Pembuatan Asetat Anhidrat Dengan Proses Ketena Dari Dekomposisi Aseton Dengan Kapasitas 8.500 Ton/Tahun
PRA RANCANGAN PABRIK PEMBUATAN ASETAT
ANHIDRAT DENGAN PROSES KETENA DARI DEKOMPOSISI
ASETON DENGAN KAPASITAS 8.500 TON/TAHUN
TUGAS AKHIR
Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan
Ujian Sarjana Teknik Kimia
Oleh :
NIMROD SITORUS
060405057
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2011
Universitas Sumatera Utara
LEMBAR PENGESAHAN
PRA RANCANGAN PABRIK
PEMBUATAN ASETAT ANHIDRAT DENGAN PROSES KETENA DARI
DEKOMPOSISI ASETON DENGAN KAPASITAS 8.500 TON/TAHUN
Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan
Ujian Sarjana Teknik Kimia
Oleh :
NIMROD SITORUS
NIM : 060405057
Telah Diperiksa/Disetujui,
Dosen Pembimbing I
Dosen Pembimbing II
(Dr. Maulida, ST, M.Sc)
NIP : 19700611 199702 2 001
( Dr. Zuhrina Masyithah, ST, M.Sc )
NIP : 19710905 199512 2 001
Diketahui
Koordinator tugas akhir
( Ir . Renita Manurung, MT)
Nip : 19681214 199702 2 002
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2011
Universitas Sumatera Utara
LEMBAR PENGESAHAN
PRA RANCANGAN PABRIK
PEMBUATAN ASETAT ANHIDRAT DENGAN PROSES KETENA DARI
DEKOMPOSISI ASETON DENGAN KAPASITAS 8.500 TON/TAHUN
Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan
Ujian Sarjana Teknik Kimia
Oleh :
NIMROD SITORUS
NIM : 060405057
Telah Diperiksa/Disetujui,
DOSEN PENGUJI I
DOSEN PENGUJI II
DOSEN PENGUJI III
Dr. Maulida ST, M.Sc
Nip. 19700611 199702 2 001
Dr. Ir. Fatimah MT
Nip. 19640617 199403 2 001
Ir. Renita Manururung, MT
Nip. 19681214 199702 2 002
Diketahui
Koordinator tugas akhir
( Ir . Renita Manurung, MT)
Nip : 19681214 199702 2 002
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2011
Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur saya sampaikan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas rahmat
dan anugerah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir yang berjudul
Pra-Rancangan Pabrik Pembuatan Asetat Anhidrat Dengan Proses Ketena
Dari Dekomposisi Aseton Dengan Kapasitas 8.500 Ton/Tahun. Tugas Akhir ini
dikerjakan sebagai syarat untuk kelulusan dalam sidang sarjana.
Selama mengerjakan Tugas akhir ini penulis begitu banyak mendapatkan
bantuan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, dalam kesempatan ini perkenankanlah
penulis mengucapkan terima kasih kepada:
1. Ibu Dr. Maulida, ST, M.Sc sebagai Dosen Pembimbing I yang telah
membimbing dan memberikan masukan selama menyelesaikan tugas akhir
ini.
2. Ibu Dr. Zuhrina Masyithat ST, M.Sc sebagai Dosen Pembimbing II yang
telah
memberikan
membimbing
dan
memberikan
masukan
selama
menyelesaikan tugas akhir ini.
3. Bapak Dr. Ir. Irvan, M.Si Ketua Departemen Teknik Kimia FT USU.
4. Bapak Ir. Renita Manurung, MT sebagai Koordinator Tugas Akhir
Departemen Teknik Kimia FT USU.
5. Ibu Dr. Fatima, ST, M.Si dan Ibu Ir. Renita Manurung, MT selaku Dosen
Penguji yang telah banyak memberi saran demi perbaikan Tugas akhir ini.
6. Dan yang paling istimewa Orang tua saya yaitu Ayahanda Kostan Sitorus dan
Ibunda Rotua Manurung (Harapan mama diulang tahun mama yang ke-54 ini
telah kuraih) yang tidak pernah lupa memberikan motivasi dan semangat
kepada penulis. Juga segala dukungan moril sehingga aku menjadi seorang
sarjana saat ini.
7. Abang dan adik-adik tercinta yang selalu mendoakan dan memberikan
semangat :Rahman, Makmur, Nurdin, Redia, Nico, Kastro, Robin, Agustina.
Universitas Sumatera Utara
8. Teman-teman stambuk ‘06 tanpa terkecuali. Trimakasih buat kebersamaan
dan semangatnya.
9. KK Ness Hin tercinta.
10. Teman saya di Citra Camp, kos Mamre semoga kita ada saat akan kumpul
lagi.
11. Boy sandi teman saya kemana-mana, Masheryanto S dan Otto yang selalu
member inspirasi dan ide.
12. Ratna, Eva, Sandaran, Lambok, Intan semua yang selalu memotivasi untuk
segera tamat.
13. Trimakasih juga buat adik-adik 2009,2010,2008,2007 dan semua kakak dan
abang senior yang banyak mengajari saya.
14. Teman seperjuangan Ten Otto Naibaho sebagai partner penulis dalam
penyelesaian Tugas Akhir ini. Semangat kawan.
15. Spesial buat Windi J S . Trimakasih buat semangatnya.
16. Orang selalu bertanya kapan tamat: cece, martin, endang.
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,
2011
Penulis
Nimrod Sitorus
060405057
Universitas Sumatera Utara
INTI SARI
Pembuatan asetat anhidrat secara umum dikenal dengan menggunakan proses
ketena. Pra rancangan pabrik asetat anhidrat ini direncanakan akan berproduksi
dengan kapasitas 8.500 ton/tahun dan beroperasi selama 330 hari dalam setahun.
Lokasi pabrik yang direncanakan adalah di daerah Solo, Jawa Tengah
dengan luas tanah yang dibutuhkan sebesar 24.985 m2.
Tenaga kerja yang dibutuhkan untuk mengoperasikan pabrik sebanyak 160
orang. Bentuk badan usaha yang direncanakan adalah Perseroan Terbatas (PT) dan
bentuk organisasinya adalah organisasi sistem garis.
Hasil analisa terhadap aspek ekonomi pabrik Asetat anhidrat, adalah :
Modal Investasi
: Rp 310.782.408.6671,-
Biaya Produksi per tahun
: Rp 266.875.269.489,-
Hasil Jual Produk per tahun
: Rp. 418.915.369.329,-
Laba Bersih per tahun
: Rp 105.913.429.539,-
Profit Margin
: 36,11 %
Break Event Point
: 52,70 %
Return of Investment
: 31.02 %
Pay Out Time
: 3,23 tahun
Return on Network
: 56,80 %
Internal Rate of Return
: 52,3 %
Dari hasil analisa aspek ekonomi dapat disimpulkan bahwa pabrik pembuatan
asetat anhidrat ini layak untuk didirikan.
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
Kata Pengantar.............................................................................................. i
Intisari ......................................................................................................... iii
Daftar Isi....................................................................................................... iv
Daftar Tabel.................................................................................................. viii
Daftar Gambar .............................................................................................. xii
BAB I PENDAHULUAN ............................................................................. I-1
1.1 Latar Belakang ............................................................................ I-1
1.2 Tujuan Perancangan .................................................................... I-2
1.3 Rumusan masalah ....................................................................... I-2
1.4 Manfaat Perancangan… ............................................................... I-2
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ................................................................... II-1
2.1 Asetat Anhidrat ........................................................................... II-1
2.2 Sifat-sifat Bahan Baku dan Produk .............................................. II-2
2.2.1 Sifat-sifat Produk ................................................................... II-2
2.2.2 Sifat-sifat Bahan Baku ........................................................... II-3
2.3 Proses Pembuatan Asetat Anhidrat .............................................. II-4
2.4 Pemilahan Proses ......................................................................... II-5
2.5 Deskripsi Proses .......................................................................... II-6
BAB III NERACA MASSA......................................................................... III-1
3.1 Furnace (F-101) ........................................................................... III-1
3.2 Reaktor (R-201)........................................................................... III-1
3.3 Knock Out Drum(KO-201) .......................................................... III-2
3.4 Kolom Destilasi Asetat Anhidrat (D-301) .................................... III-2
3.5 Kondensor (V-303)...................................................................... III-2
3.6 Kolom Reboiler (E-302) .............................................................. III-3
3.7 Knock Out Drum (KO-202)... ...................................................... III-3
3.8 Mix point aseton.... ...................................................................... III-3
3.9 Mix point asam asetat... ............................................................... III-4
Universitas Sumatera Utara
BAB IV NERACA ENERGI ........................................................................ IV-1
4.1 Neraca Energi Pada Vaporizer (E-101) ........................................ IV-1
4.2 Neraca Energi Pada Heater (E-102) ............................................. IV-1
4.3 Neraca Energi Pada Furnace (F-101) ........................................... IV-2
4.4 Neraca Energi Pada Waste Heat Boiler (E-103) .......................... IV-2
4.5 Neraca Energi Pada Reaktor (R-201) .......................................... IV-2
4.6 Neraca Energi Pada Heater (E-201) ............................................ IV-3
4.7 Neraca Energi Pada Kondensor (E-301)...................................... IV-3
4.8 Neraca Energi Pada Reboiler (E-302)… ..................................... IV-3
4.9 Neraca Energi Pada Cooler Produk (E-304)… ............................ IV-4
4.10 Neraca Energi Pada Cooler Hasil Destilat (E-303).. .................. IV-4
4.11 Neraca Energi Pada Cooler Aseton (E-202)… .......................... IV-4
BAB V SPESIFIKASI PERALATAN............................................................... V-1
BAB VI INSTRUMENTASI PERALATAN ................................................ VI-1
6.1 Instrumentasi ............................................................................... VI-1
6.1.1 Pengukur Temperatur ............................................................ VI-2
6.1.2 Pengukuran Tekanan dan Kevakuman ................................... VI-2
6.1.3 Pengukuran Laju Aliran ......................................................... VI-2
6.1.4 Pengukuran Tinggi Permukaan Cairan ................................... VI-3
6.1.5 Syarat Perencanaan Pengendalian .......................................... VI-5
6.2 Keselamatan Kerja… ................................................................... VI-11
BAB VII UTILITAS ..................................................................................... VII-1
7.1 Kebutuhan Uap ............................................................................ VII-1
7.2 Kebutuhan Air ............................................................................. VII-2
7.2.1 Screening ............................................................................... VII-6
7.2.2 Sedimentasi …....................................................................... VII-6
7.2.3 Klarifikasi ............................................................................. VII-7
7.2.4 Filtrasi ................................................................................... VII-8
7.2.5 Demineralisasi ....................................................................... VII-9
7.2.6 Deaerator ............................................................................... VII-13
7.3 Kebutuhan Bahan Kimia.. ............................................................ VII-13
7.4 Kebutuhan Listrik ....................................................................... VII-13
Universitas Sumatera Utara
7.5 kebutuhan Bahan Bakar… ........................................................... VII-14
7.6 Unit Pengolahan Limbah ............................................................ VII-15
7.6.1 Bak Penampungan ................................................................. VII-16
7.6.2 Bak Pengendapan Awal ......................................................... VII-17
7.6.3 Bak Netralisasi....................................................................... VII-17
7.6.4 Pengolahan Limbah dengan Sistem
Activated Sludge (Lumpur Aktif)........................................... VII-18
7.6.5 Tangki Sedimentasi ............................................................... VII-21
7.7 Spesifikasi Peralatan Utilitas....................................................... VII-20
BAB VIII LOKASI DAN TATA LETAK PABRIK...................................... VIII-1
8.1 Lokasi Pabrik .............................................................................. VIII-1
8.2 Tata Letak Pabrik ........................................................................ VIII-3
8.3 Perincian Luas Areal Pabrik ........................................................ VIII-4
BAB IX ORGANISASI DAN MANAJEMEN PERALIHAN ...................... IX-1
9.1 Organisasi dan Manajemen ......................................................... IX-1
9.2 Bentuk Badan Usaha ................................................................... IX-3
9.3 Struktur Organisasi ...................................................................... IX-5
9.4 Uraian Tugas, Wewenang Dan Tanggung Jawab ......................... IX-7
9.4.1 Rapat Umum Pemegang Saham (RUPS) ................................ IX-7
9.4.2 Dewan Komisi ....................................................................... IX-7
9.4.3 Direktur ................................................................................. IX-7
9.4.4 Sekretaris ............................................................................... IX-8
9.4.5 Manajer ................................................................................. IX-8
9.4.6 Kepala Bagian ....................................................................... IX-9
9.5 Sistem Kerja ................................................................................ IX-10
9.5.1 Tenaga Kerja dan Jam kerja .................................................. IX-10
9.5.2 Jumlah dan Tingkat Pendidikan Tenaga Kerja……. ………...IX-11
9.5.3 Pengaturan Jam kerja ............................................................ IX-12
9.6 Sistem Penggajian ....................................................................... IX-13
9.7 Kesejahteraan Tenaga Kerja ....................................................... IX-14
BAB X ANALISA EKONOMI ..................................................................... X-1
10.1 Modal Investasi ......................................................................... X-1
Universitas Sumatera Utara
10.1.1 Modal Investasi Tetap/ Fixed Capital Investmen (FCI) ........ X-1
10.1.2 Modal Kerja/ Working Capital (WC) ................................... X-3
10.1.3 Biaya Tetap (BT)/ Fixed Cost (TC) ...................................... X-4
10.1.4 Biaya Variable (BV)/ Variable Cost (VC) ............................ X-4
10.2 Total Penjualan (Total sales) ...................................................... X-5
