PRARANCANGAN PABRIK VINYL CHLORIDE MONOMER DENGAN PROSES PIROLISIS ETHYLENE DICHLORIDE KAPASITAS 100.000 TON/TAHUN (Perancangan Reaktor Furnace (RE-201))

(1)

ABSTRAK

PRARANCANGAN PABRIK VINYL CHLORIDE MONOMER

DENGAN PROSES PIROLISIS ETHYLENE DICHLORIDE

KAPASITAS 100.000 TON/TAHUN (Perancangan Reaktor Furnace (RE-201))

Oleh

WIRNA YUNITA SARI

Pabrik Vinyl Chloride Monomer berbahan baku Ethylene Dichloride, akan didirikan di Cilegon, Banten. Pabrik ini berdiri dengan mempertimbangkan ketersediaan bahan baku, sarana transportasi yang memadai, tenaga kerja yang mudah didapatkan dan kondisi lingkungan.

Pabrik direncanakan memproduksi Vinyl Chloride Monomer sebanyak 100.000 ton/tahun, dengan waktu operasi 24 jam/hari, 330 hari/tahun. Bahan baku yang digunakan adalah Ethylene Dichloride sebanyak 33.320,3984 kg/jam.

Jumlah karyawan sebanyak 143 orang dengan bentuk perusahaan adalah Perseroan Terbatas (PT) menggunakan struktur organisasi line dan staff.

Dari analisis ekonomi diperoleh:

Fixed Capital Investment (FCI) = Rp 378.833.626.208,-

Working Capital Investment (WCI) = Rp 66.740.262.066 ,-

Total Capital Investment (TCI) = Rp 378.833.626.208,-

Break Even Point (BEP) = 39,94%

Shut Down Point (SDP) = 30,70%

Pay Out Time after Taxes (POT)a = 1,91 tahun Return on Investment after Taxes (ROI)a = 61,06 % Internal Rate Return (IRR) = 37%

Annual Net Profit (Pa) = Rp 217.330.118.516/tahun

(2)

ABSTRACT

PRADESIGN OF VINYL CHLORIDE MONOMER PLANT BY PYROLYSIS PROCESS OF ETHYLENE DICHLORIDE

CAPACITY 100.000 TONS/YEAR (Design Reactor Furnace (RE-201))

By

WIRNA YUNITA SARI

Vinyl Chloride Monomer plant raw material Ethylene Dichloride will plant to be in Cilegon, Banten. Plant was established by considering the availability of raw materials, transportation facilities, readily available labor and environmental conditions.

Plant's production capacity is planned 100.000 tons/year, with operating time of 24 hour/day and 330 working days in a year. The raw materials used are much Ethylene Dichloride 33.320,3984 kg/hr.

Labor needed as many as 143 people with a business entity form Limited Liability Company (PT) with line and staff organizational structure.

From the economic analysis is obtained:

Fixed Capital Investment (FCI) = Rp 378.833.626.208,- Working Capital Investment (WCI) = Rp 66.740.262.066 ,- Total Capital Investment (TCI) = Rp 378.833.626.208,- Break Even Point (BEP) = 39,94%

Shut Down Point (SDP) = 30,70% Pay Out Time after Taxes (POT)a = 1,91 tahun

Return on Investment after Taxes (ROI)a = 61,06 %

Internal Rate Return (IRR) = 37%

Annual Net Profit (Pa) = Rp 217.330.118.516/tahun

(3)

PRARANCANGAN PABRIK

VINYL CHLORIDE MONOMER

DENGAN PROSES PIROLISIS

ETHYLENE DICHLORIDE

KAPASITAS 100.000 TON/TAHUN

(Perancangan Reaktor

Furnace

(RE-201))

Oleh

WIRNA YUNITA SARI

0815041060

(Skripsi)

Sebagai salah satu syarat untuk mencapai gelar

Sarjana Teknik

Pada

Jurusan Teknik Kimia

Fakultas Teknik Universitas Lampung

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS LAMPUNG

(4)

(5)

(6)

(7)

RIWAYAT HIDUP

Penulis dilahirkan di Jakarta pada tanggal 14 Juni 1990, sebagai anak ke empat dari empat bersaudara, dari pasangan Bapak Erwin dan Ibu Ernawati.

