PRARANCANGAN PABRIK DIMETIL ETERPROSES DEHIDRASI METANOL DENGAN KATALIS ALUMINA Prarancangan Pabrik Dimetil Eter Proses Dehidrasi Metanol Dengan Katalis Alumina Kapasitas 21.000 Ton Per Tahun.
PRARANCANGAN PABRIK DIMETIL ETER
PROSES DEHIDRASI METANOL DENGAN KATALIS ALUMINA
KAPASITAS 21.000 TON PER TAHUN
Oleh :
Indra Gunawan
D 500 110 007
Dosen Pembimbing :
Kusmiyati, S.T., M.T., Ph.D
Tri Widayatno, S.T., M.Sc., Ph.D
JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
SURAKARTA
2015
PERSEMBAHAN
Sebagai rasa syukur dan terima kasih, tugas akhir ini saya
persembahkan kepada :
ALLAH S.W.T. yang telah memberikan ilmu yang
bermanfaat dan karunia-Nya kepadaku.
Baginda Nabi Besar Muhammad S.A.W. yang telah
membawa dunia ini dari masa kegelapan menuju
masa terang-benderang.
Bapak dan Mama tercinta, yang telah mendidik
dan mengasuhku serta tak pernah lelah dalam
memberikan motivasi, nasehat dan kasih saying.
Saudara-saudariku tersayang, terima kasih atas
do a dan semangat yang telah diberikan kepadaku.
iii
PRAKATA
Dengan mengucap puji syukur atas kehadirat ALLAH S.W.T. dimana
atas karunia dan rahmat-Nya sehingga penyusun dapat menyelesaikan laporan
tugas akhir dengan judul Prarancangan Pabrik Dimetil Eter Proses Dehidrasi
Metanol dengan Katalis Alumina Kapasitas 21.000 Ton per Tahun . Tidak
lupa shalawat serta salam kita curahkan kepada junjungan Baginda Nabi Besar
Muhammad S.A.W yang telah mengubah zaman jahiliyah dengan penuh
kegelapan menjadi jaman terang benderang yang penuh dengan ilmu.
Laporan tugas akhir ini disusun sebagai persyaratan untuk memperoleh
gelar sarjana Strata satu (S-1) di Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta. Selama pembuatan laporan tugas akhir ini,
penulis telah melewati berbagai tantangan dan kesulitan yang dihadapi,
dikarenakan keterbatasan ilmu dan laporan tugas akhir ini dapat diselesaikan
berkat adanya bantuan dari semua pihak. Oleh karena itu, pada kesempatan kali
ini penulis menyampaikan penghargaan dan ucapan terima kasih kepada semua
pihak yang telah membantu dalam penyelesaian laporan tugas akhir ini, yaitu :
1. Ibu Kusmiyati, S.T, M.T, Ph.D selaku Dosen Pembimbing I, atas ilmu
yang bermanfaat yang telah diberikan dan kesabaran dalam membimbing
penulis selama masa penulisan laporan tugas akhir ini.
2. Bapak Tri Widayatno, S.T, M.Sc, Ph.D. selaku Dosen Pembimbing II, atas
segala kebaikan, bimbingan, dan arahan yang telah diberikan kepada
penulis selama masa penulisan laporan tugas akhir ini.
3. Bapak Rois Fatoni, S.T, M.Sc, Ph.D. selaku Ketua Jurusan Teknik Kimia
Universitas Muhammadiyah Surakarta.
4. Bapak dan Mama tersayang, terima kasih atas do a, dorongan semangat,
dan bantuannya sehingga laporan tugas akhir ini dapat terselesaikan.
5. Semua pihak yang telah membantu penulis dalam menyelesaikan studi dan
laporan tugas akhir ini, yang mana penulis tidak bisa sebutkan satu
persatu.
