Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Asetaldol dari Asetaldehida Menggunakan Metode Alheritiere dan Gobron dengan Kapasitas 30.000 Ton/Tahun

PRA RANCANGAN PABRIK
PEMBUATAN ASETALDOL DARI ASETALDEHIDA MENGGUNAKAN METODE ALHERITIERE DAN GOBRON DENGAN KAPASITAS 30.000 TON/TAHUN
TUGAS AKHIR Diajukan untuk Memenuhi Persyaratan
Ujian Sarjana Teknik Kimia Oleh:
ANDRIANI DEWI NIM : 080405030
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2012
Universitas Sumatera Utara

Universitas Sumatera Utara

KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis ucapkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa karena atas rahmat dan anugerah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir yang berjudul Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Asetaldol dari Asetaldehida Menggunakan Metode Alheritiere dan Gobron dengan Kapasitas 30.000 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. Bapak Dr. Ir. Taslim, M.Si sebagai Dosen Pembimbing I dan Dosen Penguji I
yang telah membimbing dan memberikan masukan selama menyelesaikan tugas akhir ini. Terima kasih atas waktu, saran dan ide-ide, kesediaan, kesabaran dan perhatian yang diberikan selama proses pembimbingan skripsi ini. 2. Ibu Dr. Ir. Rosdanelli Hasibuan, MT sebagai Dosen Pembimbing II yang telah memberikan arahan dan bimbingan selama menyelesaikan tugas akhir ini. 3. Bapak Ir. Bambang Trisakti, MT sebagai Dosen Penguji II yang telah memberikan saran dan masukan bagi penulis dalam menyelesaikan tugas akhir ini. 4. Bapak Ir. Syahrul Fauzi Siregar, MT sebagai Dosen Penguji III yang telah memberikan saran dan masukan bagi penulis dalam menyelesaikan tugas akhir ini. 5. Bapak Dr. Ir. Irvan, M.Si selaku Ketua Departemen Teknik Kimia FT USU. 6. Ibu Ir. Renita Manurung, MT sebagai Koordinator Tugas Akhir Departemen Teknik Kimia FT USU. 7. Dan yang paling istimewa Orang tua penulis yaitu Ibunda So Siang Ho dan Ayahanda Tho Hong Wie, yang tidak pernah lupa memberikan motivasi dan semangat kepada penulis. 8. Seluruh Dosen Pengajar Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara yang telah memberikan ilmu kepada penulis selama menjalani studi.
Universitas Sumatera Utara

9. Para pegawai administrasi Departemen Teknik Kimia yang telah memberikan bantuan kepada penulis selama mengenyam pendidikan di Deparetemen Teknik Kimia.
10. Saudara tercinta Yetty, Hendrik, Desi, Alvin, Robin, Hartono dan Wesley yang selalu mendoakan dan memberikan semangat.
11. Teman-teman stambuk „08 tanpa terkecuali. Thanks buat kebersamaan dan semangatnya.
12. Teman seperjuangan Lilies Pratiwi sebagai partner penulis dalam penyelesaian Tugas Akhir ini.

13. Seluruh Pihak yang tidak dapat disebutkan satu per satu namanya yang juga turut memberikan bantuan kepada penulis dalam menyelesaikan tugas akhir ini. 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,

Juni 2012

Penulis,

Andriani Dewi 080405030

Universitas Sumatera Utara

INTI SARI

Asetaldol (C4H8O2) diperoleh melalui reaksi kondensasi aldol dari

Asetaldehida (CH3CHO) dengan menggunakan katalis basa berupa Natrium Hidroksida (NaOH) di dalam reaktor mixed flow pada temperatur 45oC dan tekanan

2,7 atm.

Pabrik Asetaldol ini direncanakan akan berproduksi dengan kapasitas 30.000

ton/tahun (3787,879 kg/jam) dan beropersi selama 330 hari dalam setahun. Pabrik ini

diharapkan dapat mengurangi ketergantungan Indonesia terhadap produk impor.

Lokasi pabrik yang direncanakan adalah di daerah Kawasan Industri Pancapuri, Cilegon, Banten, dengan luas tanah yang dibutuhkan sebesar 11.929 m2.

Tenaga kerja yang dibutuhkan untuk mengoperasikan pabrik sebanyak 200

orang. Bentuk badan usaha yang direncanakan adalah Perseroan Terbatas (PT) dan

bentuk organisasinya adalah organisasi garis dan staf.

Hasil analisa terhadap aspek ekonomi pabrik Asetaldol, adalah:

- Total modal investasi

: Rp. 402.059.788.993,-

- Biaya produksi

: Rp. 526.282.159.057,-

- Hasil penjualan per tahun : Rp. 644.061.111.970,-

- Laba bersih

: Rp. 84.376.841.867,-

- Profit Margin

: 18,1955%

- Break even point (BEP)

: 42,44 %

- Return of Investment

: 20,9861 %

- Pay Out Time

: 5 tahun

- Return of Network

: 34,9769 %

- Internal Rate of Return

: 33,4476 %

Dari hasil analisa aspek ekonomi, maka dapat disimpulkan bahwa pabrik

pembuatan Asetaldol ini layak untuk didirikan.

