Pembuatan Etil Akrilat Dari Esterifikasi Asam Akrilat dengan Etanol

PRA RANCANGAN PABRIK PEMBUATAN ETIL AKRILAT DARI ESTERIFIKASI ASAM
AKRILAT DENGAN ETANOL DENGAN KAPASITAS PRODUKSI 30.000 TON/TAHUN TUGAS AKHIR
Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan Ujian Sarjana Teknik Kimia OLEH : JENAL M. SIREGAR NIM : 070405046
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2012
Universitas Sumatera Utara

KATA PENGANTAR
Puji syukur Penulis panjatkan kepada Tuhan yang selalu memberikan kesehatan dan menunjukkan jalan dan pengharapan sehingga Penulis dapat menyelesaikan tugas akhir dengan judul “Pembuatan Etil Akrilat dari Esterifikasi Asam Akrilat dengan Etanol.”
Pra–rancangan pabrik ini disusun untuk melengkapi salah satu syarat dalam menyelesaikan perkuliahan pada Program Studi Strata Satu (S1) Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. Dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini, Penulis banyak menerima bantuan, bimbingan dan fasilitas dari berbagai pihak. Pada kesempatan ini Penulis mengucapkan terima kasih kepada :
1. Bapak Prof.Dr.Ir. M.Turmuzi, M.S., dosen pembimbing I yang telah banyak memberikan masukan, motivasi dan bimbingan serta pengertian kepada Penulis selama penulisan Tugas Akhir ini.
2. Ibu Dr.Ir. Hamidah Harahap, M.Sc, dosen pembimbing II yang telah banyak memberikan masukan dan bimbingan kepada Penulis selama penulisan Tugas Akhir ini.
3. Bapak Dr. Eng. Ir. Irvan, M.Si, Ketua Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
4. Ayahanda dan Ibunda yang selalu memotivasi dan tidak henti berdoa agar penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini.
5. Bapak dan Ibu dosen staf pengajar Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
6. Kawan – kawan di Angkatan ’07 yang telah banyak memberikan masukan, doa dan motivasinya kepada Penulis.
7. Abang dan Kakak Alumni dan senior yang tidak tersebutkan namanya yang telah banyak memberikan masukan, doa dan motivasinya kepada Penulis.
8. Partner TA saya, atas kerjasamanya dalam pengerjaan tugas akhir ini. 9. Adik – Adik di Teknik Kimia USU yang tidak tersebutkan namanya yang
telah banyak memberikan bantuan, masukan, doa dan motivasinya kepada Penulis.
Universitas Sumatera Utara

10. Seluruh pihak yang tidak dapat disebutkan satu per satu namanya yang juga turut memberikan bantuan kepada penulis dalam penyelesain tugas akhir ini.
Dalam penyusunan Tugas Akhir ini, Penulis menyadari masih banyak terdapat kekurangan baik isi ataupun kesalahan penulisan tugas akhir ini. Oleh karena itu Penulis mengharapkan saran dan kritik yang membangun dari pembaca sehingga tulisan ini dapat bermanfaat bagi kita semua.
Medan, Juli 2012 (Jenal M. Siregar)
Universitas Sumatera Utara

INTISARI

Salah satu industri kimia yang mempunyai kegunaan penting dan prospek

yang bagus adalah industri etil akrilat. Etil akrilat adalah senyawa kimia yang

mempunyai ikatan rangkap yang biasa digunakan sebagai komonomer (dengan

acrylonitrile) dalam pembuatan acrylic dan modacrylic fibres. Ini digunakan

dalam pembuatan produk pembersih anti oxidant agent, untuk sintesa kimia, juga

sesuai untuk reaksi addisi dengan berbagai senyawa organik atau non organik. Etil

akrilat juga digunakan dalam formulasi cat dan membuat dispersi untuk cat, tinta,

dan adhesive, juga digunakan untuk berbagai cairan resin dan dispersi untuk

tekstil dan kertas.

Bahan baku pembuatan etil akrilat adalah asam akrilat yang direaksikan

dengan etanol didalam reaktor tangki berpengaduk dengan bantuan katalis asam

sulfat. Dan di netralisasi dengan NaOH didalam reaktor neutralizer berpengaduk

kemudian hasilnya dimurnikan didalam destilasi untuk memperoleh etil akrilt

dengan kemurnian 99,5%.

Etil akrilat yang diproduksi berkapasitas 30.000 ton/tahun dengan 330 hari

kerja. Lokasi pabrik pembuatan etil akrilat ini direncanakan didirikan di daerah Hilir Sungai Ciujung, Tenjo Ayu, Jawa Barat dengan luas areal 30.585 m2. Bentuk

hukum perusahaan yang direncanakan adalah Perseroan Terbatas (PT) dengan

organisasi berbentuk garis dan staf dimana dipimpin oleh seorang direktur utama

dan jumlah tenaga kerja yang dibutuhkan 170 orang.

Hasil analisa ekonomi pabrik pembuatan etil akrilat adalah sebagai

berikut :

 Total Modal Investasi

: Rp 652.047.040.547,-

 Biaya Produksi

: Rp 686.656.587.281,-

 Hasil Penjualan

: Rp 944.792.960.823,-

 Laba Bersih

: Rp 184.928.898.005,-

 Profit Margin

: 27,19 %

 Break Even Point

: 36,02 %

 Return on Investment

: 28,36 %

 Pay Out Time

: 3,53 tahun

Universitas Sumatera Utara

 Return on Network

: 47,27 %

 Internal Rate of Return

: 38,12 

Dari hasil analisa aspek ekonomi dapat disimpulkan bahwa pabrik

pembuatan etil akrilat dengan kapasitas produksi 30.000 ton/tahun layak untuk

didirikan.