Kami menyadari bahwa dalam penyusunan laporan tugas akhir ini masih
ada kekurangan. Oleh karena itu, kritik dan saran yang membangun kami
harapkan sehingga laporan tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi semua pihak.
Surakarta,
Juni 2015
Penyusun
iv
INTISARI
DME (dimetil eter) merupakan salah satu senyawa yang akan digunakan
sebagai bahan bakar alternatif. Dimana DME (dimetil eter) memiliki sifat fisik
serupa dengan liquefied Petroleum Gas sehingga dapat langsung digunakan
sebagai sumber energi untuk peralatan rumah tangga. Peluang berkembangnya
industri DME (dimetil eter) di Indonesia cukup besar, dikarenakan kebutuhan
energi di Indonesia yang terus meningkat, maka perlu direncanakan perancangan
pabrik kimia dengan produk DME (dimetil eter). Pabrik ini direncanakan
beroperasi selama 330 hari/tahun dengan kapasitas produksi DME (dimetil eter)
sebesar 21.000 ton/tahun. Bahan baku utama yang diperlukan adalah metanol
99,95% sebanyak 27.253,74344 ton/tahun.
Pabrik akan didirikan di kota Bontang, provinsi Kalimantan Timur dimana
lokasi pabrik dekat dengan sungai Mahakam, sehingga sumber air untuk unit
utilitas berasal dari air sungai. Produksi DME (dimetil eter) menggunakan proses
dehidrasi metanol dengan katalis alumina (Al2O3) pada tekanan 14,9 atm dan suhu
250°C dimana reaktor yang digunakan adalah reaktor fixed bed multitube. Reaksi
bersifat eksotermis dan beroperasi pada kondisi non isothermal non adiabatic.
Dimana pada reaktor tersebut menggunakan pendingin berupa Dowtherm A.
Perhitungan evaluasi ekonomi memberikan hasil modal tetap yang
dibutuhkan adalah sebesar Rp 230.096.936.629,89 dan modal kerja Rp
77.903.484.166,90. Diperoleh Return On Investment sebelum pajak (ROIb)
sebesar 23,58% dan Return On Investment sesudah pajak (ROIa) sebesar 16,50%.
Pay Out Time sebelum pajak (POTb) sebesar 2,98 tahun dan Pay Out Time
sesudah pajak (POTa) sebesar 3,8 tahun. Dengan Break Even Point (BEP) sebesar
52,77%, Shut Down Point (SDP) sebesar 26,98% dan Discounted Cash Flow
(DCF) sebesar 36,69%. Berdasarkan pertimbangan hasil evaluasi tersebut, maka
pabrik DME dengan kapasitas 21.000 ton/tahun ini layak untuk didirikan.
v
DAFTAR ISI
JUDUL
i
HALAMAN PENGESAHAN
ii
PERSEMBAHAN
iii
PRAKATA
iv
INTI SARI
v
DAFTAR ISI
vi
DAFTAR GAMBAR
viii
DAFTAR TABEL
ix
BAB I
BAB II
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
1
1.2 Kapasitas Rancangan
1
1.3 Lokasi Pabrik
3
1.4 Tinjauan Pustaka
5
1.5 Tinjauan Proses Secara Umum
9
DESKRIPSI PROSES
2.1 Spesifikasi Bahan Baku Dan Produk
10
2.2 Konsep Proses
11
2.3 Tinjauan Kinetika
11
2.4 Tinjauan Termodinamika
12
2.5 Langkah Proses
13
2.6 Diagram Alir Proses
14
2.7 Neraca Massa Dan Neraca Panas
17
2.8 Tata Letak Pabrik Dan Peralatan
22
BAB III SPESIFIKASI ALAT PROSES
BAB IV UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM
4.1 Unit Pendukung Proses
41
4.2 Laboratorium
53
vi
BAB V MANAJEMEN PERUSAHAAN
BAB VI
5.1 Bentuk Perusahaan
57
5.2 Struktur Organisasi
58
5.3 Tugas Dan Wewenang
61