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR............................................................................................ i INTI SARI ............................................................................................................ iii DAFTAR ISI......................................................................................................... iv DAFTAR TABEL ..................................................................................................x DAFTAR GAMBAR............................................................................................xv DAFTAR LAMPIRAN ...................................................................................... xvi BAB I PENDAHULUAN.................................................................................. I-1
1.1 Latar Belakang .................................................................................... I-1 1.2 Perumusan Masalah ............................................................................ I-2 1.3 Tujuan Pra Rancangan Pabrik............................................................. I-2 1.4 Manfaat Pra Rancangan Pabrik ........................................................... I-3 BAB II TINJAUAN PUSTAKA.......................................................................II-1 2.1 Asetaldehida.......................................................................................II-1 2.2 Asetaldol ...........................................................................................II-1 2.3 Sifat-sifat Bahan Baku .......................................................................II-2
2.3.1 Asetaldehida (C2H4O) ..............................................................II-2 2.3.2 Asam Sulfat (H2SO4)................................................................II-3 2.3.3 Natrium Hidroksida (NaOH)....................................................II-3 2.3.4 Air (H2O)..................................................................................II-3 2.4 Sifat-Sifat Bahan Produk....................................................................II-4 2.4.1 Asetaldol (C4H8O2) ..................................................................II-4 2.4.2 Natrium Sulfat (Na2SO4)..........................................................II-4 2.5 Proses-Proses yang Tersedia untuk Pembuatan Asetaldol.................II-5 2.5.1 Metode Miller dan Hamond (1950) .........................................II-5 2.5.2 Metode Alheritiere dan Gobron (1955)....................................II-5 2.6 Seleksi Proses.....................................................................................II-6 2.7 Deskripsi Proses .................................................................................II-6 2.7.1 Tahap Persiapan Bahan Baku...................................................II-6 2.7.2 Tahap Sintesis (Reaksi)............................................................II-7 2.7.3 Tahap Pemurnian Produk .........................................................II-7
Universitas Sumatera Utara

BAB III NERACA MASSA............................................................................ III-1 3.1 Rektor (R-101) ................................................................................. III-1 3.2 Mixer I (M-101) ............................................................................... III-1 3.3 Netralizer (R-102)............................................................................ III-2 3.4 Mixer II (M-102) .............................................................................. III-2 3.5 Crystallizer (CR-101)....................................................................... III-3 3.6 Spray Dryer (D-101) ........................................................................ III-3 3.7 Flash Drum I (FD-101).................................................................... III-4 3.8 Flash Drum II (FD-102)................................................................... III-4
BAB IV NERACA PANAS............................................................................. IV-1 4.1 Mixer I (M-101) ............................................................................... IV-1 4.2 Heater I (HE-101) ............................................................................ IV-1 4.3 Heater II (HE-102)........................................................................... IV-1 4.4 Reaktor (R-101)................................................................................ IV-2 4.5 Mixer II (M-102) .............................................................................. IV-2 4.6 Netralizer (R-102) ............................................................................ IV-2 4.7 Crystallizer (CR-101)....................................................................... IV-3 4.8 Spray Dryer (D-101) ........................................................................ IV-3 4.9 Heater III (HE-103) ......................................................................... IV-3 4.10 Flash Drum I (FD-101) .................................................................. IV-4 4.11 Heater IV (HE-104) ....................................................................... IV-4 4.12 Flash Drum II (FD-102)................................................................. IV-4 4.13 Cooler (CL-101)............................................................................. IV-5
BAB V SPESIFIKASI PERALATAN.......................................................... V-1 5.1 Tangki Penyimpanan Asetaldehida (T-101) ..................................... V-1 5.2 Tangki Penyimpanan Asam Sulfat (T-102) ...................................... V-1 5.3 Tangki Penyimpanan Asetaldol (T-103)........................................... V-2 5.4 Gudang NaOH................................................................................... V-3 5.5 Conveyor (J-101)............................................................................... V-3 5.6 Mixer I (M-101) ................................................................................ V-3 5.7 Mixer II (M-102) ............................................................................... V-4 5.8 Reaktor (R-101) ................................................................................ V-5
Universitas Sumatera Utara

5.9 Netralizer (R-102)............................................................................. V-6 5.10 Heater (HE-101) ............................................................................. V-6 5.11 Heater (HE-102) ............................................................................. V-7 5.12 Heater (HE-103) ............................................................................. V-7 5.13 Heater (HE-104) ............................................................................. V-7 5.14 Crystallizer (CR-101)...................................................................... V-8 5.15 Spray Dryer (D-101) ....................................................................... V-8 5.16 Flash Drum I (FD-101)................................................................... V-9 5.17 Flash Drum II (FD-102).................................................................. V-9 5.18 Cooler (CL-101) ........................................................................... V-10 5.19 Kompresor (C-101) ....................................................................... V-10 5.20 Pompa (P-101) .............................................................................. V-10 5.21 Pompa (P-102) .............................................................................. V-11 5.22 Pompa (P-103) .............................................................................. V-11 5.23 Pompa (P-104) .............................................................................. V-11 5.24 Pompa (P-105) .............................................................................. V-12 5.25 Pompa (P-106) .............................................................................. V-12 5.26 Pompa (P-107) .............................................................................. V-12 5.27 Pompa (P-108) .............................................................................. V-12 5.28 Kolom Adsorpsi (AD-101) ........................................................... V-13 BAB VI INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA.................. VI-1 6.1 Instrumentasi .................................................................................... VI-1
6.1.1 Tujuan Pengendalian .............................................................. VI-2 6.1.2 Jenis-Jenis Pengendalian dan Alat Pengendali....................... VI-2 6.2 Keselamatan Kerja ......................................................................... VI-10 6.3 Keselamatan Kerja pada Pabrik Pembuatan Asetaldol .................. VI-11 BAB VII UTILITAS .......................................................................................VII-1 7.1 Kebutuhan Uap (Steam) ..................................................................VII-1 7.2 Kebutuhan Air.................................................................................VII-2 7.2.1 Screening...............................................................................VII-6 7.2.2 Sedimentasi ...........................................................................VII-6 7.2.3 Klarifikasi..............................................................................VII-6
Universitas Sumatera Utara

