Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Asam Fenil Asetat Dari Benzil Sianida Dan Asam Sulfat Dengan Kapasitas Produksi 1.000 Ton/Tahun
PRA RANCANGAN PABRIK PEMBUATAN ASAM FENIL ASETAT DARI BENZIL SIANIDA
DAN ASAM SULFAT DENGAN KAPASITAS PRODUKSI 1.000 TON/TAHUN
TUGAS AKHIR Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan
Ujian Sarjana Teknik Kimia
Oleh :
TAGORA BANGKIT P.S 080405056
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2012
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis ucapkan ke hadirat Tuhan Yang Maha Kuasa atas berkat dan rahmatNya penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir yang berjudul: PRA RANCANGAN PABRIK PEMBUATAN ASAM FENIL ASETAT DARI
BENZIL SIANIDA DAN ASAM SULFAT DENGAN KAPASITAS PRODUKSI 1.000 TON/TAHUN
Tugas akhir ini disusun untuk melengkapi tugas-tugas dan merupakan salah satu syarat untuk mengikuti ujian sarjana pada Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
Dalam menyelesaikan tugas akhir ini penulis banyak menerima bantuan, bimbingan dan dukungan dari berbagai pihak, oleh karena itu penulis mengucapkan terima kasih kepada : 1. Bapak Ir. Bambang Trisakti, MT., selaku dosen pembimbing I dan penguji I yang
telah membimbing dan memberikan masukan selama menyelesaikan tugas akhir ini. Terima kasih atas waktu, saran dan ide-ide, kesediaan, kesabaran dan perhatian selama proses pembimbingan skripsi ini. 2. Ibu Ir. Netti Herlina, MT, selaku dosen pembimbing II yang telah memberikan arahan dan bimbingan selama proses pembimbingan skripsi ini. 3. Bapak Dr. Ir. Taslim, M.Si sebagai dosen penguji II yang telah memberikan saran dan masukan bagi penulis dalam menyelesaikan skripsi ini. 4. Bapak Dr. Eng. Rondang Tambun, ST, MT sebagai dosen penguji III yang telah memberikan saran dan masukan bagi penulis dalam menyelesaikan skripsi ini. 5. Ibu Ir. Renita Manurung, MT., Koordinator Tugas Akhir Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara 6. Bapak Dr.Eng Ir. Irvan, M.Si, Ketua Jurusan Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara 7. Ibu Dr. Ir. Fatimah, MT., Sekretaris Jurusan Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara 8. Bapak dan Ibu dosen serta pegawai Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
9. Teristimewa untuk bapak dan mama serta saudara penulis tercinta yang memberikan motivasi, kasih sayang, semangat dan selalu mendoakan penulis
10. Martha Angelina Tarigan atas kerjasamanya dalam penulisan tugas akhir ini 11. Sahabat-sahabat terbaik di Teknik Kimia, khususnya semua stambuk 2008 yang
memberikan banyak dukungan dan semangat kepada penulis 12. Seluruh teman-teman, adik-adik dan abang-kakak yang turut memberikan
bantuan kepada penulis dalam menyelesaikan tugas akhir ini 13. Teman-teman asisten Laboratorium Proses Industri Kimia. Thanks buat
kebersamaan dan semangatnya. 14. Teman-teman Panitia Natal 2011. Thanks buat kebersamaan dan semangatnya.
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, 5 Agustus 2012 Penulis,
(Tagora Bangkit P.S)
Universitas Sumatera Utara
INTI SARI
Pabrik Asam Fenil Asetat ini direncanakan akan berproduksi dengan
kapasitas 1.000 ton/tahun (119,0476 kg/jam) dan beropersi selama 350 hari dalam
setahun. Pabrik ini diharapkan dapat mengurangi ketergantungan Indonesia terhadap
produk impor dan ditargetkan dapat mengekspor Asam Fenil Asetat.
Lokasi pabrik yang direncanakan adalah Kawasan Gresik dekat Sungai
Brantas dan Selat Madura, Jawa Timur dengan luas tanah yang dibutuhkan sebesar 11.323 m2.
Tenaga kerja yang dibutuhkan untuk mengoperasikan pabrik sebanyak 100
orang. Bentuk badan usaha yang direncanakan adalah Perseroan Terbatas (PT) dan
bentuk organisasinya adalah organisasi garis dan staff.
Hasil analisa terhadap aspek ekonomi pabrik asam fenil asetat, adalah:
Modal Investasi
= Rp. 120.496.122.527,-
Biaya Produksi Per Tahun
= Rp. 191.816.512.245,-
Hasil Jual Produk Per Tahun
= Rp. 230.977.985.345,-
Laba Bersih Per Tahun
= Rp 27.293.466.014,-
Profit Margin (PM)
= 16,8699%
Break Even Point (BEP)
= 52,0509%
Return Of Investment (ROI)
= 22,6509%
Pay Out Time (POT)
= 4,4148 tahun
Return Of Network (RON)
= 37,7515%
Internal Rate Of Return (IRR) = 30,18%
Dari hasil analisa aspek ekonomi, maka dapat disimpulkan bahwa pabrik
pembuatan Asam Fenil Asetat ini layak untuk didirikan.
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
Halaman 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 Pra Rancangan .......................................................................I-3 1.4 Manfaat Pra Rancangan .....................................................................I-3 BAB II TINJAUAN PUSTAKA......................................................................... II-1 2.1 Asam Fenil Asetat ............................................................................ II-1 2.2 Sifat-sifat Bahan Baku dan Produk .................................................. II-2
2.2.1 Sifat-Sifat Bahan Baku............................................................ II-2 2.2.2 Sifat-Sifat Produk.................................................................... II-3 2.3 Proses-proses dalam Pambuatan Asam Fenil Asetat ....................... II-4 2.3.1 Pembuatan Asam Fenil Asetat dari Benzil Klorida
dengan Magnesium................................................................ II-4 2.3.2 Pembuatan Asam Fenil Asetat dari Benzil Sianida
dan Asam Sulfat..................................................................... II-5 2.4 Deskripsi Proses ............................................................................... II-5 BAB III NERACA MASSA................................................................................ III-1 3.1 Mixer (M-01)................................................................................... III-1 3.2 Reaktor (R-01) ................................................................................ III-1 3.3 Washing (W-01) .............................................................................. III-2 3.4 Filter Press (F-01)........................................................................... III-2 3.5 Dekanter (D-01) .............................................................................. III-2 3.6 Menara Destilasi (MD-01) .............................................................. III-3 3.7 Kondensor (CD-01)......................................................................... III-3
Universitas Sumatera Utara
3.8 Reboiler (RB-01)............................................................................. III-3 3.9 Prilling Tower (PT-01) ................................................................... III-4 3.10 Ball Mill (BM-01) ......................................................................... III-4 3.11 Screening (SC-01)......................................................................... III-4 BAB IV NERACA ENERGI...............................................................................IV-1 4.1 Heater (HE-01) ...............................................................................IV-1 4.2 Mixer (M-01)...................................................................................IV-1 4.3 Reaktor (R-01) ................................................................................IV-1 4.4 Heater (HE-02) ...............................................................................IV-2 4.5 Washing (W-01) ..............................................................................IV-2 4.6 Cooler (HE-03) ...............................................................................IV-2 4.7 Heater (HE-04) ...............................................................................IV-2 4.8 Kondensor (CD-01).........................................................................IV-3 4.9 Reboiler (RB-01).............................................................................IV-3 4.10 Cooler (HE-05) .............................................................................IV-3 4.11 Cooler (HE-06) .............................................................................IV-3 4.12 Prilling Tower (PT-01) .................................................................IV-4 BAB V SPESIFIKASI PERALATAN................................................................ V-1 BAB VI INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA ........................VI-1 6.1 Instrumentasi ...................................................................................VI-1 6.2 Keselamatan Kerja ..........................................................................VI-8 6.3 Keselamatan Kerja pada Pabrik Pembuatan Asam Fenil
Asetat............................................................................................... VI-9 6.3.1 Pencegahan terhadap Kebakaran dan Peledakan ...................VI-9 6.3.2 Peralatan Perlindungan Diri .................................................VI-11 6.3.3 Keselamatan Kerja terhadap Listrik.....................................VI-13 6.3.4 Pencegahan terhadap Gangguan Kesehatan.........................VI-14 6.3.5 Pencegahan terhadap Bahaya Mekanis ................................VI-14 6.3.6 Sanksi Pelanggaran Keselamatan Kerja...............................VI-15 6.3.7 Pencegahan dan Pertolongan Pertama jika
Terkena Bahan Kimia ..........................................................VI-16 6.4 Material Safety Data Sheet (MSDS) Bahan Kimia dalam Pabrik
Universitas Sumatera Utara
Asam Fenil Asetat......................................................................VI-16 6.4.1 Asam Fenil Asetat ................................................................VI-16 6.4.2 Ammonium Bisulfat.............................................................VI-17 6.4.3 Benzil Sianida ......................................................................VI-18 6.4.4 Asam Sulfat..........................................................................VI-18 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-7 7.2.3 Klarifikasi............................................................................. VII-7 7.2.4 Filtrasi .................................................................................. VII-8 7.2.5 Demineralisasi.................................................................... VII-10 7.2.6 Deaerator ........................................................................... VII-13 7.3 Kebutuhan Bahan Kimia ............................................................. VII-14 7.4 Kebutuhan Listrik........................................................................ VII-14 7.5 Kebutuhan Bahan Bakar ............................................................. VII-15 7.6 Unit Pengolahan Limbah............................................................. VII-17 7.7 Spesifikasi Peralatan Utilitas....................................................... VII-19 7.8 Spesifikasi Peralatan Unit Pengolahan Limbah .......................... VII-34 BAB VIII LOKASI DAN TATA LETAK PABRIK .......................................... VIII-1 8.1 Lokasi Pabrik ............................................................................... VIII-1 8.2 Tata Letak Pabrik ......................................................................... VIII-6 8.3 Perincian Luas Tanah ................................................................... VIII-7 BAB IX ORGANISASI DAN MANAJEMEN PERUSAHAAN.......................IX-1 9.1 Pengertian Organisasi dan Manajemen ...........................................IX-1 9.2 Bentuk Badan Usaha .......................................................................IX-1 9.3 Bentuk Struktur Organisasi .............................................................IX-6 9.3.1 Bentuk Struktur Organisasi Garis ..........................................IX-6 9.3.2 Bentuk Struktur Organisasi Fungsionil..................................IX-7 9.3.3 Bentuk Struktur Organisasi dan Staf......................................IX-8 9.3.4 Bentuk Struktur Organisasi Fungsionil dan Staf....................IX-8
Universitas Sumatera Utara
BAB X
