perpustakaan.uns.ac.id TUGAS AKHIR PRARANCANGAN PABRIK VINYL ACETATE DARI ACETYLENE DAN ACETIC ACID KAPASITAS 80.000 TON/TAHUN Disusun Oleh : 1. Risma Sappitrie ( I0511045 ) 2. Trias Ayu Laksanawati ( I0511055 ) JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2015
perpustakaan.uns.ac.id
perpustakaan.uns.ac.id KATA PENGANTAR Puji dan syukur kami panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, karena limpahan rahmat dan hidayah-nya, penulis akhirnya dapat menyelesaikan penyusunan Laporan Tugas Akhir dengan judul Prarancangan Pabrik Vinyl Acetate Kapasitas 80.000 ton/tahun. Dalam penyusunan tugas akhir ini penulis memperoleh banyak bantuan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, penulis mengucapkan terima kasih kepada : 1. Dr. Margono, S.T, M.T selaku Kepala Program Studi S1 Teknik Kimia atas bimbingannya. 2. Dr. Margono, S.T, M.T dan Ir. Arif Jumari, M.Sc selaku dosen pembimbing atas bimbingan dan arahannya dalam penyelesaian tugas akhir ini. 3. Dr. Adrian Nur, S.T., M.T. dan Y.C Danarto S.T., M.T selaku dosen penguji dalam ujian pendadaran tugas akhir atas bimbingan dan arahannya. 4. Seluruh dosen, laboran, dan administrasi Jurusan Teknik Kimia atas ilmu, arahan, dan bantuannya selama ini. 5. Kedua orang tua dan keluarga atas dukungan doa dan semangat yang senantiasa diberikan. 6. Teman teman Teknik Kimia UNS, khususnya angkatan 2011. 7. Seluruh pihak yang telah membantu, yang tidak dapat disebutkan satu per satu. 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 dan pembaca sekalian. Surakarta, Juli 2015 Penulis iii
DAFTAR ISI Halaman Judul... i Lembar Pengesahan... ii Kata Pengantar... iii Daftar Isi... iv Daftar Tabel... viii Daftar Gambar... x Intisari... xi BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Pendirian Pabrik... 1 1.2. Kapasitas Perancangan... 2 1.3. Lokasi Pabrik... 4 1.4. Tinjauan Pustaka... 6 1.4.1. Macam-Macam Proses... 6 1.4.2. Kegunan Vinyl Acetate... 8 1.4.3. Sifat Fisik dan Kimia Bahan Baku dan Produk... 9 1.4.4. Tinjauan Proses Secara Umum... 13 BAB II DESKRIPSI PROSES 2.1. Spesifikasi Bahan Baku, Bahan Pendukung dan Produk... 15 2.1.1. Spesifikasi Bahan Baku... 15 2.1.2. Spesifikasi Produk... 16 2.1.3. Spesifikasi Bahan Pembantu... 16 2.2. Konsep Proses... 17 2.2.1. Dasar Reaksi... 17 2.2.2. Tinjauan Kinetika... 17 2.2.3. Mekanisme Reaksi... 18 2.2.4. Kondisi Operasi... 21 2.2.5. Pemakaian Katalis... 22 Daftar Isi iv
2.2.6. Tinjauan Kinetika... 23 2.2.7. Tinjauan Termodinamika... 23 2.3. Diagram Alir Proses... 25 2.3.1. Diagram Alir Proses... 25 2.3.2. Langkah Proses... 25 2.4. Neraca Massa dan Neraca Panas... 28 2.4.1. Neraca Massa Alat... 28 2.4.2. Neraca Panas Alat... 38 2.5. Tata Letak Pabrik dan Peralatan Proses... 43 2.5.1. Tata Letak Pabrik... 43 2.5.2. Tata Letak Peralatan Proses... 46 BAB III SPESIFIKASI PERALATAN PROSES 3.1. Tangki Penyimpan Acetylene... 50 3.2. Tangki Penyimpan Acetic Acid... 50 3.3. Tangki Penyimpan Vinyl Acetate... 52 3.4. Vaporizer... 53 3.5. Blower... 54 3.6. Separator 1... 54 3.7. Reaktor... 55 3.8. Separator 2... 58 3.9. Pompa 1... 59 3.10. Pompa 2... 59 3.11. Pompa 3... 60 3.12. Pompa 4... 61 3.13. Heater 1... 62 3.14. Heater 2... 63 3.15. Heater 3... 64 3.16. Menara Destilasi... 65 3.17. Kondensor 1... 66 3.18. Accumulator 1... 67 Daftar Isi v