5.4 Pembagian Jam Kerja
65
5.5 Status Karyawan
67
5.6 Penggolongan Jabatan, Jumlah Karyawan Dan Gaji
67
5.7 Fasilitas Karyawan
70
ANALISIS EKONOMI
6.1 Production Cost
72
6.2 Capital Investment
73
6.3 Penentuan Harga Alat
73
6.4 Penentuan Total Capital Investment
75
6.5 Analisis Kelayakan
78
BAB VII KESIMPULAN
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
vii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.1 Pertumbuhan Impor DME Di Indonesia
Gambar 2.1 Diagram Alir Kualitatif
Gambar 2.2 Diagram Alir Kuantitatif
Gambar 2.3 Diagram Alir Proses Neraca Massa
Gambar 2.4 Diagram Alir Proses Neraca Panas
Gambar 2.5 Lay Out Pabrik DME
Gambar 2.6 Lay Out Peralatan Proses Pabrik DME
Gambar 4.1 Skema Pengolahan Air Sungai
Gambar 5.1 Struktur Organisasi
Gambar 6.1 Hubungan antara tahun dengan cost index
Gambar 6.2 Analisa Ekonomi
viii
DAFTAR TABEL
Tabel 1.1 Data Impor DME di Indonesia
Tabel 1.2 Produsen Metanol dan Kapasitas Produksinya
Tabel 1.3 Kapasitas Produksi DME
Tabel 2.1 Data Konstanta Kesetimbangan
Tabel 2.2 Komponen yang Terdapat di Tiap Arus
Tabel 2.3 Neraca Massa Inline Mixing Valve (M-101)
Tabel 2.4 Neraca Massa Reaktor (R-101)
Tabel 2.5 Neraca Massa Menara Distilasi-01 (D-101)
Tabel 2.6 Neraca Massa Menara Distilasi-02 (D-102)
Tabel 2.7 Neraca Massa Total
Tabel 2.8 Neraca Panas di Inline Mixing Valve (M-101)
Tabel 2.9 Neraca Panas di Heat Exchanger-01 (E-101)
Tabel 3.0 Neraca Panas di Vaporizer (V-101)
Tabel 3.1 Neraca Panas di Heat Exchanger-02 (E-102)
Tabel 3.2 Neraca Panas di Reaktor (R-101)
Tabel 3.3 Neraca Panas di Ekspander-01 (N-101)
Tabel 3.4 Neraca Panas di Cooler-01 (E-201)
Tabel 3.5 Neraca Panas di Menara Distilasi-01 (D-101)
Tabel 3.6 Neraca Panas di Ekspander-02 (N-102)
Tabel 3.7 Neraca Panas di Heat Exchanger (E-103)
Tabel 3.8 Neraca Panas di Menara Distilasi-02 (D-102)
Tabel 3.9 Neraca Panas Total
Tabel 4.0 Perincian Penggunaan Luas Tanah
Tabel 4.1 Kebutuhan Air Pendingin
Tabel 4.2 Kebutuhan Air Umpan Boiler
Tabel 4.3 Kebutuhan Air Domestik
Tabel 4.4 Kebutuhan Air Sungai
Tabel 4.5 Kebutuhan Listrik Untuk Keperluan Proses dan Utilitas
Tabel 4.6 Jumlah Lumen Berdasarkan Luas Bangunan
ix
Tabel 4.7 Kebutuhan Listrik Total Pabrik
Tabel 5.1 Jadwal Pembagian Kelompok Shift
Tabel 5.2 Jumlah Karyawan Menurut Jabatan
Tabel 5.3 Perincian Golongan dan Gaji Karyawan
Tabel 6.1 Cost Index
Tabel 6.2 Fixed Capital Investment
Tabel 6.3 Working Capital
Tabel 6.4 Manufacturing Cost
Tabel 6.5 General Expense
Tabel 6.6 Fixed Cost
Tabel 6.7 Variable Cost
Tabel 6.8 Regulated Cost
Tabel 6.9 Analisa Kelayakan
x
PROSES DEHIDRASI METANOL DENGAN KATALIS ALUMINA
KAPASITAS 21.000 TON PER TAHUN
Oleh :
Indra Gunawan
D 500 110 007
Dosen Pembimbing :
Kusmiyati, S.T., M.T., Ph.D
Tri Widayatno, S.T., M.Sc., Ph.D
JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
SURAKARTA
2015
PERSEMBAHAN
Sebagai rasa syukur dan terima kasih, tugas akhir ini saya
persembahkan kepada :
ALLAH S.W.T. yang telah memberikan ilmu yang
bermanfaat dan karunia-Nya kepadaku.