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR ..........................................................................................i

INTISARI...........................................................................................................iii

DAFTAR ISI ......................................................................................................iv

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

DAFTAR TABEL ............................................................................................xiii

DAFTAR LAMPIRAN.....................................................................................xix

BAB I

PENDAHULUAN ....................................................................... I-1

1.1 Latar Belakang ................................................................... I-1

1.2 Perumusan Masalah............................................................ I-2

1.3 Tujuan Pra-Rancangan Pabrik ............................................ I-3

1.4 Manfaat Pra-Rancangan Pabrik .......................................... I-3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ............................................................ II-1

2.1 Etil Akrilat ........................................................................ II-1

2.2 Sifat-Sifat Fisis dan Kimia Bahan Baku dan Produk .......... II-2

2.2.1 Sifat-sifat Bahan Baku ............................................ II-2

2.2.2 Bahan Pembantu..................................................... II-3

2.2.3 Sifat-sifat Produk.................................................... II-4

2.3 Proses Pembuatan Etil Akrilat ........................................... II-6

2.3.1 Proses Reppe Tekanan Tinggi................................. II-6

2.3.2 Proses Pembuatan Ester Akrilat dari Acetylene....... II-6

2.3.3 Proses Oksidasi Propilena ....................................... II-7

2.3.4 Proses Ethyl 3-Ethoxypropionate ........................... II-7

2.3.5 Proses Etylen Sianohidrin ...................................... II-8

2.3.6 Proses Esterifikasi Asam Akrilat............................ II-8

2.4 Deskripsi Proses ................................................................ II-10

2.4.1 Penyiapan Bahan Baku ........................................ II-10

2.4.2 Pengolahan .......................................................... II-10

2.4.3 Pemurnian Produk................................................ II-11

Universitas Sumatera Utara

BAB III BAB IV

NERACA MASSA .....................................................................III-1 3.1 Reaktor (R-201) ................................................................III-2 3.2 Tangki Pelarut NaOH (M-201)..........................................III-2 3.3 Neutralizer (N-301)...........................................................III-3 3.4 Decanter (Dc-301) ............................................................III-3 3.5 Destilasi (D-301) ...............................................................III-4
3.5.1 Kondensor (E-306).......................................................III-4 3.5.2 Reboiler (E-307) ..........................................................III-5 3.6 Destilasi (D-302) ...............................................................III-5 3.6.1 Kondensor (E-309).......................................................III-6 3.6.2 Reboiler (E-308) ..........................................................III-6 3.7 Destilasi (D-303) ...............................................................III-7 3.7.1 Kondensor (E-311).......................................................III-7 3.7.2 Reboiler (E-312) .........................................................III-8 3.8 Mix Point I ........................................................................III-8 3.9 Mix Point II.......................................................................III-9 NERACA PANAS......................................................................IV-1 4.1 Heater (E-101) ..................................................................IV-1 4.2 Heater (E-102) ..................................................................IV-1 4.3 Heater (E-103) ..................................................................IV-2 4.4 Reaktor (R-201) ................................................................IV-2 4.5 Cooler (E-204) ..................................................................IV-2 4.6 Neutralizer (N-301)...........................................................IV-3 4.7 Heater (E-305) ..................................................................IV-3 4.8 Kondensor (E-306)............................................................IV-3 4.9 Reboiler (E-307)................................................................IV-4 4.10 Kondensor (E-309)............................................................IV-4 4.11 Reboiler (E-308)................................................................IV-4 4.12 Cooler (E-310) ..................................................................IV-5 4.13 Kondensor (E-311)............................................................IV-5 4.14 Reboiler (E-312)...............................................................IV-5

Universitas Sumatera Utara

BAB V BAB VI

SPESIFIKASI PERALATAN......................................................V-1 5.1 Tangki Penyimpanan Larutan Etanol (T-101) .....................V-1 5.2 Tangki Penyimpanan Larutan Asam Sulfat (T-102) ............V-1 5.3 Tangki Penyimpanan Larutan Asam Akrilat (T-103) ..........V-2 5.4 Gudang Penyimpanan NaOH (Gp-201) ..............................V-2 5.5 Tangki Penyimpanan Hasil Destilasi (T-304) .....................V-3 5.6 Tangki Penyimpanan Hasil Bawah Dekanter ......................V-3 5.7 Tangki Pencampur (M-201)................................................V-4 5.8 Reaktor (R-201) .................................................................V-4 5.9 Neutralizer (N-301)............................................................V-5 5.10 Dekanter (Dc-301)..............................................................V-5 5.11 Kolom Destilasi (D-301) ....................................................V-6 5.12 Kolom Destilasi (D-302) ....................................................V-7 5.12 Kolom Destilaisi (D-303) ...................................................V-7 5.14 Pompa Bahan Asam Akrilat (P-103) ...................................V-8 5.15 Heater (E-102).................................................................. V-10 5.16 Heater (E-101) .................................................................V-10 5.17 Heater (E-103) .................................................................V-11 5.18 Cooler (E-204) .................................................................V-11 5.19 Heater (E-305) .................................................................V-12 5.20 Kondensor (E-306)...........................................................V-12 5.21 Reboiler (E-307)...............................................................V-13 5.22 Kondensor (E-309)...........................................................V-13 5.23 Reboiler (E-308)...............................................................V-14 5.24 Kondensor (E-311)...........................................................V-14 5.25 Reboiler (E-312)...............................................................V-15 5.26 Cooler (E-310) .................................................................V-15 INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA ................VI-1 6.1 Instrumentasi.....................................................................VI-1
6.1.1 Jenis-Jenis Pengendalian dan Alat Pengendali.........VI-2 6.1.2 Variabel Proses dalam Sistem Pengendalian ..........VI-5

Universitas Sumatera Utara

BAB VII

6.2 Keselamatan Kerja Pabrik ..................................................VI-8 6.3 Pencegahan Bahaya pada Pabrik Pembuatan Etil Akrilat ..VI-10
6.3.1 Pencegahan Terhadap Kebakaran dan Peledakan ....VI-10 6.3.2 Peralatan Perlindungan Diri....................................VI-11 6.3.3 Keselamatan Kerja terhadap Listrik ........................VI-11 6.3.4 Pencegahan terhadap Gangguan Kesehatan.............VI-12 6.3.5 Pencegahan terhadap Bahaya Mekanis....................VI-12 6.3.6 Penyediaan Poliklinik di Lokasi Pabrik...................VI-13 6.3.7 Pencegahan dan Pertolongan Pertama Jika Terkena
Bahan Kimia ..........................................................VI-14 UTILITAS................................................................................ VII-1 7.1 Kebutuhan Uap (Steam)................................................... VII-1 7.2 Kebutuhan Air................................................................. VII-2

