PRA RANCANGAN PABRIK PEMBUATAN ETILFLUORIDA DARI ETILEN DAN HIDROGEN FLUORIDA DENGAN KAPASITAS PRODUKSI 5.000 TON/TAHUN
TUGAS AKHIR Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan Ujian Sarjana Teknik Kimia
OLEH : MARGANDA SIMBOLON NIM : 040405036
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA F A K U L T A S
T E K N I K
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA M E D A N 2010
Universitas Sumatera Utara
LEMBAR PENGESAHAN
PRA RANCANGAN PABRIK PEMBUATAN ETIL FLUORIDA DARI ETILEN DAN HIDROGEN FLUORIDA DENGAN KAPASITAS 5000 TON/TAHUN Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan Ujian Sarjana Teknik Kimia Oleh: MARGANDA SIMBOLON NIM : 040405036 Telah Diperiksa/Disetujui : Dosen Pembimbing I
Dosen Pembimbing II
Dr. Ir. M Yusuf Ritonga, MT
Ir. Netti Herlina, MT
NIP : 19620819 198903 1 002
NIP : 19600425 199903 2 001
Dosen Penguji I
Dosen Penguji II
Dr. Ir. M Yusuf Ritonga, MT
Ir. Renita Manurung, MT
NIP : 19620819 198903 1 002
NIP. 19681214 199702 2 002
Dosen Penguji III
Ir. Hamidah Harahap, MSc NIP. 19671029199501 2 001
Mengetahui Koordinator Tugas Akhir
Dr.Ir. Irvan, MSi NIP : 19680820 199501 1 001
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2010
Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR
Segala hormat, puji dan syukur penulis ucapkan kepada Tuahn Yang Maha Esa atas rahmat dan anugerah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir yang berjudul “Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Etil fluorida dari Etilen dan Hidrogen Fluorida dengan kapasitas 5000 Ton/Tahun”. Tugas akhir ini disusun untuk melengkapi persyaratan mengikuti ujian sarjana di Departemen Teknik Kimia, fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. Selama mengerjakan Tugas akhir ini penulis begitu banyak mendapatkan bantuan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, dalam kesempatan ini perkenankanlah penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada: 1. Bapak Ir. M. Yusuf Ritonga, MT, sebagai Dosen Pembimbing I yang telah membimbing dan memberikan masukan selama menyelesaikan tugas akhir ini. 2. Ibu Ir. Netty Herlina, MT, sebagai Dosen Pembimbing II yang telah memberikan arahan selama menyelesaikan tugas akhir ini. 3. Ibu Ir. Renita Manurung, MT, selaku Ketua Departemen Teknik Kimia FT USU. 4. Bapak Dr. Ir. Irvan, M. Eng, sebagai Koordinator Tugas Akhir Departemen Teknik Kimia FT USU. 5. Dan yang paling teristimewa Orang tua penulis yaitu Ayahanda Sahala Simbolon dan Ibunda tersayang Lehini Sinaga, yang tidak pernah lupa memberikan dukungan/motivasi, semangat dan doanya kepada penulis selama menjalani perkuliahan di teknik kimia ini. 6. Abang/kakak penulis yang selalu memberikan dukungan baik secara moral maupun materil terutama Horas Simbolon, Jonny B Simbolon, Renata Simbolon/ Lae Situmorang, Hisar Simbolon. 7. Abang/kakak dan adik-adik penulis yang turut memberi dukungan dan doa kepada penulis yakni Kakanda Arda Simbolon, Nurpita, Horma,
Maida,
Universitas Sumatera Utara
Hatorangan, Darla, Nasip, Serepina serta Adinda Hotmardongan, Sabrina, Harulwin. 8. Teman seperjuangan Mangkunama Naibaho sebagai partner penulis dalam penyelesaian Tugas Akhir ini. 9. Kekasih tercinta Lidya Sinaga yang senantiasa memberi dukungan dan semangat buat penulis untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini. 10. Teman-teman stambuk ‘04 tanpa terkecuali. 11. Serta pihak-pihak yang telah ikut membantu penulis namun tidak tercantum namanya. Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih terdapat banyak kekurangan dan ketidaksempurnaan. Oleh karena itu penulis sangat mengharapkan saran dan kritik yang sifatnya membangun demi kesempurnaan pada penulisan berikutnya. Semoga laporan ini dapat bermanfaat bagi kita semua.