9.4 Uraian Tugas, Wewenang, dan Tanggung Jawab .........................IX-10 9.4.1 Rapat Umum Pemegang Saham (RUPS) .............................IX-10 9.4.2 Dewan Komisaris .................................................................IX-10 9.4.3 Direktur ................................................................................IX-10 9.4.4 Staf Ahli ...............................................................................IX-11 9.4.5 Sekretaris..............................................................................IX-11 9.4.6 Manajer Teknik ....................................................................IX-11 9.4.7 Manajer Produksi .................................................................IX-11 9.4.8 Manajer Pemasaran ..............................................................IX-11 9.4.9 Manajer Keuangan dan Administrasi...................................IX-12 9.4.10 Manajer Personalia.............................................................IX-12 9.4.11 Manajer Riset dan Pengembangan .....................................IX-12 9.4.12 Kepala Bagian Teknik........................................................IX-12 9.4.13 Kepala Bagian Produksi.....................................................IX-12 9.4.14 Kepala Bagian Pemasaran..................................................IX-13 9.4.15 Kepala Bagian Keuangan dan Administrasi ......................IX-13 9.4.16 Kepala Bagian Personalia ..................................................IX-13 9.4.17 Kepala Bagian Riset dan Pengembangan...........................IX-13
9.5 Tenaga Kerja dan Jam Kerja .........................................................IX-14 9.5.1 Jumlah dan Tingkat Pendidikan Tenaga Kerja ....................IX-14 9.5.2 Pengaturan Jam Kerja ..........................................................IX-15
9.6 Hak dan Kewajiban Karyawan......................................................IX-16 ANALISIS EKONOMI.......................................................................... X-1 10.1 Modal Investasi .............................................................................. X-1
10.1.1 Modal Investasi Tetap (MIT) ................................................ X-1 10.1.2 Modal Kerja / Working Capital (WC) .................................. X-3 10.1.3 Biaya Tetap (Fixed Cost) ...................................................... X-4 10.1.4 Biaya Variabel (Variabel Cost)............................................. X-5 10.2 Total Penjualan............................................................................... X-5 10.3 Bonus Perusahaan .......................................................................... X-5 10.4 Perkiraan Rugi/Laba Usaha............................................................ X-5 10.5 Analisa Aspek Ekonomi................................................................. X-6
Universitas Sumatera Utara
10.5.1 Profit Margin (PM) ............................................................. X-6 10.5.2 Break Even Point (BEP) ...................................................... X-6 10.5.3 Return on Investment (ROI) ................................................ X-7 10.5.4 Pay Out Time (POT)............................................................ X-7 10.5.5 Return on Network (RON).................................................. X-8 10.5.6 Internal Rate of Return (IRR).............................................. X-8 BAB XI KESIMPULAN .....................................................................................XI-1 DAFTAR PUSTAKA ................................................................................................ xii LAMPIRAN A PERHITUNGAN NERACA MASSA........................................LA-1 LAMPIRAN B PERHITUNGAN NERACA ENERGI....................................... 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
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Struktur Molekul Asam Fenil Asetat ............................................... II-1 Gambar 2.2 Contoh Produk Asam Fenil Asetat................................................... II-1 Gambar 2.3 Reaksi Pembuatan Asam Fenil Asetat dari Benzil Klorida ............. II-4 Gambar 2.4 Reaksi Pembuatan Asam Fenil Asetat dari Benzil Sianida.............. II-5 Gambar 6.1 Instrumentasi Tangki.......................................................................VI-5 Gambar 6.2 Instrumentasi Pompa.......................................................................VI-5 Gambar 6.3 Instrumentasi Heater.......................................................................VI-5 Gambar 6.4 Instrumentasi Reaktor .....................................................................VI-6 Gambar 6.5 Instrumentasi Washing ....................................................................VI-6 Gambar 6.6 Instrumentasi Menara Destilasi.......................................................VI-7 Gambar 6.7 Instrumentasi Filter Press ...............................................................VI-7 Gambar 6.8 Instrumentasi Dekanter ...................................................................VI-8 Gambar 6.9 Instrumentasi Prilling Tower ..........................................................VI-8 Gambar 6.10 Alat Pelindung Diri .......................................................................VI-13 Gambar 7.1 Skema Pengolahan Limbah dengan Trickling Filter .................. VII-18 Gambar 8.1 Denah Lokasi Pabrik .................................................................... VIII-5 Gambar 8.2 Tata Letak Pabrik Pembuatan Asam Fenil Asetat...................... VIII-10 Gambar 9.1 Bagan Struktur Organisasi Perusahaan Pabrik
Pembuatan Asam Fenil Asetat ......................................................IX-17 Gambar LC-1 Sketsa Tutup Reaktor ................................................................... LC-31 Gambar LC-2 Sketsa Perpipaan Dekanter........................................................... LC-66 Gambar LC-3 Sketsa Tutup Dekanter ................................................................. LC-68 Gambar LC-4 Sketsa Peralatan Destilasi ............................................................ LC-82 Gambar LC-5 Skematik Perpindahan Panas pada Prilling Tower .................... LC-129 Gambar LD-1 Sketsa Sebagian Bar Screen (dilihat dari atas) ..............................LD-1 Gambar LD-2 Grafik Entalpi dan Temperatur Cairan pada Cooling Tower .......LD-63 Gambar LD-3 Kurva Hy terhadap 1/(Hy*– Hy) .................................................LD-64 Gambar LD-4 Bagian-bagian Trickling Filter.....................................................LD-79 Gambar LE-1 Grafik Break Even Point (BEP) .................................................. LE-30
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Tabel 1.1 Tabel 1.2 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 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 4.11 Tabel 4.12 Tabel 6.1
Tabel 6.2 Tabel 6.3
Kebutuhan Asam Fenil Asetat di Indonesia.......................................I-2 Ekspor dan Impor Asam Fenil Asetat ................................................I-2 Neraca Massa Mixer (M-01) ........................................................... III-1 Neraca Massa Reaktor (R-01)......................................................... III-1 Neraca Massa Washing (W-01) ...................................................... III-2 Neraca Massa Filter Press (F-01) ................................................... III-2 Neraca Massa Dekanter (D-01)....................................................... III-2 Neraca Massa Menara Destilasi (MD-01)....................................... III-3 Neraca Massa Kondensor (CD-01) ................................................. III-3 Neraca Massa Reboiler (RB-01) ..................................................... III-3 Neraca Massa Prilling Tower (PT-01)............................................ III-4 Neraca Massa Ball Mill (BM-01).................................................... III-4 Neraca Massa Screening (SC-01) ................................................... III-4 Neraca Energi Heater (HE-01) .......................................................IV-1 Neraca Energi Mixer (M-01)...........................................................IV-1 Neraca Energi Reaktor (R-01) ........................................................IV-1 Neraca Energi Heater (HE-02) .......................................................IV-2 Neraca Energi Washing (W-01) ......................................................IV-2 Neraca Energi Cooler (HE-03) .......................................................IV-2 Neraca Energi Heater (HE-04) .......................................................IV-2 Neraca Energi Kondensor (CD-01).................................................IV-3 Neraca Energi Reboiler (RB-01).....................................................IV-3 Neraca Energi Cooler (HE-05) .......................................................IV-3 Neraca Energi Cooler (HE-06) .......................................................IV-3 Neraca Energi Prilling Tower (PT-01) ...........................................IV-4 Daftar Instrumentasi pada Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Asam Fenil Asetat.............................................VI-4 Alat Pelindung Diri .......................................................................VI-13 Pencegahan dan Pertolongan Pertama jika Terkena Bahan Kimia ...................................................................VI-16
Universitas Sumatera Utara
Tabel 7.1 Kebutuhan Uap sebagai Media Pemanas ...................................... VII-1 Tabel 7.2 Kebutuhan Air Pendingin.............................................................. VII-2 Tabel 7.3 Pemakaian Air Untuk Berbagai Kebutuhan.................................. VII-5 Tabel 7.4 Kualitas Air Sungai Brantas, Gresik Jawa Timur ......................... VII-5 Tabel 7.5 Syarat Air Umpan Ketel Uap ...................................................... VII-10 Tabel 7.6 Kebutuhan Listrik pada Unit Proses ........................................... VII-14 Tabel 7.7 Kebutuhan Listrik pada Unit Utilitas .......................................... VII-14 Tabel 7.8 Perincian Kebutuhan Listrik ....................................................... VII-15 Tabel 8.1 Perbandingan Pemilihan Lokasi Pabrik ....................................... VIII-5 Tabel 8.2 Luas Areal Parkir ......................................................................... VIII-7 Tabel 8.3 Luas Jalan..................................................................................... VIII-7 Tabel 8.4 Luas Perumahan Karyawan.......................................................... VIII-8 Tabel 8.5 Perincian Luas Areal Pabrik......................................................... VIII-8 Tabel 9.1 Perbedaan Perseroan Terbatas, Perseroan Komanditer
dan Firma ........................................................................................IX-1 Tabel 9.2. Jumlah Tenaga Kerja Beserta Tingkat Pendidikannya .................IX-14 Tabel 9.3 Pembagian Kerja Shift Tiap Regu .................................................IX-16 Tabel 9.4 Proporsi Gaji Karyawan ...............................................................IX-17 Tabel LA-1 Berat Molekul Senyawa-senyawa Kimia .......................................LA-1 Tabel LA-2 Neraca Massa Mixer-01 (M-01).....................................................LA-5 Tabel LA-3 Neraca Massa Reaktor-01 (R-01) ..................................................LA-8 Tabel LA-4 Neraca Massa Washing-01 (W-01) ..............................................LA-12 Tabel LA-5 Komposisi Cairan di Alur 10 Tanpa Kristal ...............................LA-15 Tabel LA-6 Neraca Massa Filter-01 (F-01).....................................................LA-17 Tabel LA-7 Kelarutan dalam Air.....................................................................LA-18 Tabel LA-8 Neraca Massa Dekanter-01 (D-01) ..............................................LA-20 Tabel LA-9 Konstanta Antoine Komponen.....................................................LA-22 Tabel LA-10 Trial Titik Didih Umpan Kolom Destilasi ...................................LA-22 Tabel LA-11 Laju Alir Setiap Alur....................................................................LA-23 Tabel LA-12 Trial Titik Embun Destilat Kolom Destilasi ................................LA-23 Tabel LA-13 Trial Titik Embun Bottom Kolom Destilasi .................................LA-23 Tabel LA-14 Cek Pemilihan LK dan HK ..........................................................LA-24
Universitas Sumatera Utara