7.2.4 Filtrasi....................................................................................VII-7 7.2.5 Demineralisasi.......................................................................VII-8 7.2.6 Deaerator .............................................................................VII-12 7.3 Kebutuhan Bahan Kimia ...............................................................VII-12 7.4 Kebutuhan Lisrtik..........................................................................VII-12 7.5 Kebutuhan Bahan Bakar ...............................................................VII-13 7.6 Unit Pengolahan Limbah...............................................................VII-14 7.6.1 Bak Penampungan...............................................................VII-15 7.6.2 Bak Pengendapan ................................................................VII-16 7.6.3 Bak Penetralan.....................................................................VII-16 7.6.4 Pengolahan Limbah dengan Activated Sludge (Lumpur Aktif) ..... ......................................................................................................VII-17 7.6.5 Tangki Sedimentasi .............................................................VII-20 7.7 Spesifikasi Peralatan Pengolahan Limbah ....................................VII-14 7.7.1 Bak Penampungan (BP) ......................................................VII-21 7.7.2 Bak Pengendapan Awal (BPA) ...........................................VII-21 7.7.3 Bak Netralisasi (BN) ...........................................................VII-21 7.7.4 Tangki Sedimentasi .............................................................VII-22 7.7.5 Pompa 01 (PL-01) ...............................................................VII-22 7.8 Spesifikasi Peralatan Utilitas.........................................................VII-23 7.8.1 Screening (SC) ....................................................................VII-23 7.8.2 Pompa Screening (PU-01)...................................................VII-23 7.8.3 Bak Pengendapan 01 (BP-01) .............................................VII-24 7.8.4 Tangki Pelarutan Alum [Al2(SO4)3] (TP-01) ......................VII-24 7.8.5 Tangki Pelarutan Soda Abu (Na2CO3) (TP-02) ..................VII-25 7.8.6 Clarifier (CL-01).................................................................VII-25 7.8.7 Tangki Utilitas 01 (TU-01) .................................................VII-25 7.8.8 Sand Filter 01 (SF-01) ........................................................VII-26 7.8.9 Tangki Utilitas 02 (TU-02) .................................................VII-26 7.8.10 Menara Air 01 (MA-01)....................................................VII-27 7.8.11 Penukar Kation (Cation Exchanger) 01 (CE-01)..............VII-27 7.8.12 Tangki Pelarutan Asam Sulfat (H2SO4) (TP-03)...............VII-28
Universitas Sumatera Utara

7.8.13 Tangki Pelarutan NaOH (TP-04) ......................................VII-28 7.8.14 Penukar Anion (Anion Exchanger) 01 (AE-01)................VII-29 7.8.15 Deaerator (DE) ..................................................................VII-29 7.8.16 Ketel Uap (KU) .................................................................VII-30 7.8.17 Desuperheater (DU-01) ....................................................VII-30 7.8.18 Tangki Bahan Bakar 01 (TB-01).......................................VII-30 7.8.19 Tangki Utilitas 03 (TU-03) ...............................................VII-31 7.8.20 Tangki Pelarutan Kaporit [Ca(ClO)2] (TP-05)..................VII-31 7.8.21 Menara Pendingin Air (Water Cooling Tower) 01 ...........VII-32 BAB VIII LOKASI DAN TATA LETAK PABRIK .................................. VIII-1 8.1 Lokasi pabrik................................................................................. VIII-1 8.2 Tata Letak Pabrik .......................................................................... VIII-5 8.3 Perincian Luas Tanah.................................................................... VIII-6 BAB IX ORGANISASI DAN MANAJEMEN PERUSAHAAN................. IX-1 9.1 Organisasi Perusahaan ..................................................................... IX-1 9.1.1 Pola Organisasi....................................................................... IX-1 9.1.2 Struktur Organisasi................................................................. IX-2 9.1.3 Bentuk Organisasi .................................................................. IX-2 9.2 Manajemen Perusahaan.................................................................... IX-6 9.3 Bentuk Hukum Badan Usaha ........................................................... IX-7 9.4 Uraian Tugas, Wewenang, dan Tanggung Jawab ............................ IX-9 9.4.1 Rapat Umum Pemegang Saham (RUPS) ............................... IX-9 9.4.2 Dewan Komisaris ................................................................. IX-10 9.4.3 Direktur ................................................................................ IX-10 9.4.4 Staf Ahli ............................................................................... IX-13 9.4.5 Sekretaris.............................................................................. IX-13 9.5 Sistem Kerja ................................................................................... IX-13 9.6 Jumlah Karyawan dan Tingkat Pendidikan.................................... IX-15 9.7 Hak dan Kewajiban Karyawan....................................................... IX-16

Universitas Sumatera Utara

BAB X ANALISA EKONOMI ....................................................................... X-1 10.1 Modal Investasi ............................................................................... X-1 10.1.1 Modal Investasi Tetap (MIT)/Fixed Capital Investment (FCI).... .......................................................................................................... X-1 10.1.2 Modal Kerja/Working Capital (WC)..................................... X-3 10.1.3 Biaya Produksi Total (BPT)/Total Cost (TC) ....................... X-4 10.1.3.1 Biaya Tetap/Fixed Cost (FC).................................... X-4 10.1.3.2 Biaya Variabel/Variable Cost (VC).......................... X-5 10.2 Total Penjualan (Total Sales) .......................................................... X-5 10.3 Bonus Perusahaan ........................................................................... X-5 10.4 Perkiraan Rugi/Laba Usaha............................................................. X-5 10.5 Analisa Aspek Ekonomi.................................................................. X-6 10.5.1 Profit Margin (PM) ............................................................... X-6 10.5.2 Break Even Point (BEP)........................................................ X-6 10.5.3 Return on Investment (ROI) .................................................. X-7 10.5.4 Pay Out Time (POT) ............................................................. X-7 10.5.5 Return on Network (RON) .................................................... X-8 10.5.6 Internal Rate of Return (IRR) ............................................... X-8
BAB XI KESIMPULAN .................................................................................. XI-1 DAFTAR PUSTAKA ...................................................................................... DP-1
Universitas Sumatera Utara

