LAPORAN PRARANCANGAN PABRIK
PRARANCANGAN PABRIK ETIL KLORIDA DENGAN PROSES HIDROKLORINASI ETANOL KAPASITAS 40.000 TON/TAHUN
Oleh ANGGA FREDO NUGROHO D500120064
Dosen Pembimbing: Ir. NUR HIDAYATI, MT, PhD M. MUJIBUROHMAN, ST, MT, PhD
PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA SURAKARTA 2017
i
ii
iii
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 pembangunan masa depan adalah membangun pabrik yang mempunyai daya saing dengan produk-produk luar negeri. Salah satunya dengan mendirikan pabrik Etil Klorida dari Etanol dan Asam Klorida kapasitas 40.000 ton/tahun direncanakan beroperasi selama 330 hari/tahun. Proses pembuatan Etil Klorida dilakukan menggunakan reaktor fixed bed multi tube. Pada reaktor ini berlangsung dalam fase gas-gas, irreversible, eksotermis, non adiabatis, non isotermal pada suhu 325°C dan tekanan 6 atm. Pabrik ini digolongkan pabrik yang beresiko tinggi karena kondisi operasi tekanan yang tinggi. Kebutuhan etanol untuk pabrik ini sebesar 3.570,9740 kg/jam dan kebutuhan asam klorida sebesar 3.000,1132 kg/jam. Produk berupa etil klorida sebanyak 5.050,5051 kg/jam. Utilitas pendukung proses yakni kebutuhan air total secara kontinyu sebanyak 40.739,68049 kg/jam yang diperoleh dari air sungai. Masing-masing meliputi penyediaan air pendingin sebesar 14.004,42 kg/jam, penyediaan air domestik sebesar 660,625 kg/jam dan penyediaan steam sebesar 26.074,64 kg/jam yang diperoleh dari boiler dengan bahan bakar fuel oil sebesar 2.904,61 liter/jam. Kebutuhan udara tekan sebesar 150 m3/jam. Kebutuhan listrik diperoleh dari PLN sebesar 283,22 kW dan disediakan satu buah turbin/genset sebesar 350 kW sebagai cadangan, jika sewaktu-waktu listrik padam. Bahan bakar sebesar 44,82 liter/jam. Total kebutuhan bahan bakar sebanyak 2.949,43 liter/jam. Pabrik ini didirikan di kawasan industri Cilegon, Serang, Banten, Jawa Barat dengan luas tanah 50.000 m2 dengan jumlah karyawan 300 orang. Dari analisis ekonomi pada pabrik Etil Klorida ini menunjukkan keuntungan sebelum pajak sebesar Rp 244.481.202.337 /tahun, sedangkan keuntungan sesudah pajak 50% sebesar Rp 122.240.601.168 /tahun. Percent Return On Invesment (ROI) sebelum pajak sebesar 29,48% dan Percent Return On Invesment (ROI) sesudah pajak sebesar 14,74%. Pay Out Time (POT) sebelum
iv
pajak selama 2,5 tahun dan Pay Out Time (POT) sesudah pajak selama 4,0 tahun. Break Even Point (BEP) sebesar 44,81% dan Shut Down Point (SDP) sebesar 28,29%. Dengan menggunakan metode Discounted Cash Flow didapatkan Internal Rate of Return (IRR) terhitung sebesar 33%. Dari data analisis kelayakan ekonomi diatas disimpulkan bahwa pabrik ini menguntungkan dan layak untuk didirikan.
v
KATA PENGANTAR Assalamu‟alaikum Warrahmatullahi Wabarakatuh. Alhamdulillah, segala puji syukur penyusun panjatkan ke hadirat Allah SWT, yang telah melimpahkan rahmat, taufik serta hidayah-Nya, sehingga penyusun
dapat
menyelesaikan
“PRARANCANGAN
PABRIK
laporan ETIL
tugas
KLORIDA
akhir
dengan
DENGAN
judul
PROSES
HIDROKLORINASI ETANOL KAPASITAS 40.000 TON/TAHUN”. Tugas akhir prarancangan pabrik ini merupakan salah satu syarat yang wajib diselesaikan oleh setiap mahasiswa guna mencapai gelar kesarjanaannya di Program Studi Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta. Dalam penyusunan laporan ini, penyusun telah banyak menerima bantuan, petunjuk dan bimbingan yang sangat bermanfaat dari berbagai pihak. Oleh sebab itu, pada kesempatan ini penyusun ingin mengucapkan terima kasih kepada: 1.
