Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Dimetil Eter Dari Metanol Dengan Kapasitas 250.000 Ton/Tahun

PRA RANCANGAN PABRIK PEMBUATAN DIMETIL ETER DARI METANOL DENGAN KAPASITAS 250.000 TON/TAHUN
TUGAS AKHIR Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan
Ujian Sidang Sarjana Teknik Kimia
Oleh :
ZULQARNAIN ALBAASITH 110425016
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA EKSTENSI
FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN 2015
Universitas Sumatera Utara

KATA PENGANTAR
Dengan mengucapkan puji syukur kehadirat Allah S.W.T atas limpahan rahmat, ridho dan karunianya, sehingga Penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini dengan judul “υra Rancangan υabrik υembuatan Dimetil Eter Dari Metanol Dengan Kapasitas 250.000 Ton/Tahun.”
Pra rancangan pabrik ini disusun untuk melengkapi tugas-tugas dan merupakan salah satu syarat untuk menempuh ujian sarjana pada Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. Dalam penyelesaian Tugas Akhir ini, Penulis banyak menerima bantuan dan bimbingan dari berbagai pihak. Pada kesempatan ini Penulis mengucapkan terima kasih kepada :
1. Bapak Mhd. Hendra S.Ginting, ST, MT, selaku dosen pembimbing sekaligus Koordinator Tugas Akhir yang telah membimbing Penulis dengan penuh kesabaran serta memberi masukan sehingga Tugas Akhir ini dapat terselesaikan dengan baik.
2. Bapak Dr. Eng. Ir. Irvan, ST. M.Si, selaku dosen penguji sekaligus Ketua Departmen Teknik Kimia yang telah banyak memberikan arahan dan bimbingannya.
3. Ibu Dr. Ir. Fatimah, MT sebagai Sekretaris Departemen Teknik Kimia 4. Ibu Dr. Ir. Rosdanelli Hasibuan, M.T, selaku dosen penguji yang telah
banyak memberikan arahan dan bimbingannya. 5. Seluruh Staf Pengajar dan Pegawai administrasi Departemen Teknik Kimia
yang telah memberikan ilmu dan pengalaman yang sangat berharga kepada Penulis. Dalam penyusunan Tugas Akhir ini, Penulis menyadari masih banyak terdapat kekurangan. Oleh karena itu, penulis sangat berharap saran dan kritik dari pembaca yang bersifat konstruktif demi kesempurnaan penulis ini. Akhir kata, Semoga tulisan ini bermanfaat bagi kita semua. Terimakasih.
Medan, Mei 2015
Penulis Zulqarnain Albaasith
Universitas Sumatera Utara

DEDIKASI Rasa terima kasih dan hormat penulis ucapkan kepada kedua orang tua penulis yang telah banyak berkorban dan memberikan didikan serta do’a untuk penulis, kedua adik penulis yang memberikan dukungan dan semangat kepada penulis, Serta teman-teman angkatan 2011, 2012 dan 2013 ekstensi Teknik Kimia serta teman-teman dari ekstensi Teknik industri yang memberikan dukungan dan semangat kepada penulis
Universitas Sumatera Utara

INTI SARI

Pabrik Dimetil Eter ini direncanakan akan berproduksi dengan kapasitas

250.000 ton/tahun (31.565,6566 kg/jam) dan beropersi selama 330 hari dalam

setahun. Pabrik ini diharapkan dapat mengurangi ketergantungan Indonesia terhadap

produk impor dan ditargetkan dapat mengekspor Dimetil Eter.

Lokasi pabrik yang direncanakan adalah di daerah hilir Kecamatan Bontang, Kalimantan Timur dengan luas tanah yang dibutuhkan sebesar 9370 m2.

Tenaga kerja yang dibutuhkan untuk mengoperasikan pabrik sebanyak 299

orang. Bentuk organisasinya adalah organisasi garis dan staff.

Hasil analisa terhadap aspek ekonomi pabrik dimetil eter, adalah:

- Modal Investasi

= Rp 2.928.271.486.278,-

- Biaya Produksi Per Tahun

= Rp 4.598.893.538.435,-

- Hasil Jual Produk Per Tahun

= Rp 5.968.750.006.494,-

- Laba Bersih Per Tahun

= Rp 1.369.856.468.058,-

- Profit Margin (PM)

= 23,07 %

- Break Even Point (BEP)

= 16,82 %

- Return Of Investment (ROI)

= 32,91 %

- Pay Out Time (POT)

= 3,04 tahun

- Return Of Network (RON)

= 54,85 %

- Internal Rate Of Return (IRR) = 64,34 %

Dari hasil analisa aspek ekonomi, maka dapat disimpulkan bahwa pabrik

pembuatan Dimetil Eter ini layak untuk didirikan.

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR ISI
Hal
KATA PENGANTAR.......................................................................................i DEDIKASI .........................................................................................................ii INTI SARI .........................................................................................................iii DAFTAR ISI......................................................................................................iv DAFTAR TABEL .............................................................................................viii DAFTAR GAMBAR.........................................................................................xv DAFTAR LAMPIRAN .....................................................................................xviii BAB I PENDAHULUAN..................................................................................I-1
1.1 Latar Belakang .................................................................................I-1 1.2 Penentuan Kapasitas Produksi .........................................................I-2 1.3 Perumusan Masalah .........................................................................I-3 1.4 Tujuan Pra-rancangan Pabrik ..........................................................I-4 1.5 Manfaat Pra-rancangan Pabrik ........................................................I-4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ......................................................................II-1 2.1. Dimetil Eter.....................................................................................II-1 2.2. Sifat sifat Bahan Pendukung ...........................................................II-2 2.3. Proses Pembuatan Dimetil Eter ......................................................II-3 2.4. Seleksi Pemilihan Proses ................................................................II-4 2.5. Deskripsi Proses..............................................................................II-4
BAB III NERACA MASSA..............................................................................III-1 3.1. Fired Heater (FH-01) ......................................................................III-1 3.2. Reaktor (R-01) ................................................................................III-1 3.3. Condensor (CD-01)........................................................................III-2 3.4. Kolom Destilasi (KD – 01) .............................................................III-2 3.5. Condensor (CD-02)........................................................................III-2 3.6. Splitter (SP – 01).............................................................................III-3 3.7. Reboiler (RB – 01)..........................................................................III-3 3.8. Heater (H-01) .................................................................................III-3 3.9. Kolom Destilasi (KD – 02) .............................................................III-4
Universitas Sumatera Utara

