i
PRARANCANGAN PABRIK ETILEN OKSIDA
DARI ETILEN DENGAN PROSES OKSIDASI
KAPASITAS 150.000 TON/TAHUN
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
Disusun sebagai salah satu syarat menyelesaikan Program Studi Strata I pada Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik
Oleh :
ANDY ISMAIL
D500120065
PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
iv MOTTO
Jangan mudah menyerah pada satu kegagalan, karena keberhasilan berasal dari seberapa banyak kita belajar dari kegagalan.
Carilah jalan menuju ridho Allah maka semua akan mudah dan indah pada waktunya
Berusaha jadi diri sendiri untuk tegar menghadapi semua permasalahan, karena disitu kita bisa mengambil banyak hikmah
v
PERSEMBAHAN
Allah SWT
Puji syukur kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan segala rahmat hidayah dan petunjuk-Nya sehingga penyusun dapat menyelesaikan laporan tugas akhir dengan judul “Pra Rancangan Pabrik Etilen Oksida Proses Oksidasi Kapasitas 150.000 Ton/Tahun”
Kedua Orang Tua
Terimakasih atas kepercayaan, kasih sayang, dan semua doanya sehingga saya dapat menyelesaikan tanggungjawab untuk menyelesaikan gelar sarjana teknik
Sahabat
Nur, Bayu, Suci, Irfani, dan Ringga terimakasih telah memberikan banyak pengalaman hidup selama saya kuliah
Teman Angkatan 2012
vi
KATA PENGANTAR
Assalamu’alaikum Wr. Wb.
Alhamdulillah, Puji syukur kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan segala rahmat hidayah dan petunjuk-Nya sehingga penyusun dapat menyelesaikan laporan tugas akhir dengan judul “Pra Rancangan Pabrik Etilen Oksida Proses Oksidasi Kapasitas 150.000 Ton/Tahun”.
Pra Rancangan pabrik kimia merupakan salah satu syarat yang harus diselesaikan oleh mahasiswa untuk mecapai gelar kesarjanaan jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta. Dalam mengerjakan tugas pra rancangan pabrik kimia ini diharapkan mahasiswa mampu menerapkan teori dan kemampuan yang diperoleh selama kuliah untuk merancang alat proses pabrik kimia serta menganalisa tentang kelayakan ekonomi sebuah pembangunan pabrik kimia.
Penyelesaian laporan tugas akhir prarancangan pabrik ini tidak lepas dari bantuan dan bimbingan serta dorongan dari berbagai pihak. Melalui laporan ini penyusun ingin mengucapkan terima kasih terutama kepada :
1. Kedua orang tua saya yang selalu mendoakan saya, yang dengan sabar dan ikhlas mendidik saya selama ini
2. Bapak Rois Fatoni ST.,Msc.,PhD selaku ketua jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta
3. Bapak Hamid Abdillah S.T.,MT selaku dosen pembimbing I yang telah membimbing dan mengarahkan saya selama mengerjakan tugas akhir 4. Ibu Emi Erawati S.T.,MEng selaku dosen pembimbing II yang telah
membimbing dan mengarahkan saya selama mengerjakan tugas akhir 5. Teman teman Teknik Kimia Angkatan 2012. Serta semua pihak yang telah
membantu menyelesaikan tugas akhir
Hanya Allah yang dapat memberikan balasan kebaikan kepada semua pihak yang telah membantu penyusunan laporan tugas akhir ini. Dalam penyusunan laporan tugas akhir ini, penyusun menyadari adanya keterbatasan dan pengetahuan, oleh karena itu jika ada yang kurang berkenan mohon dimaafkan. Akhir kata besar harapan penyusun agar laporan tugas akhir ini dapat memberikan manfaat bagi siapa saja yang membutuhkannya.
Wassalamu’alaikum Wr. Wb.