10.3 Perkiraan Rugi/ Laba Usaha....................................................... X-5
10.4 Analisa Aspek Ekonomi ............................................................ X-5
10.4.1 Profit Margin (PM) .............................................................. X-5
10.4.2 Break Evan Point (BEP) ...................................................... X-6
10.4.3 Retrun On Investmen (ROI) ................................................. X-6
10.4.4 Pay Out Time (POT) ............................................................ X-7
10.4.5 Return On Network (RON) .................................................. X-7
10.4.6 Internal Rate Of Return (IRR) ............................................ X-7
BAB XI KESIMPULAN............................................................................... XI-1
DAFTAR PUSTAKA ................................................................................... xiii
LAMPIRAN A PERHITUNGAN NERACA MASSA .................................. LA-1
LAMPIRAN B PERHITUNGAN NERACA PANAS ................................... LB-1
LAMPIRAN C PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN .................. LC-1
LAMPIRAN D PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN UTILITAS LD-1
LAMPIRAN E PERHITUNGAN ASPEK EKONOMI ................................. LE-1
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Tabel 1.1 Data impor asetat anhidrat ............................................................. II-1
Tabel 3.1 Neraca Massa Furnace ................................................................... III-1
Tabel 3.2 Neraca Massa Reaktor........................................................................III-1
Tabel 3.3 Neraca Massa KOD ....................................................................... III-2
Tabel 3.4 Neraca Massa destilasi................................................................... III-2
Tabel 3.5 Neraca Massa kondensor .............................................................. III-2
Tabel 3.6 Neraca Massa reboiler ................................................................... III-3
Tabel 3.7 Neraca Massa KOD ....................................................................... III-3
Tabel 4.1 Neraca energi pada vaporizer ........................................................ IV-1
Tabel 4.2 Neraca energi pada heater ............................................................. IV-1
Tabel 4.3 Neraca energi pada Furnace .......................................................... IV-2
Tabel 4.4 Neraca energi pada Waste Heat Boiler ........................................... IV-2
Tabel 4.5 Neraca energi pada reaktor ............................................................ IV-2
Tabel 4.6 Neraca energi pada heater ............................................................. IV-3
Tabel 4.7 Neraca energi pada Kondensor ...................................................... IV-3
Tabel 4.8 Neraca energi pada reboiler…. ...................................................... IV-3
Table 4.9 Neraca energi pada cooler produk….............................................. IV-4
Table 4.10 Neraca energi pada cooler hasil destilat….. ................................. IV-4
Table 4.11 Neraca energi pada cooler aseton… ............................................. IV-4
Tabel 6.1 Daftar Penggunan Instrumentasi Pada Pra-Rancangan
Pabrik Pembuatan Benzen Dengan Proses Hidrodealkilasi............. VI-6
Tabel 7.1 Kebutuhan Uap Pada Alat ............................................................. VII-1
Tabel 7.2 Kebutuhan Air Pendingin Pada Alat .............................................. VII-3
Tabel 7.3 Kebutuhan Air Proses Pada Alat .................................................... VII-4
Tabel 7.4 Pemakaian Air Untuk Berbagai Kebutuhan.................................... VII-4
Tabel 7.5 Kualias Air Sungai bengawan Solo, Jawa Tengah.......................... VII-5
Tabel 7.6 Perincian Kebutuhan Listrik… ...................................................... VII-13
Tabel 8.1 Perincian Luas Areal Pabrik .......................................................... VIII-4
Tabel 9.1 Jumlah Tenaga Kerja Dan Kualifikasinya ..................................... IX-11
Universitas Sumatera Utara
Tabel 9.2 Pengaturan Tugas Shift .................................................................. IX-13
Tabel 9.3 Gaji Karyawan .............................................................................. IX-14
Tabel LA.1 Neraca massa pada furnace (F-101) ............................................ LA-2
Tabel LA.2 Neraca massa pada reactor (R-201)............................................ LA-4
Tabel LA.3 Neraca Massa knock out drum (KO-201) ................................... LA-5
Tabel LA.4 Neraca Massa Destilasi .............................................................. LA-8
Tabel LA.5 Data Bilangan Antoine ............................................................... LA-8
Table LA.6 Penentuan Titik Gelembung (bubble point) Umpan .................... LA-9
Tabel LA.7 Penentuan Titik Gelembung (bubble point) bottom .................... LA-11
Tabel LA.8 Penentuan Titik Gelembung (dwew point) destilat ...................... LA-12
Tabel LA.9 Neraca Massa Kondensor ........................................................... LA-14
Tabel LA. 10 Neraca Massa reboiler ............................................................. LA-15
Tabel LA. 11 Neraca massa KOD (KO-202) ................................................. LA-12
Tabel LB.1 Kapasitas Panas Gas .............................................................................. LB-1
Tabel LB.2 Kapasitas Panas Cairan .......................................................................... LB-1
Tabel LB.3 Panas Laten ................................................................................ LB-1
Tabel LB.4 Panas Reaksi Pembentukan ........................................................ LB-2
Tabel LB.5 Data Tekanan Uap Antoine ......................................................... LB-2
Tabel LB.6 Data Air Pemanas dan Air Pendingin yang Digunakan ............... LB-2
Tabel LB.7 Neraca panas pada vaporizer ..................................................... LB-4
Tabel LB. 8 Panas masuk Heater.................................................................. LB-5
Tabel LB. 9 Panas keluar Heater .................................................................. LB-5
Tabel LB. 10 Neraca panas heater ................................................................ LB-6
Tabel LB. 11 Panas pembentukan senyawa .................................................. LB-7
Tabel LB. 12 panas keluar furnace ............................................................... LB-7
Table LB.13 neraca panas pada furnace ....................................................... LB-8
Tabel LB. 14 panas keluar waste heat boiler................................................. LB-9
Tabel LB. 15 Panas alur 9 ............................................................................ LB-10
Tabel LB. 16 Panas keluar reaktor ................................................................ LB-11
Tabel LB. 17 Neraca panas reaktor .............................................................. LB-12
Tabel LB. 18 Panas masuk Heater (E-201) .................................................... LB-12
Tabel LB. 19 Panas keluar heater .................................................................. LB-13
Universitas Sumatera Utara
Tabel LB. 20 Neraca panas heater (E-201) ................................................... LB-13
Tabel LB.21 Neraca Panas masuk pada kondensor ........................................ LB-13
Tabel LB. 22 Panas keluar kondensor (Ld).................................................... LB-14
Tabel LB. 23 Panas keluar kondensor (D) ..................................................... LB-14
Tabel LB. 24 Panas masuk Reboiler (B) ...................................................... LB-16
Tabel LB.25 Neraca panas keluar reboiler (alur 17) ...................................... LB-16
Tabel LB.26 Neraca panas keluar Bottom (alur 18) ...................................... LB-17
Tabel LB. 27 Panas keluar cooler Produk...................................................... LB-18
Tabel LB. 28 Neraca panas cooler ................................................................ LB-18
Tabel LB. 29 Panas keluar cooler II .............................................................. LB-19
Tabel LB. 30 Neraca panas cooler… ............................................................ LB-20
Tabel LB. 31 Panas masuk cooler…............................................................. LB-20
Tabel LB. 32 Panas keluar cooler (E-202)…. ............................................... LB-20
Tabel LB. 33 Neraca panas cooler…. ............................................................ LB-21
Tabel LC.1 Komposisi Gas pada Knock-out Drum 1 (KO-201) .................... LC-81
Tabel LC.2 Komposisi Gas pada Knock-out Drum 1 (KO-201) .................... LC-81
Tabel LC.3 Komposisi bahan pada alur Vd destilasi 1 (D-301) ................... LC-85
Tabel LC.4 Komposisi bahan pada alur Lb destilasi (D-101) ...................... LC-14
Tabel LC.5 Komposisi Gas pada Knock-out Drum II (KO-101) ................... LC-49
Tabel LD.1 Perhitungan Entalpi dalam Penentuan Tinggi Menara PendinginLD-31
Tabel LE.1 Perincian Harga Bangunan, dan Sarana Lainnya ............................ LE-1
Tabel LE.2 Harga Indeks Marshall dan Swift ............................................... LE-3
Table LE.3 Estimasi Harga Peralatan Proses ................................................. LE-6
Tabel LE.4 Estimilasi Harga Peralatan Utilitas dan Pengolahan Limbah ...... LE-7
Tabel LE.5 Biaya sarana Transportasi ........................................................... LE-10
Tabel LE.6 Perincian Gaji Pegawai ............................................................... LE-14
Tabel LE.7 Perincian Biaya Kas per 3 bulan ................................................ LE-16
Tabel LE.8 Perincian Modal Kerja ................................................................ LE-17
Tabel LE.9 Aturan Depresi Sesuai UU Republik Indonesia No. 17
Tahun 2000 ................................................................................ LE-18
Tabel LE.10. Perhitungan Biaya Depresiasi Sesuai UURI No. 17
Tahun 2000.............................................................................. LE-19
Universitas Sumatera Utara
Tabel LE.11Data Perhitungan Interval Rate of Return (IRR) ......................... LE-27
Tabel LE.12 data perhitungan penentuan Break event point(BEP)… ............. LE-28
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Tabel 2.1 Struktur asetat anhidrat... ............................................................... II-1
Gambar 6.1 Instrumentasi pada pompa.......................................................... VI-7
Gambar 6.2 Instrmentasi Tangki Cairan ........................................................ VI-7
Gambar 6.3 Instrumentasi tangki gas............................................................. VI-7
Gambar 6.4 Instrmumentasi rektor ................................................................ VI-8
Gambar 6.5 instrumentasi vaporizer, Cooler dan condenser .......................... VI-8
Gambar 6.6 Kompresor ................................................................................. VI-9
Gambar 6.7 Instrumentasi Kolom Distilasi .................................................... VI-9
Gambar 6.8 Instrumentasi Accumulator ........................................................ VI-10
Gambar 6.9 Instrumentasi Furnace ................................................................ VI-10
Gambar 6.10 Instrumentasi waste heat boiler ................................................ VI-10
Gambar 6. 11 Tingkat kerusakan suatu pabrik ............................................... VI-13
Gambar 8.1 Tata letak pabrik asetat anhidrat ................................................. VIII-6
Gambar 9.1 Struktur organisasi pabrik pembuatan Asetat Anhidrat ............... IX-16
Gambar LD. 1 Sketsa sebagian bar screen, satuan mm (dilihat ari atas) ......... LD-2
Gambar LD. 2 Grafik Entalpi dan temperatur cairan pada
cooling tower (CT)LD-31 .................................................... LD-31
Gambar LD.3 Kurva Hy terhaap 1 (Hy*-Hy) ................................................. LD-32
Gambar LE.4 Grafik Break Even Point (BEP)............................................... LE-28
Universitas Sumatera Utara
INTI SARI
Pembuatan asetat anhidrat secara umum dikenal dengan menggunakan proses
ketena. Pra rancangan pabrik asetat anhidrat ini direncanakan akan berproduksi
dengan kapasitas 8.500 ton/tahun dan beroperasi selama 330 hari dalam setahun.
Lokasi pabrik yang direncanakan adalah di daerah Solo, Jawa Tengah
dengan luas tanah yang dibutuhkan sebesar 24.985 m2.
Tenaga kerja yang dibutuhkan untuk mengoperasikan pabrik sebanyak 160
orang. Bentuk badan usaha yang direncanakan adalah Perseroan Terbatas (PT) dan
bentuk organisasinya adalah organisasi sistem garis.
Hasil analisa terhadap aspek ekonomi pabrik Asetat anhidrat, adalah :
Modal Investasi
: Rp 310.782.408.6671,-
Biaya Produksi per tahun
: Rp 266.875.269.489,-
Hasil Jual Produk per tahun
: Rp. 418.915.369.329,-
Laba Bersih per tahun
: Rp 105.913.429.539,-
Profit Margin
: 36,11 %
Break Event Point
: 52,70 %
Return of Investment
: 31.02 %
Pay Out Time
: 3,23 tahun
Return on Network
: 56,80 %
Internal Rate of Return
: 52,3 %
Dari hasil analisa aspek ekonomi dapat disimpulkan bahwa pabrik pembuatan
asetat anhidrat ini layak untuk didirikan.
Universitas Sumatera Utara
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Dalam era globalisasi, industri memegang peranan yang penting dalam
kegiatan ekonomi. Indonesia sebagai suatu negara yang berkembang saat ini juga
telah mengembangkan berbagai macam indutri. Salah satu industri yang berkembang
cukup pesat di Indonesia adalah industri kimia.
Asetat anhidrat ((CH3CO)2O) merupakan larutan aktif, tidak berwarna, serta
memiliki bau yang tajam. Kapasitas produksi Amerika untuk produk asetat anhidrat
ini cukup besar, yaitu lebih dari 900.000 ton per tahun (Kirk Othmer, 1981).
Asetat anhidrat merupakan suatu senyawa yang memiliki kegunaan yang
sangat bervariasi. Asetat anhidrat digunakan dalam pembuatan selulosa asetat, serat
asetat, obat-obatan, aspirin dan berperan sebagai pelarut dalam penyiapan senyawa
organik. Di Indonesia belum terdapat pabrik yang memproduksi asetat anhidrat,
sehingga Indonesia masih mengandalkan impor dari beberapa negara asing untuk
bahan kimia ini.