Lulus dari Sekolah Dasar Negeri (SDN) di SDN Cipinang Muara 19 Pagi pada tahun 2002, Sekolah Menengah Pertama Negeri (SMPN) di SMPN 202 pada tahun 2005 dan Sekolah Menengah Atas Negeri (SMAN) di SMAN 54 pada tahun 2008.

(8)

Aktif di organisasi BEM-FT Unila sebagai Sekretaris Dinas Pengembangan Sumber Daya Mahasiswa pada tahun 2011-2012. Aktif di organisasi DPM-Universitas sebagai Komisi 3 (Keuangan) pada tahun 2012-2013.

Pada tahun 2012, penulis melakukan Kerja Praktek di PT PINDO DELI PULP AND PAPER MILLS II – UNIT CAUSTIC SODAPLANT, Karawang, Jawa Barat. Pada tahun 2012-2013 melakukan penelitian dengan judul “Pengaruh Penambahan Cairan Rumen pada Pembuatan Biogas Sistem Co Digestion

(9)

Sebuah Karya kecilku....

Dengan segenap hati kupersembahkan tugas akhir ini kepada:

Allah SWT

Atas kehendak-Nya semua ini ada

Atas anugerah-Nya semua ini aku dapatkan

Atas kekuatan dari-Nya aku bisa bertahan.

Orang tuaku sebagai tanda baktiku, terima kasih atas

segalanya,

doa, kasih sayang, pengorbanan, dan keikhlasannya.

Ini hanyalah setitik balasan yang tidak bisa dibandingkan

dengan berjuta-juta pengorbanan dan kasih sayang

yang tidak pernah berakhir.

Kakak-kakakku sebagai tanda sayangku, terimakasih atas

segala dukungan, semangat dan pengorbanan.

Guru-guruku sebagai tanda hormatku,

terima kasih atas ilmu yang telah diberikan.

(10)

MOTTO

“Sesungguhnya bersama kesulitan ada

kemudahan. Maka apabila Engkau telah selesai

(dari sesuatu urusan), tetaplah bekerja keras untuk

urusan yang lain” (Q.S. Al Insyirah : 6

-7).

“Sabar memiliki dua sisi, sisi yang satu adalah

sabar, sisi yang lain adalah bersyukur kepada

Allah SWT

”. (Ibnu Mas’ud)

“Ilmu pengetahuan tanpa agama lumpuh, agama

tanpa ilmu pengetahuan buta”. (Albert Einstein)

Ya, Rabb.. berilah Aku keberanian sehingga Aku

bisa memanjat ke puncak yang paling sulit

sendirian, dan mengubah setiap balok sandungan

menjadi batu pijakan. “Yakinilah, maka Dunia

(11)

SANWACANA

Bismillahirrohmanirrohim

Assalamu’alaikum, wr. wb.

Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT, atas karunia dan rahmatNya, penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini. Shalawat serta salam tak lupa selalu tercurah kepada Nabi Muhammad SAW seorang suri tauladan yang baik bagi seluruh umat.

Tugas akhir ini disusun dalam rangka memenuhi salah satu syarat guna memperoleh derajat kesarjanaan (S-1) di Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Lampung.

Penulis mengucapkan terima kasih serta penghargaan secara khusus kepada : 1. Ibu Sri Ismiyati D.,S.T.,M.Eng., selaku Dosen Pembimbing I.

2. Ibu Dr. Elida Purba, S.T.,M.Sc., selaku Dosen Pembimbing II. 3. Bapak Muhammad Hanif, S.T.,M.T., selaku Dosen Penguji I. 4. Ibu Lia Lismeri, S.T.,M.T., selaku Dosen Penguji II.