Tabel LA-15 Omega Poin Destilasi...................................................................LA-26 Tabel LA-16 Komposisi Komponen Destilat ....................................................LA-26 Tabel LA-17 Neraca Massa Kondensor-01 (CD-01).........................................LA-27 Tabel LA-18 Komposisi Komponen Bottom .....................................................LA-28 Tabel LA-19 Neraca Massa Reboiler-01 (RB-01).............................................LA-29 Tabel LA-20 Neraca Massa Prilling Tower (PT-01).........................................LA-30 Tabel LA-21 Neraca Massa Ball Mill (BM-01).................................................LA-31 Tabel LA-22 Neraca Massa Screening (SC-01) ................................................LA-33 Tabel LB-1 Nilai ΔE untuk Esimasi Cps............................................................ LB-2 Tabel LB-2 σilai ΔE untuk Esimasi Cpl ............................................................ LB-2 Tabel LB-3 Nilai Konstanta a, b, c dan d untuk Perhitungan Cp Cair ..............LB-3 Tabel LB-4 Nilai Konstanta a, b, c dan d untuk Perhitungan Cp Gas............... LB-3 Tabel LB-5 Kapasitas Panas Udara ................................................................... LB-3 Tabel LB-6 Data Panas Pembentukan Standar.................................................. LB-3 Tabel LB-7 Latent Heat of Vaporization pada 298,15 K .................................. LB-4 Tabel LB-8 Data Steam dan Air Pendingin yang Digunakan............................ LB-4 Tabel LB-9 Kapasitas Panas H2SO4 Berdasarkan % Mol pada 20oC................ LB-4 Tabel LB-10 Neraca Panas Masuk Heater-01..................................................... LB-5 Tabel LB-11 Neraca Panas Keluar Heater-01..................................................... LB-5 Tabel LB-12 Neraca Panas Masuk Mixer-01 (M-01).......................................... LB-6 Tabel LB-13 Neraca Panas Pada Mixer............................................................... LB-7 Tabel LB-14 Neraca Panas Keluar Mixer............................................................ LB-7 Tabel LB-15 Neraca Panas Masuk Reaktor......................................................... LB-8 Tabel LB-16 Neraca Panas Keluar Reaktor......................................................... LB-8 Tabel LB-17 Panas Reaksi Standar 298,15 K ..................................................... LB-9 Tabel LB-18 Neraca Panas Reaktor .................................................................. LB-10 Tabel LB-19 Neraca Panas Masuk Heater (HE-02).......................................... LB-10 Tabel LB-20 Neraca Panas Keluar Heater (HE-02).......................................... LB-11 Tabel LB-21 Neraca Panas Heater (HE-02)...................................................... LB-11 Tabel LB-22 Neraca Panas Masuk Washing (W-01) ........................................ LB-12 Tabel LB-23 Neraca Panas Keluar Washing (W-01) ........................................ LB-12 Tabel LB-24 Neraca Panas Masuk Cooler (HE-03).......................................... LB-13
Universitas Sumatera Utara
Tabel LB-25 Neraca Panas Keluar Cooler (HE-03).......................................... LB-13 Tabel LB-26 Neraca Panas Cooler (HE-03)...................................................... LB-14 Tabel LB-27 Neraca Panas Masuk Heater (HE-04).......................................... LB-14 Tabel LB-28 Neraca Panas Keluar Heater (HE-04).......................................... LB-14 Tabel LB-29 Neraca Panas Heater (HE-04)...................................................... LB-15 Tabel LB-30 Heat of Vaporization pada Titik Didihnya................................... LB-15 Tabel LB-31 Heat of Vaporization pada 183,83oC ........................................... LB-16 Tabel LB-32 Kapasitas Panas Cairan sebagai Destilat...................................... LB-16 Tabel LB-33 Entalpi Cairan sebagai Reflux...................................................... LB-17 Tabel LB-34 Entalpi Cairan sebagai Umpan Preheating .................................. LB-18 Tabel LB-35 Heat of Vaporization pada 267,85 oC sebagai Bottom................. LB-18 Tabel LB-36 Entalpi Cairan sebagai Lb ............................................................ LB-18 Tabel LB-37 Heat of Vaporization pada 267,85 oC pada Vb ............................ LB-19 Tabel LB-38 Neraca Panas Masuk Cooler (HE-05).......................................... LB-20 Tabel LB-39 Neraca Panas Keluar Cooler (HE-05).......................................... LB-20 Tabel LB-40 Neraca Panas Cooler (HE-05)...................................................... LB-20 Tabel LB-41 Neraca Panas Masuk Cooler (HE-06).......................................... LB-21 Tabel LB-42 Neraca Panas Keluar Cooler (HE-06).......................................... LB-21 Tabel LB-43 Neraca Panas Cooler (HE-06)...................................................... LB-22 Tabel LB-44 Neraca Panas Masuk Udara Prilling Tower................................. LB-22 Tabel LB-45 Neraca Panas Keluar Prilling Tower............................................ LB-23 Tabel LB-46 Neraca Panas Keluar Udara Prilling Tower................................. LB-23 Tabel LB-47 Neraca Panas Prilling Tower ....................................................... LB-24 Tabel LC-1 Perbandingan Panjang dan Diameter Tangki ................................. LC-1 Tabel LC-2 Komposisi Bahan pada Tangki Penyimpanan Benzil Sianida .......LC-3 Tabel LC-3 Data Suhu Heater (HE-01)............................................................. LC-8 Tabel LC-4 Komposisi Bahan pada Tangki Penyimpanan Asam Sulfat.........LC-12 Tabel LC-5 Komposisi Bahan pada Mixer (M-01) ......................................... LC-17 Tabel LC-6 Komposisi Umpan Masuk Reaktor Hidrolisis ............................. LC-28 Tabel LC-7 Komposisi Umpan Keluar Reaktor Hidrolisis ............................. LC-28 Tabel LC-8 Penentuan Nilai Xis...................................................................... LC-34 Tabel LC-9 Ukuran Pipa Koil Pendingin ........................................................ LC-36
Universitas Sumatera Utara
Tabel LC-10 Data Suhu Heater (HE-02)........................................................... LC-41 Tabel LC-11 Komposisi Bahan pada Washing.................................................. LC-46 Tabel LC-12 Komponen dalam Filtrat .............................................................. LC-51 Tabel LC-13 Data Suhu Cooler (HE-03)........................................................... LC-58 Tabel LC-14 Komposisi Bahan pada Gudang Penyimpanan (G-01) ................ LC-62 Tabel LC-15 Komposisi Umpan Dekanter ........................................................ LC-63 Tabel LC-16 Komposisi Heavy Phase (Solvent) ............................................... LC-64 Tabel LC-17 Komposisi Light Phase (Product)................................................ LC-64 Tabel LC-18 Dimensi Pipa Dekanter ................................................................ LC-67 Tabel LC-19 Data Suhu Heater (HE-04)........................................................... LC-72 Tabel LC-20 Komposisi Enriching-Section ...................................................... LC-84 Tabel LC-21 Komposisi Stripping-Section ....................................................... LC-84 Tabel LC-22 Spesifikasi Intallox Saddles ......................................................... LC-86 Tabel LC-23 Data Suhu Condensor .................................................................. LC-89 Tabel LC-24 Komposisi Bahan pada Tangki Accumulator............................... LC-93 Tabel LC-25 Data Suhu Cooler (HE-05)......................................................... LC-101 Tabel LC-26 Data Suhu Reboiler .................................................................... LC-111 Tabel LC-27 Data Suhu Cooler (HE-06)......................................................... LC-121 Tabel LC-28 Komposisi Bahan pada Gudang Penyimpanan (G-02) .............. LC-132 Tabel LD-1 Perhitungan Entalpi dalam Penentuan Tinggi Menara
Pendingin .....................................................................................LD-64 Tabel LD-2 Komposisi Umpan Masuk Flash Drum .......................................LD-88 Tabel LD-3 Tekanan Uap Komponen..............................................................LD-88 Tabel LD-4 Data Perhitungan Σ yi...................................................................LD-89 Tabel LD-5 Komposisi pada Flash Drum .......................................................LD-90 Tabel LD-6 Volume Limbah Cair B3..............................................................LD-91 Tabel LE-1 Estimasi Perincian Harga Bangunan ............................................. LE-2 Tabel LE-2 Estimasi Harga Peralatan Proses-Non Impor ................................ LE-2 Tabel LE-3 Estimasi Harga Peralatan Proses Terangkai................................... LE-5 Tabel LE-4 Estimasi Harga Peralatan Utilitas Pengolahan Air-Non Impor ..... LE-5 Tabel LE-5 Estimasi Harga Peralatan Utilitas Terangkai ................................. LE-6 Tabel LE-6 Estimasi Harga Peralatan Pengolahan Limbah Non B3................. LE-7
Universitas Sumatera Utara
Tabel LE-7 Harga Indeks Marshall dan Swift................................................... LE-8 Tabel LE-8 Estimasi Harga Peralatan Proses Impor ....................................... LE-10 Tabel LE-9 Estimasi Harga Peralatan Utilitas Impor...................................... LE-10 Tabel LE-10 Estimasi Harga Peralatan Pengolahan Limbah ............................ LE-10 Tabel LE-11 Rangkuman Total Harga Peralatan dan Jumlah Peralatan ........... LE-11 Tabel LE-12 Biaya Sarana Transportasi ........................................................... LE-13 Tabel LE-13 Perincian Gaji Karyawan ............................................................. LE-17 Tabel LE-14 Perincian Biaya Kas ..................................................................... LE-18 Tabel LE-15 Perincian Modal Kerja ................................................................. LE-20 Tabel LE-16 Aturan Depresiasi sesuai UU Republik Indonesia
No. 17 Tahun 2000....................................................................... LE-21 Tabel LE-17 Perhitungan Biaya Depresiasi ...................................................... LE-22 Tabel LE-18 Data Perhitungan IRR .................................................................. LE-31
Universitas Sumatera Utara
INTI SARI
Pabrik Asam Fenil Asetat ini direncanakan akan berproduksi dengan
kapasitas 1.000 ton/tahun (119,0476 kg/jam) dan beropersi selama 350 hari dalam
setahun. Pabrik ini diharapkan dapat mengurangi ketergantungan Indonesia terhadap
produk impor dan ditargetkan dapat mengekspor Asam Fenil Asetat.
Lokasi pabrik yang direncanakan adalah Kawasan Gresik dekat Sungai
Brantas dan Selat Madura, Jawa Timur dengan luas tanah yang dibutuhkan sebesar 11.323 m2.
Tenaga kerja yang dibutuhkan untuk mengoperasikan pabrik sebanyak 100
orang. Bentuk badan usaha yang direncanakan adalah Perseroan Terbatas (PT) dan
bentuk organisasinya adalah organisasi garis dan staff.
Hasil analisa terhadap aspek ekonomi pabrik asam fenil asetat, adalah:
Modal Investasi
= Rp. 120.496.122.527,-
Biaya Produksi Per Tahun
= Rp. 191.816.512.245,-
Hasil Jual Produk Per Tahun
= Rp. 230.977.985.345,-
Laba Bersih Per Tahun
= Rp 27.293.466.014,-
Profit Margin (PM)
= 16,8699%
Break Even Point (BEP)
= 52,0509%
Return Of Investment (ROI)
= 22,6509%
Pay Out Time (POT)
= 4,4148 tahun
Return Of Network (RON)
= 37,7515%
Internal Rate Of Return (IRR) = 30,18%
Dari hasil analisa aspek ekonomi, maka dapat disimpulkan bahwa pabrik
pembuatan Asam Fenil Asetat ini layak untuk didirikan.
Universitas Sumatera Utara
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Indonesia merupakan salah satu negara berkembang di dunia yang sedang
giat melaksanakan pembangunan nasional pada berbagai bidang, sesuai dengan tujuan pembangunan nasional yaitu mencapai masyarakat adil dan makmur. Oleh karena itu, Indonesia perlu meningkatkan pembangunan di berbagai sektor kehidupan demi kemajuan bangsa.
Salah satu bidang pembangunan yang perlu ditingkatkan adalah bidang perekonomian dimana pertumbuhan ekonomi yang tinggi merupakan sasaran yang harus dicapai untuk mencapai tujuan nasional tersebut pemerintah memprioritaskan pada sektor industri karena sektor industri memegang peranan yang sangat penting.
Pada dasarnya pembangunan industri bertujuan untuk meningkatkan kemandirian perekonomian nasional yang mampu bersaing baik di dalam maupun luar negeri. Selain itu manfaat langsung dari pembangunan industri memberikan lapangan kerja untuk masyarakat Indonesia dan mendorong berkembangnya kegiatan pada berbagai sektor pembangunan lainnya.
Sektor industri yang perkembangannya cukup pesat adalah sektor industri kimia, hal ini disebabkan karena kebutuhan bahan kimia dan barang-barang hasil industri kimia tersebut semakin meningkat seiring dengan berkembangnya kegiatan industri. Dewasa ini salah satu industri kimia yang berkembang dengan pesat adalah industri kimia di bidang farmasi, pestisida dan parfum.
Asam fenil asetat adalah salah satu bahan kimia yang diperlukan dalam industri farmasi, budidaya tanaman dan parfum. Bahan ini sering digunakan dalam pembuatan antibiotik, penghambatan pertumbuhan dan diferensiasi sel-sel kanker, mandelic acid dan pennicilin-G. Asam fenil asetat atau esternya dapat ditemukan secara alami dalam beberapa alkaloid, hormon tanaman dan buah-buahan (Taj Pharmaceuticals Ltd API, 2012).