Baginda Nabi Besar Muhammad S.A.W. yang telah
membawa dunia ini dari masa kegelapan menuju
masa terang-benderang.
Bapak dan Mama tercinta, yang telah mendidik
dan mengasuhku serta tak pernah lelah dalam
memberikan motivasi, nasehat dan kasih saying.
Saudara-saudariku tersayang, terima kasih atas
do a dan semangat yang telah diberikan kepadaku.
iii
PRAKATA
Dengan mengucap puji syukur atas kehadirat ALLAH S.W.T. dimana
atas karunia dan rahmat-Nya sehingga penyusun dapat menyelesaikan laporan
tugas akhir dengan judul Prarancangan Pabrik Dimetil Eter Proses Dehidrasi
Metanol dengan Katalis Alumina Kapasitas 21.000 Ton per Tahun . Tidak
lupa shalawat serta salam kita curahkan kepada junjungan Baginda Nabi Besar
Muhammad S.A.W yang telah mengubah zaman jahiliyah dengan penuh
kegelapan menjadi jaman terang benderang yang penuh dengan ilmu.
Laporan tugas akhir ini disusun sebagai persyaratan untuk memperoleh
gelar sarjana Strata satu (S-1) di Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta. Selama pembuatan laporan tugas akhir ini,
penulis telah melewati berbagai tantangan dan kesulitan yang dihadapi,
dikarenakan keterbatasan ilmu dan laporan tugas akhir ini dapat diselesaikan
berkat adanya bantuan dari semua pihak. Oleh karena itu, pada kesempatan kali
ini penulis menyampaikan penghargaan dan ucapan terima kasih kepada semua
pihak yang telah membantu dalam penyelesaian laporan tugas akhir ini, yaitu :
1. Ibu Kusmiyati, S.T, M.T, Ph.D selaku Dosen Pembimbing I, atas ilmu
yang bermanfaat yang telah diberikan dan kesabaran dalam membimbing
penulis selama masa penulisan laporan tugas akhir ini.
2. Bapak Tri Widayatno, S.T, M.Sc, Ph.D. selaku Dosen Pembimbing II, atas
segala kebaikan, bimbingan, dan arahan yang telah diberikan kepada
penulis selama masa penulisan laporan tugas akhir ini.
3. Bapak Rois Fatoni, S.T, M.Sc, Ph.D. selaku Ketua Jurusan Teknik Kimia
Universitas Muhammadiyah Surakarta.
4. Bapak dan Mama tersayang, terima kasih atas do a, dorongan semangat,
dan bantuannya sehingga laporan tugas akhir ini dapat terselesaikan.
5. Semua pihak yang telah membantu penulis dalam menyelesaikan studi dan
laporan tugas akhir ini, yang mana penulis tidak bisa sebutkan satu
persatu.
Kami menyadari bahwa dalam penyusunan laporan tugas akhir ini masih
ada kekurangan. Oleh karena itu, kritik dan saran yang membangun kami
harapkan sehingga laporan tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi semua pihak.