DAFTAR TABEL
Tabel 1.1 Impor Asetaldol di Indonesia.................................................................. I-2 Tabel 1.2 Impor Asetaldol Beberapa Negara Regional Asia .................................. I-2 Tabel 3.1 Neraca Massa Reaktor (R-101)............................................................. III-1 Tabel 3.2 Neraca Massa Mixer I (M-101)............................................................. III-1 Tabel 3.3 Neraca Massa Netralizer (R-102) ......................................................... III-2 Tabel 3.4 Neraca Massa Mixer II (M-102) ........................................................... III-2 Tabel 3.5 Neraca Massa Crystallizer (CR-101).................................................... III-3 Tabel 3.6 Neraca Massa Spray Dryer (D-101) ..................................................... III-3 Tabel 3.7 Neraca Massa Flash Drum I (FD-101) ................................................. III-4 Tabel 3.8 Neraca Massa Flash Drum II (FD-102)................................................ III-4 Tabel 4.1 Neraca Panas pada Mixer I (M-101) .....................................................IV-1 Tabel 4.2 Neraca Panas pada Heater I (HE-101)..................................................IV-1 Tabel 4.3 Neraca Panas pada Heater II (HE-102) ................................................IV-1 Tabel 4.4 Neraca Panas pada Reaktor (R-101) .....................................................IV-2 Tabel 4.5 Neraca Panas pada Mixer II (M-102)....................................................IV-2 Tabel 4.6 Neraca Panas pada Netralizer (R-102)..................................................IV-2 Tabel 4.7 Neraca Panas pada Crystallizer (CR-101) ............................................IV-3 Tabel 4.8 Neraca Panas pada Spray Dryer (D-101)..............................................IV-3 Tabel 4.9 Neraca Panas pada Heater III (HE-103) ...............................................IV-3 Tabel 4.10 Neraca Panas pada Flash Drum I (FD-101)..........................................IV-4 Tabel 4.11 Neraca Panas pada Heater IV (HE-104)...............................................IV-4 Tabel 4.12 Neraca Panas pada Flash Drum II (FD-102) ........................................IV-4 Tabel 4.13 Neraca Panas pada Cooler (CL-101) ....................................................IV-5 Tabel 6.1 Daftar Instrumentasi pada Pra Rancangan Pabrik Pembuatan
Asetaldol ..............................................................................................VI-6 Tabel 6.2 Jumlah Peralatan Perlindungan Diri Pabrik Asetaldol........................VI-13 Tabel 7.1 Kebutuhan uap .................................................................................... VII-1 Tabel 7.2 Kebutuhan Air Pendingin pada Alat ................................................... VII-2 Tabel 7.3 Pemakaian Air untuk Berbagai Kebutuhan......................................... VII-4 Tabel 7.4 Baku Mutu DAS Cidanau ................................................................... VII-5
Universitas Sumatera Utara

Tabel 7.5 Perincian Kebutuhan Listrik ............................................................. VII-12 Tabel 7.6 Spesifikasi Pompa Pengolahan Limbah............................................ VII-24 Tabel 7.7 Spesifikasi Pompa Utilitas ................................................................ VII-25 Tabel 8.1 Perincian Luas Tanah......................................................................... VIII-6 Tabel 9.1 Jadwal Kerja Karyawan Shift..............................................................IX-14 Tabel 9.2 Jumlah Karyawan dan Kualifikasinya ................................................IX-15 Tabel 9.3 Perincian Gaji Karyawan ....................................................................IX-16 Tabel LA-1 Data Komponen................................................................................LA-2 Tabel LA-2 Komponen-Komponen yang Masuk dan Keluar Reaktor (R-101) ..LA-5 Tabel LA-3 Komponen-Komponen yang Masuk dan Keluar Mixer I (M-101)
..........................................................................................................LA-6 Tabel LA-4 Komponen-Komponen yang Masuk dan Keluar Netralizer (R-102)
..........................................................................................................LA-8 Tabel LA-5 Komponen-Komponen yang Masuk dan Keluar Mixer II (M-102)
........................................................................................................LA-10 Tabel LA-6 Komponen-Komponen yang Masuk dan Keluar Crystallizer (CR-101)
........................................................................................................LA-11 Tabel LA-7 Komponen-Komponen yang Masuk dan Keluar Spray Dryer (D-101)
........................................................................................................LA-13 Tabel LA-8 Komponen-Komponen yang Masuk dan Keluar Flash Drum I (FD-101)
........................................................................................................LA-14 Tabel LA-9 Komponen-Komponen yang Masuk dan Keluar Flash Drum II(FD-102)
........................................................................................................LA-16 Tabel LB-1 Data Kapasitas Panas Komponen (CpX,T = a + bT + cT2 + dT3 + eT4)
(J/mol.K) .......................................................................................... LB-1 Tabel LB-2 Nilai Elemen Atom pada Perhitungan Cp dengan Metode Hurst and

Harrison.....................................................................................................LB-2 Tabel LB-3 Nilai Gugus pada Perhitungan Cp dengan metode Missenard ..........LB-2 Tabel LB-4 Kapasitas Panas NaOH Berdasarkan % Mol pada 20oC ................... LB-3 Tabel LB-5 Kapasitas Panas H2SO4 Berdasarkan % Mol pada 20oC ................... LB-3 Tabel LB-6 Data Panas Pembentukan Komponen pada suhu 298 K....................LB-4 Tabel LB-7 Panas Pembentukan Asetaldol dengan Metode Joback..................... LB-4
Universitas Sumatera Utara