Kebutuhan asetat anhidrat di Indonesia mengalami peningkatan. Pada tahun
2008, Indonesia membutuhkan 362.155 kg kemudian pada tahun 2009 menjadi
642.283 kg. Dari data ini kedepan kebutuhan akan asam asetat akan semakin
bertambah karena kegunaan produk ini yang semakin berkembang(Biro Pusat
Statistik, (2006-2009)). Tabel 1.1 di bawah ini menyajikan data impor asetat anhidrat
untuk tahun 2006-2009
Tabel 1.1 : Data impor asetat anhidrat
Tahun
Jumlah impor (kg)
2006
377.868
2007
898.410
2008
362.154
2009
642.283
Sumber : Biro Pusat Statistik (2006-2009)
Universitas Sumatera Utara
Dari tabel di atas menunjukkan bahwa asetat anhidrat mulai umum digunakan
di Indonesia. Melihat potensi pasar asetat anhidrat di dalam negeri yang cukup baik
serta tidak adanya pabrik dalam negeri yang memproduksi asetat anhidrat maka
peluang pendirian pabrik asetat anhidrat cukup besar. Selain dapat untuk memenuhi
kebutuhan dalam negeri dengan harga yang lebih murah, peluang untuk menjamah
pasar luar negeripun masih terbuka lebar.
1.2 Tujuan Perancangan
Secara umum, tujuan pra rancangan pabrik pembuatan asetat anhidrat ini
adalah untuk menerapkan disiplin ilmu Teknik Kimia khususnya di bidang
perancangan, proses, dan operasi teknik kimia sehingga dapat memberikan gambaran
kelayakan Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Asetat Anhidrat.
1.3 Rumusan Masalah
Sehubungan dengan meningkatnya kebutuhan akan asetat anhidrat, maka
pembangunan pabrik pembuatan asetat anhidrat merupakan suatu alternatif sehingga
kebutuhan asetat anhidrat dapat terpenuhi. Tugas akhir ini memaparkan bagaimana
pra rancangan pabrik pembuatan asetat anhidrat berdasarkan: perhitungan neraca
massa dan neraca energi, penentuan spesifikasi peralatan yang diperlukan untuk
proses produksi maupun proses pendukung produksi, penentuan instrumentasi dan
keselamatan kerja yang dibutuhkan, penentuan utilitas, penentuan manajemen
organisasi perusahaan yang diperlukan demi kelancaran proses produksi, penentuan
estimasi ekonomi dan pembiayaan.
1.4 Manfaat Perancangan
Adapun manfaat Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Asetat Anhidrat adalah
memberikan gambaran kelayakan dari segi rancangan dan ekonomi pabrik
pembuatan asetat anhidrat.
Universitas Sumatera Utara
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Asetat Anhidrat
Asetat anhidrat merupakan anhidrat dari asam asetat yang struktur antar
molekulnya simetris. Asetat anhidrat memiliki berbagai macam kegunaan antara lain
sebagai fungisida dan bakterisida, pelarut senyawa organik, berperan dalam proses
asetilasi, pembuatan aspirin, dan dapat digunakan untuk membuat acetylmorphine.
Asam asetat anhidrat paling banyak digunakan dalam industri selulosa asetat untuk
menghasilkan serat asetat, plastik, serat kain dan lapisan kain (Celanase, 2010).
Asetat anhidrat ((CH3CO)2O) merupakan larutan aktif, tidak berwarna, serta
memiliki bau yang tajam. Kapasitas produksi Amerika untuk produk asetat anhidrat
ini cukup besar, yaitu lebih dari 900.000 ton per tahun (Kirk othmer, 1981). Asetat
anhidrat merupakan suatu senyawa yang memiliki kegunaan yang sangat bervariasi.
Asetat anhidrat digunakan dalam pembuatan cellulose asetate, serat asetat, obatobatan, aspirin, dan berperan sebagai pelarut dalam penyiapan senyawa organik
(Kurniawan, 2004).
Asetat anhidrat memiliki rumus struktur seperti Gambar 2.1 dibawah ini:
Gambar 2.1 struktur asetat anhidrat
(Celanase, 2010)
Beberapa reaksi yang dapat terjadi pada asetat anhidrat adalah (Celanase, 2010):
1. Acetilasi
C6H4CH3NH2 + (CH3CO)2O C6H4CH3NHCOCH3 + CH3COOH
2. Hidrolisis menjadi asam asetat
(CH3CO)2O + H2O 2CH3COOH
3. Amonolisis manjadi acetamida
(CH3CO)2O + 2NH3 CH3CONH2 + CH3COONH4
Universitas Sumatera Utara
4. Alkoholisis menjadi ester
(CH3CO)2O + CH3OH CH3COOCH3 + CH3COOH
5. pembentukan ketone melalui Friedel-Crafts acylation
(CH3CO)2O + ArH CH2COAr + CH3COOH
6. reaksi kondensasi (Perkin)
C6H5CHO + (CH3CO)2O C6H5CH=CHCOOCH3 + CH3COOH
2.2 Sifat-Sifat Bahan Baku Dan Produk
2.2.1 Sifat-Sifat Produk
1. Asetat Anhidrat (Perry’s, 2008)
Sifat-sifat asetat anhidrat adalah (Perry’s, 2008):
Rumus molekul
: (CH3CO)2O
Berat molekul
: 102,09 gram/mol
Titik didih pada 760 mmHg
: 139,060C
Titik beku
: -730C
Panas pembakaran
: 431,9 kkal/mol
Tekanan kritis
: 46.81 atm
Suhu kritis
: 2960C
Densitas pada 20°C
: 1.08 g/ml
Viskositas pada 25°C
: 0.843 mPa.s
2. Metana(Perry’s, 2008)
Rumus molekul
: CH4
Berat molekul
: 16,04 gram/mol
Titik didih pada 760 mmHg
: -161.4°C
Titik beku
: -182.5°C
Tekanan kritis
: 46.00 atm
Suhu kritis
: -82.6°C
Densitas pada suhu didih
: 0,4245 g/ml
Viskositas pada 25°C
: 0.843 mPa.s
Universitas Sumatera Utara
2.2.2 Sifat-sifat bahan baku
1. Aseton(Perry’s, 2008)
Rumus molekul
: C3H6O
Berat molekul
: 58,08 gram/mol
Titik didih pada 760 mmHg
: 56,050C
Titik beku
: -94,60C
Panas pembakaran
: 431,9 kkal/mol
0
Tekanan uap pada 20 C
: 24 kPa
Suhu kritis
: 235°C
Densitas pada 192.40 °K
: 1,37 g/ml
Viskositas pada 25°C
: 0.843 mPa.s
2. Asam Asetat (Perry’s, 2008)
Rumus molekul
: C2H4O2
Berat molekul
: 60.05 gram/mol
Titik didih pada 760 mmHg
: 118.10C
Titik beku
: 16.6°C
Panas pembakaran
: 431,9 kkal/mol
Tekanan uap pada 200C
: 1.5 kPa
Suhu kritis
: 21.67°C
3. Ketena(Perry’s, 2008)
Rumus molekul
: H2C:CO
Berat molekul
: 42.04gram/mol
Titik didih pada 760 mmHg
: -560C
Titik beku
: -151°C
Panas pembentukan
: -47,7 kjoule/mol
Tekanan uap pada 200C
: 2.0 MPa
Suhu kritis
: 106,85°C
Densitas pada -600C
: 2.07
Universitas Sumatera Utara
2.3 Proses Pembuatan Asetat Anhidrat
Asetat anhidrat dapat dibuat menggunakan empat macam proses (Kurniawan,
2004), yaitu :
1. Oksidasi asetaldehid
Asetat anhidrat dapat disiapkan dengan oksidasi langsung dari asetaldehid
dengan menggunakan pelarut asam asetat. Pada proses ini digunakan katalis yang
mengandung tembaga. Asetaldehid teroksidasi membentuk peroxyacetic acid.
Peroxyacetic
acid
ini
akan
bereaksi
lagi
membentuk
acetaldehyde
monoperoxyasetate. Zat ini kemudian akan membentuk asam asetat, anhidrida, dan
air. Oksidasi mencapai
penyelesaian 96% untuk memberikan asetat anhidrat
banding asam asetat dengan rasio 56:44. Reaksi yang terjadi pada proses ini adalah
sebagai berikut:
CH3CHO + O2 CH3COOOH
CH3COOOH + CHCHO CH3COOOCH(OH)CH3
CHCOOOCH(OH)CH3 (CH3CO)2O + H2O
CH3COOOCH(OH)CH3 CH3COOH + CH3COOH
2. Proses karbonilasi metil asetat
Asetat anhidrat dapat dibuat dengan karbonilasi metil asetat dengan cara yang
sama dengan karbonilasi metanol menjadi asam asetat. Langkah pertama yang
dilakukan pada proses ini adalah asetilasi metanol untuk mendapatkan metil asetat,
kemudian dilanjutkan dengan karbonilasi metil asetat untuk membentuk acetate
anhidrat. Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut:
CH3COOH + CH3OH CH3COOCH3 + H2O
CH3COOCH3 + CO (CH3CO)2O
Katalis yang digunakan dalam proses ini adalah rhodium chloride trihydrate, metil
yodida, bubuk logam kromium, dan sebuah alumina pendukung atau sebuah
kompleks nickel carbonyl dengan triphenylphospine, metil yodida, dan chromium
hexacarbonyl.
Universitas Sumatera Utara
3. Proses ketena dari dekomposisi asam asetat
Salah satu proses pembuatan asetat anhidrat adalah dengan proses ketena.
Asam asetat diuapkan dengan tekanan dibawah 150 mmHg, dicampur dengan
katalis trietil fosfat dan dilewatkan pada pipa pirolisis yang dipanaskan sampai
temperatur 550-660°C dimana asam asetat akan terdekomposisi menjadi ketena
dan air. Amonia dimasukkan ke dalam aliran gas untuk menetralisasi katalis, dan
campuran gas didinginkan dalam pendingin yang dijaga pada temperatur -20°C
untuk membekukan air, katalis, dan agar tidak mengubah asam asetat. Gas ketena
dilewatkan pada absorber yang dikombinasikan dengan asam asetat untuk
memperoleh asetat anhidrat. Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut:
CH3COOH CH2=C=O + H2O
CH2=C=O + CH3COOH (CH3CO)2O
4. Proses ketena dari dekomposisi aseton
Selain dari asam asetat, ketena dapat dibuat dengan alternatif lain dari
dekomposisi aseton berdasarkan reaksi berikut:
CH3COCH CH2=C=O + CH4
CH2=C=O + CH3COOH (CH3CO)2O
Pada proses ini dihasilkan produk samping berupa gas metana. Metana termasuk
gas inert dan mempunyai berat molekul yang lebih kecil daripada air. Perancangan
ini memilih proses ini, karena tahap ini lebih menguntungkan secara kimia dan
ekonomi. Keuntungan dari proses ini adalah produk samping metana yang bersifat
inert dan mudah dipisahkan. Proses ini juga tidak memerlukan katalis seperti pada
proses pembuatan ketena yang berasal dari asam asetat.
2.4 Pemilihan Proses
Proses yang dipilih dalam proses ini adalah pembuatan asetat anhidrat dengan
proses ketena dari dekomposisi aseton. Alasan pemilihan proses ini karena akan
menghasilkan asetat anhidrat yang lebih murni, hasil samping yang dihasilkan dapat
dijual secara komesil yaitu metana dan juga proses tidak menggunakan katalis.
Universitas Sumatera Utara
2.5 Deskripsi Proses
Deskripsi proses dalam pembuatan asetat anhidrat dimulai dari proses
dekomposisi aseton menjadi ketena dan metana. Aseton dipompakan dan dinaikkan
tekanannya menjadi 8 atm. Kemudian aseton cair tersebut diuapkan dalam vaporizer
pada suhu 800C sehingga semua menguap, kemudian dialirkan ke dalam tungku
pembakaran (F-101) sehingga terdekompisisi membentuk ketena dan gas inert
o
metana pada suhu 700 C dan tekanan 8 atm. Reaksi dekomposisi aseton yang terjadi
adalah sebagai berikut (Kurniawan, 2004):
CH3COCH3
Aseton
CH2:C:O
ketena
Uap ketena dan metana
+
CH4
metana
yang terbentuk dalam tungku pembakaran di alirkan
kedalam reaktor (R-201). Dalam reaktor, uap ketena
dan metana dikontakkan
dengan asam asetat cair. Dalam reaktor ini metana bersifat inert sehingga tidak
terjadi reaksi metana. Ketena bereaksi dengan asam asetat cair membentuk asetat
anhidrat. Kondisi reaksi pada reaktor ini adalah 800C dan tekanan 1 atm.
Perbandingan mol ketena dan asam asetat memasuki reaktor adalah 1:6 sehingga
konversi reaksi ketena mencapai 100%. Reaksi pembentukan asetat anhidrat adalah
sebagai berikut:
H2C=C=O
Ketena
+
CH3COOH
asam asetat
CH3-CO-O-CO-CH3
asetat anhidrat
Campuran cairan dan gas dari reaktor dialirkan ke kolom knock out drum (KO201) asetat anhidrat dan asam asetat yang bersifat cair akan terpisah dari gas aseton
dan metana. Asetat anhidrat dan asam asetat yang tersisa dari reaktor akan memasuki
kolom destilasi (D-301) dan akan diperoleh asetat anhidrat dengan kemurnian 99,9%.
Asetat anhidrat yang dihasilkan ini akan dipompakan kedalam tangki penyimpanan
TK-303. Cairan asam asetat akan dikembalikan memasuki reaktor. Sedangkan gas
metana dan asetone akan didinginkan pada kondensor hingga suhu 300 C sehingga
aseton akan berubah menjadi fasa cair pada suhu 300 dan tekanan 1 atm. Campuran
fasa cair aseton dan fasa gas metana akan dipisahkan pada knock out drum (KO-202).
Gas metana akan dikompres memasuki tangki penyimpanan TK-204, dan aseton
akan dikembalikan ke furnace.(Kurniawan, 2004).