Bapak Rois Fathoni, ST, MSc, PhD selaku Ketua Program Studi Teknik Kimia
Universitas
Muhammadiyah
Surakarta
sekaligus
pembimbing
akademik. 2.
Ibu Ir. Nur Hidayati, MT, PhD selaku dosen pembimbing I yang telah memberi nasehat, semangat dan saran maupun kritik sampai tersusunnya laporan ini.
3.
Bapak M. Mujiburohman, ST, MT, PhD selaku dosen pembimbing II yang tak lupa selalu memotivasi penyusun untuk segera menyelesaikan laporan ini.
4.
Bapak dan ibu dosen Teknik Kimia Universitas Muhammadiyah Surakarta atas segala bimbingan, dukungan dan arahan.
5.
Pak Amanuni, Pak Manto, Ibu Hartini dan Pak Mursid yang selalu menanyakan kabar kapan terselesainya laporan ini, sehingga menyemangati penyusun.
6.
Bapak dan ibu tercinta serta kakak yang selalu mendoakan, memberi kasih sayang, perhatian dan pengorbanan.
vi
7.
Irfani Dawamia Karda sebagai rekan TPP yang sangat sabar dan selalu menyemangati ketika rasa lelah menghampiri.
8.
Keluarga besar Teknik Kimia angkatan 2012 yang selalu mendukung dan memotivasi.
9.
Keluarga Mahasiswa Teknik Kimia Universitas Muhammadiyah Surakarta (KMTK UMS) atas ejekannya dan cemoohannya, yang membuat semangat untuk segera menyelesaikan laporan ini.
10. Teman-teman
Kos
Feng-veng
dan
Sukowati,
terima
kasih
atas
kebersamaannya selama ini. Semoga segala bantuan yang telah diberikan dengan ikhlas kepada penyusun mendapat ridho dari Allah SWT. Amin. Tidak ada kebenaran yang mutlak dari manusia, karena kebenaran yang mutlak hanya datang dari Allah SWT. Maka penyusun menyadari banyak kekurangan baik secara kualitas maupun aspek lainnya. Walaupun penyusun telah berusaha secara optimal untuk memberikan yang terbaik dalam menyelesaikan laporan ini. Namun kritik dan saran yang bersifat membangun sangat diharapkan demi kesempurnaan laporan ini. Akhirnya penyusun berdo‟a dan berharap semoga laporan ini dapat bermanfaat bagi pembaca. Atas perhatiannya, penyusun ucapkan terima kasih. Wassalamu‟alaikum Warrahmatullahi Wabarakatuh.
vii
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ..................................................................................
i
HALAMAN PENGESAHAN.....................................................................
ii
INTISARI ....................................................................................................
iv
KATA PENGANTAR ................................................................................
vi
DAFTAR ISI ...............................................................................................
viii
DAFTAR TABEL .......................................................................................
x
DAFTAR GAMBAR ..................................................................................
xii
MOTTO .......................................................................................................
xiii
BAB I. PENDAHULUAN .........................................................................
1
1.1 Latar Belakang .........................................................................
1
1.2 Kapasitas Pabrik .......................................................................
2
1.3 Lokasi Pabrik ...........................................................................
3
1.4 Tinjauan Pustaka ......................................................................
5
BAB II. DESKRIPSI PROSES ...................................................................