3.10. Condensor (CD-03).......................................................................III-4 3.11. Splitter 2 (SP – 02)........................................................................III-4 3.12. Reboiler (RB – 02).......................................................................III-5 3.13. Cooler (C-01) ................................................................................III-5 BAB IV NERACA PANAS ..............................................................................IV-1 Fired Heater (FH – 01)...........................................................................IV-1 Reaktor (R - 01) .....................................................................................IV-1 Condensor (CD – 01) .............................................................................IV-1 Kolom Destilasi (KD – 01) ....................................................................IV-1 Condensor (CD – 02) .............................................................................IV-2 Reboiler (RB – 01).................................................................................IV-2 Heater (H – 01) ......................................................................................IV-2 Kolom Destilasi (KD – 02) ....................................................................IV-2 Condensor (CD – 03) .............................................................................IV-2 4.10. Reboiler (RB – 02)....................................................................... IV-3 4.11. Cooler (C – 01) .............................................................................IV-3 BAB V SPESIFIKASI PERALATAN.............................................................V-1
Reaktor (R – 01) ...................................................................................V-1 Kolom Destilasi (R – 01)......................................................................V-1 Condensor (CD-01) ..............................................................................V-3 Condensor (CD-02) ..............................................................................V-3 Condensor (CD-03) ..............................................................................V-4 Reboiler (RB – 01) ..............................................................................V-5 Reboiler (RB – 02) ..............................................................................V-5 Cooler (C – 01) ....................................................................................V-6 5.9. Kompressor (K – 01) ................................................................... V-7 5.10. Pompa (P – 01) .......................................................................... V-7 5.11. Pompa (P – 02) .......................................................................... V-8 5.12. Pompa (P – 03) .......................................................................... V-8 5.13. Pompa (P – 04) .......................................................................... V-9 5.14. Pompa (P – 05) .......................................................................... V-9 5.15. Pompa (P – 06) .......................................................................... V-10
Universitas Sumatera Utara

5.16. Pompa (P – 07) .......................................................................... V-10 5.17. Tangki (T – 01) .......................................................................... V-11 5.18. Tangki (T – 02) .......................................................................... V-11 5.19. Heater (H – 01) .......................................................................... V-12 5.20. Fired Heater (FH – 01) .............................................................. V-13 5.21. Accumulator (ACC – 01) .......................................................... V-13 5.22. Accumulator (ACC – 02) .......................................................... V-14 BAB VI INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA....................VI-1 6.1. Instrumentasi................................................................................VI-1 6.2. Keselamatan Kerja Pada Pabrik Dimetil Eter ..............................VI-4 6.2.1 Pencegahan Terhadap Kebakaran dan Peledakan ......................VI-4 6.2.2 Peralatan Perlindungan Diri .......................................................VI-6 6.2.3 Keselamatan Kerja Terhadap Listrik .........................................VI-6 6.2.4 Pencegahan Terhadap Gangguan Kesehatan ...........................VI-6 6.2.5 Pencegahan Terhadap Bahaya Mekanis.....................................VI-8 BAB VII UTILITAS .........................................................................................VII-1 7.1. Kebutuhan Uap (Steam)...............................................................VII-1 7.2. Kebutuhan Air..............................................................................VII-2 7.3. Kebutuhan Bahan Kimia..............................................................VII-9 7.4. Kebutuhan Listrik ........................................................................VII-9 7.5. Kebutuhan Bahan Bakar ..............................................................VII-10 7.6. Unit Pengolahan Limbah .............................................................VII-12 7.7. Spesifikasi Peralatan Utilitas .......................................................VII-16 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-6 BAB IX ORGANISASI DAN MENEJEMEN PERUSAHAAN ...................IX-1 9.1. Bentuk Hukum Badan Usaha......................................................IX-1 9.2. Manajemen Perusahaan ...............................................................IX-1 9.3. Organisasi Perusahaan .................................................................IX-2 9.4. Uraian, Tugas dan Tanggung Jawab ............................................IX-6
Universitas Sumatera Utara

9.5. Sistem Kerja.................................................................................IX-11 9.6. Jumlah Karyawan dan Tingkat Pendidikan .................................IX-13 9.7. Status Karyawan dan Upah ..........................................................IX-14 9.8. Kesejahteraan Tenaga Kerja ........................................................IX-16 BAB X ANALISA EKONOMI ........................................................................X-1 10.1. Modal Investasi ..........................................................................X-1 10.2. Biaya Produksi Total (BPT)/Total Cost (TC) ............................X-4 10.3. Total Penjualan ..........................................................................X-5 10.4. Bonus Perusahaan ......................................................................X-5 10.5. Perkiraan Rugi/Laba Perusahaan ...............................................X-5 10.6. Analisa Aspek Ekonomi ............................................................X-5 BAB XI KESIMPULAN...................................................................................XI DAFTAR PUSTAKA........................................................................................xi
Universitas Sumatera Utara

