laporan prarancangan pabrik ... - eprints.ums.ac.ideprints.ums.ac.id/50553/18/halaman...

12
LAPORAN PRARANCANGAN PABRIK PRARANCANGAN PABRIK ETIL KLORIDA DENGAN PROSES HIDROKLORINASI ETANOL KAPASITAS 50.000 TON PER TAHUN Oleh: IRFANI DAWAMIA KARDA D500120044 Dosen Pembimbing: 1. Ir. Nur Hidayati, M.T.,Ph.D 2. M. Mujiburohman, S.T., M.T., Ph.D PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA 2017

Upload: others

Post on 28-Oct-2019

0 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: LAPORAN PRARANCANGAN PABRIK ... - eprints.ums.ac.ideprints.ums.ac.id/50553/18/HALAMAN DEPAN.pdfpressure of 6 atm. ethanol Needs to plant as much as 4,523.71 kg/h and needs hydrochloric

LAPORAN PRARANCANGAN PABRIK

PRARANCANGAN PABRIK

ETIL KLORIDA DENGAN PROSES HIDROKLORINASI ETANOL

KAPASITAS 50.000 TON PER TAHUN

Oleh:

IRFANI DAWAMIA KARDA

D500120044

Dosen Pembimbing:

1. Ir. Nur Hidayati, M.T.,Ph.D

2. M. Mujiburohman, S.T., M.T., Ph.D

PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA

2017

Page 2: LAPORAN PRARANCANGAN PABRIK ... - eprints.ums.ac.ideprints.ums.ac.id/50553/18/HALAMAN DEPAN.pdfpressure of 6 atm. ethanol Needs to plant as much as 4,523.71 kg/h and needs hydrochloric

ii

Page 3: LAPORAN PRARANCANGAN PABRIK ... - eprints.ums.ac.ideprints.ums.ac.id/50553/18/HALAMAN DEPAN.pdfpressure of 6 atm. ethanol Needs to plant as much as 4,523.71 kg/h and needs hydrochloric

iii

Page 4: LAPORAN PRARANCANGAN PABRIK ... - eprints.ums.ac.ideprints.ums.ac.id/50553/18/HALAMAN DEPAN.pdfpressure of 6 atm. ethanol Needs to plant as much as 4,523.71 kg/h and needs hydrochloric

iv

INTISARI

Pada era kemajuan teknologi dalam berbagai bidang pembangunan yang

berjalan pesat, maka diperlukan beberapa macam sarana dan prasarana untuk era

persaingan bebas. Salah satu prospek pembanguna masa depan adalah

pembangunan pabrik yang mempunyai daya saing dengan produk-produk luar

negeri. Salah satunya dengan mendirikan pabrik etil klorida dengan proses

hidroklorinasi etanol kapasitas 50.000 ton per tahun direncanakan beroperasi

selama 330 hari per tahun.

Proses pembuatan etil klorida dilakukan dalam reaktor fixed bed multi tube.

Pada proses ini reaksi berlangsung pada faase gas-gas, irreversible, eksotermis,

non adiabatis, isotermal pada suhu sekitar 325ᵒC dan tekanan 6 atm. Kebutuhan

etanol untuk pabrik ini sebanyak 4.523,71 kg/jam dan kebutuhan asam klorida

sebanyak 3.566,80 kg/jam. Produk berupa etil klorida sebanyak 6.313 kg/jam.

Utilitas pendukung proses meliputi penyediaan air sebesar 353.996,50 kg//jam

yang diperoleh dari air sungai, penyediaan saturated steam sebesar

181.326,16 kg/ jam yang diperoleh dari boiler dengan bahan bakar fuel oil

sebesar 10,21 m3/jam. Kebutuhan udara tekan 150 m

3/jam. Kebutuhan listrik

diperoleh dari PLN dan sebuah generator set sebesar 425 kW sebagai cadangan,

bahan bakar sebanyak 1,34 m3/jam. Pabrik ini didirikan di kawasan industri

Surakarta, Jawa Tengah dengan luas tanah 65.000 m2 dan jumlah karyawan 300

orang.

Pabrik etil klorida ini mengunakan modal tetap atau Fixed Capital

Invesment (FCI) sebesar Rp 950.349.920.309,- dan modal kerja

Rp 330.903.238.434,-. Dari analisis ekonomi terhadap pabrik ini menunjukkan

keuntungan sebelum pajak Rp 324.396.521.120,- per tahun, setelah dipotong

pajak 50% keuntungan mencapai Rp 162.198.260.559,- per tahun. Percent Return

On Investment (ROI) sebelum pajak sebesar 34,13% dan sesudah pajak sebesar

17,07%. Pay Out Time (POT) sebelum pajak selama 2,27 tahun setelah pajak

selama 3,69 tahun. Break Even Point (BEP) sebesar 40,83% dan Shut Down Point

(SDP) sebesar 25.46%. Disccounted Cash Flow (DFC) terhitung sebesar 30,38%.