Universitas Sumatera Utara
Air pendingin 30 0C
Saturated steam 4,8 atm, 150 0C
PC
Keterangan gambar :
1. TK-101
: Tangki penyimpanan aseton
2. TK-102
: Tangki penyimpanan asm asetat
3. TK-204
: Tangki penyimpanan metana
4. TK-303
: Tangki penyimpanan asetat anhidrat
5. D-301
: Kolom destilasi
6. C-101
: Expander
7. C-204
: Compressor
8. R-101
: Reaktor
9. F-101
: Furnace
10. V-303
: akumulator
11. KO-201
: Knock out drum I
12. KO-202
: knock out drum II
13. E-101
: Heater aseton
14. E-102
: Heater asam asetat
15. E-103
: Waste heat boiler
16. E-201
: Heater umpan destilasi
17. E-202
: Cooler aseton dan metana
18. E-301
: Condensor
19. E-302
: Reboiler
20. E-303
: Cooler asam aseta
21. E-304
: Cooler produk
22. P-101
: Pompa aseton
23. P-102
: Pompa asam asetat
24. P-201
: Pompa umpan destilasi
25. P-301
: Pompa reboiler
26. P-302
: Pompa kondensor
27. P-303
: Pompa produk
28. P-304
: Pompa asam asetat recycle
27. B-301
: Blower
FC PC
TI
25
TK-204
TC
C-204
PC
TC
FC
TI
M-201
8
LI
TK-102
FC
7
E-102
P-102
22
28
KO-202
23
E-202
9
B-301
FC
LC
12
PC
24
TC
P-209
PC
TC
TC
FC PC
TI
TI
TC
FC
2
LI
TK-101
1
M-101
P-101
4
3
6
5
E-101
C-101
F-101
LC
E-103
PC
Vd(16)
KO-201
10
TC
R-201
LC
E-301
PC
TI
V-303
TC
FC
TC
LC
11
20
FC
Ld(19)
13
14
P-302
E-303
PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
P-304
E-201
P-201
Vb(17)
TC
D-301
FLOWSHEET PENGOLAHAN PABRIK PEMBUATAN ASETAT
ANHIDRAT
E-302
Lb(15)
FC
TC
FC
19
21
P-301
TK-303
18
LI
E-304
PRA-RANCANGAN PABRIK PEMBUATAN ASETAT ANHIDRAT
DENGAN PROSES KETEN DARI DEKOMPOSISI ASETON DENGAN
KAPASITAS 8.500 TON /TAHUN
P-303
Skala : Tanpa Skala
Air pendingin bekas
Tanggal
Tanda
Tangan
Nama : Nimrod Sitorus
NIM : 060405057
1. Nama : Dr. Maulida, S.T, M.Sc
Diper iksa/ NIP : 19700611 199702 2 001
Disetujui 2. Nama : Dr. Zuhrina M, S.T, M.Sc
NIP : 19710905 199512 2 001
Digambar
Kondensat 150 0C
Universitas Sumatera Utara
BAB III
NERACA MASSA
Hasil perhitungan neraca massa pembuatan asam asetat anhidarat melalui
proses ketena dari dekomposisi aseton dengan kapasitas 8.500.000 kg/tahun adalah
sebagai berikut:
Basis perhitungan
: 1 jam operasi
Waktu kerja/tahun
: 330 hari/tahun
Satuan operasi
: kg/jam
3.1 Furnace (F-101)
Tabel 3.1 Neraca Massa Furnace
Komponen
Masuk (kg/jam)
Keluar (kg/jam)
Alur 4
Alur 5
Aseton
938,403
328,441
Ketena
-
443,728
Metana
-
168,454
938,403
938,403
Total
3.2 Reaktor (R-201)
Tabel 3.2 Neraca Massa Reaktor
Komponen
Masuk (kg/jam)
Alur 6
Keluar (kg/jam)
Alur 9
Alur 10
Aseton
328,441
-
328,441
Ketena
441.508
-
-
Metana
168,454
-
168,454
Asam asetat
-
3.783,906
3.153,255
Asetat anhidrat
-
5,391
1.077,550
938,403
3.789,297
4.727,700
4.727,700
4.727,700
sub total
Total
Universitas Sumatera Utara
3.3 Knock Out Drum (KO-201)
Tabel 3.3 Neraca Massa KOD
Masuk (kg/jam)
Komponen
Keluar (kg/jam)
Aliran 10
Aliran 12
Aliran 11
Asetone
328,441
328,441
-
Metana
168,454
168,454
-
Asam asetat
3.153,255
-
3.153,255
Asetat anhidrat
1.077,550
-
1.077,550
Subtotal
4.727,700
496,895
4.230,805
Total
4.727,700
4.727,700
3.4 Kolom Destilasi Asetat Anhidrat (D-301)
Tabel 3.4 Neraca Massa destilasi
Komponen
Masuk (kg/jam)
Alur 14
Keluar (kg/jam)
Alur 20
Alur 18
Asam asetat
3.153,255
1,073
3.152,197
Asetat anhidrat
1.077,550 1.072,159
5,364
Sub- total
4.230,805 1.073,232
3.157,562
Total
4.230,805
4.230,805
3.5 Kondensor (V-303)
Tabel 3.5 Neraca Massa kondensor
Komponen
Asam asetat
Masuk(kg/jam)
Kelauar(kg/jam)
Alur 19
Alur 20
9.847,677
6.695,479
3.152,197
Sub-total
16,759
9.864,435
11,394
6.706,873
5,364
3.157,561
Total
9.864,435
Asetat anhidart
9.864,435
Universitas Sumatera Utara
3.6 Kolom Reboiler (E-302)
Tabel 3.6 Neraca Massa reboiler
Komponen
Alur Masuk (kg/jam)
Alur Keluar (kg/jam)
Alur 15
Asam asetat
Asetat anhidrat
Sub-tatal
Total
Alur 17
Alur 18
17,820
16,747
1,073
17.802,317
16.730,158
1.072,159
17.820,137
17.820,137
16.746,905
1.073,232
17.820,137
3.7 Knock Out Drum (KO-202)
Tabel 3.7 Neraca Massa KOD
Masuk (kg/jam)
Komponen
Aliran 23
Keluar (kg/jam)
Aliran 24
Aliran 25
Asetone
328,441
328,441
-
Metana
168,454
-
168,454
Subtotal
495,805
328,441
168,454
Total
495,805
495,805
3.8 Mix Point Aseton
Tabel 3.8 Neraca massa Mix point aseton
Komponen
Asetone
Total
Masuk (kg/jam)
Aliran 2
Aliran 24
609,962
Keluar (kg/jam)
Aliran 3
328,441
938,403
938,403
938,403
Universitas Sumatera Utara
3.9 Mix Point Asam asetat
Tabel 3.9 Neraca massa Mix point aseton
Komponen
Asam asetat
Masuk (kg/jam)
Aliran 8
Keluar (kg/jam)
Aliran 20
Aliran 9
3.152,197
3.783,906
Asetat anhidrat
631,708
-
5,391
5,391
Subtotal
631,708
3.157,562
3.789,297
3.789,297
Total
3.789,297
Universitas Sumatera Utara
BAB IV
NERACA ENERGI
Basis perhitungan
: 1 jam operasi
Satuan operasi
: kJ/jam
Temperatur basis
: 25oC
4.1 NERACA ENERGI PADA VAPORIZER (E-101)
Table 4.1 Neraca energi pada vaporizer
Komponen
Panas masuk (kJ/jam)
Panas keluar (kJ/jam)
Umpan
10.338,694
-
Produk
-
556.860,927
Steam
546.522,232
-
Total
556.860,927
556.860,927
4.2 NERACA ENERGI PADA HEATER (E-102)
Table 4.2 Neraca energi pada heater
Komponen
Panas masuk (kJ/jam)
Panas keluar (kJ/jam)
Umpan
6.787,200
-
Produk
-
70.000,762
steam
63.213,562
70.000,762
70.000,762
4.3 NERACA ENERGI PADA FURNACE (F-101)
Table 4.3 Neraca energi pada Furnace
Komponen
Panas masuk (kJ/jam)
Panas keluar (kJ/jam)
Umpan
556.860,927
1. 275.487,391
Reaksi
860.562,839
Produk
1.349.663,882
Solar (IDO)
2.928.853,185
3.485.714,111
3.485.714,111
Total
Total
4,4 NERACA ENERGI PADA WASTE HEAT BOILER (E-103)
Table 4.4 Neraca energi pada Waste Heat Boiler
Komponen
Panas masuk (kJ/jam)
Panas keluar (kJ/jam)
Umpan
3.485.714,111
Produk
75.825,995
Pendingin
3.410.267,497
3.485.714,111
3.485.714,111
Total
Universitas Sumatera Utara
4.5 NERACA ENERGI PADA REAKTOR (R-201)
Table 4.5 Neraca energi pada reaktor
Komponen
Panas masuk (kJ/jam)
Umpan
535.971,700
Produk
∆Hr
steam
11.481.267,020
12.017.238,720
Total
Panas keluar (kJ/jam)
719.649,790
11.297.588,93
12.017.238,720
4.6 NERACA ENERGI PADA HEATER (E-201)
Table 4.6 Neraca energi pada heater
Komponen
Panas masuk (kJ/jam) Panas keluar (kJ/jam)
496.921,216
Umpan
2.150.224,443
Produk
1.653.303,227
Steam
Total
2.150.224,443
2.150.224,443
4.7 NERACA ENERGI PADA KONDENSOR (E-301)
Table 4.7 Neraca energi pada Kondensor
Komponen
Panas masuk (kJ/jam) Panas keluar (kJ/jam)
Umpan
6.084.928,521
Produk
2.068.686,692
Pendingin
4.016.241,830
Total
6.084.928,521
6.084.928,521
4.8 NERACA ENERGI PADA REBOILER (E-302)
Table 4.8 Neraca energi pada reboiler
Komponen
Panas masuk (kJ/jam) Panas keluar (kJ/jam)
Umpan
4.038.824,315
Produk
10.005.828,35
Steam
5.967.004,038
Total
10.005.828,35
10.005.828,35
Universitas Sumatera Utara
4.9 NERACA ENERGI PADA COOLER PRODUK (E-304)
Table 4.9 Neraca energi pada cooler produk
Komponen
Panas masuk (kJ/jam)
Panas keluar (kJ/jam)
Umpan
602.609,197
Produk
142.964,273
Air pendingin
459.644,925
602.609,197
Total
602.609,197
4.10 NERACA ENERGI PADA COOLER HASIL DESTILAT (E-303)
Table 4.10 Neraca energi pada cooler hasil destilat
Komponen
Umpan
Produk
Air pendingin
Total
Panas masuk (kJ/jam)
682.185,063
682.185,063
Panas keluar (kJ/jam)
383.734,281
298.450,781
682.185,063
4.11 NERACA ENERGI PADA COOLER ASETON (E-202)
Table 4.11 Neraca energi pada cooler aseton
Komponen
Panas masuk (kJ/jam)
Panas keluar (kJ/jam)
Umpan
46.622,016
Produk
5.531,655
Air pendingin
Total
-
214.619,710
46.622,016
46.622,016
Universitas Sumatera Utara
BAB V
SPESIFIKASI PERALATAN
1. Tangki Penyimpanan aseton (TK-101)
Fungsi
: Menyimpan aseton untuk kebutuhan selama 10 hari
Bentuk
: Silinder vertikal, dasar datar dan tutup ellipsoidal
Bahan konstruksi
: Carbon Stell SA-285 Grade C
Jumlah
: 3 unit
Tekanan
: 1 atm
Suhu
: 30oC
Volume
: 73,888 m3
Diameter
: 3,837 m
Tinggi silinder
: 5,755 m
Tinggi tangki
: 6,394 m
Tebal plat
: 0,5 in
2. Tangki Penyimpanan Asam Asetat (TK-102)
Fungsi
: Menyimpan asam asetat untuk kebutuhan selama 10
hari
Bentuk
: Silinder vertikal, dasar datar dan tutup ellipsoidal
Bahan konstruksi
: Carbon Stell SA-285 Grade C
Jumlah
: 2 unit
Tekanan
: 1 atm
Suhu
: 30oC
Volume
: 87,551 m3
Diameter
: 4,060 m
Tinggi silinder
: 6,090 m
Tinggi tangki
: 6,766 m
Tebal plat
: 0, 5 in
Universitas Sumatera Utara
3. Tangki Penyimpanan Produk Metana (TK-204)
Fungsi
: menyimpan gas metana untuk kebutuhan 5 hari
Bentuk
: Tangki silinder horizontal dengan alas dan tutup
Ellipsoidal
Bahan
: carbon stell, SA – 285 Grade A
Jumlah
: 3 unit
Tekanan
: 25 atm
Suhu
: 30oC
Volume
: 508,212 m3
Diameter
: 7,296 m
Panjang silinder
: 10,945 m
Panjang tangki
: 15,910 m
Tebal plat
: 7,5 in
4. Tangki Penyimpanan Asetat Anhidrat (TK-303)
Fungsi
: Menyimpan asetat anhidrat untuk kebutuhan 10 hari
Bentuk
: Tangki silinder vertikal dengan alas datar dan tutup
ellipsoidal
Bahan
: Carbon steel, SA – 285 Grade. A
Jumlah
: 3 unit
Tekanan
: 1 atm
Suhu
: 35oC
Volume
: 95,402 m3
Diameter
: 4,178 m
Tinggi silinder
: 6,267 m
Tinggi tangki
: 6,693 m
Tebal plat
: 0,5 in
5. Pompa aseton (P-101)
Fungsi
: Memompa aseton dari tangki bahan baku (TK-101)
ke vaporizer sekaligus menaikkan tekanan aseton
Jenis
: Pompa sentrifugal
Universitas Sumatera Utara
Jumlah
: 1 unit
Bahan konstruksi
: Commercial Stell
Kapasitas
: 0,0076 ft3/s
Diameter pipa
: ¾
ANHIDRAT DENGAN PROSES KETENA DARI DEKOMPOSISI
ASETON DENGAN KAPASITAS 8.500 TON/TAHUN
TUGAS AKHIR
Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan
Ujian Sarjana Teknik Kimia
Oleh :
NIMROD SITORUS
060405057
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2011
Universitas Sumatera Utara
LEMBAR PENGESAHAN
PRA RANCANGAN PABRIK
PEMBUATAN ASETAT ANHIDRAT DENGAN PROSES KETENA DARI
DEKOMPOSISI ASETON DENGAN KAPASITAS 8.500 TON/TAHUN
Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan
Ujian Sarjana Teknik Kimia
Oleh :
NIMROD SITORUS
NIM : 060405057
Telah Diperiksa/Disetujui,
Dosen Pembimbing I
Dosen Pembimbing II
(Dr. Maulida, ST, M.Sc)
NIP : 19700611 199702 2 001
( Dr. Zuhrina Masyithah, ST, M.Sc )
NIP : 19710905 199512 2 001
Diketahui
Koordinator tugas akhir
( Ir . Renita Manurung, MT)
Nip : 19681214 199702 2 002
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2011
Universitas Sumatera Utara
LEMBAR PENGESAHAN
PRA RANCANGAN PABRIK
PEMBUATAN ASETAT ANHIDRAT DENGAN PROSES KETENA DARI
DEKOMPOSISI ASETON DENGAN KAPASITAS 8.500 TON/TAHUN
Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan
Ujian Sarjana Teknik Kimia
Oleh :
NIMROD SITORUS
NIM : 060405057
Telah Diperiksa/Disetujui,
DOSEN PENGUJI I
DOSEN PENGUJI II
DOSEN PENGUJI III
Dr. Maulida ST, M.Sc
Nip. 19700611 199702 2 001
Dr. Ir. Fatimah MT
Nip. 19640617 199403 2 001
Ir. Renita Manururung, MT
Nip. 19681214 199702 2 002
Diketahui
Koordinator tugas akhir
( Ir . Renita Manurung, MT)
Nip : 19681214 199702 2 002
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2011
Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur saya sampaikan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas rahmat
dan anugerah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir yang berjudul
Pra-Rancangan Pabrik Pembuatan Asetat Anhidrat Dengan Proses Ketena
Dari Dekomposisi Aseton Dengan Kapasitas 8.500 Ton/Tahun. Tugas Akhir ini
dikerjakan sebagai syarat untuk kelulusan dalam sidang sarjana.
