Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Asam Stearat Monoetanolamida dari Reaksi Kondensasi Asam Stearat dan Monoetanolamin antara dengan Katalis Kalium Hidroksida dengan Kapasitas 2.000 Ton/Tahun
PRA RANCANGAN PABRIK
PEMBUATAN ASAM STEARAT MONOETANOLAMIDA
DARI ASAM STEARAT DAN MONOETANOLAMIN
DENGAN KATALIS KALIUM HIDROKSIDA
KAPASITAS 2.000 TON/TAHUN
SKRIPSI
Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan
Ujian Sarjana Teknik Kimia
Disusun Oleh :
KHARIS M TANJUNG
NIM : 020405054
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2007
Universitas Sumatera Utara
PRA RANCANGAN PABRIK
PEMBUATAN ASAM STEARAT MONOETANOLAMIDA
DARI ASAM STEARAT DAN MONOETANOLAMIN
DENGAN KATALIS KALIUM HIDROKSIDA
KAPASITAS 2.000 TON/TAHUN
Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan
Ujian Sarjana Teknik Kimia
Oleh :
KHARIS M TANJUNG
NIM : 020405054
Diketahui,
Koordinator Tugas Akhir
(Dr.Ir. Irvan, MSi)
NIP : 132 126 842
Telah Diperiksa/Disetujui,
Dosen Pembimbing I
(Ir. Seri Maulina, M.Sc)
NIP : 131 803 353
Dosen Pembimbing II
( Maya Sarah, ST.,MT.)
NIP : 132 282 134
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2007
Universitas Sumatera Utara
PRA RANCANGAN PABRIK
PEMBUATAN ASAM STEARAT MONOETANOLAMIDA
DARI ASAM STEARAT DAN MONOETANOLAMIN
DENGAN KATALIS KALIUM HIDROKSIDA
KAPASITAS 2.000 TON/TAHUN
Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan
Ujian Sarjana Teknik Kimia
Oleh :
KHARIS M TANJUNG
NIM : 020405054
Telah diujikan pada Sidang Sarjana tanggal 27 Juni 2007
Mengetahui/Menyetujui :
Dosen Penguji I
(Dr.Ir.Taslim,MT.)
NIP : 131 882 284
Dosen Penguji II
Dosen Penguji III
(Dr.Ir.Fatimah, MT.)
NIP : 132 095 301
(M.Hendra Ginting, ST,MT)
NIP : 132.243.713
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2007
Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR
Syukur alhamdulillah penulis ucapkan kepada Allah SWT karena atas
kehendak dan rahmat-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir yang
berjudul “Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Asam Stearat Monoetanolamida
dari Reaksi Kondensasi Asam Stearat dan Monoetanolamin antara dengan
Katalis Kalium Hidroksida dengan Kapasitas 2.000 Ton/Tahun”.
Tugas akhir disusun untuk melengkapi salah satu syarat mengikuti ujian
sarjana pada Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera
Utara.
Dalam menyelesaikan tugas akhir ini, penulis banyak menerima bantuan dan
bimbingan dari berbagai pihak. Untuk itu, penulis mengucapkan terima kasih
kepada:
1. Ibu Ir. Seri Maulina, MSi., sebagai dosen pembimbing I yang
telah
membimbing dan memberi masukan kepada penulis selama menyelesaikan
tugas akhir.
2. Ibu Maya Sarah, ST. MT., sebagai dosen pembimbing II yang telah
membimbing dan memberi masukan kepada penulis selama menyelesaikan tugas
akhir.
3. Bapak Dr. Ir. Irvan, sebagai koordinator tugas akhir
4. Bapak Ir. Indra Surya, M.Sc, sebagai ketua Departemen Teknik Kimia
5. Seluruh Staf Dosen Pengajar Departemen Tekim FT USU, yang telah
memberikan ilmu kepada penulis selama menjalankan studi.
6. Seluruh Pegawai Program Studi Teknik Kimia FT USU yang telah banyak
membantu dalam segala urusan Administrasi
7. Kedua orang tua penulis, Darman Tanjung, SH dan Asnaini Siregar yang telah
sabar membesarkan dan mencurahkan kasih sayang untuk penulis hingga layak
berdiri sebagai mahasiswa.
8. Kepada saudara-saudariku, Indra, Harun dan Endang.
9. Rekan satu tim penulis, Eva H.S.Nainggolan dan Kristina.
i
Universitas Sumatera Utara
ii
10. Rekan-rekan stambuk 2002. Erwin, Khaidir, Anggara, Nugraha, Triadi, Asri,
Yazid, Rahmah, Nanda, Putri dan teman-teman lain, atas kebersamaan dan
keceriaannya selama menjalankan Studi. (yang gak disebut jangan marah ya)
11. Ricky D Hutabarat, dan seluruh teman-teman pengurus BPH IMATEK FT USU
2004-2006, terimakasih atas keberanian dan kesetiakawananya.
12. Kak Lia dan B’ Darma, atas nasihat, doa dan dorongan semangatnya. (Doa-ku
teruntuk kalian berdua, semoga selalu bersama dan bahagia dunia akhirat)
13. Aji, Ahmad, Nirza, Kucuk, Ina, Uci, Melli, Rahmah, dan seluruh adik-adik
stambuk ’03, atas kebersamaan dan keceriaannya,hingga Tekim tetap sebagai
Rumah bagi penulis.
14. Alviah, Aprianingsih, dan Fitri, adik-adiku yang manis, yang memberikan
keceriaan bagi penulis.
15. Yunita Olivia Syaputri, adik tersayang penulis, yang telah banyak memberikan
dorongan semangat melalui doa dan senyumnya, serta mengerti penulis apa
adanya.
16. B’Inyong, B’Apul, B’ Kino, B’ Dolly, B’ Boy, B’Rekson, B’ Ronald,B’ Surya
Rusfantri, B’Doan, B’Lindung, B’Rudi, B’Ade 94, B’ Poleng, B’ Edo, B’
Agus’,B’Eman, Kak Lily, Kak Ana, Kak Pilly, Kak Tiur, dan seluruh senior
(yang tak disebut namanya jangan marah), atas rasa kebersamaan dan
persaudaraannya.
17. Ajo, Aulia, Fikri, Bento,Reza,Amsar, Pam-Pam dan teman-teman Arsitek Stbk
1999-2001, atas keceriaan dan kebersamaannya.
18. Seluruh Rekan Mahasiswa Tekim FT USU.
Penulis menyadari dalam pemyusunan tugas akhir ini masih banyak
terdapat kekurangan. Oleh karena itu, penulis sangat mengharapkan saran dan kritik
dari pembaca yang konstruktif demi kesempurnaan penulisan tugas akhir ini. Akhir
kata, semoga tulisan ini bermanfaat bagi kita semua.
Medan, Mei 2007
Penulis
Universitas Sumatera Utara
INTISARI
Lingkungan hidup menuntut adanya suatu upaya untuk mengurangi
pemakaian bahan kimia berbahaya dan beracun pada industri kimia. Salah satu bahan
kimia yang ramah lingkungan adalah asam stearat monoetanolamida. Asam stearat
monoetanolamida diperoleh dari reaksi kondensasi antara asam stearat dan
monoetanolamin dengan katalis kalium hidroksida. Hasil reaksi tersebut yaitu asam
stearat monoetanolamida dan air dipisahkan dengan distilasi.
Asam stearat monoetanolamida yang diproduksi 2.000 ton/tahun dengan 330
hari kerja yang menggunakan baku asam stearat dan monoetanolamin dengan
volume bahan baku total 2765,9396
ton/tahun. Lokasi pabrik direncanakan di
Tanjung Morawa, Kawasan Industri Kimia II, Sumatera Utara dengan luas areal
9 499 m2, tenaga kerja yang dibutuhkan berjumlah 142 orang dengan bentuk badan
usaha Perseroan Terbatas (PT) yang dipimpin oleh seorang direktur utama dengan
struktur organisasi sistem garis dan staf.
Hasil analisa ekonomi Pabrik Asam stearat monoetanolamida adalah sebagai
berikut :
•
Total Modal Investasi :
Rp
154.122.319.431,-
•
Biaya Produksi
:
Rp
125.102.714.698,-
•
Hasil Penjualan
:
Rp
213.509.263.413,6,-
•
Laba Bersih
:
Rp
•
Profit Margin
:
41,99 %
•
Break Event Point
:
35,214 %
•
Return of Investment
:
39,3066 %
•
Pay Out Time
:
2,55 tahun
•
Return on Network
:
65,605 %
•
Internal Rate of Return
:
60.701.453.175,57,-
53,63 %
Dari hasil analisa aspek ekonomi dapat disimpulkan bahwa pabrik
pembuatan asam stearat monoetanolamida dengan proses kondensasi layak untuk
didirikan.
ii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
Hal
KATA PENGANTAR ........................................................................................
i
INTISARI ...........................................................................................................
ii
DAFTAR ISI ......................................................................................................
iii
DAFTAR TABEL ..............................................................................................
v
DAFTAR GAMBAR .......................................................................................... viii
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
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ..................................................................... II-1
2.1 Asam Stearat monoetanolamida................................................... II-1
2.2 Sifat-sifat Produk ........................................................................ II-1
2.3 Sifat-sifat Bahan Baku ................................................................ II-2
2.4 Proses Pembuatan Asam Stearat Monoetanolamida ..................... II-4
2.5 Deskripsi Proses .......................................................................... II-5
BAB III NERACA MASSA .............................................................................. III-1
BAB IV NERACA PANAS .............................................................................. IV-1
BAB V
SPESIFIKASI PERALATAN ............................................................ V-1
BAB VI INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA ...................... VI-1
6.1 Instrumentasi ............................................................................... VI-1
6.2 Keselamatan Kerja ...................................................................... VI-9
6.3 Keselamatan Kerja pada Pabrik Pembuatan
Asam Stearat Monoetanolamida .................................................. VI-9
BAB VII UTILITAS ...................................................................................... VII-1
7.1 Kebutuhan Uap (Steam) ............................................................ VII-1
7.2 Kebutuhan Air ........................................................................... VII-2
7.3 Kebutuhan Bahan Kimia ....................................................... .VII-10
7.4 Kebutuhan Listrik ................................................................... .VII-10
iii
Universitas Sumatera Utara
iv
7.5 Kebutuhan Bahan Bakar ...........................................................VII-10
7.6 Unit Pengolahan Limbah ..........................................................VII-12
7.7 Spesifikasi Peralatan Utilitas ....................................................VII-19
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 Tanah ............................................................... VIII-4
BAB IX ORGANISASI DAN MANAJEMEN PERUSAHAAN .................. IX-1
9.1 Organisasi Perusahaan ............................................................. IX-1
9.2 Manajemen Perusahaan ............................................................ IX-3
9.3 Bentuk Hukum Badan Usaha .................................................... IX-4
9.4 Uraian Tugas, Wewenang dan Tanggung Jawab ...................... IX-6
9.5 Sistem Kerja ............................................................................. IX-8
9.6 Jumlah Karyawan dan Tingkat Pendidikan ............................... IX-10
9.7 Sistem Penggajian .................................................................... IX-11
BAB X ANALISA EKONOMI ......................................................................
X-1
10.1 Modal Investasi ........................................................................
X-1
10.2 Biaya Produksi Total (BPT)/Total Cost (TC) ............................
X-4
10.3 Total Penjualan ........................................................................
X-6
10.4 Perkiraan Rugi/Laba Perusahaan ..............................................
X-6
10.5 Analisa Aspek Ekonomi ...........................................................
X-7
BAB XI KESIMPULAN ............................................................................... XI-1
DAFTAR PUSTAKA .....................................................................................
