.

Gambar 2.4. Reaksi Pembentukan Dibenzyl Ether

Methylol phenol juga bereaksi dengan fenol dan membentuk jembatan

methylene.

Gambar 2.5. Reaksi Pembentukan Jembatan Methylene

Page 32: PRARANCANGAN PABRIK RESIN FENOLIK JENIS RESOLE DARI …digilib.unila.ac.id/61763/20/3. SKRIPSI FULL TANPA BAB PEMBAHAS… · Resin fenolik jenis resole merupakan resin sintetik yang

11

2.3. Pemilihan Proses

Resin resole dibuat dengan mereaksikan fenol dan formaldehida dengan

menggunakan katalis basa. Resin resole biasanya dibuat dengan rasio molar

formaldehida dan fenol 1,2 : 1 sampai 3,0 : 1. Jika bahan baku yang

digunakan adalah fenol substitusi, maka rasio biasanya 1,2 : 1 sampai 1,8 :

1. Fenol substitusi digunakan untuk menghasilkan produk dengan aplikasi

tertentu

Tabel 2.1. Fenol Substitusi dan Aplikasi Resin

No Fenol substitusi Aplikasi resin

1. cresol (o-, m-, p-) pelapis, pengeras epoksi

2. p-t-butylphenol pelapis, perekat

3. p-octylphenol kertas carbonless, pelapis

4. p-nonylphenol kertas carbonless, pelapis

5. p-phenylphenol kertas carbonless

6. bisphenol A komponen molding, pelapis

7. resorcinol perekat

8. cashew nutshell liquid partikel friksi

(Sumber : Kirk & Othmer, 1999)

Ada beberapa jenis formaldehida yang dapat digunakan dalam pembuatan

resin fenolik. Pada tabel di bawah ini dapat dilihat kelebihan dan

kekurangan masing-masing jenis formaldehida yang dapat digunakan.

Page 33: PRARANCANGAN PABRIK RESIN FENOLIK JENIS RESOLE DARI …digilib.unila.ac.id/61763/20/3. SKRIPSI FULL TANPA BAB PEMBAHAS… · Resin fenolik jenis resole merupakan resin sintetik yang

12

Tabel 2.2. Jenis Formaldehida Berserta Kelebihan dan Kekurangan

Bentuk

Formaldehyde

Kelebihan Kekurangan

Gas Tidak stabil

Formalin 37% Mudah diproses, reaktif,

stabil pada suhu ruangan

Kandungan air tinggi

Formalin 50% Meningkatkan kapasitas Terbentuk asam formiat

dan meningkatkan

temperatur penyimpanan

Para-

Formaldehyde

Meningkatkan kapasitas,

tanpa air

Reaktifitas tinggi dan

berbahaya

Trioxane

Hexamethylene-

tetramine

Tanpa air

Autokatalitik

Biaya tinggi karna butuh

banyak katalis

Inkorporasi amina

(Sumber: Kirk & Othmer, 1999)

Dari tabel di atas maka formaldehida yang dipilih adalah formalin 37%

karena formalin 37% lebih mudah diproses, serta dapat disimpan pada suhu

ruangan.

Katalis basa yang dapat digunakan yaitu natrium hidroksida dan hexa.

Berikut perbandingan produk resin yang dihasilkan dengan menggunakan

natrium hidroksida dan hexa.

Page 34: PRARANCANGAN PABRIK RESIN FENOLIK JENIS RESOLE DARI …digilib.unila.ac.id/61763/20/3. SKRIPSI FULL TANPA BAB PEMBAHAS… · Resin fenolik jenis resole merupakan resin sintetik yang

13

Tabel 2.3. Propertis dari Resin Resole Berdasarkan Katalis Yang Digunakan

Propertis

Katalis

NaOH Hexa

Konsentrasi, pph 3 10

Rasio formaldehida-fenol 2,0 1,5

Kelarutan dalam air, % 100 swells

Fenol, % 6 8

Mn 280 900

Mw 500 3000

Tg, °C 35 47

gel time, s 65 110

(Sumber : Kirk & Othmer, 1999)