Selama mengerjakan Tugas akhir ini penulis begitu banyak mendapatkan
bantuan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, dalam kesempatan ini perkenankanlah
penulis mengucapkan terima kasih kepada:
1. Ibu Dr. Maulida, ST, M.Sc sebagai Dosen Pembimbing I yang telah
membimbing dan memberikan masukan selama menyelesaikan tugas akhir
ini.
2. Ibu Dr. Zuhrina Masyithat ST, M.Sc sebagai Dosen Pembimbing II yang
telah
memberikan
membimbing
dan
memberikan
masukan
selama
menyelesaikan tugas akhir ini.
3. Bapak Dr. Ir. Irvan, M.Si Ketua Departemen Teknik Kimia FT USU.
4. Bapak Ir. Renita Manurung, MT sebagai Koordinator Tugas Akhir
Departemen Teknik Kimia FT USU.
5. Ibu Dr. Fatima, ST, M.Si dan Ibu Ir. Renita Manurung, MT selaku Dosen
Penguji yang telah banyak memberi saran demi perbaikan Tugas akhir ini.
6. Dan yang paling istimewa Orang tua saya yaitu Ayahanda Kostan Sitorus dan
Ibunda Rotua Manurung (Harapan mama diulang tahun mama yang ke-54 ini
telah kuraih) yang tidak pernah lupa memberikan motivasi dan semangat
kepada penulis. Juga segala dukungan moril sehingga aku menjadi seorang
sarjana saat ini.
7. Abang dan adik-adik tercinta yang selalu mendoakan dan memberikan
semangat :Rahman, Makmur, Nurdin, Redia, Nico, Kastro, Robin, Agustina.
Universitas Sumatera Utara
8. Teman-teman stambuk ‘06 tanpa terkecuali. Trimakasih buat kebersamaan
dan semangatnya.
9. KK Ness Hin tercinta.
10. Teman saya di Citra Camp, kos Mamre semoga kita ada saat akan kumpul
lagi.
11. Boy sandi teman saya kemana-mana, Masheryanto S dan Otto yang selalu
member inspirasi dan ide.
12. Ratna, Eva, Sandaran, Lambok, Intan semua yang selalu memotivasi untuk
segera tamat.
13. Trimakasih juga buat adik-adik 2009,2010,2008,2007 dan semua kakak dan
abang senior yang banyak mengajari saya.
14. Teman seperjuangan Ten Otto Naibaho sebagai partner penulis dalam
penyelesaian Tugas Akhir ini. Semangat kawan.
15. Spesial buat Windi J S . Trimakasih buat semangatnya.
16. Orang selalu bertanya kapan tamat: cece, martin, endang.
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,
2011
Penulis
Nimrod Sitorus
060405057
Universitas Sumatera Utara
INTI SARI
Pembuatan asetat anhidrat secara umum dikenal dengan menggunakan proses
ketena. Pra rancangan pabrik asetat anhidrat ini direncanakan akan berproduksi
dengan kapasitas 8.500 ton/tahun dan beroperasi selama 330 hari dalam setahun.
Lokasi pabrik yang direncanakan adalah di daerah Solo, Jawa Tengah
dengan luas tanah yang dibutuhkan sebesar 24.985 m2.
Tenaga kerja yang dibutuhkan untuk mengoperasikan pabrik sebanyak 160
orang. Bentuk badan usaha yang direncanakan adalah Perseroan Terbatas (PT) dan
bentuk organisasinya adalah organisasi sistem garis.
Hasil analisa terhadap aspek ekonomi pabrik Asetat anhidrat, adalah :
Modal Investasi
: Rp 310.782.408.6671,-
Biaya Produksi per tahun
: Rp 266.875.269.489,-
Hasil Jual Produk per tahun
: Rp. 418.915.369.329,-
Laba Bersih per tahun
: Rp 105.913.429.539,-
Profit Margin
: 36,11 %
Break Event Point
: 52,70 %
Return of Investment
: 31.02 %
Pay Out Time
: 3,23 tahun
Return on Network
: 56,80 %
Internal Rate of Return
: 52,3 %
Dari hasil analisa aspek ekonomi dapat disimpulkan bahwa pabrik pembuatan
asetat anhidrat ini layak untuk didirikan.
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
Kata Pengantar.............................................................................................. i
Intisari ......................................................................................................... iii
Daftar Isi....................................................................................................... iv
Daftar Tabel.................................................................................................. viii
Daftar Gambar .............................................................................................. xii
BAB I PENDAHULUAN ............................................................................. I-1
1.1 Latar Belakang ............................................................................ I-1
1.2 Tujuan Perancangan .................................................................... I-2
1.3 Rumusan masalah ....................................................................... I-2
1.4 Manfaat Perancangan… ............................................................... I-2
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ................................................................... II-1
2.1 Asetat Anhidrat ........................................................................... II-1
2.2 Sifat-sifat Bahan Baku dan Produk .............................................. II-2
2.2.1 Sifat-sifat Produk ................................................................... II-2
2.2.2 Sifat-sifat Bahan Baku ........................................................... II-3
2.3 Proses Pembuatan Asetat Anhidrat .............................................. II-4
2.4 Pemilahan Proses ......................................................................... II-5
2.5 Deskripsi Proses .......................................................................... II-6
BAB III NERACA MASSA......................................................................... III-1
3.1 Furnace (F-101) ........................................................................... III-1
3.2 Reaktor (R-201)........................................................................... III-1
3.3 Knock Out Drum(KO-201) .......................................................... III-2
3.4 Kolom Destilasi Asetat Anhidrat (D-301) .................................... III-2
3.5 Kondensor (V-303)...................................................................... III-2
3.6 Kolom Reboiler (E-302) .............................................................. III-3
3.7 Knock Out Drum (KO-202)... ...................................................... III-3
3.8 Mix point aseton.... ...................................................................... III-3
3.9 Mix point asam asetat... ............................................................... III-4
Universitas Sumatera Utara
BAB IV NERACA ENERGI ........................................................................ IV-1
4.1 Neraca Energi Pada Vaporizer (E-101) ........................................ IV-1
4.2 Neraca Energi Pada Heater (E-102) ............................................. IV-1
4.3 Neraca Energi Pada Furnace (F-101) ........................................... IV-2
4.4 Neraca Energi Pada Waste Heat Boiler (E-103) .......................... IV-2
4.5 Neraca Energi Pada Reaktor (R-201) .......................................... IV-2
4.6 Neraca Energi Pada Heater (E-201) ............................................ IV-3
4.7 Neraca Energi Pada Kondensor (E-301)...................................... IV-3
4.8 Neraca Energi Pada Reboiler (E-302)… ..................................... IV-3
4.9 Neraca Energi Pada Cooler Produk (E-304)… ............................ IV-4
4.10 Neraca Energi Pada Cooler Hasil Destilat (E-303).. .................. IV-4
4.11 Neraca Energi Pada Cooler Aseton (E-202)… .......................... IV-4
BAB V SPESIFIKASI PERALATAN............................................................... V-1
BAB VI INSTRUMENTASI PERALATAN ................................................ VI-1
6.1 Instrumentasi ............................................................................... VI-1
6.1.1 Pengukur Temperatur ............................................................ VI-2
6.1.2 Pengukuran Tekanan dan Kevakuman ................................... VI-2
6.1.3 Pengukuran Laju Aliran ......................................................... VI-2
6.1.4 Pengukuran Tinggi Permukaan Cairan ................................... VI-3
6.1.5 Syarat Perencanaan Pengendalian .......................................... VI-5
6.2 Keselamatan Kerja… ................................................................... VI-11
BAB VII UTILITAS ..................................................................................... VII-1
7.1 Kebutuhan Uap ............................................................................ VII-1
7.2 Kebutuhan Air ............................................................................. VII-2
7.2.1 Screening ............................................................................... VII-6
7.2.2 Sedimentasi …....................................................................... VII-6
7.2.3 Klarifikasi ............................................................................. VII-7
7.2.4 Filtrasi ................................................................................... VII-8
7.2.5 Demineralisasi ....................................................................... VII-9
7.2.6 Deaerator ............................................................................... VII-13
7.3 Kebutuhan Bahan Kimia.. ............................................................ VII-13
7.4 Kebutuhan Listrik ....................................................................... VII-13
Universitas Sumatera Utara
7.5 kebutuhan Bahan Bakar… ........................................................... VII-14
7.6 Unit Pengolahan Limbah ............................................................ VII-15
7.6.1 Bak Penampungan ................................................................. VII-16
7.6.2 Bak Pengendapan Awal ......................................................... VII-17
7.6.3 Bak Netralisasi....................................................................... VII-17
7.6.4 Pengolahan Limbah dengan Sistem
Activated Sludge (Lumpur Aktif)........................................... VII-18
7.6.5 Tangki Sedimentasi ............................................................... VII-21
7.7 Spesifikasi Peralatan Utilitas....................................................... VII-20
BAB VIII LOKASI DAN TATA LETAK PABRIK...................................... VIII-1
8.1 Lokasi Pabrik .............................................................................. VIII-1
8.2 Tata Letak Pabrik ........................................................................ VIII-3
8.3 Perincian Luas Areal Pabrik ........................................................ VIII-4
BAB IX ORGANISASI DAN MANAJEMEN PERALIHAN ...................... IX-1
9.1 Organisasi dan Manajemen ......................................................... IX-1
9.2 Bentuk Badan Usaha ................................................................... IX-3
9.3 Struktur Organisasi ...................................................................... IX-5
9.4 Uraian Tugas, Wewenang Dan Tanggung Jawab ......................... IX-7
9.4.1 Rapat Umum Pemegang Saham (RUPS) ................................ IX-7
9.4.2 Dewan Komisi ....................................................................... IX-7
9.4.3 Direktur ................................................................................. IX-7
9.4.4 Sekretaris ............................................................................... IX-8
9.4.5 Manajer ................................................................................. IX-8
9.4.6 Kepala Bagian ....................................................................... IX-9
9.5 Sistem Kerja ................................................................................ IX-10
9.5.1 Tenaga Kerja dan Jam kerja .................................................. IX-10
9.5.2 Jumlah dan Tingkat Pendidikan Tenaga Kerja……. ………...IX-11
9.5.3 Pengaturan Jam kerja ............................................................ IX-12
9.6 Sistem Penggajian ....................................................................... IX-13
9.7 Kesejahteraan Tenaga Kerja ....................................................... IX-14
BAB X ANALISA EKONOMI ..................................................................... X-1
10.1 Modal Investasi ......................................................................... X-1
Universitas Sumatera Utara
10.1.1 Modal Investasi Tetap/ Fixed Capital Investmen (FCI) ........ X-1
10.1.2 Modal Kerja/ Working Capital (WC) ................................... X-3
10.1.3 Biaya Tetap (BT)/ Fixed Cost (TC) ...................................... X-4
10.1.4 Biaya Variable (BV)/ Variable Cost (VC) ............................ X-4
10.2 Total Penjualan (Total sales) ...................................................... X-5
10.3 Perkiraan Rugi/ Laba Usaha....................................................... X-5
10.4 Analisa Aspek Ekonomi ............................................................ X-5
10.4.1 Profit Margin (PM) .............................................................. X-5
10.4.2 Break Evan Point (BEP) ...................................................... X-6
10.4.3 Retrun On Investmen (ROI) ................................................. X-6
10.4.4 Pay Out Time (POT) ............................................................ X-7
10.4.5 Return On Network (RON) .................................................. X-7
10.4.6 Internal Rate Of Return (IRR) ............................................ X-7
BAB XI KESIMPULAN............................................................................... XI-1
DAFTAR PUSTAKA ................................................................................... xiii
LAMPIRAN A PERHITUNGAN NERACA MASSA .................................. LA-1
LAMPIRAN B PERHITUNGAN NERACA PANAS ................................... LB-1