7.2.1 Kebutuhan Air Pendingin...................................... VII-2 7.2.2 Kebutuhan Air Proses ........................................... VII-4 7.2.3 Kebutuhan Domestik ............................................ VII-4 7.2.4 Screening.............................................................. VII-6 7.2.5 Sedimentasi ......................................................... VII-7 7.2.6 Klarifikasi............................................................ VII-7 7.2.7 Filtrasi .................................................................. VII-8 7.2.8 Demineralisasi ...................................................... VII-9 7.2.9 Deaerator ........................................................... VII-13 7.3 Kebutuhan Listrik.......................................................... VII-13 7.4 Kebutuhan Bahan Bakar ................................................ VII-15 7.5 Unit pengolahan Limbah .............................................. VII-16 7.5.1 Bak Penampungan .............................................. VII-17 7.5.2 Bak Pengendapan Awal ...................................... VII-18 7.5.3 Bak Netralisasi.................................................... VII-18 7.5.4 Pengolahan Limbah dengan Lumpur Aktif......... VII-19 7.5.5 Tangki Sedimentasi ............................................ VII-21 7.6 Spesifikasi Peralatan Pengolahan Limbah..................... VII-22 7.6.1 Bak Penampungan .............................................. VII-22

Universitas Sumatera Utara

BAB VIII

7.6.2 Bak Pengendapan Awal ...................................... VII-22 7.6.3 Bak Netralisasi.................................................... VII-23 7.6.4 Tangki Aerasi ..................................................... VII-23 7.6.5 Tangki Sedimentasi ............................................ VII-23 7.6.6 Pompa Bak Penampungan (P-01)....................... VII-24 7.7 Spesifikasi Peralatan Utilitas ......................................... VII-24 7.7.1 Screening............................................................ VII-24 7.7.2 Pompa Screening ............................................... VII-25 7.7.3 Bak Sedimentasi ................................................ VII-26 7.7.4 Tangki Pelarutan Alum ....................................... VII-26 7.7.5 Tangki Pelarutan Abu ......................................... VII-26 7.7.6 Clarifier............................................................. VII-27 7.7.7 Sand Filter......................................................... VII-27 7.7.8 Tangki Utilitas ................................................... VII-28 7.7.9 Tangki Pelarutan Asam Sulfat............................ VII-28 7.7.10 Tangki Pelarutan NaOH.................................... VII-29 7.7.11 Tangki Pelarutan Kaporit .................................. VII-29 7.7.12 Tangki Utilitas II .............................................. VII-30 7.7.13 Menara Pendingin Air...................................... VII-30 7.7.14 Daerator.......................................................... VII-30 7.7.15 Ketel Uap......................................................... VII-31 7.7.16 Tangki Bahan Bakar ........................................ VII-31 LOKASI DAN TATA LETAK PABRIK................................. VIII-1 8.1 Landasan Teori............................................................... VIII-1 8.2 Lokasi Pabrik ................................................................. VIII-1 8.3 Tata Letak Pabrik ........................................................... VIII-4 8.4 Perincian Luas Tanah ..................................................... VIII-5

Universitas Sumatera Utara

BAB IX BAB X

ORGANISASI DAN MANAJEMEN PERUSAHAAN...............IX-1 9.1 Organisasi Perusahaan.......................................................IX-1 9.2 Manajemen Perusahaan .....................................................IX-2
9.2.1 Perencanaan (Planning) ..........................................IX-3 9.2.2 Pengorganisasian (Organizing) ...............................IX-3 9.2.3 Pengarahaan (Coordinating) ...................................IX-3 9.2.4 Pengendalian (Controlling) .....................................IX-4 9.3 Bentuk Hukum Badan Usaha.............................................IX-5 9.4 Uraian Tugas, Wewenang dan tanggung Jawab .................IX-7 9.4.1 Rapat Umum Pemengan Saham (RUPS) .................IX-7 9.4.2 Dewan Komisaris ...................................................IX-7 9.4.3 Direktur ..................................................................IX-7 9.4.4 Staf Ahli .................................................................IX-8 9.4.5 Sekretaris................................................................IX-8 9.4.6 Manajer Produksi....................................................IX-8 9.4.7 Manajer Teknik ......................................................IX-8 9.4.8 Manajer Umum dan Keuangan................................IX-9 9.4.9 Manajer Pembelian dan Pemasaran ........................ IX-9 9.5 Sistem Kerja......................................................................IX-9 9.6 Jumlah Karyawan dan Tingkat Pendidikan ......................IX-11 9.7 Sistem Penggajian ...........................................................IX-12 9. 8 Tata Tertib.......................................................................IX-14 9.9 JAMSOSTEK dan Fasilitas Tenaga Kerja .......................IX-15 ANALISA EKONOMI ................................................................X-1 10.1 Modal Investasi ..................................................................X-1 10.1.1 Modal Investasi Tetap (MIT) / Fixed Capital
Investment (FCI) ....................................................X-1 10.1.2 Modal Kerja / Working Capital (WC) ....................X-3 10.2 Biaya Produksi Total (BPT) / Total Cost (TC)....................X-4 10.2.1 Biaya tetap / Fixed Cost (FC).................................X-4 10.2.2 Biaya Variabel / Variable Cost (VC)........................X-4 10.3 Total Penjualan (Total Sales)..............................................X-5

Universitas Sumatera Utara

10.4 Bonus Perusahaan ..............................................................X-5 10.5 Perkiraan Rugi/Laba Usaha ................................................X-5 10.6 Analisa Aspek Ekonomi .....................................................X-5
10.6.1 Profit Margin (PM)................................................X-5 10.6.2 Break Even Point (BEP) ........................................X-6 10.6.3 Return on Investment (ROI) ...................................X-6 10.6.4 Pay Out Time (POT) ..............................................X-7 10.6.5 Return on Network (RON) .....................................X-7 10.6.6 Internal Rate of Return (IRR) ................................X-7 BAB XI KESIMPULAN ..........................................................................XI-1 DAFTAR PUSTAKA ....................................................................................... xx