Dari tabel di atas maka katalis yang digunakan yaitu hexa dengan

konsentrasi 10% (w/v) karena rasio formaldehida-fenol yang digunakan

lebih kecil, produk resin memiliki berat rata-rata molekul serta berat

molekul polimer yang lebih tinggi, glass temperature yang lebih tinggi,

serta waktu gelasi yang lebih lama jika dibandingkan dengan resin yang

dibuat dengan menggunakan katalis natrium hidroksida

2.4. Uraian Proses

Proses pembuatan resin resole dari fenol dan formalin 37% dibagi menjadi

tiga tahap, yaitu :

Page 35: PRARANCANGAN PABRIK RESIN FENOLIK JENIS RESOLE DARI …digilib.unila.ac.id/61763/20/3. SKRIPSI FULL TANPA BAB PEMBAHAS… · Resin fenolik jenis resole merupakan resin sintetik yang

14

1. Tahap Persiapan Bahan Baku

Fenol dengan kemurnian 99,99% dalam fasa cair dan formalin 37%

dalam fasa cair dialirkan dari tangki penyimpanan masing-masing

menuju ke reaktor dengan rasio fenol-formalin 1 : 1,5 dan diaduk.

Katalis hexa kemudian dimasukkan ke dalam reaktor dengan konsentrasi

10% (w/v).

2. Tahap Reaksi dalam Reaktor

Reaksi antara fenol dan formalin terjadi dalam reaktor batch dalam fasa

cair dan bersifat eksotermis. Pemilihan reaktor batch dengan koil

pendingin karena produk resole harus segera didinginkan untuk

mencegah reaksi termosetting. Reaksi berlangsung selama 1-3 jam

dengan suhu reaksi dijaga pada 80-90°C. Dalam reaktor reaksi yang

terjadi yaitu reaksi polimerisasi kondensasi dan menghasilkan produk

samping berupa air.

3. Tahap Purifikasi

Air yang dihasilkan selama proses reaksi diuapkan dari reaktor lalu

produk resin segera didinginkan pada reaktor untuk mencegah reaksi

polimerisasi berlebih atau gelasi. Resin resole dengan kemurnian 92%

dalam fasa cair kemudian dialirkan ke luar reaktor dan disimpan pada

tangki penyimpanan.

Page 36: PRARANCANGAN PABRIK RESIN FENOLIK JENIS RESOLE DARI …digilib.unila.ac.id/61763/20/3. SKRIPSI FULL TANPA BAB PEMBAHAS… · Resin fenolik jenis resole merupakan resin sintetik yang

15

2.5. Ekonomi Potensial

Reaksi bahan baku fenol dan formalin 37% dan katalis hexa :

Reaksi : C6H5OH + HO(CH2O)H C7H8O2 + H2O

Mula-mula : 1 1,5 - -

Bereaksi : 1 1 1 1

Sisa : - 0,5 1 1

Produk yang terbentuk pada reaksi di atas adalah C7H8O2. Jika pada reaksi

tersebut C7H8O2 yang terbentuk 1 mol, maka:

massa C7H8O2 yang terbentuk = mol resin resole x BM

= 1 mol x 124 g/mol

= 124 g

Berdasarkan perbandingan stoikiometri, maka:

- 1 kmol fenol yang bereaksi = 1 kmol formalin yang bereaksi = 1

kmol resin resole yang terbentuk = 1 kmol air

- Mol fenol yang dibutuhkan 1 kmol = 1 kmol x 94 kg/kmol = 94 kg

- Mol formalin yang dibutuhkan 1,5 kmol = 1,5 kmol x 48 kg/kmol =

72 kg dan yang bereaksi 1 kmol = 1 kmol x 48 kg/kmol = 48 kg

- Perbandingan fenol-formalin : hexa = 1 : 0,1 = 0,1 kmol = 0,1 kmol

x 140 kg/kmol = 14 kg

Harga bahan baku:

Fenol = US$ 1/kg (www.indonesian.alibaba.com)

hexa

Page 37: PRARANCANGAN PABRIK RESIN FENOLIK JENIS RESOLE DARI …digilib.unila.ac.id/61763/20/3. SKRIPSI FULL TANPA BAB PEMBAHAS… · Resin fenolik jenis resole merupakan resin sintetik yang

