PRARANCANGAN PABRIK ASETALDEHIDA

DENGAN PROSES DEHIDROGENASI ETANOL

KAPASITAS 35.000 TON/TAHUN

Tugas Akhir

Disusun sebagai Salah Satu Syarat untuk Memperoleh

Gelar Kesarjanaan Strata 1 Fakultas Teknik

Universitas Muhammadiyah Surakarta

Oleh:

Siti Khomariyah Arjiani

D 500 110 030

Dosen pembimbing :

1. Ir. Herry Purnama, M.T., Ph.D.

2. Ir. H. Haryanto AR., M.S.

JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA

SURAKARTA

2016

ii

iii

iv

ABSTRAK

Perancangan pabrik asetaldehida dengan proses dehidrogenasi etanol

kapasitas 35.000 ton per tahun direncanakan didirikan di Kawasan Industri Gresik,

Jawa Timur. Proses pembuatan asetaldehida berlangsung pada fase gas dengan

kondisi operasi 260-290ºC dan tekanan 1,25 atm, dengan katalis yang digunakan

Cr2Cu2O5. Reaktor yang digunakan berjenis fixed bed multitube kondisi non isotermal

dan non adiabatis. Reaksi bersifat endotermis sehingga diperlukan pemanas

dowtherm A. Bahan baku yang dibutuhkan adalah etanol sebesar 4.893,6228 kg/jam.

Untuk proses produksi dibutuhkan air sebesar 144.888,5263 kg/jam, listrik sebesar

287,4674 kW. Dari analisa ekonomi menunjukkan keuntungan sebelum pajak Rp

225.402.381.651,7860 per tahun dan keuntungan setelah pajak sebesar Rp

157.781.667.156,2500 per tahun. Precent returnon investment (ROI) sebelum pajak

sebesar 39,99% dan setelah pajak sebesar 27,99%. Pay out time (POT) sebelum pajak

2,00 tahun dan setelah pajak 2,63 tahun. Break event point (BEP) sebesar 46,85%,

sedangkan shut down point (SDP) sebesar 27,03%. Discounted cash flow (DCF)

sebesar 35,90%. Dari data analisa kelayakan ekonomi tersebut disimpulkan, bahwa

pabrik asetaldehida menguntungkan dan layak untuk didirikan.

Kata kunci : Asetaldehida, Proses dehidrogenasi, fixed bed multitube

ABSTRACT

The manufacturer of acetaldehyde with ethanol dehydrogenation process with

capacity of 35.000 tons per year was planned to be established in the Industry Area of

Gresik, East Java. The procces to make acetaldehyde in gas phase with operation

condition are 260-290 º C and 1,25 atm for the pressure, and catalyst used was

Cr2Cu2O5. Reactor that used was fixed bed multitube with condition non isothermal

and non adiabatic. The reaction is endothermic so it requires heating dowtherm A.

Raw materials is ethanol as much as 4.893,6228 kg/hr. for production process needed

water as much as 144.888,5623 kg/hr, and the power needed as much as 287,4674

kW. Based from economic analys, profit before taxes is about IDR

225.402.381.651,7860 per year and profit after taxes is about IDR

157.781.667.156,2500 per year. Precent Return On Investment (ROI) before taxes is

39,99% and after taxes is 27,99%. Pay Out Time (POT) before taxes is 2,00 year and

after taxes is 2,63 year. Break Event Point (BEP) is 46,85% and Shut Down Point

(SDP) is 27,03%. Discounted Cash Flow (DCF) is 35,90%. Based on the economic

analys, it can be concluded that this manufacturer is reasonable and establish.

Key words : acetaldehyde, dehydrogenation process, fixed bed multitube

v

MOTTO

“Allah meninggikan orang-orang yang beriman diantara kamu dan

orang-orang yang diberi ilmu pengetahuan beberapa derajat”

(Q.S. Al-Mujadalah: 11)

“Sesungguhnya Allah tidak akan merubah nasib suatu kaum sehingga mereka

merubah nasib mereka sendiri”

(QS : 13. 11)

“Ketika kau dilahirkan ke dunia, kau menangis sedangkan orang di

sekelilingmu tertawa, maka buatlah ketika kau meninggal kau tersenyum,

sedangkan orang di sekelilingmu menangis”

(Sayyidina Ali bin Tholib ra)

“Pengetahuan adalah warisan yang mulia, budi pekerti ibarat pakaian yang baru

dan pikiran ibarat cermin yang bening (jernih)”

(Khalifah Ali bin Abi Thalib)

“Keberanian dan rasa takut adalah dua rahmat yang saling melengkapi.

