TAHUN

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

PRARANCANGAN PABRIK ETIL ASETAT DARI ETANOL DAN ASAM ASETAT DENGAN REACTIVE DISTILLATION KAPASITAS 20.000 TON/TAHUN

Disusun Oleh : 1. Dian Ratna Sari

( I 0509010 )

2. Marliana Ika Setyawati

( I 0509026)

JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2013

commit to user i


digilib.uns.ac.id

commit to user ii


digilib.uns.ac.id

MOTTO DAN PERSEMBAHAN

“Sesungguhnya setelah kesulitan itu ada kemudahan “

Ucapan terima kasih, kami persembahkan untuk :  Bapak dan ibu tercinta atas dukungannya baik moril dan materiil.  Adik dan kakak yang memberikan doa dan dukungannya.  Teman-teman penghuni stuta (Studio Tugas Akhir), khususnya penghuni pojok utara yang selalu kedinginan, Asna, Erna, Rina, Indah, terima kasih telah setia mendengarkan kegaduhan kami setiap hari.  Teman-teman seperjungan angkatan 2009 atas semangat, dukungan dan doanya selama ini.  Kakak-kakat tingkat yang telah ikut membantu menyelesaikan tugas akhir ini.

commit to user iii


digilib.uns.ac.id

KATA PENGANTAR Segala puji hanya bagi Allah SWT, hanya karena Rahmat dan Hidayah-Nya, penulis akhirnya dapat menyelesaikan penyusunan laporan tugas akhir dengan judul “Prarancangan Pabrik Etil Asetat dari Etanol dan Asam Asetat dengan Reactive Distillation Kapasitas 20.000 Ton/Tahun”. Dalam penyusunan tugas akhir ini penulis memperoleh banyak bantuan baik berupa dukungan moral maupun spiritual dari berbagai pihak. Oleh karena itu penulis mengucapkan terima kasih kepada : 1. Bapak Dr. Sunu Herwi Pranolo, selaku Ketua Jurusan Teknik Kimia Universitas Sebelas Maret Surakarta. 2. Dr. Margono, S.T., M.T., selaku Dosen Pembimbing I dan Inayati, S.T., M.T., Ph.D.

sebagai Dosen Pembimbing II Tugas Akhir yang telah

bersedia membimbing dalam penyusunan tugas akhir. 3. Kedua orang tua kami yang telah memberikan dukungan baik moral maupun material. 4. Teman-teman mahasiswa angkatan 2009 dan segenap civitas akademik Jurusan Teknik Kimia. Penulis menyadari bahwa laporan tugas akhir ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu penulis membuka diri terhadap segala saran dan kritik yang membangun. Semoga laporan tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi penulis pada khususnya dan pembaca pada umumnya. Surakarta, commit to user iv