Yang telah memberikan ilmu, pengarahan, masukan, bimbingan, kritik dan saran selama penyelesaian tugas akhir. Semoga ilmu yang bermanfaat yang diberikan dapat berguna dikemudian hari.

(12)

1. Kedua orangtua dan kakak-kakak ku yang selalu memberikan doa, ridhonya, cinta semangat, dan bantuan materiil dalam setiap langkah yang penulis jalani. Semoga Allah menggantikan semuanya dengan kemuliaan. Aamiin. 2. Bapak Ir. Azhar, M.T., selaku Ketua Jurusan Teknik Kimia Universitas

Lampung.

3. Seluruh Dosen Teknik Kimia Universitas Lampung dan para staff, atas semua ilmu dan bekal masa depan yang akan selalu bermanfaat.

4. Azlia Metta Yunilasari (Ella), selaku rekan seperjuangan dalam suka dan duka yang telah membantu penulis dalam penyelesaian laporan tugas akhir. Akhirnya perjuangan kita membuahkan hasil yang baik, mari hadapi perjuangan yang sesungguhnya diluar sana.

5. Seluruh teman-teman angkatan 2008, khususnya Annisa Putri, Nina Juliana, Terimakasih atas bantuan semangatnya selama penulis menyelesaikan tugas akhir ini. Angkatan 2008 TEKIM Tetap Semangat.

6. Ibu Ais dan seluruh teman-teman di Kos Annisa, Terimakasih atas bantuan semangatnya, do’a dan persaudaraannya.

7. Semua pihak yang telah membantu dalam penyusunan tugas akhir ini.

Penulis berharap agar skripsi ini dapat diterima dan bermanfaat bagi perkembangan ilmu pengetahuan.

Bandar Lampung, Desember 2014 Penulis,

(13)

DAFTAR ISI

Halaman

DAFTAR ISI ... i

DAFTAR TABEL ... iii

DAFTAR GAMBAR ... vii

I. PENDAHULUAN A. Latar Belakang ... 1

B. Kegunaan Produk ... 3

C. Ketersediaan Bahan Baku ... 3

D. Analisis Pasar ... 4

E. Kapasitas Produksi Pabrik ... 7

F. Penentuan Lokasi Pabrik ... 8

II. DESKRIPSI PROSES A. Jenis-Jenis Proses ... 11

B. Pemilihan Proses ... 13

C. Uraian Proses ... 25

III. SPESIFIKASI BAHAN DAN PRODUK A. Bahan Baku ... 28

B. Produk ... 29

IV. NERACA MASSA DAN ENERGI A. Neraca Massa ... 31

B. Neraca Energi ... 35

V. SPESIFIKASI PERALATAN A. Peralatan Proses ... 40

B. Peralatan Utilitas ... 61

VI. UTILITAS DAN PENGOLAHAN LIMBAH A. Unit Pendukung Proses ... 84

1. Unit Penyediaan Air ... 84

2. Unit Penyedia Steam ... 97

3. Unit Pembangkit Tenaga Listrik. ... 98

(14)

ii

5 Unit Penyedia Udara Tekan. ... 99

B. Pengolahan Limbah ... 99

C. Laboratorium ... 100

D. Instumentasi Dan Pengendalian Proses ... 104

VII. TATA LETAK DAN LOKASI PABRIK A. Lokasi Pabrik ... 107

B. Tata Letak Pabrik ... 111

VIII. SISTEM MANAJEMEN DAN ORGANISASI PERUSAHAAN A. Bentuk Perusahaan ... 119

B. Struktur Organisasi Perusahaan ... 121

C. Tugas dan Wewenang ... 125

D. Status Karyawan dan Sistem Penggajian ... 133

E. Pembagian Jam Kerja Karyawan ... 134

F. Jumlah Tenaga Kerja ... 137

G. Kesejahteraan Karyawan ... 140

IX. INVESTASI DAN EVALUASI EKONOMI A. Investasi ... 146

B. Evaluasi Ekonomi ... 149

C. Angsuran Pinjaman ... 151

D. Discounted Cash Flow ... 152

X. SIMPULAN DAN SARAN A. Simpulan ... 153

B. Saran ... 153 DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN

LAMPIRAN A PERHITUNGAN NERACA MASSA LAMPIRAN B PERHITUNGAN NERACA ENERGI LAMPIRAN C PERHITUNGAN SPESIFIKASI ALAT LAMPIRAN D PERHITUNGAN UTILITAS