Engkau tak akan tumbuh tanpa keberanian, dan engkau tak akan selamat tanpa

rasa takut. Maka, beranikanlah dirimu, saat engkau merasa takut.

Tapi, belajarlah untuk merasa takut, saat engkau merasa berani”

“Nikmatilah setiap proses dari perjuanganmu, dan jangan kau ceritakan tentang

semua yang kau perjuangkan, karena setiap klimaks dari proses itu kita yang

merasakan, dan hasil dari proses itu kita yang dapatkan”

vi

PERSEMBAHAN

Karya ini kupersembahkan Kepada Allah SWT

Semoga Engkau terima sebagai amal sholeh

Hingga setiap kemudahan menambah kesyukuran

Dan setiap kesukaran menjadi penghapus dosa.

Kedua orang tuaku,

Ibu, Ibu, Ibu serta Bapak tercinta, terima kasih atas doa, cinta, kasih sayang,

pengorbanan dan pendidikan yang telah diberikan selama ini. Hanya do’a dan

bakti yang dapat aku beri untuk membalas kasih sayangmu.

Adikku tercinta ani, yang selalu memberiku dukungan dan semangat

Para dosen yang dengan tulus dan sabar membimbingku, semoga dapat menjadi

bekal dan bermanfaat bagi kehidupanku.

Teman satu tim serta sahabat-sahabatku terima kasih atas dukungannya dan telah

memberikan kebersamaan dan keceriaan. Semoga persahabatan tidak akan putus

Partner sekaligus sahabat seperjuangan oktaviana, wida dan via yang selalu setia

memberi dukungan dan berjuang bersama demi sebuah gelar yang luar biasa

Teman-teman yang selalu mendukung dan memberi semangat endah, rini, eci, diah,

lia, evita, retno, wulan, isna

Semua teman-teman angkatan 2011, terima kasih atas kenangan dan

kebersamaannya selama ini.

Seseorang yang selalu mendukung, memberi masukan serta semangat dan ada di

dalam hati.

Thank’s for All…

vii

KATA PENGANTAR

Assalamu’alaikum Wr. Wb

Puji syukur kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat, berkah, dan

hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini, dengan judul

Prarancangan Pabrik Asetaldehida dengan Proses Dehidrogenasi Etanol

Kapasitas 35.000 Ton/Tahun. Tugas akhir ini disusun guna memenuhi persyaratan

memperoleh gelar sarjana di Program Tekinik Kimia Fakultas Teknik Universitas

Muhammadiyah Surakarta

Dalam penyusunan tugas akhir ini tentunya tidak lepas dari bantuan dan

dukungan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, pada kesempatan ini penulis

menyampaikan penghargaan dan terima kasih yang tak terhingga kepada :

1. Bapak Prof. Dr. Bambang Setiadji, selaku Rektor Universitas Muhammadiyah

Surakarta.

2. Bapak Rois Fatoni, S.T., M.Sc., Ph.D. selaku Ketua Jurusan Teknik Kimia

Universitas Muhammadiyah Surakarta.

3. Bapak Ir. Herry Purnama, M.T., Ph.D. selaku Pembimbing I yang telah

memberikan bimbingan, pengarahan, dan masukan selama penyusunan tugas

akhir ini hingga selesai.

4. Bapak Ir. H. Haryanto AR., M.S. selaku Pembimbing II yang telah berkenan

meluangkan waktu untuk memberikan bimbingan dan pengarahan dan

masukan dalam menyelesaikan tugas akhir ini hingga selesai.

5. Bapak/Ibu dosen Program Studi Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas

Muhammadiyah Surakarta, yang telah memberikan pembelajaran mulai dari

semester awal hingga akhir.

6. Keluarga tercinta terima kasih atas doa dan motivasi serta dukungan yang

tiada henti sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini.

viii

7. Partner terbaik Oktaviana Lupita Ainiyah yang telah berjuang bersama dalam

menyelesaikan tugas akhir ini.

8. Teman-teman seperjuangan angkatan 2011 Teknik Kimia Fakultas Teknik

Universitas Muhammadiyah Surakarta, terima kasih atas bantuan, dukungan

dan motivasinya selama penyusunan tugas akhir ini, sukses selalu untuk

kalian semua.

9. Semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu-persatu, yang telah

banyak membantu penulis sehingga dapat menyelesaikan tugas akhir ini.