Surakarta,
Juni 2015
Penyusun
iv
INTISARI
DME (dimetil eter) merupakan salah satu senyawa yang akan digunakan
sebagai bahan bakar alternatif. Dimana DME (dimetil eter) memiliki sifat fisik
serupa dengan liquefied Petroleum Gas sehingga dapat langsung digunakan
sebagai sumber energi untuk peralatan rumah tangga. Peluang berkembangnya
industri DME (dimetil eter) di Indonesia cukup besar, dikarenakan kebutuhan
energi di Indonesia yang terus meningkat, maka perlu direncanakan perancangan
pabrik kimia dengan produk DME (dimetil eter). Pabrik ini direncanakan
beroperasi selama 330 hari/tahun dengan kapasitas produksi DME (dimetil eter)
sebesar 21.000 ton/tahun. Bahan baku utama yang diperlukan adalah metanol
99,95% sebanyak 27.253,74344 ton/tahun.
Pabrik akan didirikan di kota Bontang, provinsi Kalimantan Timur dimana
lokasi pabrik dekat dengan sungai Mahakam, sehingga sumber air untuk unit
utilitas berasal dari air sungai. Produksi DME (dimetil eter) menggunakan proses
dehidrasi metanol dengan katalis alumina (Al2O3) pada tekanan 14,9 atm dan suhu
250°C dimana reaktor yang digunakan adalah reaktor fixed bed multitube. Reaksi
bersifat eksotermis dan beroperasi pada kondisi non isothermal non adiabatic.
Dimana pada reaktor tersebut menggunakan pendingin berupa Dowtherm A.
Perhitungan evaluasi ekonomi memberikan hasil modal tetap yang
dibutuhkan adalah sebesar Rp 230.096.936.629,89 dan modal kerja Rp
77.903.484.166,90. Diperoleh Return On Investment sebelum pajak (ROIb)
sebesar 23,58% dan Return On Investment sesudah pajak (ROIa) sebesar 16,50%.
Pay Out Time sebelum pajak (POTb) sebesar 2,98 tahun dan Pay Out Time
sesudah pajak (POTa) sebesar 3,8 tahun. Dengan Break Even Point (BEP) sebesar
52,77%, Shut Down Point (SDP) sebesar 26,98% dan Discounted Cash Flow
(DCF) sebesar 36,69%. Berdasarkan pertimbangan hasil evaluasi tersebut, maka
pabrik DME dengan kapasitas 21.000 ton/tahun ini layak untuk didirikan.
v
DAFTAR ISI
JUDUL
i
HALAMAN PENGESAHAN
ii
PERSEMBAHAN
iii
PRAKATA
iv
INTI SARI
v
DAFTAR ISI
vi
DAFTAR GAMBAR
viii
DAFTAR TABEL
ix
BAB I
BAB II
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
1
1.2 Kapasitas Rancangan
1
1.3 Lokasi Pabrik
3
1.4 Tinjauan Pustaka
5
1.5 Tinjauan Proses Secara Umum
9
DESKRIPSI PROSES
2.1 Spesifikasi Bahan Baku Dan Produk
10
2.2 Konsep Proses
11
2.3 Tinjauan Kinetika
11
2.4 Tinjauan Termodinamika
12
2.5 Langkah Proses
13
2.6 Diagram Alir Proses
14
2.7 Neraca Massa Dan Neraca Panas
17
2.8 Tata Letak Pabrik Dan Peralatan
22
BAB III SPESIFIKASI ALAT PROSES
BAB IV UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM
4.1 Unit Pendukung Proses
41
4.2 Laboratorium
53
vi
BAB V MANAJEMEN PERUSAHAAN
