commit to user i
TUGAS AKHIR
PRARANCANGAN PABRIK VINIL ASETAT DARI ETILENA, ASAM ASETAT, DAN OKSIGEN
KAPASITAS 60.000 TON/ TAHUN
OLEH :
ESA NUR SHOHIH NIM. I 0514017
MUHAMAD IQBAL PUTRA NIM. I 0514036
PROGRAM STUDI SARJANA TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA
2018
commit to user ii
LEMBAR PENGESAHAN TUGAS AKHIR
PRARANCANGAN PABRIK VINIL ASETAT DARI ETILENA, ASAM ASETAT, DAN OKSIGEN
KAPASITAS 60.000 TON/ TAHUN
Oleh :
Esa Nur Shohih I0514017
Muhamad Iqbal Putra I0514036
Pembimbing II
Dr. Margono, S.T., M.T.
NIP. 196811071997021001
Pembimbing I
Anatta Wahyu Budiman, S.T., Ph.D.
NIP. 1988110420161001
Dipertahankan di depan tim penguji:
1. Inayati, S.T., M.T., Ph.D.
NIP. 197108291999032001
2. Dr. Sunu Herwi Pranolo, S.T., M.Sc.
NIP. 196903161998021001
1. ...
2. ...
Disahkan,
Kepala Program Studi Sarjana Teknik Kimia FT UNS
Dr. Margono, S.T., M.T.
NIP. 1968110071997021001
commit to user iii
LEMBAR KONSULTASI TUGAS AKHIR
Nama NIM
1. Esa Nur Shohih I 0514017
2. Muhamad Iqbal Putra I 0514036
Judul Tugas Akhir : Prarancangan Pabrik Vinil Asetat dari Etilena, Asam Asetat, dan Oksigen Kapasitas 60.000 Ton/Tahun
Tanggal mulai pembimbingan : ...
Pembimbing I : Anatta Wahyu Budiman, S.T., Ph.D.
Pembimbing II : Dr. Margono, S.T., M.T.
No. Tanggal Konsultasi Paraf
Ket.
Pemb. I Pemb. II
Jumlah konsultasi dengan masing-masing pembimbing minimal sebanyak 8 kali untuk dapat dinyatakan selesai.
Dinyatakan selesai Tanggal :
Pembimbing I Pembimbing II
Anatta Wahyu Budiman, S.T., Ph.D. Dr. Margono, S.T., M.T.
commit to user iv
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis haturkan kepada Allah SWT., karena limpahan rahmat dan hidayah-Nya, penulis dapat menyelesaikan penyusunan laporan tugas akhir dengan judul “Prarancangan Pabrik Vinil Asetat dari Etilena, Asam Asetat, dan Oksigen dengan Kapasitas 60.000 Ton/ Tahun”. Dalam penyusunan tugas akhir ini penulis memperoleh banyak bantuan baik berupa dukungan moral maupun material dari berbagai pihak. Oleh karena itu sudah sepantasnya penulis mengucapkan terima kasih kepada :
1. Kedua orang tua dan keluarga tercinta.
2. Dr. Margono, S.T., M.T., selaku Kepala Program Studi Sarjana Teknik Kimia FT UNS dan dosen pembimbing II tugas akhir.
3. Anatta Wahyu Budiman, S.T., Ph.D. selaku dosen pembimbing I tugas akhir.
4. Dr. Sperisa Distantina, S.T., M.T. dan Dr. Eng. Agus Purwanto, S.T., M.T.
selaku dosen pembimbing akademik.
5. Segenap sivitas akademika Teknik Kimia FT UNS dan teman-teman penulis, yang turut membantu dalam penyusunan laporan tugas akhir ini, yang tidak dapat disebutkan satu persatu.
Akhir kata penulis mengucapkan semoga laporan tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi penulis dan pembaca sekalian. Apabila ada kesalahan dalam penyusunan tugas akhir ini, penulis mohon maaf. Kritik dan saran penulis harapkan demi perbaikan laporan yang akan datang.