Medan,
Desember 2010 Penulis
Marganda simbolon Nim. 040405036
Universitas Sumatera Utara
INTI SARI
Etil fluorida dibuat dari bahan utama etilen dan hidrogen fluorida dengan menggunakan proses halogenasi. Kondisi operasi pada pembuatan etil fluorida adalah 65 0C dan tekanan 14 atm. Pabrik pembuatan etil fluorida ini direncanakan akan berproduksi dengan kapasitas 5000 ton/tahun. Lokasi pabrik direncanakan di daerah hilir sungai Citarum Jawa Barat. Tenaga kerja yang dibutuhkan untuk mengoperasikan pabrik sebanyak 160 orang. Bentuk badan usaha yang direncanakan adalah Perseroan Terbatas (PT) dan bentuk organisasinya adalah organisasi sistem garis. Hasil analisa terhadap aspek ekonomi pabrik etil fluorida, adalah : Modal Investasi
: Rp 471.764.269.884,-
Biaya Produksi per tahun
: Rp 438.352.609.132,-
Hasil Jual Produk per tahun
: Rp. 572.028.183.049,-
Laba Bersih per tahun
: Rp 93.122.537.233,-
Profit Margin
: 23,25 %
Break Event Point
: 58,32 %
Return of Investment
: 19,74 %
Pay Out Time
: 5,07 tahun
Return on Network
: 32,9 %
Internal Rate of Return
: 34,46 %
Dari hasil analisa aspek ekonomi dapat disimpulkan bahwa pabrik pembuatan etil fluorida ini layak untuk didirikan.
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
Kata Pengantar.............................................................................................. i Intisari ......................................................................................................... iii Daftar Isi....................................................................................................... iv Daftar Tabel.................................................................................................. viii Daftar Gambar .............................................................................................. xi BAB I PENDAHULUAN ............................................................................. I-1 1.1 Latar Belakang ............................................................................ I-1 1.2 Rumusan Permasalahan ............................................................... I-2 1.3 Tujuan Perencanaan Pabrik .......................................................... I-3 1.4 Manfaat Perancangan Pabrik........................................................ I-3 BAB II TINJAUAN PUSTAKA ................................................................... II-1 2.1 Etil Fluorida ................................................................................ II-1 2.2 Sifat – sifat Bahan Baku .............................................................. II-1 2.2.1 Sifat – sifat Etilen .................................................................. II-1 2.2.2 Sifat – sifat Hidrogen Fluorida ............................................. II-2 2.2.3 Sifat – sifat Isobutilen (Olefin) ............................................... II-2 2.3 Sifat – sifat Produk (Etil Fluorida) ............................................... II-2 2.4 Proses Pembuatan Etil Fluorida ................................................... II-3 BAB III NERACA MASSA.......................................................................... III-1 3.1 Mix Point (MP-101) .................................................................... III-1 3.2 REAKTOR (R-101)..................................................................... III-1 3.2 Dekanter (D-202) ........................................................................ III-2 3.4 Mix Point (MP-102) .................................................................... III-2 3.5 Ekstraktor (T-301) ....................................................................... III-3 3.6 Destilasi (T-303).......................................................................... III-3 3.7 Kondensor ................................................................................... III-4 3.8 Reboiler ....................................................................................... III-4 3.9 Mix Point (MP-301) .................................................................... III-5
Universitas Sumatera Utara
BAB IV NERACA ENERGI ........................................................................ IV-1 4.1 Heater (E-101) ............................................................................. IV-1 4.2 Heater (E-102) ............................................................................. IV-1 4.3 Reaktor (R-201)........................................................................... IV-2 4.4 Kondensor (E-201) ...................................................................... IV-2 4.5 Heater (E-302) ............................................................................. IV-2 4.6 Kondensor (E-303) ...................................................................... IV-2 4.7 Reboiler (E-304) .......................................................................... IV-3 4.8 Cooler (E-301)............................................................................. IV-3 BAB V SPESIFIKASI PERALATAN .......................................................... V-1 BAB VI INSTRUMENTASI PERALATAN ................................................ VI-1 6.1 Instrumentasi ............................................................................... VI-1 6.2 Keselamatan Kerja....................................................................... VI-5 6.3 Keselamatan Kerja pada Pabrik Pembuatan Etil Fluorida ........... VI-7 6.3.1 Pencegahan terhadap Kebakaran dan Peledakan ..................... VI-7 6.3.2 Peralatan Perlindungan Diri ................................................... VI-8 6.3.3 Keselamatan Kerja terhadap Listrik ....................................... VI-8 6.3.4 Pencegahan terhadap Gangguan Kesehatan ............................ VI-9 6.3.5 Pencegahan terhadap Bahaya Mekanis ................................... VI-9 BAB VII UTILITAS ..................................................................................... VII-1 7.1 Kebutuhan Uap (Steam) ............................................................... VII-1 7.2 Kebutuhan Air ............................................................................. VII-2 7.2.1 Screening ............................................................................... VII-7 7.2.2 Klarifikasi .............................................................................. VII-7 7.2.3 Filtrasi ................................................................................... VII-8 7.2.4 Demineralisasi ....................................................................... VII-9 7.2.5 Deaerator ............................................................................... VII-12 7.3 Kebutuhan Listrik ........................................................................ VII-12 7.4 Kebutuhan bahan Bakar ............................................................... VII-13 7.5 Unit Pengolahan Limbah ............................................................. VII-14 7.5.1 Bak Penampungan ................................................................. VII-15 7.5.2 Bak Pengendapan Awal ......................................................... VII-16
Universitas Sumatera Utara
7.5.3 Bak Netralisasi....................................................................... VII-16 7.5.4 Pengolahan Limbah dengan Sistem Activated Sludge (Lumpur Aktif)........................................... VII-17 7.5.5 Tangki Sedimentasi ............................................................... VII-20 7.6 Spesifikasi Peralatan Utilitas ....................................................... VII-21 BAB VIII LOKASI DAN TATA LETAK PABRIK...................................... VIII-1 8.1 Lokasi pabrik ............................................................................... VIII-1 8.2 Tata Letak pabrik ......................................................................... VIII-3 8.3 Perincian Luas Tanah .................................................................. VIII-4 BAB IX ORGANISASI DAN MANAJEMEN PERALIHAN ...................... IX-1 9.1 Organisasi Perusahaan ................................................................ IX-1 9.1.1 Bentuk Organisasi Garis ........................................................ IX-2 9.1.2 Bentuk Organisasi Fungsional................................................ IX-2 9.1.3 Bentuk Organisasi Garis dan Staf........................................... IX-3 9.1.4 Bentuk Organisasi Fungsional Dan Staf ................................. IX-3 9.2 Manajemen Perusahaan ............................................................... IX-3 9.3 Bentuk Hukum dan Badan Usaha ................................................ IX-4 9.4 Uraian Tugas, Wewenang Dan Tanggung Jawab ......................... IX-6 9.4.1 Rapat Umum Pemegang Saham (RUPS) ................................ IX-6 9.4.2 Dewan Komisaris .................................................................. IX-6 9.4.3 Direktur ................................................................................. IX-6 9.4.4 Sekretaris ............................................................................... IX-7 9.4.5 Manajer Produksi................................................................... IX-7 9.4.6 Manajer Teknik ..................................................................... IX-7 9.4.7 Manajer Umum dan Keuangan............................................... IX-7 9.4.8 Manajer Pembelian dan Pemasaran ........................................ IX-7 9.5 Sistem Kerja ................................................................................ IX-8 9.6 Jumlah Karyawan Dan Tingkat Pendidikan ................................. IX-9 9.7 Sistem Penggajian ....................................................................... IX-10 9.8 Fasilitas Tenaga Kerja ................................................................. IX-12 BAB X ANALISA EKONOMI ..................................................................... X-1 10.1 Modal Investasi ......................................................................... X-1