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR GAMBAR
Gambar 6.1 Diagram Balok Sistem Pengendalian Feedback........................VI-3 Gambar 8.1 Peta Lokasi Pabrik Etil Akrilat.............................................. VIII-2 Gambar 8.2 Tata Letak Pabrik Pembuatan Etil Akrilat ............................. VIII-7 Gambar 9.1 Struktur Organisasi Pabrik Pembuatan Etil Akrilat dari Esterifikasi
Asam Akrilat dengan Etanol.....................................................IX-6 Gambar C.1 Sketsa Dekanter ....................................................................LC-29 Gambar C.2 Sketsa Pemasangan Pompa ...................................................LC-46 Gambar D.1 Sketsa Sebagian Bar Screen, Satuan mm (dilihat dari atas) .... LD-1 Gambar D.2 Sketsa Pompa PU-01(dilihat dari Samping)............................ LD-2 Gambar D.3 Sketsa 3D bak sedimentasi..................................................... LD-6 Gambar D.4 Sketsa Clarifier...................................................................... LD-8 Gambar D.5 Sketsa Tangki Clarifier.......................................................... LD-9 Gambar D.6 Sketsa Alas Clarifier.............................................................LD-10 Gambar D.7 Sketsa Tangki Pelarut Alum..................................................LD-12 Gambar D.8 Sketsa Pengaduk Tangki Pelarutan Alum..............................LD-14 Gambar D.9 Sketsa Tangki Pelarut Soda ABu...........................................LD-16 Gambar D.10 SketsaPengaduk Tangki Pelarutan Soda................................LD-17 Gambar D.11 Sketsa 3D Bak Penampung Sementara Hasil Clarifier ..........LD-18 Gambar D.12 Sketsa Tangki Sand Filter.....................................................LD-20 Gambar D.13 Sketsa Alas dan Tutup Tangki Sand Filter ............................LD-21 Gambar D.14 Sketsa Tangki Pelarut Asam Sulfat .......................................LD-24 Gambar D.15 SketsaPengaduk Tangki Pelarutan Asam Sulfat.....................LD-26 Gambar D.16 Sketsa Tangki Pelarut NaOH ................................................LD-29 Gambar D.17 SketsaPengaduk Tangki Pelarutan NaOH..............................LD-30 Gambar D.18 Sketsa Tangki Daerator ........................................................LD-33 Gambar D.19 Sketsa Alas danTutup Tangki Daerator ................................LD-34 Gambar D.20 Sketsa Tangki Pelarut Kaporit...............................................LD-35 Gambar D.21 SketsaPengaduk Tangki Pelarutan Kaporit ............................LD-37 Gambar D.22 Grafik Entalpi dan Temperatur Cairan pada Cooling Tower ..LD-41 Gambar D.23 Kurva Hy Terhadap 1/(Hy*-Hy) ............................................LD-41
Universitas Sumatera Utara

Gambar E.1 Gambar E.2
Gambar E.3

Linearisasi Cost Index dari Tahun 2003-2008 .........................LE-4 Harga Peralatan untuk Tangki Penyimpanan (Storage) dan Tangki Pelarutan ....................................................................LE-5 Kurva Break Event Point Pabrik Pembuatan Etil Akrilat ....... LE-29

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR TABEL
Tabel 1.1 Data Statistik Etil Akrilat di Indonesia .......................................... I-2 Tabel 3.1 Neraca Massa di Reaktor (R-201) ..............................................III-2 Tabel 3.2 Neraca Massa Mixer (M-201) .....................................................III-2 Tabel 3.3 Neraca Massa di Neutralizer (N-301)..........................................III-3 Tabel 3.4 Neraca Massa di Decanter (Dc-301) ...........................................III-3 Tabel 3.5 Neraca Massa di Destilasi (D-301)..............................................III-4 Tabel 3.6 Neraca Massa di Kondensor (E-306)...........................................III-4 Tabel 3.7 Neraca Massa di Reboiler (E-307) .............................................III-5 Tabel 3.8 Neraca Massa di Destilasi (D-302)..............................................III-5 Tabel 3.9 Neraca Massa di Kondensor (E-309)...........................................III-6 Tabel 3.10 Neraca Massa di Reboiler (E-308) .............................................III-6 Tabel 3.11 Neraca Massa di Destilasi (D-303).............................................III-7 Tabel 3.12 Neraca Massa di Kondensor (E-311)..........................................III-7 Tabel 3.13 Neraca Massa di Reboiler (E-312) .............................................III-8 Tabel 3.14 Neraca Massa di Mix Point I.......................................................III-8 Tabel 3.15 Neraca Massa di Mix Point II......................................................III-9 Tabel 4.1 Neraca Panas Heater (E-101).....................................................IV-1 Tabel 4.2 Neraca panas Heater (E-102).....................................................IV-1 Tabel 4.3 Neraca panas Heater (E-103).....................................................IV-2 Tabel 4.4 Neraca Panas Reaktor (R-201)....................................................IV-2 Tabel 4.5 Neraca Panas Cooler (E-204)......................................................IV-2 Tabel 4.6 Neraca Panas Neutralizer (N-301) ..............................................IV-3 Tabel 4.7 Neraca Panas Heater (E-305)......................................................IV-3 Tabel 4.8 Neraca Panas Kondensor (E-306) ...............................................IV-3 Tabel 4.9 Neraca Panas Reboiler (E-307) ...................................................IV-4 Tabel 4.10 Neraca Panas Kondensor (E-309) ...............................................IV-4 Tabel 4.11 Neraca Panas Reboiler (E-308) ...................................................IV-4 Tabel 4.12 Neraca Panas Cooler (E-310)......................................................IV-5 Tabel 4.13 Neraca Panas Kondensor (E-311) ...............................................IV-5 Tabel 4.14 Neraca panas Reboiler (E-312) ...................................................IV-5
Universitas Sumatera Utara