14
2.1 Spesifikasi Bahan Baku dan Produk ........................................
14
2.2 Konsep Proses ..........................................................................
15
2.3 Diagram Alir Proses .................................................................
17
2.4 Diagram Alir Proses Neraca Massa dan Neraca Panas ...........
19
2.5 Tata Letak Pabrik dan Peralatan ...............................................
31
BAB III. SPESIFIKASI ALAT ...................................................................
38
BAB IV. UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM ....... .
57
4.1 Unit Pengadaan Air ..................................................................
57
4.2 Unit Pengadaan Steam .............................................................
63
4.3 Unit Pengadaan Air Pendingin ................................................
65
4.4 Unit Pengadaan Air Domestik .................................................
66
4.5 Perancangan Alat Listrik .........................................................
67
4.6 Unit Pengadaan Udara Tekan ..................................................
70
4.7 Laboratorium ...........................................................................
70
4.8 Spesifikasi Alat Utilitas ...........................................................
74
viii
BAB V. MANAJEMEN PERUSAHAAN ..................................................
85
5.1 Bentuk Perusahaan ...................................................................
85
5.2 Struktur Organisasi ..................................................................
86
5.3 Sistem Kepegawaian dan Sistem Gaji......................................
89
5.4 Pembagian Jam Kerja Karyawan .............................................
89
5.5 Perincian Jumlah Karyawan ....................................................
90
5.6 Kesejahteraan Sosial Karyawan ...............................................
91
5.7 Manajemen Produksi ...............................................................
91
BAB VI. ANALISIS EKONOMI ............................................................... .
92
6.1 Capital Invesment ....................................................................
94
6.2 Manufacturing Cost .................................................................
95
6.3 General Expenses ....................................................................
95
6.4 Analisis Kelayakan Ekonomi ...................................................
95
BAB VII. KESIMPULAN .......................................................................... . DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
ix
109
DAFTAR TABEL Tabel 1. Kebutuhan Impor Etil Klorida di Indonesia ...................................
2
Tabel 2. Data Pabrik Etil Klorida .................................................................
3
Tabel 3. Arus Neraca Massa .........................................................................
22
Tabel 4. Neraca Massa Separator (H-101) ...................................................
22
Tabel 5. Neraca Massa Separator (H-102) ....................................................
23
Tabel 6. Neraca Massa Reaktor (R) ..............................................................
23
Tabel 7. Neraca Massa Menara Distilasi (D-101) .........................................
24
Tabel 8. Neraca Massa Menara Distilasi (D-102) .........................................
24
Tabel 9. Neraca Massa Total .........................................................................
25
Tabel 10. Neraca Panas Vaporizer (V-101) ...................................................
25
Tabel 11. Neraca Panas Vaporizer (V-102) ...................................................
26
Tabel 12. Neraca Panas Compresor (G-101) .................................................
26
Tabel 13. Neraca Panas Compresor (G-102) .................................................
27
Tabel 14. Neraca Panas Heat Exchanger (E-101) ..........................................
27
Tabel 15. Neraca Panas Heat Exchanger (E-102) ..........................................
28
Tabel 16. Neraca Panas Cooler (E-111) .........................................................
28
Tabel 17. Neraca Panas Cooler (E-112) .........................................................
29
Tabel 18. Neraca Panas Reaktor (R) ...............................................................
29
Tabel 19. Neraca Panas Menara Distilasi (D-101) .........................................
30
Tabel 20. Neraca Panas Menara Distilasi (D-101) .........................................
30
Tabel 21. Luas Bangunan Pabrik ....................................................................
33
Tabel 22. Daftar Kebutuhan Steam Jenuh ......................................................
63
Tabel 23. Kebutuhan Air Pendingin ...............................................................
65
Tabel 24. Kebutuhan Air Kantor ...................................................................
66
Tabel 25. Kebutuhan Air Pabrik ...................................................................
66
Tabel 26. Konsumsi Listrik untuk Keperluan Proses ...................................
67
Tabel 27. Konsumsi Listrik Unit Pendukung Proses (Utilitas) .....................
68
Tabel 28. Cost Index Chemical Point ...........................................................
93
Tabel 29. Total Fixed Capital Invesment ......................................................