16

Formalin = US$ 0.29/kg (www.indonesian.alibaba.com)

Hexa = US$ 0.5/kg (www.indonesian.alibaba.com)

Harga produk:

Resin fenolik = US$ 2.13/kg (www.indonesian.alibaba.com)

Jadi dalam sekali reaksi dibutuhkan biaya:

Fenol = US$ 1.6/kg x 94 kg = US$ 94

Formalin = US$ 0.29/kg x 72 kg = US$ 20.88

Hexa = US$ 0.5 /kg x 14 kg = US$ 7

Harga jual produk resin fenolik = US$ 2.13/kg x 124 kg = US$ 264.12

Selisih harga = harga jual produk – biaya bahan baku

= US$ 264.12 – US$ (94 + 20.88 + 7)

= US$ 142.24

Jadi tiap kg produk = US$ 142.24 / 106 kg

= US$ 1.147/kg

Kurs rupiah = Rp 14,433/US$

Keuntungan = US$ 1.147/kg x Rp 14,433/US$

= Rp 16,554.651/kg

Page 38: PRARANCANGAN PABRIK RESIN FENOLIK JENIS RESOLE DARI …digilib.unila.ac.id/61763/20/3. SKRIPSI FULL TANPA BAB PEMBAHAS… · Resin fenolik jenis resole merupakan resin sintetik yang

17

2.6. Tinjauan Kinetika

Ditinjau dari kinetika reaksi antara fenol dan formalin termasuk reaksi orde-

2, irreversibel

Reaksi : C6H5OH + HO(CH2O)H C7H8O2 + H2O

Perbandingan mol umpan fenol terhadap formalin adalah 1 : 1,5 dan

didapatkan berat molekul rata-rata untuk resin resole adalah 900 kg/mol

(Kirk & Othmer, 1999).

Persamaan laju reaksi untuk orde-2

−𝑟𝐴 = 𝑘 . 𝐶𝐴 . 𝐶𝐵

= 𝑘 . 𝐶𝐴𝑂(1 − 𝑋) . 𝐶𝐴𝑂 (𝜃𝐵 −𝑏

𝑎𝑋)

= 𝑘 . 𝐶𝐴𝑂2(1 − 𝑋) . (𝜃𝐵 − 𝑋)

𝑉 = 𝑉𝑜

maka 𝐶𝐴𝑂 = 𝑁𝐴𝑂

𝑉

𝜃𝐵 = 𝐶𝐵𝑂

𝐶𝐴𝑂=

𝑁𝐵𝑂𝑉

𝑁𝐴𝑂𝑉

= 𝑁𝐵𝑂

𝑁𝐴𝑂

𝑁𝐴𝑂 = mol mula-mula umpan fenol

𝑁𝐵𝑂 = mol mula-mula umpan formalin

𝑋 = konversi fenol

2.7. Tinjauan Termodinamika

Reaksi :

C6H5OH + HO(CH2O)H C7H8O2 + H2O

hexa

hexa

Page 39: PRARANCANGAN PABRIK RESIN FENOLIK JENIS RESOLE DARI …digilib.unila.ac.id/61763/20/3. SKRIPSI FULL TANPA BAB PEMBAHAS… · Resin fenolik jenis resole merupakan resin sintetik yang

18

Data energi bebas Gibss pembentukan standar resin resole dan entalpi

pembentukan resole dapat dihitung dengan menggunakan metode

Joback/Reid :

Tabel 2.4. Data Energi Bebas Gibbs

Senyawa ΔGf°

Fenol -32,9400 kJ/mol

Formalin -292,4500 kJ/mol

Air -237,1290 kJ/mol

(Sumber : Yaws, 1999)

Tabel 2.5. Energi Bebas Gibss Ikatan

Ikatan Jumlah ΔGf° ΔGf° ( kJ/mol )

=CH- (ring) 4 11,3000 45,2000

-OH (fenol) 2 -197,3700 -394,7400

-CH2- (non-ring) 1 8,4200 8,4200

=C< (ring) 2 54,0500 162,1500

Total -233,0200

(Sumber : Yaws, 1999)