Juli 2013

Penulis


digilib.uns.ac.id

DAFTAR ISI

Halaman Judul

I

Lembar Pengesahan

Ii

Motto dan Persembahan

Iii

Kata Pengantar

Iv

Daftar Isi

V

Daftar Tabel

Xi

Daftar Gambar

Xiii

Intisari

Xiv

BAB I PENDAHULUAN

11

I.1 Latar Belakang Pendirian Pabrik

1

I.2 Kapasitas Perancangan

2

I.3 Pemilihan Lokasi Pabrik

5

I.3.1 Lokasi Sumber Bahan Baku

5

I.3.2 Pemasaran Produk

6

I.3.3 Transportasi

6

I.3.4 Utilitas

6

I.3.5 Tenaga Kerja dan Tenaga Ahli

7

I.3.6 Ketersediaan Lahan yang Memadai

7

I.3.7 Iklim

7

I.3.8 Komunikasi

8

I.3.9 Kebijakan Pemerintah commit to user

8

v

2


digilib.uns.ac.id

I.3.10 Kondisi Tanah dan Daerah I.4 Tinjauan Pustaka

8 9

I.4.1 Macam-Macam Proses

9

I.4.2 Kegunaan Produk

14

I.4.3 Sifat Fisis dan Kimia Bahan Baku dan Produk

14

I.4.4 Tinjauan Pustaka

20

BAB II DESKRIPSI PROSES

22

II.1 Spesifikasi Bahan Baku dan Produk

22

II.1.1 Spesifikasi Bahan Baku

22

II.1.2 Spesifikasi Bahan Pembantu

23

II.1.3 Spesifikasi Produk

23

II.2 Konsep Proses

24

II.2.1 Dasar Reaksi

24

II.2.2 Mekanisme Reaksi

25

II.2.3 Tinjauan Kinetika

27

II.2.4 Tinjauan Termodinamika

27

II.3 Diagram Alir Proses dan Tahapan Proses

29

II.3.1 Diagram Alir Proses

29

II.3.2 Tahapan Proses

33

II.4 Neraca Massa dan Neraca Panas

35

II.4.1 Neraca Massa

35

II.4.2 Neraca Panas

37

II.5 Layout Pabrik dan Peralatan Proses commit to user vi

38


digilib.uns.ac.id

II.5.1 Layout Pabrik

38

II.5.2 Layout Peralatan Proses

41

BAB III SPESIFIKASI PERALATAN PROSES III.1 Tangki

44 44

III.1 Tangki Penyimpan Bahan Baku Asam Asetat

44

III.2 Tangki Penyimpan Bahan Baku Etanol

45

III.3 Tangki Penyimpan Produk Etil Asetat

46

III.2 Reaktor Menara Reactive Distillation

47

III.3 Dekanter

48

III.4 Stripping Column

49

III.5 Pompa

50

III.5.1 Pompa I

50

III.5.2 Pompa II

51

III.5.3 Pompa III

51

III.5.4 Pompa IV

52

III.6 Heat Exchanger

53

III.7 Reboiler

54

III.7.1 Reboiler I

54

III.7.2 Reboiler II

55

III.8 Kondenser

57

III.8.1 Kondenser I

57

III.8.2 Kondenser II

58

commit to user vii


digilib.uns.ac.id

BAB IV UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM IV.1 Unit Pendukung Proses

61 61

IV.1.1 Unit Pengadaan dan Pengolahan Air

62

IV.1.2 Unit Pengadaan Steam

71

IV.1.3 Unit Pengadaan Udara Tekan

72

IV.1.4 Unit Pengadaan Listrik

72

IV.1.5 Unit Pengadaan Bahan Bakar

77

IV.2 Laboratorium

78

IV.2.1 Laboratorium Fisik

80

IV.2.2 Laboratorium Analitik

80

IV.2.3 Laboratorium Penelitian dan Pengembangan

81

IV.3 Unit Pengolahan Limbah

82

BAB V MANAJEMEN PERUSAHAAN V.1 Bentuk Perusahaan

85

V.2 Struktur Organisasi

86

V.3 Tugas dan Wewenang

89

V.3.1 Pemegang Saham

89

V.3.2 Dewan Komisaris

90

V.3.3 Dewan Direksi

90

V.3.4 Staf Ahli

92

V.3.5 Penelitian dan Pengembangan (Litbang)

92

V.3.6 Kepala Bagian

92

V.3.7 Kepala Seksi

commit to user viii

97


digilib.uns.ac.id

V.4 Pembagian Jam Kerja Karyawan

97

V.4.1 Karyawan Non Shift

97

V.4.2 Karyawan Shift atau Ploog

98

V.5 Status Karyawan dan Sistem Upah V.6 Penggolongan Jabatan, Jumlah Karyawan dan Gaji

99 100

V.6.1 Penggolongan Jabatan

100

V.6.2 Jumlah Karyawan dan Gaji

100

V.7 Kesejahteraan Karyawan

103

BAB VI ANALISA EKONOMI

105

VI.1 Dasar Perhitungan

105

VI.2 Penaksiran Harga Peralatan

107

VI.3 Penentuan Total Capital Investment (TCI)

110

VI.3.1 Modal Tetap (Fixed Capital Investment)

110

VI.3.2 Modal Kerja (Working Capital Investment)

111

VI.4 Penentuan Manufacturing Cost (TMC)

112

VI.4.1 Direct Manufacturing Cost (DMC)

112

VI.4.2 Indirect Manufacturing Cost (IMC)

114

VI.4.3 Fixed Manufacturing Cost (FMC)

115

VI.4.4 General Expense (GE)

116

VI.5 Keuntungan Produksi

117

VI.6 Analisa Kelayakan

117

DAFTAR PUSTAKA

xv123 commit to user ix


digilib.uns.ac.id

LAMPIRAN Lampiran A

Sifat-Sifat Fisis Bahan

Lampiran B

Neraca Massa

Lampiran C

Neraca Panas

Lampiran D

Reaktor Menara Reactive Distillation

Lampiran E

Stripping Column

commit to user x


digilib.uns.ac.id

DAFTAR TABEL

Tabel I.1

Impor Etil Asetat di Indonesia

2

Tabel I.2

Kapasitas Produksi Etil Asetat di Berbagai Negara

4

Tabel I.3

Perbandingan Beberapa Proses Produksi Etil Asetat

13

Tabel II.1

Neraca Massa pada Reactive Distillation (RD-01)

