i

PRARANCANGAN PABRIK ETILEN OKSIDA

DARI ETILEN DENGAN PROSES OKSIDASI

KAPASITAS 150.000 TON/TAHUN

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA

Disusun sebagai salah satu syarat menyelesaikan Program Studi Strata I

pada Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik

Oleh :

ANDY ISMAIL

D500120065

PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA

2016

ii

iii

iv

MOTTO

Jangan mudah menyerah pada satu kegagalan, karena keberhasilan berasal

dari seberapa banyak kita belajar dari kegagalan.

Carilah jalan menuju ridho Allah maka semua akan mudah dan indah pada

waktunya

Berusaha jadi diri sendiri untuk tegar menghadapi semua permasalahan,

karena disitu kita bisa mengambil banyak hikmah

Hai orang beriman, jadikanlah shalatmu sebagai penolong mu,

sesungguhnya allah beserta orang-orang yang sabar (Al-Baqarah : 153)

v

PERSEMBAHAN

Allah SWT

Puji syukur kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan segala rahmat hidayah

dan petunjuk-Nya sehingga penyusun dapat menyelesaikan laporan tugas akhir

dengan judul “Pra Rancangan Pabrik Etilen Oksida Proses Oksidasi Kapasitas

150.000 Ton/Tahun”

Kedua Orang Tua

Terimakasih atas kepercayaan, kasih sayang, dan semua doanya sehingga saya

dapat menyelesaikan tanggungjawab untuk menyelesaikan gelar sarjana teknik

Sahabat

Nur, Bayu, Suci, Irfani, dan Ringga terimakasih telah memberikan banyak

pengalaman hidup selama saya kuliah

Teman Angkatan 2012

Terimakasih untuk semua lemabaran cerita, canda dan tawa.

vi

KATA PENGANTAR

Assalamu’alaikum Wr. Wb.

Alhamdulillah, Puji syukur kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan

segala rahmat hidayah dan petunjuk-Nya sehingga penyusun dapat menyelesaikan

laporan tugas akhir dengan judul “Pra Rancangan Pabrik Etilen Oksida Proses

Oksidasi Kapasitas 150.000 Ton/Tahun”.

Pra Rancangan pabrik kimia merupakan salah satu syarat yang harus

diselesaikan oleh mahasiswa untuk mecapai gelar kesarjanaan jurusan Teknik

Kimia Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta. Dalam

mengerjakan tugas pra rancangan pabrik kimia ini diharapkan mahasiswa mampu

menerapkan teori dan kemampuan yang diperoleh selama kuliah untuk merancang

alat proses pabrik kimia serta menganalisa tentang kelayakan ekonomi sebuah

pembangunan pabrik kimia.

Penyelesaian laporan tugas akhir prarancangan pabrik ini tidak lepas dari

bantuan dan bimbingan serta dorongan dari berbagai pihak. Melalui laporan ini

penyusun ingin mengucapkan terima kasih terutama kepada :

1. Kedua orang tua saya yang selalu mendoakan saya, yang dengan sabar dan

ikhlas mendidik saya selama ini

2. Bapak Rois Fatoni ST.,Msc.,PhD selaku ketua jurusan Teknik Kimia

Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta

3. Bapak Hamid Abdillah S.T.,MT selaku dosen pembimbing I yang telah

membimbing dan mengarahkan saya selama mengerjakan tugas akhir

4. Ibu Emi Erawati S.T.,MEng selaku dosen pembimbing II yang telah

membimbing dan mengarahkan saya selama mengerjakan tugas akhir

5. Teman teman Teknik Kimia Angkatan 2012. Serta semua pihak yang telah

membantu menyelesaikan tugas akhir

Hanya Allah yang dapat memberikan balasan kebaikan kepada semua

pihak yang telah membantu penyusunan laporan tugas akhir ini. Dalam

penyusunan laporan tugas akhir ini, penyusun menyadari adanya keterbatasan dan

pengetahuan, oleh karena itu jika ada yang kurang berkenan mohon dimaafkan.

Akhir kata besar harapan penyusun agar laporan tugas akhir ini dapat memberikan

manfaat bagi siapa saja yang membutuhkannya.

Wassalamu’alaikum Wr. Wb.