ΔGf° = ( 53,88 + ∑ ΔGf° ikatan ) kJ/mol

ΔGf° = 53,38 + (-233,0200) = -179,4400 kJ/mol,

Untuk pembentukan resin resole :

ΔGf° = ΔGf° produk

- ΔGf° reaktan

= (-179,4400 + (-237,1290)) – (-32,9400 + (-292,4500)) kJ/mol

= -91,1790 kJ/mol

Page 40: PRARANCANGAN PABRIK RESIN FENOLIK JENIS RESOLE DARI …digilib.unila.ac.id/61763/20/3. SKRIPSI FULL TANPA BAB PEMBAHAS… · Resin fenolik jenis resole merupakan resin sintetik yang

19

Nilai energi Gibbs yang didapat menandakan kelayakan dari reaksi yang

berlangsung. Nilai yang negatif menandakan bahwa reaksi berlangsung

secara spontan dan menggunakan energi yang sedikit sehingga menandakan

reaksi layak untuk dilakukan.

Entalpi pembentukan standar reaksi adalah :

Tabel 2.6. Entalpi Pembentukan Standar

Senyawa ΔHf°

Fenol -96,3600 kJ/mol

Formalin -362,0300 kJ/mol

Air -285,8300 kJ/mol

(Sumber : Yaws, 1999)

Tabel 2.7. Entalpi Pembentukan Standar Ikatan

Ikatan Jumlah ΔHf° ΔHf° ( kJ/mol )

=CH- (ring) 4 2,0900 8,3600

-OH (fenol) 2 -221,6500 -443,3000

-CH2- (non-ring) 1 -20,6400 -20,6400

=C< (ring) 2 46,4300 92,8600

Total -362,7200

(Sumber : Yaws, 1999)

ΔHf° = ( 68,28 + ∑ ΔHf° ikatan ) kJ/mol

= -294,44 kJ/mol

Page 41: PRARANCANGAN PABRIK RESIN FENOLIK JENIS RESOLE DARI …digilib.unila.ac.id/61763/20/3. SKRIPSI FULL TANPA BAB PEMBAHAS… · Resin fenolik jenis resole merupakan resin sintetik yang

20

Maka entalpi pembentukan standar (ΔH°) resin resole :

ΔH° = ΔHf° produk - ΔHf° reaktan

= (-294,4400 + (-285,8300) ) – ((-96,3600) + (-362,0300) )

= -121,88 kJ/mol

Nilai negatif menandakan reaksi bersifat eksotermis.

Energi bebas Gibbs pada suhu reaksi dapat dihitung dengan menggunakan

persamaan berikut :

∆𝐺° = (−∆𝐻°

𝑅[

1

𝑇−

1

𝑇𝑜] 𝑅 𝑇 −

∆𝐺𝑓°

𝑅 𝑇) (Smith et.al., 2001)

dengan :

R = 8,3145 J/mol K

To = 25°C (298,15 K)

T = 80°C (353,15 K)

maka didapat :

∆𝐺° = -22514,4 J/mol K = -22,514 kJ/mol K

Nilai negatif yang didapat menunjukkan bahwa energi bebas Gibbs pada

suhu reaksi berlangsung secara spontan dan menggunakan energi yang

sedikit sehingga menunjukkan reaksi layak dilakukan.

Page 42: PRARANCANGAN PABRIK RESIN FENOLIK JENIS RESOLE DARI …digilib.unila.ac.id/61763/20/3. SKRIPSI FULL TANPA BAB PEMBAHAS… · Resin fenolik jenis resole merupakan resin sintetik yang

BAB III

SPESIFIKASI BAHAN BAKU DAN PRODUK

3.1. Bahan Baku

1. Fenol (Kirk & Othmer, 1999; MSDS)

Nama lain : hydroxybenzene, benzenol, phenyl

alcohol, phenylic acid

Rumus molekul : C6H5OH

Rumus bangun :