Harapan penulis semoga tugas akhir ini dapat memberikan manfaat bagi para

pembacanya, penulis menyadari bahwa penulisan tugas akhir ini masih jauh dari

kata sempurna. Oleh karena itu, segala kritik dan saran yang membangun akan

sangat membantu demi kesempurnaan tugas akhir ini. Akhir kata saya selaku

penulis mengucapkan banyak terima kasih.

Wassalamu’alaikum Wr. Wb.

Surakarta, Mei 2016

Penulis

ix

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ....................................................................................... i

HALAMAN PERSETUJUAN ......................................................................... ii

HALAMAN PERNYATAAN KEASLIAN .................................................... iii

ABSTRAK ....................................................................................................... iv

MOTTO ........................................................................................................... v

PERSEMBAHAN ............................................................................................ vi

KATA PENGANTAR ..................................................................................... vii

DAFTAR ISI .................................................................................................... ix

DAFTAR GAMBAR ...................................................................................... xii

DAFTAR T ABEL ........................................................................................... xiii

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang ...................................................................................... 1

1.2 Pemilihan Kapasitas Perancangan......................................................... 2

1.3 Lokasi Pabrik ........................................................................................ 4

1.4.Tinjauan Pustaka .................................................................................. 5

1.4.1 Macam-macam Proses Pembuatan Asetaldehida ........................ 5

1.4.2 Kegunaan Produk ........................................................................ 7

1.4.3 Sifat Fisika dan Sifat Kimia Bahan Baku dan Produk ............... 7

1.4.4 Tinjauan Proses .......................................................................... 10

BAB II DESKRIPSI PROSES

2.1 Spesifikasi Bahan Baku dan Produk .................................................... 12

2.1.1 Spesifikasi Bahan Baku ............................................................... 12

2.1.2 Spesifikasi Produk ....................................................................... 12

2.1.3 Spesifikasi Bahan Pembantu ....................................................... 12

2.2 Konsep Proses ...................................................................................... 13

2.2.1 Dasar Reaksi ................................................................................ 13

2.2.2 Kondisi Operasi ........................................................................... 13

x

2.2.3 Mekanisme Reaksi ...................................................................... 13

2.3 Tinjauan Termodinamika ...................................................................... 14

2.4 Tinjauan Kinetika .................................................................................. 15

2.5 Langkah Proses ..................................................................................... 16

2.5.1 Penyiapan Bahan Baku ................................................................ 16

2.5.2 Reaksi Dehidrogenasi Etanol ...................................................... 16

2.5.3 Pemisahan dan Pemurnian Produk .............................................. 17

2.6 Neraca Massa dan Neraca Panas ........................................................... 18

2.6.1 Neraca Massa .............................................................................. 18

2.6.2 Neraca Panas ............................................................................... 20

2.7 Diagram Alir Proses .............................................................................. 23

2.8 Tata Letak Pabrik dan Peralatan ........................................................... 26

BAB III SPESIFIKASI ALAT ........................................................................ 32

BAB IV UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM

4.1 Unit Pendukung Proses ......................................................................... 50

4.1.1 Unit Penyediaan Air dan Pengolahan Air ................................... 51

4.1.2 Kebutuhan Air ............................................................................. 56

4.1.3 Unit Penyediaan Steam ............................................................... 58

4.1.4 Unit Penyediaan Listrik .............................................................. 59

4.1.5 Unit Penyedia Bahan Bakar ....................................................... 61

4.1.6 Unit Penyedia Udara Tekan ....................................................... 62

4.1.7 Unit Penyediaan Dowtherm ........................................................ 64

4.1.8 Unit Pengolahan Limbah ............................................................ 64

4.1.9 Spesifikasi Alat Utilitas .............................................................. 68

4.2 Laboratorium ......................................................................................... 74

4.2.1 Program Kerja Laboratorium ...................................................... 75