LAMPIRAN C PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN .................. LC-1
LAMPIRAN D PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN UTILITAS LD-1
LAMPIRAN E PERHITUNGAN ASPEK EKONOMI ................................. LE-1
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Tabel 1.1 Data impor asetat anhidrat ............................................................. II-1
Tabel 3.1 Neraca Massa Furnace ................................................................... III-1
Tabel 3.2 Neraca Massa Reaktor........................................................................III-1
Tabel 3.3 Neraca Massa KOD ....................................................................... III-2
Tabel 3.4 Neraca Massa destilasi................................................................... III-2
Tabel 3.5 Neraca Massa kondensor .............................................................. III-2
Tabel 3.6 Neraca Massa reboiler ................................................................... III-3
Tabel 3.7 Neraca Massa KOD ....................................................................... III-3
Tabel 4.1 Neraca energi pada vaporizer ........................................................ IV-1
Tabel 4.2 Neraca energi pada heater ............................................................. IV-1
Tabel 4.3 Neraca energi pada Furnace .......................................................... IV-2
Tabel 4.4 Neraca energi pada Waste Heat Boiler ........................................... IV-2
Tabel 4.5 Neraca energi pada reaktor ............................................................ IV-2
Tabel 4.6 Neraca energi pada heater ............................................................. IV-3
Tabel 4.7 Neraca energi pada Kondensor ...................................................... IV-3
Tabel 4.8 Neraca energi pada reboiler…. ...................................................... IV-3
Table 4.9 Neraca energi pada cooler produk….............................................. IV-4
Table 4.10 Neraca energi pada cooler hasil destilat….. ................................. IV-4
Table 4.11 Neraca energi pada cooler aseton… ............................................. IV-4
Tabel 6.1 Daftar Penggunan Instrumentasi Pada Pra-Rancangan
Pabrik Pembuatan Benzen Dengan Proses Hidrodealkilasi............. VI-6
Tabel 7.1 Kebutuhan Uap Pada Alat ............................................................. VII-1
Tabel 7.2 Kebutuhan Air Pendingin Pada Alat .............................................. VII-3
Tabel 7.3 Kebutuhan Air Proses Pada Alat .................................................... VII-4
Tabel 7.4 Pemakaian Air Untuk Berbagai Kebutuhan.................................... VII-4
Tabel 7.5 Kualias Air Sungai bengawan Solo, Jawa Tengah.......................... VII-5
Tabel 7.6 Perincian Kebutuhan Listrik… ...................................................... VII-13
Tabel 8.1 Perincian Luas Areal Pabrik .......................................................... VIII-4
Tabel 9.1 Jumlah Tenaga Kerja Dan Kualifikasinya ..................................... IX-11
Universitas Sumatera Utara
Tabel 9.2 Pengaturan Tugas Shift .................................................................. IX-13
Tabel 9.3 Gaji Karyawan .............................................................................. IX-14
Tabel LA.1 Neraca massa pada furnace (F-101) ............................................ LA-2
Tabel LA.2 Neraca massa pada reactor (R-201)............................................ LA-4
Tabel LA.3 Neraca Massa knock out drum (KO-201) ................................... LA-5
Tabel LA.4 Neraca Massa Destilasi .............................................................. LA-8
Tabel LA.5 Data Bilangan Antoine ............................................................... LA-8
Table LA.6 Penentuan Titik Gelembung (bubble point) Umpan .................... LA-9
Tabel LA.7 Penentuan Titik Gelembung (bubble point) bottom .................... LA-11
Tabel LA.8 Penentuan Titik Gelembung (dwew point) destilat ...................... LA-12
Tabel LA.9 Neraca Massa Kondensor ........................................................... LA-14
Tabel LA. 10 Neraca Massa reboiler ............................................................. LA-15
Tabel LA. 11 Neraca massa KOD (KO-202) ................................................. LA-12
Tabel LB.1 Kapasitas Panas Gas .............................................................................. LB-1
Tabel LB.2 Kapasitas Panas Cairan .......................................................................... LB-1
Tabel LB.3 Panas Laten ................................................................................ LB-1
Tabel LB.4 Panas Reaksi Pembentukan ........................................................ LB-2
Tabel LB.5 Data Tekanan Uap Antoine ......................................................... LB-2
Tabel LB.6 Data Air Pemanas dan Air Pendingin yang Digunakan ............... LB-2
Tabel LB.7 Neraca panas pada vaporizer ..................................................... LB-4
Tabel LB. 8 Panas masuk Heater.................................................................. LB-5
Tabel LB. 9 Panas keluar Heater .................................................................. LB-5
Tabel LB. 10 Neraca panas heater ................................................................ LB-6
Tabel LB. 11 Panas pembentukan senyawa .................................................. LB-7
Tabel LB. 12 panas keluar furnace ............................................................... LB-7
Table LB.13 neraca panas pada furnace ....................................................... LB-8
Tabel LB. 14 panas keluar waste heat boiler................................................. LB-9
Tabel LB. 15 Panas alur 9 ............................................................................ LB-10
Tabel LB. 16 Panas keluar reaktor ................................................................ LB-11
Tabel LB. 17 Neraca panas reaktor .............................................................. LB-12
Tabel LB. 18 Panas masuk Heater (E-201) .................................................... LB-12
Tabel LB. 19 Panas keluar heater .................................................................. LB-13
Universitas Sumatera Utara
Tabel LB. 20 Neraca panas heater (E-201) ................................................... LB-13
Tabel LB.21 Neraca Panas masuk pada kondensor ........................................ LB-13
Tabel LB. 22 Panas keluar kondensor (Ld).................................................... LB-14
Tabel LB. 23 Panas keluar kondensor (D) ..................................................... LB-14
Tabel LB. 24 Panas masuk Reboiler (B) ...................................................... LB-16
Tabel LB.25 Neraca panas keluar reboiler (alur 17) ...................................... LB-16
Tabel LB.26 Neraca panas keluar Bottom (alur 18) ...................................... LB-17
Tabel LB. 27 Panas keluar cooler Produk...................................................... LB-18
Tabel LB. 28 Neraca panas cooler ................................................................ LB-18
Tabel LB. 29 Panas keluar cooler II .............................................................. LB-19
Tabel LB. 30 Neraca panas cooler… ............................................................ LB-20
Tabel LB. 31 Panas masuk cooler…............................................................. LB-20
Tabel LB. 32 Panas keluar cooler (E-202)…. ............................................... LB-20
Tabel LB. 33 Neraca panas cooler…. ............................................................ LB-21
Tabel LC.1 Komposisi Gas pada Knock-out Drum 1 (KO-201) .................... LC-81
Tabel LC.2 Komposisi Gas pada Knock-out Drum 1 (KO-201) .................... LC-81
Tabel LC.3 Komposisi bahan pada alur Vd destilasi 1 (D-301) ................... LC-85
Tabel LC.4 Komposisi bahan pada alur Lb destilasi (D-101) ...................... LC-14
Tabel LC.5 Komposisi Gas pada Knock-out Drum II (KO-101) ................... LC-49
Tabel LD.1 Perhitungan Entalpi dalam Penentuan Tinggi Menara PendinginLD-31
Tabel LE.1 Perincian Harga Bangunan, dan Sarana Lainnya ............................ LE-1
Tabel LE.2 Harga Indeks Marshall dan Swift ............................................... LE-3
Table LE.3 Estimasi Harga Peralatan Proses ................................................. LE-6
Tabel LE.4 Estimilasi Harga Peralatan Utilitas dan Pengolahan Limbah ...... LE-7
Tabel LE.5 Biaya sarana Transportasi ........................................................... LE-10
Tabel LE.6 Perincian Gaji Pegawai ............................................................... LE-14
Tabel LE.7 Perincian Biaya Kas per 3 bulan ................................................ LE-16
Tabel LE.8 Perincian Modal Kerja ................................................................ LE-17
Tabel LE.9 Aturan Depresi Sesuai UU Republik Indonesia No. 17
Tahun 2000 ................................................................................ LE-18
Tabel LE.10. Perhitungan Biaya Depresiasi Sesuai UURI No. 17
Tahun 2000.............................................................................. LE-19
Universitas Sumatera Utara
Tabel LE.11Data Perhitungan Interval Rate of Return (IRR) ......................... LE-27
Tabel LE.12 data perhitungan penentuan Break event point(BEP)… ............. LE-28
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Tabel 2.1 Struktur asetat anhidrat... ............................................................... II-1
Gambar 6.1 Instrumentasi pada pompa.......................................................... VI-7
Gambar 6.2 Instrmentasi Tangki Cairan ........................................................ VI-7
Gambar 6.3 Instrumentasi tangki gas............................................................. VI-7
Gambar 6.4 Instrmumentasi rektor ................................................................ VI-8
Gambar 6.5 instrumentasi vaporizer, Cooler dan condenser .......................... VI-8
Gambar 6.6 Kompresor ................................................................................. VI-9
Gambar 6.7 Instrumentasi Kolom Distilasi .................................................... VI-9
Gambar 6.8 Instrumentasi Accumulator ........................................................ VI-10
Gambar 6.9 Instrumentasi Furnace ................................................................ VI-10
Gambar 6.10 Instrumentasi waste heat boiler ................................................ VI-10
Gambar 6. 11 Tingkat kerusakan suatu pabrik ............................................... VI-13
Gambar 8.1 Tata letak pabrik asetat anhidrat ................................................. VIII-6
Gambar 9.1 Struktur organisasi pabrik pembuatan Asetat Anhidrat ............... IX-16
Gambar LD. 1 Sketsa sebagian bar screen, satuan mm (dilihat ari atas) ......... LD-2
Gambar LD. 2 Grafik Entalpi dan temperatur cairan pada
cooling tower (CT)LD-31 .................................................... LD-31
Gambar LD.3 Kurva Hy terhaap 1 (Hy*-Hy) ................................................. LD-32
Gambar LE.4 Grafik Break Even Point (BEP)............................................... LE-28
Universitas Sumatera Utara
INTI SARI
Pembuatan asetat anhidrat secara umum dikenal dengan menggunakan proses
ketena. Pra rancangan pabrik asetat anhidrat ini direncanakan akan berproduksi
dengan kapasitas 8.500 ton/tahun dan beroperasi selama 330 hari dalam setahun.
Lokasi pabrik yang direncanakan adalah di daerah Solo, Jawa Tengah
dengan luas tanah yang dibutuhkan sebesar 24.985 m2.
Tenaga kerja yang dibutuhkan untuk mengoperasikan pabrik sebanyak 160
orang. Bentuk badan usaha yang direncanakan adalah Perseroan Terbatas (PT) dan
bentuk organisasinya adalah organisasi sistem garis.
Hasil analisa terhadap aspek ekonomi pabrik Asetat anhidrat, adalah :
Modal Investasi
: Rp 310.782.408.6671,-
Biaya Produksi per tahun
: Rp 266.875.269.489,-
Hasil Jual Produk per tahun
: Rp. 418.915.369.329,-
Laba Bersih per tahun
: Rp 105.913.429.539,-
Profit Margin
: 36,11 %
Break Event Point
: 52,70 %
Return of Investment
: 31.02 %
Pay Out Time
: 3,23 tahun
Return on Network
: 56,80 %
Internal Rate of Return
: 52,3 %
Dari hasil analisa aspek ekonomi dapat disimpulkan bahwa pabrik pembuatan
asetat anhidrat ini layak untuk didirikan.
Universitas Sumatera Utara
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Dalam era globalisasi, industri memegang peranan yang penting dalam
kegiatan ekonomi. Indonesia sebagai suatu negara yang berkembang saat ini juga
telah mengembangkan berbagai macam indutri. Salah satu industri yang berkembang
cukup pesat di Indonesia adalah industri kimia.
Asetat anhidrat ((CH3CO)2O) merupakan larutan aktif, tidak berwarna, serta
memiliki bau yang tajam. Kapasitas produksi Amerika untuk produk asetat anhidrat
ini cukup besar, yaitu lebih dari 900.000 ton per tahun (Kirk Othmer, 1981).
Asetat anhidrat merupakan suatu senyawa yang memiliki kegunaan yang
sangat bervariasi. Asetat anhidrat digunakan dalam pembuatan selulosa asetat, serat
asetat, obat-obatan, aspirin dan berperan sebagai pelarut dalam penyiapan senyawa
organik. Di Indonesia belum terdapat pabrik yang memproduksi asetat anhidrat,
sehingga Indonesia masih mengandalkan impor dari beberapa negara asing untuk
bahan kimia ini.