Tabel 6.1 Daftar Instrumen pada Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Etil Akrilat ........................................................................................VI-8
Tabel 6.2 Metode Pencegahan dan Pertolongan Pertama Jika Terkena Bahan Kimia .......................................................................................VI-14
Tabel 7.1 Kebutuhan Uap Sebagai Media Pemanas .................................. VII-1 Tabel 7.2 Kebutuhan Air Pendingin pada Alat.......................................... VII-2 Tabel 7.3 Pemakaian Air Proses pada Alat ............................................... VII-3 Tabel 7.4 Pemakaian Air untuk Berbagai Kebutuhan Domestik................. VII-4 Tabel 7.5 Kualitas Air Sungai Ciujung Jawa Barat ................................... VII-4 Tabel 7.6 Kebutuhan Daya pada Unit Proses .......................................... VII-12 Tabel 7.7 Kebutuhan Listrik untuk Peralatan Utilitas.............................. VII-12 Tabel 7.8 Spesifikasi Pompa Pengolahan Limbah................................... VII-23 Tabel 7.9 Spesifikasi Pompa Utilitas ...................................................... VII-24 Tabel 8.1 Perincian Luas Areal Pabrik..................................................... VIII-5 Tabel 9.1 Jadwal Kerja Karyawan Shift ....................................................IX-10 Tabel 9.2 Jumlah Karyawan dan Kualifikasinya .......................................IX-11 Tabel 9.3 Perincian Gaji Karyawan ..........................................................IX-12 Tabel A.1 Derajat Kebebasan pada Reaktor (R-201) ................................. LA-2 Tabel A.2 Neraca massa Overall di Reaktor (R-201)................................. LA-5 Tabel A.3 Neraca Massa pada Tangki Pelarut NaOH ................................ LA-6 Tabel A.4 Derajat Kebebasan pada Neutralizer ......................................... LA-7 Tabel A.5 Nearaca Massa di Neutralizer ................................................... LA-9 Tabel A.6 Derajat Kebebasan pada Dekanter............................................LA-10 Tabel A.7 Neraca Massa di Dekanter .......................................................LA-12 Tabel A.8 Derajat Kebebasan pada Destilasi (D-301)...............................LA-13 Tabel A.9 Neraca Massa di Destilasi........................................................LA-15 Tabel A.10 Konstanta Antoine Komponen .................................................LA-16 Tabel A.11 Titik Didih Umpan Masuk Destilasi.........................................LA-16 Tabel A.12 Dew Point Destilasi .................................................................LA-17 Tabel A.13 Boiling Point Destilasi.............................................................LA-17 Tabel A.14 Omega Point Umpan Masuk Destilasi .....................................LA-18 Tabel A.15 Omega Point Destilasi .............................................................LA-19
Universitas Sumatera Utara

Tabel A.16 Neraca Massa Kondensor (E-306)............................................LA-20 Tabel A.17 Neraca Massa Reboiler (E-305) ...............................................LA-22 Tabel A.18 Derajat Kebebasan pada Destilasi (D-302)...............................LA-23 Tabel A.19 Neraca Massa Destilasi (E-302) ...............................................LA-25 Tabel A.20 Konstanta Antoine Komponen .................................................LA-25 Tabel A.21 Titik Didih Umpan Masuk Destilasi (E-302)............................LA-26 Tabel A.22 Dew Point Destilasi .................................................................LA-26 Tabel A.23 Boiling Point Destilasi.............................................................LA-27 Tabel A.24 Omega Point Umpan Masuk Destilasi .....................................LA-28 Tabel A.25 Omega Point Destilasi.............................................................LA-28 Tabel A.26 Neraca Massa Kondensor ........................................................LA-29 Tabel A.27 Neraca Massa Reboiler............................................................LA-31 Tabel A.28 Derajat Kebebasan pada Destilasi (D-303)...............................LA-32 Tabel A.29 Nearaca Massa Destilasi (D-303).............................................LA-34 Tabel A.30 Konstanta Antoine Komponen.................................................LA-34 Tabel A.31 Titik Didih Umpan Masuk Destilasi ........................................LA-35 Tabel A.32 Dew Point Destilasi .................................................................LA-35 Tabel A.33 Boiling Point Destilasi.............................................................LA-36 Tabel A.34 Omega Point Umpan Masuk Destilasi .....................................LA-37 Tabel A.35 Omega Point Destilasi.............................................................LA-37 Tabel A.36 Neraca Massa Kondensor (E-311) ...........................................LA-38 Tabel A.37 Neraca Massa Reboiler (E-312) ...............................................LA-40 Tabel A.38 Neraca Massa pada MixPoint...................................................LA-41 Tabel B.1 Kapasitas Panas Gas Cpg T°K = a + bT + cT2 + dT3 + eT4
[ KJ/Kmol K ]...........................................................................LB-1 Tabel B.2 Kapasitas Panas Cairan
Cpl T°K = a + bT + cT2 + dT3 + eT4 [KJ/Kmol K] .......................LB-1 Tabel B.3 Data Panas Perubahan Fasa Komponen......................................LB-2 Tabel B.4 Data Panas Reaksi Komponen ...................................................LB-2 Tabel B.5 Data Panas Air...........................................................................LB-2 Tabel B.6 Data Panas Padatan Cps.............................................................LB-2 Tabel B.7 Data Panas Penguapan ...............................................................LB-3
Universitas Sumatera Utara