DAFTAR TABEL
Tabel 1.1 Perkembangan impor Dimetil Eter di Indonesia.................................I-2 Tabel 2.1 Sifat-sifat fisik Dimetil Eter................................................................II-1 Tabel 2.2 Keuntungan dan Kerugian Proses Pembuatan Dimetil Eter ...............II-3 Tabel 3.1 Neraca massa Fired Heater (FH – 01).................................................III-1 Tabel 3.2 Neraca massa Reaktor (R - 01) ...........................................................III-1 Tabel 3.3 Neraca massa Condensor (CD - 01) ...................................................III-2 Tabel 3.4 Kolom Destilasi (KD – 01) .................................................................III-2 Tabel 3.5 Condensor (CD-02) ...........................................................................III-2 Tabel 3.6 Neraca massa Splitter (SP - 01) ..........................................................III-3 Tabel 3.7 Neraca massa Reboiler (RB - 01) .......................................................III-3 Tabel 3.8 Neraca massa Heater (H - 01) ............................................................III-3 Tabel 3.9 Neraca massa Kolom Destilasi (KD - 02)...........................................III-4 Tabel 3.10 Neraca massa Condensor 3 (CD-03) ...............................................III-4 Tabel 3.11 Neraca massa Splitter 2 (SP – 02).....................................................III-4 Tabel 3.12 Neraca massa Reboiler (RB – 02)....................................................III-5 Tabel 3.13 Neraca massa Cooler (C-01)............................................................III-5 Tabel 4.1 Neraca panas Fired heater (FH – 01) .................................................IV-1 Tabel 4.1 Neraca panas Reaktor (R – 01) ...........................................................IV-1 Tabel 4.2 Neraca panas Condensor (CD - 01) ....................................................IV-2 Tabel 4.3 Neraca panas Kolom destilasi (KD-01) ..............................................IV-2 Tabel 4.4 Neraca panas Condensor (CD - 02) ...................................................IV-2 Tabel 4.5 Neraca panas Reboiler (RB – 01) .......................................................IV-3 Tabel 4.6 Neraca panas Heater (H-01)................................................................IV-3 Tabel 4.7 Neraca panas Kolom destilasi (KD-02) ..............................................IV-3
Universitas Sumatera Utara

Tabel 4.8 Neraca panas Condensor (CD – 03) ..................................................IV-4 Tabel 4.9 Neraca panas Reboiler (RB – 02) ......................................................IV-4 Tabel 4.10 Neraca panas Cooler (C-01)..............................................................IV-4 Tabel 5.1 Spesifikasi Reaktor (R – 01) ...............................................................V-1 Tabel 5.2 Spesifikasi Kolom Destilasi (KD - 01) ...............................................V-1 Tabel 5.3 Spesifikasi Condensor (C - 01) ...........................................................V-3 Tabel 5.4 Spesifikasi Condensor (C - 02) ...........................................................V-3 Tabel 5.5 Spesifikasi Condensor (C - 03) ...........................................................V-4 Tabel 5.6 Spesifikasi Reboiler (RB - 01)............................................................V-5 Tabel 5.7 Spesifikasi Reboiler (RB - 02)............................................................V-5 Tabel 5.8 Spesifikasi Cooler (C - 01) .................................................................V-6 Tabel 5.9 Spesifikasi Kompresor (K - 01) ..........................................................V-7 Tabel 5.10 Spesifikasi Pompa (P-01)..................................................................V-7 Tabel 5.11 Spesifikasi Pompa (P-02)..................................................................V-8 Tabel 5.12 Spesifikasi Pompa (P-03)..................................................................V-8 Tabel 5.13 Spesifikasi Pompa (P-04)..................................................................V-9 Tabel 5.14 Spesifikasi Pompa (P-05)..................................................................V-9 Tabel 5.15 Spesifikasi Pompa (P-06)..................................................................V-10 Tabel 5.16 Spesifikasi Pompa (P-07)..................................................................V-10 Tabel 5.17 Spesifikasi Tanki (T-01) ...................................................................V-11 Tabel 5.18 Spesifikasi Tanki (T-02) ...................................................................V-11 Tabel 5.19 Spesifikasi Heater (H-01) .................................................................V-12 Tabel 5.20 Spesifikasi Fired Heater (FH-01)......................................................V-13 Tabel 5.21 Spesifikasi Accumolator (ACC - 01)................................................V-13 Tabel 5.22 Spesifikasi Accumolator (ACC - 02)................................................V-14
Universitas Sumatera Utara

Tabel 6.1 Daftar Penggunanan Instrumentasi pada Pra Rancangan Pabrik ........VI-4 Tabel 7.1 Kebutuhan uap (steam) .......................................................................VII-1 Tabel 7.2 Kebutuhan air sebagai media pendingin .............................................VII-2 Tabel 7.3 Perkiraan pemakaian air untuk berbagai kebutuhan ...........................VII-3 Tabel 7.4 Kualitas air sungai Bontang, Kalimantan Timur ................................VII-3 Tabel 8.1 Perincian luas tanah ............................................................................VIII-6 Tabel 9.1 Jumlah tenaga kerja dan latar belakang pendidikannya......................IX-13 Tabel 9.2 Perincian gaji pegawai ........................................................................IX-15 Tabel LA.1 Komposisi Metanol..........................................................................LA-1 Tabel LA.2 Neraca Massa Fired Heater (FH - 01).............................................LA-2 Tabel LA.3 Neraca Massa Reaktor (R-01) .........................................................LA-4 Tabel LA.4 Neraca Massa Condensor (CD – 01)...............................................LA-6 Tabel LA.5 Komposisi Bahan Masuk Kolom Destilasi (KD – 01) ....................LA-6 Tabel LA.6 Neraca Massa Kolom Destilasi (KD – 01) ......................................LA-8 Tabel LA.7 Neraca Massa Condenser (CD – 02) ...............................................LA-9 Tabel LA.8 Neraca Massa Splitter (SP – 01)......................................................LA-11 Tabel LA.9 Neraca Massa Reboiler (RB-01)......................................................LA-14 Tabel LA.10 Neraca Massa Heater (H – 01) ......................................................LA-15 Tabel LA.11 Komposisi Umpan Masuk Kolom Destilasi (KD – 02).................LA-16 Tabel LA.12 Neraca Massa Kolom Destilasi (KD – 02) ....................................LA-17 Tabel LA.13 Neraca Massa Condensor (CD-03)................................................LA-19 Tabel LA.14 Neraca Massa Splitter (SP – 02)....................................................LA-20 Tabel LA.15 Neraca Massa Reboiler (RB - 02)..................................................LA-23 Tabel LA.16 Neraca Massa Cooler (C – 01) ......................................................LA-24 Tabel LB.1 Kapasitas panas gas .........................................................................LB-2
Universitas Sumatera Utara