Dari data analisis kelayakan di atas disimpulkan bahwa pabrik ini menguntungkan

dan layak untuk didirikan.

Page 5: LAPORAN PRARANCANGAN PABRIK ... - eprints.ums.ac.ideprints.ums.ac.id/50553/18/HALAMAN DEPAN.pdfpressure of 6 atm. ethanol Needs to plant as much as 4,523.71 kg/h and needs hydrochloric

v

ABSTRACT

In the era of technological advances in various areas of development that

runs rapidly, then needed some sort of infrastructure for the era of free

competition. One of the pembanguna future prospects is the construction

of factories that have competitiveness with foreign products. One of these with

ethyl chloride plant with hidroklorinasi ethanol process capacity of 50,000 tons

per year is planned to operate for 330 days per year.

The making process of ethyl chloride is done in fixed bed reactors

multi tube. In this process the reaction takes place at faase, such gases, an

exothermic, non adiabatis, isothermal temperature of about 325 ᵒ C and a

pressure of 6 atm. ethanol Needs to plant as much as 4,523.71 kg/h and needs

hydrochloric acid as much as 3,566.80 kg/h. Products in the form of ethyl

chloride as much 6,313 kg/hour. Supporting utilities water supply include process

amounted to 353,996.50 kg//h obtained from river water, provision of saturated

steam of 181,326.16 kg/h of boiler with fuel fuel oil of 10.21 m3/hour.

Compressed air needs 150 m3/hour. Electricity is obtained from the PLN and a

generator set of 425 kW as a backup, fuel as much as 1.34 m3/hour. The factory

was established in an industrial area of Surakarta, Central Java, with a land area

of 65,000 m2 and employs 300 people.

Ethyl chloride factory is using fixed capital or Fixed Capital Investment

(FCI) amounting to Rp 950,349,920,309.0 and Rp working capital-

330,903,238,434.0-. Of economic analysis against the factory shows a profit

before tax of Rp 324,396,521,120.0 per year, after the tax cut 50% profit reached

Rp 162,198,260,559.0 per year. Percent Return On Investment (ROI) 34.13% of

pre-tax and after tax of 17.07%. Pay Out Time (POT) before tax for the year after

tax for 2.27 3.69 years. Break Even Point (BEP) of 40.83% and Shut Down Point

(SDP) of 25.46%. Disccounted Cash Flow (DFC) accounting of 30,38%. From

the data analysis of the feasibility of the above it was concluded that the

plant is profitable and viable to set up.

Page 6: LAPORAN PRARANCANGAN PABRIK ... - eprints.ums.ac.ideprints.ums.ac.id/50553/18/HALAMAN DEPAN.pdfpressure of 6 atm. ethanol Needs to plant as much as 4,523.71 kg/h and needs hydrochloric

vi

MOTTO

“Sesungguhnya Allah tidak akan merubah nasib suatu kaum sehingga mereka

merubah nasib mereka sendiri”

(QS : Ar-Ra’d: 11)

“Karena sesungguhnya sesudah kesulitan ada kemudahan”

(QS. Al Insyirah : 5-6)

“Allah meninggikan orang-orang yang beriman diantara kamu dan

orang-orang yang diberi ilmu pengetahuan beberapa derajat”

(Q.S. Al-Mujadalah: 11)

“Bukanlah sabar jika masih ada batasnya, dan bukanlah ikhlas jika masih

merasakan sakit”

Page 7: LAPORAN PRARANCANGAN PABRIK ... - eprints.ums.ac.ideprints.ums.ac.id/50553/18/HALAMAN DEPAN.pdfpressure of 6 atm. ethanol Needs to plant as much as 4,523.71 kg/h and needs hydrochloric

vii

KATA PENGANTAR

Bissmillahirrahmaanirrohim

Assalamu’alaikum Wr. Wb.

Alhamdulillah, puji syukur kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan

segala rahmat hidayah dan petunjuknya-Nya sehingga penyusun dapat

menyelesaikan tugas akhir prarancangan pabrik kimia ini dengan baik. Tak lupa

sholawat serta salam semoga senantiasa tercurahkan kepada Nabi Muhammad

SAW, keluarga, sahabat dan seluruh pengikutnya.

Tugas Prarancangan Pabrik Kimia merupakan tugas akhir yang harus

diselesaikan oleh setiap mahasiswa Program Studi Teknik Kimia, Fakultas

Teknik, Universitas Muhammadiyah Surakarta sebagai prasyarat untuk

menyelesaikan jenjang studi sarjana. Dengan tugas ini diharapkan kemampuan

penalaran dan penerapan teori-teori yang telah diperoleh selama kuliah dapat

berkembang dan dapat dipahami dengan baik.

