Pra-Rancangan Pabrik Pembuatan Acrylonitrile dari Propena dengan Proses Ammoksidasi, Kapasitas 7.000 ton/jam

P R A R A N C A N G A N P A B R I K

P E M B U A T A N A C R Y L O N I T R I L E D A R I P R O P E N A

D E N G A N P R O S E S A M M O K S I D A S I

KAPASITAS 7000 TON/TAHUN

TUGAS AKHIR

Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan Ujian Sarjana Teknik Kimia

Oleh:

M A R L I Z A W A N D A

N I M . 040405008

D E P A R T E M E N T E K N I K K I M I A

F A K U L T A S T E K N I K

U N I V E R S I T A S S U M A T E R A U T A R A

M E D A N

KATA PENGANTAR

Syukur alhamdulillah penulis ucapkan kepada Allah SWT karena atas kehendak dan rahmat-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir yang berjudul “Pra-Rancangan Pabrik Pembuatan Acrylonitrile dari Propena dengan Proses Ammoksidasi, Kapasitas 7.000 ton/jam.”

Tugas akhir disusun untuk melengkapi salah satu syarat mengikuti ujian sarjana pada Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.

Dalam menyelesaikan tugas akhir ini, penulis banyak menerima bantuan dan bimbingan dari berbagai pihak. Untuk itu, penulis mengucapkan terima kasih kepada:

1. Bapak M. Hendra. S. Ginting, ST, MT, sebagai Dosen Pembimbing I dan juga sebagai Sekretaris Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, USU yang telah membimbing dan memberikan masukan selama menyelesaikan tugas akhir ini. 2. Bapak Amir Husin, ST, MT, sebagai Dosen Pembimbing II yang telah

memberikan arahan selama menyelesaikan tugas akhir ini.

3. Bapak Dr. Eng. Ir. Irvan, Msi, sebagai Koordinator Tugas Akhir Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, USU.

4. Seluruh Dosen Pengajar Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara yang telah memberikan ilmu kepada penulis selama menjalani studi.

5. Orang tua penulis, yaitu Ibunda Nefrida dan Ayahanda Nasyirwan (alm), yang tidak pernah lupa memberikan motivasi dan semangat kepada penulis.

6. Rekan satu tim penulis, Yola Yolanda. 7. Rekan-rekan angkatan 2004 dan 2005.

Penulis menyadari dalam pemyusunan tugas akhir ini masih banyak terdapat kekurangan. Oleh karena itu, penulis sangat mengharapkan saran dan kritik dari pembaca yang konstruktif demi kesempurnaan penulisan tugas akhir ini. Akhir kata, semoga tulisan ini bermanfaat bagi kita semua.

Medan, Juni 2009

INTISARI

Acrylonitrile merupakan salah satu bahan kimia yang banyak digunakan sebagai monomer ataupun co-monomer untuk serat sintetik, plastik, dan elastomer. Dalam skala perdagangan nasional dan internasional, Acrylonitrile merupakan salah satu komoditas ekonomi yang sedang meningkat permintaannya dari tahun ke tahun. Pembuatan Acrylonitrile menggunakan bahan baku Propena, Ammonia, dan Udara.

Acrylonitrile yang diproduksi 7000 ton/tahun dengan 330 hari kerja dalam 1 tahun. Lokasi pabrik diencanakan beroperasi di daerah sungai Rokan, Dumai, Propinsi Riau, dengan luas 24.000 m2. Tenaga kerja yang dibutuhkan sebanyak 144 orang dengan bentuk usaha Perseroan Terbatas (PT) dengan sistem organisasi garis dan staf.

Hasil analisa ekonomi pabrik pembuatan stirena ini adalah sebagai berikut :  Modal Investasi : Rp. 1.577.153.436.831,-

 Biaya Produksi : Rp. 2.823.697.120.585,-  Hasil Penjualan : Rp. 327.374.501.161,-  Laba Bersih : Rp. 228.033.840.058,-  Profit Margin : 10,34%

 Break Event Point : 52,73%  Return of Investment : 14,46%  Return on Network : 24,10%  Pay Out Time : 6,92 tahun  Internal Rate of Return : 33,48%

Dari hasil analisa aspek ekonomi dapat disimpulkan bahwa Pabrik Pembuatan Acrylonitrile dari Propena dengan Proses Ammoksidasi Kapasitas 7000 ton/tahun ini layak untuk didirikan.

DAFTAR ISI

Hal

KATA PENGANTAR ...i

INTISARI ... ii

DAFTAR ISI ... iii

DAFTAR TABEL ...vii

DAFTAR GAMBAR ... xiii

DAFTAR LAMPIRAN ... xiv BAB I PENDAHULUAN ... I-1 1.1 Latar Belakang ... I-1 1.2 Perumusan Masalah ... I-2 1.3 Tujuan Pra Rancangan Pabrik ... I-2 1.4 Manfaat Pra Rancangan Pabrik ... I-2 BAB II TINJAUAN PUSTAKA DAN DESKRIPSI PROSES ... II-1 2.1 Acrylonitrile ... II-1 2.2 Asam Sianida ... II-3 2.3 Sifat Bahan Baku ... II-3 2.4 Proses Pembuatan Acrylonitrile... II-8 2.4.1 Proses Acetylene ... II-9 2.4.2 Proses Propene (Propylene) Ammoxidation ... II-10 2.5 Kriteria Pemilihan Proses ... II-11 2.6 Deskripsi Proses ... II-12 BAB III NERACA MASSA ...III-1 3.1 Reaktor (R-201) ...III-1 3.2 Kolom Absorpsi (T-301) ...III-2 3.3 Reaktor (R-301) ...III-2 3.4 Kolom Distilasi (T-311) ...III-3 3.5 Kondensor (E-102) ...III-3 3.6 Reboiler (E-215) ...III-4 3.7 Kolom Destilasi 1 (T-312) ...III-4 3.8 Kondensor (E-105) ...III-5

3.9 Reboiler (E-216) ...III-5 3.10 Kolom Destilasi (T-313) ...III-6 3.11 Kondensor (E-106) ...III-6 3.12 Reboiler (E-217) ...III-6 BAB IV NERACA ENERGI ... IV-1 4.1 Heater (E-211) ... IV-1 4.2 Heater (E-212) ... IV-1 4.3 Heater (E-213) ... IV-2 4.4 Reaktor Fluidized Bed (R-201) ... IV-2 4.5 Waste Heat Boiler (E-103) ... IV-2 4.6 Cooler (E-101) ... IV-3 4.7 Kolom Absorpsi (T-301) ... IV-3 4.8 Reaktor Mixed Flow (R-301) ... IV-3 4.9 Heater (E-214) ... IV-4 4.10 Distilasi (T-311) ... IV-4 4.10.1 Kondensor (E-102) ... IV-4 4.10.2 Reboiler (E-108) ... IV-4 4.11 Cooler (E-103) ... IV-5 4.12 Cooler (E-104) ... IV-5 4.13 Distilasi ... IV-5 4.13.1 Kondensor (E-105) ... IV-5 4.13.2 Reboiler (E-216) ... IV-6 4.14 Cooler (E-107) ... IV-6 4.15 Distilasi (T-313) ... IV-6 4.15.1 Kondensor (E-106)... IV-6 4.15.2 Reboiler (E-217) ... IV-6 4.16 Cooler (E-109) ... IV-7 4.17 Cooler (E-108) ... IV-7 4.18 Cooler pada Tangki Penyimpanan Propena (TT-101) ... IV-8 4.19 Cooler pada Tangki Penyimpanan Ammonia (TT-101) ... IV-9 BAB V SPESIFIKASI PERALATAN ... V-1 BAB VI INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA ... VI-1

6.1 Instrumentasi ... VI-1 6.2 Keselamatan dan Kesehatan Kerja ... VI-10 6.3 Keselamatan Kerja pada Pabrik Pembuatan Acrylonitrile ... VI-11 BAB VII UTILITAS... V11-1 7.1 Kebutuhan Uap (Steam) ... VII-1 7.2 Kebutuhan Air ... VII-4 7.3 Kebutuhan Bahan Kimia ... VII-12 7.4 Kebutuhan Listrik ... VII-14 7.5 Kebutuhan Bahan Bakar ... VII-13 7.6 Unit Pengolahan Limbah ... VII-15 7.6 Spesifikasi Peralatan Utilitas... VII-24 7.7 Spesifikasi Peralatan Utilitas... VII-22 7.8 Spesifikasi Peralatan Pengolahan Limbah ... VII-35 BAB VIII LOKASI DAN TATA LETAK PABRIK ... VIII-1 8.1 Lokasi Pabrik... VIII-4 8.2 Tata Letak Pabrik ... VIII-7 8.3 Perincian luas tanah ... VIII-8 BAB IX ORGANISASI DAN MANAJEMEN PERUSAHAAN ... IX-1 9.1 Organisasi Perusahaan ... IX-1 9.2 Manajemen Perusahaan ... IX-3 9.3 Bentuk Hukum Badan Usaha ... IX-4 9.4 Uraian Tugas, Wewenang dan Tanggung Jawab ... IX-5 9.5 Sistem Kerja ... IX-9 9.6 Jumlah Karyawan dan Tingkat Pendidikan ... IX-12 9.7 Sistem Penggajian ... IX-11 9.8 Fasilitas Tenaga Kerja ... IX-14 BAB X ANALISA EKONOMI ... X-1 10.1 Modal Investasi ... X-1 10.2 Biaya Produksi Total (BPT)/Total Cost (TC) ... X-4 10.3 Total Penjualan (Total Sales) ... X-5 10.4 Bonus Perusahaan ... X-5 10.5 Perkiraan Rugi/Laba Usaha ... X-5

10.6 Analisa Aspek Ekonomi ... X-5 BAB XI KESIMPULAN ... XI-1 DAFTAR PUSTAKA ... xv

DAFTAR TABEL

Hal Tabel 2.1 Persentase Penggunaan Acrylonitrile pada Berbagai Industri ... II-2 Tabel 2.2 Sifat-Sifat Bahan ... II-3 Tabel 2.3 Perbedaan Proses Acetylene dan proses Propene

(Propylene) Ammoxidation ... II-11 Tabel 3.1 Neraca Massa Reaktor (R-201) ...III-1 Tabel 3.2 Neraca Massa Kolom Absorpsi (T-301) ...III-2 Tabel 3.3 Neraca Massa Reaktor Mixed Flow (R-301) ...III-2 Tabel 3.4 Neraca Massa Kolom Distilasi (T-311)...III-3 Tabel 3.5 Neraca Massa Kondensor (E-102) ...III-3 Tabel 3.6 Neraca Massa Reboiler (E-215) ...III-4 Tabel 3.7 Neraca Massa Kolom Destilasi (T-312) ...III-4 Tabel 3.8 Neraca Massa Kondensor (E-105) ...III-4 Tabel 3.9 Neraca Massa Reboiler (E-216) ...III-5 Tabel 3.10 Neraca Massa Kolom Distilasi (T-313)...III-6 Tabel 3.11 Neraca Massa Kondensor (E-106) ...III-6 Tabel 3.12 Neraca Massa Reboiler (E-217) ...III-7 Tabel 4.1 Neraca Energi pada Heater (E-211) ... IV-1 Tabel 4.2 Neraca Energi pada Heater (E-212) ... IV-1 Tabel 4.3 Neraca Energi pada Heater (R-213) ... IV-2 Tabel 4.4 Neraca Energi pada Reaktor Fluidized Bed (R-201)

Tabel 4.5 Neraca Energi pada Waste Heat Boiler (E-201)

Tabel 4.6 Neraca Energi pada Cooler (E-101) ... IV-3 Tabel 4.7 Neraca Energi pada Kolom Absorpsi (T-301) ... IV-3 Tabel 4.8 Neraca Energi pada Reaktor Mixed Flow (R-301)... IV-3 Tabel 4.9 Neraca Energi pada Heater (E-214) ... IV-4 Tabel 4.10 Neraca Energi pada Kondensor (E-102) ... IV-4 Tabel 4.11 Neraca Energi pada Reboiler (E-215) ... IV-4 Tabel 4.12 Neraca Energi pada Cooler (E-103) ... IV-4 Tabel 4.13 Neraca Energi pada Cooler (E-104) ... IV-5 Tabel 4.14 Neraca Energi pada Kondensor (E-105) ... IV-5 ……….IV-2 ………IV-2