Universitas Sumatera Utara
Kebutuhan asam fenil asetat di Indonesia pada periode tahun 2006-2011
adalah sebagai berikut :
Tabel 1.1 Kebutuhan Asam Fenil Asetat di Indonesia
Tahun 2006 2007 2008 2009 2010 2011
(Sumber : Badan Pusat Statistik 2006-2011)
Jumlah (kg)
4.626 4.630 2.360 2.241 4.580 2.922
Negara yang paling membutuhkan asam fenil asetat yaitu Meksiko (Cobiernal Federal, 2010). Di dunia hanya ada tiga negara yang memproduksi asam fenil asetat yaitu Cina, Perancis dan India. Sedangkan kebutuhan dunia akan asam fenil asetat pada tahun 2008 adalah sebagai berikut :
Tabel 1.2 Ekspor dan Impor Asam Fenil Asetat
Negara
Ekspor (kg)
Cina 10.961.818
Prancis
4.389.090
India
4.181.818
Meksiko
-
United Kingdom
-
Jerman
-
(Sumber : Smart Export, 2008)
Impor (kg) 144.909 140.727 937.090 578.545 149.818
% Jumlah Kenaikan -45,1 417,1 -54,0 24,4 -49,4 67,1
Pabrik asam fenil asetat dipandang cukup perlu untuk didirikan di Indonesia sebagai upaya pengembangan industri kimia, khususnya industri farmasi, juga untuk orientasi ekspor dan sekaligus mengurangi ketergantungan bangsa Indonesia terhadap impor. Usaha ini cukup didukung oleh ketersediaan sumber bahan baku seperti air, asam sulfat maupun sumber daya manusia di Indonesia.
1.2. Perumusan Masalah Mengingat kebutuhan dalam negeri Indonesia dan luar negeri akan asam fenil
asetat dan yang sangat besar hal ini dapat diketahui dari data impor dan ekspor. Untuk mencapai tujuan tersebut perlu didirikan pabrik pembuatan asam fenil asetat.
Universitas Sumatera Utara
1.3. Tujuan Pra-rancangan Pabrik Secara umum, tujuan pra-rancangan pabrik pembuatan asam fenil asetat dari
benzil sianida dan asam sulfat ini adalah menerapkan disiplin ilmu Teknik Kimia khususnya di bidang perancangan proses dan operasi teknik kimia sehingga memberikan gambaran kelayakan Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Asam Fenil Asetat
Secara khusus, tujuan pra-rancangan pabrik pembuatan asam fenil asetat dari benzil sianida dan asam sulfat adalah untuk memenuhi kebutuhan dalam negeri Indonesia dan dapat mengekspor ke luar negeri sehingga menambah pendapatan negara. 1.4. Manfaat Pra-rancangan Pabrik
Manfaat pra-rancangan pabrik pembuatan asam fenil asetat dari benzil sianida dan asam sulfat adalah memberi gambaran kelayakan (feasibility) dari segi rancangan dan ekonomi pabrik ini untuk dikembangkan di Indonesia. Dimana nantinya gambaran tersebut menjadi patokan untuk pengambilan keputusan terhadap pendirian pabrik tersebut. Pembuatan asam fenil asetat diharapkan memenuhi kebutuhan dalam negeri dan ekspor Indonesia di masa yang akan datang.
Manfaat lain yang ingin dicapai adalah terbukanya lapangan kerja dan memacu rakyat untuk meningkatkan produksi dalam negeri yang pada akhirnya akan meningkatkan kesejahteraan rakyat.
Universitas Sumatera Utara
BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Asam Fenil Asetat Asam fenil asetat disebut dengan nama lain asam α-toluic, asam benzen asetat, asam alfa tolylic dan asam 2-fenil asetat (Wikipedia, 2012b). Asam fenil asetat adalah komponen organik yang terdiri dari gugus fenil dan asam karboksilik.
Gambar 2.1 Struktur Molekul Asam Fenil Asetat (Wikipedia, 2012b)
Asam fenil asetat berbentuk kristal putih, bahan ini sering digunakan dalam pembuatan antibiotik, penghambatan pertumbuhan dan diferensiasi sel-sel kanker dan tumor, mandelic acid dan pennicilin-G. Asam fenil asetat atau esternya dapat ditemukan secara alami dalam beberapa alkaloid, hormon tanaman dan buah-buahan (Taj Pharmaceuticals Ltd API, 2012). Pemanfaatan asam fenil asetat semakin banyak karena fungsinya yang luas. Hal ini terbukti dengan tingkat kebutuhan asam fenil asetat di dunia pada tahun 2008 yang mencapai angka 2,3 juta ton (Smart Export, 2008).
ab Gambar 2.2 Contoh Produk Asam Fenil Asetat ( a. Penisilin G dan b. Parfum)
(Wikipedia, 2012b)
Universitas Sumatera Utara
2.2 Sifat-sifat Bahan Baku dan Produk
2.2.1 Sifat-sifat Bahan Baku
1. Benzil Sianida
Nama Lain
: Fenil Asetonitril, α-tolunitril
Rumus Kimia Berat Molekul
: C8H7N : 117,15 g/mol
Kenampakan Titik didih normal Densitas
: Cair : 234 oC : 1,02 g/cm3 (20 oC)
Kelarutan Tekanan uap Titik nyala Indeks Refraktif
: 1,66/100 gr air : 0.2 hPa (20 oC) : 102 oC : 1,523 (20 oC, 589 nm)
LD50 tikus
: 270 mg/kg
(Merck, 2012)
2. Asam Sulfat Rumus Kimia Berat Molekul Kenampakan Titik didih normal Densitas Kelarutan Viskositas Kemurnian Titik Leleh Tekanan uap Sifat (Merck, 2012)
: H2SO4 : 98,08 g/mol : Cair : 335 oC : 1,84 g/cm3 (20 oC) : Larut dalam semua perbandingan di air : 19,629 cp (30 oC) : 98 % : -20 oC : 0,0001 hPa (20 oC) : Korosif
Universitas Sumatera Utara
3. Air Rumus Kimia Berat Molekul Kenampakan Titik didih normal Densitas Viskositas Kemurnian Tekanan uap (Merck, 2012)
: H2O : 18,02 g/mol : Cair, tidak berwarna : 100 oC : 1,000 g/cm3 (20 oC) : 1,000 cp (20 oC)
: 100 : 23 hPa (20 oC)
2.2.2 Sifat-sifat Produk 1. Asam Fenil Asetat Nama Lain Rumus Kimia Berat Molekul Kenampakan Titik didih normal Densitas Kelarutan Viskositas Tekanan uap Flash Point Titik leleh Konstanta disosiasi Kemurnian LD50tikus (Merck, 2012)
: 2-phenylacetic acid; Alpha-toluic acid : C6H5CH2COOH : 136,15 g/mol : kristal berwarna putih : 265,5oC : 1,091 g/cm3 (30 oC) : 1,66/100 gr air : 3,3244 (30 oC) : 1,22 hPa (97 oC) : 132oC : 76-77oC : 4,31 : 99 % : >5000 mg/kg
Universitas Sumatera Utara
2. Ammonium Bisulfat
Nama Lain
: ammonium hidrogen sulfat
Rumus Kimia Berat Molekul
: (NH4)HSO4 : 115,11 g/mol
Kenampakan Titik didih normal Densitas
: kristal berwarna putih : 350oC : 1,78 g/cm3 (30 oC)
Kelarutan Titik leleh
: sangat larut : 147oC
(Wikipedia, 2012)
2.3 Proses-proses dalam Pembuatan Asam Fenil Asetat Asam fenil asetat dapat diperoleh dengan dua cara (Erowid, 2004), yaitu : 1. Melaluhi reaksi antara benzil klorida dengan magnesium 2. Melaluhi reaksi antara benzil sianida dan asam sulfat
2.3.1 Pembuatan Asam Fenil Asetat dari Benzil Klorida dengan Magnesium Asam fenil asetat diproduksi dari reaksi 10% larutan benzil klorida kemudian
ditambahkan magnesium. Setelah itu sebagian kecil kristal iodin ditambahkan. Kemudian reaksi grignard dilakukan dengan pengadukan dan pemanasan sampai magnesium larut sempurna. Larutan pereaksi grignard ditambahkan yaitu 1 kg air suling dan CO2 kemudian diaduk selama 2 jam. Kemudian eter ditambahkan sambil diaduk sekaligus pemanasan. Setelah itu difiltrasi dimana komponen organik dipisahkan, kemudian hasilnya dicuci dengan air dingin dan dikeringkan. Konversi terhadap benzil klorida yaitu 75 % (Erowid, 2004).
Gambar 2.3 Reaksi Pembentukan Asam Fenil Asetat dari Benzil Klorida (Erowid, 2004)
Universitas Sumatera Utara
2.3.2 Pembuatan Asam Fenil Asetat dari Benzil Sianida dan Asam Sulfat Asam fenil asetat diproduksi dari reaksi benzil sianida, asam sulfat dan air
dengan pengadukan. Reaksi berlangsung pada 3 jam. Kemudian hasil reaksi dicuci dengan air panas setelah itu dilakukan filtrasi. Kemudian dipisahkan komponen dengan dekanter. Setelah itu, fasa organik yang diperoleh didestilasi untuk memisahkan asam fenil asetat dari benzil sianida. Setelah itu dikristalisasi dengan melting point asam fenil asetat 76-76,5oC. Diperoleh koversi reaksi 80% terhadap benzil sianida (Kamm dan Matthews, 1941).
Gambar 2.4 Reaksi Pembentukan Asam Fenil Asetat dari Benzil Sianida (Kamm dan Matthews, 1941)
Dengan membandingkan kedua proses tersedia, maka proses yang lebih efektif untuk diterapkan dalam pembuatan asam fenil asetat adalah dari reaksi benzil sianida dan asam sulfat.
2.4 Deskripsi proses
Hidrolisis asam dilakukan dengan cara mereaksikan benzil sianida, asam sulfat
dan air. Metode ini menghasilkan konversi 80 % terhadap benzil sianida. Reaksi
yang terjadi adalah sebagai berikut :
C6H5CH2CN + H2SO4 + 2H2O
C6H5CH2COOH + NH4HSO4
Benzil sianida dari TK-01 terlebih dahulu dipanaskan di HE-01 sampai mencapai suhu 90oC, asam sulfat 98% dari TK-02 diencerkan dalam M-01 sampai
konsentrasi 19,0701%, dimana M-01 dilengkapi jaket pendingin sampai suhu keluar 90oC. Proses direaksikan dalam reaktor (R-01) dengan perbandingan massa benzil
sianida : asam sulfat : air = 1 : 2,208 : 1,643.
Reaksi yang terjadi dalam R-01 berlangsung dalam kondisi eksotermis, atmosferik dan isotermal pada suhu 90oC untuk mencapai konversi 80 %. Untuk
menjaga agar suhu di masing-masing reaktor tetap konstan maka digunakan koil
pendingin.