(15)

[image:15.595.114.509.242.756.2]

DAFTAR TABEL

Tabel Halaman

1.1. Data Impor VCM di Indonsia ... 4

1.2. Data Konsumsi VCM pada beberapa Industri di Indonesia ... 6

2.1. Harga Bahan Baku dan Produk ... 13

2.2. Data Energi Pembentukan Standar ... 18

2.3. Data Energi Gibbs ... 22

2.2. Perbandingan Proses ... 23

4.1. Neraca Massa Tangki Penyimpanan EDC(TP-101) ... 32

4.2. Neraca Massa Mixed Point (MP-101) ... 32

4.3. Neraca Massa Vaporizer (VP-101) ... 32

4.4. Neraca Massa Reaktor Furnace (RE-201) ... 33

4.5. Neraca Massa Menara Destilasi(MD-301) ... 33

4.6. Neraca Massa Menara Destilasi(MD-302) ... 34

4.7. Neraca Massa Absorber (AB-301) ... 34

4.8. Neraca Energi Mixed Point (MP-101) ... 35

4.9. Neraca Energi Vaporizer (VP-101) ... 35

4.10. Neraca Energi Reaktor Furnace (RE-201) ... 36

4.11. Neraca Energi Expander (EX-201) ... 36

4.12. Neraca Energi Cooler (CO-201) ... 36

4.14. Neraca Energi Condensor (CO-201) ... 37

4.15. Neraca Energi Menara Destilasi(MD-301) ... 37

4.17. Neraca Energi Menara Destilasi(MD-302) ... 38

(16)

iv

4.19. Neraca Energi Expander (EX-302) ... 39

4.20. Neraca Energi Heater (HE-301) ... 39

4.21. Neraca Energi Absorber (AB-301) ... 39

4.22. Neraca Energi Condensor (CD-303) ... 39

5.1. Spesifikasi Tangki Penyimpanan EDC (TP-101) ... 40

5.2. Spesifikasi Tangki Penyimpanan VCM (TP-401) ... 41

5.3. Spesifikasi Tangki Penyimpanan HCl (TP-402) ... 41

5.4. Spesifikasi Vaporizer (VP-101) ... 42

5.5. Spesifikasi Reaktor Furnace (RE-201) ... 42

5.6. Spesifikasi Expander (EX-201) ... 43

5.7. Spesifikasi Cooler (CO-201) ... 44

5.9. Spesifikasi Condensor (CD-202) ... 45

5.10. Spesifikasi Accumulator (AC-201) ... 46

5.11. Spesifikasi Menara Destilasi (MD-301) ... 46

5.12.Spesifikasi Condensor Partial (CD-301) ... 47

5.13. Spesifikasi Separator Drum (SD-301) ... 48

5.14. Spesifikasi Reboiler (RE-301) ... 48

5.15. Spesifikasi Expansion Valve (EV-301) ... 49

5.17. Spesifikasi Menara Destilasi (MD-302) ... 50

5.19. Spesifikasi Accumulator (AC-302) ... 51

5.20. Spesifikasi Reboiler (RB-302) ... 52

5.22. Spesifikasi Expander (EX-302) ... 53

5.23. Spesifikasi Heater (HE-301) ... 53

5.24. Spesifikasi Absorber (AB-301) ... 54

5.27. Spesifikasi Pompa Proses (PP-101) ... 55

(17)