Tabel 4.15 Neraca Energi pada Reboiler (E-216) ... IV-6 Tabel 4.16 Neraca Energi pada Cooler (E-107) ... IV-6 Tabel 4.17 Neraca Energi pada Kondensor (E-106) ... IV-6 Tabel 4.18 Neraca Energi pada Reboiler (E-217) ... IV-7 Tabel 4.19 Neraca Energi pada Cooler (E-109) ... IV-7 Tabel 4.20 Neraca Energi pada Cooler (E-108) ... IV-7 Tabel 4.21 Neraca Energi pada Tangki Penyimpanan Propena (TT-101) ... IV-8 Tabel 4.42 Neraca Energi pada Tangki Penyimpanan Ammonia (TT-102) ... IV-8 Tabel 6.1 Daftar Penggunaan Instrumentasi pada Pra Rancangan

Pabrik Pembuatan Acrylonitrile ... VI-3 Tabel 7.1 Kebutuhan Uap (Steam) Pabrik ... VII-1 Tabel 7.2 Kebutuhan Air Pendingin Pabrik ... VII-2 Tabel 7.3 Pemakaian Air Untuk Berbagai Kebutuhan ... VII-4 Tabel 8.1 Perincian Luas Tanah ... VIII-8 Tabel 9.1 Jadwal Kerja Karyawan Shift ... IX-10 Tabel 9.2 Jumlah Karyawan dan Kualifikasinya... IX-12 Tabel 9.3 Perincian Gaji Karyawan ... IX-13 Tabel LA.2 Neraca Massa Reaktor (R-201) ... LA-6 Tabel LA.3 Data Kelarutan C3H3N dalam H2O ... LA-7

Tabel LA.4 Neraca Massa Kolom Absorpsi (T-301) ... LA-8 Tabel LA.5 Neraca Massa Reaktor (R-301) ... LA-10 Tabel LA.6 Hasil Perhitungan Alur 20 ... LA-11 Tabel LA.7 Hasil Perhitungan Alur 24 ... LA-12 Tabel LA.8 Neraca Massa Kolom Distilasi (T-311)... LA-13 Tabel LA.9 Konstanta Persamaan Antoine ... LA-14 Tabel LA.10 Titik Didih Umpan Masuk Kolon Distilasi (T-311) ... LA-14 Tabel LA.11 Titik Embun (Dew Point) Distilat ... LA-15 Tabel LA.12 Titik Gelembung (Bubble Point) Bottom ... LA-16 Tabel LA.13 Hasil Perhitungan Alur 16 (Vd) dan Alur 19 (Ld) ... LA-17 Tabel LA.14 Neraca Massa Kondensor (E-102) ... LA-17 Tabel LA.15 Hasil Perhitungan Alur 22 (Lb) dan Alur 23 (Vb) ... LA-19 Tabel LA.16 Neraca Massa Reboiler (E-215) ... LA-19

Tabel LA.17 Hasil Perhitungan Alur 30 ... LA-21 Tabel LA.18 Hasil Perhitungan Alur 34 ... LA-22 Tabel LA.19 Neraca Massa Kolom Distilasi (T-312)... LA-22 Tabel LA.20 Konstanta Persamaan Antoine ... LA-23 Tabel LA.21 Titik Didih Umpan Masuk Kolom Distilasi (T-312) ... LA-24 Tabel LA.22 Titik Embun (Dew Point) Disitilat ... LA-25 Tabel LA.23 Titik Gelembung (Bubble Point) Bottom ... LA-25 Tabel LA.24 Hasil Perhitungan Alur 26 (Vd) dan Alur 29 (Ld) ... LA-26 Tabel LA.25 Neraca Massa Kondensor (E-105) ... LA-27 Tabel LA.26 Hasil Perhitungan Alur 32 (Lb) dan Alur 33 (Vb) ... LA-38 Tabel LA.27 Neraca Massa Reboiler (E-216) ... LA-29 Tabel LA.28 Hasil Perhitungan Alur 39 ... LA-30 Tabel LA.29 Hasil Perhitungan Alur 43 ... LA-31 Tabel LA.30 Neraca Massa Kolom Distilasi (T-313)... LA-32 Tabel LA.31 Konstanta Persamaan Antoine ... LA-33 Tabel LA.32 Titik Didih Umpan Masuk ... LA-33 Tabel LA.33 Titik Embun (Dew Point) Distilat ... LA-34 Tabel LA.34 Titik Gelembung (Bubble Point) Bottom ... LA-35 Tabel LA.35 Hasil Perhitungan Alur 35 (Vd) dan ALur 38 (Ld) ... LA-36 Tabel LA.36 Neraca Massa Kondensor (E-106) ... LA-36 Tabel LA.37 Hasil Perhitungan Alur 41 (Lb) dan Alur 42 (Vb) ... LA-38 Tabel LA.38 Neraca Massa Reboiler (E-217) ... LA-38 Tabel LB.1 Kapasitas Panas Gas ... LB-1 Tabel LB.2 Kapasitas Panas Cairan ... LB-2 Tabel LB.3 Kapasitas Panas Padatan... LB-2 Tabel LB.4 Panas Laten ... LB-2 Tabel LB.5 Panas Standard Reaksi Pembentukan ... LB-3 Tabel LB.6 Data Air Pemanas dan Air Pendingin yang Digunakan ... LB-3 Tabel LB.7 Tekanan Uap Antoine ... LB-4 Tabel LB.8 Neraca Energi pada Heater (E-211) ... LB-4 Tabel LB.9 Neraca Energi pada Heater (E-212) ... LB-6 Tabel LB.10 Neraca Energi pada Heater (E-213) ... LB-7

Tabel LB.11 Neraca Energi pada Input Reaktor (R-201) ... LB-8 Tabel LB.12 Neraca Energi pada Output Reaktor (R-201) ... LB-9 Tabel LB.13 Neraca Energi pada Waste Heat Boiler (E-201) ...LB-11 Tabel LB.14 Neraca Energi pada Cooler (E-101) ...LB-12 Tabel LB.15 Neraca Energi pada Input Kolom Absorpsi (T-301) ...LB-14 Tabel LB.16 Neraca Energi pada Output Kolom Absorpsi (T-301) ...LB-14 Tabel LB.17 Neraca Energi pada Input Reaktor Mixed Flow (R-301) ...LB-15 Tabel LB.18 Neraca Energi pada Output Reaktor (R-301) ...LB-16 Tabel LB.19 Panas Pencampuran H2SO4 dalam H2O pada 25 oC ...LB-17

Tabel LB.20 Neraca Energi pada Heater (E-214) ...LB-18 Tabel LB.21 Titik Didih Umpan Masuk Kolom Distilasi (T-311) ...LB-19 Tabel LB.22 Titik Embun (Dew Point) Distilat ...LB-20 Tabel LB.23 Neraca Energi pada Input Kondensor (E-102) ...LB-20 Tabel LB.24 Neraca Energi pada Output Kondensor (E-102) ...LB-21 Tabel LB.25 Titik Gelembung (Bubble Point) Bottom ...LB-22 Tabel LB.26 Neraca Energi pada Input Reboiler (E-215) ...LB-23 Tabel LB.27 Neraca Energi pada Output Reboiler (E-215) ...LB-23 Tabel LB.28 Neraca Energi pada Cooler (E-103) ...LB-25 Tabel LB.29 Neraca Energi pada Cooler E-104) ...LB-26 Tabel LB.30 Titik Didih Umpan Masuk Kolom Distilasi (T-312) ...LB-28 Tabel LB.31 Titik Embun (Dew Point) Distilat ...LB-28 Tabel LB.32 Neraca Energi pada Input Kondensor (E-105) ...LB-29 Tabel LB.33 Neraca Energi pada Output Kondensor (E-105) ...LB-29 Tabel LB.34 Titik Gelembung (Bubble Point) Bottom ...LB-30 Tabel LB.35 Neraca Energi pada Input Reboiler (E-216) ...LB-31 Tabel LB.36 Neraca Energi pada Output Reboiler (E-216) ...LB-31 Tabel LB.37 Neraca Energi pada Cooler (E-301) ...LB-32 Tabel LB.38 Titik Didih Umpan Masuk Kolom Distilasi (T-313) ...LB-34 Tabel LB.39 Titik Embun (Dew Point) Distilat ...LB-34 Tabel LB.40 Neraca Energi pada Input Kondensor (E-106) ...LB-35 Tabel LB.41 Neraca Energi pada Output Kondensor (E-106) ...LB-35 Tabel LB.42 Titik Gelembung (Bubble Point) Bottom ...LB-36

Tabel LB.43 Neraca Energi pada Input Reboiler (E-217) ...LB-37 Tabel LB.44 Neraca Energi pada Output Reboiler (E-217) ...LB-37 Tabel LB.45 Neraca Energi pada Cooler (E-107) ...LB-38 Tabel LB.46 Neraca Energi pada Cooler (E-108) ...LB-40 Tabel LB.47 Neraca Energi pada Tangki Penyimpanan Propena (TT-101) ...LB-41 Tabel LB.48 Neraca Energi pada Tangki Penyimpanan Ammonia (TT-102) ...LB-42 Tabel LB.49 Panas Keluar Reboiler 2 (E-110) (Alur 35) ...LB-36 Tabel LB.50 Neraca panas Reboiler 2 (E-110) ...LB-36 Tabel LB.51 Panas Masuk Cooler 2 (E-111) ...LB-37 Tabel LB.52 Panas Keluar Cooler 2 (E-111) ...LB-38 Tabel LB.53 Neraca Panas Cooler 2 (E-111) ...LB-38 Tabel LC.1 Densitas Campuran Gas ALur 10 ...LC-52 Tabel LC.2 BM Rata-rata Gas Alur 10 ...LC-53 Tabel LC.3 Komposisi Bahan pada Alur Vb Distilasi 1 (T-311) ...LC-74 Tabel LC.4 Komposisi Bahan pada Alur Lb Distilasi 1 (T-311) ...LC-74 Tabel LC.5 Komposisi Bahan pada Alur Vb Distilasi 2 (T-312) ... LC-100 Tabel LC.6 Komposisi Bahan pada Alur Lb Distilasi 2 (T-312) ... LC-100 Tabel LC.7 Komposisi Bahan pada Alur Vb Distilasi 3 (T-313) ... LC-139 Tabel LC.8 Komposisi Bahan pada Alur Lb Distilasi 3 (T-313) ... LC-139 Tabel LD.1 Perhitungan Entalpi dalam Penentuan Tinggi Menara

Pendingin ... LD-69 Tabel LE.1 Perincian Harga Bangunan dan Sarana Lainnya ... LE-2 Tabel LE.2 Harga Indeks Marshall dan Swift ... LE-3 Tabel LE.3 Estimasi Harga Peralatan Proses ... LE-9 Tabel LE.4 Estimasi Harga Peralatan Utilitas dan Pengolahan Limbah ... LE-11 Tabel LE.5 Biaya Sarana Transportasi ... LE-14 Tabel LE.6 Perincian Gaji Pegawai ... LE-18 Tabel LE.7 Perincian Biaya Kas ... LE-20 Tabel LE.8 Perincian Modal Kerja... LE-21 Tabel LE.9 Aturan Depresiasi Sesuai UU Republik Indonesia

No.17 Tahun 2000 ... LE-23 Tabel LE.10 Perhitungan Biaya Depresiasi Sesuai UU RI

No. 17 Tahun 2000 ... LE-24 Tabel LE.11 Data Perhitungan BEP ... LE-29 Tabel LE.12 Data Perhitungan Internal Rate of Return (IRR) ... LE-31

DAFTAR GAMBAR

Hal Gambar 6.1 Instrumentasi pada Pompa ... VI-4 Gambar 6.2 Instrumentasi pada Tangki Bahan Baku (Cairan) ... VI-5 Gambar 6.3 Instrumentasi pada Tangki Cairan (Cairan) ... VI-5 Gambar 6.4 Instrumentasi pada Reaktor Fluidized Bed... VI-6 Gambar 6.5 Instrumentasi pada Heat Exchanger ... VI-7 Gambar 6.6 Instrumentasi pada Kolom Absorpsi ... VI-7 Gambar 6.7 Instrumentasi pada Reaktor Mixed Flow... VI-8 Gambar 6.8 Instrumentasi pada Kolom Distilasi ... VI-8 Gambar 7.1 Kebutuhan Air Tambahan Ketel ... VII-3 Gambar 7.2 Diagram Alir Pengolahan Air Pra Rancangan Pabrik

Pembuatan Stirena dari Etil Benzena dengan Proses

Dehidrogenasi………. ...VII-39 Gambar 8.1 Tata Letak Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Stirena ... VIII-10 Gambar 9.1 Bagan Struktur Organisasi Perusahaan Pra Rancangan

Pabrik Pembuatan Stirena ... IX-13 Gambar LD.1 Sketsa Sebagian Bar Screen ... LD-2 Gambar LD.2 Grafik Entalpi dan Temperatur Cairan pada Cooling Tower .... LD-43 Gambar LD.3 Kurva Hy terhadap 1/(Hy*– Hy) ... LD-44 Gambar LE.1 Harga Peralatan untuk Tangki Penyimpanan (Storage)

dan Tangki Pelarutan ... LE-5 Gambar LE.2 Harga Peralatan untuk Kolom Distilasi ... LE-6 Gambar LE.3 Harga Tiap Tray dalam Kolom Distilasi ... LE-7 Gambar LE.4 Grafik BEP Pabrik Pembuatan Acrylonitrile melalui

DAFTAR LAMPIRAN

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

INTISARI

Acrylonitrile merupakan salah satu bahan kimia yang banyak digunakan sebagai monomer ataupun co-monomer untuk serat sintetik, plastik, dan elastomer. Dalam skala perdagangan nasional dan internasional, Acrylonitrile merupakan salah satu komoditas ekonomi yang sedang meningkat permintaannya dari tahun ke tahun. Pembuatan Acrylonitrile menggunakan bahan baku Propena, Ammonia, dan Udara.