Universitas Sumatera Utara
Hasil reaksi hidrolisis kemudian selanjutnya diumpankan ke washing dengan suhu 80oC dengan perbandingan massa air : keluaran reaktor adalah 1 : 1,6978 kemudian diumpankan ke filter press (F-01) untuk memisahkan padatan yang terbentuk yaitu ammonium bisulfat dari cairannya selanjutnya cairan yang keluar dari filter press diumpankan ke dekanter (D-01) untuk memisahkan komponen berdasarkan fasanya dan berat jenis, operasi berlangsung pada suhu 80oC dan kondisi atmosferik. Hasil atas dekanter yang berupa light phase lalu diumpankan ke dalam menara destilasi (MD-01) untuk mengambil Asam Fenil Asetat dari campuran. Hasil bawah dekanter yang berupa heavy phase diolah di UPL (Unit Pengolahan Limbah). Hasil atas menara destilasi yang berupa campuran benzil sianida, air dan asam fenil asetat didinginkan terlebih dahulu di HE-05 lalu di-recycle kembali ke R-01. Hasil bawah MD-01 didinginkan di HE-06 menjadi 100oC, 1 atm lalu diumpankan ke Prilling Tower (PT-01) untuk dikristalkan. Kemudia
DAN ASAM SULFAT DENGAN KAPASITAS PRODUKSI 1.000 TON/TAHUN
TUGAS AKHIR Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan
Ujian Sarjana Teknik Kimia
Oleh :
TAGORA BANGKIT P.S 080405056
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2012
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis ucapkan ke hadirat Tuhan Yang Maha Kuasa atas berkat dan rahmatNya penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir yang berjudul: PRA RANCANGAN PABRIK PEMBUATAN ASAM FENIL ASETAT DARI
BENZIL SIANIDA DAN ASAM SULFAT DENGAN KAPASITAS PRODUKSI 1.000 TON/TAHUN
Tugas akhir ini disusun untuk melengkapi tugas-tugas dan merupakan salah satu syarat untuk mengikuti ujian sarjana pada Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
Dalam menyelesaikan tugas akhir ini penulis banyak menerima bantuan, bimbingan dan dukungan dari berbagai pihak, oleh karena itu penulis mengucapkan terima kasih kepada : 1. Bapak Ir. Bambang Trisakti, MT., selaku dosen pembimbing I dan penguji I yang
telah membimbing dan memberikan masukan selama menyelesaikan tugas akhir ini. Terima kasih atas waktu, saran dan ide-ide, kesediaan, kesabaran dan perhatian selama proses pembimbingan skripsi ini. 2. Ibu Ir. Netti Herlina, MT, selaku dosen pembimbing II yang telah memberikan arahan dan bimbingan selama proses pembimbingan skripsi ini. 3. Bapak Dr. Ir. Taslim, M.Si sebagai dosen penguji II yang telah memberikan saran dan masukan bagi penulis dalam menyelesaikan skripsi ini. 4. Bapak Dr. Eng. Rondang Tambun, ST, MT sebagai dosen penguji III yang telah memberikan saran dan masukan bagi penulis dalam menyelesaikan skripsi ini. 5. Ibu Ir. Renita Manurung, MT., Koordinator Tugas Akhir Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara 6. Bapak Dr.Eng Ir. Irvan, M.Si, Ketua Jurusan Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara 7. Ibu Dr. Ir. Fatimah, MT., Sekretaris Jurusan Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara 8. Bapak dan Ibu dosen serta pegawai Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
9. Teristimewa untuk bapak dan mama serta saudara penulis tercinta yang memberikan motivasi, kasih sayang, semangat dan selalu mendoakan penulis
10. Martha Angelina Tarigan atas kerjasamanya dalam penulisan tugas akhir ini 11. Sahabat-sahabat terbaik di Teknik Kimia, khususnya semua stambuk 2008 yang
memberikan banyak dukungan dan semangat kepada penulis 12. Seluruh teman-teman, adik-adik dan abang-kakak yang turut memberikan
bantuan kepada penulis dalam menyelesaikan tugas akhir ini 13. Teman-teman asisten Laboratorium Proses Industri Kimia. Thanks buat
kebersamaan dan semangatnya. 14. Teman-teman Panitia Natal 2011. Thanks buat kebersamaan dan semangatnya.
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, 5 Agustus 2012 Penulis,
(Tagora Bangkit P.S)
Universitas Sumatera Utara
INTI SARI
Pabrik Asam Fenil Asetat ini direncanakan akan berproduksi dengan
kapasitas 1.000 ton/tahun (119,0476 kg/jam) dan beropersi selama 350 hari dalam
setahun. Pabrik ini diharapkan dapat mengurangi ketergantungan Indonesia terhadap
produk impor dan ditargetkan dapat mengekspor Asam Fenil Asetat.
Lokasi pabrik yang direncanakan adalah Kawasan Gresik dekat Sungai
Brantas dan Selat Madura, Jawa Timur dengan luas tanah yang dibutuhkan sebesar 11.323 m2.
Tenaga kerja yang dibutuhkan untuk mengoperasikan pabrik sebanyak 100
orang. Bentuk badan usaha yang direncanakan adalah Perseroan Terbatas (PT) dan
bentuk organisasinya adalah organisasi garis dan staff.
Hasil analisa terhadap aspek ekonomi pabrik asam fenil asetat, adalah:
Modal Investasi
= Rp. 120.496.122.527,-
Biaya Produksi Per Tahun
= Rp. 191.816.512.245,-
Hasil Jual Produk Per Tahun
= Rp. 230.977.985.345,-
Laba Bersih Per Tahun
= Rp 27.293.466.014,-
Profit Margin (PM)
= 16,8699%
Break Even Point (BEP)
= 52,0509%
Return Of Investment (ROI)
= 22,6509%
Pay Out Time (POT)
= 4,4148 tahun
Return Of Network (RON)
= 37,7515%
Internal Rate Of Return (IRR) = 30,18%
Dari hasil analisa aspek ekonomi, maka dapat disimpulkan bahwa pabrik
pembuatan Asam Fenil Asetat ini layak untuk didirikan.
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
Halaman 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 Pra Rancangan .......................................................................I-3 1.4 Manfaat Pra Rancangan .....................................................................I-3 BAB II TINJAUAN PUSTAKA......................................................................... II-1 2.1 Asam Fenil Asetat ............................................................................ II-1 2.2 Sifat-sifat Bahan Baku dan Produk .................................................. II-2
2.2.1 Sifat-Sifat Bahan Baku............................................................ II-2 2.2.2 Sifat-Sifat Produk.................................................................... II-3 2.3 Proses-proses dalam Pambuatan Asam Fenil Asetat ....................... II-4 2.3.1 Pembuatan Asam Fenil Asetat dari Benzil Klorida
dengan Magnesium................................................................ II-4 2.3.2 Pembuatan Asam Fenil Asetat dari Benzil Sianida
dan Asam Sulfat..................................................................... II-5 2.4 Deskripsi Proses ............................................................................... II-5 BAB III NERACA MASSA................................................................................ III-1 3.1 Mixer (M-01)................................................................................... III-1 3.2 Reaktor (R-01) ................................................................................ III-1 3.3 Washing (W-01) .............................................................................. III-2 3.4 Filter Press (F-01)........................................................................... III-2 3.5 Dekanter (D-01) .............................................................................. III-2 3.6 Menara Destilasi (MD-01) .............................................................. III-3 3.7 Kondensor (CD-01)......................................................................... III-3
Universitas Sumatera Utara
3.8 Reboiler (RB-01)............................................................................. III-3 3.9 Prilling Tower (PT-01) ................................................................... III-4 3.10 Ball Mill (BM-01) ......................................................................... III-4 3.11 Screening (SC-01)......................................................................... III-4 BAB IV NERACA ENERGI...............................................................................IV-1 4.1 Heater (HE-01) ...............................................................................IV-1 4.2 Mixer (M-01)...................................................................................IV-1 4.3 Reaktor (R-01) ................................................................................IV-1 4.4 Heater (HE-02) ...............................................................................IV-2 4.5 Washing (W-01) ..............................................................................IV-2 4.6 Cooler (HE-03) ...............................................................................IV-2 4.7 Heater (HE-04) ...............................................................................IV-2 4.8 Kondensor (CD-01).........................................................................IV-3 4.9 Reboiler (RB-01).............................................................................IV-3 4.10 Cooler (HE-05) .............................................................................IV-3 4.11 Cooler (HE-06) .............................................................................IV-3 4.12 Prilling Tower (PT-01) .................................................................IV-4 BAB V SPESIFIKASI PERALATAN................................................................ V-1 BAB VI INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA ........................VI-1 6.1 Instrumentasi ...................................................................................VI-1 6.2 Keselamatan Kerja ..........................................................................VI-8 6.3 Keselamatan Kerja pada Pabrik Pembuatan Asam Fenil
Asetat............................................................................................... VI-9 6.3.1 Pencegahan terhadap Kebakaran dan Peledakan ...................VI-9 6.3.2 Peralatan Perlindungan Diri .................................................VI-11 6.3.3 Keselamatan Kerja terhadap Listrik.....................................VI-13 6.3.4 Pencegahan terhadap Gangguan Kesehatan.........................VI-14 6.3.5 Pencegahan terhadap Bahaya Mekanis ................................VI-14 6.3.6 Sanksi Pelanggaran Keselamatan Kerja...............................VI-15 6.3.7 Pencegahan dan Pertolongan Pertama jika
Terkena Bahan Kimia ..........................................................VI-16 6.4 Material Safety Data Sheet (MSDS) Bahan Kimia dalam Pabrik
Universitas Sumatera Utara
Asam Fenil Asetat......................................................................VI-16 6.4.1 Asam Fenil Asetat ................................................................VI-16 6.4.2 Ammonium Bisulfat.............................................................VI-17 6.4.3 Benzil Sianida ......................................................................VI-18 6.4.4 Asam Sulfat..........................................................................VI-18 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-7 7.2.3 Klarifikasi............................................................................. VII-7 7.2.4 Filtrasi .................................................................................. VII-8 7.2.5 Demineralisasi.................................................................... VII-10 7.2.6 Deaerator ........................................................................... VII-13 7.3 Kebutuhan Bahan Kimia ............................................................. VII-14 7.4 Kebutuhan Listrik........................................................................ VII-14 7.5 Kebutuhan Bahan Bakar ............................................................. VII-15 7.6 Unit Pengolahan Limbah............................................................. VII-17 7.7 Spesifikasi Peralatan Utilitas....................................................... VII-19 7.8 Spesifikasi Peralatan Unit Pengolahan Limbah .......................... VII-34 BAB VIII LOKASI DAN TATA LETAK PABRIK .......................................... VIII-1 8.1 Lokasi Pabrik ............................................................................... VIII-1 8.2 Tata Letak Pabrik ......................................................................... VIII-6 8.3 Perincian Luas Tanah ................................................................... VIII-7 BAB IX ORGANISASI DAN MANAJEMEN PERUSAHAAN.......................IX-1 9.1 Pengertian Organisasi dan Manajemen ...........................................IX-1 9.2 Bentuk Badan Usaha .......................................................................IX-1 9.3 Bentuk Struktur Organisasi .............................................................IX-6 9.3.1 Bentuk Struktur Organisasi Garis ..........................................IX-6 9.3.2 Bentuk Struktur Organisasi Fungsionil..................................IX-7 9.3.3 Bentuk Struktur Organisasi dan Staf......................................IX-8 9.3.4 Bentuk Struktur Organisasi Fungsionil dan Staf....................IX-8
Universitas Sumatera Utara
BAB X