Surakarta, Juni 2018
Penulis
commit to user v DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ... i
HALAMAN PENGESAHAN ... ii
LEMBAR KONSULTASI ... iii
KATA PENGANTAR ... iv
DAFTAR ISI ... v
DAFTAR TABEL ... vii
DAFTAR GAMBAR ... x
INTISARI ... xi
BAB I PENDAHULUAN ... 1
1.1. Latar Belakang Pendirian Pabrik ... 1
1.2. Penentuan Kapasitas Pabrik ... 2
1.2.1. Kebutuhan Vinil Asetat ... 2
1.2.2. Kapasitas Pabrik yang Sudah Ada ... 3
1.2.3. Ketersediaan Bahan Baku ... 4
1.3. Pemilihan Lokasi Pabrik ... 5
1.3.1. Faktor Primer ... 5
1.3.2. Faktor Sekunder ... 6
1.4. Tinjauan Pustaka ... 8
1.4.1. Macam- Macam Proses ... 8
1.4.2. Alasan Pemilihan Proses ... 9
1.4.3. Kegunaan Vinil Asetat ... 11
1.4.4. Sifat Fisik dan Kimia ... 11
1.4.5. Tinjauan Proses secara Umum ... 15
BAB II DESKRIPSI PROSES ... 16
2.1. Spesifikasi Bahan Baku dan Produk ... 16
2.1.1. Spesifikasi Bahan Baku ... 16
2.1.2. Spesifikasi Produk ... 17
2.2. Konsep Proses ... 17
2.2.1. Dasar Reaksi ... 17
commit to user vi
2.2.2. Mekanisme Reaksi ... 17
2.2.3. Kondisi Operasi ... 18
2.2.4. Tinjauan Termodinamika ... 19
2.2.5. Tinjauan Kinetika ... 22
2.3. Diagram Alir dan Tahapan Proses ... 24
2.3.1. Diagram Alir Kualitatif ... 24
2.3.2. Diagram Alir Kuantitatif ... 24
2.3.3. Diagram Alir Proses ... 24
2.3.4. Tahapan Proses ... 28
2.4. Neraca Massa dan Neraca Panas Total ... 29
2.4.1. Neraca Massa Total ... 28
2.4.2. Neraca Panas Total ... 28
2.5. Tata Letak Pabrik dan Peralatan Proses ... 30
2.5.1. Tata Letak Pabrik ... 30
2.5.2. Tata Letak Peralatan Proses ... 32
BAB III SPESIFIKASI PERALATAN PROSES ... 33
3.1. Spesifikasi Alat Utama ... 30
3.2. Spesifikasi Alat Pendukung ... 35
BAB IV UNIT PENDUKUNG DAN LABORATORIUM ... 43
5.1. Unit Pendukung Proses ... 43
5.1.1. Unit Pengadaan Air ... 44
5.1.2. Unit Pengadaan Steam ... 50
5.1.3. Unit Pengadaan Udara Tekan ... 51
5.1.4. Unit Pengadaan Listrik ... 51
5.1.5. Unit Pengadaan Bahan Bakar ... 55
5.2. Laboratorium ... 55
5.2.1. Laboratorium Fisik ... 57
5.2.2. Laboratorium Analitik ... 57
5.2.3. Laboratorium Penelitian dan Pengembangan ... 57
5.2.4. Analisa Air ... 58
5.3. Unit Pengolahan Limbah ... 58
commit to user vii
BAB V MANAJEMEN PERUSAHAAN ... 60
5.1. Bentuk Perusahaan ... 60
5.2. Struktur Organisasi ... 60
5.3. Tugas dan Wewenang ... 62
5.4. Pembagian Jam Kerja Karyawan ... 62
5.5. Status Karyawan dan Sistem Upah ... 63
5.6. Keselamatan dan Kesehatan Kerja ... 66
5.6.1. Keselamatan Kerja ... 66
5.6.2. Kesehatan Kerja ... 67
BAB VI ANALISA EKONOMI ... 68
6.1. Penaksiran Harga ... 68
6.2. Dasar Perhitungan ... 69
6.3. Penentuan Total Capital Cost (TCI) ... 69
6.3.1. Modal Tetap (Fixed Capital Investment) ... 70
6.3.2. Modal Kerja (Working Capital Investment) ... 71
6.3.3. Total Capital Investment (TCI) ... 71
6.4. Biaya Produksi Total (Total Production Cost) ... 71
6.4.1. Manufacturing Cost ... 71
6.4.2. General Expense (GE) ... 72
6.5. Keuntungan Produksi ... 72
6.6. Analisa Kekayaan ... 72
6.6.1. %Profit on Sales (POS) ... 72
6.6.2. %Return on Investment (ROI) ... 73
6.6.3. Pay Out Time (POT) ... 73
6.6.4. Break Event Point (BEP) ... 73
6.6.5. Shut Down Point (SDP) ... 73
6.6.6. Discounted Cash Flow (DCF) ... 73
6.7. Kesimpulan Analisa Kelayakan ... 74 DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