ix
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
Hal
Tabel 1.1 Import Asam Stearat Monoetanolamida Indonesia Tahun 2001-2005 ... I-1
Tabel 3.1 Neraca Massa pada Reaktor ...............................................................III-1
Tabel 3.2 Neraca Massa pada Destilasi ..............................................................III-1
Tabel 3.3 Neraca Massa pada Flash Drum .........................................................III-2
Tabel 3.4 Neraca Massa pada Separator ............................................................III-2
Tabel 4.1 Neraca Panas pada Heater I............................................................... IV-1
Tabel 4.2 Neraca Panas pada Tangki Asam Stearat........................................... IV-1
Tabel 4.3 Neraca Panas pada Heater II ............................................................. IV-1
Tabel 4.4 Neraca Panas pada Heater III ............................................................ IV-2
Tabel 4.5 Neraca Panas pada Reaktor ............................................................... IV-2
Tabel 4.6 Neraca Panas pada Heater IV ............................................................ IV-3
Tabel 4.7 Neraca Panas pada Destilasi.............................................................. IV-3
Tabel 4.8 Neraca Panas pada Kondensor I ........................................................ IV-4
Tabel 4.9 Neraca Panas pada Reboiler .............................................................. IV-4
Tabel 4.10 Neraca Panas pada Kondensor II....................................................... IV-4
Tabel 4.11 Neraca Panas pada Kondensor III ..................................................... IV-5
Tabel 4.12 Neraca Panas pada Cooler ................................................................ IV-5
Tabel 4.13 Neraca Panas pada Crystalizer .......................................................... IV-5
Tabel 6.1 Daftar Instrumentasi ........................................................................ VI-4
Tabel 7.1 Kebutuhan Uap Sebagai Media Pemanas ......................................... VII-1
Tabel 7.2 Kebutuhan Air Pendingin pada Alat ................................................. VII-2
Tabel 7.3 Pemakaian Air untuk Berbagai Kebutuhan ....................................... VII-3
Tabel 7.4 Sifat Fisika Air Bawah Tanah di KIM II Medan............................... VII-4
Tabel 7.5 Kualitas Air Bawah Tanah di KIM II Medan ................................... VII-4
Tabel 8.1 Perincian Luas Areal Pabrik ............................................................ VIII-4
Tabel 9.1 Jumlah Karyawan dan Kualifikasinya ............................................. IX-10
Tabel 9.2 Gaji Karyawan ................................................................................ IX-11
Tabel LA-1. Analisa Derajat Kebebasan ........................................................... LA-2
Tabel LA-2. Neraca Massa pada Reaktor ........................................................... LA-5
v
Universitas Sumatera Utara
vii
Tabel LA-3. Konstanta Antoine ......................................................................... LA-6
Tabel LA-4. Trial Titik Trial Titik Didih Umpan Kolom Destilasi ..................... LA-6
Tabel LA-5. Fraksi dan laju alir setiap Alur ....................................................... LA-7
Tabel LA-6. Trial Titik Gelembung Bottom Kolom Destilasi ............................. LA-7
Tabel LA-7. Trial Titik Embun Destilat Kolom Destilasi ................................... LA-8
Tabel LA-8. Neraca Massa pada Kondensor ...................................................... LA-8
Tabel LA-9. Neraca Massa pada Reboiler .......................................................... LA-8
Tabel LA-10. Neraca Massa pada Kolom Destilasi ............................................ LA-9
Tabel LB-1. Data Kapasitas Panas ( HOCH2CH2NH2 ) ...................................... LB-1
Tabel LB-2. Data Kapasitas Panas ( C17H35COOH )........................................... LB-1
Tabel LB-3. Data Kapasitas Panas Asam Stearat Monoetanolamida ................... LB-2
Tabel LB-4. Data Kapasitas Panas Komponen ................................................... LB-2
Tabel LB-5. Data Panas Laten Komponen.......................................................... LB-3
Tabel LB-6. Data Panas Reaksi Komponen ........................................................ LB-4
Tabel LB-7. Neraca Panas Pada Heater I ........................................................... LB-6
Tabel LB-8. Neraca Panas Pada Tangki Asam Stearat ........................................ LB-7
Tabel LB-9. Neraca Panas Pada Heater II .......................................................... LB-8
Tabel LB-10. Neraca Panas Pada Heater III ....................................................... LB-9
Tabel LB-11 Perhitungan Neraca Panas Keluar Reaktor....................................LB-11
Tabel LB-12. Neraca panas pada Reaktor..........................................................LB-11
Tabel LB-13. Perhitungan Neraca Panas Keluar Heater IV................................LB-12
Tabel LB-14. Neraca Panas Pada Heater IV ......................................................LB-13
Tabel LB-15. Perhitungan Panas Keluar Reboiler ...........................................LB-14
Tabel LB-16. Perhitungan Panas Keluar kondensor...........................................LB-15
Tabel LB-17. Perhitungan Neraca Panas Keluar Kondensor II ..........................LB-17
Tabel LB-18. Neraca Panas Pada Kondensor II .................................................LB-17
Tabel LB-19. Neraca Panas Pada Kondensor III................................................LB-19
Tabel LB-20. Perhitungan Neraca Panas Keluar Cooler ....................................LB-19
Tabel LB-21. Neraca Panas Pada Cooler ...........................................................LB-20
Tabel LB-22. Perhitungan Neraca Panas Keluar Crystalizer ..............................LB-21
Tabel LB-23. Neraca Panas Pada Crystalizer ....................................................LB-22
Tabel LC-1. Data Bahan Masuk Reaktor ...........................................................LC-30
Universitas Sumatera Utara
vii
Tabel E.1 Harga Bangunan ............................................................................... LE-1
Tabel E.2 Harga Indeks Marshall dan Swift ...................................................... LE-3
Tabel E.3 Perkiraan Harga Peralatan Proses ...................................................... LE-6
Tabel E.4 Perkiraan Harga Peralatan Utilitas dan Pengolahan Limbah .............. LE-7
Tabel E.5 Biaya Sarana Transportasi .............................................................. LE-10
Tabel E.6 Perincian Gaji Pegawai ................................................................... LE-13
Tabel E.7 Perincian Biaya Kas ........................................................................ LE-16
Tabel E.8 Perincian Modal Kerja .................................................................... LE-16
Tabel E.9 Aturan Biaya Depresiasi ................................................................. LE-17
Tabel E.10 Perhitungan Biaya Depresiasi ......................................................... LE-18
Tabel E.11 Data Perhitungan Internal Rate of Return (IRR) .............................. LE-26
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Hal
Gambar 2.1 Flowsheet Pra Rancangan Pabrik Pembuatan
Asam Stearat Monoetanolamida ....................................................... II-7
Gambar 7.1 Diagram Alur Proses Pengolahan Air Pra Rancangan
Pabrik Pembuatan Asam Stearat Monoetanolamida ..................... VII-28
Gambar 8.1 Tata Letak Pra Rancangan Pabrik Pembuatan
Asam Stearat Monoetanolamida .................................................. VIII-8
Gambar 9.1 Bagan Struktur Organisasi Perusahaan Pra Rancangan
Pabrik Pembuatan Asam Stearat Monoetanolamida ..................... IX-13
Gambar LD.1 Sketsa sebagian bar screen............................................................. LD-1
Gambar LE.1 Sketsa perancangan pengaduk........................................................ LD-6
Gambar LE.1 Sketsa perancangan sand filter..................................................... LD-13
Gambar LE.1 Grafik Break Event Point............................................................. LE-27
viii
Universitas Sumatera Utara
INTISARI
Lingkungan hidup menuntut adanya suatu upaya untuk mengurangi
pemakaian bahan kimia berbahaya dan beracun pada industri kimia. Salah satu bahan
kimia yang ramah lingkungan adalah asam stearat monoetanolamida. Asam stearat
monoetanolamida diperoleh dari reaksi kondensasi antara asam stearat dan
monoetanolamin dengan katalis kalium hidroksida. Hasil reaksi tersebut yaitu asam
stearat monoetanolamida dan air dipisahkan dengan distilasi.
Asam stearat monoetanolamida yang diproduksi 2.000 ton/tahun dengan 330
hari kerja yang menggunakan baku asam stearat dan monoetanolamin dengan
volume bahan baku total 2765,9396
ton/tahun. Lokasi pabrik direncanakan di
Tanjung Morawa, Kawasan Industri Kimia II, Sumatera Utara dengan luas areal
9 499 m2, tenaga kerja yang dibutuhkan berjumlah 142 orang dengan bentuk badan
usaha Perseroan Terbatas (PT) yang dipimpin oleh seorang direktur utama dengan
struktur organisasi sistem garis dan staf.
Hasil analisa ekonomi Pabrik Asam stearat monoetanolamida adalah sebagai
berikut :
•
Total Modal Investasi :
Rp
154.122.319.431,-
•
Biaya Produksi
:
Rp
125.102.714.698,-
•
Hasil Penjualan
:
Rp
213.509.263.413,6,-
•
Laba Bersih
:
Rp
•
Profit Margin
:
41,99 %
•
Break Event Point
:
35,214 %
•
Return of Investment
:
39,3066 %
•
Pay Out Time
:
2,55 tahun
•
Return on Network
:
65,605 %
•
Internal Rate of Return
:
60.701.453.175,57,-
53,63 %
Dari hasil analisa aspek ekonomi dapat disimpulkan bahwa pabrik
pembuatan asam stearat monoetanolamida dengan proses kondensasi layak untuk
didirikan.
ii
Universitas Sumatera Utara
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Sektor industri merupakan sektor utama dalam perekonomian Indonesia
pada masa kini. Sektor ini sebagai penyumbang terbesar dalam pembentukan
Pendapatan Domestik Bruto (PDB) Indonesia selama 10 tahun terakhir. Sebagai
gambaran, pada tahun 2002 peran sektor industri pengolahan diperkirakan
mencapai lebih dari seperempat (25,01%) komponen pembentukan PDB,
sementara sektor pertanian memberi andil sekitar 17,47% (BPS, 2002).
Perkembangan industri juga dipergunakan untuk meningkatkan nilai
tambah yang ditujukan untuk menyediakan barang dan jasa yang bermutu,
meningkatkan ekspor, dan menghemat devisa untuk menunjang pembangunan
selanjutnya, serta untuk mengembangkan penguasaan teknologi.
Asam stearat monoetanolamida digunakan secara luas sebagai bahan
pembuatan deterjen dan bahan pembuatan surfaktan. Zat ini juga digunakan
sebagai bahan pembuatan kosmetik, bahan pembuat sampo, pembentuk dan
penstabil busa pada kosmetik, sabun pencuci tangan dan pencuci tangan tanpa air.
Data statistik BPS, untuk kebutuhan Indonesia akan asam lemak
monoetanolamida adalah sebagai berikut:
Tabel 1.1 Kebutuhan impor asam stearat monoetanolamida di Indonesia
Tahun
Jumlah (Kg)
2002
894.639
2003
905.860
2004
600.397
2005
439.835
(Sumber : BPS, 2005)
I-1
Universitas Sumatera Utara
1.2. Perumusan Masalah
Kebutuhan akan asam stearat monoetanolamida di Indonesia selama ini
dipenuhi dengan mengimpor produk tersebut dari beberapa negara seperti Jepang,
Amerika serikat, Jerman dan Singapura, maka dibutuhkan usaha untuk
menanggulangi kebutuhan asam stearat monoetanolamida tersebut dengan
mendirikan pabrik asam stearat monoetanolamida.
1.3. Tujuan Perancangan
Tujuan dari perancangan pabrik asam stearat monoetanolamida ini adalah
untuk mengaplikasikan ilmu teknik kimia yang meliputi necara massa, energi,
operasi teknik kimia, utilitas dan bagian ilmu kimia lainnya yang penyajiannya
disajikan pada prarancangan pabrik pembuatan asam stearat monoetanolamida
dari asam stearat dan monoetanolamin, serta mengetahui kelayakan pendirian
pabrik ini secara awal.
I-2
Universitas Sumatera Utara
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Asam Stearat Monoetanolamida
Asam
stearat
monoetanolamida
mempunyai
rumus
molekul
HOCH2CH2NHCOC17H35 dan struktur molekulnya
Gambar 2.1 Struktur molekul Asam stearat monoetanolamida
Asam stearat monoetanolamida berbentuk padatan kristal yang stabil pada
suhu –200C dapat disimpan dalam jangka waktu selama dua tahun. Asam stearat
monoetanolamida dapat dibuat dengan memisahkan larutan asam stearat
monoetanolamida dari pelarut organiknya dengan menggunakan gas inert. Asam
stearat monoetanolamida larut dalam pelarut organik seperti etanol dan dimetil
formamida (DMF). Kelarutan asam stearat monoetanolamida dalam etanol dan
dimetil formamida adalah 2 mg/ml. (http.//www.caymanchem.com,2006)
Asam stearat monoetanolamida mempunyai nama kimia yaitu N-(2hidroxyetil) octadecanamida dan nama lainnya adalah stearic monoetanolamine,
stearoyl ethanolamida, stearamida monoetanolamin, stearoyl etanolamin, asam
stearat amida, stearamida monoetanolamida. (http.//www.cfsan.fda.gov,2006)
Asam stearat monoetanolamida dihasilkan dari reaksi kondensasi antara
asam stearat dengan monoetanolamine. Asam stearat monoetanolamida termasuk
surfaktan nonionik yang dapat diaplikasikan dalam berbagai kegunaan.
2.2 Sifat-sifat Produk
2.2.1 Asam Stearat Monoetanolamida
1. Merupakan suatu padatan berbentuk kristal
2. Larut dalam alkohol, eter dan aseton
3. Tidak larut dalam air
Universitas Sumatera Utara
II-2
4. Berat molekul
: 328 g/mol
5. Titik didih pada 101,3 kPa
: 3000 C
6. Titik beku
: 97 - 1000C
7. Spesifik gravity pada temperatur 250C
: 0,98
8. pH
: 7 – 10
9. Densitas uap
: > 1,0
10. volatilitas
: < 1,0 %
(Sumber : http.//www.cfsan.fda.gov,2006)
2.2.2 Air
1. Berat molekul
: 18,016 gr/mol
2. Melting point
: 00C
3. Boiling point
: 1000C
4. Bentuk
: Cair
5. Warna
: Tidak Berwarna
6. Densitas
: 998 kg/m3
7. Temperatur Kritis
: 374,30C
8. Tekanan Kritis
: 217,6 Atm
9. Panas pembentukan
: - 99,972 kkal/mol
10. Panas penguapan
: 9,717 kal/mol
11. Cp
: 1 kkal/mol0 C
(Sumber : Perry,1997)
2.3 Sifat-sifat Bahan Baku
2.3.1 Asam Stearat
1. Tidak larut dalam air
2. Larut dalam alkohol, eter, kloroform, CS2 dan CCl4
3. Berat molekul
: 284,47 g/mol
4. Titik didih, pada tekanan 1 atm
: 3830 C
5. Densitas
: 0,847 g/cm3
6. Titik beku
: 690 C
7. Tekanan uap pada 1740C
: 133 Pa
Universitas Sumatera Utara
II-3
8. Titik api
: 1960C
9. Spesifik gravity
: 0,94
10. Densitas uap
: 9,8 g/cm3
( www.wikipedia.com,2006 dan www.inchem.org.com,2006)
2.3.2 Monoetanolamin
1. Merupakan suatu cairan tidak berwarna
2. Berat molekul
: 61 g/mol
3. Titik beku
: 10,50C
4. Spesifik gravity
: 1,017
5. Tekanan uap pada 200C
: 0,48 mmHg
6. Titik didih, pada tekanan 1 atm
: 170 0C
7. Densitas gas pada 00C, 1 atm
: 2,1 g/liter
0
8. Kelarutan dalam air pada 20 C (STP): 100%
9. Konduktivitas termal pada 500C
: 0,216 W/m.k
10. Viskositas pada temperatur 200C
: 19 cP
11. pH
: 12,05
12. Panas spesifik pada temperatur 500C : 2,74 KJ/Kg K
(www.kemi.com,2006 dan www.uos.harvard.edu,2006)
2.3.3 Kalium Hidroksida
1. Berat molekul
: 56,1 g/mol
2. Titik beku
: 100C
3. Densitas pada temperatur 200C
: 1,51 g/cm3
4. Titik didih
: 1460C
5. Viskositas pada temperatur 200C
: 6. 10-3 kg/m.s
6. pH
: 13,5
7. Larut dalam air
8. Spesifik gravity
: 2,044
9. Berbentuk padatan berwarna putih
(www.albemarle.com,2006)
Universitas Sumatera Utara
II-4
2.4 Proses Pembuatan Asam Stearat Monoetanolamida
Beberapa proses pembuatan asam stearat monoetanolamida adalah
1. Proses Kondensasi
Pembuatan asam stearat monoetanolamida menggunakan bahan baku asam
stearat dan monoetanolamin. Adapun reaksi yang berlangsung adalah sebagai
berikut :
HOCH2CH2NH2 + C17H35COOH
(monoetanolamin)
(asam stearat)
HOCH2CH2NHCOC17H35 + H2O
(as. stearat monoetanolamida)
Perbandingan mol antara monoetanolamin dan asam stearat adalah 1,1:1.