97
x
Tabel 30. Working Capital ...........................................................................
98
Tabel 31. Manufacturing Cost .....................................................................
99
Tabel 32. Gaji Karyawan .............................................................................
99
Tabel 33. Maintenance, Royal and Pattern ..................................................
101
Tabel 34. Unit Pengolahan Limbah ..............................................................
101
Tabel 35. Indirect Manufacturing Cost ........................................................
102
Tabel 36. Fixed Manufacturing Cost ............................................................
103
Tabel 37. General Expenses .........................................................................
103
Tabel 38. Fixed Cost .....................................................................................
105
Tabel 39. Variable Cost ..............................................................................
106
Tabel 40. Regulated Cost .............................................................................
106
xi
DAFTAR GAMBAR Gambar 1. Diagram Alir Kualitatif ..............................................................
20
Gambar 2. Diagram Alir Kuantitatif ............................................................
21
Gambar 3. Diagram Alir Massa ...................................................................
22
Gambar 4. Tata Letak Pabrik .......................................................................
34
Gambar 5. Tata Letak Peralatan Proses ........................................................
37
Gambar 6. Unit Pengolahan Air Sungai .......................................................
84
Gambar 7. Struktur Organisasi Perusahaan ..................................................
88
Gambar 8. Hubungan Tahun vs Cost Index ..................................................
93
Gambar 9. Grafik Perhitungan Analisa Ekonomi .........................................
108
xii
MOTTO “Allohumma sholli ala sayyidina muhammad, wa ala ali sayyidina muhammad” “Ijinkan aku mengeluarkan kata-kata indah bak mutiara, lalu ingatkan aku jika aku menyalahi mutiara tersebut, jika kau sahabatku” “Tak ada mimpi yang terlalu tinggi, yang ada hanyalah keyakinan kita yang terlalu rendah” “Sebenarnya pemenang dan pecundang itu sama, yang membedakan hanyalah keberanian” “Kesuksesan bukan hanya milik mereka yang pintar, tapi kesuksesan juga milik mereka yang senantiasa berusaha dan berdo‟a tanpa mengenal putus asa” “Dimana ada kasih sayang, maka kebahagiaan dan kesuksesan akan selalu menyertai, maka dari itu bimbinglah keluargamu dengan kasih sayang” “Setiap orang suci selalu punya masa lalu, dan setiap pendosa masih punya masa depan” “Jika kau ingin merubah hidupmu, tapi kau tak tahu harus memulai darimana, mulailah dari ibadahmu” “Pada akhirnya, semua yang „rusak‟ akan mencari seseorang yang dapat „memperbaiki‟,” “Tak usah berupaya berubah menjadi orang lain, cukup berubahlah menjadi dirimu sendiri, jauh lebih baik dari dirimu dulu”
xiii