35

Tabel II.2

Neraca Massa pada Dekanter (DC-01)

36

Tabel II.3

Neraca Massa pada Stripping Column (SC-01)

36

Tabel II.4

Neraca Massa Total

36

Tabel II.5

Neraca Panas Reactive Distillation (RD-01) dan 37 Dekanter (DC-01)

Tabel II.6

Neraca Panas Stripping Column (SC-01)

37

Tabel II.7

Neraca Panas Total

38

Tabel IV.1

Kebutuhan Air Pendingin

69

Tabel IV.2

Kebutuhan Air untuk Steam

70

Tabel IV.3

Kebutuhan Air Konsumsi Umum dan Sanitasi

70

Tabel IV.4

Kebutuhan Listrik untuk Keperluan Proses dan Utilitas

73

Tabel IV.5

Jumlah Lumen Berdasarkan Luas Bangunan

74

Tabel IV.6

Total Kebutuhan Listrik Pabrik Etil Asetat

76

Tabel V.1

Jadwal Pembagian Kelompok shift

98

Tabel V.2

Jumlah Karyawan Menurut Jabatannya

100

Tabel V.3

Perincian Golongan dan Gaji Karyawan

102

Tabel VI.1

Indeks Harga Alat commit to user

108

xi


digilib.uns.ac.id

Tabel VI.2

Direct Plan Cost

110

Tabel VI.3

Indirect Plan Cost

111

Tabel VI.4

Modal Kerja

112

Tabel VI.5

Direct Manufacturing Cost

114

Tabel VI.6

Indirect Manufacturing Cost

115

Tabel VI.7

Fixed Manufacturing Cost

116

Tabel VI.8

General Expense

116

Tabel VI.9

Analisis Kelayakan

120

commit to user xii


digilib.uns.ac.id

DAFTAR GAMBAR

Gambar I.1

Grafik Impor Etil Asetat di Indonesia

3

Gambar I.2

Peta Lokasi

9

Gambar II.1

Blok Diagram Kualitatif Pabrik Etil Asetat

30

Gambar II.2

Blok Diagram Kuantitatif Pabrik Etil Asetat

31

Gambar II.3

Diagram Alir Proses

32

Gambar II.4

Tata Letak Pabrik Etil Asetat

40

Gambar II.5

Tata Letak Peralatan Proses

43

Gambar IV.1

Skema Pengolahan Air dari PT Petrokimia Gresik

68

Gambar IV.2

Skema Instalasi Pengolahan Air Limbah (IPAL)