4.2.2 Alat Utama Laboratorium .......................................................... 76

BAB V MANAJEMEN PERUSAHAAN

5.1 Bentuk Perusahaan ................................................................................ 78

5.2 Struktur Organisasi ............................................................................... 79

xi

5.3 Tugas dan Wewenang .......................................................................... 82

5.3.1 Pemegang Saham ........................................................................ 82

5.3.2 Dewan Komisaris ........................................................................ 82

5.3.3 Direktur Utama............................................................................ 82

5.3.4 Staff Ahli ..................................................................................... 83

5.3.5 Manajer ....................................................................................... 84

5.3.6 Kepala Bagian ............................................................................. 84

5.3.7 Kepala Seksi ................................................................................ 87

5.4 Pembagian Jam Kerja Karyawan ......................................................... 87

5.4.1 Karyawan Shift ............................................................................ 88

5.4.2 Karyawan Non Shift .................................................................... 88

5.5 Penggolongan Jabatan atau Jumlah Karyawan dan Gaji ...................... 89

5.5.1 Jabatan dan Prasyarat ................................................................... 89

5.5.2 Sistem Gaji Pegawai .................................................................... 89

5.6 Kesejahteraan Sosial Karyawan……………………………………… 90

5.7 Kesehatan dan Keselamatan Kerja ....................................................... 91

5.8 Manajemen Produksi ............................................................................ 92

5.8.1 Perencanaan Produksi ................................................................. 93

5.8.2 Pengendalian Produksi ................................................................ 94

BAB VI ANALISA EKONOMI ...................................................................... 95

BAB VII KESIMPULAN ................................................................................ 105

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN

xii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1. Hubungan asetaldehida dengan tahun impor.......................... 3

Gambar 2. Peta lokasi pabrik asetaldehida……….................................. 11

Gambar 3. Diagram alir kualitatif……………….................................... 24

Gambar 4. Diagram alir kuantitatif.......................................................... 25

Gambar 5. Tata letak pabrik..................................................................... 28

Gambar 6. Tata letak peralatan……..……………................................... 31

Gambar 7. Unit pengolahan air…………………………......................... 77

Gambar 8. Struktur organisasi perusahaan…………............................... 81

Gambar 9. Hubungan cost index dengan tahun.……............................... 97

Gambar 10. Analisis kelayakan ekonomi pabrik asetaldehida................. 104

xiii

DAFTAR TABEL

Tabel 1. Data statistik impor asetaldehida ……………………..………… 2

Tabel 2. Data kapasitas produksi asetaldehida di Amerika Serikat ……… 4

Tabel 3. Sifat fisika etanol ……………………………………………….. 7

Tabel 4. Sifat fisika asetaldehida ………………………………………… 8

Tabel 5. Neraca massa total…………………………………………….... 18

Tabel 6. Neraca massa di Vaporizer……………………………………… 18

Tabel 7. Neraca massa di Separator ……………………………………... 18

Tabel 8. Neraca massa di Reaktor……………………………….….. …... 19

Tabel 9. Neraca massa di Absorber…………………………….………… 19

Tabel 10. Neraca massa di Menara Destilasi 1……………………..…….. 19

Tabel 11. Necara massa di Menara Destilasi 2………………….….……. 20

Tabel 12. Neraca panas di sekitar Vaporizer……………………… ..…… 20

Tabel 13. Neraca panas di sekitar Heat Exchanger (Heater) 01…………. 20

Tabel 14. Neraca panas di sekitar Reaktor………….……………………. 21

Tabel 15. Neraca panas di sekitar Cooler……………………….…………… 21

Tabel 16. Neraca panas di sekitar Absorber………………..…………….. 21

Tabel 17. Neraca panas di sekitar Heat Exchanger (Heater 02………….. 22

Tabel 18. Neraca panas di sekitar Menara Destilasi ……………………. 22

Tabel 19. Neraca panas di sekitar Cooler ……………………. ……….. 22

Tabel 20. Neraca panas di sekitar Menara Destilasi 2………………….... 23

Tabel 21. Perincian luas tanah bangunan pabrik…………………..……. .. 27

Tabel 22. Kebutuhan air pendingin...............................…………………… 56

Tabel 23. Kebutuhan steam…….……………………………….................. 57

Tabel 24. Kebutuhan listrik keperluan proses…………………..…………. 59

Tabel 25. Kebutuhan listrik untuk utilitas…………………………………. 60

Tabel 26. Jadwal kerja karyawan shift…………………………….………….. 88

Tabel 27. Jabatan dan prasyarat…………………………………………… 89

Tabel 28. Penggolongan gaji berdasarkan jabatan………………………… 90

xiv

Tabel 29. Indeks harga alat……………………………………………….. 96

Tabel 30. Total fixed capital investmen………………………………………... 100

Tabel 31. Working Capital Investment……………………………………. 101

Tabel 32. Direct Manufacturing Cost………………..……………………… 101

Tabel 33. Indirect Manufacturing Cost…………………….……………... 102

Tabel 34. Fixed Manufacturing Cost……………………………………... 102

Tabel 35. General Expense………………………………………..……… 102

Tabel 36. Analisis kelayakan pabrik …………………………………….. 103