3.19 Reboiler 1... 67 BAB IV UTILITAS DAN LABORATORIUM 4.1. Unit Pendukung Proses... 69 4.1.1. Unit Pengadaan Air... 70 4.1.2. Unit Pengadaan Steam... 77 4.1.3. Unit Pengadaan Udara Tekan... 79 4.1.4. Unit Pengadaan Listrik... 80 4.1.5. Unit Pengadaan Bahan Bakar... 85 4.2. Unit Pengolahan Limbah... 86 4.2.1. Pengolahan Limbah Cair... 87 4.2.2. Pengolahan Limbah Padat... 89 4.3. Laboratorium... 90 4.3.1. Laboratorium Fisik... 92 4.3.2. Laboratorium Analitik... 92 4.3.3. Laboratorium Penelitian dan Pengembangan... 92 4.3.4. Prosedur Analisa dan Bahan Baku... 93 4.3.5. Prosedur Analisa Proses Produksi... 94 4.3.6. Prosedur Analisa Produk... 94 4.3.7. Prosedur Analisa Utilitas... 95 BAB V MANAJEMEN PERUSAHAAN 5.1 Bentuk Perusahaan... 97 5.2 Struktur Organisasi... 98 5.3. Tugas dan Wewenang... 100 5.4. Pembagian Jam Kerja Karyawan... 109 5.5 Status Karyawan dan Sistem Upah... 111 5.6 Penggolongan Jabatan, Jumlah Karyawan dan Gaji... 111 5.7 Kesejahteraan Sosial Karyawan... 115 5.8 Manajemen Produksi... 116 Daftar Isi vi
BAB VI ANALISIS EKONOMI 6.1 Penaksiran Harga Peralatan... 121 6.2 Dasar PerhitunganPenentuan... 123 6.3 Total Capital Investment (TCI)... 124 6.4 Hasil Perhitungan... 125 Daftar Pustaka... xii Lampiran Daftar Isi vii
DAFTAR TABEL Tabel 1.1. Kebutuhan Impor Vinyl Acetate dalam negeri... 2 Tabel 2.2. Neraca Massa Pipa Pencampur (Tee-01)... 28 Tabel 2.3. Neraca Massa Reaktor (R-01)... 29 Tabel 2.4. Neraca Massa Separator 2 (S-02)... 30 Tabel 2.4. Neraca Massa Menara Distilasi (MD-01)... 31 Tabel 2.5. Neraca Massa Vaporizer (V-01)... 31 Tabel 2.6. Neraca Massa Tee-02... 32 Tabel 2.7. Neraca Massa Tee-03... 33 Tabel 2.8. Neraca Massa Pipa Pencampur (Tee-04)... 34 Tabel 2.9. Neraca Panas Vaporizer (V-01)... 38 Tabel 2.10. Neraca Panas Reaktor (R-01)... 39 Tabel 2.11. Neraca Panas Heater (HE-01)... 40 Tabel 2.12. Neraca Panas Cooler 1 (H-02)... 41 Tabel 2.13. Neraca Panas Menara Distilasi (MD-01)... 42 Tabel 2.14. Neraca Panas Cooler 2 (HE-03)... 43 Tabel 4.1 Kebutuhan Air Pendingin... 72 Tabel 4.2 Kebutuhan Air Umpan Boiler... 75 Tabel 4.3 Kebutuhan Air Konsumsi Umum dan Sanitasi... 75 Tabel 4.4 Kebutuhan Air Sungai... 76 Tabel 4.5 Kebutuhan Listrik untuk Keperluan Proses dan Utilitas... 81 Tabel 4.6 Jumlah Lumen Berdasarkan Luas Bangunan... 83 Tabel 4.7 Total Kebutuhan Listrik Pabrik... 85 Tabel 4.8 Total Kebutuhan Bahan Bakar Pabrik... 86 Tabel 5.1. Jadwal Pembagian Kelompok Shift... 110 Tabel 6.1. Indeks Harga Alat... 122 Tabel 6.2. Fixed Capital Investment... 125 Tabel 6.3. Working Capital Investment... 125 Tabel 6.4. Direct Manufacturing Cost... 127 Tabel 6.5. Indirect Manufacturing commit Cost... to user 127 Daftar Tabel viii
Tabel 6.6. Fixed Manufacturing Cost... 128 Tabel 6.7. General Expense... 138 Tabel 6.8. Analisa Kelayakan... 132 Daftar Tabel ix
perpustakaan.uns.ac.id Prarancangan Pabrik Vinyl Acetate x DAFTAR GAMBAR Gambar 1.1. Grafik Peningkatan Kebutuhan Vinyl Acetate Setiap Tahun... 3 Gambar 1.2 Peta Lokasi Pabrik Vinyl Acetate... 5 Gambar 2.1 Diagram Alir Kuantitatif... 35 Gambar 2.2 Diagram Alir Kualitatif... 36 Gambar 2.3 Diagram Alir Proses... 37 Gambar 2.4 Tata Letak Pabrik... 48 Gambar 2.5 Tata Letak Peralatan Proses... 49 Gambar 4.1 Skema Pengolahan Air Sungai... 76 Gambar 4.2 Skema Unit Pengolahan Limbah... 89 Gambar 5.1 Struktur Organisasi Pabrik Vinyl Acetate... 108 Gambar 6.1 Grafik Linierisasi Indeks Harga... 122 Gambar 6.2 Grafik Analisa Kelayakan... 133 Daftar Gambar x