Kebutuhan asetat anhidrat di Indonesia mengalami peningkatan. Pada tahun
2008, Indonesia membutuhkan 362.155 kg kemudian pada tahun 2009 menjadi
642.283 kg. Dari data ini kedepan kebutuhan akan asam asetat akan semakin
bertambah karena kegunaan produk ini yang semakin berkembang(Biro Pusat
Statistik, (2006-2009)). Tabel 1.1 di bawah ini menyajikan data impor asetat anhidrat
untuk tahun 2006-2009
Tabel 1.1 : Data impor asetat anhidrat
Tahun
Jumlah impor (kg)
2006
377.868
2007
898.410
2008
362.154
2009
642.283
Sumber : Biro Pusat Statistik (2006-2009)
Universitas Sumatera Utara
Dari tabel di atas menunjukkan bahwa asetat anhidrat mulai umum digunakan
di Indonesia. Melihat potensi pasar asetat anhidrat di dalam negeri yang cukup baik
serta tidak adanya pabrik dalam negeri yang memproduksi asetat anhidrat maka
peluang pendirian pabrik asetat anhidrat cukup besar. Selain dapat untuk memenuhi
kebutuhan dalam negeri dengan harga yang lebih murah, peluang untuk menjamah
pasar luar negeripun masih terbuka lebar.
1.2 Tujuan Perancangan
Secara umum, tujuan pra rancangan pabrik pembuatan asetat anhidrat ini
adalah untuk menerapkan disiplin ilmu Teknik Kimia khususnya di bidang
perancangan, proses, dan operasi teknik kimia sehingga dapat memberikan gambaran
kelayakan Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Asetat Anhidrat.
1.3 Rumusan Masalah
Sehubungan dengan meningkatnya kebutuhan akan asetat anhidrat, maka
pembangunan pabrik pembuatan asetat anhidrat merupakan suatu alternatif sehingga
kebutuhan asetat anhidrat dapat terpenuhi. Tugas akhir ini memaparkan bagaimana
pra rancangan pabrik pembuatan asetat anhidrat berdasarkan: perhitungan neraca
massa dan neraca energi, penentuan spesifikasi peralatan yang diperlukan untuk
proses produksi maupun proses pendukung produksi, penentuan instrumentasi dan
keselamatan kerja yang dibutuhkan, penentuan utilitas, penentuan manajemen
organisasi perusahaan yang diperlukan demi kelancaran proses produksi, penentuan
estimasi ekonomi dan pembiayaan.
1.4 Manfaat Perancangan
Adapun manfaat Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Asetat Anhidrat adalah
memberikan gambaran kelayakan dari segi rancangan dan ekonomi pabrik
pembuatan asetat anhidrat.
Universitas Sumatera Utara
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Asetat Anhidrat
Asetat anhidrat merupakan anhidrat dari asam asetat yang struktur antar
molekulnya simetris. Asetat anhidrat memiliki berbagai macam kegunaan antara lain
sebagai fungisida dan bakterisida, pelarut senyawa organik, berperan dalam proses
asetilasi, pembuatan aspirin, dan dapat digunakan untuk membuat acetylmorphine.
Asam asetat anhidrat paling banyak digunakan dalam industri selulosa asetat untuk
menghasilkan serat asetat, plastik, serat kain dan lapisan kain (Celanase, 2010).
Asetat anhidrat ((CH3CO)2O) merupakan larutan aktif, tidak berwarna, serta
memiliki bau yang tajam. Kapasitas produksi Amerika untuk produk asetat anhidrat
ini cukup besar, yaitu lebih dari 900.000 ton per tahun (Kirk othmer, 1981). Asetat
anhidrat merupakan suatu senyawa yang memiliki kegunaan yang sangat bervariasi.
Asetat anhidrat digunakan dalam pembuatan cellulose asetate, serat asetat, obatobatan, aspirin, dan berperan sebagai pelarut dalam penyiapan senyawa organik
(Kurniawan, 2004).
Asetat anhidrat memiliki rumus struktur seperti Gambar 2.1 dibawah ini:
Gambar 2.1 struktur asetat anhidrat
(Celanase, 2010)
Beberapa reaksi yang dapat terjadi pada asetat anhidrat adalah (Celanase, 2010):
1. Acetilasi
C6H4CH3NH2 + (CH3CO)2O C6H4CH3NHCOCH3 + CH3COOH
2. Hidrolisis menjadi asam asetat
(CH3CO)2O + H2O 2CH3COOH
3. Amonolisis manjadi acetamida
(CH3CO)2O + 2NH3 CH3CONH2 + CH3COONH4
Universitas Sumatera Utara
4. Alkoholisis menjadi ester
(CH3CO)2O + CH3OH CH3COOCH3 + CH3COOH
5. pembentukan ketone melalui Friedel-Crafts acylation
(CH3CO)2O + ArH CH2COAr + CH3COOH
6. reaksi kondensasi (Perkin)
C6H5CHO + (CH3CO)2O C6H5CH=CHCOOCH3 + CH3COOH
2.2 Sifat-Sifat Bahan Baku Dan Produk
2.2.1 Sifat-Sifat Produk
1. Asetat Anhidrat (Perry’s, 2008)
Sifat-sifat asetat anhidrat adalah (Perry’s, 2008):
Rumus molekul
: (CH3CO)2O
Berat molekul
: 102,09 gram/mol
Titik didih pada 760 mmHg
: 139,060C
Titik beku
: -730C
Panas pembakaran
: 431,9 kkal/mol
Tekanan kritis
: 46.81 atm
Suhu kritis
: 2960C
Densitas pada 20°C
: 1.08 g/ml
Viskositas pada 25°C
: 0.843 mPa.s
2. Metana(Perry’s, 2008)
Rumus molekul
: CH4
Berat molekul
: 16,04 gram/mol
Titik didih pada 760 mmHg
: -161.4°C
Titik beku
: -182.5°C
Tekanan kritis
: 46.00 atm
Suhu kritis
: -82.6°C
Densitas pada suhu didih
: 0,4245 g/ml
Viskositas pada 25°C
: 0.843 mPa.s
Universitas Sumatera Utara
2.2.2 Sifat-sifat bahan baku
1. Aseton(Perry’s, 2008)
Rumus molekul
: C3H6O
Berat molekul
: 58,08 gram/mol
Titik didih pada 760 mmHg
: 56,050C
Titik beku
: -94,60C
Panas pembakaran
: 431,9 kkal/mol
0
Tekanan uap pada 20 C
: 24 kPa
Suhu kritis
: 235°C
Densitas pada 192.40 °K
: 1,37 g/ml
Viskositas pada 25°C
: 0.843 mPa.s
2. Asam Asetat (Perry’s, 2008)
Rumus molekul
: C2H4O2
Berat molekul
: 60.05 gram/mol
Titik didih pada 760 mmHg
: 118.10C
Titik beku
: 16.6°C
Panas pembakaran
: 431,9 kkal/mol
Tekanan uap pada 200C
: 1.5 kPa
Suhu kritis
: 21.67°C
3. Ketena(Perry’s, 2008)
Rumus molekul
: H2C:CO
Berat molekul
: 42.04gram/mol
Titik didih pada 760 mmHg
: -560C
Titik beku
: -151°C
Panas pembentukan
: -47,7 kjoule/mol
Tekanan uap pada 200C
: 2.0 MPa
Suhu kritis
: 106,85°C
Densitas pada -600C
: 2.07
Universitas Sumatera Utara
2.3 Proses Pembuatan Asetat Anhidrat
Asetat anhidrat dapat dibuat menggunakan empat macam proses (Kurniawan,
2004), yaitu :
1. Oksidasi asetaldehid
Asetat anhidrat dapat disiapkan dengan oksidasi langsung dari asetaldehid
dengan menggunakan pelarut asam asetat. Pada proses ini digunakan katalis yang
mengandung tembaga. Asetaldehid teroksidasi membentuk peroxyacetic acid.
Peroxyacetic
acid
ini
akan
bereaksi
lagi
membentuk
acetaldehyde
monoperoxyasetate. Zat ini kemudian akan membentuk asam asetat, anhidrida, dan
air. Oksidasi mencapai
penyelesaian 96% untuk memberikan asetat anhidrat
banding asam asetat dengan rasio 56:44. Reaksi yang terjadi pada proses ini adalah
sebagai berikut:
CH3CHO + O2 CH3COOOH
CH3COOOH + CHCHO CH3COOOCH(OH)CH3
CHCOOOCH(OH)CH3 (CH3CO)2O + H2O
CH3COOOCH(OH)CH3 CH3COOH + CH3COOH
2. Proses karbonilasi metil asetat
Asetat anhidrat dapat dibuat dengan karbonilasi metil asetat dengan cara yang
sama dengan karbonilasi metanol menjadi asam asetat. Langkah pertama yang
dilakukan pada proses ini adalah asetilasi metanol untuk mendapatkan metil asetat,
kemudian dilanjutkan dengan karbonilasi metil asetat untuk membentuk acetate
anhidrat. Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut:
CH3COOH + CH3OH CH3COOCH3 + H2O
CH3COOCH3 + CO (CH3CO)2O
Katalis yang digunakan dalam proses ini adalah rhodium chloride trihydrate, metil
yodida, bubuk logam kromium, dan sebuah alumina pendukung atau sebuah
kompleks nickel carbonyl dengan triphenylphospine, metil yodida, dan chromium
hexacarbonyl.
Universitas Sumatera Utara
3. Proses ketena dari dekomposisi asam asetat
Salah satu proses pembuatan asetat anhidrat adalah dengan proses ketena.
Asam asetat diuapkan dengan tekanan dibawah 150 mmHg, dicampur dengan
katalis trietil fosfat dan dilewatkan pada pipa pirolisis yang dipanaskan sampai
temperatur 550-660°C dimana asam asetat akan terdekomposisi menjadi ketena
dan air. Amonia dimasukkan ke dalam aliran gas untuk menetralisasi katalis, dan
campuran gas didinginkan dalam pendingin yang dijaga pada temperatur -20°C
untuk membekukan air, katalis, dan agar tidak mengubah asam asetat. Gas ketena
dilewatkan pada absorber yang dikombinasikan dengan asam asetat untuk
memperoleh asetat anhidrat. Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut:
CH3COOH CH2=C=O + H2O
CH2=C=O + CH3COOH (CH3CO)2O
4. Proses ketena dari dekomposisi aseton
Selain dari asam asetat, ketena dapat dibuat dengan alternatif lain dari
dekomposisi aseton berdasarkan reaksi berikut:
CH3COCH CH2=C=O + CH4
CH2=C=O + CH3COOH (CH3CO)2O
Pada proses ini dihasilkan produk samping berupa gas metana. Metana termasuk
gas inert dan mempunyai berat molekul yang lebih kecil daripada air. Perancangan
ini memilih proses ini, karena tahap ini lebih menguntungkan secara kimia dan
ekonomi. Keuntungan dari proses ini adalah produk samping metana yang bersifat
inert dan mudah dipisahkan. Proses ini juga tidak memerlukan katalis seperti pada
proses pembuatan ketena yang berasal dari asam asetat.
2.4 Pemilihan Proses
Proses yang dipilih dalam proses ini adalah pembuatan asetat anhidrat dengan
proses ketena dari dekomposisi aseton. Alasan pemilihan proses ini karena akan
menghasilkan asetat anhidrat yang lebih murni, hasil samping yang dihasilkan dapat
dijual secara komesil yaitu metana dan juga proses tidak menggunakan katalis.
Universitas Sumatera Utara
2.5 Deskripsi Proses
Deskripsi proses dalam pembuatan asetat anhidrat dimulai dari proses
dekomposisi aseton menjadi ketena dan metana. Aseton dipompakan dan dinaikkan
tekanannya menjadi 8 atm. Kemudian aseton cair tersebut diuapkan dalam vaporizer
pada suhu 800C sehingga semua menguap, kemudian dialirkan ke dalam tungku
pembakaran (F-101) sehingga terdekompisisi membentuk ketena dan gas inert
o
metana pada suhu 700 C dan tekanan 8 atm. Reaksi dekomposisi aseton yang terjadi
adalah sebagai berikut (Kurniawan, 2004):
CH3COCH3
Aseton
CH2:C:O
ketena
Uap ketena dan metana
+
CH4
metana
yang terbentuk dalam tungku pembakaran di alirkan
kedalam reaktor (R-201). Dalam reaktor, uap ketena
dan metana dikontakkan
dengan asam asetat cair. Dalam reaktor ini metana bersifat inert sehingga tidak
terjadi reaksi metana. Ketena bereaksi dengan asam asetat cair membentuk asetat
anhidrat. Kondisi reaksi pada reaktor ini adalah 800C dan tekanan 1 atm.
Perbandingan mol ketena dan asam asetat memasuki reaktor adalah 1:6 sehingga
konversi reaksi ketena mencapai 100%. Reaksi pembentukan asetat anhidrat adalah
sebagai berikut:
H2C=C=O
Ketena
+
CH3COOH
asam asetat
CH3-CO-O-CO-CH3
asetat anhidrat
Campuran cairan dan gas dari reaktor dialirkan ke kolom knock out drum (KO201) asetat anhidrat dan asam asetat yang bersifat cair akan terpisah dari gas aseton
dan metana. Asetat anhidrat dan asam asetat yang tersisa dari reaktor akan memasuki
kolom destilasi (D-301) dan akan diperoleh asetat anhidrat dengan kemurnian 99,9%.
Asetat anhidrat yang dihasilkan ini akan dipompakan kedalam tangki penyimpanan
TK-303. Cairan asam asetat akan dikembalikan memasuki reaktor. Sedangkan gas
metana dan asetone akan didinginkan pada kondensor hingga suhu 300 C sehingga
aseton akan berubah menjadi fasa cair pada suhu 300 dan tekanan 1 atm. Campuran
fasa cair aseton dan fasa gas metana akan dipisahkan pada knock out drum (KO-202).
Gas metana akan dikompres memasuki tangki penyimpanan TK-204, dan aseton
akan dikembalikan ke furnace.(Kurniawan, 2004).