Tabel B.8 Panas Masuk Heater pada Alur 3...............................................LB-6 Tabel B.9 Panas Keluar Heater pada Alur 5...............................................LB-6 Tabel B.10 Panas Masuk Heater pada Alur 4...............................................LB-7 Tabel B.11 Panas Keluar Heater pada Alur 6...............................................LB-8 Tabel B.12 Panas Masuk pada Alur 1` .........................................................LB-9 Tabel B.13 Panas Masuk pada Alur 15.........................................................LB-9 Tabel B.14 Neraca Panas Masuk Heater pada Alur 1 .................................LB-10 Tabel B.15 Neraca Panas Keluar pada Alur 2.............................................LB-10 Tabel B.16 Panas Masuk Reaktor pada Alur 5 ...........................................LB-12 Tabel B.17 Panas Masuk Reaktor pada Alur 6 ...........................................LB-12 Tabel B.18 Neraca Panas Masuk Reaktor pada alur 2.................................LB-12 Tabel B.19 Neraca Panas Keluar Reaktor pada Alur 7................................LB-12 Tabel B.20 Neraca Panas Masuk Cooler pada Alur 7 .................................LB-14 Tabel B.21 Neraca Panas Keluar Cooler pada Alur 8.................................LB-15 Tabel B.22 Neraca Panas Masuk Neutralizer pada Alur 8..........................LB-16 Tabel B.23 Neraca Panas Masuk Neutralizer pada Alur 9......................... LB-17 Tabel B.24 Neraca Panas Keluar Neutralizer pada Alur 10 ........................LB-17 Tabel B.25 Neraca Panas Masuk Heater pada Alur 11...............................LB-19 Tabel B.26 Neraca Panas Keluar Heater pada Alur 11a .............................LB-20 Tabel B.27 Panas yang Dibawa Input Feed (Qf) ........................................LB-21 Tabel B.28 Panas Refluks Keluar Kondensor (QLO)...................................LB-22 Tabel B.29 Panas Destilat Keluar Kondensor (QD) ....................................LB-22 Tabel B.30 Panas yang Dibawa Uap Masuk Kondensor (Qv) .....................LB-22 Tabel B.31 Panas Hasil Bawah (QB) ..........................................................LB-23 Tabel B.32 Panas Masuk Alur Bawah (Qw)................................................LB-23 Tabel B.33 Panas Keluar Hasil Bawah (QLB) .............................................LB-23 Tabel B.34 Panas yang Dibawa Input Feed (Qf) ........................................LB-25 Tabel B.35 Panas Refluks Keluar Kondensor (QLO)...................................LB-26 Tabel B.36 Panas Destilat Keluar Kondensor (QD) ....................................LB-26 Tabel B.37 Panas yang Dibawa Uap Masuk Kondensor (Qv) .....................LB-26 Tabel B.38 Panas Hasil Bawah (QB) ..........................................................LB-27 Tabel B.39 Panas Keluar Hasil Bawah (QLB) .............................................LB-27
Universitas Sumatera Utara

Tabel B.40 Panas Masuk Alur Bawah (Qw)................................................LB-27 Tabel B.41 Neraca Panas Masuk Cooler pada Alur 20...............................LB-29 Tabel B.42 Neraca Panas Keluar Cooler pada Alur 20a .............................LB-29 Tabel B.43 Panas yang Dibawa Input Feed (Qf) ........................................LB-31 Tabel B.44 Panas Refluks Keluar Kondensor (QLO)...................................LB-32 Tabel B.45 Panas Destilat Keluar Kondensor (QD) ....................................LB-32 Tabel B.46 Panas yang Dibawa Uap Masuk Kondensor (Qv) .....................LB-32 Tabel B.47 Panas Hasil Bawah (QB) ..........................................................LB-33 Tabel B.48 Panas Keluar Hasil Bawah (QLB) .............................................LB-33 Tabel B.49 Panas Masuk Alur Bawah (Qw)................................................LB-33 Tabel B.50 Panas Masuk pada Alur 4 ........................................................LB-35 Tabel B.51 Panas Masuk pada Alur 30 ......................................................LB-35 Tabel B.52 Panas pada Alur 1....................................................................LB-35 Tabel C.1 Data pada Tangki (T-101)..........................................................LC-1 Tabel C.2 Data pada Tangki (T-102)..........................................................LC-3 Tabel C.3 Data pada Tangki (T-103)..........................................................LC-5 Tabel C.4 Data padaTangki (T-304) ..........................................................LC-9 Tabel C.5 Data pada Tangki (T-305)........................................................LC-11 Tabel C.6 Data pada Tangki Pencampur (M-201) ....................................LC-13 Tabel C.7 Data pada Reaktor (R-201) ......................................................LC-16 Tabel C.8 Data pada Neutralizer (N-301).................................................LC-21 Tabel C.9 Data pada Dekanter (Dc-301) ..................................................LC-24 Tabel C.10 Komposisi Bahan pada AlurnVd Kolom Destilasi (D-301).......LC-30 Tabel C.11 Komposisi Bahan Pada Alur Lb Kolom Distilasi (D-301) ..........LC-31 Tabel C.12 Komposisi Bahan pada Alur Vd Kolom Destilasi (D-302) .......LC-36 Tabel C.13 Komposisi Bahan pada Alur Lb Kolom Destilasi (D-302) ........LC-36 Tabel C.14 Komposisi Bahan pada Alur Vd Kolom Destilasi (D-303) .......LC-41 Tabel C.15 Komposisi Bahan pada Alur Lb Kolom Destilasi (D-303) ........LC-42 Tabel C.16 Komposisi Bahan pada Tangki (T-103)....................................LC-46 Tabel D.1 Spesifikasi Pompa Pengolahan Air ........................................... LD-6 Tabel D.2 Perhitungan Entalpi dalam Penentuan Tinggi Menara
Pendingin ................................................................................LD-41
Universitas Sumatera Utara

Tabel E.1 Perincian Harga Bangunan ........................................................LE-2 Tabel E.2 Harga Indeks Marshall dan Swift ...............................................LE-3 Tabel E.3 Estimasi Harga Peralatan Proses ................................................LE-6 Tabel E.4 Estimasi Harga Peralatan Utilitas dan Pengolahan Limbah.........LE-8 Tabel E.5 Biaya Sarana Transportasi ....................................................... LE-11 Tabel E.6 Perincian Gaji Pegawai............................................................ LE-15 Tabel E.7 Perincian Biaya Kas................................................................. LE-17 Tabel E.8 Perincian Modal Kerja ............................................................. LE-18 Tabel E.9 Aturan Depresiasi Sesuai UU Republik Indonesia No.17
Tahun 2000.............................................................................. LE-19 Tabel E.10 Perhitungan Biaya Depresiasi sesuai UURI No. 17 Tahun
2000 ........................................................................................ LE-20 Tabel E.11 Data Perhitungan Internal Rate of Return (IRR)....................... LE-28 Tabel E.12 Data Perhitungan BEP ............................................................. LE-30
Universitas Sumatera Utara

