TUGAS AKHIR PRARANCANGAN PABRIK DIETIL ETER PROSES DEHIDRASI ETANOL DENGAN KATALIS GAMMA ALUMINA KAPASITAS TON / TAHUN.

(1)

PROSES DEHIDRASI ETANOL DENGAN KATALIS GAMMA ALUMINA

KAPASITAS 16.500 TON / TAHUN

Disusun Oleh :

Fauzia Rahmadita (I0513021) Sarah Tanya (I0513045)

PROGRAM STUDI SARJANA TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2017

(2)

DAFTAR ISI

Halaman Judul ... i

Lembar Pengesahan ... ii

Kata Pengantar ... iii

Daftar Isi ... iv

Daftar Tabel ... v

Daftar Gambar ... vi

Intisari ... vii

BAB I PENDAHULUAN ... 1

I.1. Latar Belakang... 1

I.2. Kapasitas Perancangan ... 2

I.2.1 Kebutuhan Dietil Eter di Indonesia ... 2

I.2.2 Ketersediaan Bahan Baku dan Katalis ... 3

I.2.3 Menghitung kebutuhan ekspor ke Negara lain ... 3

I.2.4 Kapasitas Minimal ... 4

I.3. Pemilihan Lokasi Pabrik ... 5

I.3.1 Faktor Utama ... 5

I.3.1 Faktor Penunjang ... 7

I.4. Tinjauan Pustaka ... 1.4.1 Macam-macam Proses Pembuatan Dietil Eter ... 8

1.4.2 Kegunaan Produk... . 9

1.4.3 Sifat Fisis dan Kimia ... . 10

1.4.4 Tinjauan Proses Secara Umum ... . 12

BAB II DESKRIPSI PROSES ... 13

II.1. Spesifikasi Bahan Baku dan Produk ... 13

II.1.1. Spesifikasi Bahan Baku ... 13

II.1.2. Spesifikasi Produk ... 13

II.1.3. Spesifikasi Katalis ... 13

(3)

II.2. Konsep Proses ... 14

II.2.1. Dasar Reaksi ... 14

II.2.2. Mekanisme Reaksi ... 14

II.2.3. Tinjauan Kinetika ... 18

II.2.4. Tinjauan Termodinamika ... 19

II.2.5. Kondisi Operasi ... 22

II.3. Diagram Alir Proses ... 20

II.3.1. Diagram Alir Proses ... 20

II.3.2. Tahap proses pembuatan Dietil Eter ... 22

II.4. Neraca Massa dan Neraca Panas ... 26

II.4.1. Neraca Massa ... 26

II.4.2. Neraca Panas ... 29

II.5. Lay Out Pabrik dan Peralatan Proses ... 32

II.5.1 Lay Out Peralatan... 32

II.5.2 Lay Out Pabrik ... 35

BAB III SPESIFIKASI PERALATAN PROSES ... 37

III.1 Spesifikasi Alat Utama ... 37

III.1.1 Reaktor ... 37

III.1.1 Menara Distilasi I ... 38

III.1.1 Menara Distilasi II... 39

III.2 Spesifikasi Alat Pendukung ... 40

III.2.1 Tangki Penyimpanan Bahan Baku ... 40

III.2.2 Tangki Produk ... 40

III.2.3 Vaporizer ... 41

III.2.4 Heat Exchanger ... 42

III.2.5 Kondenser ... 43

III.2.6 Reboiler ... 45

III.2.7 Accumulator ... 47

III.2.8 Pompa ... 49

(4)