Surakarta, Oktober 2016

Penyusun

vii

DAFTAR ISI

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

LEMBAR PENGESAHAN .................................................................................... ii

PERNYATAAN ORIGINALITAS ...................................................................... iii

MOTTO ........................................................................................................ iv

PERSEMBAHAN ............................................................................................ v

KATA PENGANTAR ............................................................................................. vi

DAFTAR ISI .............................................................................................. vii

DAFTAR TABEL .............................................................................................. x

DAFTAR GAMBAR ............................................................................................... xi

DAFTAR LAMPIRAN ........................................................................................... xii

ABSTRAK .............................................................................................. xiii

BAB I PENDAHULUAN ........................................................................................ 1

1.1 Latar Belakang Pendirian Pabrik ............................................................. 1

1.2 Kapasitas Rancangan Pabrik .................................................................... 1

1.2.1 Proyeksi Kebutuhan Pasar Etilen Oksida. .............................. 1

1.2.2 Ketersediaan Bahan Baku ...................................................... 3

1.2.3 Kapasitas Pabrik yang menguntungkan ................................. 3

1.3 Pemilihan Lokasi Pabrik Etilen Oksida ................................................... 4

1.3.1 Penyediaan Bahan Baku ........................................................ 4

1.3.2 Transportasi ............................................................................ 5

1.3.3 Jarak Pabrik dengan Pasar ...................................................... 5

1.3.4 Tenaga Kerja .......................................................................... 5

1.3.5 Utilitas ................................................................................... 5

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

1.4.1 Katalis .................................................................................... 7

1.5 Kegunaan Produk .................................................................................... 10

1.5.1 Sifat- Sifat Fisis dan Kimia .................................................... 10

BAB II Deskripsi Proses .......................................................................................... 12

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

2.2 Langkah Proses ....................................................................................... 13

2.3 Tinjauan Kinetika ..................................................................................... 14

2.4 Tinjauan Termodinamika ......................................................................... 15

2.5 Kondisi Operasi ....................................................................................... 17

2.6 Neraca Massa .......................................................................................... 18

2.7 Neraca Panas ............................................................................................ 22

2.8 Layout Pabrik dan Peralatan Proses ........................................................ 24

2.8.1 Layout Pabrik ........................................................................... 24

viii

2.8.2 Layout Peralatan Proses ............................................................ 27

BAB III SPESIFIKASI ALAT ............................................................................... 29

BAB IV UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM .................. 37