Kondisi reaktor adalah pada tekanan atmosfir dan suhu 1500C, menggunakan
katalis kalium hidroksida (KOH) sebanyak 0,076 mol/ mol asam stearat. Konversi
dari asam stearat monoetanolamida adalah sebesar 86,9% dan waktu tinggal
selama 4 jam.
2. Proses Fermentasi
Asam stearat monoetanolamida disintesa dalam pelarut organik dari asam
stearat menggunakan enzim lipase. Reaksi transamidasi terjadi setelah
penambahan enzim lipase. Enzim lipase menggunakan pelarut yaitu isooktana.
Perbandingan mol antara monoetanolamin dan asam stearat adalah 1:1. Kondisi
reaktor adalah pada tekanan atmosfir dan suhu 500C. Perbandingan optimal antara
enzim
dan
asam
stearat
adalah
0,035.
Konversi
dari
asam
stearat
monoetanolamida adalah sebesar 39% dan waktu tinggal selama 72 jam.
Proses yang dipilih adalah reaksi kondensasi antara asam stearat dan
monoetanolamin untuk menghasilkan asam stearat monoetanolamida. Pemilihan
proses ini didasari pada alasan – alasan sebagai berikut :
1. Konversi dari asam stearat monoetanolamida lebih besar.
2. Waktu tinggal yang lebih singkat.
Universitas Sumatera Utara
II-5
2.5
Deskripsi Proses
2.5.1 Tahap Persiapan Bahan Baku
Bahan baku proses pembuatan asam stearat monoetanolamida adalah
monoetanolamin dan asam stearat dengan perbandingan mol 1,1:1, menggunakan
katalis larutan kalium hidroksida 50%. Bahan baku monoetanolamin disimpan di
dalam tangki penyimpanan pada suhu kamar (300C) sedangkan asam stearat
disimpan pada suhu 850C dengan tujuan agar asam stearat berada pada fasa cair.
Dari tangki penampungan sementara akan dialirkan ke heater untuk menaikkan
suhunya menjadi 1500C. lalu dari heater ini akan dialirkan ke reaktor dengan
kondisi pada suhu 1500C dan tekanan 1 atm.
2.5.2 Tahap Reaksi Kondensasi
Pada proses ini reaksi yang terjadi adalah :
HOCH2CH2NH2 + C17H35COOH
(monoetanolamin)
(asam stearat)
HOCH2CH2NHCOC17H35 + H2O
(As. Stearat monoetanolamida)
Reaksi berlangsung pada reaktor dengan kondisi operasi 1500C dan
tekanan atmosfir, menggunakan katalis kalium hidroksida (KOH) sebanyak 0,076
mol/ mol asam stearat.
Konversi asam stearat monoetanolamida adalah 86,9% dan waktu tinggal
selama 4 jam. Hasil dari reaktor ini berupa asam stearat monoetanolamida.
(www.niir.org,2006)
2.5.3 Tahap Pemurnian Produk
Produk dari reaktor dialirkan ke heater untuk menaikkan suhu dari 1500C
menjadi 213,4610C dan dipisahkan dengan kolom destilasi. Produk atas
mengandung uap kalium hidroksida dan gas monoetanolamin. Produk bawah
mengandung asam stearat dan asam stearat monoetanolamida.
Produk atas didinginkan dengan kondensor dari suhu 195,130C menjadi
1550C, kemudian dipisahkan dengan flash drum. Produk atas mengandung uap
kalium hidroksida. Produk bawah mengandung monoetanolamin. Produk atas
didinginkan dengan kondensor dari suhu 1550C menjadi 300C. Produk bawah
berupa monoetanolamin direcycle dengan kondisi 1500C dan tekanan 1atm.
Universitas Sumatera Utara
II-6
Produk bawah berupa asam stearat dan asam stearat monoetanolamin
didinginkan dengan kondensor dari suhu 2800C menjadi 1100C, kemudian
dialirkan ke crystalizer untuk menghasilkan padatan berbentuk kristal pada suhu
850C dan tekanan 1 atm. Asam stearat dan asam stearat monoetanolamida
dialirkan ke Separator suntuk memisahkan produk asam stearat monoetanolamida
dari asam stearat. Produk asam stearat monoetanolamida yang telah kering
disimpan dalam tangki penyimpanan pada suhu 300C dan tekanan 1 atm.
Universitas Sumatera Utara
III-1
BAB III
NERACA MASSA
3.1 Reaktor
Tabel 3.1 Neraca Massa pada Reaktor
Komponen
Masuk (Kg/jam)
Keluar (Kg/jam)
KOH
4.1962
4.1962
As.Stearat
279.97
36.668
MEA
66.0386
13.8653
As.Stearat MEA
-
280.5384
H2O
-
15.4090
Total
350.6769
350.6769
3.2 Destilasi
Tabel 3.2 Neraca Massa pada Destilasi
Komponen
Masuk
Keluar
Alur 10
Alur 13
Alur 16
KOH
19.6052
19.6052
0
As.Stearat
36,668
0
36.668
MEA
13,8653
13,8653
0
As.Stearat MEA
280.5384
0
280,5384
350.6769
33,4705
317,2064
Total
Universitas Sumatera Utara
III-2
3.3 Flash Drum
Tabel 3.3 Neraca Massa pada Flash Drum
Komponen
Masuk (Kg/jam)
Keluar (Kg/jam)
Alur 18
Alur 19
Alur 21
KOH
19.6052
19,4705
-
MEA
13.8653
-
13,8653
Total
33, 4705
19,4705
13,8653
3.4 Separator
Tabel 3.4 Neraca Massa pada Separator
Komponen
As.Stearat
Masuk (Kg/jam)
Keluar (Kg/jam)
Alur 23
Alur 25
Alur 24
36,668
3,668
36,668
As.Stearat MEA
280,5384
252,4806 28,05384
Total
317,2064
256,1486 64,72184
Universitas Sumatera Utara
BAB IV
NERACA PANAS
4.1 Heater I
Tabel 4.1 Neraca Panas pada Heater I
Komponen
Neraca panas masuk
Neraca panas keluar
(Kkal/jam)
(Kkal/jam)
KOH
5,3717
161,09
Panas yang dibutuhkan heater
155,72
-
Jumlah
161,09
161,09
4.2 Tangki Asam Stearat
Tabel 4.2 Neraca Panas pada Tangki Asam Stearat
Komponen
Neraca panas masuk
Neraca panas keluar
(Kkal/jam)
(Kkal/jam)
701,7838
8421,41556-
As.Stearat
Panas yang dibutuhkan Tangki
7719,63176
Jumlah
8421,41556
8421,41556
4.3 Heater II
Tabel 4.3 Neraca Panas pada Heater II
Komponen
Neraca panas masuk
Neraca panas keluar
(Kkal/jam)
(Kkal/jam)
As.Stearat
8421,4155
17545,7517
Panas yang dibutuhkan heater
9124,2961
-
17 545,7517
17545,7517
Jumlah
Universitas Sumatera Utara
IV-2
4.4 Heater III
Tabel 4.4 Neraca Panas pada Heater III
Komponen
Neraca panas masuk
Neraca panas keluar
(Kkal/jam) Alur 2
(Kkal/jam) Alur 5
MEA
210,1749
5254,3720
Panas yang dibutuhkan heater
5044,1971
-
Jumlah
5254,3720
5254,3720
4.5 Reaktor
Tabel 4.5 Neraca Panas pada Reaktor
Komponen
Neraca panas masuk
Neraca panas keluar
(Kkal/jam) Alur 6,7,8
(kJ/jam) Alur 9
KOH
As.Stearat
161,1
2230,736
17 545,7517
2297,9550
5 254,3720
1105,1363
MEA
As.Stearat MEA
-
∑r.∆Hr
Panas yang dibutuhkan reaktor
Jumlah
18 347,2541
-111,8976
-
1131,747
-
23 981,0814
23 981,0814
4.6 Heater IV
Tabel 4.6 Neraca Panas pada Heater IV
Komponen
Neraca panas masuk
Neraca panas keluar
(Kkal/jam)
(Kkal/jam)
Alur 9
Alur 10
KOH
2230,736
5563,494
As.Stearat
2297,9550
3464,37095
MEA
1105,1363
1347,5394
As.Stearat MEA
18 347,2541
27 661,9349
Panas yang dibutuhkan Heater
14 056,2576
Jumlah
38 037,339
38 037,339
Universitas Sumatera Utara
IV-3
4.7 Destilasi
Tabel 4.7 Neraca Panas pada Destilasi
Komponen
Neraca panas masuk
Neraca panas keluar
(Kkal/jam)
(Kkal/jam)
Alur 10
Alur 13
Alur 16
5563,494
4542,867
-
As.Stearat
3464,37095
-
4208,6843
MEA
1347,5394
1324,513
-
27 661,9349
-
37 721,9545
818,1987
-
-
KOH
As.Stearat MEA
Panas masuk ke reboiler
Panas keluar dari kondensor
-
Jumlah
839,279
48 855,53
6911,031
41 930,6388
4.8 Kondensor I
Tabel 4.8 Neraca Panas pada Kondensor I
Komponen
Neraca panas masuk
Neraca panas keluar
(Kkal/jam)
(Kkal/jam)
Alur 13
Alur 18
KOH
5563,494
4542,867
MEA
1347,5394
1324,513
Panas yang dilepaskan kondensor
-
Jumlah
839,279
6911,031
6911,031
Neraca panas masuk
Neraca panas keluar
(Kkal/jam)
(Kkal/jam)
KOH
4542,867
2486,899
MEA
1324,513
1149,1108
-
2231,369
5867,38
5867,38
4.9 Kondensor II
Tabel 4.9 Neraca Panas pada Kondensor II
Komponen
Panas yang dilepaskan kondensor
Jumlah
Universitas Sumatera Utara
IV-4
4.10. Kondensor III
Tabel B.10 Neraca Panas Pada Kondensor III
Komponen
Neraca panas masuk
Neraca panas keluar
(Kkal/jam) Alur 19
(Kkal/jam) Alur 22
2486,899 -
83,711
KOH
Panas yang dilepaskan kondensor
2403,188
Jumlah
2486,899
2486,899
4.11 Cooler
Tabel 4.11 Neraca Panas pada Cooler
Komponen
As.Stearat
As.Stearat MEA
Neraca panas masuk
Neraca panas keluar
(Kkal/jam)
(Kkal/jam)
Alur 16
Alur 17
4208,6843
1562,6093
37 721,9545
12 475,8856
-
27 892,1439
41 1930,6388
41 1930,6388
Panas yang dilepaskan
Jumlah
4.12 Crystalizer
Tabel 4.11 Neraca Panas pada Crystalizer
Komponen
Neraca panas masuk
Neraca panas keluar
(Kkal/jam)
(Kkal/jam)
Alur 17
Alur 20
1562,6093
1103,01844
As.Stearat MEA
12 475,8865
8806,5075
Panas Kristalisasi
3975,229
As.Stearat
Panas yang dilepaskan
Jumlah
8104,198
18 013,723
18 013,723
Universitas Sumatera Utara
IV-5
Universitas Sumatera Utara
BAB V
SPESIFIKASI PERALATAN
5.1 Tangki Penyimpanan Asam Stearat ( T-101)
Fungsi
: Tempat penyimpanan asam stearat
Bentuk
: silinder tegak, tutup ellipsoidal, alas datar
Bahan Konstruksi
: Carbon steel, SA-283, Grade C
Kapasitas
: 107,57 m3
Kondisi Penyimpanan :
- P = 1 atm = 14,696 psi
- T = 85oC
Kondisi Fisik
:
Silinder
• Diameter
: 4,233 m
• Tinggi
: 8,467 m
• Tebal
: 1 in
Tutup
• Diameter
: 4,233 m
• Tinggi
: 1,059 m
• Tebal
: 1 in
Jaket
• Tebal jaket
: 1 in
Impeller
• Diameter Impeller
: 1,411 m
• Daya Pengaduk : 33,6445 Hp
5.2 Tangki Penyimpanan KOH 50% (T-101)
Fungsi
: tempat menyimpan KOH 50%
Bentuk
: silinder tegak, tutup ellipsoidal, alas datar
Bahan Konstruksi
: Carbon steel, SA-283, Grade C
Kapasitas
: 6,0304 m3
Universitas Sumatera Utara
V-2
Jumlah
: 1 unit
Kondisi Penyimpanan :
• Tekanan
: 1 atm
• Temperatur
: 30 0C
Kondisi Fisik
:
Silinder
• Diameter
: 1,620 m
• Tinggi
: 3,240 m
• Tebal
: 0,75 in
Tutup
• Diameter
: 1,620 m
• Tinggi
: 0,405 m
• Tebal
: 0,75 in
5.3. Tangki Penyimpanan Monoetanolamin (T-103)
Fungsi
: Tempat peyimpanan monoetanolamin
Bentuk
: silinder tegak, tutup ellipsoidal, alas datar
Bahan Konstruksi
: Carbon steel, SA-283, Grade C
Kapasitas
: 77,956 m3
Kondisi Penyimpanan : - P = 1 atm = 14,696 psi
- T = 30oC
Kondisi Fisik
:
Silinder
• Diameter
: 3.804 m
• Tinggi
: 7.608 m
• Tebal
: 1 in
Tutup
• Diameter
: 3.804 m
• Tinggi
: 0,96 m
• Tebal
: 1 in
Universitas Sumatera Utara
V-3
5.4. Tangki Penampungan Asam Stearat ( T-104)
Fungsi
: Tempat penampungan asam stearat dari separator
Bentuk
: silinder tegak, tutup ellipsoidal, alas datar
Bahan Konstruksi
: Carbon steel, SA-283, Grade C
Kapasitas
: 7,683 m3
Kondisi Penyimpanan :
- P = 1 atm = 14,696 psi
- T = 85oC
Kondisi Fisik
:
Silinder
• Diameter
: 1,76 m
• Tinggi
: 3,52 m
• Tebal
: 1 in
Tutup
• Diameter
: 1,76 m
• Tinggi
: 0,439 m
• Tebal
: 1 in
5.5. Tangki Penampungan Monoetanolamin (T-105)
Fungsi
: Tempat penampungan monoetanolamin dari flash drum
Bentuk
: silinder tegak, tutup ellipsoidal, alas datar
Bahan Konstruksi
: Carbon steel, SA-283, Grade C
Kapasitas
: 1,748 m3
Kondisi Penyimpanan : - P = 1 atm = 14,696 psi
- T = 30oC
Kondisi Fisik
:
Silinder
• Diameter
: 1,07 m
• Tinggi
: 2,14 m
• Tebal
: 1 in
Tutup
• Diameter
: 1,07 m
Universitas Sumatera Utara
V-4
• Tinggi
: 0,268 m
