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 (Al 2 O 3 ) 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 (ROI b ) sebesar 23,58% dan Return On Investment sesudah pajak (ROI a ) sebesar 16,50%. Pay Out Time sebelum pajak ( POT b ) sebesar 2,98 tahun dan Pay Out Time sesudah pajak (POT a ) 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 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 BAB II 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 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 BAB VI 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