v

5.34. Spesifikasi Membran Reserve Osmosis (MRO-01) ... 61

5.35. Spesifikasi Hot Basin (HB-01) ... 61

5.36. Spesifikasi Cooling Tower (CT-01) ... 61

5.37. Spesifikasi Cold Basin (CB-01) ... 62

5.38. Spesifikasi Cation Exchanger (CE-01) ... 62

5.39. Spesifikasi Anion Exchanger (AE-01) ... 63

5.40. Spesifikasi Daerator (DA-01) ... 63

5.41. Spesifikasi Tangki Penyimpanan Air Filter(TU-01) ... 64

5.42. Spesifikasi Tangki Penyimpanan Air Domestik(TU-02) ... 65

5.43. Spesifikasi Tangki Air Kondensat(TU-03) ... 65

5.44. Spesifikasi Tangki Air Demin(TU-04) ... 66

5.45. Spesifikasi Tangki Penyimpanan Klorin(TI-01) ... 67

5.46. Spesifikasi Tangki Dispersant (TI-02) ... 67

5.47. Spesifikasi Inhibitor (TI-03) ... 68

5.48. Spesifikasi Tangki Penyimpanan Asam Sulfat(TI-04) ... 69

5.49. Spesifikasi Tangki Penyimpanan Soda Kaustik(TI-05) ... 69

5.50. Spesifikasi Tangki Hidrazin(TI-06) ... 70

5.51. Spesifikasi Pompa Utilitas (PU-01) ... 71

(18)

vi

5.65. Spesifikasi Pompa Injeksi (PI-01) ... 78

5.71. Spesifikasi Boiler (BO-01)... 81

5.72. Spesifikasi Compressor (CP-01) ... 81

5.73. SpesifikasiTangki Penyimpanan Brine (TP-01) ... 82

5.74. Spesifikasi Compressor (CP-02) ... 82

5.75.Spesifikasi Condensor (CD-01) ... 82

5.76.SpesifikasiTangki Penyimpanan BBM (TB-01) ... 83

6.1. Air untuk Keperluan Umum ... 85

6.2. Peralatan yang Membutuhkan Air Pendingin ... 87

6.3. Peralatan yang Membutuhkan Steam ... 91

6.4. Kebutuhan Air Pabrik ... 93

6.5. Tingkatan Kebutuhan Informasi dan Sistem Pengendalian ... 105

6.6. Pengendalian Variabel Utama Proses ... 106

7.1. Pemilihan Lokasi Pabrik ... 107

8.1. Jadwal Kerja Masing-Masing Regu ... 136

8.2. Jumlah Operator Berdasarkan Jenis Alat ... 138

8.3. Penggolongan Jumlah Tenaga Kerja ... 139

9.1. Fixed Capital Investment ... 147

9.2. Manufacturing Cost ... 148

9.3. General Expenses ... 149

(19)

[image:19.595.123.511.261.428.2]

DAFTAR GAMBAR

Gambar Halaman

1.1.Kebutuhan ImporVCM ... 5

1.2. Konsumsi VCM ... 6

7.1. Peta Lokasi Pabrik ... 108

7.2. Tata Letak Pabrik ... 115

7.3. Tata Letak Alat Proses ... 118

8.1. Struktur Organisasi Perusahaan ... 124

9.1. Grafik Analisa Ekonomi ... 151

(20)

Prarancangan Pabrik Vinyl Chloride Monomer dengan Proses Pirolisis Ethylene Dichloride Kapasitas 100.000 ton/tahun

X. SIMPULAN DAN SARAN

A. Simpulan

Berdasarkan hasil analisis ekonomi yang telah dilakukan terhadap Prarancangan Pabrik Vinyl Chloride Monomer (VCM) dengan kapasitas 100.000 ton per tahun dapat diambil kesimpulan sebagai berikut:

1. Percent Return on Investment (ROI) sesudah pajak sebesar 61,06%. 2. Pay Out Time (POT) sesudah pajak 1,91 tahun.

3. Break Even Point (BEP) sesudah pajak adalah 39,94% dimana syarat umum pabrik di Indonesia adalah 30-60%

4. Shut Down Point (SDP) sesudah pajak adalah 30,70%, yakni batasan kapasitas produksi sehingga pabrik harus berhenti berproduksi karena merugi.