Tabel LB-8 Perhitungan Panas Masuk Mixer I (M-101) ..................................... LB-5 Tabel LB-9 Perhitungan Panas Masuk Heater I (HE-101).................................. LB-6 Tabel LB-10 Perhitungan Panas Keluar Heater I (HE-101)................................ LB-6 Tabel LB-11 Perhitungan Panas Masuk Heater II (HE-102)............................... LB-7 Tabel LB-12 Perhitungan Panas Keluar Heater II (HE-102)............................... LB-7 Tabel LB-13 Perhitungan Panas Masuk Reaktor (R-101) ................................... LB-9 Tabel LB-14 Perhitungan Panas Keluar Reaktor (R-101) ................................... LB-9 Tabel LB-15 Perhitungan Panas Masuk Mixer II (M-102)................................ LB-10 Tabel LB-16 Perhitungan Panas Masuk Netralizer (R-102).............................. LB-11 Tabel LB-17 Perhitungan Panas Masuk Crystallizer (CR-101) ........................ LB-13 Tabel LB-18 Perhitungan Panas Keluar Crystallizer (CR-101) ........................ LB-13 Tabel LB-19 Perhitungan Panas Masuk Spray Dryer (D-101).......................... LB-14 Tabel LB-20 Perhitungan Panas Masuk Spray Dryer (D-101).......................... LB-15 Tabel LB-21 Neraca Massa Masuk dan Keluar Flash Drum I (FD-101) .......... LB-16 Tabel LB-22 Data Tekanan Uap Senyawa, ln P = C1 + C2/T + C3 ln T + C4 TC5
...................................................................................................... LB-16 Tabel LB-23 Tabulasi Trial 1 Suhu Flash Drum I (FD-101)............................. LB-17 Tabel LB-24 Tabulasi Trial 2 Suhu Flash Drum I (FD-101)............................. LB-18 Tabel LB-25 Perhitungan Panas Masuk Heater III (HE-103) ........................... LB-18 Tabel LB-26 Perhitungan Panas Keluar Heater III (HE-103) ........................... LB-19 Tabel LB-27 Perhitungan Panas Masuk Flash Drum I (FD-101)...................... LB-20 Tabel LB-28 Perhitungan Panas Keluar Flash Drum I (FD-101)...................... LB-20 Tabel LB-29 Neraca Massa Masuk dan Keluar Flash Drum II (FD-102)......... LB-20 Tabel LB-30 Data Tekanan Uap Senyawa, ln P = C1 + C2/T + C3 ln T + C4 TC5
...................................................................................................... LB-21 Tabel LB-31 Tabulasi Trial 1 Suhu Flash Drum II (FD-102) ........................... LB-21 Tabel LB-32 Tabulasi Trial 2 Suhu Flash Drum II (FD-102) ........................... LB-22 Tabel LB-33 Perhitungan Panas Masuk Heater IV (HE-104) ........................... LB-23 Tabel LB-34 Perhitungan Panas Keluar Heater IV (HE-104) ........................... LB-23 Tabel LB-35 Perhitungan Panas Masuk Flash Drum II (FD-102) .................... LB-24 Tabel LB-36 Perhitungan Panas Keluar Flash Drum II (FD-102) .................... LB-24 Tabel LB-37 Perhitungan Panas Masuk Cooler I (CL-101) .............................. LB-25
Universitas Sumatera Utara

Tabel LB-38 Perhitungan Panas Keluar Cooler II (CL-101)............................. LB-25
Tabel LC-1 Komposisi Bahan pada Tangki Penyimpanan Asetaldehida (T-101) .......................................................................................................... LC-1
Tabel LC-2 Komposisi Bahan pada Tangki Penyimpanan Asam Sulfat (T-102) .......................................................................................................... LC-4
Tabel LC-3 Komposisi Bahan pada Tangki Penyimpanan Asetaldol (T-103) .......................................................................................................... LC-7
Tabel LC-4 Komposisi Bahan pada Mixer I (M-101)........................................ LC-12 Tabel LC-5 Komposisi Bahan pada Mixer II (M-102) ...................................... LC-16 Tabel LC-6 Komposisi Umpan Masuk Reaktor (R-101)................................... LC-20 Tabel LC-7 Komposisi Umpan Masuk Netralizer (R-102) ............................... LC-26 Tabel LC-8 Data Suhu Heater (HE-101) ............................................................ LC-31 Tabel LC-9 Data Suhu Heater (HE-102) ............................................................ LC-36 Tabel LC-10 Data Suhu Heater (HE-103) ........................................................... LC-40 Tabel LC-11 Data Suhu Heater (HE-104) ........................................................... LC-45 Tabel LC-12 Komposisi Umpan Masuk Crystallizer (CR-101) .......................... LC-49 Tabel LC-13 Data Suhu Cooler (CL-101) ........................................................... LC-61 Tabel LE-1 Perincian Harga Bangunan dan Sarana Lainnya............................... LE-1 Tabel LE-2 Estimasi Harga Peralatan Proses Non-Impor.................................... LE-3 Tabel LE-3 Estimasi Harga Peralatan Proses - Terangkai ................................... LE-5 Tabel LE-4 Estimasi Harga Peralatan Utilitas Non-Impor .................................. LE-5 Tabel LE-5 Estimasi Harga Peralatan Utilitas - Terangkai.................................. LE-6 Tabel LE-6 Estimasi Harga Peralatan Pengolahan Limbah Cair Non-Impor ...... LE-6 Tabel LE-7 Estimasi Harga Peralatan Pengolahan Limbah Cair - Terangkai ..... LE-7 Tabel LE-8 Harga Indeks Marshall dan Swift ..................................................... LE-8 Tabel LE-9 Estimasi Harga Peralatan Proses - Impor ....................................... LE-11 Tabel LE-10 Estimasi Harga Peralatan Utilitas - Impor ...................................... LE-11 Tabel LE-11 Estimasi Harga Pembangkit Listrik - Impor ................................... LE-11 Tabel LE-12 Biaya Sarana Transportasi .............................................................. LE-14 Tabel LE-13 Perincian Gaji Pegawai................................................................... LE-17 Tabel LE-14 Pajak Biaya Kas .............................................................................. LE-19
Universitas Sumatera Utara

Tabel LE-15 Perincian Modal Kerja .................................................................... LE-20 Tabel LE-16 Aturan Depresiasi Sesuai UU Republik Indonesia No. 17 Tahun 2000
......................................................................................................... LE-22 Tabel LE-17 Perhitungan Biaya Depresiasi Sesuai UU RI No.17 Tahun 2000... LE-22 Tabel LE-18 Data Perhitungan Internal Rate of Return (IRR) ............................ LE-31
Universitas Sumatera Utara