Universitas Sumatera Utara
Air pendingin 30 0C
Saturated steam 4,8 atm, 150 0C
PC
Keterangan gambar :
1. TK-101
: Tangki penyimpanan aseton
2. TK-102
: Tangki penyimpanan asm asetat
3. TK-204
: Tangki penyimpanan metana
4. TK-303
: Tangki penyimpanan asetat anhidrat
5. D-301
: Kolom destilasi
6. C-101
: Expander
7. C-204
: Compressor
8. R-101
: Reaktor
9. F-101
: Furnace
10. V-303
: akumulator
11. KO-201
: Knock out drum I
12. KO-202
: knock out drum II
13. E-101
: Heater aseton
14. E-102
: Heater asam asetat
15. E-103
: Waste heat boiler
16. E-201
: Heater umpan destilasi
17. E-202
: Cooler aseton dan metana
18. E-301
: Condensor
19. E-302
: Reboiler
20. E-303
: Cooler asam aseta
21. E-304
: Cooler produk
22. P-101
: Pompa aseton
23. P-102
: Pompa asam asetat
24. P-201
: Pompa umpan destilasi
25. P-301
: Pompa reboiler
26. P-302
: Pompa kondensor
27. P-303
: Pompa produk
28. P-304
: Pompa asam asetat recycle
27. B-301
: Blower
FC PC
TI
25
TK-204
TC
C-204
PC
TC
FC
TI
M-201
8
LI
TK-102
FC
7
E-102
P-102
22
28
KO-202
23
E-202
9
B-301
FC
LC
12
PC
24
TC
P-209
PC
TC
TC
FC PC
TI
TI
TC
FC
2
LI
TK-101
1
M-101
P-101
4
3
6
5
E-101
C-101
F-101
LC
E-103
PC
Vd(16)
KO-201
10
TC
R-201
LC
E-301
PC
TI
V-303
TC
FC
TC
LC
11
20
FC
Ld(19)
13
14
P-302
E-303
PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
P-304
E-201
P-201
Vb(17)
TC
D-301
FLOWSHEET PENGOLAHAN PABRIK PEMBUATAN ASETAT
ANHIDRAT
E-302
Lb(15)
FC
TC
FC
19
21
P-301
TK-303
18
LI
E-304
PRA-RANCANGAN PABRIK PEMBUATAN ASETAT ANHIDRAT
DENGAN PROSES KETEN DARI DEKOMPOSISI ASETON DENGAN
KAPASITAS 8.500 TON /TAHUN
P-303
Skala : Tanpa Skala
Air pendingin bekas
Tanggal
Tanda
Tangan
Nama : Nimrod Sitorus
NIM : 060405057
1. Nama : Dr. Maulida, S.T, M.Sc
Diper iksa/ NIP : 19700611 199702 2 001
Disetujui 2. Nama : Dr. Zuhrina M, S.T, M.Sc
NIP : 19710905 199512 2 001
Digambar
Kondensat 150 0C
Universitas Sumatera Utara
BAB III
NERACA MASSA
Hasil perhitungan neraca massa pembuatan asam asetat anhidarat melalui
proses ketena dari dekomposisi aseton dengan kapasitas 8.500.000 kg/tahun adalah
sebagai berikut:
Basis perhitungan
: 1 jam operasi
Waktu kerja/tahun
: 330 hari/tahun
Satuan operasi
: kg/jam
3.1 Furnace (F-101)
Tabel 3.1 Neraca Massa Furnace
Komponen
Masuk (kg/jam)
Keluar (kg/jam)
Alur 4
Alur 5
Aseton
938,403
328,441
Ketena
-
443,728
Metana
-
168,454
938,403
938,403
Total
3.2 Reaktor (R-201)
Tabel 3.2 Neraca Massa Reaktor
Komponen
Masuk (kg/jam)
Alur 6
Keluar (kg/jam)
Alur 9
Alur 10
Aseton
328,441
-
328,441
Ketena
441.508
-
-
Metana
168,454
-
168,454
Asam asetat
-
3.783,906
3.153,255
Asetat anhidrat
-
5,391
1.077,550
938,403
3.789,297
4.727,700
4.727,700
4.727,700
sub total
Total
Universitas Sumatera Utara
3.3 Knock Out Drum (KO-201)
Tabel 3.3 Neraca Massa KOD
Masuk (kg/jam)
Komponen
Keluar (kg/jam)
Aliran 10
Aliran 12
Aliran 11
Asetone
328,441
328,441
-
Metana
168,454
168,454
-
Asam asetat
3.153,255
-
3.153,255
Asetat anhidrat
1.077,550
-
1.077,550
Subtotal
4.727,700
496,895
4.230,805
Total
4.727,700
4.727,700
3.4 Kolom Destilasi Asetat Anhidrat (D-301)
Tabel 3.4 Neraca Massa destilasi
Komponen
Masuk (kg/jam)
Alur 14
Keluar (kg/jam)
Alur 20
Alur 18
Asam asetat
3.153,255
1,073
3.152,197
Asetat anhidrat
1.077,550 1.072,159
5,364
Sub- total
4.230,805 1.073,232
3.157,562
Total
4.230,805
4.230,805
3.5 Kondensor (V-303)
Tabel 3.5 Neraca Massa kondensor
Komponen
Asam asetat
Masuk(kg/jam)
Kelauar(kg/jam)
Alur 19
Alur 20
9.847,677
6.695,479
3.152,197
Sub-total
16,759
9.864,435
11,394
6.706,873
5,364
3.157,561
Total
9.864,435
Asetat anhidart
9.864,435
Universitas Sumatera Utara
3.6 Kolom Reboiler (E-302)
Tabel 3.6 Neraca Massa reboiler
Komponen
Alur Masuk (kg/jam)
Alur Keluar (kg/jam)
Alur 15
Asam asetat
Asetat anhidrat
Sub-tatal
Total
Alur 17
Alur 18
17,820
16,747
1,073
17.802,317
16.730,158
1.072,159
17.820,137
17.820,137
16.746,905
1.073,232
17.820,137
3.7 Knock Out Drum (KO-202)
Tabel 3.7 Neraca Massa KOD
Masuk (kg/jam)
Komponen
Aliran 23
Keluar (kg/jam)
Aliran 24
Aliran 25
Asetone
328,441
328,441
-
Metana
168,454
-
168,454
Subtotal
495,805
328,441
168,454
Total
495,805
495,805
3.8 Mix Point Aseton
Tabel 3.8 Neraca massa Mix point aseton
Komponen
Asetone
Total
Masuk (kg/jam)
Aliran 2
Aliran 24
609,962
Keluar (kg/jam)
Aliran 3
328,441
938,403
938,403
938,403
Universitas Sumatera Utara
3.9 Mix Point Asam asetat
Tabel 3.9 Neraca massa Mix point aseton
Komponen
Asam asetat
Masuk (kg/jam)
Aliran 8
Keluar (kg/jam)
Aliran 20
Aliran 9
3.152,197
3.783,906
Asetat anhidrat
631,708
-
5,391
5,391
Subtotal
631,708
3.157,562
3.789,297
3.789,297
Total
3.789,297
Universitas Sumatera Utara
BAB IV
NERACA ENERGI
Basis perhitungan
: 1 jam operasi
Satuan operasi
: kJ/jam
Temperatur basis
: 25oC
4.1 NERACA ENERGI PADA VAPORIZER (E-101)
Table 4.1 Neraca energi pada vaporizer
Komponen
Panas masuk (kJ/jam)
Panas keluar (kJ/jam)
Umpan
10.338,694
-
Produk
-
556.860,927
Steam
546.522,232
-
Total
556.860,927
556.860,927
4.2 NERACA ENERGI PADA HEATER (E-102)
Table 4.2 Neraca energi pada heater
Komponen
Panas masuk (kJ/jam)
Panas keluar (kJ/jam)
Umpan
6.787,200
-
Produk
-
70.000,762
steam
63.213,562
70.000,762
70.000,762
4.3 NERACA ENERGI PADA FURNACE (F-101)
Table 4.3 Neraca energi pada Furnace
Komponen
Panas masuk (kJ/jam)
Panas keluar (kJ/jam)
Umpan
556.860,927
1. 275.487,391
Reaksi
860.562,839
Produk
1.349.663,882
Solar (IDO)
2.928.853,185
3.485.714,111
3.485.714,111
Total
Total
4,4 NERACA ENERGI PADA WASTE HEAT BOILER (E-103)
Table 4.4 Neraca energi pada Waste Heat Boiler
Komponen
Panas masuk (kJ/jam)
Panas keluar (kJ/jam)
Umpan
3.485.714,111
Produk
75.825,995
Pendingin
3.410.267,497
3.485.714,111
3.485.714,111
Total
Universitas Sumatera Utara
4.5 NERACA ENERGI PADA REAKTOR (R-201)
Table 4.5 Neraca energi pada reaktor
Komponen
Panas masuk (kJ/jam)
Umpan
535.971,700
Produk
∆Hr
steam
11.481.267,020
12.017.238,720
Total
Panas keluar (kJ/jam)
719.649,790
11.297.588,93
12.017.238,720
4.6 NERACA ENERGI PADA HEATER (E-201)
Table 4.6 Neraca energi pada heater
Komponen
Panas masuk (kJ/jam) Panas keluar (kJ/jam)
496.921,216
Umpan
2.150.224,443
Produk
1.653.303,227
Steam
Total
2.150.224,443
2.150.224,443
4.7 NERACA ENERGI PADA KONDENSOR (E-301)
Table 4.7 Neraca energi pada Kondensor
Komponen
Panas masuk (kJ/jam) Panas keluar (kJ/jam)
Umpan
6.084.928,521
Produk
2.068.686,692
Pendingin
4.016.241,830
Total
6.084.928,521
6.084.928,521
4.8 NERACA ENERGI PADA REBOILER (E-302)
Table 4.8 Neraca energi pada reboiler
Komponen
Panas masuk (kJ/jam) Panas keluar (kJ/jam)
Umpan
4.038.824,315
Produk
10.005.828,35
Steam
5.967.004,038
Total
10.005.828,35
10.005.828,35
Universitas Sumatera Utara
4.9 NERACA ENERGI PADA COOLER PRODUK (E-304)
Table 4.9 Neraca energi pada cooler produk
Komponen
Panas masuk (kJ/jam)
Panas keluar (kJ/jam)
Umpan
602.609,197
Produk
142.964,273
Air pendingin
459.644,925
602.609,197
Total
602.609,197
4.10 NERACA ENERGI PADA COOLER HASIL DESTILAT (E-303)
Table 4.10 Neraca energi pada cooler hasil destilat
Komponen
Umpan
Produk
Air pendingin
Total
Panas masuk (kJ/jam)
682.185,063
682.185,063
Panas keluar (kJ/jam)
383.734,281
298.450,781
682.185,063
4.11 NERACA ENERGI PADA COOLER ASETON (E-202)
Table 4.11 Neraca energi pada cooler aseton
Komponen
Panas masuk (kJ/jam)
Panas keluar (kJ/jam)
Umpan
46.622,016
Produk
5.531,655
Air pendingin
Total
-
214.619,710
46.622,016
46.622,016
Universitas Sumatera Utara
BAB V
SPESIFIKASI PERALATAN
1. Tangki Penyimpanan aseton (TK-101)
Fungsi
: Menyimpan aseton untuk kebutuhan selama 10 hari
Bentuk
: Silinder vertikal, dasar datar dan tutup ellipsoidal
Bahan konstruksi
: Carbon Stell SA-285 Grade C
Jumlah
: 3 unit
Tekanan
: 1 atm
Suhu
: 30oC
Volume
: 73,888 m3
Diameter
: 3,837 m
Tinggi silinder
: 5,755 m
Tinggi tangki
: 6,394 m
Tebal plat
: 0,5 in
2. Tangki Penyimpanan Asam Asetat (TK-102)
Fungsi
: Menyimpan asam asetat untuk kebutuhan selama 10
hari
Bentuk
: Silinder vertikal, dasar datar dan tutup ellipsoidal
Bahan konstruksi
: Carbon Stell SA-285 Grade C
Jumlah
: 2 unit
Tekanan
: 1 atm
Suhu
: 30oC
Volume
: 87,551 m3
Diameter
: 4,060 m
Tinggi silinder
: 6,090 m
Tinggi tangki
: 6,766 m
Tebal plat
: 0, 5 in
Universitas Sumatera Utara
3. Tangki Penyimpanan Produk Metana (TK-204)
Fungsi
: menyimpan gas metana untuk kebutuhan 5 hari
Bentuk
: Tangki silinder horizontal dengan alas dan tutup
Ellipsoidal
Bahan
: carbon stell, SA – 285 Grade A
Jumlah
: 3 unit
Tekanan
: 25 atm
Suhu
: 30oC
Volume
: 508,212 m3
Diameter
: 7,296 m
Panjang silinder
: 10,945 m
Panjang tangki
: 15,910 m
Tebal plat
: 7,5 in
4. Tangki Penyimpanan Asetat Anhidrat (TK-303)
Fungsi
: Menyimpan asetat anhidrat untuk kebutuhan 10 hari
Bentuk
: Tangki silinder vertikal dengan alas datar dan tutup
ellipsoidal
Bahan
: Carbon steel, SA – 285 Grade. A
Jumlah
: 3 unit
Tekanan
: 1 atm
Suhu
: 35oC
Volume
: 95,402 m3
Diameter
: 4,178 m
Tinggi silinder
: 6,267 m
Tinggi tangki
: 6,693 m
Tebal plat
: 0,5 in
5. Pompa aseton (P-101)
Fungsi
: Memompa aseton dari tangki bahan baku (TK-101)
ke vaporizer sekaligus menaikkan tekanan aseton
Jenis
: Pompa sentrifugal
Universitas Sumatera Utara
Jumlah
: 1 unit
Bahan konstruksi
: Commercial Stell
Kapasitas
: 0,0076 ft3/s
Diameter pipa
: ¾