BAB VI
5.1 Bentuk Perusahaan
57
5.2 Struktur Organisasi
58
5.3 Tugas Dan Wewenang
61
5.4 Pembagian Jam Kerja
65
5.5 Status Karyawan
67
5.6 Penggolongan Jabatan, Jumlah Karyawan Dan Gaji
67
5.7 Fasilitas Karyawan
70
ANALISIS EKONOMI
6.1 Production Cost
72
6.2 Capital Investment
73
6.3 Penentuan Harga Alat
73
6.4 Penentuan Total Capital Investment
75
6.5 Analisis Kelayakan
78
BAB VII KESIMPULAN
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
vii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.1 Pertumbuhan Impor DME Di Indonesia
Gambar 2.1 Diagram Alir Kualitatif
Gambar 2.2 Diagram Alir Kuantitatif
Gambar 2.3 Diagram Alir Proses Neraca Massa
Gambar 2.4 Diagram Alir Proses Neraca Panas
Gambar 2.5 Lay Out Pabrik DME
Gambar 2.6 Lay Out Peralatan Proses Pabrik DME
Gambar 4.1 Skema Pengolahan Air Sungai
Gambar 5.1 Struktur Organisasi
Gambar 6.1 Hubungan antara tahun dengan cost index
Gambar 6.2 Analisa Ekonomi
viii
DAFTAR TABEL
Tabel 1.1 Data Impor DME di Indonesia
Tabel 1.2 Produsen Metanol dan Kapasitas Produksinya
Tabel 1.3 Kapasitas Produksi DME
Tabel 2.1 Data Konstanta Kesetimbangan
Tabel 2.2 Komponen yang Terdapat di Tiap Arus
Tabel 2.3 Neraca Massa Inline Mixing Valve (M-101)
Tabel 2.4 Neraca Massa Reaktor (R-101)
Tabel 2.5 Neraca Massa Menara Distilasi-01 (D-101)
Tabel 2.6 Neraca Massa Menara Distilasi-02 (D-102)
Tabel 2.7 Neraca Massa Total
Tabel 2.8 Neraca Panas di Inline Mixing Valve (M-101)
Tabel 2.9 Neraca Panas di Heat Exchanger-01 (E-101)
Tabel 3.0 Neraca Panas di Vaporizer (V-101)
Tabel 3.1 Neraca Panas di Heat Exchanger-02 (E-102)
Tabel 3.2 Neraca Panas di Reaktor (R-101)
Tabel 3.3 Neraca Panas di Ekspander-01 (N-101)
Tabel 3.4 Neraca Panas di Cooler-01 (E-201)
Tabel 3.5 Neraca Panas di Menara Distilasi-01 (D-101)
Tabel 3.6 Neraca Panas di Ekspander-02 (N-102)
Tabel 3.7 Neraca Panas di Heat Exchanger (E-103)
Tabel 3.8 Neraca Panas di Menara Distilasi-02 (D-102)
Tabel 3.9 Neraca Panas Total
Tabel 4.0 Perincian Penggunaan Luas Tanah
Tabel 4.1 Kebutuhan Air Pendingin
Tabel 4.2 Kebutuhan Air Umpan Boiler
Tabel 4.3 Kebutuhan Air Domestik
Tabel 4.4 Kebutuhan Air Sungai
Tabel 4.5 Kebutuhan Listrik Untuk Keperluan Proses dan Utilitas
Tabel 4.6 Jumlah Lumen Berdasarkan Luas Bangunan
ix
Tabel 4.7 Kebutuhan Listrik Total Pabrik
Tabel 5.1 Jadwal Pembagian Kelompok Shift
Tabel 5.2 Jumlah Karyawan Menurut Jabatan
Tabel 5.3 Perincian Golongan dan Gaji Karyawan
Tabel 6.1 Cost Index
Tabel 6.2 Fixed Capital Investment
Tabel 6.3 Working Capital
Tabel 6.4 Manufacturing Cost
Tabel 6.5 General Expense
Tabel 6.6 Fixed Cost
Tabel 6.7 Variable Cost
Tabel 6.8 Regulated Cost
Tabel 6.9 Analisa Kelayakan
x