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Rumus Bangun Asetaldol.................................................................II-1 Gambar 6.1 Instrumentasi pada Tangki Penyimpanan ...................................... VI-6 Gambar 6.2 Instrumentasi pada Mixer ............................................................... VI-7 Gambar 6.3 Instrumentasi pada Pompa ............................................................. VI-7 Gambar 6.4 Instrumentasi pada Heater/Cooler ................................................. VI-7 Gambar 6.5 Instrumentasi pada Reaktor............................................................ VI-8 Gambar 6.6 Instrumentasi pada Crystallizer...................................................... VI-8 Gambar 6.7 Instrumentasi pada Dryer ............................................................... VI-9 Gambar 6.8 Instrumentasi pada Flash Drum ..................................................... VI-9 Gambar 6.9 Instrumentasi pada Compressor ................................................... VI-10 Gambar 8.1 Tata Letak Pabrik Asetaldol........................................................ VIII-7 Gambar 9.1 Bagan Struktur Organisasi Perusahaan – Pabrik Pembuatan
Asetaldol dari Asetaldehida ........................................................ IX-20 Gambar LA.1 Diagram Alir Proses................................................................... LA-1 Gambar LC.1 Pengaduk dalam Pencampur .................................................... LA-14 Gambar LC.2 Pengaduk dalam Pencampur .................................................... LA-18 Gambar LC.3 Pengaduk dalam Reaktor.......................................................... LA-24 Gambar LC.4 Pengaduk dalam Netralizer ...................................................... LA-29 Gambar LE.1 Hasil Regresi Koefisien Harga Indeks Marshall dan Swift...... LE-10 Gambar LE.2 Grafik Break Event Point (BEP) Pabrik Asetaldol dari
Asetaldehida............................................................................ .LE-30
Universitas Sumatera Utara

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

INTI SARI

Asetaldol (C4H8O2) diperoleh melalui reaksi kondensasi aldol dari

Asetaldehida (CH3CHO) dengan menggunakan katalis basa berupa Natrium Hidroksida (NaOH) di dalam reaktor mixed flow pada temperatur 45oC dan tekanan

2,7 atm.

Pabrik Asetaldol ini direncanakan akan berproduksi dengan kapasitas 30.000

ton/tahun (3787,879 kg/jam) dan beropersi selama 330 hari dalam setahun. Pabrik ini

diharapkan dapat mengurangi ketergantungan Indonesia terhadap produk impor.

Lokasi pabrik yang direncanakan adalah di daerah Kawasan Industri Pancapuri, Cilegon, Banten, dengan luas tanah yang dibutuhkan sebesar 11.929 m2.

Tenaga kerja yang dibutuhkan untuk mengoperasikan pabrik sebanyak 200

orang. Bentuk badan usaha yang direncanakan adalah Perseroan Terbatas (PT) dan

bentuk organisasinya adalah organisasi garis dan staf.

Hasil analisa terhadap aspek ekonomi pabrik Asetaldol, adalah:

- Total modal investasi

: Rp. 402.059.788.993,-

- Biaya produksi

: Rp. 526.282.159.057,-

- Hasil penjualan per tahun : Rp. 644.061.111.970,-

- Laba bersih

: Rp. 84.376.841.867,-

- Profit Margin

: 18,1955%

- Break even point (BEP)

: 42,44 %

- Return of Investment

: 20,9861 %

- Pay Out Time

: 5 tahun

- Return of Network

: 34,9769 %

- Internal Rate of Return

: 33,4476 %

Dari hasil analisa aspek ekonomi, maka dapat disimpulkan bahwa pabrik

pembuatan Asetaldol ini layak untuk didirikan.

Universitas Sumatera Utara

BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Seiring dengan kemajuan zaman, pengembangan di segala bidang haruslah
semakin diperhatikan, salah satu cara agar taraf hidup bangsa dapat ditingkatkan adalah dengan pembangunan industri. Industri kimia merupakan salah satu industri vital dan strategis. Hampir setiap negara di dunia, tak terkecuali Indonesia banyak memberikan perhatian pada pengembangan industri kimia, mengingat industri ini banyak mempunyai keterkaitan dengan pengembangan industri lainnya.
Pengembangan industri kimia di Indonesia mulai dikembangkan terbukti dengan banyaknya industri kimia yang berdiri serta dibukanya kesempatan untuk penanaman modal asing, baik itu industri kimia yang merupakan industri hulu, yaitu menghasilkan produk yang merupakan bahan baku bagi industri lain maupun industri hilir, yaitu pemakai produk industri hulu. Salah satu industri hulu yang perlu didirikan di Indonesia adalah pabrik Asetaldol.
Asetaldol merupakan senyawa antara yang penting pada sintesis butiraldehida dan 1-butanol melalui crotonaldehyde, dan juga pada sintesis 1,3-butanediol (Weissermel and Arpe, 2003). Produk-produk yang menggunakan bahan baku asetaldol antara lain poliester, urethane coating, adipate plasticizer, tinta printer, akselerator karet, 2-etil heksanol, n-butil alkohol, n-butil asetat, dibutil ftalat, selulosa asetat butirat dan gliserol tributirat. Proses pembuatan asetaldol adalah dengan reaksi kondensasi aldol dari asetaldehida menggunakan katalis basa. Tidak ditemukan bahan baku lain selain asetaldehida untuk memproduksi asetaldol (Mcketta, 1976).
Berdasarkan data di Biro Pusat Statistik (2012), di Indonesia belum terdapat pabrik yang memproduksi asetaldol, tapi kebutuhan asetaldol di Indonesia adalah cukup banyak. Oleh karena itu untuk memenuhi kebutuhan bahan tersebut dilakukan dengan jalan mengimpor dari luar negeri yaitu negara Jepang, USA dan Jerman. Hal ini dapat di lihat pada Tabel 1.1 di bawah ini.
Universitas Sumatera Utara

Tabel 1.1 Impor Asetaldol di Indonesia

Impor

Tahun

Berat Bersih (ton)

2006

7982,4

2007

11858,2

2008

15423,2

2009

19193,0

2010

22913,0

2011

26633,0

(Sumber: Biro Pusat Statistik, 2012)

Tabel 1.2 Impor Asetaldol Beberapa Negara Regional Asia

Berat Bersih (ton)

Tahun

Korea

Malaysia

Taiwan

Thailand

2007 2008 2009 2010 2011

4905,8

689,4

4975,5

6478,6

849,7

4521,1

7073,1

986,5

2431,1

6222,9

1068,7

5069,9

11604,9

1198,6

5135,2

(Sumber: Statistics Worldwide, 2012)

7685,2 11879,7 14675,8 14997,5 15239,2

1.2 Perumusan Masalah Perumusan masalah dalam pra rancangan pabrik pembuatan asetaldol yaitu
bagaimana membuat suatu pra rancangan pabrik pembuatan asetaldol dari asetaldehida dengan menerapkan disiplin ilmu teknik kimia dan bagaimana kelayakan pra rancangan pabrik ini untuk dilanjutkan ke tahap perancangan yang lebih terperinci berdasarkan hasil analisa ekonominya.