Tabel LB.2 Kapasitas panas gas .........................................................................LB-2 Tabel LB.3 Sifat Fisik Komponen ......................................................................LB-2 Tabel LB.4. Perhitungan Panas Masuk pada Fired Heater (FH-01) ..................LB-3 Tabel LB.5. Perhitungan Panas Keluar pada Fired Heater (FH-01) ..................LB-3 Tabel LB.6. Neraca Panas pada Fired Heater (FH-01) ......................................LB-4 Tabel LB.7. Perhitungan panas masuk pada reaktor (R-01) ...............................LB-5 Tabel LB.8. Perhitungan Panas Keluar Pada Reaktor (R-01).............................LB-6 Tabel LB.9. Neraca Panas pada Reaktor (R-01).................................................LB-7 Tabel LB.10. Perhitungan Panas Masuk pada Condensor (CD-01) ..................LB-8 Tabel LB.11. Perhitungan Panas Keluar pada Condensor (CD-01) ..................LB-9 Tabel LB.12. Neraca Panas pada Condensor (CD-01) ......................................LB-9 Tabel LB.13 Komposisi Bahan Masuk Kolom Destilasi (KD – 01) ..................LB-10 Tabel LB.14. Nilai Bilangan Antoine .................................................................LB-11 Tabel LB.15. Perhitungan untuk temperatur umpan masuk (bubble point)........LB-12 Tabel LB.16. Perhitungan Panas Masuk pada Kolom Destilasi (KD-01) .........LB-13 Tabel LB.17. Perhitungan Panas Keluar Destilat Kolom Destilasi (KD-01)......LB-13 Tabel LB.18. Perhitungan Panas Keluar Bottom Kolom Destilasi (KD-01) ......LB-13 Tabel LB.19. Perhitungan Panas Refluks Kondensor.........................................LB-14 Tabel LB.20. Neraca Energi Total Kolom Destilasi (KD-01) ............................LB-14 Tabel LB.21. Data trial akhir temperatur titik embun (dew point) .....................LB-17 Tabel LB.22. Perhitungan Panas Umpan Masuk Condensor (CD-02) ...............LB-17 Tabel LB.23. Perhitungan Panas Umpan Keluar Condensor (CD-02) ...............LB-18 Tabel LB.24. Neraca Panas pada Condensor (CD-02) .......................................LB-19 Tabel LB.25. Data trial error temperatur titik didih (bubble point) Reboiler .....LB-21 Tabel LB.26. Perhitungan Panas Umpan Masuk Reboiler (RB-01) ...................LB-21
Universitas Sumatera Utara

Tabel LB.27. Perhitungan Panas Refluks Reboiler (RB-01) ..............................LB-22 Tabel LB.28. Perhitungan Panas Keluar Bottom Reboiler (RB-01)...................LB-22 Tabel LB.29. Neraca Panas pada Reboiler (RB-01) ...........................................LB-23 Tabel LB.30. Panas Umpan Masuk pada Heater (H-01) ....................................LB-24 Tabel LB.31. Panas Keluar pada Heater (H-01) .................................................LB-24 Tabel LB.32. Neraca Panas pada Heater (H-01) ................................................LB-25 Tabel LB.33. Nilai Bilangan Antoine .................................................................LB-26 Tabel LB.34. Kondisi Umpan Masuk Kolom Destilasi (KD-02) .......................LB-27 Tabel LB.35. Panas Masuk Kolom Destilasi (KD-02) .......................................LB-28 Tabel LB.36. Perhitungan Panas Keluar Destilat Kolom Destilasi (KD-02)......LB-28 Tabel LB.37. Perhitungan Panas Keluar Bottom Kolom Destilasi (KD-02) ......LB-28 Tabel LB.38. Perhitungan Panas Refluks Kondensor.........................................LB-29 Tabel LB.39. Neraca Energi Total Kolom Destilasi (KD-01) ............................LB-29 Tabel LB.40. Data trial error titik embun (dew point)........................................LB-32 Tabel LB.41. Perhitungan Panas Umpan Masuk Condensor (CD-03) ...............LB-32 Tabel LB.42. Perhitungan Panas Keluar Condensor (CD-03)............................LB-33 Tabel LB.43. Neraca Panas pada Condenser (CD-03) .......................................LB-33 Tabel LB.44. Data Trial Error Bubble Point Reboiler (RB-02) .........................LB-36 Tabel LB.45. Perhitungan Panas Umpan Masuk Reboiler (RB-02) ...................LB-36 Tabel LB.46. Perhitungan Panas Refluks Reboiler (RB-02) ..............................LB-36 Tabel LB.47. Perhitungan Panas Keluar Bottom Reboiler (RB-02)...................LB-37 Tabel LB.48. Neraca Panas pada Reboiler (RB-02) ...........................................LB-38 Tabel LB.49. Perhitungan Panas Masuk pada Cooler (C-01) ............................LB-38 Tabel LB.50. Perhitungan Panas Keluar pada Cooler (C-01) ............................LB-39 Tabel LB.51. Neraca Panas pada Cooler (C-01) ................................................LB-40
Universitas Sumatera Utara

Tabel LC.1. Hasil perhitungan kondisi umpan pada kolom destilasi (KD-01)...LC-19 Tabel LC.2. Hasil Perhitungan Top Produk Kolom Destilasi (KD-01)..............LC-20 Tabel LC.3. Hasil Perhitungan Bottom Produk Kolom Destilasi (KD-101) ......LC-20 Tabel LC.4. Data Fisik Kolom Destilasi (KD-101) ............................................LC-23 Tabel LC.5. Data Fisik Kolom Destilasi (KD-101) ............................................LC-33 Tabel LC.6. Hasil perhitungan design Reboiler - 01 ..........................................LC-46 Tabel LC.7. Hasil perhitungan design kondensor (CD – 01) .............................LC-52 Tabel LC.8. Hasil perhitungan kondisi umpan pada kolom destilasi - 02 ..........LC-53 Tabel LC.9. Hasil perhitungan kondisi top produk pada kolom destilasi - 02 ...LC-54 Tabel LC.10. Kondisi bottom produk pada kolom destilasi - 02........................LC-54 Tabel LC.11. Data fisik kolom destilasi (KD-02)...............................................LC-57 Tabel LC.12. Neraca Panas pada Cooler (C-01) ................................................LC-67 Tabel LC.13. Hasil design reboiler (RB-02).......................................................LC-82 Tabel LC.14. Hasil kondensor (CD – 02) ...........................................................LC-88 Tabel LC.15. Analog perhitungan dapat dilihat pada P-01.................................LC-91 Tabel LC.16. Hasil Perhitungan Design Cooler-01 ............................................LC-102 Tabel LC.17. Hasil perhitungan heater (H – 01).................................................LC-109 Tabel LC.18. Hasil Rancangan Accumulator (ACC-01) ....................................LC-111 Tabel LC.19. Hasil Rancangan Accumulator (ACC-02) ....................................LC-114 Tabel LD.1. Analog Perhitungan Pompa Utilitas ...............................................LD-5 Tabel LD.2. Analog Perhitungan Tangki Pelarutan............................................LD-10 Tabel LD.3. Analog Perhitungan Tangki Utilitas ...............................................LD-19 Tabel LD.4. Analog Perhitungan Pompa Limbah ..............................................LD-33 Tabel LE.1. Perincian Harga Bangunan, dan Sarana Lainnya............................LE-1 Tabel LE.2. Harga Indeks Marshall dan Swift....................................................LE-3
Universitas Sumatera Utara