Judul Tugas Akhir ini adalah Prarancangan Pabrik Etil Klorida dengan

Proses Hidroklorinasi Etanol Kapasitas 50.000 Ton Per Tahun. Adanya

prarancangan pabrik ini diharapkan dapat memperkaya alternatif industri masa

depan bagi Indonesia.

Penyelesaian penyusunan laporan tugas akhir ini tidak lepas dari bantuan

dan bimbingan serta dorongan dari berbagai pihak. Melalui laporan ini penyusun

ingin mengucapkan terima kasih yang tiada terhingga, terutama kepada :

1. Bapak Rois Fatoni, S.T., M.Sc., Ph.D. selaku Ketua Jurusan Teknik Kimia

Universitas Muhammadiyah Surakarta

2. Ibu Ir. Nur Hidayati, M.T., Ph.D. selaku Dosen Pembimbing I

3. Bapak M. Mujiburohman, S.T., M.T., Ph.D. selaku Dosen Pembimbing II

4. Bapak dan Ibu Dosen Teknik Kimia Universitas Muhammadiyah Surakarta

atas segala bimbingan dan arahannya

5. Keluarga yang selalu mendoakan dan memberi semangat serta dukungan.

6. Untuk teman seperjuanganku Angga Fredo Nugroho terimakasih untuk

perhatian dan pengertiannya selama ini.

Page 8: LAPORAN PRARANCANGAN PABRIK ... - eprints.ums.ac.ideprints.ums.ac.id/50553/18/HALAMAN DEPAN.pdfpressure of 6 atm. ethanol Needs to plant as much as 4,523.71 kg/h and needs hydrochloric

viii

7. Untuk sahabatku Dyah Sulistyani Safitri, Nur Sa’adah, Suci Amalia

Febriyanti, Andy Ismail, Syifda Riyandi Wahyu M.H, Bayu Setian, Siti Nur

Amanah, Danang Setyo dan Aditya Bukhorinudin terimakasih untuk suka

dan dukanya dan tetap semangat buat kalian dan terimakasih juga kepada

teman-teman teknik kimia UMS angkatan 2012 semoga kita tetap satu

keluarga sampai kapanpun.

8. Untuk semua pihak yang telah berjasa dalam penyusunan tugas akhir ini.

Penyusun menyadari bahwa dalam penyusunan laporan tugas akhir ini masih

banyak terdapat kekurangan dan kesalahan, untuk itu penulis mengharapkan

saran dan kritik membangun demi kesempurnaan laporan ini. Dan semoga

laporan ini bermanfaat bagi semua pihak. Akhir kata penulis mohon maaf

apabila ada salah kata, dan terima kasih.

Wassalamu’alaikum Wr. Wb.

Surakarta, Januari 2017

Page 9: LAPORAN PRARANCANGAN PABRIK ... - eprints.ums.ac.ideprints.ums.ac.id/50553/18/HALAMAN DEPAN.pdfpressure of 6 atm. ethanol Needs to plant as much as 4,523.71 kg/h and needs hydrochloric

ix

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ...................................................................................... i

HALAMAN PENGESAHAN ........................................................................ ii

INTISARI ....................................................................................................... iv

MOTO ............................................................................................................ vi

KATA PENGANTAR ................................................................................... vii

DAFTAR ISI .................................................................................................. ix

DAFTAR TABEL .......................................................................................... x

DAFTAR GAMBAR ..................................................................................... xii

BAB I. PENDAHULUAN ............................................................................. 1

A. Latar Belakang ................................................................................. 1

B. Kapasitas Perancangan..................................................................... 2

C. Pemilihan Lokasi Pabrik .................................................................. 4

D. Tinjauan Pustaka .............................................................................. 7

E. Sifat Fisika dan Kimia ..................................................................... 9

F. Kegunaan Produk ............................................................................. 13

BAB II. DESKRIPSI PROSES ...................................................................... 14

A. Spesifikasi Bahan Baku, Bahan Pembantu dan Produk ................... 14

B. Konsep Proses .................................................................................. 15

C. Diagram Alir Proses ......................................................................... 18

D. Neraca Massa dan Neraca Panas...................................................... 24

E. Tata Letak Pabrik dan Peralatan ...................................................... 33

BAB III. SPESIFIKASI ALAT PROSES ...................................................... 41

BAB IV. UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM .......... 62

BAB V. MANAJEMEN PERUSAHAAN ..................................................... 89

BAB VI. ANALISIS EKONOMI .................................................................. 104

KESIMPULAN .............................................................................................. 108

DAFTAR PUSTAKA .................................................................................... 114

LAMPIRAN

Page 10: LAPORAN PRARANCANGAN PABRIK ... - eprints.ums.ac.ideprints.ums.ac.id/50553/18/HALAMAN DEPAN.pdfpressure of 6 atm. ethanol Needs to plant as much as 4,523.71 kg/h and needs hydrochloric

x

DAFTAR TABEL

Tabel 1.1. Data Impor Etil Klorida .................................................................. 2