Universitas Sumatera Utara
10.1.1 Modal Investasi Tetap/ Fixed Capital Investmen (FCI) ........ X-1 10.1.2 Modal Kerja/ Working Capital (WC) ................................... X-2 10.2 Biaya Produksi Total (BPT) / Total Cost (TC) ........................... X-4 10.2.1 Biaya Tetap (BT) / Fixed Cost (FC) ..................................... X-4 10.2.2 Biaya Variabel (BV) / Variable Cost (VC) ........................... X-4 10.3 Total Penjualan (Total Sales) ..................................................... X-5 10.4 Perkiraan Rugi/ Laba Usaha....................................................... X-5 10.4 Analisa Aspek Ekonomi ............................................................ X-5 10.4.1 Profit Margin (PM) .............................................................. X-5 10.4.2 Break Evan Point (BEP) ...................................................... X-5 10.4.3 Retrun On Investmen (ROI) ................................................. X-6 10.4.4 Pay Out Time (POT) ............................................................ X-6 10.4.5 Return On Network (RON) .................................................. X-7 10.4.6 Internal Rate Of Return (IRR) ............................................ X-7 BAB XI KESIMPULAN............................................................................... XI-1 DAFTAR PUSTAKA ................................................................................... xii LAMPIRAN A PERHITUNGAN NERACA MASSA .................................. LA-1 LAMPIRAN B PERHITUNGAN NERACA PANAS ................................... LB-1 LAMPIRAN C PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN .................. LC-1 LAMPIRAN D PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN UTILITAS LD-1 LAMPIRAN E PERHITUNGAN ASPEK EKONOMI ................................. LE-1
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Tabel 1.1 Data Kebutuhan impor Etilen Fluorida (EF) di Indonesia............... II-1 Tabel 3.1 Neraca Massa Mix Point ................................................................ III-1 Tabel 3.2 Neraca Massa Reaktor ................................................................... III-1 Tabel 3.3 Neraca Massa Dekanter ................................................................. III-2 Tabel 3.4 Neraca massa Mix Point (MP-102) ................................................ III-2 Tabel 3.5 Neraca Massa Ekstraktor ............................................................... III-3 Tabel 3.6 Neraca Massa Destilasi.................................................................. III-3 Tabel 3.7 Neraca Massa Kondensor .............................................................. III-4 Tabel 3.8 Neraca Massa Boiler...................................................................... III-4 Tabel 3.9 Neraca Massa (MP-301) ................................................................ III-5 Tabel 4.1 Neraca Panas pada Heater (E-101)................................................. IV-1 Tabel 4.2 Neraca Panas pada Heater (E-102)................................................. IV-1 Tabel 4.3 Neraca Panas pada Reaktor (R-201) .............................................. IV-1 Tabel 4.4 Neraca Panas pada kondensor (E-201) ........................................... IV-2 Tabel 4.5 Neraca Panas pada Heater (E-302)................................................. IV-2 Tabel 4.6 Neraca Panas pada kondensor (E-303) ........................................... IV-2 Tabel 4.7 Neraca Panas pada Reboiler (E-304).............................................. IV-3 Tabel 4.8 Neraca Panas pada Cooler (E-301) ................................................ IV-3 Tabel 6.1 Daftar Penggunan Instrumentasi Pada Pra-Rancangan Pabrik Pembuatan Ethylfluoride .................................................... VI-10 Tabel 7.1 Kebutuhan Uap.............................................................................. VII-1 Tabel 7.2 Kebutuhan Air Pendingin pada Alat .............................................. VII-2 Tabel 7.3 Kebutuhan Air Pendingin pada Alat .............................................. VII-3 Tabel 7.4 Pemakaian Air Untuk Berbagai Kebutuhan.................................... VII-5 Tabel 7.5 Kualitas Air Sungai Citarum, Jawa Barat ....................................... VII-5 Tabel 7.6 Kebutuhan Listrik pada Alat Utilitas.............................................. VII-12 Tabel 8.1 Perincian Luas Areal Pabrik .......................................................... VIII-4 Tabel 9.1 Jadwal Kerja Karyawan Shift ........................................................ IX-9 Tabel 9.2 Perincian Gaji Karyawan .............................................................. IX-10
Universitas Sumatera Utara