Acrylonitrile yang diproduksi 7000 ton/tahun dengan 330 hari kerja dalam 1 tahun. Lokasi pabrik diencanakan beroperasi di daerah sungai Rokan, Dumai, Propinsi Riau, dengan luas 24.000 m2. Tenaga kerja yang dibutuhkan sebanyak 144 orang dengan bentuk usaha Perseroan Terbatas (PT) dengan sistem organisasi garis dan staf.

Hasil analisa ekonomi pabrik pembuatan stirena ini adalah sebagai berikut :  Modal Investasi : Rp. 1.577.153.436.831,-

 Biaya Produksi : Rp. 2.823.697.120.585,-  Hasil Penjualan : Rp. 327.374.501.161,-  Laba Bersih : Rp. 228.033.840.058,-  Profit Margin : 10,34%

 Break Event Point : 52,73%  Return of Investment : 14,46%  Return on Network : 24,10%  Pay Out Time : 6,92 tahun  Internal Rate of Return : 33,48%

Dari hasil analisa aspek ekonomi dapat disimpulkan bahwa Pabrik Pembuatan Acrylonitrile dari Propena dengan Proses Ammoksidasi Kapasitas 7000 ton/tahun ini layak untuk didirikan.

BAB I

PENDAHULUAN

1.1Latar Belakang

Indonesia sebagai negara yang sedang berkembang memiliki kewajiban untuk melaksanakan pembangunan di segala bidang. Salah satunya adalah pembagunan di sektor ekonomi, yang sedang digiatkan oleh pemerintah untuk mencapai kemandirian perekonomian nasional. Untuk mencapai tujuan ini pemerintah menitikberatkan di sektor industri.

Perkembangan industri juga digunakan untuk meningkatkan nilai tambah yang ditujukan untuk menyediakan barang dan jasa yang bermutu, meningkatkan ekspor, dan menghemat devisa untuk menunjang pembangunan selanjutnya, serta untuk mengembangkan penguasaan teknologi (Kompas, 2007).

Acrylonitrile adalah molekul tak jenuh yang memiliki ikatan rangkap karbon-karbon yang berkonjungasi dengan golongan nitril yang mana merupakan bahan kimia antara pembuatan polimer yang sampai saat ini sebagian besar masih diimpor dari luar negeri (Kirk & Othmer, 1949). Kebutuhan industri dalam negeri masih diimpor dari luar negeri, di mana salah satunya adalah Acrylonitrile. Kebutuhan akan Acrylonitrile ini yang cukup tinggi di Indonesia menyebabkan besarnya impor ini terus bertambah tiap tahunnya. Sehubungan dengan ketersediaan bahan baku Acrylonitrile, yaitu propena di Indonesia yang juga makin meningkat yang bisa dimanfaatkan untuk pembuatan bahan baku pembuatan Acrylinitrile. Hal ini dikarenakan Acrylonitrile merupakan polimer yang paling luas pemanfaatannya, seperti bahan baku pembuatan serat sintetik contohnya digunakan untuk pakaian, kain selimut, karpet, plastik, dan bahan lain. Sekitar 60% Acrylonitrile dikonsumsi untuk serat sintetik (Nexant. Inc, 2006).

Berdasarkan data Badan Pusat Statistik (BPS, 2007), Acrylonitrile di Indonesia cenderung mengalami peningkatan. Pada tahun 2005, kebutuhan

Acrylonitrile tercatat sebesar 10.358.261 kg, tahun 2006 sekitar 11.746.616 kg, tahun 2007 sekitar 14.718.045 kg. Seiring dengan meningkatnya kebutuhan akan Acrylonitrile serta ketersediaan bahan baku Acrylonitrile itu sendiri, yaitu propena dan perkembangan bakan baku polimer, maka kebutuhan bahan baku polimer akan

semakin meningkat. Kebutuhan global meningkat menjadi 6,2 juta ton/tahun, yang dipergunakan untuk berbagai industri polimer bahkan untuk tekstil, plastik, dan elastomer (Nexant. Inc, 2006).

Perkembangan industri di Indonesia yang didukung dengan tersedianya sumber daya manusia serta posisi strategis perdagangan dunia mendukung untuk didirikannya pabrik pembuatan Acrylonitrile di Indonesia. Selain untuk memenuhi kebutuhan industri dalam negeri, Acrylonitrile merupakan komoditas ekspor yang sangat potensial karena sangat dibutuhkan negara-negara lain.

1.2Perumusan Masalah

Semakin meningkatnya kebutuhan dalam negeri khususnya untuk bahan baku pembuatan plastik dan polimer serta untuk mengurangi keterbatasan, maka perlu upaya pemenuhan kebutuhan bahan baku industri-industri Indonesia dengan pembuatan Acrylonitrile, sehingga dengan hal ini diharapkan pertumbuhan ekonomi dapat berkembang secara pesat.

1.3Tujuan Pra Rancangan Pabrik

Tujuan perancangan pabrik pembuatan Acrylonitrile dari propena ini adalah diajukan untuk memenuhi persyaratan ujian sarjana teknik kimia serta untuk menerapkan disiplin ilmu teknik kimia khususnya, sehingga memberikan gambaran kelayakan pra rancangan pabrik ini dan diharapkan dapat diaplikasikan dalam bentuk pabrik yang sesungguhnya untuk memenuhi kebutuhan akan bahan kimia Acrylonitrile dalam berbagai industri yang kemudian dapat dikembangkan untuk tujuan ekspor.

1.4. Manfaat Pra Rancangan Pabrik

Manfaat yang dapat diperoleh dari tugas pra rancangan ini adalah tersedianya informasi mengenai pabrik Acrylonitrile dengan proses ammoksidasi untuk memaksimalkan potensi industri dan perdagangan juga untuk memenuhi kebutuhan bahan baku industri polimer maupun serat sintetik, plastik dalam negeri Indonesia. Manfaat lain yang ingin dicapai adalah terbukanya lapangan pekerjaan untuk meningkatkan kesejahteraan rakyat, memacu perkembangan industri polimer, dan yang pada akhirnya dapat meningkatkan aspek perekonomian negara Indonesia.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Acrylonitrile

Acrylonitrile juga dinamai sebagai senyawa Propene Nitrile atau Vinyl Cyanide dan juga dinamai dengan Acrylic Acid Nitrile, Propylene Nitrile, dan Propenoic Acid Nitrile (Yarns and Fiber Exchange, 2007; Kirk & Othmer, 1949). Acrylonitrile adalah molekul tak-jenuh yang memiliki ikatan rangkap karbon-karbon yang berkonjugasi dengan golongan nitril (Kirk & Othmer, 1949). Senyawa ini memiliki rumus molekul C3H3N (H2C = CHCN) (Wikipedia, 2009).

Acrylonitrile merupakan senyawa kimia berwujud cair yang tidak berwarna dan berbau tajam (Yarns and Fiber Exchange, 2007). Senyawa ini sangat mudah terbakar dengan titik didih 77,3 – 77,4 °C dan titik lebur – 84 °C, bersifat sangat polar karena adanya heteroatom nitrogen, dan dapat larut pada kebanyakan pelarut organik (Yarns and Fiber Exchange, 2007; Wikipedia Encyclopedia, 2009; Kirk & Othmer, 1949). Acrylonitrile dapat diproduksi dari berbagai bahan baku dengan berbagai proses dan katalis (Kirk & Othmer, 1949). Selain itu, saat ini telah dikembangkan berbagai alternatif proses dalam pembuatan senyawa ini (Dimian & Bildea, 2008).

Penggunaan Acrylonitrile dalam dunia industri sangat luas, antara lain sebagai bahan antara senyawa kimia lainnya (Yarns and Fiber Exchange, 2007). Senyawa ini terutama digunakan sebagai monomer ataupun co-monomer untuk serat sintesis, plastik, dan elastomer (Nexant. Inc, 2006). Acrylonitrile membuat beberapa polimer tahan terhadap panas, bahan-bahan kimia, pelarut, dan cuaca (Nexant. Inc, 2006). Selain itu, aplikasi Acrylonitrile pada serat Acrylic dan Modacrylic digunakan untuk memproduksi Adiponitrile, bahan antara Nylon melalui proses reduksi elektrolitik dan dimerisasi (Nexant. Inc, 2006). Selanjutnya, Adiponitrile dihidrogenasi untuk menghasilkan Hexamethylenediamine yang merupakan suatu co-monomer dengan asam Adipic dalam pembuatan polimer Nylon 66 yang digunakan pada serat dan plastik (Nexant. Inc, 2006).

Produksi Acrylonitrile-Butadiene-Styrene (ABS) atau Styrene-Acrylonitrile (SAN) merupakan sektor pertumbuhan utama Acrylonitrile (Chemical

Intelligence-ICIS, 2009). Acrylonitrile adalah unsur pokok penting dari resin dengan kuat tekan tinggi, seperti ABS dan SAN (Nexant. Inc, 2006). ABS mengandung 25% Acrylonitrile dan SAN mengandung 30% Acrylonitrile (Nexant. Inc, 2006). ABS digunakan dalam peralatan rumah tangga, mesin-mesin bisnis, telepon, peralatan rekreasi dan transportasi, bagasi, dan konstruksi (Nexant. Inc, 2006). SAN juga digunakan pada peralatan rumah tangga, plastik pembungkus, perabotan rumah tangga, dan otomotif (Nexant. Inc, 2006).

Serat Nitrile terbuat dari co-polimerisasi Acrylonitrile dengan Butadiene yang memiliki daya tahan yang baik terhadap goresan, panas, minyak pelumas, dan bensin (Nexant. Inc, 2006). Serat ini terutama sekali digunakan dalam aplikasi otomotif (Nexant. Inc, 2006). Hidrolisis katalisis Acrylonitrile menghasilkan Acrylamide yang membentuk beranekaragam homopolimer dan co-polimer (Nexant. Inc, 2006). Polimer ini digunakan sebagai flokulan di dalam pengolahan air dan limbah, sebagai agent pengontrol perolehan kembali minyak mentah, sebagai zat penstabil saat penyimpanan produk pada pembuatan kertas, dan dalam proses flotasi busa (Nexant. Inc, 2006).