Surakarta, Oktober 2016
vii
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ... i
LEMBAR PENGESAHAN ... ii
PERNYATAAN ORIGINALITAS ... iii
MOTTO ... iv
1.1Latar Belakang Pendirian Pabrik ... 1
1.2Kapasitas Rancangan Pabrik ... 1
1.2.1 Proyeksi Kebutuhan Pasar Etilen Oksida. ... 1
1.2.2 Ketersediaan Bahan Baku ... 3
1.2.3 Kapasitas Pabrik yang menguntungkan ... 3
1.3Pemilihan Lokasi Pabrik Etilen Oksida ... 4
1.3.1 Penyediaan Bahan Baku ... 4
1.5.1 Sifat- Sifat Fisis dan Kimia ... 10
BAB II Deskripsi Proses ... 12
2.1 Spesifikasi Bahan Baku dan Produk ... 12
2.2 Langkah Proses ... 13
2.3 Tinjauan Kinetika ... 14
2.4 Tinjauan Termodinamika ... 15
2.5 Kondisi Operasi ... 17
2.6 Neraca Massa ... 18
2.7 Neraca Panas ... 22
2.8 Layout Pabrik dan Peralatan Proses ... 24
viii
2.8.2 Layout Peralatan Proses ... 27
BAB III SPESIFIKASI ALAT ... 29
BAB IV UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM ... 37
4.1 Unit Pendukung Proses ... 37
4.2 Unit Penyedia dan Pengolahan Air ... 37
4.3 Unit Penyedia Steam dan Bahan Bakar ... 38
4.4 Unit Pembangkit dan Penyuplai Listrik ... 39
4.5 Unit Pengolahan Limbah/ Air Buangan ... 39
4.6 Laboratorium ... 39
BAB V MANAJEMEN PERUSAHAAN ... 40
5.1 Bentuk Perusahaan ... 40
5.2 Struktur Organisasi ... 41
5.3 Tugas dan Wewenang ... 42
5.3.1 Pemegang Saham ... 42
5.3.2 Dewan Komisaris ... 42
5.3.3 Direktur dan Wakil Direktur ... 43
5.3.4 Staf Ahli ... 43
5.3.5 Kepala Bagian ... 43
5.3.6 Kepala Bagian Produksi ... 43
5.3.7 Kepala Bagian Teknik ... 44
5.3.8 Kepala Bagian Pemasaran ... 44
5.3.9 Kepala Bagian Keuangan ... 44
5.3.10 Kepala Bagian Umum ... 45
5.3.11 Kepala Seksi ... 45
5.4 Sistem Kepegawaian dan Sistem Gaji ... 46
5.4.1 Karyawan Tetap ... 46
5.4.2 Karyawan Harian ... 46
5.4.3 Karyawan Borongan ... 46
5.5 Pembagian Jam Kerja Karyawan ... 46
5.5.1 Karyawan Shift ... 46
5.5.2 Karyawan non- Shift ... 47
5.6 Perincian Jabatan, Jumlah Karyawan dan Gaji ... 48
5.6.1 Perincian Jabatan ... 48
5.6.2 Perincian Jumlah Karyawan ... 49
5.6.3 Gaji Karyawan ... 50
5.7 Kesehateraan Sosial Karyawan ... 51
5.7.1 Fasilitas K3 ... 51
5.8 Fasilitas Jaminan Tenaga Kerja ... 55
5.9 Manajemen Produksi ... 56
ix
BAB VI ANALISA EKONOMI ... 58
6.1 Penaksiran Harga Peralatan ... 58
6.2 Dasar Perhitungan ... 60
6.3 Capital Investment ... 60
6.4 Fixed Capital Investment ... 60
6.5 Working Capital Investment ... 60
6.6 Manufaturing Cost ... 60
6.7 Direct Cost ... 60
6.8 Indirect Cost ... 61
6.9 Fixed Cost ... 61
6.10 General Expanse ... 61
6.11 Analisa Kelayakan ... 61
6.11.1 Percent Profit on Sales ... 61
6.11.2 Percent Return of Investment ... 61
6.11.3 Pay Out Time ... 62
6.11.4 Break Even Point ... 62
6.11.5 Shut Down Point... 62
6.11.6 Discounted Cash Flow ... 63
6.12 Analisa Kelayakan ... 67
BAB VII KESIMPULAN ... 69
x
DAFTAR TABEL
Tabel 1.1 Data impor Etilen Oksida di Indonesia ... 2
Tabel 1.2 Kapasitas Pabrik yang Sudah Ber-operasi ... 4
Tabel 2.1 Diagram Alir Neraca Massa ... 19
Tabel 2.2 Perincian Penggunaan Lahan Tanah ... 26
Tabel 4.1 Spesifikasi Boiler ... 38
Tabel 4.2 Kebutuhan Bahan Bakar ... 38
Tabel 5.1 Jadwal Pembagian Kelompok Shift ... 47
Tabel 5.2 Perincian Jabatan ... 48
Tabel 5.3 Perincian Jumlah Karyawan ... 49
Tabel 5.4 Gaji Karyawan ... 50
Tabel 6.1 Indeks CEP tahun 1996 sampai dengan 2015 ... 58
Tabel 6.2 Fixed Capital Investment (FCI) ... 63
Tabel 6.3 Working Capital Investment ... 63
Tabel 6.4 Direct Manufacturing Cost (DMC) ... 64
Tabel 6.5 Indirect Manufacturing Cost (IMC) ... 64
Tabel 6.6 Fixed manufacturing Cost (FMC) ... 65