Tabel LE.3. Estimasi Harga Peralatan Proses.....................................................LE-6 Tabel LE.4. Estimasi Harga Peralatan Utilitas Pengolahan Air - non-Impor. ....LE-7 Tabel LE.5. Biaya Sarana Transportasi. .............................................................LE-10 Tabel LE.6. Perincian Gaji Pegawai. ..................................................................LE-13 Tabel LE.7. Perincian Biaya Kas Selama 3 Bulan..............................................LE-16 Tabel LE.8. Perincian Modal Kerja. ...................................................................LE-17 Tabel LE.9. Perhitungan Biaya Depresiasi. ........................................................LE-18 Tabel LE.10. Data Perhitungan BEP. .................................................................LE-25 Tabel LE.11. Data Perhitungan IRR . .................................................................LE-27
Universitas Sumatera Utara

DAFTAR GAMBAR
Gambar 7.1 Diagram alir Pembuatan Dimetil Eter............................................... II-7 Gambar 7.1 Diagram Alir Utilitas Pabrik Dimetil Eter ........................................ VII-22 Gambar 8.1 Peta Lokasi Pabrik Dimetil Eter ....................................................... VIII-2 Gambar 9.1 Struktur Organisasi Pabrik PembuatanDimetil Eter Dengan
Kapasitas 250.000 Ton/Tahun........................................................... IX-3 Gambar LA.1 Diagram alir fired heater (FH-01).................................................. LA-2 Gambar LA.2 Diagram alir reaktor (R-01) ........................................................... LA-3 Gambar LA.3 Diagram alir condensor (CD-01)................................................... LA-5 Gambar LA.4 Diagram alir kolom destilasi (KD – 01) ........................................ LA-6 Gambar LA.5 Diagram alir condenser (CD-02) ................................................... LA-8 Gambar LA.6 Diagram alir splitter (SP-01) ......................................................... LA-10 Gambar LA.7 Diagram alir reboiler (RB-01) ...................................................... LA-12 Gambar LA.8 Diagram alir heater (H-01) ............................................................ LA-14 Gambar LA.9 Diagram alir kolom destilasi (KD – 02) ........................................ LA-15 Gambar LA.10 Diagram alir condensor................................................................ LA-18 Gambar LA.11 Diagram alir splitter (SP-02)........................................................ LA-19 Gambar LA.12 Diagram alir reboiler (RB-02) ..................................................... LA-21 Gambar LA.13 Diagram alir cooler (C-01) .......................................................... LA-23 Gambar LB.1 Diagram alir fired heater (FH-01) ................................................. LB-3 Gambar LB.2 Diagram alir reaktor (R-01) ........................................................... LB-5
Universitas Sumatera Utara

Gambar LB.3 Diagram alir condenser (CD-01) ................................................... LB-8 Gambar LB.4 Diagram alir kolom destilasi (KD-01) ........................................... LB-10 Gambar LB.5 Diagram alir Condensor (CD-02) .................................................. LB-15 Gambar LB.6 Reboiler (RB-01) ........................................................................... LB-19 Gambar LB.7 Diagram alir heater (H-01)............................................................. LB-23 Gambar LB.8 Diagram alir kolom destilasi (KD-02) ........................................... LB-25 Gambar LB.9 Diagram alir condensor (CD-03) ................................................... LB-30 Gambar LB.10 Diagram alir reboiler (RB-02) ..................................................... LB-34 Gambar LB.11 Diagram alir cooler (C-01) .......................................................... LB-38 Gambar LC.1 Tangki Penyimpanan Metanol (T-01)............................................ LC-1 Gambar LC.2 Tangki Penyimpanan Dimetil Eter................................................. LC-4 Gambar LC.3 Fired Heater (C-01)........................................................................ LC-6 Gambar LC.4 Multi Tubular Reactor (C-01) ........................................................ LC-13 Gambar LC.5 Kolom Destilasi (KD-01)............................................................... LC-18 Gambar LC.6 Reboiler (RB – 01)......................................................................... LC-42 Gambar LC.7 Condensor (CD – 02) ..................................................................... LC-47 Gambar LC.8 Kolom Destilasi (KD - 02)............................................................. LC-52 Gambar LC.9 Reboiler (RB-02) ........................................................................... LC-76 Gambar LC.10 Condensor (CD-02)...................................................................... LC-83 Gambar LC.11 Kompresor (K-01)........................................................................ LC-88 Gambar LC.12 Pompa (P-01) ............................................................................... LC-89 Gambar LC.13 Cooler (C-01) ............................................................................... LC-98
Universitas Sumatera Utara

Gambar LC.14 Heater (H-01) ............................................................................... LC-103 Gambar LC.15 Accumulator (ACC-01)................................................................ LC-109 Gambar LC.16 Accumulator (ACC-02)................................................................ LC-111 Gambar LD.1 Sketsa sebagian bar screen............................................................. LD-2 Gambar LE.1 Harga Peralatan untuk Tangki Penyimpanan (Strorage) dan
Tangki Pelarutan ........................................................................... LE-5 Gambar LE.2 Grafik BEP ..................................................................................... LE-25
Universitas Sumatera Utara