Poliacrylonitrile (PAN) adalah senyawa awal dalam pembuatan serat karbon dengan kekuatan yang tinggi untuk penggunaan pada pesawat terbang hingga peralatan olah raga (Nexant. Inc, 2006). Aplikasi Acrylonitrile lainnya adalah termasuk bahan perekat, pencegah korosi, dan co-monomer dengan Vinyl Chloride, Vinylidene Chloride, Vinyl Acetate, dan Acrylate dalam resin untuk cat dan mantel. Penggunaan Acrylonitrile terutama sekali dapat digolongkan sesuai kapasitasnya seperti dalam tabel berikut :

Tabel 2.1 Persentase Penggunaan Acrylonitrile pada berbagai Industri

Penggunaan Persentase (%)

Produksi serat tekstil Acrylic untuk pembuatan pakaian, selimut, permadani, kain pelapis, dan sebagainya.

52%

Produksi resin Acrylonitrile-Butadiene-Styrene (ABS) atau Styrene-Acrylonitrile (SAN)

29%

Produksi adiponitril, di mana Nylon-66 sebagai produk antaranya. 9%

Produksi serat Nitrile dan Acrylamide 7%

2.2 Asam Sianida (HCN)

Asam sianida sering disingkat dengan HCN dan juga dikenal dengan nama Hydrocyanic Acid, Prussic Acid, dan Formonitrile (Kirk & Othmer, 1949). HCN merupakan produk yang dihasilkan dari reaksi samping antara propena, ammonia, dan oksigen dalam pembuatan Acrylonitrile.

Reaksi :

CH2 = CHCH3 + 3NH3 + 3O2 → HCN + 6H2O

Propena Ammonia Oksigen Asam Sianida Air

HCN merupakan cairan dengan viskositas rendah, bersifat racun, tidak berwarna, dan memiliki bau khas yang menyengat (Kirk & Othmer, 1949). Senyawa ini dikenal dan digunakan sebagai racun selama beberapa dekade (Kirk & Othmer, 1949). Di beberapa negara Amerika, HCN digunakan untuk pengasapan penyakit pada tanaman hingga tahun 1960 (Kirk & Othmer, 1949). Selanjutnya, pemakaian HCN berkembang menjadi bahan baku berbagai senyawa kimia penting (Kirk & Othmer, 1949).

HCN adalah senyawa kimia dasar yang terlibat dalam beberapa reaksi untuk menghasilkan beberapa produk kimia, seperti Adiponitrile yang digunakan untuk memproduksi Nylon, Methyl Methacrylate untuk memproduksi plastik Acrylic bening, sodium sianida untuk memurnikan emas, Triazine sebagai herbisida di bidang pertanian, Methionine sebagai suplemen makanan ternak, Chelating agent untuk pengolahan air, dan sebagainya (Kirk & Othmer, 1949).

2.3 Sifat Bahan Baku

Bahan baku utama yang digunakan dalam proses pembuatan Acrylonitrile adalah propena, ammonia, dan udara, serta air sebagai absorbent dan asam sulfat sebagai pengikat larutan ammonia berlebih untuk memurnikan produk.

Tabel 2.2 Sifat-sifat Bahan Propena

Rumus molekul C3H6

Berat molekul 42 g/mol

Titik lebur − 185,2 °C

Titik didih − 47,6 °C

Panas laten 18.372,6 J/mol

Panas standard reaksi pembentukan 4,88 kkal/mol Konstanta persamaan Antoine A = 13,8782 B = 1.875,25 C = − 22,9101 Konstanta untuk menghitung densitas cairan

(kmol/m3)

A = 1,5245 B = 0,27517 C = 364,76 D = 0,302 Konstanta untuk menghitung viskositas uap

(Pa.s)

A = 8,79E-006 B = 0,232 C = 800 D = 12.000 Konstanta untuk menghitung viskositas

cairan (Pa.s)

A = − 44,83 B = 1.337 C = 5,671

Ammonia

Rumus molekul NH3

Berat molekul 17 g/mol

Titik lebur − 77,73 °C

Titik didih − 33,34 °C

Panas laten 23.351 J/mol

Panas standard reaksi pembentukan − 10,92 kkal/mol

Konstanta Antoine A = 13,8782

B = 1.875,25

C = − 22,9101 Tabel 2.2 Sifat-sifat Bahan (Lanjutan)

Konstanta untuk menghitung densitas cairan (kmol/m3)

A = 3,543 B = 0,25471 C = 405,65 D = 0,2887 Konstanta untuk menghitung viskositas uap

(Pa.s)

A = 4,1855E-008 B = 0,9806 C = 30,8 Konstanta untuk menghitung viskositas

cairan (Pa.s)

A = − 6,743 B = 598,3 C = − 0,7341 D = − 3,69E-027 E = 10

Udara Rumus molekul Oksigen Berat molekul Titik lebur Titik didih Panas laten

Panas standard reaksi pembentukan Konstanta Antoine

Konstanta untuk menghitung viskositas uap (Pa.s)

O2 32 g/mol

− 182,98 °C

− 218,79 °C 6.820,5 J/mol -

A = 13,6835 B = 780,26 C = − 4,1758 A = 8,038E-007 B = 0,60478 C = 70,3

Rumus molekul Nitrogen Berat molekul Titik lebur Titik didih Panas laten

Panas standard reaksi pembentukan Konstanta Antoine

N2 28 g/mol

− 210 °C

− 195,8 °C 5.577,5 J/mol -

A = 13,6835 Tabel 2.2 Sifat-sifat Bahan (Lanjutan)

Konstanta untuk menghitung viskositas uap (Pa.s)

B = 780,26 C = − 4,1758 A = 7,632E-007 B = 0,58823 C = 67,75 Air

Rumus molekul H2O

Berat molekul 18 g/mol

Titik lebur 0 °C

Titik didih 100 °C

Panas laten 40.656,2 J/mol

Panas standard reaksi pembentukan − 57,8 kkal/mol

Konstanta Antoine A = 16,5362

B = 3985,44 C = − 38,9974 Asam Sulfat

Rumus molekul H2SO4

Berat molekul 98 g/mol

Titik lebur 10 oC

Titik didih 338 oC

Panas laten 20.983,5 J/mol

Panas standard reaksi pembentukan − 282,076 kkal/mol Konstanta untuk menghitung tekanan uap A = 14,422

B = − 9.757,7 C = 2,3632 D = 3,27E-019

E = 6 Konstanta untuk menghitung densitas cairan

(kmol/m3)

A = 0,8322 B = 0,19356 C = 925 D = 0,2857 Konstanta untuk menghitung viskositas

cairan (Pa.s)

A = − 179,84 B = 10.694 Tabel 2.2 Sifat-sifat Bahan (Lanjutan)

C = 24,611

Acrylonitrile

Rumus molekul C3H3N

Berat molekul 53 g/mol

Titik lebur − 84 oC

Titik didih 77 oC

Panas laten 32.630,1 J/mol

Panas standard reaksi pembentukan 44,2 kkal/mol

Konstanta Antoine A = 14,2095

B = 3033,10 C = − 34,9326 D = 0,28939 Konstanta untuk menghitung densitas cairan

(kmol/m3)

A = 1,0816 B = 0,2293 C = 535 Konstanta untuk menghitung viskositas uap

(Pa.s)

A = 4,302E-008 B = 0,9114 C = 54,3 Konstanta untuk menghitung viskositas

cairan (Pa.s)

A = − 2,96 B = 473 C = − 1,1632 Asam Sianida

Rumus molekul HCN

Berat molekul 27 g/mol

Titik lebur − 13,24 oC

Titik didih 25,70 oC

Panas laten 26.891,5 J/mol

Panas standard reaksi pembentukan 31,2 kkal/mol

Konstanta Antoine A = 15,4856

B = 3151,53 C = − 8,8383 Konstanta untuk menghitung densitas cairan

(kmol/m3)

A = 1,3413 B = 0,18589 C = 456,65 Tabel 2.2 Sifat-sifat Bahan (Lanjutan)

D = 0,28206 Konstanta untuk menghitung viskositas uap

(Pa.s)

A = 1,278E-008 B = 1,0631 C = 340 Konstanta untuk menghitung viskositas

cairan (Pa.s)

A = − 21,927 B = 1.266,5 C = 1,5927 Ammonium Sulfat

Rumus molekul (NH4)2SO4

Berat molekul 132 g/mol

Titik lebur 495 oC

Titik didih -

Panas laten -

Panas standard reaksi pembentukan − 282,076 kkal/mol Konstanta untuk menghitung densitas

padatan (kmol/m3)

A = 13,85 B = − 0,0014657 Dowtherm J

Panas spesifik pada suhu - 80 oC 1,584 kJ/kg.K Panas spesifik pada - 30 oC 1,688 kJ/kg.K Densitas pada – 30 oC 900 kg/m3

(Sumber : Chemcad 5 Database, 1999; Kirk dan Othmer, 1949; Perry dan Green, 1999; Reklaitis, 1983; Smith, 2001; Speight, 2002; Ulrich, 2004; The Dow Chemical Company; 1997; Wikipedia, 2009)

2.4 Proses Pembuatan Acrylonitrile

Berdasarkan data dari US Patent (1946 – 1962), kebanyakan produk Acrylonitrile diproduksi secara komersil menggunakan proses Acetylene dan proses Propene (Propylene) Ammoxidation (Imai, 1980). Beberapa proses lainnya juga digunakan, seperti proses Ethylene Cyanohydrin, proses Dehydrogenation, dan sebagainya (Kirk dan Othmer, 1949). Hanya saja proses ini tidak begitu berkembang karena biaya produksi yang mahal untuk proses tersebut (Kirk dan Othmer, 1949).

2.4.1 Proses Acetylene

Proses ini berlangsung kontinu dalam fasa uap dengan mereaksikan Acetylene

dan HCN (15 : 1) menggunakan larutan katalis Cuprous Chloride pada temperatur 70 – 100 °C.

Reaksinya adalah :

HC CH + HCN → H2C = CH CN

Acetylene Asam Sianida Acrylonitrile

Kelemahan dari process ini adalah katalis Cuprous Chloride akan dikonversi menjadi Cuprous Cyanide dengan adanya HCN, sehingga katalis tersebut menjadi tidak aktif. Untuk menghindari hal ini dibutuhkan senyawa tambahan, yaitu dengan menambahkan asam klorida (HCl) kedalam larutan katalis untuk mengimbangi efek yang dihasilkan oleh HCN yang tidak bereaksi di dalam reaktor (Kremer & Rowbottom, 1962).

Kondisi reaksi pada proses produksi Acrylonitrile ini juga mendukung terbentuknya beberapa produk samping yang mudah menguap, seperti reaksi antara Acetylene dengan air, HCN, dan HCl akan membentuk Acetaldehyde, Lactonitrile (dari Acetaldehyde dan HCN), Vinyl Chloride, dan Mononinylacetylene. Reaksi akhir selanjutnya pada proses ini akan membentuk Cyanobutadiene, Chloroprene, Divinylacetylene, dan isomer. Senyawa-senyawa ini sangat sulit untuk dipisahkan dari Acrylonitrile. Selain itu, juga dihasilkan produk reaksi berupa senyawa tidak mudah menguap (Tar) yang terdiri dari polimer-polimer campuran senyawa-senyawa yang bereaksi sebelumnya (Kremer & Rowbottom, 1962).

Produk gas hasil reaksi di dalam reaktor berupa Acrylonitrile, produk samping yang mudah menguap, HCN, dan sejumlah besar Acetylene berlebih. Acrylonitrile dan produk samping akan dipisahkan dari Acetylene dengan scrubber menggunakan air sebelum Acetylene disirkulasikan kembali kedalam reaktor. Selanjutnya larutan air dan Acrylonitrile yang mengandung sejumlah senyawa impurities polimer akan dikontakkan dengan steam, sehingga sebagian besar senyawa impurities akan menguap bersama Acrylonitrile dan terpisah dari senyawa impurities berupa Tar (Stehman, 1954). Selanjutnya Acrylonitrile dipisahkan dari impurities yang ikut menguap bersama Acrylonitrile dengan menggunakan absorben

air, sehingga diperoleh larutan Acrylonitrile-air yang selanjutnya dimurnikan pada kolom distilasi (Kremer & Rowbottom, 1962).