4.1 Unit Pendukung Proses ........................................................................... 37

4.2 Unit Penyedia dan Pengolahan Air ......................................................... 37

4.3 Unit Penyedia Steam dan Bahan Bakar ................................................... 38

4.4 Unit Pembangkit dan Penyuplai Listrik ................................................... 39

4.5 Unit Pengolahan Limbah/ Air Buangan .................................................. 39

4.6 Laboratorium ............................................................................................ 39

BAB V MANAJEMEN PERUSAHAAN .............................................................. 40

5.1 Bentuk Perusahaan .................................................................................. 40

5.2 Struktur Organisasi .................................................................................. 41

5.3 Tugas dan Wewenang ............................................................................. 42

5.3.1 Pemegang Saham ...................................................................... 42

5.3.2 Dewan Komisaris ..................................................................... 42

5.3.3 Direktur dan Wakil Direktur .................................................... 43

5.3.4 Staf Ahli .................................................................................... 43

5.3.5 Kepala Bagian .......................................................................... 43

5.3.6 Kepala Bagian Produksi ........................................................... 43

5.3.7 Kepala Bagian Teknik .............................................................. 44

5.3.8 Kepala Bagian Pemasaran ........................................................ 44

5.3.9 Kepala Bagian Keuangan ......................................................... 44

5.3.10 Kepala Bagian Umum ............................................................ 45

5.3.11 Kepala Seksi ........................................................................... 45

5.4 Sistem Kepegawaian dan Sistem Gaji ..................................................... 46

5.4.1 Karyawan Tetap ........................................................................ 46

5.4.2 Karyawan Harian ...................................................................... 46

5.4.3 Karyawan Borongan ................................................................. 46

5.5 Pembagian Jam Kerja Karyawan ............................................................ 46

5.5.1 Karyawan Shift ......................................................................... 46

5.5.2 Karyawan non- Shift ................................................................. 47

5.6 Perincian Jabatan, Jumlah Karyawan dan Gaji ....................................... 48

5.6.1 Perincian Jabatan ...................................................................... 48

5.6.2 Perincian Jumlah Karyawan ..................................................... 49

5.6.3 Gaji Karyawan .......................................................................... 50

5.7 Kesehateraan Sosial Karyawan ............................................................... 51

5.7.1 Fasilitas K3 ............................................................................... 51

5.8 Fasilitas Jaminan Tenaga Kerja ............................................................... 55

5.9 Manajemen Produksi ............................................................................... 56

5.10 Perencanaan Produksi ........................................................................... 56

ix

BAB VI ANALISA EKONOMI ............................................................................. 58

6.1 Penaksiran Harga Peralatan ..................................................................... 58

6.2 Dasar Perhitungan .................................................................................. 60

6.3 Capital Investment ................................................................................... 60

6.4 Fixed Capital Investment ........................................................................ 60

6.5 Working Capital Investment ................................................................... 60

6.6 Manufaturing Cost ................................................................................... 60

6.7 Direct Cost .............................................................................................. 60

6.8 Indirect Cost ............................................................................................ 61

6.9 Fixed Cost .............................................................................................. 61

6.10 General Expanse .................................................................................... 61

6.11 Analisa Kelayakan ................................................................................. 61

6.11.1 Percent Profit on Sales ............................................................ 61

6.11.2 Percent Return of Investment ................................................. 61

6.11.3 Pay Out Time .......................................................................... 62

6.11.4 Break Even Point .................................................................... 62

6.11.5 Shut Down Point...................................................................... 62

6.11.6 Discounted Cash Flow ............................................................ 63

6.12 Analisa Kelayakan ................................................................................. 67

BAB VII KESIMPULAN ........................................................................................ 69

DAFTAR PUSTAKA .............................................................................................. 70

x

DAFTAR TABEL

Tabel 1.1 Data impor Etilen Oksida di Indonesia ...................................................... 2

Tabel 1.2 Kapasitas Pabrik yang Sudah Ber-operasi ................................................ 4

Tabel 2.1 Diagram Alir Neraca Massa ....................................................................... 19

Tabel 2.2 Perincian Penggunaan Lahan Tanah .......................................................... 26

Tabel 4.1 Spesifikasi Boiler ...................................................................................... 38

Tabel 4.2 Kebutuhan Bahan Bakar ........................................................................... 38

Tabel 5.1 Jadwal Pembagian Kelompok Shift .......................................................... 47

Tabel 5.2 Perincian Jabatan ....................................................................................... 48

Tabel 5.3 Perincian Jumlah Karyawan ...................................................................... 49

Tabel 5.4 Gaji Karyawan .......................................................................................... 50

Tabel 6.1 Indeks CEP tahun 1996 sampai dengan 2015 ........................................... 58

Tabel 6.2 Fixed Capital Investment (FCI) ................................................................ 63

Tabel 6.3 Working Capital Investment ..................................................................... 63

Tabel 6.4 Direct Manufacturing Cost (DMC) ........................................................... 64

Tabel 6.5 Indirect Manufacturing Cost (IMC) .......................................................... 64

Tabel 6.6 Fixed manufacturing Cost (FMC) ............................................................. 65

Tabel 6.7 General Expanse (GE) .............................................................................. 65

Tabel 6.8 Fixed Manufacturing Cost (Fa) ................................................................. 65

Tabel 6.9 Variable Cost (Va) .................................................................................... 66

Tabel 6.10 Regulated Cost (Ra) ................................................................................ 66

xi

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1 Grafik kebutuhan Etilen Oksida di Indonesia ........................................ 2

Gambar 1.2 Jumlah peningkatan impor Etilen Oksida di Dunia .............................. 3

Gambar 2.1 Neraca Massa ........................................................................................ 18

Gambar 2.2 Diagram Alir Kuantitatif ........................................................................ 21

Gambar 2.3 Diagram Alir Kualitatif .......................................................................... 21

Gambar 2.4 Blok Diagram Neraca Panas ................................................................. 22

Gambar 2.5 Layout Pabrik ........................................................................................ 27

Gambar 2.6 Layout Peralatan Proses ........................................................................ 28

Gambar 4.1 Skema Pengolahan air dari sungai ........................................................ 37

Gambar 5.1 Struktur Organisasi ................................................................................ 42