83

Gambar V.1

Struktur Organisasi Pabrik Etil Asetat

89

Gambar VI.1

Chemical Engineering Cost Index

108

Gambar VI.2

Grafik Analisa Kelayakan

121

commit to user xiii


digilib.uns.ac.id

INTISARI Dian Ratna Sari, Marliana Ika Setyawati, 2013, Prarancangan Pabrik Etil Asetat dari Etanol dan Asam Asetat dengan Reactive Distillation Kapasitas 20.000 Ton/Tahun, Jurusan Teknik Kimia, Universitas Sebelas Maret Surakarta Etil asetat dengan rumus molekul (CH3COOC2H5) adalah salah satu bahan kimia yang digunakan sebagai bahan pelarut terutama dalam industri farmasi dan kosmetik. Untuk membantu memenuhi kebutuhan dalam negeri, dirancang pabrik etil asetat dari etanol dan asam asetat dengan kapasitas 20.000 ton/tahun. Bahan baku etanol (C2H5OH) sebanyak 23.424 ton/tahun diperoleh dari PT Molindo Raya, Malang, Jawa Timur dengan kapasitas produksi 50.000 kL/tahun sedangkan asam asetat sebanyak 18.896 ton/tahun diperoleh dari PT Indo Acidatama, Solo, Jawa Tengah dengan kapasitas produksi 33.000 ton/tahun. Pabrik direncanakan berdiri di Gresik, Jawa Timur pada tahun 2017 dan beroperasi selama 330 hari dalam satu tahun dan proses produksi berlangsung selama 24 jam per hari. Tahapan proses yang terjadi meliputi persiapan bahan baku etanol dan asam asetat, reaksi pembentukan etil asetat dalam reaktor menara reactive distillation. Etil asetat dibuat dengan cara mereaksikan etanol dan asam asetat dengan cara esterifikasi. Reaksi berlangsung dalam reaktor yang berupa menara reactive distillation secara adiabatic-non isothermal. Reaksi yang terjadi bersifat eksotermis. Konversi etil asetat untuk reaksi ini mencapai 100 % terhadap asam asetat. Kondisi operasi reaktor berlangsung pada tekanan 2 atm dan suhu 100140oC dengan katalis resin aktif amberlyst 35 wet. Pemisahan bahan dilakukan di dalam dekanter dan pemisahan produk dengan sisa reaktan (etanol) dilakukan di dalam stripping column. Hasil atas stripping column dikembalikan lagi ke dalam dekanter. Sedangkan hasil bawah stripping column merupakan produk etil asetat dengan kemurnian 99,75%. Unit pendukung proses pabrik meliputi unit pengadaan air, steam, udara tekan, dan tenaga listrik. Kebutuhan air untuk umpan boiler, air konsumsi, air pendingin dan sanitasi diperoleh dari PT Petrokimia Gresik, sedangkan untuk steam diperoleh dari boiler dengan suhu 154 oC dan tekanan 5,3973 atm. Kebutuhan udara tekan disediakan oleh sebuah kompresor. Kebutuhan listrik diperoleh dari PLN dan sebuah generator sebagai cadangan. Pabrik juga didukung laboratorium yang mengontrol mutu bahan baku dan produk serta limbah. Bentuk perusahaan yang dipilih Perseroan Terbatas (PT), dengan struktur organisasi line and staff. Sistem kerja karyawan berdasarkan pembagian jam kerja yang terdiri dari karyawan shift dan non-shift. Jumlah karyawan keseluruhan adalah 130 orang, dimana karyawan shift 52 orang dan karyawan non-shift 78 orang. Dari hasil analisis diperoleh, ROI (Return on Investment) sebelum dan sesudah pajak sebesar 33,20% dan 28,22%, POT (Pay Out Time) sebelum dan sesudah pajak selama 2,43 tahun dan 2,76 tahun, BEP (Break Even Point) sebesar 49,99%. Jadi dari segi ekonomi pabrik tersebut layak untuk didirikan di Indonesia. commit to user xiv


digilib.uns.ac.id

ABSTRACT Dian Ratna Sari, Marliana Ika Setyawati, 2013, Preliminary Design of Ethyl Acetate from Ethanol and Acetic Acid by Reactive Distillation Capacity 20,000 Ton/Year, Chemical Engineering Department, Sebelas Maret University, Surakarta Ethyl Acetate with molecular formula (CH3COOC2H5) is one of chemicals used as solvent especially in pharmacy and cosmetics industries. Ethyl Acetate plant from ethanol and acetic acid capacity 20,000 ton/year is built to supply the needs in Indonesia. PT Molindo Raya from Malang, East Java supplies 23,424 ton/year ethanol (C2H5OH) while the capacity is 50,000 kL/year. The acetic acid is supplied by PT Indo Acidatama, Solo, Central Java for 18,896 ton/year while their capacity is 33,000 ton/year. The plant is to be operated 330 days a year 24 hours a day. The process steps consist of raw material preparation of ethanol and acetic acid and ethyl acetate synthesis in a reactive distillation tower. Ethyl acetate is synthesized by reacting ethanol and acetic acid through esterification. The reaction occurs in an adiabatic-non isothermal reactive distillation tower reactor. The reaction is carried out exothermically. The conversion of this reaction reaches 100% of acetic acid fed. The operating condition of reactor is 2 atm pressure and 100 – 140oC catalyzed by active resin amberlyst 35 wet. The separation process is done in a decanter and the remaining ethanol is separated in a stripping column. The top product of stripping column is recycled to the decanter while the bottom product is the desired ethyl acetate 99.75% purity. The plant is supported by several utility units which are water, steam, compressed air and electricity. PT Petrokimia Gresik supplies water needed for this plant used in boilers, consumption, cooling and sanitation. Steam is produced in a boiler with the temperature of 154oC and 5.3973 atm pressure. The compressed air is supplied by a compressor. Electricity is supplied by PLN and a backup generator. The plant is equipped with a laboratory to control the product and raw material quality and the waste produced. The industry is to be built as Company Limited (co. Ltd) with line and staff organizational structure. The employee working time is divided as shift and non-shift worker and the total employee is 130 people consist of 52 shift and 78 non shift worker. The economic feasibility analysis shows ROI (Return on Investment) before and after tax is 33.20% and 28.22% respectively; POT (Pay Out Time) before and after tax is 2.43 and 2.76 years respectively and BEP (Break Even Point) is 49.99%. The analysis shows that economically the plant is feasible to be built in Indonesia.

commit to user xiv

TAHUN

Recommend Documents