Proses ini memiliki banyak kekurangan, di mana proses pemisahan Acrylonitrile dari produk sampingnya sangat sulit untuk dilakukan, sehingga produk Acrylonitrile yang dihasilkan sangat sulit untuk dimurnikan, dan selama proses reaksi banyak produk samping yang tidak diinginkan terbentuk dan menjadi senyawa impurities yang akan mengganggu proses berikutnya dalam pemakaian produk Acrylonitrile yang dihasilkan dari proses ini (Kremer & Rowbottom, 1962). Dalam kasus ini, produk samping yang dihasilkan menjadi masalah utama, karena membutuhkan proses tambahan yang rumit dan biaya produksi yang tinggi, selain itu konversi yang dihasilkan rendah, yaitu sekitar 64% (Goerg, 1954; Koons, 1956).

2.4.2 Proses Propene (Propylene) Ammoxidation

Proses ini dikomersialkan oleh Sohio Company (BP Chemical) dan disebut dengan proses Propene Ammoxidation. Bahan baku berupa propena pada temperatur – 50 °C dan tekanan 0,5 bar dan ammonia pada temperatur – 40 °C dan tekanan 0,5 bar dipanaskan hingga mencapai temperatur, masing-masing 25 °C sebelum diumpankan kedalam reaktor. Selanjutnya bahan baku dioksidasi dalam fasa gas dengan udara pada temperatur 250 °C di dalam sebuah reaktor fluid-bed dengan katalis Bismuth-Molybdenum Oxide (Bi2O3.MoO3) pada temperatur 450 °C dan

tekanan 3,5 bar. Konversi propena dalam reaktor sebesar 98% (Nexant, Inc, 1998). Reaksi yang terjadi adalah :

CH2 = CHCH3 + NH3 +

2

3 _O2 → _{CH2 = CHCN + 3H2O} Propena Ammonia Oksigen Acrylonitrile Air

Untuk memperoleh Acrylonitrile dengan kemurnian yang tinggi dilakukan proses pemisahan dari impuritis-impuritisnya, seperti HCN, Acetonitrile, Acroleine, Succcinic Nitrile, dan uap air dalam beberapa tahap, yaitu dengan distilasi. Proses ini lebih sederhana bila dibandingkan dengan proses lainnya juga proses polimerisasi yang tidak diinginkan dapat dihindarkan dengan menggunakan proses ini dan produk samping yang dihasilkan sangat kecil dan kemurnian Acrylonitrile yang dihasilkan

lebih besar, yaitu sekitar 99,8% (Dimian & Bildea, 2008; Kirk dan Othmer, 1949; Wu, Wang, & Chen, 2002).

2.5 Kriteria Pemilihan Proses

Dari kedua proses pembuatan Acrylonitrile yang ada, maka perbandingan antara proses Acetylene dan proses Propene (Propylene) Ammoxidation dapat dilihat sebagai berikut :

Tabel 2.3 Perbedaan Proses Acetylene dan proses Propene (Propylene) Ammoxidation

Proses Acetylene Proses Propene (Propylene)

Ammoxidation

1) Katalis

2) Konversi umpan 3) Recycle umpan

4) Produk samping

5) Proses pemurnian

Larutan Cuprous Chloride (CuCl) berfasa cair. Katalis ini membutuhkan tambahan larutan HCl untuk mencegah terjadinya reaksi samping yang cukup banyak.

64%.

20% Acetylene yang tidak bereaksi dimurnikan dan diumpankan kembali ke dalam reaktor, karena konversi Acetylene yang rendah, yaitu sekitar 30%.

Produk samping yang dihasilkan lebih banyak, karena reaksi samping yang terjadi juga banyak.

Proses pemurnian yang dilakukan lebih banyak dan sulit, seperti adanya proses pemurnian

Bismuth-Molybdenum Oxide (Bi2O3.MoO3) berfasa padat. Tidak membutuhkan perlakuan tambahan terhadap katalis, karena reaksi samping tidak begitu banyak.

98%.

Tidak ada, karena sebagian besar propena telah terkonversi dan recycle umpan membutuhkan biaya tambahan untuk pemurnian umpan yang akan di-recycle.

Produk samping yang dihasilkan tidak begitu banyak, yaitu HCN, Acetonitrile, Acroleine, Succcinic Nitrile, dan uap air dalam persentase yang tidak begitu besar, sehingga bisa diabaikan. Tahap pemurnian tidak begitu banyak dan lebih sederhana, karena perbedaan titik didih

umpan yang akan di-recycle dan produk yang dihasilkan.

produk dan impurities cukup besar, sehingga lebih mudah dipisahkan dan persentase impurities tidak begitu besar. (Sumber : Dimian & Bildea, 2008; Goerg, 1954; Koons, 1956; Kirk dan Othmer, 1949; Kremer & Rowbottom, 1962; Nexant, Inc, 1998; Wu, Wang, & Chen, 2002)

Berdasarkan tabel 2.3 di atas, maka proses pembuatan Acrylonitrile yang dipilih adalah proses Propene (Propylene) Ammoxidation, karena secara keseluruhan proses ini lebih sederhana dibandingkan dengan proses Acetylene.

2.6 Deskripsi Proses

Pembuatan Acrylonitrile dari propena dengan proses Ammoxidation dilakukan dalam beberapa tahap, tahapan tersebut adalah:

1. Tahap Persiapan Bahan baku

Bahan baku yang digunakan dalam proses produksi Acrylonitrile adalah gas propena, ammonia, dan udara (oksigen). Propena pada tangki penyimpanan (TT-101) yang berada pada fasa cair dengan kondisi tekanan 0,5 bar dan temperatur – 50 °C. Begitu juga dengan Ammonia pada tangki penyimpanan (TT-102) yang berada dalam fasa cair dengan tekanan 0,5 bar dan temperatur – 40 °C. Temperatur penyimpanan propena dan Ammonia dijaga dengan memberikan serangkaian refrigerasi pada tangki penyimpanan kedua bahan baku tersebut.

Selanjutnya, propena cair pada temperatur – 40 °C dan tekanan 0,5 bar dipompakan dengan pompa (J-101) ke Heater (E-211) hingga mencapai temperatur 25 °C dan berubah fasa menjadi gas sebelum diumpankan kedalam reaktor (R-201). Begitu juga dengan Ammonia pada temperatur – 30 °C dan tekanan 0,5 bar dipompakan dengan pompa (J-102) ke Heater (E-212) hingga temperatur 25 °C dan berubah fasa menjadi gas sebelum diumpankan ke reaktor (R-201).

Udara (21% oksigen) pada kondisi temperatur 25 °C dan tekanan 1 bar dialirkan melewati kompresor (JC-103) dan dipanaskan dengan Heater (E-213) hingga udara mencapai tekanan 3,5 bar dan temperatur 250 °C.

2. Tahap Reaksi

Acrylonitrile dihasilkan melalui reaksi oksidasi langsung antara propena, ammonia, dan udara (oksigen) dengan katalis Bismuth-Molybdenum Oxide (Bi2O3.MoO3). Reaksi berlangsung secara eksotermik pada fasa gas di dalam

reaktor Fluidized Bed pada temeperatur 450 ° dan tekanan 3,5 bar C.

Dalam reaktor (R-201), umpan propena dan ammonia yang berfasa gas, masing-masing pada temperatur 25 °C dan tekanan 3,5 bar dikontakkan dengan udara pada temperatur 250 °C dan tekanan 3,5 bar. Reaksi yang terjadi dalam reaktor dapat dituliskan sebagai berikut :

Reaksi Utama :

C3H6_{( )g} + NH3_{( )g} + 3₂O2_{( )g} → C3H3N_{( )g} + 3H2O_{( )g}

Propena Ammonia Oksigen Acrylonitrile Air Reaksi Samping :

C3H6_{( )g} + 3NH3_{( )g} + 3O2_{( )g} → 3HCN_{( )g} + 6H2O_{( )g}

Propena Ammonia Oksigen Asam Sianida Air

Konversi propena dalam reaktor adalah 98% dengan yield sebesar 82%. Campuran gas hasil reaksi dari reaktor (R-201) pada temperatur 450 °C, selanjutnya dikontakkan dengan BFW di dalam HE (E-201) untuk menurunkan temperatur gas hasil reaksi menjadi 128 °C dan keluaran HE (E-201) akan menghasilkan Saturated Steam 254 oC, 42,534 bar yang digunakan untuk proses pemanasan alat proses di dalam pabrik. Selanjutnya, gas hasil reaksi temperaturnya diturunkan kembali menjadi 28 °C dan berubah fasa menjadi cair dengan Cooler (E-101) menggunakan air pendingin pada 28 °C. Campuran gas pada temperatur 28 °C tersebut dialirkan ke kolom absorbsi. Tekanan operasi pada kolom absorbsi adalah pada 1,1 bar.

3. Tahap Pemisahan dan Pemurnian Produk A. Kolom Absorbsi (T-301)

Campuran cairan dan gas hasil reaksi dari ekspander (JE-201) selanjutnya dialirkan ke bagian bawah kolom absorbsi (T-301) dan air akan dialirkan dari bagian atas kolom absorbsi sebagai absorben. Pada kolom absorbsi (T-301), diinginkan pemisahan sebagian besar propena dan nitrogen dari Crude Acrylonitrile. Sebagian besar gas Acrylonitrile, ammonia, dan HCN akan terlarut dan diserap oleh air, sedangkan gas-gas yang tidak terserap oleh air, yaitu nitrogen dan propena akan keluar pada bagian atas kolom absorbsi (T-301) dan dialirkan menggunakan Blower (G-301) sebagai off-gas pada temperatur 28 °C.

Selanjutnya, produk bottom kolom absorbsi (T-301) dialirkan menggunakan pompa (J-301) kedalam reaktor Mixed Flow (R-301) untuk mencampurkan produk bottom dari kolom absorbsi (T-301) dengan larutan asam sulfat (H2SO4) 40% yang dipompakan dengan pompa (J-302) dari

tangki penyimpanan H2SO4 40% (TT- 103) pada temperatur 25 °C agar

Ammonia berlebih yang ada di dalam produk dapat dipisahkan, setelah H2SO4

dan Ammonia bereaksi membentuk senyawa ammonium sulfat [(NH4)2SO4].

Senyawa (NH4)2SO4 akan terpisah dari produk setelah melewati proses

pemurnian pada kolom distilasi. Reaksi :

H2SO4_{( )l} + 2NH3_{( )g} → (NH4)2SO4_{( )s}

Asam Sulfat Ammonia Ammonium Sulfat B. Distilasi (T-311)

Produk dari reaktor Mixed Flow (R-301), berupa HCN, Acrylonitrile, air, dan senyawa (NH4)2SO4 pada temperatur 50 °C, selanjutnya dialirkan ke

Heater (E-214) untuk dipanaskan sebelum diumpankan ke kolom distilasi (T-311) menggunakan pompa (J-303) untuk memisahkan produk Acrylonitrile dan HCN dari air dan senyawa impurities dengan tekanan operasi sebesar 1,1 bar.

Gas yang keluar dari bagian atas kolom distilasi didinginkan dengan kondensor (E-102) menggunakan air pendingin pada temperatur 28 °C dan

ditampung pada Reflux Drum (D-301). Selanjutnya, distilat dari Reflux Drum (D-301) dialirkan ke Splitter (SP-301) untuk membagi aliran produk distilat. Sebagian produk distilat akan dialirkan ke kolom distilasi (T-312) menggunakan pompa (J-305) dan sebagian lagi di-reflux ke kolom distilasi (T-311) menggunakan pompa (J-304) dengan reflux ratio 1,5. Produk bottom dialirkan menggunakan pompa (J-306) ke Reboiler parsial (E-215) untuk dididihkan. Sebagian produk bottom akan diumpankan kembali ke kolom distilasi (T-311) dan sebagian lagi dialirkan ke Cooler (E-104) menggunakan air pendingin 28 °C untuk menurunkan temperaturnya menjadi 30 °C sebelum dialirkan dengan pompa (J-307) ke pengolahan limbah cair.