“Manusia sholeh/sholehah itu, apabila kita melihatnya, kita sering teringat akan Allah dan Rasul-Nya” “Kekecewaan adalah cara Tuhan untuk mengatakan, “Bersabarlah, Aku punya sesuatu yang lebih baik untukmu”,” “Ibu adalah kunci kesuksesan, tiap kali ingin mengambil langkah, mintalah do‟a restu pada ibu” “Secemburu apapun Bulan pada Matahari, Bumi tetap saja mengelilingi Matahari, dan takkan berpaling pada Bulan” “Dan takdirnya adalah aku hanya bisa menjadi penikmat senyummu, bukan menjadi pemilik apalagi penyebabnya” “Dengarlah nasehat orang tua, bukan karena mereka selalu benar, tetapi karena mereka telah melakukan kesalahan itu, dan tak ingin anda mengulanginya” “Jika engkau tak mampu bersaing dengan para shalih dalam amalnya, maka bersainglah dengan para pendosa dalam istigfarnya” “Kadang kamu harus dengarkan kata hati, jangan tanyakan siapa yang kamu cintai, tapi tanyakan siapa yang membuatmu bahagia dan dihargai” “Jika itu salah, katakan salah dan jauhi hal itu. Karena tidak ada kesuksesan di sebuah keraguan” “Jadilah seperti bunga yang memberikan keharumannya, bahkan pada tangan yang menghancurkannya”
xiv
“Menjadi laur biasa itu perlu waktu, perlu disakiti, perlu air mata, perlu dihina, dan perlu jam terbang yang teruji” “Jika anda tak bisa menjadi orang pintar dan cerdas, jadilah orang yang rajin dan pekerja keras. Sebab orang yang pintar sering dikalahkan oleh mereka yang rajin, dan orang yang cerdas sering dikalahkan oleh mereka yang pekerja keras” “Sebab rasa nyaman pada seseorang jauh lebih berbahaya dari jatuh cinta” “Jangan kau anggap remeh kebaikan kecil yang kau lakukan, bisa jadi sunah itulah yang menjadi perkara dirimu dimasukkan ke Surga” “Jangan sia-siakan apapun yang kamu miliki saat ini. Ingat, dahulu kamu pernah berjuang untuk memilikinya” “Jika hatimu sedang jatuh cinta, maka engkau juga harus menyediakan ruang di hatimu untuk sakit hati” “Balaslah orang yang berbuat baik kepadamu, jika tak mampu, maka do‟akanlah” “Sekali waktu, lihatlah ke langit, membentang luas mengingatkan akan kuasa Tuhan. Lain waktu, bercengkramalah pada bumi, tanah tempat peristirahatan terakhir” “Ketika akal berbisik menyerahlah, pengharapan berkata cobalah lagi. Ketika dunia berbisik tidak mungkin, Tuhan berkata engkau pasti bisa!” “Jika kau selalu menilai buruk tentang seseorang, itu hanya karena hatimu terlalu kotor untuk melihat kebaikkan” “Dan akhirnya, akhlak dan agamanyalah yang kau pilih”
xv
“Tugasmu hanya berusaha semampu yang kamu bisa, biar hasilnya Allah yang tentukan” “Dia sudah tahu dan mengerti hukum mengenakan jilbab itu wajib, tetapi dia masih tidak mau mengenakannya. Ibarat orang yang sudah tahu jalan menuju Surga, tetapi dia malah memilih neraka” “Apabila kita mendo‟akan kebaikan untuk orang lain, akan disambut oleh malaikat “Semoga untukmu juga”,” “Jika semua mimpi kita terwujud, darimana kita belajar sabar? Jika setiap do‟a selalu dikabulkan, darimana kita belajar ikhlas?” “Bila engkau ingin berdo‟a, sementara waktu begitu sempit, padahal di dalam do‟amu dipenuhi oleh hajat, maka jadikan seluruh do‟amu berupa permohonan maaf (istigfar) kepada Allah. Karena bila Dia memaafkanmu, maka semua keperluanmu akan dipenuhi oleh-Nya tanpa engkau memintanya” “Bagaimana hidupmu akan berkah, jika lisan dan sikapmu selalu menggoreskan luka di hati kedua orang tuamu?” “Lalu aku makin bersalah ketika teringat hampir seluruh waktuku tersita untuk mengerjakan tugas-tugas dunia. Sedangkan untuk Allah hanya kuberi waktu sisa. Entah apa yang akan kukatakan pada-Nya, jika sedetik kemudian Dia memanggilku” “Sesungguhnya Allah tidak melihat pada rupa dan harta, tetapi Allah melihat pada hati dan amalan kalian” “Jika sampai hari ini, Allah masih menunda do‟a dan keinginan kita, sudahkah kita datang tepat waktu kepada Allah melalui sholat?”