Tabel LA.1 Neraca Massa Mix Point ............................................................ LA-2 Tabel LA.2 Neraca Massa Reaktor ................................................................ LA-5 Tabel LA.3 Neraca Massa Dekanter .............................................................. LA-8 Tabel LA.4 Neraca massa Mix Point (MP-102)............................................. LA-9 Tabel LA.5 Neraca Massa Ekstraktor ............................................................ LA-12 Tabel LA.6 Neraca Massa Destilasi .............................................................. LA-15 Tabel LA.7 Data Bilangan Antoine ............................................................... LA-16 Tabel LA.8 Penentuan Titik Gelembung (bubble point) Umpan .................... LA-17 Tabel LA.9 Penentuan titik gelembung (bubble point) bottom ....................... LA-19 Tabel LA.10 Penentuan Titik Embun (dew point) Destilat............................. LA-20 Tabel LA.11 Neraca Massa Kondensor ......................................................... LA-22 Tabel LA.12 Neraca Massa Reboiler ............................................................. LA-24 Tabel LA.13 Neraca Massa (MP-301) ........................................................... LA-25 Tabel LB.1 Kapasitas panas cairan : Cpl,,T (T = 0K) = (KJ/Kmol.K) ................. LB-1 Tabel LB.2 Kapasitas panas gas : Cpg,,T (T = 0K) = (kJ/Kmol.K) ...................... LB-1 Tabel LB.3 Panas Laten : A(1-T/Tc)n , T = 0K (kj/mol) ................................. LB-2 Tabel LB.4 Neraca Panas pada Heater (E-101).............................................. LB-4 Tabel LB.5 Neraca Panas pada Heater (E-102).............................................. LB-5 Tabel LB.6 Panas keluar Reaktor .................................................................. LB-7 Tabel LB.7 Panas Masuk Kondensor (E-201)................................................ LB-8 Tabel LB.8 Panas Keluar Kondensor (E-201)................................................ LB-9 Tabel LB. 9 Panas Masuk Heater (E-302) ..................................................... LB-10 Tabel LB. 10 Panas Keluar Kondensor (E-302)............................................. LB-10 Tabel LB. 11 Panas Masuk Kondensor (E-303)............................................. LB-11 Tabel LB. 12 Panas Keluar Kondensor (E-303)............................................. LB-12 Tabel LB. 13 Panas Masuk Reboiler (E-304) ................................................ LB-13 Tabel LB. 14 Panas Keluar Reboiler (E-304) ................................................ LB-13 Tabel LB. 15 Panas Keluar Reboiler (E-304) ................................................ LB-14 Tabel LB. 16 Panas Masuk Kondensor (E-201)............................................. LB-15 Tabel LC.1 Perhitungan viskositas pada dekanter......................................... LC-34 Tabel LC.2 Perhitungan densitas larutan atas (B) (alur 14) ........................... LC-34 Tabel LC.3 Perhitungan volume vairan pada alur recyle ............................... LC-35
Universitas Sumatera Utara
Tabel LC.4 Komposisi bahan pada alur Lb destilasi 1 (T-101) ..................... LC-65 Tabel LC.5 Perhitungan volume vampuran Etil fluorida dan Hidrogen Fluorida ....................................................................................... LC-81 Tabel LE.1 Perincian Harga Bangunan, dan Sarana Lainnya ......................... LE-1 Tabel LE.2 Harga Indeks Marshall dan Swift ............................................... LE-3 Table LE.3 Estimasi Harga Peralatan Proses ................................................. LE-8 Tabel LE.4 Estimilasi Harga Peralatan Utilitas dan Pengolahan Limbah ...... LE-9 Tabel LE.5 Biaya Dana Transportasi ............................................................. LE-12 Tabel LE.6 Perincian Gaji Pegawai ............................................................... LE-16 Tabel LE.7 Perincian Biaya Kas.................................................................... LE-18 Tabel LE.8 Perincian Modal Kerja ................................................................ LE-19 Tabel LE.9 Aturan Depresi Sesuai UU Republik Indonesia No. 17 Tahun 2000 ................................................................................ LE-20 Tabel LE.10. Perhitungan Biaya Depresiasi Sesuai UURI No. 17 Tahun 2000.............................................................................. LE-21
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Struktur Etil fluorida .................................................................. II-1 Gambar 6.1 Instrumentasi Alat ...................................................................... VI-3 Gambar 8.1 Tata Letak Pabrik Etil Fluorida .................................................. VIII-5 Gambar 9.1 Struktur organisasi pabrik pembuatan etilen diklorida dari etilen dan klorin dengan proses klorinasi langsung ..................... IX-14 Gambar LC.1 Kolom Destilasi ...................................................................... LC-64 Gambar LD.1 Sketsa Sebagian Bar Screen (dilihat dari atas) ........................ LD-1 Gambar LE.1 Kurva BEP Pabrik Pembuatan Etil Fluorida ............................ LE-30
Universitas Sumatera Utara