9.4 Uraian Tugas, Wewenang, dan Tanggung Jawab .........................IX-10 9.4.1 Rapat Umum Pemegang Saham (RUPS) .............................IX-10 9.4.2 Dewan Komisaris .................................................................IX-10 9.4.3 Direktur ................................................................................IX-10 9.4.4 Staf Ahli ...............................................................................IX-11 9.4.5 Sekretaris..............................................................................IX-11 9.4.6 Manajer Teknik ....................................................................IX-11 9.4.7 Manajer Produksi .................................................................IX-11 9.4.8 Manajer Pemasaran ..............................................................IX-11 9.4.9 Manajer Keuangan dan Administrasi...................................IX-12 9.4.10 Manajer Personalia.............................................................IX-12 9.4.11 Manajer Riset dan Pengembangan .....................................IX-12 9.4.12 Kepala Bagian Teknik........................................................IX-12 9.4.13 Kepala Bagian Produksi.....................................................IX-12 9.4.14 Kepala Bagian Pemasaran..................................................IX-13 9.4.15 Kepala Bagian Keuangan dan Administrasi ......................IX-13 9.4.16 Kepala Bagian Personalia ..................................................IX-13 9.4.17 Kepala Bagian Riset dan Pengembangan...........................IX-13
9.5 Tenaga Kerja dan Jam Kerja .........................................................IX-14 9.5.1 Jumlah dan Tingkat Pendidikan Tenaga Kerja ....................IX-14 9.5.2 Pengaturan Jam Kerja ..........................................................IX-15
9.6 Hak dan Kewajiban Karyawan......................................................IX-16 ANALISIS EKONOMI.......................................................................... X-1 10.1 Modal Investasi .............................................................................. X-1
10.1.1 Modal Investasi Tetap (MIT) ................................................ X-1 10.1.2 Modal Kerja / Working Capital (WC) .................................. X-3 10.1.3 Biaya Tetap (Fixed Cost) ...................................................... X-4 10.1.4 Biaya Variabel (Variabel Cost)............................................. X-5 10.2 Total Penjualan............................................................................... X-5 10.3 Bonus Perusahaan .......................................................................... X-5 10.4 Perkiraan Rugi/Laba Usaha............................................................ X-5 10.5 Analisa Aspek Ekonomi................................................................. X-6
Universitas Sumatera Utara
10.5.1 Profit Margin (PM) ............................................................. X-6 10.5.2 Break Even Point (BEP) ...................................................... X-6 10.5.3 Return on Investment (ROI) ................................................ X-7 10.5.4 Pay Out Time (POT)............................................................ X-7 10.5.5 Return on Network (RON).................................................. X-8 10.5.6 Internal Rate of Return (IRR).............................................. X-8 BAB XI KESIMPULAN .....................................................................................XI-1 DAFTAR PUSTAKA ................................................................................................ xii LAMPIRAN A PERHITUNGAN NERACA MASSA........................................LA-1 LAMPIRAN B PERHITUNGAN NERACA ENERGI....................................... 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
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Struktur Molekul Asam Fenil Asetat ............................................... II-1 Gambar 2.2 Contoh Produk Asam Fenil Asetat................................................... II-1 Gambar 2.3 Reaksi Pembuatan Asam Fenil Asetat dari Benzil Klorida ............. II-4 Gambar 2.4 Reaksi Pembuatan Asam Fenil Asetat dari Benzil Sianida.............. II-5 Gambar 6.1 Instrumentasi Tangki.......................................................................VI-5 Gambar 6.2 Instrumentasi Pompa.......................................................................VI-5 Gambar 6.3 Instrumentasi Heater.......................................................................VI-5 Gambar 6.4 Instrumentasi Reaktor .....................................................................VI-6 Gambar 6.5 Instrumentasi Washing ....................................................................VI-6 Gambar 6.6 Instrumentasi Menara Destilasi.......................................................VI-7 Gambar 6.7 Instrumentasi Filter Press ...............................................................VI-7 Gambar 6.8 Instrumentasi Dekanter ...................................................................VI-8 Gambar 6.9 Instrumentasi Prilling Tower ..........................................................VI-8 Gambar 6.10 Alat Pelindung Diri .......................................................................VI-13 Gambar 7.1 Skema Pengolahan Limbah dengan Trickling Filter .................. VII-18 Gambar 8.1 Denah Lokasi Pabrik .................................................................... VIII-5 Gambar 8.2 Tata Letak Pabrik Pembuatan Asam Fenil Asetat...................... VIII-10 Gambar 9.1 Bagan Struktur Organisasi Perusahaan Pabrik
Pembuatan Asam Fenil Asetat ......................................................IX-17 Gambar LC-1 Sketsa Tutup Reaktor ................................................................... LC-31 Gambar LC-2 Sketsa Perpipaan Dekanter........................................................... LC-66 Gambar LC-3 Sketsa Tutup Dekanter ................................................................. LC-68 Gambar LC-4 Sketsa Peralatan Destilasi ............................................................ LC-82 Gambar LC-5 Skematik Perpindahan Panas pada Prilling Tower .................... LC-129 Gambar LD-1 Sketsa Sebagian Bar Screen (dilihat dari atas) ..............................LD-1 Gambar LD-2 Grafik Entalpi dan Temperatur Cairan pada Cooling Tower .......LD-63 Gambar LD-3 Kurva Hy terhadap 1/(Hy*– Hy) .................................................LD-64 Gambar LD-4 Bagian-bagian Trickling Filter.....................................................LD-79 Gambar LE-1 Grafik Break Even Point (BEP) .................................................. LE-30
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Tabel 1.1 Tabel 1.2 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 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 4.11 Tabel 4.12 Tabel 6.1
Tabel 6.2 Tabel 6.3
Kebutuhan Asam Fenil Asetat di Indonesia.......................................I-2 Ekspor dan Impor Asam Fenil Asetat ................................................I-2 Neraca Massa Mixer (M-01) ........................................................... III-1 Neraca Massa Reaktor (R-01)......................................................... III-1 Neraca Massa Washing (W-01) ...................................................... III-2 Neraca Massa Filter Press (F-01) ................................................... III-2 Neraca Massa Dekanter (D-01)....................................................... III-2 Neraca Massa Menara Destilasi (MD-01)....................................... III-3 Neraca Massa Kondensor (CD-01) ................................................. III-3 Neraca Massa Reboiler (RB-01) ..................................................... III-3 Neraca Massa Prilling Tower (PT-01)............................................ III-4 Neraca Massa Ball Mill (BM-01).................................................... III-4 Neraca Massa Screening (SC-01) ................................................... III-4 Neraca Energi Heater (HE-01) .......................................................IV-1 Neraca Energi Mixer (M-01)...........................................................IV-1 Neraca Energi Reaktor (R-01) ........................................................IV-1 Neraca Energi Heater (HE-02) .......................................................IV-2 Neraca Energi Washing (W-01) ......................................................IV-2 Neraca Energi Cooler (HE-03) .......................................................IV-2 Neraca Energi Heater (HE-04) .......................................................IV-2 Neraca Energi Kondensor (CD-01).................................................IV-3 Neraca Energi Reboiler (RB-01).....................................................IV-3 Neraca Energi Cooler (HE-05) .......................................................IV-3 Neraca Energi Cooler (HE-06) .......................................................IV-3 Neraca Energi Prilling Tower (PT-01) ...........................................IV-4 Daftar Instrumentasi pada Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Asam Fenil Asetat.............................................VI-4 Alat Pelindung Diri .......................................................................VI-13 Pencegahan dan Pertolongan Pertama jika Terkena Bahan Kimia ...................................................................VI-16
Universitas Sumatera Utara
Tabel 7.1 Kebutuhan Uap sebagai Media Pemanas ...................................... VII-1 Tabel 7.2 Kebutuhan Air Pendingin.............................................................. VII-2 Tabel 7.3 Pemakaian Air Untuk Berbagai Kebutuhan.................................. VII-5 Tabel 7.4 Kualitas Air Sungai Brantas, Gresik Jawa Timur ......................... VII-5 Tabel 7.5 Syarat Air Umpan Ketel Uap ...................................................... VII-10 Tabel 7.6 Kebutuhan Listrik pada Unit Proses ........................................... VII-14 Tabel 7.7 Kebutuhan Listrik pada Unit Utilitas .......................................... VII-14 Tabel 7.8 Perincian Kebutuhan Listrik ....................................................... VII-15 Tabel 8.1 Perbandingan Pemilihan Lokasi Pabrik ....................................... VIII-5 Tabel 8.2 Luas Areal Parkir ......................................................................... VIII-7 Tabel 8.3 Luas Jalan..................................................................................... VIII-7 Tabel 8.4 Luas Perumahan Karyawan.......................................................... VIII-8 Tabel 8.5 Perincian Luas Areal Pabrik......................................................... VIII-8 Tabel 9.1 Perbedaan Perseroan Terbatas, Perseroan Komanditer
dan Firma ........................................................................................IX-1 Tabel 9.2. Jumlah Tenaga Kerja Beserta Tingkat Pendidikannya .................IX-14 Tabel 9.3 Pembagian Kerja Shift Tiap Regu .................................................IX-16 Tabel 9.4 Proporsi Gaji Karyawan ...............................................................IX-17 Tabel LA-1 Berat Molekul Senyawa-senyawa Kimia .......................................LA-1 Tabel LA-2 Neraca Massa Mixer-01 (M-01).....................................................LA-5 Tabel LA-3 Neraca Massa Reaktor-01 (R-01) ..................................................LA-8 Tabel LA-4 Neraca Massa Washing-01 (W-01) ..............................................LA-12 Tabel LA-5 Komposisi Cairan di Alur 10 Tanpa Kristal ...............................LA-15 Tabel LA-6 Neraca Massa Filter-01 (F-01).....................................................LA-17 Tabel LA-7 Kelarutan dalam Air.....................................................................LA-18 Tabel LA-8 Neraca Massa Dekanter-01 (D-01) ..............................................LA-20 Tabel LA-9 Konstanta Antoine Komponen.....................................................LA-22 Tabel LA-10 Trial Titik Didih Umpan Kolom Destilasi ...................................LA-22 Tabel LA-11 Laju Alir Setiap Alur....................................................................LA-23 Tabel LA-12 Trial Titik Embun Destilat Kolom Destilasi ................................LA-23 Tabel LA-13 Trial Titik Embun Bottom Kolom Destilasi .................................LA-23 Tabel LA-14 Cek Pemilihan LK dan HK ..........................................................LA-24
Universitas Sumatera Utara