xvi
“Jangan membenci mereka yang mengatakan hal buruk tuk menjatuhkanmu, karena merekalah yang membuatmu kuat” “Janganlah lupa mengobrol dengan orang tua. Ingat, merekalah yang paling suka mengajak kita berbicara sejak kita belum mengenal kata” “Perjalanan terjauh dan terberat adalah perjalanan ke masjid” “Selalu ada orang baik di dunia ini, jika kau tak menemuinya, jadilah salah satu diantaranya” “Perbanyaklah istigfar dirumah kalian, dijalan, dipasar, dan dimanapun kalian berada. Karena kalian tak tahu kapan turunnya ampunan” “Jagalah wudlu, agar hatimu senantiasa bersuci kepada-Nya” “Jangan membalas orang yang menyakitimu, kamu harus ada bedanya dari dia. Ikhlaslah, disitulah akan terpancar kebaikan hatimu” “Kebanyakan wanita akan meletakkan tangannya di mulutnya ketika dia menangis, dan lelaki akan meletakkan tangannya di matanya ketika dia menangis. Seolah-olah mereka tahu, darimana dosa itu berasal” “Realitas kehidupan anda adalah deskripsi dari jiwa dan pikiran anda” “Pernah dulu aku melawan kata ibu. Ibu kata, “Nanti kamu akan menangis bila ibu telah tiada”. Dan sekarang, aku percaya itu” “Cara mudah merubah dunia adalah dengan merubah diri sendiri menjadi lebih baik”
xvii
“Jangan menyerah dengan impianmu. Jika ada seribu alasan untuk menyerah, maka harus ada seribu satu alasan untuk berjuang” “Kadang Allah biarkan kita terjatuh, karena ada sesuatu yang berharga dibawah sana” “Senakal-nakalnya kamu, jangan pernah tinggalkan sholat dan berbaktilah pada orang tuamu” “Bila kebaikan seseorang membuat kita jatuh cinta, mengapa kita tak jatuh cinta pada Allah yang kebaikan-Nya tiada habisnya pada kita?” “Saat kamu menilai seseorang dari penampilannya, kamu akan kehilangan banyak kesempatan bertemu dengan orang hebat” “Hati ini mahal dan berharga, karena disitulah Allah melihat kita, bukan pada rupa kita” “Terimalah jika kamu kalah, tapi jangan pernah terima bahwa kamu gagal” “Jangan pernah menghakimi seseorang hanya karena masa lalunya yang tidak baik. Setiap orang pernah salah, begitupun dirimu yang tak selalu benar” “Di dunia ini jangan terlalu bergantung pada seseorang. Karena bayanganmu sendiripun akan meninggalkanmu saat gelap” “Terpejamlah ketika berdoa dan bermunajat pada-Nya, karena disitu kamu akan mendapati ketentraman jiwa dalam kegelapan” “Jika engkau melihat keburukan pada diriku, beritahu aku, bukan orang lain. Karena yang akan merubahnya adalah aku, bukan orang lain”
xviii
“Jangan jadikan pandangan mata ini seperti mata lalat, yang hanya mencari sesuatu yang busuk, yang hanya melihat keburukan dan kesalahan orang lain” “Manusia yang paling berbahagia adalah manusia yang sudah berhenti nafasnya, namun tidak berhenti pahalanya” “Allah tidak berjanji siapa yang belajar 24 jam akan pandai, Allah juga tidak berjanji siapa yang kerja siang dan malam akan kaya. Tapi Allah berjanji, siapa yang jaga sholat, dia akan berjaya” “Orang baik akan mati, tapi kebaikkannya akan selalu melekat dihati setiap orang selamanya” “Percayalah, orang yang selalu bersama Allah takkan kehilangan apa-apa. Tapi orang yang kehilangan Allah, pasti kehilangan segalanya” “Jika kamu sudah dewasa, menulislah dengan pena, jangan dengan pensil. Agar mengerti, sulitnya menghapus kesalahan yang sudah dibuat” “Jangan pernah letih dalam menyampaikan kebaikan, karena syaitan tidak pernah berasa letih dalam menyampaikan kejahatan” “Yen mung rupo seng gae atimu tresno, banjur kepiye anggonmu tresno marang Gusti seng tanpo rupo” “Sesungguhnya Allah SWT dan malaikat-malaikat-Nya senantiasa bersholawat untuk Nabi Muhammad SAW”
xix