DAFTAR LAMPIRAN
Hal LAMPIRAN A PERHITUNGAN NERACA MASSA ............................................ LA-1 LAMPIRAN B PERHITUNGAN NERACA PANAS ............................................. LB-1 LAMPIRAN C PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN ........................... LC-1 LAMPIRAN D PERHITUNGAN UTILITAS ......................................................... LD-1 LAMPIRAN E PERHITUNGAN EKONOMI ......................................................... LE-1 LAMPIRAN F PERATURAN PAJAK PENGHASILAN ....................................... LF-1

Universitas Sumatera Utara

INTI SARI

Pabrik Dimetil Eter ini direncanakan akan berproduksi dengan kapasitas

250.000 ton/tahun (31.565,6566 kg/jam) dan beropersi selama 330 hari dalam

setahun. Pabrik ini diharapkan dapat mengurangi ketergantungan Indonesia terhadap

produk impor dan ditargetkan dapat mengekspor Dimetil Eter.

Lokasi pabrik yang direncanakan adalah di daerah hilir Kecamatan Bontang, Kalimantan Timur dengan luas tanah yang dibutuhkan sebesar 9370 m2.

Tenaga kerja yang dibutuhkan untuk mengoperasikan pabrik sebanyak 299

orang. Bentuk organisasinya adalah organisasi garis dan staff.

Hasil analisa terhadap aspek ekonomi pabrik dimetil eter, adalah:

- Modal Investasi

= Rp 2.928.271.486.278,-

- Biaya Produksi Per Tahun

= Rp 4.598.893.538.435,-

- Hasil Jual Produk Per Tahun

= Rp 5.968.750.006.494,-

- Laba Bersih Per Tahun

= Rp 1.369.856.468.058,-

- Profit Margin (PM)

= 23,07 %

- Break Even Point (BEP)

= 16,82 %

- Return Of Investment (ROI)

= 32,91 %

- Pay Out Time (POT)

= 3,04 tahun

- Return Of Network (RON)

= 54,85 %

- Internal Rate Of Return (IRR) = 64,34 %

Dari hasil analisa aspek ekonomi, maka dapat disimpulkan bahwa pabrik

pembuatan Dimetil Eter ini layak untuk didirikan.

Universitas Sumatera Utara

BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Beberapa tahun belakangan ini, bumi mengalami perubahan iklim dan
cuaca yang tidak menentu. Salah satu faktor yang menyebabkan hal ini adalah pencemaran lingkungan. Pencemaran lingkungan meningkat seiring dengan kenaikan jumlah penduduk, kualitas hidup manusia, guna memenuhi kebutuhan energi untuk aktivitas di sektor industri dan rumah tangga.
Salah satunya adalah pemanasan global yang sangat merugikan manusia. Pemanasan global sebagai dampak dari rusaknya lapisan ozon yang melapisi bumi dari sinar matahari. Chlorofluorocarbons (CFCs) merupakan salah satu dari sekian banyak senyawa kimia yang dapat merusak lapisan ozon. Dimethyl ether (DME) merupakan salah satu senyawa kimia yang dapat digunakan sebagai alternatif untuk menggantikan CFCs yang kurang ramah lingkungan. Salah satu dari sifat DME adalah mudah larut dalam air sehingga dengan sifat ini, DME akan mudah terdegradasi (hancur) di dalam lapisan troposfer sebelum mencapai lapisan ozon. (Moradi, 2006)
Kelebihan lain yang dimiliki dimethyl ether adalah kemampuannya untuk dapat diperbaharui karena synthesis gas yaitu campuran antara gas CO, CO2, dan H2 yang dapat diproduksi dari senyawa biomasa selain dari gas alam (natural gas). Dimetil eter tergolong bahan pengganti energi fosil yang dapat diperbaharui dan dapat digunakan untuk mesin diesel serta untuk kompor gas sebagai bahan bakar rumah tangga. Dimetil eter memiliki monostruktur kimia yang sederhana (CH3-O-CH3), berbentuk gas pada ambient temperature (suhu lingkungan) dan dapat dicairkan seperti halnya Liquefied Petroleum Gas (LPG) sehingga infrastruktur untuk LPG dapat juga digunakan untuk dimetil eter. Dimetil eter juga dapat digunakan sebagai aerosol propellant (gas pendorong) cairan semprot seperti hair spray, deodoran, cat semprot dan sebagainya (Moradi, 2006).
Kebutuhan dimetil eter di Indonesia sebagian besar masih di impor dari negara-negara penghasil dimetil eter seperti Jepang, China dan sebagian dari negara Eropa. Data dari Badan Pusat Statistik (BPS) impor dimetil eter di Indonesia ditunjukpan pada tabel 1.1.
Universitas Sumatera Utara

Tabel 1.1 Data impor Dimetil Eter di Indonesia

Tahun

Jumlah (Ton)

2007 2008

46.995 62.674

2009 2010

81.755 109.154

2011

145.654

2012

194.376

2013

281.354

2014

365.253

(Badan Pusat Statistik , 2007 - 2014 )

Dari data diatas dapat dilihat bahwa kebutuhan dimetil eter di Indonesia meningkat dari tahun ke tahun, sementara untuk memenuhi kebutuhan tersebut Indonesia masih mengimpor.