• Tebal
: 1 in
5.6. Tangki Penampungan KOH (T-406)
Fungsi
: tempat menampung KOH dari flash drum
Bentuk : silinder tegak, tutup ellipsoidal, alas datar
Bahan Konstruksi
: Carbon steel, SA-283, Grade C
Kapasitas
: 4,383 m3
Jumlah
: 1 unit
Kondisi Penyimpanan :
• Tekanan
: 1 atm
• Temperatur
: 30 0C
Kondisi Fisik
:
Silinder
• Diameter
: 1,457 m
• Tinggi
: 2,92 m
• Tebal
: 0,75 in
Tutup
• Diameter
: 1,457 m
• Tinggi
: 0,364 m
• Tebal
: 0,75 in
5.7. Gudang penampungan produk (G-01)
Fungsi
: Untuk menyimpan produk asam stearat monoetanolamida dalam
kemasan plastik selama 14 hari
Bentuk
: Prisma segi empat beraturan
Bahan kontruksi
: Dinding dari beton dan atap dari seng
Kapasitas gudang
: 84 846,72 kg
Jumlah
: 1 buah
Kondisi penyimpanan:
• Temperatur
: 300C
• Tekanan
: 1 atm
Universitas Sumatera Utara
V-5
Kondisi Fisik
• Panjang
: 20 m
• Lebar
: 8,75 m
• Tinggi
: 2,5 m
5.8. Heater (E-101)
Fungsi
Jenis
: Tempat menaikkan temperatur KOH
: double pipe exchanger
Jumlah : 1
Suhu umpan masuk
: 300C
Suhu umpan keluar
: 1500C
Suhu steam masuk
: 3300C
Suhu steam keluar
: 1000C
Diameter inner pipe (ID)
: 0,405 in
Diameter annulus (OD)
: 0,423 in
Banyak hairpins
: 1 buah
Panjang hairpins
: 20 ft
5.9. Heater (E-102)
Fungsi
Jenis
: Tempat menaikkan temperatur asam stearat
: double pipe exchanger
Jumlah : 1
Suhu umpan masuk
: 850C
Suhu umpan keluar
: 1500C
Suhu steam masuk
: 3300C
Suhu steam keluar
: 1000C
Diameter inner pipe (ID)
: 1,32 in
Diameter annulus (OD)
: 1,61 in
Banyak hairpins
: 4 buah
Panjang hairpins
: 20 ft
Universitas Sumatera Utara
V-6
5.10. Heater (E-103)
Fungsi
Jenis
: Tempat menaikkan temperatur monoetanolamin
: double pipe exchanger
Jumlah : 1
Suhu umpan masuk
: 300C
Suhu umpan keluar
: 1500C
Suhu steam masuk
: 3300C
Suhu steam keluar
: 1000C
Diameter inner pipe (ID)
: 0,405 in
Diameter annulus (OD)
: 0,423 in
Banyak hairpins
: 1 buah
Panjang hairpins
: 20 ft
5.11. Reaktor (R-201)
Fungsi
: Tempat Mengkonversi asam stearat dan monoetanolamin menjadi
asam stearat monoetanolamida
Jenis
: Reaktor
Bentuk
: Silinder tegak, tutup dan alas ellipsoidal dilengkapi pengaduk
Bahan kontruksi : Carbon steel SA-283,grde C
Jumlah
: 1 Buah
Kondisi Operasi
Temperatur
: 1500 C
Tekanan
: 1 atm
Katalis
: kalium hidroksida
•
Produksi asam stearat monetanolamida = 0,035 kg/s
•
Jumlah katalis (W) = 2,0981 kg
•
Diameter reaktor(Dt) = 2,124 m
•
Tinggi reaktor (H) = 4,132 m
•
Tebal dinding = 1,25 in
Spesifikasi pengaduk
Jenis pengaduk
: flat 6 blade turbin impeller
Jumlah baffle
: 4 buah
Universitas Sumatera Utara
V-7
Diameter impeler : 0,4708 m
Daya pengaduk
: 13,88 hp
5.12. Heater (E-204)
Fungsi: Tempat menaikkan temperatur alur (10) sebelum ke destilasi
Jenis
: double pipe exchanger
Jumlah : 1
Suhu umpan masuk
: 1500C
Suhu umpan keluar
: 2130C
Suhu steam masuk
: 3300C
Suhu steam keluar
: 1000C
Diameter inner pipe (ID)
: 0,54 in
Diameter annulus (OD)
: 0,622 in
Banyak hairpins
: 4 Buah
Panjang hairpins
: 20 ft
5.13 Destilasi I (D-301)
Fungsi
: Memisahkan KOH dan monoetanolamin dari campurannya
Bentuk
: Silinder vertikal, dasar dan tutup ellipsoidal
Bahan konstruksi : carbon steel SA-283 Grade C
Jumlah
: 1 unit
Temperatur
: 213 oC
Tekanan
: 1 atm
Jumlah piring
: 14 tray
Tinggi
: 5,6 m
Diameter
: 0,792 m
Tebal plat
: 1,258 in
5.14 Kondensor (C-301)
Fungsi
Jenis
: Mendinginkan produk atas dari kolom destilasi
: double pipe exchanger
Jumlah : 1
Universitas Sumatera Utara
V-8
Bahan konstruksi : baja karbon
Suhu umpan masuk
: 2130C
Suhu umpan keluar
: 1950C
Suhu air pendingin masuk
: 250C
Suhu air pendingin keluar
: 400C
Diameter inner pipe (ID)
: 0,675 in
Diameter annulus (OD)
: 2,067 in
Banyak hairpins
: 2 Buah
Panjang hairpins
: 20 ft
5.15 Reboiler (Rb-301)
Fungsi
Jenis
: Mendidihkan umpan destilasi
: double pipe exchanger
Jumlah : 1
Bahan konstruksi : Baja karbon
Suhu umpan masuk
: 2130C
Suhu umpan keluar
: 2800C
Suhu steam masuk
: 3300C
Suhu steam keluar
: 1000C
Diameter inner pipe (ID)
: 0,54 in
Diameter annulus (OD)
: 0,622 in
Banyak hairpins
: 2 Buah
Panjang hairpins
: 20 ft
5.16 Kondensor (C-302)
Fungsi
Jenis
: Mendinginkan produk atas dari kondensor destilasi
: double pipe exchanger
Jumlah : 1
Bahan konstruksi : Baja karbon
Suhu umpan masuk
: 1950C
Suhu umpan keluar
: 1500C
Suhu air pendingin masuk
: 250C
Suhu air pendingin keluar
: 400C
Universitas Sumatera Utara
V-9
Diameter inner pipe (ID)
: 0,405 in
Diameter annulus (OD)
: 0,493 in
Banyak hairpins
:1 Buah
Panjang hairpins
: 20 ft
5.17 Flash Drum (FD-401)
Fungsi
: Tempat memisahkan KOH dari campurannya
Jenis
: Flash destilation
Bentuk
: silinder tegak, tutup atas dan bawah hemispherical
Bahan kontruksi : Carbon steel SA-283,grade C
Jumlah
: 1 buah
Kondisi Operasi
Temperatur
Tekanan
: 1500 C
: 1 atm
•
Diameter flash drum (Dt) = 0,4687 m
•
Tinggi (H)
= 0,702 m
•
Tebal dinding
= 0,75 in
5.18 Kondensor ( C-403)
Fungsi
Jenis
: mengubah fasa uap KOH menjadi cair
: double pipe exchanger
Jumlah : 1
Bahan konstruksi : Baja karbon
Suhu umpan masuk
: 1500C
Suhu umpan keluar
: 300C
Suhu air pendingin masuk
: 250C
Suhu air pendingin keluar
: 400C
Diameter inner pipe (ID)
: 0,84 in
Diameter annulus (OD)
: 1,38 in
Banyak hairpins
: 7 Buah
Panjang hairpins
: 20 ft
Universitas Sumatera Utara
V-10
5.19 Cooler (E-401)
Fungsi
: menurunkan temperatur produk bawah destilasi
Jenis
: 1-2 shell and tube exchanger
Bahan Konstruksi : carbon steel
Jumlah
: 1 unit
Kapasitas
: 158,6036 kg/jam
Diameter inner pipe (ID)
: 0,84 in
Diameter annulus (OD)
: 1,38 in
Banyak hairpins
: 7 Buah
Panjang hairpins
: 20 ft
5.20 Crystalizer (CR-401)
Fungsi
: Membentuk kristal Asam stearat monoetanolamida
Tipe
: Batch Crystalizer with Cooler
Bahan konstruksi : Carbon steel SA-283, Grade A
Jumlah
: 1 unit
Kondisi operasi
:
Temperatur
: 85 °C
Tekanan operasi : 1 atm
Laju massa (F)
: 317,2064kg/jam
Waktu tinggal
: 1 jam
Diameter
: 0,5578 m
Tinggi
: 0,83675 m
Tinggi tutup
: 1 in
5.21 Screw Conveyor (SC-401)
Fungsi
: Sebagai alat transportasi dari crystalizer ke separator
Bahan Konstruksi
: Baja karbon
Jumlah
: 1 Unit
Kapasitas
: 400 kg/jam
Daya
:1,69 Hp
Universitas Sumatera Utara
V-11
5.22 Separator (S-401)
Fungsi
: memisahkan asam stearat monoetanolamida dari campuran.
Jenis
: Alfa laval Separator
Kondisi
: - tekanan
= 1 atm
- temperatur = 850C
Jumlah
: 1 unit
Kapasitas 1 separator : 400 kg/jam
5.23 Belt Conveyer (BC-401)
Fungsi
: alat untuk mengangkut produk akhir asam stearat monoetanolamida
menuju gudang penyimpanan
Tipe
: flat belt
Bahan konstruksi : karet
Kondisi Operasi
Laju alir = 252,4806 kg/jam
-
Lebar (L1) = 14 in
-
Kecepatan Belt Conveyer, v = 200 rpm
-
Tebal Belt Conveyer = 3 in
-
Power tripper = 2Hp
-
Panjang Belt Conveyer, L = 10 m = 32,808 ft
-
w = 0,5 lb/in
-
Lo = 100
-
ΔZ = 16,9 ft
-
Daya : 2,75 Hp
5.24 Crusher (CR-401)
Fungsi
: pemecah atau memperkecil ukuran asam stearat monoetanolamida
Jenis
: Roll Crusher
Bahan kontruksi: Carbon steel
Jumlah : 1 unit
Daya
: ¾ Hp
Universitas Sumatera Utara
BAB VI
INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA
6.1 Instrumentasi
Instrumentasi adalah peralatan yang dipakai di dalam suatu proses kontrol
untuk mengatur jalannya suatu proses agar diperoleh hasil sesuai dengan yang
diharapkan. Alat-alat instrumentasi tersebut dipasang pada setiap peralatan penting
agar dengan mudah dapat diketahui kejanggalan-kejanggalan yang terjadi pada setiap
bagian. Pada dasarnya tujuan pengendalian adalah untuk mencapai harga error yang
paling minimum.
Fungsi instrumentasi adalah sebagai pengontrol, penunjuk, pencatat, dan
pemberi tanda bahaya. Peralatan instrumentasi biasanya bekerja dengan tenaga
mekanik atau tenaga listrik dan pengontrolannya dapat dilakukan secara manual atau
otomatis. Penggunaan instrumen pada suatu peralatan proses tergantung pada
pertimbangan ekonomi dan sistem peralatan itu sendiri. Pada pemakaian alat-alat
instrumen juga harus ditentukan apakah alat-alat tersebut dipasang diatas papan
instrumen dekat peralatan proses (kontrol manual) atau disatukan dalam suatu ruang
kontrol yang dihubungkan dengan bangsal peralatan (kontrol otomatis).
Variabel-variabel proses yang biasanya dikontrol/diukur oleh instrumen
adalah:
1. Variabel utama, seperti temperatur, tekanan, laju alir, dan level cairan.
2. variabel tambahan, seperti densitas, viskositas, panas spesifik, konduktivitas, pH,
humiditas, titik embun, komposisi kimia, kandungan kelembaban, dan variabel
lainnya.
Pada dasarnya sistem pengendalian terdiri dari :
1. Sensing elemen (Primary Element)
Elemen yang merasakan (menunjukkan) adanya perubahan dari harga variabel
yang diukur.
Universitas Sumatera Utara
VI-2
2. Elemen pengukur (measuring element)
Elemen pengukur adalah suatu elemen yang sensitif terhadap adanya perubahan
temperatur, tekanan, laju aliran, maupun tinggi fluida. Perubahan ini merupakan
sinyal dari proses dan disampaikan oleh elemen pengukur ke elemen pengontrol.
3. Elemen pengontrol (controlling element)
Elemen ini merupakan elemen yang mengadakan harga-harga perubahan dari
variabel yang dirasakan oleh elemen perasa dan diukur oleh elemen pengukur
untuk mengatur sumber tenaga sesuai dengan perubahan yang terjadi. Tenaga
tersebut dapat berupa tenaga mekanis maupun elektrik.
4. Elemen pengontrol akhir (final control element)
Elemen ini merupakan elemen yang akan mengubah masukan yang keluar dari
elemen pengontrol ke dalam proses sehingga variabel yang diukur tetap berada
dalam batas yang diinginkan dan merupakan hasil yang dikehendaki.
Pengendalian peralatan instrumentasi dapat dilakukan secara otomatis dan
semi otomatis. Pengendalian secara otomatis adalah pengendalian yang dilakukan
dengan mengatur instrumen pada kondisi
tertentu, bila terjadi penyimpangan
variabel yang dikontrol maka instrumen akan bekerja sendiri untuk mengembalikan
variabel pada kondisi semula, instrumen ini bekerja sebagai controller. Pengendalian
secara semi otomatis adalah pengendalian yang mencatat perubahan-perubahan yang
terjadi pada variabel yang dikontrol. Untuk mengubah variabel-variabel ke nilai yang
diinginkan dilakukan usaha secara manual, instrumen ini bekerja sebagai pencatat
(recorder) atau penunjuk (indicator).