Tabel 1.2. Data Pabrik Etil Klorida yang Sudah Berdiri.................................. 3

Tabel 2.1. Arus Neraca Massa ......................................................................... 24

Tabel 2.2. Neraca Massa di Sekitar Separator 1 (H-101) ................................ 24

Tabel 2.3. Neraca Massa di Sekitar Separator 2 (H-102) ................................ 25

Tabel 2.4. Neraca Massa di Sekitar Reaktor (R) .............................................. 25

Tabel 2.5. Neraca Massa di Sekitar Menara Distilasi 1 (D-101) ..................... 26

Tabel 2.6. Neraca Massa di Sekitar Menara Distilasi 2 (D-102) ..................... 26

Tabel 2.7. Neraca Massa Total ......................................................................... 27

Tabel 2.8. Neraca Panas di Sekitar Vaporizer 1 (V-101) ................................. 27

Tabel 2.9. Neraca Panas di Sekitar Vaporizer 2 (V-102) ................................. 28

Tabel 2.10. Neraca Panas di Sekitar Kompresor 1 (G-101) ............................. 28

Tabel 2.11. Neraca Panas di Sekitar Kompresor 2 (G-102) ............................. 29

Tabel 2.12. Neraca Panas di Sekitar Expander (G-103) .................................. 29

Tabel 2.13. Neraca Panas di Sekitar Heater 1 (E-101) .................................... 30

Tabel 2.14. Neraca Panas di Sekitar Cooler 1 (H-102).................................... 30

Tabel 2.15. Neraca Panas di Sekitar Cooler 2 (H-103).................................... 31

Tabel 2.16. Neraca Panas di Sekitar Heater 2 (E-104) ................................... 31

Tabel 2.17. Neraca Panas di Sekitar Reaktor (R)............................................. 32

Tabel 2.18. Neraca Panas di Sekitar Menara Distilasi 1 (D-101) .................... 32

Tabel 2.19. Neraca Panas di Sekitar Menara Distilasi 2 (D-102) .................... 33

Tabel 2.20. Luas Bangunan Pabrik .................................................................. 36

Tabel 4.1. Kebutuhan Air Pendingin................................................................ 77

Tabel 4.2. Kebutuhan Steam ............................................................................ 78

Tabel 4.3. Kebutuhan Sanitasi ......................................................................... 78

Tabel 4.4. Konsumsi Listrik untuk Proses ....................................................... 80

Tabel 4.5. Konsumsi Listrik untuk Utilitas ...................................................... 81

Tabel 5.1. Jadwal Hari dan Jam Kerja Karyawan Shift.................................... 98

Tabel 5.2. Jumlah Karyawan dan Gaji ............................................................. 100

Page 11: LAPORAN PRARANCANGAN PABRIK ... - eprints.ums.ac.ideprints.ums.ac.id/50553/18/HALAMAN DEPAN.pdfpressure of 6 atm. ethanol Needs to plant as much as 4,523.71 kg/h and needs hydrochloric

xi

Tabel 6.1. Indek Harga Tahun 2013-2020 ....................................................... 108

Tabel 6.2. Fixed Capital Invesment ................................................................. 109

Tabel 6.3. Working Capital .............................................................................. 110

Tabel 6.4. Manufacturing Cost ........................................................................ 110

Tabel 6.5. General Expenses ............................................................................ 111

Page 12: LAPORAN PRARANCANGAN PABRIK ... - eprints.ums.ac.ideprints.ums.ac.id/50553/18/HALAMAN DEPAN.pdfpressure of 6 atm. ethanol Needs to plant as much as 4,523.71 kg/h and needs hydrochloric

xii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. Diagram Alir Kualitatif ............................................................... 22

Gambar 2.2. Diagram Alir Kuantitatif ............................................................. 23

Gambar 2.3. Diagram Alir Massa .................................................................... 24

Gambar 2.4. Tata Letak Pabrik ........................................................................ 39

Gambar 2.5. Tata Letak Peralatan .................................................................... 40

Gambar 4.1. Unit Pengolahan Air .................................................................... 88

Gambar 5.1. Struktur Organisasi Perusahaan .................................................. 92

Gambar 5.2. Jumlah Karyawan dan Gaji ......................................................... 100

Gambar 6.1. Grafik Hubungan Antara Tahun dengan Indeks PEC ................. 108

Gambar 6.2. Grafik Perhitungan Analisis Ekonomi ........................................ 113