C. Kolom Distilasi (T-312)

Distilat dari kolom distilasi 311) dialirkan ke kolom distilasi (T-312) untuk memurnikan produk samping, yaitu HCN dari Crude Acrylonitrile dengan tekanan operasi sebesar 1,1 bar. Gas yang keluar dari bagian atas kolom distilasi akan didinginkan dengan kondensor (E-105) menggunakan air pendingin pada temperatur 28 °C dan ditampung pada Reflux Drum (D-302). Selanjutnya, distilat dari Reflux Drum (D-302) dialirkan ke splitter (SP-302) untuk membagi aliran distilat. Sebagian produk distilat, yaitu HCN, Acrylonitrile, propena, dan air dialirkan ke tangki penyimpanan produk HCN (TT-302) menggunakan pompa (J-309). Sebagian lagi di-reflux ke kolom distilasi (T-312) menggunakan pompa (J-308) dengan reflux ratio 1,5. Produk bottom, yaitu berupa Crude Acrylonitrile dialirkan ke Reboiler parsial (E-216) menggunakan pompa (J-310) untuk dididihkan dan diumpankan kembali ke kolom distilasi (T-312) dan sebagian lagi dipompakan dengan pompa (J-311) ke kolom distilasi (T-313).

Distilat pada kolom distilasi (T-312), terdiri dari propena, HCN, Acrylonitrile, dan uap air. Produk bottom, terdiri dari propena, HCN, Acrylonitrile, dan air.

D. Kolom Distilasi (T-313)

Produk bottom dari kolom distilasi (T-312), berupa Crude Acrylonitrile akan dimurnikan di kolom distilasi (T-313) untuk memisahkan Acrylonitrile dari heavy impurities-nya dengan tekanan operasi 1,1 bar. Gas yang keluar dari bagian atas kolom distilasi akan didinginkan dengan kondensor (E-106) menggunakan air pada temperatur 28 °C dan ditampung pada Reflux Drum (D-303). Selanjutnya, distilat dari Reflux Drum (D-303) dialirkan ke Splitter (SP-303) untuk membagi aliran distilat. Sebagian produk distilat, yaitu Acrylonitrile, propena, HCN, dan air dialirkan ke tangki penyimpanan produk Acrylonitrile (TT-301) menggunakan pompa (J-313). Sebagian lagi di-reflux ke kolom distilasi (T-312) menggunakan pompa (J-312) dengan reflux ratio 1,5. Produk bottom dialirkan ke Reboiler parsial (E-217) menggunakan pompa (J-314) untuk dididihkan dan diumpankan kembali ke kolom distilasi (T-313). Sebagian lagi aliran lagi, dialirkan ke Cooler (E-108) menggunakan air 28 °C untuk didinginkan hingga temperatur 25 °C sebelum dialirkan ke pengolahan limbah cair dengan pompa (J-315).

Distilat pada kolom distilasi (T-313), terdiri dari propena, HCN, Acrylonitrile, dan air. Produk bottom, terdiri dari Acrylonitrile dan air.

4. Tahap Finishing

Tahap ini adalah tahap penyimpanan produk setelah selesai dari tahap pemurnian. Produk Acrylonitrile yang diperoleh sebagai distilat kolom distilasi (T-313) sebelum disimpan pada tangki penyimpanan (T-302), terlebih dahulu temperaturnya diturunkan menjadi 25 °C dengan Cooler (E-107) menggunakan air 28 °C dan selanjutnya Acrylonitrile dialirkan ke tangki penyimpanan (TT-301) menggunakan pompa (J-313).

Produk samping, yaitu asam sianida (HCN) yang merupakan distilat kolom distilasi (T-312), dialirkan ke tangki penyimpanan (TT-302) menggunakan pompa (J-309). Kondisi penyimpanan HCN adalah pada temperatur 25 °C,

sehingga terlebih dahulu temperaturnya diturunkan menjadi 25 °C dengan Cooler (E-301).

Udara

Off-Gas

Ke Unit Pengolahan Air Limbah

Air Pendingin Keluar (68 oC) Kondensat (254 oC) Dowtherm J Air Proses E-215 E-216 D-301 E-217 E-106 J-304 J-308 J-312

Saturated Steam 4253,4 kPa, 254 oC

Dowtherm J Bekas Air Pendingin 28 0C

1 2 3 4 5 6 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 21 22 23 24 25 26 27 28 29 31 32 34 35 36 37 38 40 41 42 43 44 30 FC 7 20 D-302 33 FC D-303 39 TT-103 J-302 J-102 J-101 JC-101 E-213 E-211 E-212 R-201 E-201 J-201 G-301 E-101 J-301 T-301 J-303 E-214 T-311 E-102 SP-301 J-306 E-104 J-307 J-305 E-103 E-105 T-312 SP-302 J-310 J-311 E-109 J-309 T-313 SP-303 J-314 J-315 E-107 J-313 E-108 FC FC PC TC TC TC TC TC TC TC TC TC TC TC TC TC TC TC TC TC PI FC FC PC FC PI PI FC FC LC FC FC PI PI FC FC LC FC PI PI FC FC FC L C FC

Saturated Steam 6041,5 kPa, 276 oC

TT-102 TT-101 LI TC TC LI LI PI TT-101 TC LC LC R-301 TC TT-302 TT-301 LI LI R-201 No. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20. 21. 22. Kode TT-101 TT-102 TT-103 J-101 J-102 J-302 JC-101 E-211 E-212 E-213 R-201 E-201 E-101 J-201 G-301 J-301 T-301 R-301 J-303 E-214 E-102 D-301 Keterangan

Tangki Penyimpanan Propena Tangki Penyimpanan Ammonia Tangki Penyimpanan Asam Sulfat Pompa Pompa Pompa Kompresor Heater Heater Heater

Reaktor Fluidized Bed

Waste Heat Boiler (WHB) Cooler

Pompa

Blower

Pompa Kolom Absorpsi Reaktor Mixed Flow Pompa Heater Kondensor Reflux Drum No. 28. 29. 30. 31. 32. 33. 34. 35. 36. 37. 38. 39. 40. 41. 42. 43. 44. 45. 46. 47. 48. 49. Kode E-104 J-307 J-305 E-103 T-312 E-105 D-302 SP-302 J-308 J-310 E-216 J-311 J-309 T-313 E-106 D-303 SP-303 J-312 J-313 J-314 E-217 J-315 Keterangan Cooler Pompa Pompa Cooler Kolom Distilasi Kondensor Reflux Drum Splitter Pompa Pompa Reboiler Pompa Pompa Kolom Distilasi Kondensor Reflux Drum Splitter Pompa Pompa Pompa Reboiler Pompa

BAB III

NERACA MASSA

Dari perhitungan neraca massa dengan basis 1000 mol/jam Propena didapatkan produk Acrylonitrile sebanyak 6,2061 kg/jam, sehingga faktor pengali (scale up) untuk memproduksi 7000 ton/tahun Acrylonitrile adalah :

Basis perhitungan : 1 jam operasi Waktu bekerja / tahun : 330 hari Satuan operasi : kg/jam

Kapasitas produksi = 7.000 ton/tahun

Kapasitas tiap jam =

ton 1 kg 1000 jam 24 hari 1 hari 330 tahun 1 tahun ton

7000 × × ×

= 883,8383 jam

kg

Faktor scale-up =

kg/jam 2061 , 6 kg/jam 8383 ,

883 _{= 142,4139}

3.1 Reaktor Fluidized Bed (R-201)

Tabel 3.1 Neraca Massa Reaktor Fluidized Bed (R-201)

Komponen

Alur Masuk Alur Keluar

Alur 1 Alur 2 Alur 3 Alur 7

F (kg/jam) F (kg/jam) F (kg/jam) F (kg/jam)

N2 _{- - 29.926,8518 29.926,8518}

O2 _{- - 9.091,7018 -}

C3H6 _{5.981,3828 - - 119,6277}

NH3 _{- 2.905,2431 - 532,6279}

HCN _{- - - 2.034,8664}

C3H3N _{- - - 6.065,5209}

H2O _{- - - 8.893,1199}

H2SO4 _{- - - -}

(NH4)2SO4 _{- - - -}

3.2 Kolom Absorbsi (T-301)

Tabel 3.2 Neraca Massa Kolom Absorbsi (T-301)

Komponen

Alur Masuk Alur Keluar

Alur 7 Alur 10 Alur 11 Alur 12

F (kg/jam) F (kg/jam) F (kg/jam) F (kg/jam)

N2 _{29.926,8518 - 29.926,8518 -}

O2 _{- - - -}

C3H6 _{119,6277 - 119,6277 -}

NH3 _{532,6279 - - 532,6279}

HCN _{2.034,8664 - - 2.034,8664}

C3H3N _{6.065,5209 - 94,7039 5.970,8169}

H2O _{8.893,1199 8.625,8291 - 17.518,9490}

H2SO4 _{- - - -}

(NH4)2SO4 _{- - - -}

Total 28.115,0750 28.115,0750

3.3 Reaktor Mixed Flow (R-301)

Tabel 3.3 Neraca Massa Reaktor Mixed Flow (R-301)

Komponen

Alur Masuk Alur Keluar

Alur 12 Alur 13 Alur 14

F (kg/jam) F (kg/jam) F (kg/jam)

N2 _{- - -}

O2 _{- - -}

C3H6 _{- - -}

NH3 _{532,6279 - -}

HCN _{2.034,8664 - 2.034,8664}

C3H3N _{5.970,8169 - 5.970,8169}

H2O _{17.518,9490 2.302,8324 19.821,7813}

H2SO4 _{- 1.535,2216 -}

(NH4)2SO4 _{- - 2.067,8495}

3.4 Kolom Distilasi (T-311)

Tabel 3.4 Neraca Massa Kolom Distilasi (T-311)

Komponen

Alur Masuk Alur Keluar

Alur 15 (F) Alur 20 (D) Alur 24 (B) F (kg/jam) F (kg/jam) F (kg/jam)

N2 _{- - -}

O2 _{- - -}

C3H6 _{- - -}

NH3 _{- - -}

HCN _{2.034,8664 85,5016 1.949,3648}

C3H3N _{5.970,8169 886,7537 5.084,0632}

H2O _{19.821,7813 4,9014 19.816,8800}

H2SO4 _{- - -}

(NH4)2SO4 _{2.067,8495 - 2.067,8495}

Total _{29.895,3142 29.895,3142}

3.5 Kondensor (E-102)

Tabel 3.5 Neraca Massa Kondensor (E-102)

Komponen

Alur Masuk Alur Keluar

Alur 16 (Vd) Alur 19 (Ld) Alur 20 (D) F (kg/jam) F (kg/jam) F (kg/jam)

N2 _{- - -}

O2 _{- - -}

C3H6 _{- - -}

NH3 _{- - -}

HCN _{2.650,5491 2.565,0475 85,5016}

C3H3N _{27.489,3646 26.602,6109 886,7537}

H2O _{151,9423 147,0409 4,9014}

H2SO4 _{- - -}

(NH4)2SO4 _{- - -}

3.6 Reboiler (E-215)

Tabel 3.6 Neraca Massa Reboiler (E-215)

Komponen

Alur Masuk Alur Keluar

Alur 22 (Lb) Alur 23 (Vb) Alur 24 (B) F (kg/jam) F (kg/jam) F (kg/jam)

N2 _{- - -}

O2 _{- - -}

C3H6 _{- - -}

NH3 _{- - -}

HCN _{1.971,4948 22,1300 1.949,3648}

C3H3N _{5.141,7796 57,7163 5.084,0632}

H2O _{20.041,8491 224,9691 19.816,8800}

H2SO4 _{- - -}

(NH4)2SO4 _{2.091,3245 23,4751 2.067,8495}

Total _{29,246.4480 29,246.4480}

3.7 Kolom Distilasi (T-312)

Tabel 3.7 Neraca Massa Kolom Distilasi (T-312)

Komponen

Alur Masuk Alur Keluar

Alur 21 (F) Alur 30 (D) Alur 34 (B) F (kg/jam) F (kg/jam) F (kg/jam)

N2 _{- - -}

O2 _{- - -}

C3H6 _{- - -}

NH3 _{- - -}

HCN _{85,5016 85,0834 0,4182}

C3H3N _{886,7537 0,0167 886,7370}

H2O _{4,9014 0,1080 4,7934}

H2SO4 _{- - -}

(NH4)2SO4 _{- - -}

3.8 Kondensor (E-105)

Tabel 3.8 Neraca Massa Kondensor (E-105)

Komponen

Alur Masuk Alur Keluar

Alur 26 (Vd) Alur 29 (Ld) Alur 30 (D) F (kg/jam) F (kg/jam) F (kg/jam)