Faktor-faktor yang perlu diperhatikan dalam instrumen-instrumen adalah
(Peters,2004):
1. Range yang diperlukan untuk pengukuran
2. Level instrumentasi
3. Ketelitian yang dibutuhkan
4. Bahan konstruksinya
5. Pengaruh pemasangan instrumentasi pada kondisi proses
Universitas Sumatera Utara
VI-3
Instrumentasi yang umum digunakan dalam pabrik adalah (Considine,1985):
1. Untuk variabel temperatur:
•
Temperature Controller (TC) adalah instrumentasi yang digunakan untuk
mengamati temperatur suatu alat. Dengan menggunakan Temperature
Controller, para engineer juga dapat melakukan pengendalian terhadap
peralatan sehingga temperatur peralatan tetap berada dalam range yang
diinginkan. Temperature Controller kadang-kadang juga dapat mencatat
temperatu
PEMBUATAN ASAM STEARAT MONOETANOLAMIDA
DARI ASAM STEARAT DAN MONOETANOLAMIN
DENGAN KATALIS KALIUM HIDROKSIDA
KAPASITAS 2.000 TON/TAHUN
SKRIPSI
Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan
Ujian Sarjana Teknik Kimia
Disusun Oleh :
KHARIS M TANJUNG
NIM : 020405054
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2007
Universitas Sumatera Utara
PRA RANCANGAN PABRIK
PEMBUATAN ASAM STEARAT MONOETANOLAMIDA
DARI ASAM STEARAT DAN MONOETANOLAMIN
DENGAN KATALIS KALIUM HIDROKSIDA
KAPASITAS 2.000 TON/TAHUN
Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan
Ujian Sarjana Teknik Kimia
Oleh :
KHARIS M TANJUNG
NIM : 020405054
Diketahui,
Koordinator Tugas Akhir
(Dr.Ir. Irvan, MSi)
NIP : 132 126 842
Telah Diperiksa/Disetujui,
Dosen Pembimbing I
(Ir. Seri Maulina, M.Sc)
NIP : 131 803 353
Dosen Pembimbing II
( Maya Sarah, ST.,MT.)
NIP : 132 282 134
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2007
Universitas Sumatera Utara
PRA RANCANGAN PABRIK
PEMBUATAN ASAM STEARAT MONOETANOLAMIDA
DARI ASAM STEARAT DAN MONOETANOLAMIN
DENGAN KATALIS KALIUM HIDROKSIDA
KAPASITAS 2.000 TON/TAHUN
Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan
Ujian Sarjana Teknik Kimia
Oleh :
KHARIS M TANJUNG
NIM : 020405054
Telah diujikan pada Sidang Sarjana tanggal 27 Juni 2007
Mengetahui/Menyetujui :
Dosen Penguji I
(Dr.Ir.Taslim,MT.)
NIP : 131 882 284
Dosen Penguji II
Dosen Penguji III
(Dr.Ir.Fatimah, MT.)
NIP : 132 095 301
(M.Hendra Ginting, ST,MT)
NIP : 132.243.713
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2007
Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR
Syukur alhamdulillah penulis ucapkan kepada Allah SWT karena atas
kehendak dan rahmat-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir yang
berjudul “Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Asam Stearat Monoetanolamida
dari Reaksi Kondensasi Asam Stearat dan Monoetanolamin antara dengan
Katalis Kalium Hidroksida dengan Kapasitas 2.000 Ton/Tahun”.
Tugas akhir disusun untuk melengkapi salah satu syarat mengikuti ujian
sarjana pada Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera
Utara.
Dalam menyelesaikan tugas akhir ini, penulis banyak menerima bantuan dan
bimbingan dari berbagai pihak. Untuk itu, penulis mengucapkan terima kasih
kepada:
1. Ibu Ir. Seri Maulina, MSi., sebagai dosen pembimbing I yang
telah
membimbing dan memberi masukan kepada penulis selama menyelesaikan
tugas akhir.
2. Ibu Maya Sarah, ST. MT., sebagai dosen pembimbing II yang telah
membimbing dan memberi masukan kepada penulis selama menyelesaikan tugas
akhir.
3. Bapak Dr. Ir. Irvan, sebagai koordinator tugas akhir
4. Bapak Ir. Indra Surya, M.Sc, sebagai ketua Departemen Teknik Kimia
5. Seluruh Staf Dosen Pengajar Departemen Tekim FT USU, yang telah
memberikan ilmu kepada penulis selama menjalankan studi.
6. Seluruh Pegawai Program Studi Teknik Kimia FT USU yang telah banyak
membantu dalam segala urusan Administrasi
7. Kedua orang tua penulis, Darman Tanjung, SH dan Asnaini Siregar yang telah
sabar membesarkan dan mencurahkan kasih sayang untuk penulis hingga layak
berdiri sebagai mahasiswa.
8. Kepada saudara-saudariku, Indra, Harun dan Endang.
9. Rekan satu tim penulis, Eva H.S.Nainggolan dan Kristina.
i
Universitas Sumatera Utara
ii
10. Rekan-rekan stambuk 2002. Erwin, Khaidir, Anggara, Nugraha, Triadi, Asri,
Yazid, Rahmah, Nanda, Putri dan teman-teman lain, atas kebersamaan dan
keceriaannya selama menjalankan Studi. (yang gak disebut jangan marah ya)
11. Ricky D Hutabarat, dan seluruh teman-teman pengurus BPH IMATEK FT USU
2004-2006, terimakasih atas keberanian dan kesetiakawananya.
12. Kak Lia dan B’ Darma, atas nasihat, doa dan dorongan semangatnya. (Doa-ku
teruntuk kalian berdua, semoga selalu bersama dan bahagia dunia akhirat)
13. Aji, Ahmad, Nirza, Kucuk, Ina, Uci, Melli, Rahmah, dan seluruh adik-adik
stambuk ’03, atas kebersamaan dan keceriaannya,hingga Tekim tetap sebagai
Rumah bagi penulis.
14. Alviah, Aprianingsih, dan Fitri, adik-adiku yang manis, yang memberikan
keceriaan bagi penulis.
15. Yunita Olivia Syaputri, adik tersayang penulis, yang telah banyak memberikan
dorongan semangat melalui doa dan senyumnya, serta mengerti penulis apa
adanya.
16. B’Inyong, B’Apul, B’ Kino, B’ Dolly, B’ Boy, B’Rekson, B’ Ronald,B’ Surya
Rusfantri, B’Doan, B’Lindung, B’Rudi, B’Ade 94, B’ Poleng, B’ Edo, B’
Agus’,B’Eman, Kak Lily, Kak Ana, Kak Pilly, Kak Tiur, dan seluruh senior
(yang tak disebut namanya jangan marah), atas rasa kebersamaan dan
persaudaraannya.
17. Ajo, Aulia, Fikri, Bento,Reza,Amsar, Pam-Pam dan teman-teman Arsitek Stbk
1999-2001, atas keceriaan dan kebersamaannya.
18. Seluruh Rekan Mahasiswa Tekim FT USU.
Penulis menyadari dalam pemyusunan tugas akhir ini masih banyak
terdapat kekurangan. Oleh karena itu, penulis sangat mengharapkan saran dan kritik
dari pembaca yang konstruktif demi kesempurnaan penulisan tugas akhir ini. Akhir
kata, semoga tulisan ini bermanfaat bagi kita semua.
Medan, Mei 2007
Penulis
Universitas Sumatera Utara
INTISARI
Lingkungan hidup menuntut adanya suatu upaya untuk mengurangi
pemakaian bahan kimia berbahaya dan beracun pada industri kimia. Salah satu bahan
kimia yang ramah lingkungan adalah asam stearat monoetanolamida. Asam stearat
monoetanolamida diperoleh dari reaksi kondensasi antara asam stearat dan
monoetanolamin dengan katalis kalium hidroksida. Hasil reaksi tersebut yaitu asam
stearat monoetanolamida dan air dipisahkan dengan distilasi.
Asam stearat monoetanolamida yang diproduksi 2.000 ton/tahun dengan 330
hari kerja yang menggunakan baku asam stearat dan monoetanolamin dengan
volume bahan baku total 2765,9396
ton/tahun. Lokasi pabrik direncanakan di
Tanjung Morawa, Kawasan Industri Kimia II, Sumatera Utara dengan luas areal
9 499 m2, tenaga kerja yang dibutuhkan berjumlah 142 orang dengan bentuk badan
usaha Perseroan Terbatas (PT) yang dipimpin oleh seorang direktur utama dengan
struktur organisasi sistem garis dan staf.
Hasil analisa ekonomi Pabrik Asam stearat monoetanolamida adalah sebagai
berikut :
•
Total Modal Investasi :
Rp
154.122.319.431,-
•
Biaya Produksi
:
Rp
125.102.714.698,-
•
Hasil Penjualan
:
Rp
213.509.263.413,6,-
•
Laba Bersih
:
Rp
•
Profit Margin
:
41,99 %
•
Break Event Point
:
35,214 %
•
Return of Investment
:
39,3066 %
•
Pay Out Time
:
2,55 tahun
•
Return on Network
:
65,605 %
•
Internal Rate of Return
:
60.701.453.175,57,-
53,63 %
Dari hasil analisa aspek ekonomi dapat disimpulkan bahwa pabrik
pembuatan asam stearat monoetanolamida dengan proses kondensasi layak untuk
didirikan.
ii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
Hal
KATA PENGANTAR ........................................................................................
i
INTISARI ...........................................................................................................
ii
DAFTAR ISI ......................................................................................................
iii
DAFTAR TABEL ..............................................................................................
v
DAFTAR GAMBAR .......................................................................................... viii
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
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ..................................................................... II-1
2.1 Asam Stearat monoetanolamida................................................... II-1
2.2 Sifat-sifat Produk ........................................................................ II-1
2.3 Sifat-sifat Bahan Baku ................................................................ II-2
2.4 Proses Pembuatan Asam Stearat Monoetanolamida ..................... II-4
2.5 Deskripsi Proses .......................................................................... II-5
BAB III NERACA MASSA .............................................................................. III-1
BAB IV NERACA PANAS .............................................................................. IV-1
BAB V
SPESIFIKASI PERALATAN ............................................................ V-1
BAB VI INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA ...................... VI-1
6.1 Instrumentasi ............................................................................... VI-1
6.2 Keselamatan Kerja ...................................................................... VI-9
6.3 Keselamatan Kerja pada Pabrik Pembuatan
Asam Stearat Monoetanolamida .................................................. VI-9
BAB VII UTILITAS ...................................................................................... VII-1
7.1 Kebutuhan Uap (Steam) ............................................................ VII-1
7.2 Kebutuhan Air ........................................................................... VII-2
7.3 Kebutuhan Bahan Kimia ....................................................... .VII-10
7.4 Kebutuhan Listrik ................................................................... .VII-10
iii
Universitas Sumatera Utara
iv
7.5 Kebutuhan Bahan Bakar ...........................................................VII-10
7.6 Unit Pengolahan Limbah ..........................................................VII-12
7.7 Spesifikasi Peralatan Utilitas ....................................................VII-19
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 Tanah ............................................................... VIII-4
BAB IX ORGANISASI DAN MANAJEMEN PERUSAHAAN .................. IX-1
9.1 Organisasi Perusahaan ............................................................. IX-1
9.2 Manajemen Perusahaan ............................................................ IX-3
9.3 Bentuk Hukum Badan Usaha .................................................... IX-4
9.4 Uraian Tugas, Wewenang dan Tanggung Jawab ...................... IX-6
9.5 Sistem Kerja ............................................................................. IX-8
9.6 Jumlah Karyawan dan Tingkat Pendidikan ............................... IX-10
9.7 Sistem Penggajian .................................................................... IX-11
BAB X ANALISA EKONOMI ......................................................................
X-1
10.1 Modal Investasi ........................................................................
X-1
10.2 Biaya Produksi Total (BPT)/Total Cost (TC) ............................
X-4
10.3 Total Penjualan ........................................................................
X-6
10.4 Perkiraan Rugi/Laba Perusahaan ..............................................
X-6
10.5 Analisa Aspek Ekonomi ...........................................................
X-7
BAB XI KESIMPULAN ............................................................................... XI-1
DAFTAR PUSTAKA .....................................................................................