Gambar 6.1 Chemical Engineering Plant Cost Index ............................................... 59

Gambar 6.2 Analisa Kelayakan Pabrik ..................................................................... 68

xii

DAFTAR LAMPIRAN

LAMPIRAN SPESIFIKASI ALAT .................................................................... A-1

xiii

PRANCANGAN PABRIK ETILEN OKSIDA DARI ETILEN DAN

OKSIGEN DENGAN PROSES OKSIDASI KAPASITAS 150.000 TON PER

TAHUN UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA

Abstrak

Prarancangan pabrik etilen oksida proses oksidasi dengan kapasitas

150.000 ton/tahun ini direncanakan beroperasi selama 330 hari per

tahun. Pabrik ini akan didirikan di kawasan industri daerah Cilegon,

Banten dengan luas tanah 9.705 m2 dan jumlah karyawan 124 orang.

Bahan baku berupa etilen diperoleh dari PT. Chandra Asri

Petrochemical, Cilegon dan oksigen yang diperoleh dari PT. Air

Liquid Indonesia, Cilegon. Reaksi pembuatan etilen oksida

menggunakan proses oksidasi dengan reaktor fixed bed multitube

dengan katalis perak. Berlangsung pada fase gas-gas, irreversible,

eksotermis dengan suhu 220-252,6°C dan tekanan 15 atm. Produk

samping yang dihasilkan berupa karbondioksida dan air.

Kebutuhan bahan baku etilen pada pembuatan etilen oksida sebesar

117.990 ton/tahun dan oksigen sebesar 74.914 ton/tahun. Utilitas

pendukung proses meliputi unit penyediaan air sebesar 108,3 m3/hari,

unit penyedia steam sebesar 536,7 m3/hari yang diperoleh dari boiler

dengan bahan bakar solar sebesar 117,9 ft3/jam, unit pembangkit listrik

membutuhkan daya sebesar 1.263,68 kWh yang diperoleh dari PLN,

dan unit pengolahan air limbah.

Pabrik etilen oksida menggunakan modal tetap Rp. 314.644.880.961.

Keuntungan per tahun sebelum pajak Rp 2.478.140.104.505,

keuntungan per tahun sesudah pajak Rp 1.982.512.083.604, Return of

Invesment (ROI) 49,9 % dan sesudah pajak 39,1%, Pay Out Time

(POT) sebelum pajak 1,72 tahun dan sesudah pajak 2,08. Dari analisa

ekonomi diperoleh Break Event Point sebesar dengan Shut Down

Point sebesar 53% dan 42% maka pabrik ini layak didirikan karena

Pay Out Time dan sesudah adalah 2,08 tahun.

Kata kunci : etilen oksida, fixed bed multitube reactor, oksidasi

Abstract

Pre-draft Factory ethylene oxide oxidation process with capacity of

150,000 tons / year in operation for 330 days per year. Factory will be

established in the industrial area Cilegon, Banten with 9.705 m2 land

area and 124 employees. The raw material ethylene form PT. Chandra

Asri Petrochemical, Cilegon and Oxygen from PT. Air Liquide

Indonesia, Cilegon. Making the reaction of ethylene oxide oxidation

process using fixed bed multitube reactor with silver catalysts. On

phase gases, irreversible, with exothermic temperature from 220 to

xiv

252.6°C and pressure 15 atm. The resulting product side carbon

dioxide and air.

Raw materials production of ethylene oxide needs ethylene

amounted 117.990 tons / year and oxygen amounted to 74.914 tons /

year. Process supporting utilities include the air supply unit amounted

to 108.3 m3 / day, steam unit amounted to 536.7 m3 / day be produced

from boiler with diesel fuel used to 117.9 ft3 / hour, unit power needs

power of 1263.68 kWh be produced from PLN, and waste treatment

unit.

The result of the economic ethylene oxide using fixed capital Rp.

314 644 880 961. Advantages per year before tax Rp

2,478,140,104,505, profit per year after tax Rp 1,982,512,083,604,

Return of Investment (ROI) after tax 49.9% and 39.1%, Pay Out Time

(POT) before tax 1.72 years and after tax of 2.08. Economic analysis

with Break Even Point and Shut Down Point 53% and 42%. So plant

can be established because Pay Out Time and after 2.08 years.

Keywords: ethylene oxide, fixed bed multitube reactor, oxidation