PRARANCANGAN PABRIK ETIL ASETAT DARI ETANOL DAN ASAM ASETAT DENGAN REACTIVE DISTILLATION KAPASITAS 20.000 TON/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
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
commit to user
ii
perpustakaan.uns.ac.id
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
perpustakaan.uns.ac.id
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,
Juli 2013
commit to user
Penulis
iv
perpustakaan.uns.ac.id
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
1
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
perpustakaan.uns.ac.id
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
perpustakaan.uns.ac.id
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
perpustakaan.uns.ac.id
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
perpustakaan.uns.ac.id
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
123
commit to user
ix
perpustakaan.uns.ac.id
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
perpustakaan.uns.ac.id
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
perpustakaan.uns.ac.id
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
perpustakaan.uns.ac.id
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
perpustakaan.uns.ac.id
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
perpustakaan.uns.ac.id
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
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
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
commit to user
ii
perpustakaan.uns.ac.id
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
perpustakaan.uns.ac.id
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,
Juli 2013
commit to user
Penulis
iv
perpustakaan.uns.ac.id
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
1
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
perpustakaan.uns.ac.id
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
perpustakaan.uns.ac.id
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
perpustakaan.uns.ac.id
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
perpustakaan.uns.ac.id
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
123
commit to user
ix
perpustakaan.uns.ac.id
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
perpustakaan.uns.ac.id
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
perpustakaan.uns.ac.id
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
perpustakaan.uns.ac.id
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
perpustakaan.uns.ac.id
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
perpustakaan.uns.ac.id
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