ix
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
Hal
Tabel 1.1 Import Asam Stearat Monoetanolamida Indonesia Tahun 2001-2005 ... I-1
Tabel 3.1 Neraca Massa pada Reaktor ...............................................................III-1
Tabel 3.2 Neraca Massa pada Destilasi ..............................................................III-1
Tabel 3.3 Neraca Massa pada Flash Drum .........................................................III-2
Tabel 3.4 Neraca Massa pada Separator ............................................................III-2
Tabel 4.1 Neraca Panas pada Heater I............................................................... IV-1
Tabel 4.2 Neraca Panas pada Tangki Asam Stearat........................................... IV-1
Tabel 4.3 Neraca Panas pada Heater II ............................................................. IV-1
Tabel 4.4 Neraca Panas pada Heater III ............................................................ IV-2
Tabel 4.5 Neraca Panas pada Reaktor ............................................................... IV-2
Tabel 4.6 Neraca Panas pada Heater IV ............................................................ IV-3
Tabel 4.7 Neraca Panas pada Destilasi.............................................................. IV-3
Tabel 4.8 Neraca Panas pada Kondensor I ........................................................ IV-4
Tabel 4.9 Neraca Panas pada Reboiler .............................................................. IV-4
Tabel 4.10 Neraca Panas pada Kondensor II....................................................... IV-4
Tabel 4.11 Neraca Panas pada Kondensor III ..................................................... IV-5
Tabel 4.12 Neraca Panas pada Cooler ................................................................ IV-5
Tabel 4.13 Neraca Panas pada Crystalizer .......................................................... IV-5
Tabel 6.1 Daftar Instrumentasi ........................................................................ VI-4
Tabel 7.1 Kebutuhan Uap Sebagai Media Pemanas ......................................... VII-1
Tabel 7.2 Kebutuhan Air Pendingin pada Alat ................................................. VII-2
Tabel 7.3 Pemakaian Air untuk Berbagai Kebutuhan ....................................... VII-3
Tabel 7.4 Sifat Fisika Air Bawah Tanah di KIM II Medan............................... VII-4
Tabel 7.5 Kualitas Air Bawah Tanah di KIM II Medan ................................... VII-4
Tabel 8.1 Perincian Luas Areal Pabrik ............................................................ VIII-4
Tabel 9.1 Jumlah Karyawan dan Kualifikasinya ............................................. IX-10
Tabel 9.2 Gaji Karyawan ................................................................................ IX-11
Tabel LA-1. Analisa Derajat Kebebasan ........................................................... LA-2
Tabel LA-2. Neraca Massa pada Reaktor ........................................................... LA-5
v
Universitas Sumatera Utara
vii
Tabel LA-3. Konstanta Antoine ......................................................................... LA-6
Tabel LA-4. Trial Titik Trial Titik Didih Umpan Kolom Destilasi ..................... LA-6
Tabel LA-5. Fraksi dan laju alir setiap Alur ....................................................... LA-7
Tabel LA-6. Trial Titik Gelembung Bottom Kolom Destilasi ............................. LA-7
Tabel LA-7. Trial Titik Embun Destilat Kolom Destilasi ................................... LA-8
Tabel LA-8. Neraca Massa pada Kondensor ...................................................... LA-8
Tabel LA-9. Neraca Massa pada Reboiler .......................................................... LA-8
Tabel LA-10. Neraca Massa pada Kolom Destilasi ............................................ LA-9
Tabel LB-1. Data Kapasitas Panas ( HOCH2CH2NH2 ) ...................................... LB-1
Tabel LB-2. Data Kapasitas Panas ( C17H35COOH )........................................... LB-1
Tabel LB-3. Data Kapasitas Panas Asam Stearat Monoetanolamida ................... LB-2
Tabel LB-4. Data Kapasitas Panas Komponen ................................................... LB-2
Tabel LB-5. Data Panas Laten Komponen.......................................................... LB-3
Tabel LB-6. Data Panas Reaksi Komponen ........................................................ LB-4
Tabel LB-7. Neraca Panas Pada Heater I ........................................................... LB-6
Tabel LB-8. Neraca Panas Pada Tangki Asam Stearat ........................................ LB-7
Tabel LB-9. Neraca Panas Pada Heater II .......................................................... LB-8
Tabel LB-10. Neraca Panas Pada Heater III ....................................................... LB-9
Tabel LB-11 Perhitungan Neraca Panas Keluar Reaktor....................................LB-11
Tabel LB-12. Neraca panas pada Reaktor..........................................................LB-11
Tabel LB-13. Perhitungan Neraca Panas Keluar Heater IV................................LB-12
Tabel LB-14. Neraca Panas Pada Heater IV ......................................................LB-13
Tabel LB-15. Perhitungan Panas Keluar Reboiler ...........................................LB-14
Tabel LB-16. Perhitungan Panas Keluar kondensor...........................................LB-15
Tabel LB-17. Perhitungan Neraca Panas Keluar Kondensor II ..........................LB-17
Tabel LB-18. Neraca Panas Pada Kondensor II .................................................LB-17
Tabel LB-19. Neraca Panas Pada Kondensor III................................................LB-19
Tabel LB-20. Perhitungan Neraca Panas Keluar Cooler ....................................LB-19
Tabel LB-21. Neraca Panas Pada Cooler ...........................................................LB-20
Tabel LB-22. Perhitungan Neraca Panas Keluar Crystalizer ..............................LB-21
Tabel LB-23. Neraca Panas Pada Crystalizer ....................................................LB-22
Tabel LC-1. Data Bahan Masuk Reaktor ...........................................................LC-30
Universitas Sumatera Utara
vii
Tabel E.1 Harga Bangunan ............................................................................... LE-1
Tabel E.2 Harga Indeks Marshall dan Swift ...................................................... LE-3
Tabel E.3 Perkiraan Harga Peralatan Proses ...................................................... LE-6
Tabel E.4 Perkiraan Harga Peralatan Utilitas dan Pengolahan Limbah .............. LE-7
Tabel E.5 Biaya Sarana Transportasi .............................................................. LE-10
Tabel E.6 Perincian Gaji Pegawai ................................................................... LE-13
Tabel E.7 Perincian Biaya Kas ........................................................................ LE-16
Tabel E.8 Perincian Modal Kerja .................................................................... LE-16
Tabel E.9 Aturan Biaya Depresiasi ................................................................. LE-17
Tabel E.10 Perhitungan Biaya Depresiasi ......................................................... LE-18
Tabel E.11 Data Perhitungan Internal Rate of Return (IRR) .............................. LE-26
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Hal
Gambar 2.1 Flowsheet Pra Rancangan Pabrik Pembuatan
Asam Stearat Monoetanolamida ....................................................... II-7
Gambar 7.1 Diagram Alur Proses Pengolahan Air Pra Rancangan
Pabrik Pembuatan Asam Stearat Monoetanolamida ..................... VII-28
Gambar 8.1 Tata Letak Pra Rancangan Pabrik Pembuatan
Asam Stearat Monoetanolamida .................................................. VIII-8
Gambar 9.1 Bagan Struktur Organisasi Perusahaan Pra Rancangan
Pabrik Pembuatan Asam Stearat Monoetanolamida ..................... IX-13
Gambar LD.1 Sketsa sebagian bar screen............................................................. LD-1
Gambar LE.1 Sketsa perancangan pengaduk........................................................ LD-6
Gambar LE.1 Sketsa perancangan sand filter..................................................... LD-13
Gambar LE.1 Grafik Break Event Point............................................................. LE-27
viii
Universitas Sumatera Utara
INTISARI
Lingkungan hidup menuntut adanya suatu upaya untuk mengurangi
pemakaian bahan kimia berbahaya dan beracun pada industri kimia. Salah satu bahan
kimia yang ramah lingkungan adalah asam stearat monoetanolamida. Asam stearat
monoetanolamida diperoleh dari reaksi kondensasi antara asam stearat dan
monoetanolamin dengan katalis kalium hidroksida. Hasil reaksi tersebut yaitu asam
stearat monoetanolamida dan air dipisahkan dengan distilasi.
Asam stearat monoetanolamida yang diproduksi 2.000 ton/tahun dengan 330
hari kerja yang menggunakan baku asam stearat dan monoetanolamin dengan
volume bahan baku total 2765,9396
ton/tahun. Lokasi pabrik direncanakan di
Tanjung Morawa, Kawasan Industri Kimia II, Sumatera Utara dengan luas areal
9 499 m2, tenaga kerja yang dibutuhkan berjumlah 142 orang dengan bentuk badan
usaha Perseroan Terbatas (PT) yang dipimpin oleh seorang direktur utama dengan
struktur organisasi sistem garis dan staf.
Hasil analisa ekonomi Pabrik Asam stearat monoetanolamida adalah sebagai
berikut :
•
Total Modal Investasi :
Rp
154.122.319.431,-
•
Biaya Produksi
:
Rp
125.102.714.698,-
•
Hasil Penjualan
:
Rp
213.509.263.413,6,-
•
Laba Bersih
:
Rp
•
Profit Margin
:
41,99 %
•
Break Event Point
:
35,214 %
•
Return of Investment
:
39,3066 %
•
Pay Out Time
:
2,55 tahun
•
Return on Network
:
65,605 %
•
Internal Rate of Return
:
60.701.453.175,57,-
53,63 %
Dari hasil analisa aspek ekonomi dapat disimpulkan bahwa pabrik
pembuatan asam stearat monoetanolamida dengan proses kondensasi layak untuk
didirikan.
ii
Universitas Sumatera Utara
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Sektor industri merupakan sektor utama dalam perekonomian Indonesia
pada masa kini. Sektor ini sebagai penyumbang terbesar dalam pembentukan
Pendapatan Domestik Bruto (PDB) Indonesia selama 10 tahun terakhir. Sebagai
gambaran, pada tahun 2002 peran sektor industri pengolahan diperkirakan
mencapai lebih dari seperempat (25,01%) komponen pembentukan PDB,
sementara sektor pertanian memberi andil sekitar 17,47% (BPS, 2002).
Perkembangan industri juga dipergunakan untuk meningkatkan nilai
tambah yang ditujukan untuk menyediakan barang dan jasa yang bermutu,
meningkatkan ekspor, dan menghemat devisa untuk menunjang pembangunan
selanjutnya, serta untuk mengembangkan penguasaan teknologi.
Asam stearat monoetanolamida digunakan secara luas sebagai bahan
pembuatan deterjen dan bahan pembuatan surfaktan. Zat ini juga digunakan
sebagai bahan pembuatan kosmetik, bahan pembuat sampo, pembentuk dan
penstabil busa pada kosmetik, sabun pencuci tangan dan pencuci tangan tanpa air.
Data statistik BPS, untuk kebutuhan Indonesia akan asam lemak
monoetanolamida adalah sebagai berikut:
Tabel 1.1 Kebutuhan impor asam stearat monoetanolamida di Indonesia
Tahun
Jumlah (Kg)
2002
894.639
2003
905.860
2004
600.397
2005
439.835
(Sumber : BPS, 2005)
I-1
Universitas Sumatera Utara
1.2. Perumusan Masalah
Kebutuhan akan asam stearat monoetanolamida di Indonesia selama ini
dipenuhi dengan mengimpor produk tersebut dari beberapa negara seperti Jepang,
Amerika serikat, Jerman dan Singapura, maka dibutuhkan usaha untuk
menanggulangi kebutuhan asam stearat monoetanolamida tersebut dengan
mendirikan pabrik asam stearat monoetanolamida.
1.3. Tujuan Perancangan
Tujuan dari perancangan pabrik asam stearat monoetanolamida ini adalah
untuk mengaplikasikan ilmu teknik kimia yang meliputi necara massa, energi,
operasi teknik kimia, utilitas dan bagian ilmu kimia lainnya yang penyajiannya
disajikan pada prarancangan pabrik pembuatan asam stearat monoetanolamida
dari asam stearat dan monoetanolamin, serta mengetahui kelayakan pendirian
pabrik ini secara awal.
I-2
Universitas Sumatera Utara
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Asam Stearat Monoetanolamida
Asam
stearat
monoetanolamida
mempunyai
rumus
molekul
HOCH2CH2NHCOC17H35 dan struktur molekulnya
Gambar 2.1 Struktur molekul Asam stearat monoetanolamida
Asam stearat monoetanolamida berbentuk padatan kristal yang stabil pada
suhu –200C dapat disimpan dalam jangka waktu selama dua tahun. Asam stearat
monoetanolamida dapat dibuat dengan memisahkan larutan asam stearat
monoetanolamida dari pelarut organiknya dengan menggunakan gas inert. Asam
stearat monoetanolamida larut dalam pelarut organik seperti etanol dan dimetil
formamida (DMF). Kelarutan asam stearat monoetanolamida dalam etanol dan
dimetil formamida adalah 2 mg/ml. (http.//www.caymanchem.com,2006)
Asam stearat monoetanolamida mempunyai nama kimia yaitu N-(2hidroxyetil) octadecanamida dan nama lainnya adalah stearic monoetanolamine,
stearoyl ethanolamida, stearamida monoetanolamin, stearoyl etanolamin, asam
stearat amida, stearamida monoetanolamida. (http.//www.cfsan.fda.gov,2006)
Asam stearat monoetanolamida dihasilkan dari reaksi kondensasi antara
asam stearat dengan monoetanolamine. Asam stearat monoetanolamida termasuk
surfaktan nonionik yang dapat diaplikasikan dalam berbagai kegunaan.
2.2 Sifat-sifat Produk
2.2.1 Asam Stearat Monoetanolamida
1. Merupakan suatu padatan berbentuk kristal
2. Larut dalam alkohol, eter dan aseton
3. Tidak larut dalam air
Universitas Sumatera Utara
II-2
4. Berat molekul
: 328 g/mol
5. Titik didih pada 101,3 kPa
: 3000 C
6. Titik beku
: 97 - 1000C
7. Spesifik gravity pada temperatur 250C
: 0,98
8. pH
: 7 – 10
9. Densitas uap
: > 1,0
10. volatilitas
: < 1,0 %
(Sumber : http.//www.cfsan.fda.gov,2006)
2.2.2 Air
1. Berat molekul
: 18,016 gr/mol
2. Melting point
: 00C
3. Boiling point
: 1000C
4. Bentuk
: Cair
5. Warna
: Tidak Berwarna
6. Densitas
: 998 kg/m3
7. Temperatur Kritis
: 374,30C
8. Tekanan Kritis
: 217,6 Atm
9. Panas pembentukan
: - 99,972 kkal/mol
10. Panas penguapan
: 9,717 kal/mol
11. Cp
: 1 kkal/mol0 C
(Sumber : Perry,1997)
2.3 Sifat-sifat Bahan Baku
2.3.1 Asam Stearat
1. Tidak larut dalam air
2. Larut dalam alkohol, eter, kloroform, CS2 dan CCl4
3. Berat molekul
: 284,47 g/mol
4. Titik didih, pada tekanan 1 atm
: 3830 C
5. Densitas
: 0,847 g/cm3
6. Titik beku
: 690 C
7. Tekanan uap pada 1740C
: 133 Pa
Universitas Sumatera Utara
II-3
8. Titik api
: 1960C
9. Spesifik gravity
: 0,94
10. Densitas uap
: 9,8 g/cm3
( www.wikipedia.com,2006 dan www.inchem.org.com,2006)
2.3.2 Monoetanolamin
1. Merupakan suatu cairan tidak berwarna
2. Berat molekul
: 61 g/mol
3. Titik beku
: 10,50C
4. Spesifik gravity
: 1,017
5. Tekanan uap pada 200C
: 0,48 mmHg
6. Titik didih, pada tekanan 1 atm
: 170 0C
7. Densitas gas pada 00C, 1 atm
: 2,1 g/liter
0
8. Kelarutan dalam air pada 20 C (STP): 100%
9. Konduktivitas termal pada 500C
: 0,216 W/m.k
10. Viskositas pada temperatur 200C
: 19 cP
11. pH
: 12,05
12. Panas spesifik pada temperatur 500C : 2,74 KJ/Kg K
(www.kemi.com,2006 dan www.uos.harvard.edu,2006)
2.3.3 Kalium Hidroksida
1. Berat molekul
: 56,1 g/mol
2. Titik beku
: 100C
3. Densitas pada temperatur 200C
: 1,51 g/cm3
4. Titik didih
: 1460C
5. Viskositas pada temperatur 200C
: 6. 10-3 kg/m.s
6. pH
: 13,5
7. Larut dalam air
8. Spesifik gravity
: 2,044
9. Berbentuk padatan berwarna putih
(www.albemarle.com,2006)
Universitas Sumatera Utara
II-4
2.4 Proses Pembuatan Asam Stearat Monoetanolamida
Beberapa proses pembuatan asam stearat monoetanolamida adalah
1. Proses Kondensasi
Pembuatan asam stearat monoetanolamida menggunakan bahan baku asam
stearat dan monoetanolamin. Adapun reaksi yang berlangsung adalah sebagai
berikut :
HOCH2CH2NH2 + C17H35COOH
(monoetanolamin)
(asam stearat)
HOCH2CH2NHCOC17H35 + H2O
(as. stearat monoetanolamida)
Perbandingan mol antara monoetanolamin dan asam stearat adalah 1,1:1.