Bentuk : cair, bening

Kemurnian : 99,99%

Kadar air : 0,01%

Berat molekul : 94

Titik didih (°C) : 182

Titik leleh (°C) : 40,5

Densitas (g/cm3) : 1,071

Tekanan uap (pada 20°C) : 0,36 mmHg

Kelarutan dalam air : 8 g/100 ml H2O

Page 43: PRARANCANGAN PABRIK RESIN FENOLIK JENIS RESOLE DARI …digilib.unila.ac.id/61763/20/3. SKRIPSI FULL TANPA BAB PEMBAHAS… · Resin fenolik jenis resole merupakan resin sintetik yang

22

2. Formaldehida (Kirk & Othmer 1999, MSDS)

Nama lain : formalin, metanal, methyl aldehyde,

methylene oxide, formic aldehyde

Rumus molekul : CH2O

Rumus bangun :

Bentuk : cair, bening

Kemurnian : 37%

Kadar air : 63%

Berat molekul : 30

Titik didih (oC) : 98

Titik leleh (oC) : -15

Densitas (g/cm3) : 0,888

Tekanan uap (pada 20°C) : 18 mmHg

Kelarutan dalam air : 1 g/mL H2O

3.2. Bahan Pembantu

1. Hexamethylenetetramine (Kirk & Othmer, 1999; MSDS)

Nama lain : methenamine, hexamine, urotropine,

hexamethylenamine

Rumus molekul : C6H12N4

Rumus bangun :

Page 44: PRARANCANGAN PABRIK RESIN FENOLIK JENIS RESOLE DARI …digilib.unila.ac.id/61763/20/3. SKRIPSI FULL TANPA BAB PEMBAHAS… · Resin fenolik jenis resole merupakan resin sintetik yang

23

Bentuk : padat

Berat molekul : 140

Titik leleh (°C) : 280

Tekanan uap (pada 20°C) : 0,003 mmHg

Densitas (g/cm3) : 1,331

3.3. Produk

1. Resole (Kirk & Othmer, 1999)

Nama lain : resole resin, phenolic resin, phenol-

formaldehyde resin

Rumus molekul : C7H8O2

Rumus bangun :

Bentuk : cair

Rasio fenol-formaldehida : 1 : 1,5

Kemurnian : 92%

Impuritas : 8% C6H5OH

Berat molekul : 124

Titik didih (°C) : 238

Densitas (g/cm3) : 1,2

Kelarutan pada air : swells

Page 45: PRARANCANGAN PABRIK RESIN FENOLIK JENIS RESOLE DARI …digilib.unila.ac.id/61763/20/3. SKRIPSI FULL TANPA BAB PEMBAHAS… · Resin fenolik jenis resole merupakan resin sintetik yang

BAB X

KESIMPULAN DAN SARAN

10.1. Kesimpulan

Berdasarkan hasil analisis ekonomi yang telah dilakukan terhadap

prarancangan pabrik resin fenolik jenis resole dari fenol dan formaldehida

dengan kapasitas 25.000 ton per tahun dapat ditarik simpulan sebagai

berikut :

1. Percent Return on Investment (ROI) sesudah pajak adalah 10,04%.

2. Pay Out Time (POT) sesudah pajak adalah 4,59 tahun

3. Break Even Point (BEP) sebesar 39,97% dimana syarat umum pabrik di

Indonesia adalah 30–60% kapasitas produksi dan Shut Down Point

(SDP) sebesar 23,56% dimana syarat umum pabrik di Indonesia adalah

20–30% kapasitas produksi sehingga pabrik masih dapat berproduksi

karena mendapat keuntungan.

10.2. Saran

Pabrik resin fenolik jenis resole dari fenol dan formaldehida dengan

kapasitas 25.000 ton per tahun sebaiknya dikaji lebih lanjut baik dari segi

proses maupun ekonominya.

Page 46: PRARANCANGAN PABRIK RESIN FENOLIK JENIS RESOLE DARI …digilib.unila.ac.id/61763/20/3. SKRIPSI FULL TANPA BAB PEMBAHAS… · Resin fenolik jenis resole merupakan resin sintetik yang

DAFTAR PUSTAKA

Banchero, Julius T., and Walter L. Badger. 1955. Introduction to Chemical

Engineering. McGraw-Hill. New York.