N2 _{- - -}

O2 _{- - -}

C3H6 _{- - -}

NH3 _{- - -}

HCN _{212,7085 127,6251 85,0834}

C3H3N _{0,0418 0,0251 0,0167}

H2O _{0,2700 0,1620 0,1080}

H2SO4 _{- - -}

(NH4)2SO4 _{- - -}

Total _{213,0203 213,0203}

3.9 Reboiler (E-216)

Tabel 3.9 Neraca Massa Reboiler (E-216)

Komponen

Alur Masuk Alur Keluar

Alur 32 (Lb) Alur 33 (Vb) Alur 34 (B) F (kg/jam) F (kg/jam) F (kg/jam)

N2 _{- - -}

O2 _{- - -}

C3H6 _{- - -}

NH3 _{- - -}

HCN _{0,6122 0,1940 0,4182}

C3H3N _{1.298,1829 411,4460 886,7370}

H2O _{7,0175 2,2241 4,7934}

H2SO4 _{- - -}

(NH4)2SO4 _{- - -}

3.10 Kolom Distilasi (T-313)

Tabel 3.13 Neraca Massa Kolom Distilasi (T-313)

Komponen

Alur Masuk Alur Keluar

Alur 34 (F) Alur 39 (D) Alur 43 (B) F (kg/jam) F (kg/jam) F (kg/jam)

N2 _{- - -}

O2 _{- - -}

C3H6 _{- - -}

NH3 _{- - -}

HCN _{0,4182 0,4182 -}

C3H3N _{886,7370 883,0896 3,6466}

H2O _{4,7934 0,3306 4,4714}

H2SO4 _{- - -}

(NH4)2SO4 _{- - -}

Total _{891.9485 891.9485}

3.11 Kondensor (E-106)

Tabel 3.14 Neraca Massa Kondensor (E-106)

Komponen

Alur Masuk Alur Keluar

Alur 35 (Vd) Alur 38 (Ld) Alur 39 (D) F (kg/jam) F (kg/jam) F (kg/jam)

N2 _{- - -}

O2 _{- - -}

C3H6 _{- - -}

NH3 _{- - -}

HCN _{1,0455 0,6273 0,4182}

C3H3N _{2.207,7241 1.324,6344 883,0896}

H2O _{0,8264 0,4959 0,3306}

H2SO4 _{- - -}

(NH4)2SO4 _{- - -}

3.12 Reboiler (E-217)

Tabel 3.16 Neraca Massa Reboiler (E-217)

Komponen

Alur Masuk Alur Keluar

Alur 41 (Lb) Alur 42 (Vb) Alur 43 (B) F (kg/jam) F (kg/jam) F (kg/jam)

N2 _{- - -}

O2 _{- - -}

C3H6 _{- - -}

NH3 _{- - -}

HCN _{- - -}

C3H3N _{483,4616 479,8150 3,6466}

H2O _{592,8110 588,3396 4,4714}

H2SO4 _{- - -}

(NH4)2SO4 _{- - -}

BAB IV

NERACA ENERGI

Basis perhitungan : 1 jam operasi Satuan operasi : kJ/jam Temperatur basis : 25 oC

4.1 Heater (E-211)

Tabel 4.1 Neraca Energi pada Heater (E-211)

Alur masuk (kJ/jam) Alur keluar (kJ/jam)

Umpan _{-1.046.115,7823} -

Produk - _{2.616.513,1675}

Air pemanas _{3.662.628,9498} -

Total _{2.616.513,1675 2.616.513,1675}

4.2 Heater (E-212)

Tabel 4.2 Neraca Energi pada Heater (E-212)

Alur masuk (kJ/jam) Alur keluar (kJ/jam)

Umpan _{-911.627,0732} -

Produk _{- 3.990.607,6859}

Air pemanas _911.627.0732 -

Total _{3.990.607,6859 3.990.607,6859}

4.3 Heater (E-213)

Alur masuk (kJ/jam) Alur keluar (kJ/jam)

Umpan ₀ -

Produk - _{8.996.912,9641}

Air pemanas _{8.996.912,9641} -

Total _{8.996.912,9641 8.996.912,9641}

4.4 Reaktor Fluidized Bed (R-201)

Tabel 4.4 Neraca Energi pada Reaktor Fluidized Bed (R-201)

Alur masuk (kJ/jam) Alur keluar (kJ/jam)

Umpan 15.604.033,8176 -

Produk - 27.236.450,4878

ΔHr - - 82.656.354,7174

Refrigerant pendingin _{-71.023.938,0472} -

Total _{- 55.419.904,2296 - 55.419.904,2296}

4.5 Waste Heat Boiler (E-201)

Tabel 4.5 Neraca Energi pada Waste Heat Boiler (E-201) Alur masuk (kJ/jam) Alur keluar (kJ/jam)

Umpan _{27.236.450,4878} -

Produk - _{6.205.185,2399}

Air pendingin - 21.031.265,2479

Total _{27.236.450,4878 27.236.450,4878}

4.6 Cooler (E-101)

Alur masuk (kJ/jam) Alur keluar (kJ/jam)

Umpan _{6.205.185,2399} -

Produk - ₀

Air pendingin - _{6.205.185,2399}

Total _{6.205.185,2399 6.205.185,2399}

4.7 Kolom Absorpsi (T-301)

Tabel 4.7 Neraca Energi pada Kolom Absorpsi (T-301)

Alur masuk (kJ/jam) Alur keluar (kJ/jam)

Umpan ₀ -

Produk - ₀

ΔHr ₀

Air pendingin ₀

Total _{0 0}

4.8 Reaktor Mixed Flow (R-301)

Tabel 4.8 Neraca Energi pada Reaktor Mixed Flow (R-301) Alur masuk (kJ/jam) Alur keluar (kJ/jam)

Umpan _273.326,7885 -

Produk - _{4.606.090,8819}

ΔHr - _{-4.557.591,9023}

Air pendingin _{-224.827,8089} -

Total _{48.498,9795 48.498,9795}

4.9 Heater (E-214)

Alur masuk (kJ/jam) Alur keluar (kJ/jam)

Umpan _{4.606.090,8819} -

Produk - _{9.885.810,2817}

Air pemanas _{5.279.719,3998} -

Total _{9.885.810,2817 9.885.810,2817}

4.10 Destilasi (T-311) 4.10.1 Kondensor (E-102)

Tabel 4.10 Neraca Energi pada Kondensor (E-102)

Alur masuk (kJ/jam) Alur keluar (kJ/jam)

Umpan _{4.681.459,0903} -

Produk - _{3.759.377,5389}

Air pendingin - _922,081.5514

Total _{4.681.459,0903 4.681.459,0903}

4.10.2 Reboiler (E-108)

Tabel 4.11 Neraca Energi pada Reboiler 1 (E-108)

Alur masuk (kJ/jam) Alur keluar (kJ/jam)

Umpan _{6.197.456,1603} -

Produk - _{6.249.344,3265}

Air pemanas _51.888,1662 -

Total _{6.249.344,3265 6.249.344,3265}

4.11 Cooler (E-103)

Alur masuk (kJ/jam) Alur keluar (kJ/jam)

Umpan _121.270,2432 -

Produk - _89.810,2910

Air pendingin - _31.459,9522

Total _{121.270,2432 121.270,2432}

4.12 Cooler (E-104)

Tabel 4.13 Neraca Energi pada Cooler (E-104)

Alur masuk (kJ/jam) Alur keluar (kJ/jam)

Umpan _{6.179.195,626} -

Produk - _{5.677.041,9621}

Air pendingin - _31.459,9522

Total _{6.179.195,6260 6.179.195,6260}

4.13 Destilasi (T-312) 4.13.1 Kondensor (E-105)

Tabel 4.14 Neraca Energi pada Kondensor (E-105)

Alur masuk (kJ/jam) Alur keluar (kJ/jam)

Umpan _11.230,564 -

Produk - _1.222,0375

Air pendingin - _10.008,5265

Total _{11.230,564 11.230,564}

4.13.2 Reboiler (E-216)

Alur masuk (kJ/jam) Alur keluar (kJ/jam)

Umpan _124.905,6477 -

Produk - _182.127,4956

Air pemanas _57.221,8478 -

Total _{182.127,4956 182.127,4956}

4.14 Cooler (E-107)

Tabel 4.16 Neraca Energi pada Cooler (E-107)

Alur masuk (kJ/jam) Alur keluar (kJ/jam)

Umpan _122.524,5342 -

Produk - ₀

Air pendingin - _122.524,5342

Total _{122.524,5342 122.524,5342}

4.15 Destilasi (T-313) 4.15.1 Kondensor (E-106)

Tabel 4.17 Neraca Energi pada Kondensor (E-106)

Alur masuk (kJ/jam) Alur keluar (kJ/jam)

Umpan _307.127,5874 -

Produk - _306.311,3355

Air pendingin - _816,2518

Total _{307.127,5874 307.127,5874}

4.15.2 Reboiler (E-217)

Alur masuk (kJ/jam) Alur keluar (kJ/jam)

Umpan _173.418,5872 -

Produk - _225.735,7527

Air pemanas _52.317,1655 -

Total _{225.735,7527 225.735,7527}

4.16 Cooler (E-109)

Tabel 4.19 Neraca Energi pada Cooler (E-109)

Alur masuk (kJ/jam) Alur keluar (kJ/jam)

Umpan _488,8150 -

Produk - ₀

Refrigerant pendingin - _488,8150

Total _{488,8150 488,8150}

4.17 Cooler (E-108)

Tabel 4.20 Neraca Energi pada Cooler (E-108)

Alur masuk (kJ/jam) Alur keluar (kJ/jam)

Umpan _1.702,6516 -

Produk - _149,3569

Refrigerant pendingin - _1.553,2946

4.18 Cooler pada Tangki Penyimpanan Propena (TT-101)

Tabel 4.21 Neraca Energi pada Cooler Tangki Penyimpanan Propena (TT-101) Alur masuk (kJ/jam) Alur keluar (kJ/jam)

Umpan _{- 918.011,9622} -

Produk - _{-1.046.115,7823}

Refrigerant pendingin - _128.103,8201

Total _{- 918.011,9622 - 918.011,9622}

4.19 Cooler pada Tangki Penyimpanan Ammonia (TT-102)

Tabel 4.22 Neraca Energi pada Cooler Tangki Penyimpanan Ammonia (TT-102) Alur masuk (kJ/jam) Alur keluar (kJ/jam)

Umpan _{-815.836,6079} -

Produk - _{-911.627,0732}

Refrigerant pendingin - _95.790,4653

BAB V

SPESIFIKASI PERALATAN

5.1 Tangki Penyimpanan Ammonia (TT-101)

Fungsi : menyimpan Amonia untuk kebutuhan 10 hari Bentuk : Silinder vertikal dengan alas dan tutup elipsoidal Bahan konstruksi : Carbon Stels SA- 285 Grade C

Jumlah : 1 unit Kapasitas : 564,158 m3

Kondisi operasi : Temperatur : -40°C Tekanan : 0,5 bar

Ukuran : Silinder : - Diameter : 7,975 m - Tinggi : 9,96 m - Tebal : 1/4 in Tutup : - Diameter : 7,975 m

- Tinggi : 1,994 m - Tebal : 1/4 in

5.2 Pompa (J-101)

Fungsi : memompa Ammonia ke Heater 1 (E-211) Jenis : Pompa resiprocating

Jumlah : 1 unit

Bahan konstruksi : Commercial Steel Kapasitas : 8,6247 gpm Daya motor : 3/4 hp

5.3 Heater (E-211)

Fungsi : menaikkan temperatur Amonia sebelum dimasukkan ke Reaktor (R-201)

Jenis : Double Pipe Heat Exchanger Bahan konstruksi : Carbon Steel

Jumlah : 1 unit

Kapasitas : 532,5279 kg/jam Ukuran tube : 2 × 1¼ in IPS Panjang hairpin : 12 ft

5.4 Tangki Penyimpana Propena (TT-102)

Fungsi : menyimpan Propena untuk kebutuhan 10 hari Bentuk : Silinder vertikal dengan alas dan tutup elipsoidal Bahan konstruksi : Carbon Stels SA- 285 Grade C

Jumlah : 1 unit Kapasitas : 129,8457 m3

Kondisi operasi : Temperatur : - 50°C Tekanan : 0,5 bar

Ukuran : Silinder : - Diameter : 4,8876 m - Tinggi : 6,1095 m - Tebal : 1/4 in Tutup : - Diameter : 4,8876 m