BAB IV UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM... . 51

IV.1. Unit Pendukung Proses ... 51

IV.1.1. Unit Pengadaan Air ... 52

IV.1.2. Unit Pengadaan Steam ... 58

IV.1.3. Unit Udara Tekan ... 59

IV.1.4. Unit Listrik... 60

IV.1.5. Unit Pengadaan Bahan Bakar ... 64

IV.2. Laboratorium ... 67

IV.3. Unit Pengolahan Limbah ... 70

IV.4. Safety Induction... 71

IV.5. Keselamatan dan Kesehatan Kerja ... 72

BAB V MANAJEMEN PERUSAHAAN ... 73

V.1. Bentuk Perusahaan ... 73

V.2. Struktur Organisasi ... 74

V.3. Tugas dan Wewenang ... 77

V.4. Pembagian Jam Kerja ... 79

V.5. Status Karyawan dan Sistem Upah ... 82

V.6. Penggolongan Jabatan, Jumlah Karyawan, dan Gaji ... 83

V.7. Jaminan Sosial Tenaga Kerja ... 85

BAB VI ANALISA EKONOMI ... 87

VI.1. Penaksiran Harga Peralatan ... 88

VI.2. Dasar Perhitungan ... 90

VI.3. Penentuan Total Capital Investment (TCI) ... 90

VI.4. Hasil Perhitungan ... 91

VI.4.1. Fixed Capital Invesment (FCI)... 91

VI.4.2. Working Capital Invesment (WCI) ... 92

VI.4.3. Total Capital Investment (TCI) ... 92

VI.4.4. Direct Manifacturing Cost (DMC)……… ... 93

VI.4.5. Indirect Manifacturing Cost (IMC)……… .... 93

(5)

VI.4.6. Fixed Manifacturing Cost (FMC)……… ... 93

VI.4.7. Total Manifacturing Cost (TMC)……….. 93

VI.4.8. General Expense (GE) ... 93

VI.4.9. Total Production Cost (TPC) ... 94

VI.4.10.. Perhitungan Keuntungan Produksi (profit) .………… 94

VI.5. Analisa Kelayakan ... 94

VI.5.1. Profit on Sales (POS)………. 94

VI.5.2. Percent Return on Investment (ROI)………. 95

VI.5.3. Pay Out Time (POT)……….. 95

VI.5.4. Break Even Point (BEP)……… 95

VI.5.5. Shutdown Point (SDP)………. 97

VI.5.6. Discounted Cash Flow (DCF)………. 97

VI.6. Pembahasan ... 101

VI.7. Kesimpulan ... 101 Daftar Pustaka

Lampiran

(6)

DAFTAR GAMBAR

Gambar I.1 Grafik hubungan Tahun dengan Jumlah impor Dietil Eter ... 2

Gambar I.2 Data Kebutuhan Dietil Eter di China ... 4

Gambar I.3 Peta Lokasi Pabrik Dietil Eter di Lampung ... 7

Gambar II.1 Blok Diagram Kuantitatif ... 25

Gambar II.2 Layout Peralatan ... 35

Gambar II.3 Layout Pabrik ... 37

Gambar IV.1 Pengolahan Air Pabrik Dietil Eter ... 51

Gambar V.1 Struktur Organisasi ... 76

Gambar VI.1 Grafik Linierisasi Indeks Harga ... 90

Gambar VI.2 Grafik Analisis Kelayakan ...100

(7)

DAFTAR TABEL

Tabel I.1 Impor Dietil Eter di Indonesia Tahun 2012-2015 ... 2

Tabel I.2 Data Impor Dietil Eter di China ... 3

Tabel I.3 Produsen Dietil Eter di dunia ... 4

Tabel II.1 Harga ∆H^of masing-masing komponen ... 19

Tabel II.2 Harga ∆Gfo masing-masing komponen ... 20

Tabel II.3 Neraca Massa Tee ... 26

Tabel II.4 Neraca Massa Vaporizer ... 26

Tabel II.5 Neraca Massa Reaktor... 27

Tabel II.6 Neraca Massa Menara Distilasi 1 (MD-01) ... 27

Tabel II.7 Neraca Massa Menara Distilasi 2 (MD-02) ... 28

Tabel II.8 Neraca Massa Total ... 28

Tabel II.9 Neraca Panas Tee ... 29

Tabel II.10 Neraca Panas Vaporizer ... 29

Tabel II.11 Neraca Panas Reaktor ... 30

Tabel II.12 Neraca Panas Heater (HE-01) ... 30

Tabel II.13 Neraca Panas Menara Distilasi 1 (MD-01) ... 31

Tabel II.14 Neraca Panas Cooler 1 (CO-01) ... 31

Tabel II.16 Neraca Panas Menara Distilasi 2 (MD-02) ... 32

Tabel IV.1 Kebutuhan Air Pendingin ... 57

Tabel IV.2 Kebutuhan Air untuk Steam ... 57

Tabel IV.3 Kebutuhan Air Konsumsi Umum dan Sanitasi ... 58

Tabel IV.4 Kebutuhan Listrik untuk Keperluan Proses dan Utilitas ... 60

Tabel IV.5 Jumlah Lumen Berdasarkan Luas Bangunan ... 62

Tabel IV.6 Total Kebutuhan Listrik Pabrik ... 66

Tabel V.1 Jadwal Pembagian Kelompok Shift ... 81

Tabel V.2 Jumlah Karyawan Non-shift Menurut Jabatan ... 83

Tabel V.3 Jumlah Karyawan Shift Menurut Jabatan ... 84

Tabel V.4 Perincian Golongan dan Gaji Karyawan ... 85

Tabel VI.1 Indeks Harga Alat Tahun 2005-2016 ... 89

(8)