DAFTAR LAMPIRAN
LAMPIRAN A PERHITUNGAN NERACA MASSA ....................................... LA-1 LAMPIRAN B PERHITUNGAN NERACA PANAS ........................................ LB-1 LAMPIRAN C PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN ....................... LC-1 LAMPIRAN D PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN UTILITAS..... LD-1 LAMPIRAN E PERHITUNGAN ASPEK EKONOMI .......................................LE-1
Universitas Sumatera Utara

BAB I PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang Dalam negara berkembang seperti Indonesia, berbagai kebutuhan produk-
produk kimia belum seluruhnya dapat dihasilkan sendiri. Sebagian atau seluruhnya masih di impor dari berbagai negara, terutama bahan-bahan yang merupakan produk antara (intermediate) untuk dijadikan berbagai produk lain yang lebih bermanfaat dan luas penggunaannya. Produk antara yang banyak dibutuhkan tersebut antara lain adalah produk-produk akrilat, salah satunya adalah etil akrilat. Etil akrilat adalah senyawa kimia yang mempunyai ikatan rangkap yang biasa digunakan sebagai komonomer (dengan acrylonitrile) dalam pembuatan acrylic dan modacrylic fibres. Ini digunakan dalam pembuatan produk pembersih anti oxidant agent, untuk sintesa kimia, juga sesuai untuk reaksi addisi dengan berbagai senyawa organik atau non organik. Etil akrilat juga digunakan dalam formulasi cat dan membuat dispersi untuk cat, tinta, dan adhesive, juga digunakan untuk berbagai cairan resin dan dispersi untuk tekstil dan kertas, juga dalam pembuatan vitamin B1 (American Conference, 1991).
Hasil polimerisasi dari etil akrilat ini bisa memiliki sifat fisis yang bervariasi dengan mengontrol rasio monomer yang digunakan. Sifat dari hasil polimerisasi pada umumnya mempunyai daya tahan tinggi terhadap bahanbahan kimia dan juga terhadap lingkungan, sangat jernih, dan kuat. Begitu banyak manfaat dari etil akrilat, maka pendirian pabrik etil akrilat tentu berdampak bagus bagi industriindustri yang menggunakannya dalam proses-proses kimia karena akan semakin mudah untuk mendapatkannya didalam negeri.
Dalam rangka menunjang perkembangan industri yang semakin pesat, maka usaha untuk memenuhi kebutuhan bahan baku terhadap industri mempunyai peranan yang sangat penting.
Etil akrilat merupakan salah satu bahan kimia yang banyak digunakan di dalam negeri. Jika diproduksi sendiri dapat membantu pemerintah dalam rangka swasembada bahan baku. Etil akrilat banyak digunakan untuk pelapis pada logam,
Universitas Sumatera Utara

untuk pembuatan fiber, sebagai bahan dasar semir, pembuatan kertas dan buku,

sering digunakan pada industri tekstil sebagai pelapis.

Kebutuhan akan etil akrilat dari tahun ke tahun semakin meningkat dan di

Indonesia masih mengimpor dari luar negeri. Hal ini dapat dilihat dari tabel

dibawah ini,;

Tabel 1.1 Data Impor Etil Akrilat di Indonesia

Tahun

Impor (Kg)

2001

15.566.789

2002

23.741.174

2003

19.705.137

2004

31.320.559

2005

33.664.535

2006

33.808.866

2007

39.935.580

2008

48.664.341

2009

41.354.405

2010

50.701.002

(Biro Pusat Statistik, 2010)

Impor etil akrilat di Indonesia dari tahun 2001 sampai tahun 2010

berdasarkan dari data BPS (Biro Pusat Statistik) tiap tahun mengalami

peningkatan yang cukup tinggi, kecuali pada tahun 2003 dan 2009 mengalami

penurunan. Namun secara rata-rata peningkatan yang terjadi sekitar 5.014.912 kg

(0,60%) tiap tahunnya. Oleh karena itu, dinilai penting adanya usaha untuk

mendirikan pabrik etil akrilat di Indonesia.

1.2 Perumusan Masalah Etil akrilat merupakan salah satu bahan kimia yang banyak digunakan di
dalam negeri. Jika diproduksi sendiri dapat membantu pemerintah dalam rangka swasembada bahan baku. Dan melihat kebutuhan pasar yang terus meningkat menyebabkan penting adanya pertimbangan pembangunan pabrik etil akrilat dengan menggunakan proses yang efisien, ekonomis dan ramah lingkungan.

Universitas Sumatera Utara

1.3 Tujuan Pra-rancangan Pabrik Secara umum, tujuan pra rancangan pabrik pembuatan etil akrilat adalah
menerapkan disiplin ilmu teknik kimia khususnya di bidang perancangan dan operasi teknik kimia.
Secara khusus, tujuan pra rancangan pabrik pembuatan etil akrilat adalah adalah untuk mengatasi kebutuhan di dalam dan di luar negeri, untuk meningkatkan dan menghasilkan devisa negara yang sangat diperlukan bagi pembangunan. Selain itu juga menghasilkan lapangan pekerjaan sehingga dapat meningkatkan kesejahteraan masyarakat Indonesia. 1.4 Manfaat Pra-rancangan Pabrik
Pra-rancangan pabrik pembuatan etil akrilat dari asam akrilat dan etanol diharapkan dapat memberikan gambaran tentang kelayakan pabrik ini untuk dikembangkan di Indonesia. Sehingga dapat menjadi patokan untuk pengambilan keputusan mengenai pendirian pabrik tersebut.
Universitas Sumatera Utara

BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Etil Akrilat Etil akrilat merupakan campuran organik yang berbentuk cairan bening
berbau sangat menyengat, yang biasa digunakan sebagai bahan preperasi dari jenis-jenis polimer (American Conference, 1991). Etil akrilat pertama kali dibuat oleh Redtenbacher pada tahun 1843, dengan mengoksidasi acrolein dan perak oksida, kemudian mereaksikan garam perak dengan etil ionida. Ini terus diproduksi secara komersial hingga awal tahun 1930. Di USA, proses oksidasi propilen digunakan secara esklusif untuk memproduksi campuran akrilat. Teknik ini terus berkembang hingga tahun 1970 melibatkan oksidasi propilen menjadi acrolien dan mensubsitusi oksida menjadi asam akrilat. Reaksi dilakukan pada kondisi uap pada shelland cube exchangers pada tekanan atmosfer. Kobalt oksida digunakan sebagai katalis untuk reaksi pertama, dan molybdium untuk reaksi yang kedua. Asam akrilat keluar dari reaktor yang kedua dengan diserap oleh air, kemudian diekstrak dengan organic solven dan dipisahkan dengan vakum destilasi. Etil ester dibentuk dengan meraksikan asam akrilat dengan etanol (Mannsville Chemicals Products Corp., 1984).
Ada empat perusahaan besar di Amerika serikat yang memproduksi etil akrilat pada tahun 1984 yang memproduksi sebanyak 131 juta kilogram. Di Francis hanya ada satu perusahaan yang memproduksi etil akrilat sebanyak 60 juta kilogram, yang merupakan pusat etil akrilat di eropa barat. Di jepang, membutuhkan 15 juta kilogram etil akrilat yang diproduksi oleh empat perusahaan besar disana pada tahun yang sama, 1984.
Etil akrilat mengalami polimerisasi dengan air yang membentuk emulsi polimer, dan ini merupakan bentuk awal dari monomer akrilat yang akan digunakan. Emulsi polimer digunakan untuk pembentukan kain, benang, kertas, bahan perekat, semir, dan lain-lain (Mannsville Chemicals Products Corp., 1984).
Universitas Sumatera Utara

2.2 Sifat Fisis dan Kimia Bahan Baku dan Produk

2.2.1 Bahan Baku

a. Asam Akrilat (AA)

Sifat fisis :

- Berat molekul, - Titik didih, - Titik lebur,

: 72,064 g/mol : 141 oC : 13,5 oC

- Tekanan kritis,
- Suhu kritis, - Densitas (30oC), - Viskositas (25oC),

: 56,6 bar : 380 oC : 1,040 g/ml : 1,149 mPa.s

- Panas penguapan pada 101,3 kPa,

: 45,6 kJ/mol

- Panas pembakaran,

: 1376 kJ/mol

- Cairan dan tidak berwarna

- Bau tajam

- Mudah terbakar

Sifat kimia :

- Reaksi esterifikasi

Reaksi esterifikasi terjadi jika asam akrilat direaksikan dengan suatu

alkohol membentuk ester dari asam akrilat dan air.

Reaksi :

CH2 = CHCOOH + ROH

CH2 = CHCOOR + H2O

- Reaksi addisi

Asam akrilat dapat diadisi dengan halogen, hydrogen, dan hydrogen

sianida.

Reaksi :

CH2 = CHCOOH + HX

H2CX-CH2COOR (Budavari, 1996)

b. Etanol

Sifat Fisis :

- Berat molekul - Titik didih

: 46,069 g/mol : 78oC

Universitas Sumatera Utara

- Titik lebur

: -114 oC

- Tekanan kritis
- Suhu kritis - Densitas (25 oC) - Viskositas (20 oC)

: 5,95 kPa : 243,1 oC : 0,789 g/ml : 0,2975 cP

- Cairan dan tidak berwarna

- Bau sangat halus/khas

- Mudah terbakar

- Mudah menguap

Sifat kimia :

- Reaksi oksidasi

Reaksi oksidasi etanol dengan bantuan katalis K2Cr2O7, KMnO4,

Na2Cr2O7 menghasilkan formaldehid.

Reaksi :

C2H5OH + O2

CH3COOH + H2O

- Reaksi esterifikasi

Reaksi esterifikasi antara etanol dengan asam organik akan

membentuk

ester dan air.

Reaksi :

C2H5OH + HCOOH

HCOOC2H5 + H2O

- Reaksi subsitusi

Reaksi substitusi antara etanol dengan HCl dengan bantuan katalis

ZnCl2

menghasilkan etil klorida.

Reaksi :

C2H5OH + HCl

C2H5Cl + H2O

(Perry, 1999)

Universitas Sumatera Utara

2.2.2 Bahan pembantu

a. Asam Sulfat

Sifat Fisis :

- Bentuk

: Cairan bening, tak berbau

- Rumus molekul

: H2SO4

- Berat molekul - Titik didih - Temperatur kritis

: 98,08 g/mol : 253,86 oC : 762,89 oC

- Tekanan kritis

: 8698,43 kPa

- Densitas pada suhu (25 oC) : 1,84 g/ml

- Cairan dan tidak berwarna

- Tidak berbau

Sifat Kimia :

- Dengan basa membentuk garam dan air :

H2SO4 + 2 NaOH

Na2SO4 + 2 H2O

- Dengan garam membentuk garam dan asam lain

H2SO4 + 2 NaCl

Na2SO4 + 2HCl

(Baker, 2006)

b. Sodium Hidroksida

Sifat Fisis :

- Berat molekul - Densitas - Titik didih - Titik leleh - Suhu kritis

: 39,997 g/mol : 2,1 g/cm3 : 1390 oC : 318 oC : 2546,85 oC

- Tekanan kritis

: 253,31 bar

- Padat

- Tidak mudah terbakar

- Sangat korosif

Universitas Sumatera Utara

Sifat kimia :

- Dengan asam membentuk garam dan air :

H2SO4 + 2 NaOH

Na2SO4 + 2 H2O

- Dengan etanol akan menghasilkan Na Etoksida :

C2H5OH + NaOH

NaOC2H5 + H2O

(Othmer Kirk, 1992)

2.2.3 Produk

a. Etil Akrilat

Sifat Fisis :

- Berat molekul : 100,12 g/mol

- Titik didih

: 99,8 oC

- Titik lebur

: -71,2 oC

- Tekanan kritis
- Suhu kritis - Densitas (20oC) - Viskositas (25oC)

: 36,80 bar : 279,85 oC : 0,9234 g/ml : 0,55 mPa.s

- Cairan tidak berwarna

- Bau menusuk

- Mudah terbakar

Sifat Kimia :

- Bereaksi secara tak terkendali dengan oksidan kuat yang akan

menyebabkan ledakan dan kebakaran.

- Mudah terpolimerisasi pada suhu yang tinggi.