- Tinggi : 1,2219 m - Tebal : 1/4 in

5.5 Pompa (J-102)

Fungsi : memompa Propena ke Heater 1 (E-212) Jenis : Pompa resiprocating

Jumlah : 1 unit

Bahan konstruksi : Commercial Steel Kapasitas : 1,9851 gpm Daya motor : 1 hp

5.6 Heater (E-212)

Fungsi : menaikkan temperatur Propena sebelum dimasukkan ke Reaktor (R-201)

Jenis : Double Pipe Heat Exchanger Bahan konstruksi : Carbon Steel

Jumlah : 1 unit

Kapasitas : 119,6277 kg/jam Ukuran tube : 2 × 1¼ in IPS Panjang hairpin : 12 ft

5.7 Tangki Asam Sulfat (TT-103)

Fungsi : menyimpan Asam Sulfat untuk kebutuhan 10 hari Bentuk : Silinder vertikal dengan alas dan tutup elipsoidal Bahan konstruksi : Carbon Stels SA- 285 Grade C

Jumlah : 1 unit Kapasitas : 241,0816 m3

Kondisi operasi : Temperatur : 20 °C Tekanan : 0,5 bar

Ukuran : Silinder : - Diameter : 6,0072 m - Tinggi : 7,5090 m - Tebal : 1/2 in Tutup : - Diameter : 6,0072 m

- Tinggi : 1,5018 m - Tebal : 1/2 in

5.8 Pompa (J-302)

Fungsi : memompa Asam Sulfat ke Absorber (T-301)

Jenis : Pompa sentrifugal

Jumlah : 1 unit

Bahan konstruksi : Commercial Steel Kapasitas : 39,4172 gpm Daya motor : 1/4 hp

5.9 Kompresor (J-103)

Fungsi : menaikkan tekanan Udara sebelum dicampur ke Reaktor (R-201)

Jenis : Centrifugal compressor Bahan konstruksi : Carbon steel

Tekanan masuk : 0,5 bar Tekanan keluar : 3,5bar

Kapasitas : 30.410,377 m3/jam Daya motor : 90 hp

Jumlah : 1 unit

5.10 Heater (E-213)

Fungsi : menaikkan temperatur udara sebelum dialirkan ke Reaktor (R-201)

Jenis : 2 – 4 shell and tube exchanger Bahan konstruksi : Carbon Steel

Jumlah : 1 unit

Kapasitas : 29.926,852 kg/jam Diameter tube : 1 in

Jenis tube : 18 BWG

Panjang tube : 16 ft

Pitch (PT) : 1 1/4 in square pitch

Jumlah tube : 128 Diameter shell : 19¼ in

5.11 Reaktor Fluidized Bed (R-201)

Fungsi : tempat berlangsungnya reaksi oksidasi terhadap Ammonia dan Propena hingga terbentuknya Acrylonitrile.

Bentuk : silinder vertikal dengan tutup dan alas ellipsoidal Bahan konstruksi : Low Alloy Steel SA –301 Grade B

Jumlah : 1 unit

• Temperatur masuk : 450 oC Kondisi operasi :

• Temperatur keluar : 450 oC • Tekanan operasi : 3,5 bar

a. Silinder Spesifikasi :

• Diameter : 4,8339 m • Tinggi : 38,6712 m

• Tebal : ¾ in

b. Tutup

• Diameter : 4,8339 m • Tinggi : 1,2085 m • Tebal : ¾ in c. Bed

• Diameter : 4,8339 m • Tinggi : 6,0473 m • Volume : 66,535 m3 d. Katalis

• Jenis : Bismuth-Molybdenum Oxide (Bi2O3.MoO3)

• Bentuk : Spherical • Diameter : 5,1 μ • Massa katalis : 166.337,5

2. Biaya asuransi karyawan.

Premi asuransi = Rp. 351.000,-/tenaga kerja (Sumber : PT. Prudential Life Assurance, 2007)

Maka biaya asuransi karyawan = 144 orang × Rp. 351.000,-/orang = Rp. 50.544.000,-

Total biaya asuransi = Rp 1.282.144.593,-

K. Pajak Bumi dan Bangunan

Pajak Bumi dan Bangunan (PBB) adalah Rp. 1.959.000.000,-

Jadi Total Biaya Tetap (Fixed Cost) :

A + B+ C + D + E + F+ G + H + I + J + K = Rp. 365.191.766.706,-

LE.3.2 Biaya Variabel

A. Biaya Variabel Bahan Baku Proses dan Utilitas per tahun

1. Biaya persediaan bahan baku proses dan utilitas (tanpa biaya katalis) selama 90 hari adalah Rp. 447.842.682.130,-.

Total biaya persediaan bahan baku proses dan utilitas (tanpa biaya katalis) selama 1 tahun :

Rp. 447.842.682.130,- × 90

365 _{= Rp. 1.816.250.877,526,-} 2. Biaya katalis adalah Rp. 432.477.500.000,-

Katalis masih dapat digunakan untuk jangka waktu selama 1 tahun, sehingga biaya katalis untuk 3 bulan sama dengan untuk 1 tahun.

Sehingga total biaya persediaan bahan baku proses dan utilitas selama 1 tahun adalah :

Rp. 1.816.250.877,526,- + Rp. 432.477.500.000,- = Rp. 2.248.728.377.526,-

B. Biaya Variabel Tambahan

1. Perawatan dan Penanganan Lingkungan

Diperkirakan 10% dari biaya variabel bahan baku dan utilitas. 0,1 × Rp. 1.816.250.877,526,- = Rp. 181.625.087.753,-

2. Biaya Variabel Pemasaran dan Distribusi

Diperkirakan 1% dari biaya variabel bahan baku dan utilitas. 0,01 × Rp. 1.816.250.877,526,- = Rp. 18.162.508.775,-

Total biaya variabel tambahan = Rp. 181.625.087.753,- + Rp. 18.162.508.775,- = Rp. 199.787.596.528,-

C. Biaya Variabel Lainnya

Diperkirakan 5% dari biaya variabel tambahan. 0,05 × Rp. 199.787.596.528,- = Rp. 9.989.379.826,-

Total biaya variabel = A + B + C = Rp. 2.458.505.353.880,-

Biaya Produksi Total = Biaya Tetap + Biaya Variabel

= Rp. 365.191.766.706,- + Rp. 2.508.456.505.130,- = Rp. 2.823.697.120.585,-

LE.4 Perkiraan Laba/Rugi Perusahaan

A. Laba Sebelum Pajak (Bruto)

Laba atas penjualan = Total penjualan – Biaya produksi total

= Rp. 3.151.071.621.746,- – Rp. 2. 823.697.120.585,- = Rp. 327.374.501.161,-

Bonus perusahaan untuk karyawan 0,5% dari keuntungan perusahaan : 0,005 × Rp. 327.374.501.161,- = Rp. 1.636.872.506,-

Pengurangan bonus atas penghasilan bruto sesuai dengan UURI No. 17/00 Pasal 6 ayat 1, sehingga :

B. Pajak Penghasilan

Berdasarkan UURI Nomor 17 ayat 1 Tahun 2000, Tentang Perubahan Ketiga atas Undang-undang Nomor 7 Tahun 1983 Tentang Pajak Penghasilan adalah (Rusjdi, 2004):

 Penghasilan sampai dengan Rp. 50.000.000,- dikenakan pajak sebesar 10%.  Penghasilan Rp. 50.000.000,- sampai dengan Rp. 100.000.000,- dikenakan pajak

sebesar 15%.

 Penghasilan di atas Rp. 100.000.000,- dikenakan pajak sebesar 30%. Maka pajak penghasilan yang harus dibayar adalah:

- 10 %× Rp. 50.000.000,- = Rp. 5.000.000,- - 15 %× (Rp. 100.000.000,- − Rp. 50.000.000,-) = Rp. 7.500.000,- - 30%× (Rp. 325.737.628.655,- − Rp. 100.000.000,-) = Rp. 97.691.288.596,-

Total PPh = Rp. 97.703.788.596,-

C. Laba Setelah Pajak

Laba setelah pajak = Laba sebelum pajak – PPh

= Rp. 325.737.628.655,- − Rp. 97.703.788.596,- = Rp. 228.033.840.058,-

LE.5 Analisa Aspek Ekonomi

A. Profit Margin (PM) PM =

penjualan Total

pajak sebelum Laba

× 100%

PM =

621.746,-3.151.071.

Rp.

8.655,-325.737.62

Rp.

× 100% PM = 10,34%

B. Break Even Point (BEP) BEP = Variabel Biaya Penjualan Total Tetap Biaya

− × 100 %

BEP = 353.880,-2.458.505. Rp. 621.746,-3.151.071. Rp. 6.706,-365.191.76 Rp.

− × 100 %

= 52,73%

Kapasitas produksi pada titik BEP = 52,73% × 7.000 ton/tahun = 3.691,1159 ton/tahun

Nilai penjualan pada titik BEP = 52,73% × Rp 3.151.071.621.746,- = Rp. 1.661.567.226.060,-

C. Return on Investment (ROI) ROI =

Investasi Modal Total pajak setelah Laba

× 100%

ROI =

436.831,-1.577.153. Rp. 0.058,-228.033.84 Rp.

× 100% ROI = 14,46%

D. Pay Out Time (POT) POT =

ROI 1

× 1 tahun

POT =

14,46% 1

× 1 tahun POT = 6,92 tahun

E. Return on Network (RON) RON =

sendiri Modal

pajak setelah Laba

F. Internal Rate of Return (IRR)

Untuk menentukan nilai IRR harus digambarkan jumlah pendapatan dan pengeluaran dari tahun ke tahun yang disebut “cash flow”. Untuk memperoleh cash flow diambil ketentuan sebagai berikut :

- Laba kotor diasumsikan mengalami kenaikan 10% tiap tahun - Masa pembangunan disebut tahun ke nol

- Jangka waktu cash flow dipilih 10 tahun

- Perhitungan dilakukan dengan menggunakan nilai pada tahun ke-10 - Cash flow adalah laba sesudah pajak ditambah penyusutan

Dari Tabel LE.11, diperoleh nilai IRR = 48,92 %

Gambar LE.4 Kurva Break Event Point (BEP) Pabrik Pembuatan Acrylonitrile dari Propena dengan Proses Ammoksidasi

0 1 2 3 4

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110

H

a

rg

a

(

T

ri

li

u

n

R

u

p

ia

h

)

Kapasitas Produksi (%)

Biaya Tetap

Biaya Variabel

Biaya Produksi

Tabel. LE.12 Data Perhitungan Internal Rate of Return (IRR)

Tahun Laba Sebelum Pajak Pajak Laba Sesudah

Pajak Depresiasi Net Cash Flow P/f pada i = 33% PV p

0 - - - - (1,577,153,436,831) 1.00000 (1,577,

1 325,737,628,655 97,703,788,596 228,033,840,058 96,248,846,837 324,282,686,895 0.75188 243,

2 358,311,391,520 107,475,917,456 250,835,474,064 96,248,846,837 347,084,320,901 0.56532 196,

3 394,142,530,672 118,225,259,202 275,917,271,471 96,248,846,837 372,166,118,307 0.42505 158,

4 433,556,783,740 130,049,535,122 303,507,248,618 96,248,846,837 399,756,095,454 0.31959 127,

5 476,912,462,113 143,056,238,634 333,856,223,479 96,248,846,837 430,105,070,316 0.24029 103,

6 524,603,708,325 157,363,612,497 367,240,095,827 96,248,846,837 463,488,942,664 0.18067 83,

7 577,064,079,157 173,101,723,747 403,962,355,410 96,248,846,837 500,211,202,247 0.13584 67,

8 634,770,487,073 190,413,646,122 444,356,840,951 96,248,846,837 540,605,687,788 0.10214 55,

9 698,247,535,780 209,456,760,734 488,790,775,046 96,248,846,837 585,039,621,883 0.07680 44,

10 768,072,289,358 230,404,186,808 537,668,102,551 96,248,846,837 633,916,949,388 0.05774 36,

Total (459,

IRR = 33 % +

(

34% 33%

)

) 118 . 848 . 135 . 491 ( 914 . 173 . 379 . 459

914 . 173 . 379 . 459

− ×

  



− − = 33,48%