TUGAS PRARANCANGAN PABRIK PRARANCANGAN PABRIK ETANOLAMIN Prarancangan Pabrik Etanolamin Dari Etilen Oksida Dan Amoniak Kapasitas 114.000 Ton/Tahun.

(1)

TUGAS PRARANCANGAN PABRIK

PRARANCANGAN PABRIK ETANOLAMIN

DARI ETILEN OKSIDA DAN AMONIAK

KAPASITAS 114.000 TON/TAHUN

Disusun sebagai Salah Satu Syarat untuk Memperoleh Gelar Kesarjanaan Strata 1 Fakultas Teknik

Universitas Muhammadiyah Surakarta

Oleh :

Yunianto Tri Nugroho D 500 120 025

Dosen Pembimbing :

1. M. Mujiburohman, S.T., M.T., PhD. 2. Ir. Nur Hidayati, MT, PhD.

JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA

(2)

(3)

(4)

iv

MOTTO

“

Dan orang mukmin yang paling sempurna Imanya adalah mereka yang paling

baik Akhlaknya “.

(HR. Ahmad)

Sesungguhnya jiwa itu bagaikan kaca, dan akal pikiran, bagaikan lampunya

dan hikmah (kebijakan) Allah bagaikan minyaknya, dan jika ia padam kamu

menjadi mati

(Ibnu Sina)

“

Sesungguhnya Allah tidak akan merubah nasib suatu kaum sehingga

mere

ka merubah nasib mereka sendiri”

(QS : 13. 11)

“Karena sesungguhnya sesudah kesulitan ada dua kemudahan”

(QS. Al Insyirah : 5-6)

“Manusia lebih suka dihancurkan dengan

pujian daripada dibangun dengan

(5)

v

INTISARI

Pabrik etanolamin dengan bahan baku etilen oksida dan amoniak direncanakan didirikan di kawasan industri Cilegon, Banten dengan kapasitas produksi 114.000 ton/tahun pada tahun 2020. Pembuatan etanolamin dilakukan menggunakan reaktor alir pipa dioperasikan secara non isotermal. Secara termodinamika reaksi tidak dapat berbalik dan eksotermis. Reaksi berlangsung pada suhu (52-55)oC dan tekana 3 atm.

Kebutuhan etilen oksida untuk pabrik ini sebanyak 11.363,636 kg/jam dan amoniak sebanyak 4.393,11 kg/jam. Produk berupa monoetanolamin sebanyak 7.637,4289 kg/jam, dietanolamin sebanyak 5.037,7793 kg/jam, trietanolamin sebanyak 1.839,6985 kg/jam. Utilitas pendukung proses meliputi penyediaan air sebanyak 283.087,186 kg/jam yang diperoleh dari air sungai Cidanau, kebutuhan

steam sebanyak 52.462,957 kg/jam yang diperoleh dari boiler dengan bahan baku

fuel oil sebanyak 1,13 m3/jam. Kebutuhan udara tekan sebanyak 500 kg/jam dan kebutuhan listrik diperoleh dari PLN dan generator sebesar 450 kW dengan kebutuhan bahan bakar sebanyak 0,0591 m3/jam.

Pabrik direncanakan beroprasi selama 330 hari pertahun dengan jumlah karyawan 120 orang, modal tetap sebesar Rp 506.955.694.146,46 per tahun. Modal kerja sebesar Rp 2.325.115.108.959,42 per tahun. Setelah dipotong pajak keuntungan mencapai Rp 179.916.025.765,57 per tahun. Percent return on investment (ROI)

(6)

vi

ABSTRACT

Ethanolamine factory with raw materials of ethylene oxide and ammonia

is planned to be established at industrial zones in Cilegon, Banten, with a

production capacity of 114,000 tonnes/year by 2020. The production of

ethanolamine is carried out in a plug flow reactor operated non-isothermally.

Thermodynamically the reaction is irreversible and exothermic. The reaction

undergoes at a temperature range of (52-55)° C, and pressure of 3 atm.

The plant needs etylene oxide as much as 11363.636 kg/hour and

ammonia as much as 4393.11 kg/hour. The products consist of monoetanolamin

as much as 7637.4289 kg/hour, diethanolamine as much as 5037.7793 kg/hour,

and triethanolamine as much as 1839.6985 kg/hour. The support utilities includes

water supply as much as 283,087.186 kg/h obtained from Cidanau river, steam

demand as much as 52462.957 kg/h produced from the boiler with oil fuel as

much as 1.13 m3/h. The need of compressed air is 500 kg/h and the electricity is

supplied from the PLN supported a generator of 450 kW with usingg fuel as much

as 0.0591 m3/h.

The plant is operated for 330 days a year, and employs 120 people with

a fixed capital of Rp506,955,694,146.00 per year, and working capital of

Rp2.325.115.108.959.00 per year. The profit after tax can reach to

Rp179,916,025,765.00 per year. The Return on Investment (ROI) before tax is

44.36% and 35.49% after tax. The Pay Out Time (POT) before tax is 1.82 years

and 2.2 years after tax. The Break Even Point (BEP) is 40.27%, the Shut Down

Point (SDP) is 24.16%, and the Internal Rate of Return (IRR) is 39.3%.