commit to user viii
DAFTAR TABEL
Tabel I-1 Data Impor Vinil Asetat di Indonesia ... 2
Tabel I-2 Kapasitas Pabrik Vinil Asetat yang Sudah Berdiri ... 3
Tabel I-3 Kapasitas Pabrik Vinil Asetat yang Sudah Berdiri ... 4
Tabel I-4 Kelebihan dan Kekurangan Pemilihan Proses Pembuatan Vinil Asetat 10 Tabel II-1 Harga ∆Hfo dan ∆Gfo Masing-Masing Komponen ... 19
Tabel II-2 Nilai Konstanta Kinetika ... 24
Tabel II-3 Neraca Massa Total ... 30
Tabel II-4 Neraca Panas Total ... 30
Tabel II-5 Perincian Luas Tanah Pabrik ... 31
Tabel III-1 Spesifikasi Reaktor ... 33
Tabel III-2 Spesifikasi Menara Distilasi ... 34
Tabel III-3 Spesifikasi Dekanter ... 35
Tabel III-4 Spesifikasi Tangki Penyimpanan ... 37
Tabel III-5 Spesifikasi Vaporizer ... 37
Tabel III-6 Spesifikasi Kondenser ... 38
Tabel III-7 Spesifikasi Reboiler ... 39
Tabel III-8 Spesifikasi Akumulator ... 40
Tabel III-9 Spesifikasi Cooler ... 40
Tabel III-10 Spesifikasi Kompresor ... 41
Tabel III-11 Spesifikasi Pompa ... 41
Tabel IV-1 Kebutuhan Air Pendingin ... 49
Tabel IV-2 Kebutuhan Air untuk Steam ... 49
Tabel IV-3 Kebutuhan Air Konsumsi Umum dan Sanitasi ... 49
Tabel IV-4 Kebutuhan Listrik untuk Keperluan Proses dan Utilitas ... 52
Tabel IV-5 Jumlah Lumen Berdasarkan Luas Bangunan ... 53
Tabel IV-6 Total Kebutuhan Listrik Pabrik ... 54
Tabel V-1 Jadwal Shift Karyawan ... 63
Tabel V-2 Perincian Jabatan dan Gaji Karyawan Non-Shift ... 64
Tabel V-3 Perincian Jabatan dan Gaji Karyawan Shift ... 65
commit to user ix
Tabel VI-1 Indeks Harga Alat ... 68
Tabel VI-2 Modal Tetap ... 70
Tabel VI-3 Modal Kerja ... 71
Tabel VI-4 Direct Manufacturing Cost ... 71
Tabel VI-5 Indirect Manufacturing Cost ... 71
Tabel VI-6 Fixed Manufacturing Cost ... 72
Tabel VI-7 General Expense ... 72
Tabel VI-8 Analisa Kekayaan ... 74
commit to user x
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1-1 Data Impor Vinil Asetat di Indonesia ... 3
Gambar 1-2 Lokasi Pendirian Pabrik ... 7
Gambar 2-1 Diagram Alir Kualitatif ... 25
Gambar 2-2 Diagram Alir Kuantitatif ... 26
Gambar 2-3 Diagram Alir Proses ... 27
Gambar 2-4 Tata Letak Pabrik ... 32
Gambar 2-5 Tata Letak Peralatan Proses ... 32
Gambar 4-1 Diagram Alir Pengolahan Air Waduk ... 47
Gambar 5-1 Struktur Organisasi Perusahaan ... 61
Gambar 6-1 Chemical Engineering Cost Index ... 69
Gambar 6-2 Kurva Analisa Kekayaan ... 75
commit to user xi INTISARI
Esa Nur Shohih, Muhamad Iqbal Putra, 2018, Prarancangan Pabrik Vinil Asetat dari Etilena, Asam Asetat, dan Oksigen Kapasitas 60.000 Ton/Tahun, Program Studi Sarjana Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret, Surakarta
Vinil asetat merupakan salah satu jenis bahan kimia antara yang dipakai dalam pembuatan polivinil asetat, ko-polimer asetat, dan polivinil alkohol. Vinil asetat dihasilkan dari reaksi gas-gas antara etilena, asam asetat, dan oksigen. Untuk memenuhi kebutuhan dalam negeri, maka dirancang pabrik vinil asetat monomer dengan kapasitas 60.000 ton/tahun dengan bahan baku etilena 19.711 ton/tahun, asam asetat 42.783 ton/tahun, dan oksigen 11.284 ton/tahun. Lokasi pendirian pabrik yang dipilih adalah di Cilegon, Banten karena pertimbangan utama yaitu dekat dengan bahan baku, pasar, dan utilitas.
