Cover

PRA RANCANGAN PABRIK PRA RANCANGAN PABRIK PEMBUATAN VINIL ASETAT DARI ASETILEN DAN ASAM ASETAT DALAM FASA GAS DENGAN KAPASITAS 40.000 TON/TAHUN TUGAS AKHIR Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan Ujian Sarjana Teknik Kimia Oleh : SETO PRAMANA 080405079 DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2011 Universitas Sumatera Utara Universitas Sumatera Utara KATA PENGANTAR Syukur alhamdulillah penulis ucapkan kehadirat Allah SWT atas rahmat dan anugerah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir yang berjudul Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Vinil Asetat Dari Asetilen dan Asam Asetat Dalam Fasa Gas Dengan Kapasitas 40.000 Ton/Tahun. Tugas Akhir ini dikerjakan sebagai syarat untuk kelulusan dalam sidang sarjana. Selama mengerjakan Tugas akhir ini penulis begitu banyak mendapatkan bantuan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, dalam kesempatan ini perkenankanlah penulis mengucapkan terima kasih kepada: 1. Bapak Dr. Ir. Taslim, MSi sebagai Dosen Pembimbing I yang telah memberikan arahan selama menyelesaikan tugas akhir ini. 2. Ibu Ir. Netti Herlina, MT sebagai Dosen Pembimbing II yang telah memberikan arahan selama menyelesaikan tugas akhir ini. 3. Ibu Ir. Renita Manurung, MT sebagai Ketua Departemen Teknik Kimia FT USU. 4. Bapak Dr. Ir. Irvan, MSi sebagai Koordinator Tugas Akhir Departemen Teknik Kimia FT USU. 5. Seluruh Dosen Pengajar Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara yang telah memberikan ilmu kepada penulis selama menjalani studi. 6. Para pegawai administrasi Departemen Teknik Kimia yang telah memberikan bantuan kepada penulis selama mengenyam pendidikan di Deparetemen Teknik Kimia. 7. Dan yang paling istimewa Orang tua penulis yang tidak pernah lupa memberikan motivasi dan semangat kepada penulis. 8. Teman seperjuangan Halim Cahjadi sebagai partner penulis dalam penyelesaian Tugas Akhir ini. 9. Buat seorang yang special MJ yang selalu mendukung ku. 10. Teman-teman ’08 dan Adik-adik junior stambuk ’09 dan ’10. 11. Seluruh Pihak yang tidak dapat disebutkan satu per satu namanya yang juga turut memberikan bantuan kepada penulis dalam menyelesaikan tugas akhir ini. Universitas Sumatera Utara Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih terdapat banyak kekurangan dan ketidaksempurnaan. Oleh karena itu penulis sangat mengharapkan saran dan kritik yang sifatnya membangun demi kesempurnaan pada penulisan berikutnya. Semoga laporan ini dapat bermanfaat bagi kita semua. Medan, 2 September 2010 Penulis, Seto Pramana 080405079 Universitas Sumatera Utara INTISARI Vinil asetat diperoleh melalui reaksi fasa gas antara asetilen dan asam asetat dengan bantuan suatu katalis zinc asetat dan karbon di dalam reaktor packed bed pada temperatur dan tekanan yang tidak terlalu tinggi. Pabrik pembuatan vinil asetat ini direncanakan berproduksi dengan kapasitas 40.000 ton/tahun dengan masa kerja 330 hari dalam satu tahun. Lokasi pabrik direncanakan di daerah Kawasan Industri Panca Puri di Jln. Raya Anyer Km. 123 Desa Ciwandan, Kotamadya Cilegon, Propinsi Banten, dengan luas areal 9500 m2. Tenaga kerja yang dibutuhkan 130 orang dengan bentuk badan usaha Perseroan Terbatas (PT) yang dipimpin oleh seorang Direktur dengan struktur organisasi sistem garis dan staf. Hasil analisa ekonomi pabrik pembuatan vinil asetat ini adalah sebagai berikut:           Modal Investasi Biaya Produksi Hasil Penjualan Laba Bersih Profit Margin Break Even Point Return on Investment Return on Network Pay Out Time Internal Rate of Return : Rp 319.437.462.616,: Rp 331.775.166.061,: Rp 416.668.893.325,: Rp 84.893.727.264,: 20,27 % : 45,20 % : 18,51 % : 30,85 % : 5,40 tahun : 28,81 % Dari hasil analisa aspek ekonomi dapat disimpulkan bahwa Pabrik Pembuatan Vinil Asetat dari Asetilen dan Asam Asetat dalam Fasa Gas ini layak untuk didirikan. Universitas Sumatera Utara DAFTAR ISI KATA PENGANTAR ................................................................................... i INTISARI ...................................................................................................... iii DAFTAR ISI ................................................................................................. iv DAFTAR GAMBAR ..................................................................................... ix DAFTAR TABEL .......................................................................................... x BAB I PENDAHULUAN ............................................................................ I-1 1.1 Latar Belakang ..................................................................... I-1 1.2 Perumusan masalah .............................................................. I-2 1.3 Tujuan Perancangan Pabrik ................................................. I-2 1.4 Manfaat Pra Rancangan Pabrik ............................................. I-2 BAB II TINJAUAN PUSTAKA .................................................................... II-1 2.1 Etilena ................................................................................. II-1 2.2 Asam Asetat ........................................................................ II-2 2.3 Vinil Asetat Monomer (VAM) ............................................ II-4 2.4 Katalis untuk Vinil Asetat Monomer(VAM) ......................... II-5 2.5 Sifat-sifat Bahan Baku dan Produk ....................................... II-5 2.5.1 Sifat-sifat Bahan Baku ...................................................... II-5 2.5.2 Sifat-sifat Bahan Pembantu ............................................... II-6 2.5.3 Sifat-sifat Hasil Utama ...................................................... II-6 2.6 Proses Pembuatan Vinil Asetat ............................................ II-7 2.7 Deskripsi Proses .................................................................. II-8 BAB III NERACA MASSA .......................................................................... III-1 3.1 Vaporizer (V-201) ............................................................... III-1 3.2 Mixing Point I (M-201) ....................................................... III-1 3.3 Reaktor (R-201) .................................................................. III-2 3.4 Blower (BL-201) ................................................................. III-2 3.5 Separator (SP-301) .............................................................. III-2 3.6 Absorber (AB-301) .............................................................. III-3 3.7 Mixing Point II (M-301) ...................................................... III-3 3.8 Splitter (S-301) .................................................................... III-3 Universitas Sumatera Utara 3.9 Menara Distilasi (MD-301) .................................................. III-4 3.10 Kondensor (CD-301) .......................................................... III-4 3.11 Akumulator (AC-301) ........................................................ III-4 3.12 Reboiler (RB-301) ............................................................. III-5 BAB IV NERACA ENERGI ......................................................................... IV-1 4.1 Vaporizer (V-201) ............................................................... IV-1 4.2 Reaktor (R-201) .................................................................. IV-1 4.3 Heater 1 (HE-201) .............................................................. IV-1 4.4 Heater 2 (HE-202) .............................................................. IV-2 4.5 Heater 3 (HE-203) .............................................................. IV-2 4.6 Cooler 1 (HE-204) ............................................................... IV-2 4.7 Kondensor Parsial (CD-201) ................................................ IV-2 4.8 Destilasi (T-201) ................................................................. IV-3 4.8.1 Kondensor Sub Cooler (CD-301) ..................................... IV-3 4.8.2 Reboiler (RB-301) ............................................................ IV-3 4.9 Cooler 2 (HE-301) ............................................................... IV-3 BAB V SPESIFIKASI PERALATAN .......................................................... V-1 5.1 Tangki Penyimpanan Asetilena (TK-101) ............................. V-1 5.2 Tangki Penyimpanan Asam Asetat (TK-102) ....................... V-1 5.3 Tangki Penyimpanan Asam Asetat (TK-103) ....................... V-2 5.4 Tangki Penyimpanan Vinil Asetat (TK-201) ........................ V-3 5.5 Tangki Pencampur I (V-101) ............................................... V-3 5.6 Tangki Pencampur II (V-201) .............................................. V-4 5.7 Akumulator (V-202) ............................................................ V-4 5.8 Kompresor I (C-101) ........................................................... V-5 5.9 Kompresor II (102) .............................................................. V-5 5.10 Kompresor III (C-201) ....................................................... V-6 5.11 Ekspander (JE-201) ........................................................... V-6 5.12 Blower (JB-201) ................................................................ V-6 5.13 Knock Out Drum (KO-201) ............................................... V-7 5.14 Dekanter (D-201) .............................................................. V-7 5.15 Reaktor (R-101) ................................................................ V-8 Universitas Sumatera Utara 5.16 Kolom Destilasi (T-101) .................................................... V-9 5.17 Vaporizer 1 (E-101) ........................................................... V-9 5.18 Vaporizer 2 (E-102) ........................................................... V-10 5.19 Vaporizer 3 (E-103) ........................................................... V-10 5.20 Heater 1 (E-104) ................................................................ V-11 5.21 Cooler 1 (E-201) ................................................................ V-11 5.22 Heater 2 (E-202) ................................................................ V-11 5.23 Kondensor (E-203) ............................................................ V-12 5.24 Reboiler (E-204) ................................................................ V-12 5.25 Cooler 2 (205) ................................................................... V-12 5.26 Pompa Etilena (P-101) ....................................................... V-13 5.27 Pompa Oksigen (P-102) ..................................................... V-13 5.28 Pompa Asam Asetat (P-103) .............................................. V-13 5.29 Pompa Asam Asetat (P-104) .............................................. V-13 5.30 Pompa Recycle Asam Asetat (P-105) ................................. V-14 5.31 Pompa V-201 (P-201) ........................................................ V-14 5.32 Pompa Reboiler (P202) ..................................................... V-14 5.33 Pompa Refluks Distilat (P-203) ......................................... V-15 5.34 Pompa Destilat (P-204) ..................................................... V-15 5.35 Pompa Dekanter (P-205) ................................................... V-15 5.36 Pompa Recycle .................................................................. V-16 BAB VI INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA .................... VI-1 6.1 Instrumentasi ....................................................................... VI-1 6.2 Keselamatan Kerja .............................................................. VI-7 BAB VII UTILITAS ...................................................................................... VII-1 7.1 Kebutuhan Uap (Steam) ....................................................... VII-1 7.2 Kebutuhan Air ..................................................................... VII-2 7.2.1 Screening ................................................................... VII-6 7.2.2 Sedimentasi ................................................................ VII-6 7.2.3 Koagulasi dan Flokulasi ............................................. VII-6 7.2.4 Filtrasi ....................................................................... VII-8 7.2.5 Demineralisasi ........................................................... VII-9 Universitas Sumatera Utara 7.2.6 Deaerator ................................................................... VII-12 7.3 Kebutuhan Listrik ................................................................ VII-12 7.4 Kebutuhan Bahan Bakar ...................................................... VII-12 7.5 Unit Pengolahan Limbah ..................................................... VII-14 7.5.1 Bak Penampungan (BP) ............................................. VII-16 7.5.2 Bak Ekualisasi (BE) ................................................... VII-16 7.5.3 Bak Pengendapan ....................................................... VII-17 7.5.4 Bak Netralisasi ........................................................... VII-17 7.5.5 Pengolahan limbah dengan sistem Activated Sludge ... VII-18 7.5.6 Tangki Sedimentasi .................................................... VII-22 7.6 Spesifikasi Peralatan Utilitas ............................................... VII-22 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-5 BAB IX ORGANISASI DAN MANAJEMEN PERUSAHAAN ................... IX-1 9.1 Organisasi Perusahaan ......................................................... IX-1 9.2 Manajemen Perusahaan ....................................................... IX-3 9.3 Bentuk Hukum dan Badan Usaha ........................................ IX-4 9.4 Uraian Tugas, Wewenang dan Tanggung Jawab .................. IX-6 9.5 Sistem Kerja ........................................................................ IX-8 9.6 Jumlah Karyawan dan tingkat Pendidikan ........................... IX-9 9.7 Sistem Penggajian ............................................................... IX-11 9.8 Fasilitas Tenaga Kerja ......................................................... IX-12 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 (Total Sales) ............................................. X-5 10.4 Bonus Perusahaan .............................................................. X-5 10.5 Perkiraan Rugi/Laba Usaha ............................................... X-5 10.6 Analisa Aspek Ekonomi .................................................... X-5 BAB XI KESIMPULAN ............................................................................... XI-1 Universitas Sumatera Utara DAFTAR PUSTAKA .................................................................................... LAMPIRAN A .............................................................................................. LA-1 LAMPIRAN B ............................................................................................... LB-1 LAMPIRAN C ............................................................................................... LC-1 LAMPIRAN D .............................................................................................. LD-1 LAMPIRAN E ................................................................................................ LE-1 Universitas Sumatera Utara DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Rumus Struktur Vinil Asetat ....................................................... II-5 Gambar 6.1 Instrumentasi pada Pra-rancangan Pabrik Pembuatan Vinil Asetat ............................................................................... VI-5 Gambar 8.1 Tata letak Pra-rancangan Pabrik Pembuatan Vinil Asetat ............. VIII-6 Gambar LD.1 Sketsa sebagian bar screen ....................................................... LD-1 Gambar LD.2 Grafik Entalpi dan temperatur cairan dalam Cooling Tower...... LD-29 Gambar LD.3 Kurva Hy terhadap 1/(Hyi-Hy) ................................................. LD-30 Universitas Sumatera Utara DAFTAR TABEL Hal Tabel 3.1 Tabel 3.2 Tabel 3.3 Tabel 3.4 Tabel 3.5 Tabel 3.6 Tabel 3.7 Tabel 3.8 Tabel 3.9 Tabel 3.10 Tabel 3.11 Tabel 3.12 Tabel 3.13 Tabel 3.14 Tabel 4.1 Tabel 4.2 Tabel 4.3 Tabel 4.4 Tabel 4.5 Tabel 4.6 Tabel 4.7 Tabel 4.8 Tabel 4.9 Tabel 4.10 Tabel 6.1 Neraca Massa pada Mixing Point I (M-101) ..................................III-1 Neraca Massa pada Mixing Point II (M-102) .................................III-1 Neraca Massa pada Tangki Pencampur I (V-101) ..........................III-2 Neraca Massa pada Reaktor (R-101) .............................................III-2 Neraca Massa pada Knock Out Drum (KO-201) ............................III-2 Neraca Massa pada Tangki Pencampur II (V-201).........................III-3 Neraca Massa pada Kolom Destilasi (T-201).................................III-3 Neraca Massa pada Kondensor (E-203) .........................................III-4 Neraca Massa pada Reboiler (E-204).............................................III-4 Neraca Massa pada Akumulator (V-202) .......................................III-4 Neraca Massa pada Splitter I (SP-201) ..........................................III-5 Neraca Massa pada Dekanter (D-201) ...........................................III-5 Neraca Massa pada Splitter II (SP-202) .........................................III-6 Neraca Massa pada Splitter III (SP-202)........................................III-6 Neraca Energi pada Vaporizer 1 (E-101) ...................................... IV-1 Neraca Energi pada Vaporizer 2 (E-102) ...................................... IV-1 Neraca Energi pada Vaporizer 3 (E-103) ...................................... IV-1 Neraca Energi pada Heater 1 (E-104) ........................................... IV-2 Neraca Energi pada Reaktor (R-101) ............................................ IV-2 Neraca Energi pada Cooler 1 (E-201) ........................................... IV-2 Neraca Energi pada Heater 2 (E-202) ........................................... IV-2 Neraca Energi pada Kondensor (E-203) ....................................... IV-3 Neraca Energi pada Reboiler (E-204) ........................................... IV-3 Neraca Energi pada Cooler 2 (E-205) ........................................... IV-3 Daftar Instrumentasi pada Pra Rancangan Pabrik Vinil Asetat dari Etilena, Asam Asetat dan Oksigen ............................................... VI-7 Tabel 7.1 Tabel 7.2 Tabel 7.3 Kebutuhan Uap pada 300 oC, 476 kPa ......................................... VII-1 Kebutuhan Air Pendingin pada Alat ............................................ VII-2 Pemakaian Air Untuk Berbagai Kebutuhan ................................. VII-4 Universitas Sumatera Utara Tabel 7.4 Tabel 7.5 Tabel 8.1 Tabel 9.1 Tabel 9.2 Tabel 9.3 Tabel LA.1 Tabel LA.2 Tabel LA.3 Tabel LA.4 Tabel LA.5 Tabel LA.6 Tabel LA.7 Tabel LA.8 Tabel LA.9 Kualitas Air Sungai Cidanau ....................................................... VII-4 Perincian Kebutuhan Listrik ...................................................... VII-12 Perincian Luas Tanah ................................................................. VIII-5 Jadwal Kerja Karyawan Shift........................................................ IX-9 Jumlah Karyawan dan Kualifikasinya......................................... IX-10 Perincian Gaji Karyawan ............................................................ IX-11 Neraca Massa Kolom Splitter II (SP-202).................................... LA-3 Neraca Massa Dekanter (D-201) ................................................. LA-6 Neraca Massa Kolom Destilasi (T-201) ....................................... LA-9 Neraca Massa Splitter I (SP-201) .............................................. LA-11 Neraca Massa Akumulator (V-202) ........................................... LA-12 Neraca Massa Kondensor (E-203) ............................................. LA-13 Neraca Massa Reboiler (E-204) ................................................. LA-16 Neraca Massa Tangki Pencampur II (V-201) ............................. LA-18 Neraca Massa Knock Out Drum (KO-201) ................................ LA-22 Tabel LA.10 Neraca Massa Reaktor (R-101).................................................. LA-25 Tabel LA.11 Neraca Massa Splitter III (SP-203) ............................................ LA-28 Tabel LA.12 Neraca Massa Tangki Pencampur II (V-101) ............................. LA-30 Tabel LA.13 Neraca Massa Mixing Point I (M-101) ...................................... LA-31 Tabel LA.14 Neraca Massa Mixing Point II (M-102) ..................................... LA-33 Tabel LB.1 Tabel LB.2 Tabel LB.3 Tabel LB.4 Tabel LB.5 Tabel LB.6 Tabel LB.7 Tabel LB.8 Tabel LB.9 Kapasitas Panas Cair ................................................................... LB-1 Panas Laten ................................................................................. LB-1 Kapasitas Panas Gas .................................................................... LB-1 Panas Reaksi Pembentukan Fasa Gas .......................................... LB-2 Tekanan Uap Antoine .................................................................. LB-2 Neraca Energi pada Vaporizer 1 (E-101) ..................................... LB-5 Panas Masuk Vaporrizer 2 (E-102) ............................................. LB-6 Panas Keluar Vaporrizer 2 (E-102) ............................................. LB-6 Neraca Energi pada Vaporizer 2 (E-102) ..................................... LB-7 Tabel LB.10 Panas Masuk Vaporrizer 3 (E-103) ............................................. LB-8 Tabel LB.11 Panas Keluar Vaporrizer 3 (E-103) ............................................. LB-9 Tabel LB.12 Neraca Energi pada Vaporizer 3 (E-103) ..................................... LB-9 Universitas Sumatera Utara Tabel LB.13 Panas Masuk Heater 1 (E-104)...................................................LB-11 Tabel LB.14 Panas Keluar Heater 1 (E-104)...................................................LB-11 Tabel LB.15 Neraca Energi pada Heater 1 (E-104) .........................................LB-12 Tabel LB.16 Panas Keluar Reaktor (R-101) ....................................................LB-13 Tabel LB.17 Neraca Energi pada Reaktor (R-101) ..........................................LB-15 Tabel LB.18 Panas Keluar Cooler 1 (E-201)...................................................LB-16 Tabel LB.19 Neraca Energi pada Cooler 1 (E-201) .........................................LB-17 Tabel LB.20 Panas Masuk Heater 2 (E-202)...................................................LB-18 Tabel LB.21 Neraca Energi pada Heater 2 (E-202) .........................................LB-19 Tabel LB.22 Data Perhitungan Dew Point ......................................................LB-20 Tabel LB.23 Panas Masuk Kondensor (E-203) ...............................................LB-21 Tabel LB.24 Panas Keluar Kondensor (E-203) ...............................................LB-21 Tabel LB.25 Neraca Energi pada Kondensor (E-203) .....................................LB-22 Tabel LB.26 Data Perhitungan Suhu Operasi Reboiler ....................................LB-23 Tabel LB.27 Panas Masuk Reboiler (E-204) ...................................................LB-23 Tabel LB.28 Panas Keluar Reboiler pada Alur 30 ..........................................LB-24 Tabel LB.29 Panas Keluar Reboiler pada Alur 31 ...........................................LB-24 Tabel LB.30 Neraca Energi pada Reboiler (E-204) .........................................LB-25 Tabel LB.31 Panas Masuk Cooler 2 (E-205)...................................................LB-26 Tabel LB.32 Panas Keluar Cooler 2 (E-205)...................................................LB-26 Tabel LB.33 Neraca Energi pada Cooler 2 (E-205) .........................................LB-27 Tabel LC.1 Tabel LC.2 Tabel LC.3 Tabel LC.4 Tabel LC.5 Tabel LC.6 Tabel LC.7 Tabel LC.8 Tabel LC.9 Data pada Alur 34 ......................................................................LC-10 Data pada Tangki Pencampur I (V-101) .....................................LC-14 Data pada Tangki Pencampur II (V-201) ....................................LC-17 Data pada Akumulator (V-202) ..................................................LC-20 Komposisi Gas Pada Knock Out Drum.......................................LC-29 Komposisi Bahan pada Alur Vd Kolom Destilasi T–201 ............LC-40 Komposisi Bahan pada Alur Lb Kolom Destilasi T–201............LC-41 Data pada Alur 6 ......................................................................LC-113 Data pada Alur 30 ....................................................................LC-115 Tabel LC.10 Data pada Alur 21 ....................................................................LC-118 Tabel LC.11 Data pada Alur 28 ....................................................................LC-121 Universitas Sumatera Utara Tabel LC.12 Data pada Alur 27 ....................................................................LC-124 Tabel LC.13 Data pada Alur 26 ....................................................................LC-126 Tabel LC.14 Data pada Alur 32 ....................................................................LC-129 Tabel LC.15 Data pada Alur 35 ....................................................................LC-132 Tabel LD.1 Tabel LE.1 Tabel LE.2 Tabel LE.3 Tabel LE.4 Tabel LE.5 Tabel LE.6 Tabel LE.7 Tabel LE.8 Tabel LE.9 Perhitungan Entalpi dalam Penentuan Tinggi Menara Pendingin LD-29 Perincian Harga Bangunan, dan Sarana Lainnya ........................... LE-1 Harga Indeks Marshall dan Swift .................................................. LE-3 Estimasi Harga Peralatan Proses ................................................... LE-8 Estimasi Harga Peralatan Utilitas dan Pengolahan Limbah ........... LE-9 Biaya Sarana Transportasi .......................................................... LE-12 Perincian Gaji Pegawai .............................................................. LE-15 Perincian Biaya Kas ................................................................... LE-17 Perincian Modal Kerja................................................................ LE-18 Aturan Depresiasi Sesuai UU Republik Indonesia No.17 Tahun 2000...................................................................... LE-20 Tabel LE.10 Perhitungan Biaya Depresiasi Sesuai UU RI No. 17 Tahun 2000 ..................................................................... LE-20 Tabel LE.11 Data Perhitungan BEP ................................................................ LE-28 Tabel LE.12 Data Perhitungan Internal Rate of Return (IRR) ......................... LE-30 Universitas Sumatera Utara