1.2 Penentuan kapasitas produksi

Dalam Pra rancangan pabrik dibutuhkan suatu prediksi kapasitas agar

produksi yang dihasilkan dapat memenuhi kebutuhan, terutama kebutuhan dalam

negeri. Pemilihan penentuan kapasitas ini didasari oleh kebutuhan impor dimetil

eter setiap tahunnya yang ditunjukkan oleh tabel 1.1 data impor dimetil eter di

Indonesia, dalam tabel dapat kita lihat bahwa peningkatan kebutuhan DME yang

selalu meningkat 29,82% setiap tahunnya, maka berdasarkan data tersebut

perkiraan kapasitas pabrik ditentukan dari nilai impor setiap tahun dengan

menggunakan rumus:

F = P( 1 + i )n

( υerry’s, 2002)

Dimana : F = nilai impor tahun 2014

P = nilai impor tahun 2013

i = parameter kenaikan impor setiap tahun

Universitas Sumatera Utara

n = jumlah tahun (1)

Tabel 1.2 Data impor Dimetil Eter di Indonesia

Tahun 2007

Jumlah (Ton) % kenaikan impor

46.995

-

2008 2009

62.674 81.755

33,36 30,50

2010 2011 2012 2013 2014

109.154 145.654 194.376 281.354 365.253

33,35 33,34 33,45 44,74 29,82

(Badan Pusat Statistik , 2007 - 2014 ), Diakses pada mei 2014

Dari nilai rata-rata kenaikan impor per tahun diperoleh sebesar 29,82 % F = P ( 1 + i )n F(2015) = 365.253 ton ( 1 + 0,2982 )1 = 474.172 ton
Maka dapat diprediksikan nilai impor pada tahun 2015 adalah 474.172 ton. Berdasarkan perkiraan kebutuhan dimetil eter pada tahun 2014, maka pra rancangan pabrik ini akan dirancang berkapasitas 250.000 ton/tahun untuk memenuhi ± 50% dari kebutuhan impor.

1.3 Perumusan masalah Semakin menipisnya energi fosil, pemanasan global dan kebutuhan pasar
menjadi pertimbangan pembangunan pabrik dimetil eter dari metanol yang efisien, ekonomis dan ramah lingkungan. Pra rancangan pabrik pembuatan dimetil eter dari metanol diharapkan dapat menjadi solusi awal yang tepat untuk memenuhi kritera tersebut.

Universitas Sumatera Utara

1.4 Tujuan Pra-rancangan Pabrik Tujuan Pra rancangan Pabrik Pembuatan Dimetil eter dari metanol ini
adalah untuk menerapkan disiplin Ilmu Teknik Kimia, khususnya dibidang rancang, proses dan operasi teknik kimia sehingga akan memberikan gambaran kelayakan pra-rancangan pendirian pabrik ini. 1.5 Manfaat Pra-rancangan Pabrik
Berdasarkan tujuan yang telah diuraikan di atas, maka manfaat yang diperoleh dari Pra rancangan Pabrik Pembuatan Dimetil eter dari metanol ini adalah memberikan informasi, serta dapat dijadikan sebagai referensi untuk pendirian suatu pabrik pembuatan dimetil eter dari metanol.
Universitas Sumatera Utara

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Dimetil Eter Dimetil Eter (DME) adalah senyawa eter yang paling sederhana dengan
rumus kimia CH3OCH3. Dikenal juga sebagai methyl ether atau wood ether. Jika DME dioksidasi yang terjadi adalah dekomposisi menjadi bentuk metanol dan formaldehid. DME termasuk bahan kimia tidak beracun, senyawa yang tidak mengandung unsur Sulfur (S) dan Nitrogen (N), sehingga memungkinkan emisi SOx, NOx, particulate matter yang jauh lebih rendah dari solar. DME tidak bersifat korosif terhadap logam (Mayers, 1982). Sifat-sifat dimetil eter disajikan pada tabel 2.1 dibawah ini

Tabel 2.1 Sifat-sifat fisik Dimetil Eter

Sifat Fisik

Nilai

Rumus molekul Berat molekul Titik beku Titik didih (pada 760 mmHg) Densitas (pada 20°C) Indeks bias, pada (-42,5°C) Specific gravity cairan Flash point (pada wadah tertutup) Panas pembakaran Panas spesifik (pada -27,68°C) Panas pembentukan (gas) Panas laten (gas), (pada -24,68°C) Kelarutan dalam air (pada 1atm) Kelarutan air dalam DME (1 atm) Fase, 25°C, 1 atm Temperatur kritis Tekanan kritis

CH3OCH3 56,069 kg/kmol
-138,5°C -24,7°C 677 kg/mol 1,3441 0,661 (pada 20°C) -42°F 347,6 kkal/mol 0,5351 kkal/mol -44,3 kal/g 111,64 kal/g 34 %berat 7 %berat
Gas 400 K 53,7 bar abs

(Dupont, 2008)

Universitas Sumatera Utara

Sifat kimia dimetil eter :

1. Dimetil eter bereaksi dengan karbon monoksida dan air menjadi asam

dengan katalisator :

CH3OCH3 + H2τ + Cτ → 2CH3COOH

2. Bereaksi dengan sulfur trioksida membentuk dimetil sulfat :

CH3OCH3 + SO3 → (CH3)2SO4 3. Dengan hidrogen sulfit dengan bantuan katalisator tungsten sulfit

membentuk dimetil sulfit : CH3OCH3 + H2S → CH3–S–CH3 + H2O 4. Dengan reaksi oksidasi dimetil eter akan menghasilkan formaldehid :

CH3OCH3 + O2 → 2CH2O + H2O

(Ketta, 1990)

2.2 Sifat - sifat bahan pendukung

2.2.1 Metanol

sifat – sifat

1. Rumus molekul 2. Berat molekul 3. Titik leleh 4. Specific gravity 5. Densitas

: CH3OH
: 32,042 gr/mol : -97oC : 64,7oC : 0,7918 x 103 kg/m3

6. Cp 7. ∆fHo gas 8. So gas
9. Viskositas

: 44,06 J/mol-K : -201 kJ/mol : 239,9 J/mol-K : 0,59 mPa.s pada 20oC

10. Merupakan cairan yang tidak berwarna

11. Larut dalam air, alkohol dan eter

(perry, 1999)

2.2.2 katalisator Sifat-sifat
1. Jenis 2. Bentuk 3. Ukuran 4. Density 5. Void space

: Alumina silicat (zeolit) : silinder : 1/16 in x 3/16 in : 0.78 kg/m3 : 0.35

(us patent, 2012)

Universitas Sumatera Utara

2.3 Proses pembuatan dimetil ester

Dimetil eter (DME) merupakan senyawa eter paling sederhana. Senyawa eter

adalah senyawa karbon dengan rumus molekul CnH2n+2O, dan rumus molekul DME adalah (CH3)2O dengan berat molekul 46,069 (Perry, 2002).