Considering these economical parameters, where high risk parameters are

fulfilled the plant is feasible to set up.

Keywords: ammonia, ethylene oxide, monoetanolamin, diethanolamine,

(7)

vii KATA PENGANTAR

Bismillahirrohmanirrohim,

Segala puji hanya untuk Allah, Rabb semesta alam. Rabb yang telah mempermudah segala urusan dan persoalan. Rabb yang telah menunjukan hidayah islam dan menancapkan iman di lubuk hati yang paling dalam.

Shalawat dan salam untuk Rosulullah SAW, pemimpin umat dan teladan yang terbaik. Rosul yang memiliki akhlak luar biasa terpuji, yang benar-benar dapat dipercaya. Semoga shalawat dan salam juga tercurahkan pada keluarga Nabi, sahabat, sahabiyah, tabiin dan seluruh kaum muslimin.

Tugas Prarancangan Pabrik ini merupakan syarat wajib yang harus ditempuh mahasiswa Program Studi Teknik Kimia S-1 Universitas Muhammadiyah Surakarta untuk menuntaskan program studi yang kami tempuh. Tugas Prarancangan Pabrik sangat banyak memberi manfaat kepada saya dalam hal akademis maupun non-akademis. Dalam hal akademis, saya lebih memperdalam lagi cara pehitungan dalam perancangan yang sudah diajarkan di bangku perkuliahan. Kalau untuk non-akademis, saya lebih mengerti rasa sabar, tidak mudah menyerah dan terus semangat untuk menyelesaikannya.

Dalam penyusunan laporan prarancangan pabrik kimia ini, saya banyak mendapat bantuan dari berbagai pihak, baik moril maupun materiil. Oleh sebab itu kami ingi mengucapkan banyak terima kasih kepada:

1. Kedua orang tua dan keluarga saya yang senantiasa memberikan dukungan berupa limpahan semangat, doa dan materi.

2. Bapak Rois Fatoni, ST, M.Sc, Ph.D. selaku Kaprodi Teknik Kimia Universitas Muhammadiyah Surakarta.

3. Kepada bapak Dr. M. Mujiburahman ST, MT. selaku dosen pembimbing satu dan ibu Ir. Nur Hidayati MT, PhD. Selaku dosen pembimbing kedua.

(8)

viii Suneo, Ringga dan teman-teman angkatan 2012 yang selalu membantu secara langsung maupun tidak langsung.

5. Serta seluruh pihak yang telah membantu menyusun laporan ini.

Saya menyadari laporan hasil penelitian ini tidaklah sempurna, apabila nantinya terdapat kekeliruan dalam penulisan laporan ini saya sangat mengharapkan kritik dan saran yang membangun dari berbagai pihak demi tercapainya kebaikan kita semua.

Akhir kata semoga laporan kerja praktek lapangan ini dapat memberikan banyak manfaat bagi kita semua.

Surakarta, 9 Januari 2017

(9)

ix

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ... i

HALAMAN PENGESAHAN ... ii

PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR ... iii

MOTTO ... iv

1.1.Latar Belakang Pendirian Pabrik... 1

1.2.Kapasitas Pabrik ... 2

1.2.1. Data impor produk ... 2

1.2.2. Ketersediaan bahan baku ... 4

1.2.3. Kapasitas minimal pabrik etanolamin ... 4

1.3.Penentuan Lokasi Pabrik ... 6

1.3.1. Faktor primer ... 6

1.3.2. Faktor sekunder ... 7

1.4.Tinjauan Pustaka ... 8

1.4.1. Kegunaan produk ... 10

1.4.2. Sifat Fisika dan Sifat Kimia Bahan Baku dan Produk ... 11

BAB II. DISKRIPSI PROSES ... 14

2.1.Spesifikasi Bahan Baku dan Produk ... 14

2.1.1. Spesifikasi bahan baku ... 14

2.1.2. Spesifikasi produk ... 14

2.2.Konsep Proses ... 15

2.2.1. Kondisi operasi ... 15

2.2.2. Mekanisme reaksi ... 15

(10)