1.3 Tujuan Pra Rancangan Pabrik Tujuan pra rancangan pabrik pembuatan asetaldol dari asetaldehida adalah
untuk mengaplikasikan disiplin ilmu teknik kimia yang meliputi neraca massa, neraca energi, perancangan proses, operasi teknik kimia, utilitas, juga untuk mengetahui aspek ekonomi dalam pembiayaan pabrik, sehingga akan memberikan gambaran kelayakan pendirian pabrik pembuatan asetaldol dari asetaldehida.

Universitas Sumatera Utara

1.4 Manfaat Pra Rancangan Pabrik Manfaat pra rancangan pabrik pembuatan asetaldol adalah untuk memberikan
informasi awal tentang kelayakan pendirian pabrik asetaldol dari asetaldehida dan diharapkan Indonesia dapat membangun pabrik pembuatan asetaldol sehingga kebutuhan asetaldol dalam negeri dapat terpenuhi.
Universitas Sumatera Utara

BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Asetaldehida Asetaldehida atau disebut juga etanal (CH3CHO) merupakan suatu senyawa
alifatik yang berupa cairan tidak berwarna, mudah terbakar, dan dapat bercampur dengan air dalam segala perbandingan. Kegunaan asetaldehida yang paling utama adalah sebagai intermedit dalam pembentukan senyawa kimia lainnya. Asetaldehida digunakan dalam pembuatan parfum, resin poliester, dan pewarna dasar. Asetaldehida juga digunakan dalam pembuatan crotonaldehida, perasa dan pengharum asetal, asetaldehida 1,1-dimetilhidrazon, asetaldol, asetaldehida cyanohidrin, polimer dan berbagai turunan halogen, sebagai pengawet pada buah dan ikan, sebagai bahan penyedap, pengeras gelatin, sebagai pelarut karet, dan industri kertas (U.S EPA, 2007).
Asetaldehida dapat diproduksi secara komersial dengan proses hidrasi asetilen. Pembuatan asetaldehida dengan proses ini membutuhkan asam sulfat dan merkuri sulfat sebagai katalis, dengan reaksi sebagai berikut.
C2H2 + H2O ⟶ CH3CHO + 33 kal Asetilen yang tidak bereaksi dikompresi dan dibersihkan dengan cara penyerapan dengan scrubber column sebelum di recycle ke reaktor. Pemurnian asetaldehida dilakukan dengan cara destilasi, proses ini dikenal dengan nama proses German. Modifikasi proses ini dikembangkan oleh proses Chisso. Dalam proses ini suhu proses lebih rendah dan tanpa menggunakan recycle asetilen (Mc. Ketta, 1976).
2.2 Asetaldol Asetaldol adalah suatu senyawa beta-hidroksi keton yang biasa disebut juga
3-hidroksi butanal atau β-hidroksi butiraldehid. Asetaldol mempunyai rumus molekul C4H8O2 dengan rumus bangun sebagai berikut :
OH O H3C – C – CH2 – CH
H Gambar 2.1 Rumus bangun asetaldol (Miller dan Hammond, 1950)
Universitas Sumatera Utara

Asetaldol merupakan senyawa antara yang penting pada sintesis butiraldehida

dan 1-butanol melalui crotonaldehyde, dan juga pada sintesis 1,3-butanediol.

Produk-produk yang menggunakan bahan baku aldol antara lain poliester, urethane

coating, adipate plasticizer, tinta printer, akselerator karet, 2-etil heksanol, n-butil

alkohol, n-butil asetat, dibutil ftalat, selulosa asetat butirat, dan gliserol tributirat

(McKetta, 1976).

Proses pembuatan asetaldol adalah dengan reaksi kondensasi asetaldehida

menggunakan katalis basa. Reaksi ini merupakan reaksi yang sangat eksoterm. Dari

asetaldol, crotonaldehida terbentuk dengan penghilangan air. Reaksinya antara lain

sebagai berikut : 2CH3-CHO ⟶ CH3-CHOH-CH2-CHO ⟶ CH3-CH=CH-CHO + H2O

Asetaldehida

Asetaldol

Crotonaldehid

(Alheritiere, 1949).

Pada pembuatan asetaldol, tidak ditemukan bahan baku lain selain asetaldehida

(Alheritiere, 1949; Craven, dkk., 1950; McKetta, 1976).

Kesulitan utama dalam menjalankan reaksi di atas pada skala industri adalah

timbulnya panas reaksi yang cukup besar yang harus dikontrol dengan baik agar

tidak terjadi reaksi yang terlalu cepat. Bila panas tidak dikendalikan maka akan

timbul reaksi samping terbentuknya polialdol. Jika suhu semakin tinggi, persentase

asetaldol yang terbentuk dari konversi asetaldehid juga semakin kecil. Oleh karena

itu, usaha yang dilakukan dalam penelitian-penelitian yang berkaitan dengan

pembuatan senyawa aldol difokuskan terutama pada alat refrigerasi yang digunakan

(Alheritiere, 1949).