4. Discounted Cash Flow Rate of Return (DCF) sesudah pajak adalah 37 %, lebih besar dari suku bunga bank saat ini, sehingga investor akan lebih memilih untuk menanamkan modalnya ke pabrik ini daripada ke bank.

B. Saran

(21)

DAFTAR PUSTAKA

Alibaba. 2013. Tersedia di http://www.alibaba.com. Diakses tanggal 19 September 2013.

Bisnis. 2013. Tersedia di http://www.bisnis.com. Diakses tanggal 19 September 2013.

Brown.G.George., 1950. Unit Operation 6ed. Wiley&Sons, USA.

Brownell.L.E. and Young.E.H., 1959. Process Equipment Design 3ed. John Wiley & Sons, New York.

Coulson.J.M. and Ricardson.J.F., 1983. Chemical Engineering vol 6. Pergamon Press Inc, New York.

Datacon. 2013. Tersedia di http://www.datacon.co.id. Diakses tanggal 19 September 2013.

Data.un. 2013. Tersedia di http://www.data.un.org. Diakses tanggal 18 September 2013.

Dimian, A. 2008. Chemical Process Design : Computer-Aided Case Studies.

WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim

Evans, F.L., 1980. “Equipment Design Handbook”, Vol. 1, 2nd ed., Gulf Publishing Co., Houston.

Fogler.A.H.Scott, 1999. Elements of Chemical Reaction Engineering. Prentice Hall International Inc, New Jersey.

Geankoplis.Christie.J., 1993. Transport Processes and unit Operation 3th ed. Allyn & Bacon Inc, New Jersey.

Himmeblau.David., 1996. Basic Principles and Calculation in Chemical Engineering. Prentice Hall Inc, New Jersey.

Icis. 2013. Tersedia di http://www.icis.com. Diakses tanggal 19 September 2013. Karassik, Igor J., Dkk. 2011. Pump Handbook, 3rd Edition. Mcgraw-Hill Co. New

York.

(22)

Kirk, R.E and Othmer, D.F., 2006. “Encyclopedia of Chemical Technologi”, 4nd ed., vol. 17., John Wiley and Sons Inc., New York.

Lakshmanan, A., Rooney, W.C., Biegler, L.T., 1997. “A case study for reactor network synthesis: the vinyl chloride process”. Computers and Chemical Engineering,vol. 23, 479–495

Levenspiel.O., 1972. Chemical Reaction Engineering 2nd edition. John Wiley and Sons Inc, New York.

Matches. 2014. Tersedia di http://www.matches.com. Diakses tanggal 25 September 2014.

McCabe.W.L. and Smith.J.C., 1985. Operasi Teknik Kimia. Erlangga, Jakarta. MSDS PT Asahimas Chemical. 2013. Tersedia di http://www.asc.co.id. Diakses

tanggal 19 September 2013.

Perry.R.H. and Green.D., 1997. Perry’s Chemical Engineer Handbook 7th ed. McGraw-Hill Book Company, New York.

Peter.M.S. and Timmerhause.K.D., 1991. Plant Design an Economic for Chemical Engineering 3ed. McGraww-Hill Book Company, New York. Powell, S.T., 1954. “Water Conditioning for Industry”. Mc Graw Hill Book

Company, New York.

Rase, H.F. and Barrow, M.H., 1957. “Project Engineering of Process Plants”,

John Wiley and Sons, Inc., New York.

Smith.J.M. and Van Ness.H.C., 1975, Introduction to Chemical Engineering Thermodynamics 3ed. McGraww-Hill Inc, New York.

Treyball.R.E., 1983. Mass Transfer Operation 3ed. McGraw-Hill Book Company, New York.

Ulmann, 2007. “Ulmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry”. VCH

Verlagsgesell Scahft, Wanheim, Germany.

Ulrich.G.D., 1984. A Guide to Chemical Engineering Process Design and Economics. John Wiley & Sons Inc, New York.

Wallas. S.M., 1988. Chemical Process Equipment. Butterworth Publishers, Stoneham USA.