Kondisi reaktor adalah pada tekanan atmosfir dan suhu 1500C, menggunakan
katalis kalium hidroksida (KOH) sebanyak 0,076 mol/ mol asam stearat. Konversi
dari asam stearat monoetanolamida adalah sebesar 86,9% dan waktu tinggal
selama 4 jam.
2. Proses Fermentasi
Asam stearat monoetanolamida disintesa dalam pelarut organik dari asam
stearat menggunakan enzim lipase. Reaksi transamidasi terjadi setelah
penambahan enzim lipase. Enzim lipase menggunakan pelarut yaitu isooktana.
Perbandingan mol antara monoetanolamin dan asam stearat adalah 1:1. Kondisi
reaktor adalah pada tekanan atmosfir dan suhu 500C. Perbandingan optimal antara
enzim
dan
asam
stearat
adalah
0,035.
Konversi
dari
asam
stearat
monoetanolamida adalah sebesar 39% dan waktu tinggal selama 72 jam.
Proses yang dipilih adalah reaksi kondensasi antara asam stearat dan
monoetanolamin untuk menghasilkan asam stearat monoetanolamida. Pemilihan
proses ini didasari pada alasan – alasan sebagai berikut :
1. Konversi dari asam stearat monoetanolamida lebih besar.
2. Waktu tinggal yang lebih singkat.
Universitas Sumatera Utara
II-5
2.5
Deskripsi Proses
2.5.1 Tahap Persiapan Bahan Baku
Bahan baku proses pembuatan asam stearat monoetanolamida adalah
monoetanolamin dan asam stearat dengan perbandingan mol 1,1:1, menggunakan
katalis larutan kalium hidroksida 50%. Bahan baku monoetanolamin disimpan di
dalam tangki penyimpanan pada suhu kamar (300C) sedangkan asam stearat
disimpan pada suhu 850C dengan tujuan agar asam stearat berada pada fasa cair.
Dari tangki penampungan sementara akan dialirkan ke heater untuk menaikkan
suhunya menjadi 1500C. lalu dari heater ini akan dialirkan ke reaktor dengan
kondisi pada suhu 1500C dan tekanan 1 atm.
2.5.2 Tahap Reaksi Kondensasi
Pada proses ini reaksi yang terjadi adalah :
HOCH2CH2NH2 + C17H35COOH
(monoetanolamin)
(asam stearat)
HOCH2CH2NHCOC17H35 + H2O
(As. Stearat monoetanolamida)
Reaksi berlangsung pada reaktor dengan kondisi operasi 1500C dan
tekanan atmosfir, menggunakan katalis kalium hidroksida (KOH) sebanyak 0,076
mol/ mol asam stearat.
Konversi asam stearat monoetanolamida adalah 86,9% dan waktu tinggal
selama 4 jam. Hasil dari reaktor ini berupa asam stearat monoetanolamida.
(www.niir.org,2006)
2.5.3 Tahap Pemurnian Produk
Produk dari reaktor dialirkan ke heater untuk menaikkan suhu dari 1500C
menjadi 213,4610C dan dipisahkan dengan kolom destilasi. Produk atas
mengandung uap kalium hidroksida dan gas monoetanolamin. Produk bawah
mengandung asam stearat dan asam stearat monoetanolamida.
Produk atas didinginkan dengan kondensor dari suhu 195,130C menjadi
1550C, kemudian dipisahkan dengan flash drum. Produk atas mengandung uap
kalium hidroksida. Produk bawah mengandung monoetanolamin. Produk atas
didinginkan dengan kondensor dari suhu 1550C menjadi 300C. Produk bawah
berupa monoetanolamin direcycle dengan kondisi 1500C dan tekanan 1atm.
Universitas Sumatera Utara
II-6
Produk bawah berupa asam stearat dan asam stearat monoetanolamin
didinginkan dengan kondensor dari suhu 2800C menjadi 1100C, kemudian
dialirkan ke crystalizer untuk menghasilkan padatan berbentuk kristal pada suhu
850C dan tekanan 1 atm. Asam stearat dan asam stearat monoetanolamida
dialirkan ke Separator suntuk memisahkan produk asam stearat monoetanolamida
dari asam stearat. Produk asam stearat monoetanolamida yang telah kering
disimpan dalam tangki penyimpanan pada suhu 300C dan tekanan 1 atm.
Universitas Sumatera Utara
III-1
BAB III
NERACA MASSA
3.1 Reaktor
Tabel 3.1 Neraca Massa pada Reaktor
Komponen
Masuk (Kg/jam)
Keluar (Kg/jam)
KOH
4.1962
4.1962
As.Stearat
279.97
36.668
MEA
66.0386
13.8653
As.Stearat MEA
-
280.5384
H2O
-
15.4090
Total
350.6769
350.6769
3.2 Destilasi
Tabel 3.2 Neraca Massa pada Destilasi
Komponen
Masuk
Keluar
Alur 10
Alur 13
Alur 16
KOH
19.6052
19.6052
0
As.Stearat
36,668
0
36.668
MEA
13,8653
13,8653
0
As.Stearat MEA
280.5384
0
280,5384
350.6769
33,4705
317,2064
Total
Universitas Sumatera Utara
III-2
3.3 Flash Drum
Tabel 3.3 Neraca Massa pada Flash Drum
Komponen
Masuk (Kg/jam)
Keluar (Kg/jam)
Alur 18
Alur 19
Alur 21
KOH
19.6052
19,4705
-
MEA
13.8653
-
13,8653
Total
33, 4705
19,4705
13,8653
3.4 Separator
Tabel 3.4 Neraca Massa pada Separator
Komponen
As.Stearat
Masuk (Kg/jam)
Keluar (Kg/jam)
Alur 23
Alur 25
Alur 24
36,668
3,668
36,668
As.Stearat MEA
280,5384
252,4806 28,05384
Total
317,2064
256,1486 64,72184
Universitas Sumatera Utara
BAB IV
NERACA PANAS
4.1 Heater I
Tabel 4.1 Neraca Panas pada Heater I
Komponen
Neraca panas masuk
Neraca panas keluar
(Kkal/jam)
(Kkal/jam)
KOH
5,3717
161,09
Panas yang dibutuhkan heater
155,72
-
Jumlah
161,09
161,09
4.2 Tangki Asam Stearat
Tabel 4.2 Neraca Panas pada Tangki Asam Stearat
Komponen
Neraca panas masuk
Neraca panas keluar
(Kkal/jam)
(Kkal/jam)
701,7838
8421,41556-
As.Stearat
Panas yang dibutuhkan Tangki
7719,63176
Jumlah
8421,41556
8421,41556
4.3 Heater II
Tabel 4.3 Neraca Panas pada Heater II
Komponen
Neraca panas masuk
Neraca panas keluar
(Kkal/jam)
(Kkal/jam)
As.Stearat
8421,4155
17545,7517
Panas yang dibutuhkan heater
9124,2961
-
17 545,7517
17545,7517
Jumlah
Universitas Sumatera Utara
IV-2
4.4 Heater III
Tabel 4.4 Neraca Panas pada Heater III
Komponen
Neraca panas masuk
Neraca panas keluar
(Kkal/jam) Alur 2
(Kkal/jam) Alur 5
MEA
210,1749
5254,3720
Panas yang dibutuhkan heater
5044,1971
-
Jumlah
5254,3720
5254,3720
4.5 Reaktor
Tabel 4.5 Neraca Panas pada Reaktor
Komponen
Neraca panas masuk
Neraca panas keluar
(Kkal/jam) Alur 6,7,8
(kJ/jam) Alur 9
KOH
As.Stearat
161,1
2230,736
17 545,7517
2297,9550
5 254,3720
1105,1363
MEA
As.Stearat MEA
-
∑r.∆Hr
Panas yang dibutuhkan reaktor
Jumlah
18 347,2541
-111,8976
-
1131,747
-
23 981,0814
23 981,0814
4.6 Heater IV
Tabel 4.6 Neraca Panas pada Heater IV
Komponen
Neraca panas masuk
Neraca panas keluar
(Kkal/jam)
(Kkal/jam)
Alur 9
Alur 10
KOH
2230,736
5563,494
As.Stearat
2297,9550
3464,37095
MEA
1105,1363
1347,5394
As.Stearat MEA
18 347,2541
27 661,9349
Panas yang dibutuhkan Heater
14 056,2576
Jumlah
38 037,339
38 037,339
Universitas Sumatera Utara
IV-3
4.7 Destilasi
Tabel 4.7 Neraca Panas pada Destilasi
Komponen
Neraca panas masuk
Neraca panas keluar
(Kkal/jam)
(Kkal/jam)
Alur 10
Alur 13
Alur 16
5563,494
4542,867
-
As.Stearat
3464,37095
-
4208,6843
MEA
1347,5394
1324,513
-
27 661,9349
-
37 721,9545
818,1987
-
-
KOH
As.Stearat MEA
Panas masuk ke reboiler
Panas keluar dari kondensor
-
Jumlah
839,279
48 855,53
6911,031
41 930,6388
4.8 Kondensor I
Tabel 4.8 Neraca Panas pada Kondensor I
Komponen
Neraca panas masuk
Neraca panas keluar
(Kkal/jam)
(Kkal/jam)
Alur 13
Alur 18
KOH
5563,494
4542,867
MEA
1347,5394
1324,513
Panas yang dilepaskan kondensor
-
Jumlah
839,279
6911,031
6911,031
Neraca panas masuk
Neraca panas keluar
(Kkal/jam)
(Kkal/jam)
KOH
4542,867
2486,899
MEA
1324,513
1149,1108
-
2231,369
5867,38
5867,38
4.9 Kondensor II
Tabel 4.9 Neraca Panas pada Kondensor II
Komponen
Panas yang dilepaskan kondensor
Jumlah
Universitas Sumatera Utara
IV-4
4.10. Kondensor III
Tabel B.10 Neraca Panas Pada Kondensor III
Komponen
Neraca panas masuk
Neraca panas keluar
(Kkal/jam) Alur 19
(Kkal/jam) Alur 22
2486,899 -
83,711
KOH
Panas yang dilepaskan kondensor
2403,188
Jumlah
2486,899
2486,899
4.11 Cooler
Tabel 4.11 Neraca Panas pada Cooler
Komponen
As.Stearat
As.Stearat MEA
Neraca panas masuk
Neraca panas keluar
(Kkal/jam)
(Kkal/jam)
Alur 16
Alur 17
4208,6843
1562,6093
37 721,9545
12 475,8856
-
27 892,1439
41 1930,6388
41 1930,6388
Panas yang dilepaskan
Jumlah
4.12 Crystalizer
Tabel 4.11 Neraca Panas pada Crystalizer
Komponen
Neraca panas masuk
Neraca panas keluar
(Kkal/jam)
(Kkal/jam)
Alur 17
Alur 20
1562,6093
1103,01844
As.Stearat MEA
12 475,8865
8806,5075
Panas Kristalisasi
3975,229
As.Stearat
Panas yang dilepaskan
Jumlah
8104,198
18 013,723
18 013,723
Universitas Sumatera Utara
IV-5
Universitas Sumatera Utara
BAB V
SPESIFIKASI PERALATAN
5.1 Tangki Penyimpanan Asam Stearat ( T-101)
Fungsi
: Tempat penyimpanan asam stearat
Bentuk
: silinder tegak, tutup ellipsoidal, alas datar
Bahan Konstruksi
: Carbon steel, SA-283, Grade C
Kapasitas
: 107,57 m3
Kondisi Penyimpanan :
- P = 1 atm = 14,696 psi
- T = 85oC
Kondisi Fisik
:
Silinder
• Diameter
: 4,233 m
• Tinggi
: 8,467 m
• Tebal
: 1 in
Tutup
• Diameter
: 4,233 m
• Tinggi
: 1,059 m
• Tebal
: 1 in
Jaket
• Tebal jaket
: 1 in
Impeller
• Diameter Impeller
: 1,411 m
• Daya Pengaduk : 33,6445 Hp
5.2 Tangki Penyimpanan KOH 50% (T-101)
Fungsi
: tempat menyimpan KOH 50%
Bentuk
: silinder tegak, tutup ellipsoidal, alas datar
Bahan Konstruksi
: Carbon steel, SA-283, Grade C
Kapasitas
: 6,0304 m3
Universitas Sumatera Utara
V-2
Jumlah
: 1 unit
Kondisi Penyimpanan :
• Tekanan
: 1 atm
• Temperatur
: 30 0C
Kondisi Fisik
:
Silinder
• Diameter
: 1,620 m
• Tinggi
: 3,240 m
• Tebal
: 0,75 in
Tutup
• Diameter
: 1,620 m
• Tinggi
: 0,405 m
• Tebal
: 0,75 in
5.3. Tangki Penyimpanan Monoetanolamin (T-103)
Fungsi
: Tempat peyimpanan monoetanolamin
Bentuk
: silinder tegak, tutup ellipsoidal, alas datar
Bahan Konstruksi
: Carbon steel, SA-283, Grade C
Kapasitas
: 77,956 m3
Kondisi Penyimpanan : - P = 1 atm = 14,696 psi
- T = 30oC
Kondisi Fisik
:
Silinder
• Diameter
: 3.804 m
• Tinggi
: 7.608 m
• Tebal
: 1 in
Tutup
• Diameter
: 3.804 m
• Tinggi
: 0,96 m
• Tebal
: 1 in
Universitas Sumatera Utara
V-3
5.4. Tangki Penampungan Asam Stearat ( T-104)
Fungsi
: Tempat penampungan asam stearat dari separator
Bentuk
: silinder tegak, tutup ellipsoidal, alas datar
Bahan Konstruksi
: Carbon steel, SA-283, Grade C
Kapasitas
: 7,683 m3
Kondisi Penyimpanan :
- P = 1 atm = 14,696 psi
- T = 85oC
Kondisi Fisik
:
Silinder
• Diameter
: 1,76 m
• Tinggi
: 3,52 m
• Tebal
: 1 in
Tutup
• Diameter
: 1,76 m
• Tinggi
: 0,439 m
• Tebal
: 1 in
5.5. Tangki Penampungan Monoetanolamin (T-105)
Fungsi
: Tempat penampungan monoetanolamin dari flash drum
Bentuk
: silinder tegak, tutup ellipsoidal, alas datar
Bahan Konstruksi
: Carbon steel, SA-283, Grade C
Kapasitas
: 1,748 m3
Kondisi Penyimpanan : - P = 1 atm = 14,696 psi
- T = 30oC
Kondisi Fisik
:
Silinder
• Diameter
: 1,07 m
• Tinggi
: 2,14 m
• Tebal
: 1 in
Tutup
• Diameter
: 1,07 m
Universitas Sumatera Utara
V-4
• Tinggi
: 0,268 m
• Tebal
: 1 in
5.6. Tangki Penampungan KOH (T-406)