x

2.2.4. Konstanta kecepatan reaksi ... 17

2.2.5. Langkah Proses ... 18

2.2.5.1. Persiapan bahan baku ... ……..18

2.2.5.2. Proses pembentukan ... ……..19

2.2.5.3. Pemurnian produk ...19

2.3.Neraca Massa dan Neraca Panas ... 20

2.3.1. Neraca massa ... 20

2.3.2. Neraca panas ... 23

2.4.Tata Letak Pabrik dan Peralatan... 31

2.4.1. Tata letak pabrik ... 31

2.4.2. Tata letak peralatan ... 35

BAB III. SPESIFIKASI PERALATAN PROSES ... 37

BAB IV. UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM ... 58

4.1.Unit Pendukung Proses ... 58

4.1.1. Unit penyediaan dan pengolahan air ... 59

4.2. Spesifikasi Alat Utilitas ... 67

4.3. Kebutuhan Air ... 76

4.4. Unit Penyedia Steam ... 77

4.5. Unit Penyedia Listrik... 78

4.6. Unit Penyedia Bahan Bakar ... 80

4.7. Unit Penyedia Udara Tekan ... 81

4.8. Unit Pengolahan Limbah ... 82

4.9. Laboratorium ... 82

4.9.1. Tugas laboratorium ... 83

4.10. Keselamatan dan Kesehatan Kerja ... 84

BAB V. MANAJEMEN PERUSAHAAN ... 85

5.1. Bentuk Perusahaan ... 85

5.2. Struktur Organisasi ... 86

5.3. Tugas dan Wewenang ... 90

5.3.1. Pemegang saham ... 90

(11)

xi

5.3.3. Dewan direksi ... 90

5.3.4. Staf ahli ... 91

5.3.5. Kepala bagian ... 92

5.3.6. Kepala seksi... 95

5.4. Pembagian Jam Kerja Karyawan ... 95

5.5.1. Karyawan non shift... 96

5.5.2. Karyawan shift... 97

5.5. Penentuan Jumlah Karyawan Proses ... 97

5.6. Sistem Kepegawaian dan Upah ... 98

5.7. Penggolongan Jabatan, Jumlah Karyawan dan Gaji ... 99

5.8. Kesejahteraan Sosial Karyawan ... 101

5.9. Kesehatan dan Keselematan Kerja ... 103

5.10. Manajemen Produksi ... 104

BAB VI. ANALISIS EKONOMI ... 107

BAB VII. KESIMPULAN ... 120

DAFTAR PUSTAKA ... 121

(12)

xii

DAFTAR TABEL

Tabel 1.1. Data statistik impor etanolamin di indonesia ... 3

Tabel 1.2. Data Pabrik Etanolamin di Dunia ... 5

Tabel 2.1. Harga ∆H0 f Komponen Reaksi 1 ... 16

Tabel 2.2. Harga ∆G0 f Komponen Reaksi 1 ... 16

Tabel 2.3. Neraca Massa Overall ... 21

Tabel 2.4. Neraca massa di sekitar reaktor (R-01) ... 21

Tabel 2.5. Neraca massa di sekitar stripper (H-201) ... 22

Tabel 2.6. Neraca massa di sekitar menara distilasi (D-301) ... 22

Tabel 2.7. Neraca massa di sekitar menara distilasi (D-402) ... 23

Tabel 2.8. Neraca Panas Overall ... 24

Tabel 2.9. Neraca panas di sekitar heat exchanger (E-103) ... 25

Tabel 2.10. Neraca panas di sekitar expansion valve (G-106) ... 25

Tabel 2.11. Neraca panas di sekitar heat exchanger (E-107) ... 26

Tabel 2.12. Neraca panas di sekitar reaktor (R-101) ... 26

Tabel 2.13. Neraca panas di sekitar expansion valve (G-102) ... 27

Tabel 2.14 Neraca panas di sekitar stripper (H-201) ... 27

Tabel 2.17. Neraca panas di sekitar menara distilasi (D-301) ... 29

Tabel 2.18. Neraca panas di sekitar cooler (E-305) ... 29

Tabel 2.19 Neraca panas di sekitar menara distilasi (D-401) ... 30

Tabel 2.22. Perincian luas tanah bangunan pabrik ... 33

Tabel 4.1. Data Kebutuhan Air Pendingin ... 76

Tabel 4.2. Daftar kebutuhan steam ... 76

Tabel 4.3. Daftar kebutuhan air sanitasi... 76

Tabel 4.4. Konsumsi Listrik untuk Keperluan Proses... 78

(13)

xiii

Tabel 5.1. Jadwal kerja untuk setiap regu ... 97

Tabel 5.2.. Perincian golongan,kualifikasi,jumlah dan gaji karyawan ... 99

Tabel. 6.1. Cost Index Chemical Plant ... 108

Tabel. 6.2. Cost Index Chemical Plant pada tahun 2016-2020 ... 109

Tabel 6.3. Total Fixed Capital Investment ... 113

Tabel 6.4. Working Capital ... 113

Tabel 6.5. Manufacturing Cost ... 114

Tabel 6.6. General Expenses ... 114

Tabel 6.7 Fixed Cost ... 116

Tabel 6.8 Variable Cost ... 116

Tabel 6.9. Regulated Cost ... 117

(14)

xiv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1. Grafik Impor Etanolamin Di Indonesia ... 4

Gambar 2.1. Tata Letak Pabrik ... 34

Gambar 4.1. Diagram Alir Utilitas ... 66

Gambar 5.1. Struktur Organisasi Perusahaan ... 89

Gambar 6.1. Grafik Hubungan Tahun Vs Cost Index ... 109