Tabel LA-15 Omega Poin Destilasi...................................................................LA-26 Tabel LA-16 Komposisi Komponen Destilat ....................................................LA-26 Tabel LA-17 Neraca Massa Kondensor-01 (CD-01).........................................LA-27 Tabel LA-18 Komposisi Komponen Bottom .....................................................LA-28 Tabel LA-19 Neraca Massa Reboiler-01 (RB-01).............................................LA-29 Tabel LA-20 Neraca Massa Prilling Tower (PT-01).........................................LA-30 Tabel LA-21 Neraca Massa Ball Mill (BM-01).................................................LA-31 Tabel LA-22 Neraca Massa Screening (SC-01) ................................................LA-33 Tabel LB-1 Nilai ΔE untuk Esimasi Cps............................................................ LB-2 Tabel LB-2 σilai ΔE untuk Esimasi Cpl ............................................................ LB-2 Tabel LB-3 Nilai Konstanta a, b, c dan d untuk Perhitungan Cp Cair ..............LB-3 Tabel LB-4 Nilai Konstanta a, b, c dan d untuk Perhitungan Cp Gas............... LB-3 Tabel LB-5 Kapasitas Panas Udara ................................................................... LB-3 Tabel LB-6 Data Panas Pembentukan Standar.................................................. LB-3 Tabel LB-7 Latent Heat of Vaporization pada 298,15 K .................................. LB-4 Tabel LB-8 Data Steam dan Air Pendingin yang Digunakan............................ LB-4 Tabel LB-9 Kapasitas Panas H2SO4 Berdasarkan % Mol pada 20oC................ LB-4 Tabel LB-10 Neraca Panas Masuk Heater-01..................................................... LB-5 Tabel LB-11 Neraca Panas Keluar Heater-01..................................................... LB-5 Tabel LB-12 Neraca Panas Masuk Mixer-01 (M-01).......................................... LB-6 Tabel LB-13 Neraca Panas Pada Mixer............................................................... LB-7 Tabel LB-14 Neraca Panas Keluar Mixer............................................................ LB-7 Tabel LB-15 Neraca Panas Masuk Reaktor......................................................... LB-8 Tabel LB-16 Neraca Panas Keluar Reaktor......................................................... LB-8 Tabel LB-17 Panas Reaksi Standar 298,15 K ..................................................... LB-9 Tabel LB-18 Neraca Panas Reaktor .................................................................. LB-10 Tabel LB-19 Neraca Panas Masuk Heater (HE-02).......................................... LB-10 Tabel LB-20 Neraca Panas Keluar Heater (HE-02).......................................... LB-11 Tabel LB-21 Neraca Panas Heater (HE-02)...................................................... LB-11 Tabel LB-22 Neraca Panas Masuk Washing (W-01) ........................................ LB-12 Tabel LB-23 Neraca Panas Keluar Washing (W-01) ........................................ LB-12 Tabel LB-24 Neraca Panas Masuk Cooler (HE-03).......................................... LB-13
Universitas Sumatera Utara
Tabel LB-25 Neraca Panas Keluar Cooler (HE-03).......................................... LB-13 Tabel LB-26 Neraca Panas Cooler (HE-03)...................................................... LB-14 Tabel LB-27 Neraca Panas Masuk Heater (HE-04).......................................... LB-14 Tabel LB-28 Neraca Panas Keluar Heater (HE-04).......................................... LB-14 Tabel LB-29 Neraca Panas Heater (HE-04)...................................................... LB-15 Tabel LB-30 Heat of Vaporization pada Titik Didihnya................................... LB-15 Tabel LB-31 Heat of Vaporization pada 183,83oC ........................................... LB-16 Tabel LB-32 Kapasitas Panas Cairan sebagai Destilat...................................... LB-16 Tabel LB-33 Entalpi Cairan sebagai Reflux...................................................... LB-17 Tabel LB-34 Entalpi Cairan sebagai Umpan Preheating .................................. LB-18 Tabel LB-35 Heat of Vaporization pada 267,85 oC sebagai Bottom................. LB-18 Tabel LB-36 Entalpi Cairan sebagai Lb ............................................................ LB-18 Tabel LB-37 Heat of Vaporization pada 267,85 oC pada Vb ............................ LB-19 Tabel LB-38 Neraca Panas Masuk Cooler (HE-05).......................................... LB-20 Tabel LB-39 Neraca Panas Keluar Cooler (HE-05).......................................... LB-20 Tabel LB-40 Neraca Panas Cooler (HE-05)...................................................... LB-20 Tabel LB-41 Neraca Panas Masuk Cooler (HE-06).......................................... LB-21 Tabel LB-42 Neraca Panas Keluar Cooler (HE-06).......................................... LB-21 Tabel LB-43 Neraca Panas Cooler (HE-06)...................................................... LB-22 Tabel LB-44 Neraca Panas Masuk Udara Prilling Tower................................. LB-22 Tabel LB-45 Neraca Panas Keluar Prilling Tower............................................ LB-23 Tabel LB-46 Neraca Panas Keluar Udara Prilling Tower................................. LB-23 Tabel LB-47 Neraca Panas Prilling Tower ....................................................... LB-24 Tabel LC-1 Perbandingan Panjang dan Diameter Tangki ................................. LC-1 Tabel LC-2 Komposisi Bahan pada Tangki Penyimpanan Benzil Sianida .......LC-3 Tabel LC-3 Data Suhu Heater (HE-01)............................................................. LC-8 Tabel LC-4 Komposisi Bahan pada Tangki Penyimpanan Asam Sulfat.........LC-12 Tabel LC-5 Komposisi Bahan pada Mixer (M-01) ......................................... LC-17 Tabel LC-6 Komposisi Umpan Masuk Reaktor Hidrolisis ............................. LC-28 Tabel LC-7 Komposisi Umpan Keluar Reaktor Hidrolisis ............................. LC-28 Tabel LC-8 Penentuan Nilai Xis...................................................................... LC-34 Tabel LC-9 Ukuran Pipa Koil Pendingin ........................................................ LC-36
Universitas Sumatera Utara
Tabel LC-10 Data Suhu Heater (HE-02)........................................................... LC-41 Tabel LC-11 Komposisi Bahan pada Washing.................................................. LC-46 Tabel LC-12 Komponen dalam Filtrat .............................................................. LC-51 Tabel LC-13 Data Suhu Cooler (HE-03)........................................................... LC-58 Tabel LC-14 Komposisi Bahan pada Gudang Penyimpanan (G-01) ................ LC-62 Tabel LC-15 Komposisi Umpan Dekanter ........................................................ LC-63 Tabel LC-16 Komposisi Heavy Phase (Solvent) ............................................... LC-64 Tabel LC-17 Komposisi Light Phase (Product)................................................ LC-64 Tabel LC-18 Dimensi Pipa Dekanter ................................................................ LC-67 Tabel LC-19 Data Suhu Heater (HE-04)........................................................... LC-72 Tabel LC-20 Komposisi Enriching-Section ...................................................... LC-84 Tabel LC-21 Komposisi Stripping-Section ....................................................... LC-84 Tabel LC-22 Spesifikasi Intallox Saddles ......................................................... LC-86 Tabel LC-23 Data Suhu Condensor .................................................................. LC-89 Tabel LC-24 Komposisi Bahan pada Tangki Accumulator............................... LC-93 Tabel LC-25 Data Suhu Cooler (HE-05)......................................................... LC-101 Tabel LC-26 Data Suhu Reboiler .................................................................... LC-111 Tabel LC-27 Data Suhu Cooler (HE-06)......................................................... LC-121 Tabel LC-28 Komposisi Bahan pada Gudang Penyimpanan (G-02) .............. LC-132 Tabel LD-1 Perhitungan Entalpi dalam Penentuan Tinggi Menara
Pendingin .....................................................................................LD-64 Tabel LD-2 Komposisi Umpan Masuk Flash Drum .......................................LD-88 Tabel LD-3 Tekanan Uap Komponen..............................................................LD-88 Tabel LD-4 Data Perhitungan Σ yi...................................................................LD-89 Tabel LD-5 Komposisi pada Flash Drum .......................................................LD-90 Tabel LD-6 Volume Limbah Cair B3..............................................................LD-91 Tabel LE-1 Estimasi Perincian Harga Bangunan ............................................. LE-2 Tabel LE-2 Estimasi Harga Peralatan Proses-Non Impor ................................ LE-2 Tabel LE-3 Estimasi Harga Peralatan Proses Terangkai................................... LE-5 Tabel LE-4 Estimasi Harga Peralatan Utilitas Pengolahan Air-Non Impor ..... LE-5 Tabel LE-5 Estimasi Harga Peralatan Utilitas Terangkai ................................. LE-6 Tabel LE-6 Estimasi Harga Peralatan Pengolahan Limbah Non B3................. LE-7
Universitas Sumatera Utara
Tabel LE-7 Harga Indeks Marshall dan Swift................................................... LE-8 Tabel LE-8 Estimasi Harga Peralatan Proses Impor ....................................... LE-10 Tabel LE-9 Estimasi Harga Peralatan Utilitas Impor...................................... LE-10 Tabel LE-10 Estimasi Harga Peralatan Pengolahan Limbah ............................ LE-10 Tabel LE-11 Rangkuman Total Harga Peralatan dan Jumlah Peralatan ........... LE-11 Tabel LE-12 Biaya Sarana Transportasi ........................................................... LE-13 Tabel LE-13 Perincian Gaji Karyawan ............................................................. LE-17 Tabel LE-14 Perincian Biaya Kas ..................................................................... LE-18 Tabel LE-15 Perincian Modal Kerja ................................................................. LE-20 Tabel LE-16 Aturan Depresiasi sesuai UU Republik Indonesia
No. 17 Tahun 2000....................................................................... LE-21 Tabel LE-17 Perhitungan Biaya Depresiasi ...................................................... LE-22 Tabel LE-18 Data Perhitungan IRR .................................................................. LE-31
Universitas Sumatera Utara
INTI SARI
Pabrik Asam Fenil Asetat ini direncanakan akan berproduksi dengan
kapasitas 1.000 ton/tahun (119,0476 kg/jam) dan beropersi selama 350 hari dalam
setahun. Pabrik ini diharapkan dapat mengurangi ketergantungan Indonesia terhadap
produk impor dan ditargetkan dapat mengekspor Asam Fenil Asetat.
Lokasi pabrik yang direncanakan adalah Kawasan Gresik dekat Sungai
Brantas dan Selat Madura, Jawa Timur dengan luas tanah yang dibutuhkan sebesar 11.323 m2.
Tenaga kerja yang dibutuhkan untuk mengoperasikan pabrik sebanyak 100
orang. Bentuk badan usaha yang direncanakan adalah Perseroan Terbatas (PT) dan
bentuk organisasinya adalah organisasi garis dan staff.
Hasil analisa terhadap aspek ekonomi pabrik asam fenil asetat, adalah:
Modal Investasi
= Rp. 120.496.122.527,-
Biaya Produksi Per Tahun
= Rp. 191.816.512.245,-
Hasil Jual Produk Per Tahun
= Rp. 230.977.985.345,-
Laba Bersih Per Tahun
= Rp 27.293.466.014,-
Profit Margin (PM)
= 16,8699%
Break Even Point (BEP)
= 52,0509%
Return Of Investment (ROI)
= 22,6509%
Pay Out Time (POT)
= 4,4148 tahun
Return Of Network (RON)
= 37,7515%
Internal Rate Of Return (IRR) = 30,18%
Dari hasil analisa aspek ekonomi, maka dapat disimpulkan bahwa pabrik
pembuatan Asam Fenil Asetat ini layak untuk didirikan.
Universitas Sumatera Utara
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Indonesia merupakan salah satu negara berkembang di dunia yang sedang
giat melaksanakan pembangunan nasional pada berbagai bidang, sesuai dengan tujuan pembangunan nasional yaitu mencapai masyarakat adil dan makmur. Oleh karena itu, Indonesia perlu meningkatkan pembangunan di berbagai sektor kehidupan demi kemajuan bangsa.
Salah satu bidang pembangunan yang perlu ditingkatkan adalah bidang perekonomian dimana pertumbuhan ekonomi yang tinggi merupakan sasaran yang harus dicapai untuk mencapai tujuan nasional tersebut pemerintah memprioritaskan pada sektor industri karena sektor industri memegang peranan yang sangat penting.
Pada dasarnya pembangunan industri bertujuan untuk meningkatkan kemandirian perekonomian nasional yang mampu bersaing baik di dalam maupun luar negeri. Selain itu manfaat langsung dari pembangunan industri memberikan lapangan kerja untuk masyarakat Indonesia dan mendorong berkembangnya kegiatan pada berbagai sektor pembangunan lainnya.
Sektor industri yang perkembangannya cukup pesat adalah sektor industri kimia, hal ini disebabkan karena kebutuhan bahan kimia dan barang-barang hasil industri kimia tersebut semakin meningkat seiring dengan berkembangnya kegiatan industri. Dewasa ini salah satu industri kimia yang berkembang dengan pesat adalah industri kimia di bidang farmasi, pestisida dan parfum.
Asam fenil asetat adalah salah satu bahan kimia yang diperlukan dalam industri farmasi, budidaya tanaman dan parfum. Bahan ini sering digunakan dalam pembuatan antibiotik, penghambatan pertumbuhan dan diferensiasi sel-sel kanker, mandelic acid dan pennicilin-G. Asam fenil asetat atau esternya dapat ditemukan secara alami dalam beberapa alkaloid, hormon tanaman dan buah-buahan (Taj Pharmaceuticals Ltd API, 2012).