Brown, G. G. 1950. Unit Operation 6th Edition. John Wiley & Sons. New York.

Brownell, L. E. and Young, E. H. 1959. Process Equipment Design 3rd Edition..

John Wiley & Sons. New York.

Chen, Yu, Gong, Zheng-jun, Yang, Shun-sheng and Wang, Dong-mei. 2010.

Study on The Treatment of Formaldehyde Wastewater by Addition

Reaction. International Conference on Challenges in Environmental

Science and Computer Engineering.

Coulson, J. M., and Richardson J. F. 1983. Chemical Engineering Volume 6,

Pergamon Press. New York.

Coulson, J. M., and Richardson J. F. 1989. Chemical Engineering 1st Edition.

Butterworth-Heinemann. Washington.

Page 47: PRARANCANGAN PABRIK RESIN FENOLIK JENIS RESOLE DARI …digilib.unila.ac.id/61763/20/3. SKRIPSI FULL TANPA BAB PEMBAHAS… · Resin fenolik jenis resole merupakan resin sintetik yang

Considine, Douglas M. 1985. Process Instrument and Control Handbook, 3rd

Edition. McGraw-Hill. New York

Degremont. 1991. Water and Environment. Lavoisier. France

Fahid, Rabah Dr. 2012. Water Treatment Lecture 5: Filtration. Environmental

Engineering Departement. Islamic University of Gaza.

Fogler, H. Scott. 1999. Elements of Chemical Reaction Engineering 4th Edition.

Prentice Hall. New Jersey.

Foust, Alas S. 1981. Principles of Unit Operation, 2nd Edition. John Wiley &

Sons. New York.

Geankoplis, Christie. J. 1993. Transport Processes and unit Operation 3rd Edition.

Allyn & Bacon. New Jersey.

Hesse, Herman C. 1959. Process Equipment Design, 7th Edition. D Van

Norstrand. New York.

Himmeblau, David. 1996. Basic Principles and Calculation in Chemical

Engineering. Prentice Hall. New Jersey.

Page 48: PRARANCANGAN PABRIK RESIN FENOLIK JENIS RESOLE DARI …digilib.unila.ac.id/61763/20/3. SKRIPSI FULL TANPA BAB PEMBAHAS… · Resin fenolik jenis resole merupakan resin sintetik yang

Joshi, M. V. 1981. Process Equipment Design. Mc Millan India Limited. New

Delhi.

Kern, Donald Q. 1950. Process Heat Transfer International Edition. McGraw-

Hill. New York.

Kirk, R.E and Othmer, D.F. 1999. Encyclopedia of Chemical Technology, 4th

Edition., Volume 18. John Wiley & Sons. New York.

Ludwig, E. E. 1977. Applied Process Design for Chemical and Petrochemical

Plants, Vol. 1, 2nd Edition. Gulf. Houston.

McCabe, W. L. and Smith, J. C. 1985. Operasi Teknik Kimia. Erlangga. Jakarta.

Megyesy, E.F. 1983. Pressure Vessel Handbook. Pressure Vessel Handbook

Publishing. USA.

Moss, D. 2004. Pressure Vessel Design Manual, 3rd Edition. Elvesier. Boston.

MSDS Phenol.ScienceLab.com, Diakses pada 15 Agustus 2018.

MSDS Formaldehyde 37%.ScienceLab.com, Diakses pada 15 Agustus 2018.

MSDS Hexamethylenetetramine.ScienceLab.com, Diakses pada 15 Agustus 2018.

Page 49: PRARANCANGAN PABRIK RESIN FENOLIK JENIS RESOLE DARI …digilib.unila.ac.id/61763/20/3. SKRIPSI FULL TANPA BAB PEMBAHAS… · Resin fenolik jenis resole merupakan resin sintetik yang

Perry, Robert H., and Green, Don W. 1997. Perry’s Chemical Engineers’

Handbook 7th Edition. McGraw-Hill. New York.

Perry, Robert H., and Green, Don W. 2008. Perry’s Chemical Engineers’

Handbook 8th Edition. McGraw-Hill. New York.