Tabel VI.2 Fixed Capital Investment ... 91

Tabel VI.3 Working Capital Investment ... 93

Tabel VI.4 Direct Manufacturing Cost ... 92

Tabel VI.5 Indirect Manufacturing Cost ... 93

Tabel VI.6 Fixed Manufacturing Cost ... 93

Tabel VI.7 General Expense ... 93

Tabel VI.8 Analisis Kelayakan... 99

(9)

(10)

Fauzia Rahmadita, Sarah Tanya, 2017, Prarancangan Pabrik Dietil eter Proses Dehidrasi Etanol Dengan Katalis Gamma Alumina Kapasitas 16.500 ton/tahun, Program Studi Sarjana Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret, Surakarta.

Pabrik dietil eter dirancang dengan kapasitas 16.500 ton/tahun. Bahan baku yang dibutuhkan adalah etanol dengan kemurnian 95% sebanyak 21.568 ton/tahun, dengan kebutuhan spesifik etanol 1,3071 ton/ton produk yang diperoleh dari PT Indo Lampung Distillerie. Produk samping yang dihasilkan berupa air sebanyak 5152 ton/tahun. Direncanakan pabrik ini akan didirikan kawasan Bandar Lampung, Lampung pada tahun 2019, dan beroperasi pada tahun 2021.

Dietil eter dibuat dengan cara dehidrasi etanol pada suhu 215^oC - 247^oC dan tekanan maksimum 2,5 atm di dalam suatu fixed bed multitube reactor dengan kondisi non adiabatic non isothermal dengan katalis gamma alumina (ɣ-Al2O3).

Reaksi yang terjadi bersifat eksotermis, sehingga untuk mempertahankan suhu dialirkan dowterm A sebagai pendingin di dalam shell. Konversi etanol menjadi dietil eter sebesar 95%. Produk reaktor kemudian dimurnikan dalam menara distilasi MD-01 untuk memisahkan dietil eter dengan etanol dan air. Distilat berupa dietil eter dengan kemurnian 99,5%. Hasil bawah menara distilasi MD-01 kemudian dipisahkan dalam menara distilasi MD-02 untuk memisahkan etanol yang dapat dikembalikan melalui arus recycle dan dimanfaatkan kembali setelah bercampur dengan etanol murni dari tangki bahan baku.

Unit pendukung proses terdiri atas unit pengadaan air sebesar 12,506 m³/ton produk, unit pengadaan steam sebanyak 702,559 kg/ton produk, unit pengadaan listrik sebesar 87,199 kWh/ton produk, unit pengadaan udara tekan (P= 4 atm, T=

35⁰ C) sebanyak 323,52 m3/ton produk, unit pengadaan bahan bakar IDO sebanyak 18,795 L/ton produk, dan unit pengadaan batu bara sebanyak 0,027 ton/ton produk.

Pabrik juga dilengkapi laboratorium untuk menjaga mutu dan kualitas produk agar sesuai dengan spesifikasi yang diinginkan.

Bentuk perusahaan yang dipilih adalah Perseroan Terbatas (PT), dengan struktur organisasi line and staff. Sistem kerja karyawan berdasarkan pembagian jam kerja yang terdiri dari 80 orang karyawan shift dan 52 orang karyawan non- shift.

Harga jual dietil eter adalah Rp 744.300,-/kg produk dan harga baku etanol adalah Rp 247.100,-/kg bahan baku Hasil analisa ekonomi diperoleh Percent Return on Investment (ROI) sebelum pajak 48,96 %, setelah pajak 38,37 %, Pay Out Time (POT) sebelum pajak 1,73 tahun, setelah pajak 2,07 tahun, Break Even Point (BEP) 41,55 %, Shut Down Point (SDP) 24,37 % dan Discounted Cash Flow (DCF) 19,81 %. Dari hasil analisa ekonomi tersebut, dapat disimpulkan bahwa pabrik dietil eter dengan kapasitas 16.500 ton/tahun layak didirikan.