INTISARI Risma Sappitrie & Trias Ayu Laksanawati, 2015, Prarancangan Pabrik Vinyl Acetate Kapasitas 80.000 ton/tahun, Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret, Surakarta. Prarancangan pabrik vinyl acetate ini dimaksudkan untuk memenuhi kebutuhan dunia yang semakin bertambah. Vinyl acetate banyak digunakan pada industri pembuatan polimer-polimer antara lain, polivinyl acetate dan copolymer vinyl acetate, polyvinyl alcohol, polyvinyl acetals, ethylen vinyl acetate copolymers, dan ethylene vinyl alcohol. Polimer-polimer tersebut merupakan bahan pembuatan plastik, film, tinta printer, cat, coating, adhesive, tekstil dan lem. Bentuk kopolimernya dengan acrylonitrile dipakai untuk industri acrylic fiber. Bahan baku yang digunakan pada pembuatan vinyl acetate adalah acetylene dan acetic acid. Pabrik direncanakan didirikan di Mojokerto, Jawa Timur pada tahun 2015 Pembuatan vinyl acetate merupakan reaksi acetylene dan acetic acid pada fase gas dengan katalisator Zn-acetate dalam reaktor fixed bed multitube dengan kondisi non isotermal non adiabatis pada suhu 200 o C dan tekanan 1,5 atm. Untuk memperoleh hasil optimal maka perbandingan berat acetylene dan acetic acid yang masuk ke reaktor adalah 4:1. Reaktan masuk reaktor yang berisi katalis dalam bentuk uap. Reaksi yang terjadi bersifat sangat eksotermis, sehingga diperlukan pendingin. Pendingin yang digunakan adalah dowtherm A. Pabrik vinyl acetate ini dirancang dengan kapasitas 80.000 ton/tahun. Bahan baku yang digunakan adalah acetylene 99,5 % mol sebanyak 117.840,9344 ton/tahun dan acetic acid 99,8% wt sebanyak 62.041,4116 ton/tahun. Dengan yield terhadap sebesar 90 %. Produk yang dihasilkan berupa vinyl acetate 99,86 % wt dan sebanyak 80.000 ton/tahun. Unit pendukung proses pabrik meliputi unit pengadaan air ( air dari sugai sebanyak 22,6474 m 3 /jam), unit pengadaan steam sebanyak 2419,0343 kg/jam, unit pengadaan listrik sebesar 210,9771 kw, unit pengadaan udara tekan sebesar 72 m 3 /jam, dan unit pengadaan bahan bakar sebanyak 79,9462 L/jam. Pabrik ini juga didukung laboratorium yang mengontrol mutu bahan baku dan produk serta bahan buangan pabrik. Bentuk perusahaan yang dipilih adalah Perseroan Terbatas (PT), dengan struktur organisasi line and staff. Sistem kerja karyawan berdasarkan pembagian jam kerja yang terdiri dari karyawan shift dan non-shift. Pabrik beroperasi selama 24 jam per hari dan 330 hari per tahun. Jumlah kebutuhan tenaga kerja sebanyak 143 orang. Dari analisa ekonomi yang dilakukan terhadap pabrik diperoleh modal tetap (fixed capital investment) sebesar Rp. 235.819.298.177,67 sedangkan modal bergerak (Working capital investment) sebesar Rp. 441.664.039.063,95 dan biaya produki total per tahun adalah sebesar Rp. 677.483.337.241,62. Analisa kelayakan diperoleh Break Even Point (BEP) 43,28%, Shut Down Point (SDP) 34,82%, Rate of Investment (ROI) sesudah pajak 56,34% ROI sebelum pajak 80,48%, Pay Out Time (POT) sesudah pajak 1,55 tahun, sebelum pajak 1,13 tahun, Discounted Cash flow (DCF) 25,50%, laba sebelum pajak Rp. 189.794.706.177,39 dan laba sesudah pajak Rp. 132.856.294.324,17. Dari hasil evaluasi ekonomi tersebut, pabrik vinyl acetate dari acetylene dan acetic acid dengan kapasitas 80.000 ton/tahun ini cukup menarik untuk dipertimbangkan pendiriannya di Indonesia. Intisari xi