Peters, M. S. and Timmerhause, K. D. 1991. Plant Design an Economic for

Chemical Engineering 3ed Edition. McGraw-Hill. New York.

Peters, M. S., Timmerhause, K. D., and West, R. E. 2002. Plant Design an

Economic for Chemical Engineering 5th Edition. McGraw-Hill Book Co.

New York.

Powell, S. T. 1954. Water Conditioning for Industry. McGraw Hill Book Co. New

York.

Ramadhani, E. 2016. Analisis Pencemaran Kualitas Air Sungai Bengawan Solo

Akibat Limbah Industri di Kecamatan Kebakkramat Kabupaten

Karanganyar. Universitas Muhammadiyah Surakarta. Surakarta.

Rase. 1977. Chemical Reactor Design for Process Plant, Vol. 1st, Principles and

Techniques. John Wiley & Sons. New York

Page 50: PRARANCANGAN PABRIK RESIN FENOLIK JENIS RESOLE DARI …digilib.unila.ac.id/61763/20/3. SKRIPSI FULL TANPA BAB PEMBAHAS… · Resin fenolik jenis resole merupakan resin sintetik yang

Severn, W.H. 1959. Steam, Air and Gases Power 5th Edition. John Wiley & Sons,.

New York.

Smith, J. M., Van Ness, H. C. and Abbott, M. M. 2001. Chemical Engineering

Thermodynamics, 6th Edition. McGraw-Hill. New York.

Treyball, R.E. 1983. Mass Transfer Operation, 3rd Edition. McGraw-Hill. New

York.

Ulrich. G. D., 1984, A Guide to Chemical Engineering Process Design and

Economics. John Wiley & Sons Inc, New York.

UU No. 40 Tahun 2007 tentang Perseroan Terbatas.

UU No. 46 Tahun 2004 tentang Sistem Jaminan Sosial Nasional

UU No. 24 Tahun 2011 tentang Badan Penyelenggaraan Jaminan Sosial

Vilbrandt, F. C. and Dryden, C. E. 1959. Chemical Engineering Plant Design.

McGraw-Hill. New York.

Walas, Stanley M. 1990. Chemical Process Equipment. Butterworth-Heinemann.

Washington.

Page 51: PRARANCANGAN PABRIK RESIN FENOLIK JENIS RESOLE DARI …digilib.unila.ac.id/61763/20/3. SKRIPSI FULL TANPA BAB PEMBAHAS… · Resin fenolik jenis resole merupakan resin sintetik yang

Wang, L. K. 2008. Gravity Thickener, Handbook of Enviromental Engineering,

Vol. 6th. The Humana Press. New Jersey.

Wilson, E. T. 2005. Clarifier Design. McGraw-Hill. London.

Yaws, C. L. 1996. Chemical Properties Handbook, McGraw-Hill. New York

www.beacukai.go.id, Diakses pada 20 Februari 2019.

www.bi.go.id, Diakses pada 18 Maret 2019.

www.chemengonline.com/pci, Diakses pada 20 Februari 2019.

www.data.un.org, Diakses pada 15 Agustus 2018.

www.epa.gov, Diakses pada 8 April 2019.

www.gresikkab.go.id, Diakses pada 20 Februari 2019.

www.icis.com, Diakses pada 20 Februari 2019 pukul 13.45 WIB.

www.indonesian.alibaba.com, Diakses pada 15 Agustus 2018.

www.kemenperin.go.id, Diakses pada 20 Oktober 2018.

Page 52: PRARANCANGAN PABRIK RESIN FENOLIK JENIS RESOLE DARI …digilib.unila.ac.id/61763/20/3. SKRIPSI FULL TANPA BAB PEMBAHAS… · Resin fenolik jenis resole merupakan resin sintetik yang

www.matche.com, Diakses pada 18 Maret 2019.

www.maps.google.co.id, Diakses pada 18 Maret 2019.

www.npfa.org, Diakses pada 8 April 2019

www.peta.bpn.go.id, Diakses pada 18 Maret 2019.

www.water.usgs.gov, Diakses pada 8 April 2019