Dimetil Eter dapat diperoleh melalui dua cara, yaitu melalui proses

langsung dan proses tidak langsung. Melalui proses tidak langsung, metanol

disintesis terlebih dahulu, diikuti dengan reaksi dehidrasi metanol, dan pada

reaktor terpisah dimetil eter akan disintesis. Pada proses pembentukan langsung,

gas sintetis (H2 & CO) disintesis menjadi dimetil eter. Proses reaksi dimetil eter langsung merupakan hasil sintesa metanol dari gas sintetis dan dehidrasi metanol

yang terproses dalam reaktor yang sama.

Persamaan Reaksi Kimia :

2 CH3OH

CH3OCH3 + H2O

( υerry’s, 2002)

Methanol (CH3OH) bila dipanaskan pada suhu 250oC dengan tekanan 12

atm dan dengan adanya bantuan katalis berupa alumina silica (AL2O3.SiO2) maka

akan menghasilkan dimetil eter dan air sebagai produk samping. Reaksi ini bisa

disebut juga dengan dehidrasi metanol.

Tabel 2.2 Keuntungan dan kerugian proses pembuatan dimetil eter dari metanol

Proses

Keuntungan

Kerugian

Proses langsung

- Prosesnya sederhana, peralatan yang digunakan sedikit.
- Konversinya tinggi, rata-rata lebih dari 90%.

- Suhu operasi (250oC)

cukup

tinggi

Proses tidak langsung

- Suhu dan tekanan operasi reaktor relatif rendah.

- Peralatan yang digunakan lebih banyak.
- Menggunaakan asam sulfat yang berfsifat korosif sehingga diperlukan peralatan dengan bahan konstruksi yang tahan terhadap korosi yang harganya lebih mahal.
- Konversinya rendah, yaitu : 45%
(Mayers, 1982)

Universitas Sumatera Utara

2.4 Seleksi Pemilihan Proses Pada pra rancangan pabrik pembuatan Dimetil Eter, proses yang dipilih adalah
proses Langsung. Proses ini dipilih dengan pertimbangan : - Jumlah Dimetil eter yang dihasilkan lebih besar - Merupakan proses yang efisien untuk mengubah metanol menjadi dimetil eter - Jumlah peralatan yang digunakan dapat lebih sedikit - Secara komersial dan ekonomis dapat bersaing dengan proses lain.
2.5 Deskripsi Proses 1. Tahap Persiapan Bahan Baku
Tahap persiapan bahan baku dimaksudkan untuk memanaskan metanol sampai suhu 250oC dan merubah fasenya dari fase cair menjadi gas untuk mempermudah terjadinya reaksi. Metanol dengan kadar 99,85 % dari Pabrik PT. Kaltim Metanol Industri dialirkan ke tangki (T-01). Umpan metanol di tangki pengumpan dipompakan dengan pompa menuju Fired Heater (FH-01) untuk dilakukan pemanasan hingga metanol mencapai suhu 250oC dan tekanannya mencapai 11 atm, metanol yang telah mencapai suhu 250oC dan telah berubah fase dari fase cair menjadi fase gas lalu diumpankan ke dalam reaktor dengan menggunakan kompresor K-01 untuk meningkatkan tekanan sampai 12 atm .
2. Tahap pembentukan produk Tahap pembentukan produk dimaksudkan untuk mereaksikan dehidrasi
metanol dengan katalis zeolit asam membentuk dimetil eter (DME) dan air. Reaksi dijalankan pada reaktor fixed bed (R-01) dengan kondisi operasi temperatur 250oC. Uap metanol mengalir secara kontinu ke reaktor fixed bed yang berisi katalis alumina silica (zeolit) untuk bereaksi menjadi dimetil eter (DME) dan H2O dengan konversi tertinggi 90%.
3. Tahap Pemurnian Produk dan RecoveryReaktan Tahap pemurnian produk dilakukan untuk memisahkan dimetil eter (DME) dari
H2O dan sisa metanol yang tidak bereaksi agar diperoleh dimetil eter (DME) dengan kemurnian 99,85%. Produk keluaran reaktor (R-01) yang telah
Universitas Sumatera Utara

dikondensasikan dengan suhu mencapai 70oC dan tekanan 8 atm dialirkan ke kolom destilasi (KD-01) untuk memisahkan dimetil eter dari metanol dan air. Produk hasil atas (distilat) menara destilasi pertama berupa dimetil eter (DME) yang dikondensasikan pada condensor (CD-01) dengan suhu titik embunnya yaitu 42oC pada tekanan 8 atm kemudian ditampung pada akumulator (AC-01). Sebagian dimetil eter dikembalikan pada menara destilasi pertama dan sebagian lainnya ditampung pada tangki (T-02) penyimpanan dimetil eter (DME) dengan kemurnian 99,85%. Produk bawah (residu) kolom destilasi (KD-01) berupa campuran air dan methanol dan sisa dimetil eter yang kemudian dikembalikan lagi ke (KD-01) dengan memanaskannya kembali pada suhu titik didihnya yaitu 159 oC 8 atm. Produk dari reboiler yaitu metanol dan air diumpankan ke kolom destilasi (KD-02) dengan dipanaskan terlebih dahulu oleh heater (H-01) untuk mencapai titik didihnya yaitu 165oC 9,2 atm. Pada kolom destilasi (KD-02) dilakukan pemisahan atau recovery metanol dari air. Metanol sebagai hasil atas (distilat) menara destilasi kedua dikondensasikan dengan condensor (CD-02) dengan suhu titik embunnya yaitu 136oC 9,2 atm . Kondensat metanol ditampung pada akumulator (AC-02), sebagian di recycle ke tangki (T-01) dan sebagian lainnya dikembalikan ke (KD-02). Produk bawah (residu) kolom destilasi (KD02) berupa campuran air dan sisa metanol yang kemudian dikembalikan lagi ke (KD-02) dengan memanaskannya kembali pada suhu titik didihnya yaitu 177 oC, 9,2 atm. Produk bawah reboiler (RB-02) kemudian didinginkan hingga mencapai suhu 30oC dan dialirkan menuju pengolahan limbah.
Universitas Sumatera U