2.3 Sifat-sifat Bahan Baku

2.3.1 Asetaldehida (C2H4O)

Sifat-sifat umum:

1. Berat molekul 2. Densitas 3. Titik beku 4. Titik didih 5. Tekanan uap

: 44 g/mol : 0,788 g/cm3 : -123,5oC : 21oC : 101,3 kPa (20oC)

Universitas Sumatera Utara

6. Larut dalam air 7. Tidak berwarna 8. Mudah menyala (Sciencelab, 2005).

2.3.2 Asam Sulfat (H2SO4)

Sifat-sifat umum :

1. Berat molekul 2. Titik didih 3. Titik beku 4. Densitas 5. Viskositas

: 98 g/mol : 270oC : -35oC : 1,84 g/cm3 : 26,7 cP (20oC)

6. Tidak berwarna

7. Tidak berbau

8. Berbentuk cair pada suhu kamar

(Sciencelab, 2005).

2.3.3 Natrium Hidroksida (NaOH)

Sifat-sifat umum:

1. Berat molekul 2. Densitas 3. Titik didih 4. Titik leleh

: 40 g/mol : 2,120 g/cm3 pada 20oC : 1388oC : 323oC

5. Mudah larut dalam air

6. Berbentuk padat berwarna putih

7. Tidak berbau

8. Bersifat korosif

(Sciencelab, 2005).

2.3.4 Air (H2O) Sifat-sifat umum: 1. Berat molekul

: 18 g/mol

Universitas Sumatera Utara

2. pH 3. Titik didih 4. Titik beku

: 7 (netral) : 100oC : 0oC

5. Densitas 6. Tekanan uap 7. Densitas uap

: 1 g/ml (1 atm) : 2,3 kPa (pada 20oC) : 0,62 g/cm3

8. Merupakan pelarut polar

9. Tidak berwarna dan tidak berbau 10. Merupakan elektrolit lemah, mengionisasi sebagai H3O+ dan OH-

(Sciencelab, 2005).

2.4 Sifat-sifat Produk

2.4.1 Asetaldol (C4H8O2) Sifat-sifat umum: 1. Titik didih

: 162,2oC

(Chemspider, 2012)

2. Berat molekul

: 88 g/mol

3. Tekanan uap 4. Densitas

: 21 mmHg : 1,109 g/cm3

5. Densitas uap

: 3,04 g/L

6. Berupa cairan kental jernih

7. Bersifat stabil

(Sigma-Aldrich, 2006).

2.4.2 Natrium Sulfat (Na2SO4) Sifat-sifat umum:

1. Berat molekul

: 142,06 g/mol

2. Titik leleh

: 888oC

3. Densitas

: 2,7 g/cm3 (20oC)

4. Kelarutan dalam air : 47,6 g/L (0oC)

5. Berbentuk kristal putih

6. Tidak larut dalam alkohol

Universitas Sumatera Utara

7. Larut dalam air dingin dan gliserol 8. Tidak beracun dan tidak mudah terbakar (Sciencelab, 2005).

2.5 Proses-Proses yang Tersedia untuk Pembuatan Asetaldol Beberapa proses pembuatan asetaldol yang umum antara lain:
 Metode Miller dan Hammond  Metode Alheritiere dan Gobron

2.5.1 Metode Miller dan Hammond (1950)

Proses ini dioperasikan dengan cara mengontakkan asetaldehida dan natrium

hidroksida di dalam suatu reaktor alir tangki berpengaduk secara kontinu.

Asetaldehida yang digunakan harus bebas dari asam (mengandung asam kurang

dari 1%). Panas reaksi dihilangkan dengan cara mengalirkan pendingin ke

dalam reaktor melalui coil atau jaket.

Kondisi operasi reaktor :

Fase Suhu

: cair : 40 – 50 oC

Tekanan

: 2 - 3 atm

Waktu tinggal : 2 jam

Konversi

: 48 - 50 %

Katalis

: larutan NaOH 4 %

Perbandingan umpan masuk reaktor :

Asetaldehida : larutan NaOH 4 % = 15,5 : 1

2.5.2 Metode Alheritiere dan Gobron (1955) Pada proses ini, asetaldehida diumpankan secara kontinu pada suatu reaktor alir tangki berpengaduk yang dilengkapi dengan jaket pendingin. Jaket pendingin berfungsi untuk menghilangkan panas yang cukup besar yang dihasilkan oleh reaksi aldolisasi yang sangat eksoterm. Kontrol suhu yang seksama diperlukan untuk mencegah terjadinya reaksi tak terkendali yang menghasilkan produk samping berupa polialdol. Katalis yang digunakan berupa

Universitas Sumatera Utara

larutan natrium hidroksida. Pengontakkan asetaldehida dengan natrium

hidroksida berlangsung dalam waktu yang sangat singkat, yaitu tidak lebih dari

5 menit.

Kondisi operasi reaktor :

Fase Suhu Tekanan

: cair : 20 – 50 oC : 1,5 – 3 atm

Waktu tinggal : 5 menit

Konversi

: 50 - 55 %

Katalis

: larutan NaOH 0,65 %

Perbandingan umpan masuk reaktor ;

Asetaldehida : larutan NaOH 0,65 % = 6,25 : 2

Produk keluar reaktor dinetralkan dengan asam asetat lalu asetaldehida yang

belum bereaksi diuapkan menggunakan evaporator.

2.6 Seleksi Proses Dari kedua metode yang telah disebutkan di atas, dipilih metode Alheritiere
dan Gobron (1955) dengan alasan: 1. waktu tinggal dalam reaktor lebih singkat ( 5 menit ) 2. konversi asetaldehida menjadi asetaldol yang diperoleh lebih besar ( 50-55% ) 3. konsentrasi katalis NaOH yang digunakan lebih kecil ( 0,65% )

2.7 Deskripsi Proses Berdasarkan metode Alheritiere dan Gobron (1955), proses pembuatan
asetaldol dibagi menjadi tiga tahapan antara lain: 1. Tahap persiapan bahan baku 2. Tahap sintesis (reaksi) 3. Tahap pemisahan atau pemurnian

2.7.1 Tahap Persiapan Bahan Baku Asetaldehida dari tangki penyimpan