Peralatan utama yang digunakan adalah reaktor, menara distilasi, dan dekanter, serta peralatan pendukung berupa vaporizer, cooler, expander valve, kompresor, dan pompa. Reaktor yang digunakan adalah reaktor fixed bed multitube pada tekanan 10 bar dan temperatur 145oC. Produk keluar reaktor kemudian masuk ke dalam kondenser total untuk memisahkan condensable gas yang meliputi asam asetat, air, dan vinil asetat dari campuran gas keluar dari reaktor. Produk atas kondenser total dialirkan kembali sebagai recycle gas umpan reaktor dengan sebagian dilakukan purging untuk menghilangkan akumulasi karbon dioksida. Hasil bawah kondenser parsial dialirkan ke menara distilasi untuk memurnikan vinil asetat. Hasil atas menara distilasi dialirkan ke dekanter untuk memurnikan produk sampai 99,9% vinil asetat dan hasil bawahnya berupa campuran asam asetat-air dialirkan ke vaporizer untuk diuapkan bersama umpan asam asetat murni sebelum masuk reaktor. Sementara, fraksi berat dari dekanter berupa air, asam asetat, dan sedikit vinil asetat akan diproses di Unit Pengolahan Limbah.
Utilitas terdiri dari unit penyediaan air untuk konsumsi sebanyak 2.904,03 ton/tahun, superheated steam sebanyak 57.305 ton/tahun (P = 6 bar, T = 216oC), air pendingin sebanyak 2.519.430 ton/tahun, udara tekan sebanyak 792.000 m3/tahun, tenaga listrik sebesar 9.237 MWh, bahan bakar batubara sebanyak 12.619 ton/tahun, dan unit pengolahan limbah. Terdapat tiga buah laboratorium, yaitu laboratorium fisik, laboratorium analitik, dan laboratorium penelitian dan pengembangan.
Bentuk perusahaan adalah PT (Perseroan Terbatas), struktur organisasi adalah line and staff. Sistem kerja karyawan berdasarkan pembagian jam kerja yang terdiri dari karyawan shift dan non shift. Pabrik beroperasi selama 24 jam per hari dan 330 hari per tahun. Jumlah kebutuhan tenaga kerja sebanyak 128 orang.
Hasil analisa ekonomi terhadap prarancangan pabrik vinil asetat diperoleh total investasi sebesar Rp 261.053.417.206,00/tahun dan total biaya produksi Rp 616.177.547.663,00/tahun dengan harga etilena Rp 5.099.240,00/ton, asam asetat Rp 1.300.089,00/ton, oksigen Rp 2.149.716,00/ton, dan vinil asetat Rp 11.556.350,00/ton.
Hasil analisa kelayakan menunjukkan ROI sebelum pajak 46,82% dan setelah pajak 37,46%. POT sebelum pajak 21 bulan dan setelah pajak 25 bulan, BEP 45,36%, SDP 29,02%, dan DCF sebesar 35,52%. Berdasarkan analisa ekonomi dapat disimpulkan bahwa pendirian pabrik vinil asetat dengan kapasitas 60.000 ton/tahun layak dipertimbangkan untuk direalisasikan pembangunannya.