Tabel 6.7 General Expanse (GE) ... 65
Tabel 6.8 Fixed Manufacturing Cost (Fa) ... 65
Tabel 6.9 Variable Cost (Va) ... 66
xi
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.1 Grafik kebutuhan Etilen Oksida di Indonesia ... 2
Gambar 1.2 Jumlah peningkatan impor Etilen Oksida di Dunia ... 3
Gambar 2.1 Neraca Massa ... 18
Gambar 2.2 Diagram Alir Kuantitatif ... 21
Gambar 2.3 Diagram Alir Kualitatif ... 21
Gambar 2.4 Blok Diagram Neraca Panas ... 22
Gambar 2.5 Layout Pabrik ... 27
Gambar 2.6 Layout Peralatan Proses ... 28
Gambar 4.1 Skema Pengolahan air dari sungai ... 37
Gambar 5.1 Struktur Organisasi ... 42
Gambar 6.1 Chemical Engineering Plant Cost Index ... 59
xii
DAFTAR LAMPIRAN
xiii
PRANCANGAN PABRIK ETILEN OKSIDA DARI ETILEN DAN OKSIGEN DENGAN PROSES OKSIDASI KAPASITAS 150.000 TON PER
TAHUN UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
Abstrak
Prarancangan pabrik etilen oksida proses oksidasi dengan kapasitas 150.000 ton/tahun ini direncanakan beroperasi selama 330 hari per tahun. Pabrik ini akan didirikan di kawasan industri daerah Cilegon, Banten dengan luas tanah 9.705 m2 dan jumlah karyawan 124 orang.
Bahan baku berupa etilen diperoleh dari PT. Chandra Asri Petrochemical, Cilegon dan oksigen yang diperoleh dari PT. Air Liquid Indonesia, Cilegon. Reaksi pembuatan etilen oksida menggunakan proses oksidasi dengan reaktor fixed bed multitube dengan katalis perak. Berlangsung pada fase gas-gas, irreversible, eksotermis dengan suhu 220-252,6°C dan tekanan 15 atm. Produk samping yang dihasilkan berupa karbondioksida dan air.
Kebutuhan bahan baku etilen pada pembuatan etilen oksida sebesar 117.990 ton/tahun dan oksigen sebesar 74.914 ton/tahun. Utilitas pendukung proses meliputi unit penyediaan air sebesar 108,3 m3/hari,
unit penyedia steam sebesar 536,7 m3/hari yang diperoleh dari boiler dengan bahan bakar solar sebesar 117,9 ft3/jam, unit pembangkit listrik membutuhkan daya sebesar 1.263,68 kWh yang diperoleh dari PLN, dan unit pengolahan air limbah.
Pabrik etilen oksida menggunakan modal tetap Rp. 314.644.880.961. Keuntungan per tahun sebelum pajak Rp 2.478.140.104.505, keuntungan per tahun sesudah pajak Rp 1.982.512.083.604, Return of Invesment (ROI) 49,9 % dan sesudah pajak 39,1%, Pay Out Time (POT) sebelum pajak 1,72 tahun dan sesudah pajak 2,08. Dari analisa ekonomi diperoleh Break Event Point sebesar dengan Shut Down Point sebesar 53% dan 42% maka pabrik ini layak didirikan karena Pay Out Time dan sesudah adalah 2,08 tahun.
Kata kunci : etilen oksida, fixed bed multitube reactor, oksidasi
Abstract
xiv
252.6°C and pressure 15 atm. The resulting product side carbon dioxide and air.
Raw materials production of ethylene oxide needs ethylene amounted 117.990 tons / year and oxygen amounted to 74.914 tons / year. Process supporting utilities include the air supply unit amounted to 108.3 m3 / day, steam unit amounted to 536.7 m3 / day be produced from boiler with diesel fuel used to 117.9 ft3 / hour, unit power needs power of 1263.68 kWh be produced from PLN, and waste treatment unit.
The result of the economic ethylene oxide using fixed capital Rp. 314 644 880 961. Advantages per year before tax Rp 2,478,140,104,505, profit per year after tax Rp 1,982,512,083,604, Return of Investment (ROI) after tax 49.9% and 39.1%, Pay Out Time (POT) before tax 1.72 years and after tax of 2.08. Economic analysis with Break Even Point and Shut Down Point 53% and 42%. So plant can be established because Pay Out Time and after 2.08 years.