Universitas Sumatera Utara
Kebutuhan asam fenil asetat di Indonesia pada periode tahun 2006-2011
adalah sebagai berikut :
Tabel 1.1 Kebutuhan Asam Fenil Asetat di Indonesia
Tahun 2006 2007 2008 2009 2010 2011
(Sumber : Badan Pusat Statistik 2006-2011)
Jumlah (kg)
4.626 4.630 2.360 2.241 4.580 2.922
Negara yang paling membutuhkan asam fenil asetat yaitu Meksiko (Cobiernal Federal, 2010). Di dunia hanya ada tiga negara yang memproduksi asam fenil asetat yaitu Cina, Perancis dan India. Sedangkan kebutuhan dunia akan asam fenil asetat pada tahun 2008 adalah sebagai berikut :
Tabel 1.2 Ekspor dan Impor Asam Fenil Asetat
Negara
Ekspor (kg)
Cina 10.961.818
Prancis
4.389.090
India
4.181.818
Meksiko
-
United Kingdom
-
Jerman
-
(Sumber : Smart Export, 2008)
Impor (kg) 144.909 140.727 937.090 578.545 149.818
% Jumlah Kenaikan -45,1 417,1 -54,0 24,4 -49,4 67,1
Pabrik asam fenil asetat dipandang cukup perlu untuk didirikan di Indonesia sebagai upaya pengembangan industri kimia, khususnya industri farmasi, juga untuk orientasi ekspor dan sekaligus mengurangi ketergantungan bangsa Indonesia terhadap impor. Usaha ini cukup didukung oleh ketersediaan sumber bahan baku seperti air, asam sulfat maupun sumber daya manusia di Indonesia.
1.2. Perumusan Masalah Mengingat kebutuhan dalam negeri Indonesia dan luar negeri akan asam fenil
asetat dan yang sangat besar hal ini dapat diketahui dari data impor dan ekspor. Untuk mencapai tujuan tersebut perlu didirikan pabrik pembuatan asam fenil asetat.
Universitas Sumatera Utara
1.3. Tujuan Pra-rancangan Pabrik Secara umum, tujuan pra-rancangan pabrik pembuatan asam fenil asetat dari
benzil sianida dan asam sulfat ini adalah menerapkan disiplin ilmu Teknik Kimia khususnya di bidang perancangan proses dan operasi teknik kimia sehingga memberikan gambaran kelayakan Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Asam Fenil Asetat
Secara khusus, tujuan pra-rancangan pabrik pembuatan asam fenil asetat dari benzil sianida dan asam sulfat adalah untuk memenuhi kebutuhan dalam negeri Indonesia dan dapat mengekspor ke luar negeri sehingga menambah pendapatan negara. 1.4. Manfaat Pra-rancangan Pabrik
Manfaat pra-rancangan pabrik pembuatan asam fenil asetat dari benzil sianida dan asam sulfat adalah memberi gambaran kelayakan (feasibility) dari segi rancangan dan ekonomi pabrik ini untuk dikembangkan di Indonesia. Dimana nantinya gambaran tersebut menjadi patokan untuk pengambilan keputusan terhadap pendirian pabrik tersebut. Pembuatan asam fenil asetat diharapkan memenuhi kebutuhan dalam negeri dan ekspor Indonesia di masa yang akan datang.
Manfaat lain yang ingin dicapai adalah terbukanya lapangan kerja dan memacu rakyat untuk meningkatkan produksi dalam negeri yang pada akhirnya akan meningkatkan kesejahteraan rakyat.
Universitas Sumatera Utara
BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Asam Fenil Asetat Asam fenil asetat disebut dengan nama lain asam α-toluic, asam benzen asetat, asam alfa tolylic dan asam 2-fenil asetat (Wikipedia, 2012b). Asam fenil asetat adalah komponen organik yang terdiri dari gugus fenil dan asam karboksilik.
Gambar 2.1 Struktur Molekul Asam Fenil Asetat (Wikipedia, 2012b)
Asam fenil asetat berbentuk kristal putih, bahan ini sering digunakan dalam pembuatan antibiotik, penghambatan pertumbuhan dan diferensiasi sel-sel kanker dan tumor, mandelic acid dan pennicilin-G. Asam fenil asetat atau esternya dapat ditemukan secara alami dalam beberapa alkaloid, hormon tanaman dan buah-buahan (Taj Pharmaceuticals Ltd API, 2012). Pemanfaatan asam fenil asetat semakin banyak karena fungsinya yang luas. Hal ini terbukti dengan tingkat kebutuhan asam fenil asetat di dunia pada tahun 2008 yang mencapai angka 2,3 juta ton (Smart Export, 2008).
ab Gambar 2.2 Contoh Produk Asam Fenil Asetat ( a. Penisilin G dan b. Parfum)
(Wikipedia, 2012b)
Universitas Sumatera Utara
2.2 Sifat-sifat Bahan Baku dan Produk
2.2.1 Sifat-sifat Bahan Baku
1. Benzil Sianida
Nama Lain
: Fenil Asetonitril, α-tolunitril
Rumus Kimia Berat Molekul
: C8H7N : 117,15 g/mol
Kenampakan Titik didih normal Densitas
: Cair : 234 oC : 1,02 g/cm3 (20 oC)
Kelarutan Tekanan uap Titik nyala Indeks Refraktif
: 1,66/100 gr air : 0.2 hPa (20 oC) : 102 oC : 1,523 (20 oC, 589 nm)
LD50 tikus
: 270 mg/kg
(Merck, 2012)
2. Asam Sulfat Rumus Kimia Berat Molekul Kenampakan Titik didih normal Densitas Kelarutan Viskositas Kemurnian Titik Leleh Tekanan uap Sifat (Merck, 2012)
: H2SO4 : 98,08 g/mol : Cair : 335 oC : 1,84 g/cm3 (20 oC) : Larut dalam semua perbandingan di air : 19,629 cp (30 oC) : 98 % : -20 oC : 0,0001 hPa (20 oC) : Korosif
Universitas Sumatera Utara
3. Air Rumus Kimia Berat Molekul Kenampakan Titik didih normal Densitas Viskositas Kemurnian Tekanan uap (Merck, 2012)
: H2O : 18,02 g/mol : Cair, tidak berwarna : 100 oC : 1,000 g/cm3 (20 oC) : 1,000 cp (20 oC)
: 100 : 23 hPa (20 oC)
2.2.2 Sifat-sifat Produk 1. Asam Fenil Asetat Nama Lain Rumus Kimia Berat Molekul Kenampakan Titik didih normal Densitas Kelarutan Viskositas Tekanan uap Flash Point Titik leleh Konstanta disosiasi Kemurnian LD50tikus (Merck, 2012)
: 2-phenylacetic acid; Alpha-toluic acid : C6H5CH2COOH : 136,15 g/mol : kristal berwarna putih : 265,5oC : 1,091 g/cm3 (30 oC) : 1,66/100 gr air : 3,3244 (30 oC) : 1,22 hPa (97 oC) : 132oC : 76-77oC : 4,31 : 99 % : >5000 mg/kg
Universitas Sumatera Utara
2. Ammonium Bisulfat
Nama Lain
: ammonium hidrogen sulfat
Rumus Kimia Berat Molekul
: (NH4)HSO4 : 115,11 g/mol
Kenampakan Titik didih normal Densitas
: kristal berwarna putih : 350oC : 1,78 g/cm3 (30 oC)
Kelarutan Titik leleh
: sangat larut : 147oC
(Wikipedia, 2012)
2.3 Proses-proses dalam Pembuatan Asam Fenil Asetat Asam fenil asetat dapat diperoleh dengan dua cara (Erowid, 2004), yaitu : 1. Melaluhi reaksi antara benzil klorida dengan magnesium 2. Melaluhi reaksi antara benzil sianida dan asam sulfat
2.3.1 Pembuatan Asam Fenil Asetat dari Benzil Klorida dengan Magnesium Asam fenil asetat diproduksi dari reaksi 10% larutan benzil klorida kemudian
ditambahkan magnesium. Setelah itu sebagian kecil kristal iodin ditambahkan. Kemudian reaksi grignard dilakukan dengan pengadukan dan pemanasan sampai magnesium larut sempurna. Larutan pereaksi grignard ditambahkan yaitu 1 kg air suling dan CO2 kemudian diaduk selama 2 jam. Kemudian eter ditambahkan sambil diaduk sekaligus pemanasan. Setelah itu difiltrasi dimana komponen organik dipisahkan, kemudian hasilnya dicuci dengan air dingin dan dikeringkan. Konversi terhadap benzil klorida yaitu 75 % (Erowid, 2004).
Gambar 2.3 Reaksi Pembentukan Asam Fenil Asetat dari Benzil Klorida (Erowid, 2004)
Universitas Sumatera Utara
2.3.2 Pembuatan Asam Fenil Asetat dari Benzil Sianida dan Asam Sulfat Asam fenil asetat diproduksi dari reaksi benzil sianida, asam sulfat dan air
dengan pengadukan. Reaksi berlangsung pada 3 jam. Kemudian hasil reaksi dicuci dengan air panas setelah itu dilakukan filtrasi. Kemudian dipisahkan komponen dengan dekanter. Setelah itu, fasa organik yang diperoleh didestilasi untuk memisahkan asam fenil asetat dari benzil sianida. Setelah itu dikristalisasi dengan melting point asam fenil asetat 76-76,5oC. Diperoleh koversi reaksi 80% terhadap benzil sianida (Kamm dan Matthews, 1941).
Gambar 2.4 Reaksi Pembentukan Asam Fenil Asetat dari Benzil Sianida (Kamm dan Matthews, 1941)
Dengan membandingkan kedua proses tersedia, maka proses yang lebih efektif untuk diterapkan dalam pembuatan asam fenil asetat adalah dari reaksi benzil sianida dan asam sulfat.
2.4 Deskripsi proses
Hidrolisis asam dilakukan dengan cara mereaksikan benzil sianida, asam sulfat
dan air. Metode ini menghasilkan konversi 80 % terhadap benzil sianida. Reaksi
yang terjadi adalah sebagai berikut :
C6H5CH2CN + H2SO4 + 2H2O
C6H5CH2COOH + NH4HSO4
Benzil sianida dari TK-01 terlebih dahulu dipanaskan di HE-01 sampai mencapai suhu 90oC, asam sulfat 98% dari TK-02 diencerkan dalam M-01 sampai
konsentrasi 19,0701%, dimana M-01 dilengkapi jaket pendingin sampai suhu keluar 90oC. Proses direaksikan dalam reaktor (R-01) dengan perbandingan massa benzil
sianida : asam sulfat : air = 1 : 2,208 : 1,643.
Reaksi yang terjadi dalam R-01 berlangsung dalam kondisi eksotermis, atmosferik dan isotermal pada suhu 90oC untuk mencapai konversi 80 %. Untuk
menjaga agar suhu di masing-masing reaktor tetap konstan maka digunakan koil
pendingin.
Universitas Sumatera Utara
Hasil reaksi hidrolisis kemudian selanjutnya diumpankan ke washing dengan suhu 80oC dengan perbandingan massa air : keluaran reaktor adalah 1 : 1,6978 kemudian diumpankan ke filter press (F-01) untuk memisahkan padatan yang terbentuk yaitu ammonium bisulfat dari cairannya selanjutnya cairan yang keluar dari filter press diumpankan ke dekanter (D-01) untuk memisahkan komponen berdasarkan fasanya dan berat jenis, operasi berlangsung pada suhu 80oC dan kondisi atmosferik. Hasil atas dekanter yang berupa light phase lalu diumpankan ke dalam menara destilasi (MD-01) untuk mengambil Asam Fenil Asetat dari campuran. Hasil bawah dekanter yang berupa heavy phase diolah di UPL (Unit Pengolahan Limbah). Hasil atas menara destilasi yang berupa campuran benzil sianida, air dan asam fenil asetat didinginkan terlebih dahulu di HE-05 lalu di-recycle kembali ke R-01. Hasil bawah MD-01 didinginkan di HE-06 menjadi 100oC, 1 atm lalu diumpankan ke Prilling Tower (PT-01) untuk dikristalkan. Kemudia