Fungsi
: tempat menampung KOH dari flash drum
Bentuk : silinder tegak, tutup ellipsoidal, alas datar
Bahan Konstruksi
: Carbon steel, SA-283, Grade C
Kapasitas
: 4,383 m3
Jumlah
: 1 unit
Kondisi Penyimpanan :
• Tekanan
: 1 atm
• Temperatur
: 30 0C
Kondisi Fisik
:
Silinder
• Diameter
: 1,457 m
• Tinggi
: 2,92 m
• Tebal
: 0,75 in
Tutup
• Diameter
: 1,457 m
• Tinggi
: 0,364 m
• Tebal
: 0,75 in
5.7. Gudang penampungan produk (G-01)
Fungsi
: Untuk menyimpan produk asam stearat monoetanolamida dalam
kemasan plastik selama 14 hari
Bentuk
: Prisma segi empat beraturan
Bahan kontruksi
: Dinding dari beton dan atap dari seng
Kapasitas gudang
: 84 846,72 kg
Jumlah
: 1 buah
Kondisi penyimpanan:
• Temperatur
: 300C
• Tekanan
: 1 atm
Universitas Sumatera Utara
V-5
Kondisi Fisik
• Panjang
: 20 m
• Lebar
: 8,75 m
• Tinggi
: 2,5 m
5.8. Heater (E-101)
Fungsi
Jenis
: Tempat menaikkan temperatur KOH
: double pipe exchanger
Jumlah : 1
Suhu umpan masuk
: 300C
Suhu umpan keluar
: 1500C
Suhu steam masuk
: 3300C
Suhu steam keluar
: 1000C
Diameter inner pipe (ID)
: 0,405 in
Diameter annulus (OD)
: 0,423 in
Banyak hairpins
: 1 buah
Panjang hairpins
: 20 ft
5.9. Heater (E-102)
Fungsi
Jenis
: Tempat menaikkan temperatur asam stearat
: double pipe exchanger
Jumlah : 1
Suhu umpan masuk
: 850C
Suhu umpan keluar
: 1500C
Suhu steam masuk
: 3300C
Suhu steam keluar
: 1000C
Diameter inner pipe (ID)
: 1,32 in
Diameter annulus (OD)
: 1,61 in
Banyak hairpins
: 4 buah
Panjang hairpins
: 20 ft
Universitas Sumatera Utara
V-6
5.10. Heater (E-103)
Fungsi
Jenis
: Tempat menaikkan temperatur monoetanolamin
: double pipe exchanger
Jumlah : 1
Suhu umpan masuk
: 300C
Suhu umpan keluar
: 1500C
Suhu steam masuk
: 3300C
Suhu steam keluar
: 1000C
Diameter inner pipe (ID)
: 0,405 in
Diameter annulus (OD)
: 0,423 in
Banyak hairpins
: 1 buah
Panjang hairpins
: 20 ft
5.11. Reaktor (R-201)
Fungsi
: Tempat Mengkonversi asam stearat dan monoetanolamin menjadi
asam stearat monoetanolamida
Jenis
: Reaktor
Bentuk
: Silinder tegak, tutup dan alas ellipsoidal dilengkapi pengaduk
Bahan kontruksi : Carbon steel SA-283,grde C
Jumlah
: 1 Buah
Kondisi Operasi
Temperatur
: 1500 C
Tekanan
: 1 atm
Katalis
: kalium hidroksida
•
Produksi asam stearat monetanolamida = 0,035 kg/s
•
Jumlah katalis (W) = 2,0981 kg
•
Diameter reaktor(Dt) = 2,124 m
•
Tinggi reaktor (H) = 4,132 m
•
Tebal dinding = 1,25 in
Spesifikasi pengaduk
Jenis pengaduk
: flat 6 blade turbin impeller
Jumlah baffle
: 4 buah
Universitas Sumatera Utara
V-7
Diameter impeler : 0,4708 m
Daya pengaduk
: 13,88 hp
5.12. Heater (E-204)
Fungsi: Tempat menaikkan temperatur alur (10) sebelum ke destilasi
Jenis
: double pipe exchanger
Jumlah : 1
Suhu umpan masuk
: 1500C
Suhu umpan keluar
: 2130C
Suhu steam masuk
: 3300C
Suhu steam keluar
: 1000C
Diameter inner pipe (ID)
: 0,54 in
Diameter annulus (OD)
: 0,622 in
Banyak hairpins
: 4 Buah
Panjang hairpins
: 20 ft
5.13 Destilasi I (D-301)
Fungsi
: Memisahkan KOH dan monoetanolamin dari campurannya
Bentuk
: Silinder vertikal, dasar dan tutup ellipsoidal
Bahan konstruksi : carbon steel SA-283 Grade C
Jumlah
: 1 unit
Temperatur
: 213 oC
Tekanan
: 1 atm
Jumlah piring
: 14 tray
Tinggi
: 5,6 m
Diameter
: 0,792 m
Tebal plat
: 1,258 in
5.14 Kondensor (C-301)
Fungsi
Jenis
: Mendinginkan produk atas dari kolom destilasi
: double pipe exchanger
Jumlah : 1
Universitas Sumatera Utara
V-8
Bahan konstruksi : baja karbon
Suhu umpan masuk
: 2130C
Suhu umpan keluar
: 1950C
Suhu air pendingin masuk
: 250C
Suhu air pendingin keluar
: 400C
Diameter inner pipe (ID)
: 0,675 in
Diameter annulus (OD)
: 2,067 in
Banyak hairpins
: 2 Buah
Panjang hairpins
: 20 ft
5.15 Reboiler (Rb-301)
Fungsi
Jenis
: Mendidihkan umpan destilasi
: double pipe exchanger
Jumlah : 1
Bahan konstruksi : Baja karbon
Suhu umpan masuk
: 2130C
Suhu umpan keluar
: 2800C
Suhu steam masuk
: 3300C
Suhu steam keluar
: 1000C
Diameter inner pipe (ID)
: 0,54 in
Diameter annulus (OD)
: 0,622 in
Banyak hairpins
: 2 Buah
Panjang hairpins
: 20 ft
5.16 Kondensor (C-302)
Fungsi
Jenis
: Mendinginkan produk atas dari kondensor destilasi
: double pipe exchanger
Jumlah : 1
Bahan konstruksi : Baja karbon
Suhu umpan masuk
: 1950C
Suhu umpan keluar
: 1500C
Suhu air pendingin masuk
: 250C
Suhu air pendingin keluar
: 400C
Universitas Sumatera Utara
V-9
Diameter inner pipe (ID)
: 0,405 in
Diameter annulus (OD)
: 0,493 in
Banyak hairpins
:1 Buah
Panjang hairpins
: 20 ft
5.17 Flash Drum (FD-401)
Fungsi
: Tempat memisahkan KOH dari campurannya
Jenis
: Flash destilation
Bentuk
: silinder tegak, tutup atas dan bawah hemispherical
Bahan kontruksi : Carbon steel SA-283,grade C
Jumlah
: 1 buah
Kondisi Operasi
Temperatur
Tekanan
: 1500 C
: 1 atm
•
Diameter flash drum (Dt) = 0,4687 m
•
Tinggi (H)
= 0,702 m
•
Tebal dinding
= 0,75 in
5.18 Kondensor ( C-403)
Fungsi
Jenis
: mengubah fasa uap KOH menjadi cair
: double pipe exchanger
Jumlah : 1
Bahan konstruksi : Baja karbon
Suhu umpan masuk
: 1500C
Suhu umpan keluar
: 300C
Suhu air pendingin masuk
: 250C
Suhu air pendingin keluar
: 400C
Diameter inner pipe (ID)
: 0,84 in
Diameter annulus (OD)
: 1,38 in
Banyak hairpins
: 7 Buah
Panjang hairpins
: 20 ft
Universitas Sumatera Utara
V-10
5.19 Cooler (E-401)
Fungsi
: menurunkan temperatur produk bawah destilasi
Jenis
: 1-2 shell and tube exchanger
Bahan Konstruksi : carbon steel
Jumlah
: 1 unit
Kapasitas
: 158,6036 kg/jam
Diameter inner pipe (ID)
: 0,84 in
Diameter annulus (OD)
: 1,38 in
Banyak hairpins
: 7 Buah
Panjang hairpins
: 20 ft
5.20 Crystalizer (CR-401)
Fungsi
: Membentuk kristal Asam stearat monoetanolamida
Tipe
: Batch Crystalizer with Cooler
Bahan konstruksi : Carbon steel SA-283, Grade A
Jumlah
: 1 unit
Kondisi operasi
:
Temperatur
: 85 °C
Tekanan operasi : 1 atm
Laju massa (F)
: 317,2064kg/jam
Waktu tinggal
: 1 jam
Diameter
: 0,5578 m
Tinggi
: 0,83675 m
Tinggi tutup
: 1 in
5.21 Screw Conveyor (SC-401)
Fungsi
: Sebagai alat transportasi dari crystalizer ke separator
Bahan Konstruksi
: Baja karbon
Jumlah
: 1 Unit
Kapasitas
: 400 kg/jam
Daya
:1,69 Hp
Universitas Sumatera Utara
V-11
5.22 Separator (S-401)
Fungsi
: memisahkan asam stearat monoetanolamida dari campuran.
Jenis
: Alfa laval Separator
Kondisi
: - tekanan
= 1 atm
- temperatur = 850C
Jumlah
: 1 unit
Kapasitas 1 separator : 400 kg/jam
5.23 Belt Conveyer (BC-401)
Fungsi
: alat untuk mengangkut produk akhir asam stearat monoetanolamida
menuju gudang penyimpanan
Tipe
: flat belt
Bahan konstruksi : karet
Kondisi Operasi
Laju alir = 252,4806 kg/jam
-
Lebar (L1) = 14 in
-
Kecepatan Belt Conveyer, v = 200 rpm
-
Tebal Belt Conveyer = 3 in
-
Power tripper = 2Hp
-
Panjang Belt Conveyer, L = 10 m = 32,808 ft
-
w = 0,5 lb/in
-
Lo = 100
-
ΔZ = 16,9 ft
-
Daya : 2,75 Hp
5.24 Crusher (CR-401)
Fungsi
: pemecah atau memperkecil ukuran asam stearat monoetanolamida
Jenis
: Roll Crusher
Bahan kontruksi: Carbon steel
Jumlah : 1 unit
Daya
: ¾ Hp
Universitas Sumatera Utara
BAB VI
INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA
6.1 Instrumentasi
Instrumentasi adalah peralatan yang dipakai di dalam suatu proses kontrol
untuk mengatur jalannya suatu proses agar diperoleh hasil sesuai dengan yang
diharapkan. Alat-alat instrumentasi tersebut dipasang pada setiap peralatan penting
agar dengan mudah dapat diketahui kejanggalan-kejanggalan yang terjadi pada setiap
bagian. Pada dasarnya tujuan pengendalian adalah untuk mencapai harga error yang
paling minimum.
Fungsi instrumentasi adalah sebagai pengontrol, penunjuk, pencatat, dan
pemberi tanda bahaya. Peralatan instrumentasi biasanya bekerja dengan tenaga
mekanik atau tenaga listrik dan pengontrolannya dapat dilakukan secara manual atau
otomatis. Penggunaan instrumen pada suatu peralatan proses tergantung pada
pertimbangan ekonomi dan sistem peralatan itu sendiri. Pada pemakaian alat-alat
instrumen juga harus ditentukan apakah alat-alat tersebut dipasang diatas papan
instrumen dekat peralatan proses (kontrol manual) atau disatukan dalam suatu ruang
kontrol yang dihubungkan dengan bangsal peralatan (kontrol otomatis).
Variabel-variabel proses yang biasanya dikontrol/diukur oleh instrumen
adalah:
1. Variabel utama, seperti temperatur, tekanan, laju alir, dan level cairan.
2. variabel tambahan, seperti densitas, viskositas, panas spesifik, konduktivitas, pH,
humiditas, titik embun, komposisi kimia, kandungan kelembaban, dan variabel
lainnya.
Pada dasarnya sistem pengendalian terdiri dari :
1. Sensing elemen (Primary Element)
Elemen yang merasakan (menunjukkan) adanya perubahan dari harga variabel
yang diukur.
Universitas Sumatera Utara
VI-2
2. Elemen pengukur (measuring element)
Elemen pengukur adalah suatu elemen yang sensitif terhadap adanya perubahan
temperatur, tekanan, laju aliran, maupun tinggi fluida. Perubahan ini merupakan
sinyal dari proses dan disampaikan oleh elemen pengukur ke elemen pengontrol.
3. Elemen pengontrol (controlling element)
Elemen ini merupakan elemen yang mengadakan harga-harga perubahan dari
variabel yang dirasakan oleh elemen perasa dan diukur oleh elemen pengukur
untuk mengatur sumber tenaga sesuai dengan perubahan yang terjadi. Tenaga
tersebut dapat berupa tenaga mekanis maupun elektrik.
4. Elemen pengontrol akhir (final control element)
Elemen ini merupakan elemen yang akan mengubah masukan yang keluar dari
elemen pengontrol ke dalam proses sehingga variabel yang diukur tetap berada
dalam batas yang diinginkan dan merupakan hasil yang dikehendaki.
Pengendalian peralatan instrumentasi dapat dilakukan secara otomatis dan
semi otomatis. Pengendalian secara otomatis adalah pengendalian yang dilakukan
dengan mengatur instrumen pada kondisi
tertentu, bila terjadi penyimpangan
variabel yang dikontrol maka instrumen akan bekerja sendiri untuk mengembalikan
variabel pada kondisi semula, instrumen ini bekerja sebagai controller. Pengendalian
secara semi otomatis adalah pengendalian yang mencatat perubahan-perubahan yang
terjadi pada variabel yang dikontrol. Untuk mengubah variabel-variabel ke nilai yang
diinginkan dilakukan usaha secara manual, instrumen ini bekerja sebagai pencatat
(recorder) atau penunjuk (indicator).
Faktor-faktor yang perlu diperhatikan dalam instrumen-instrumen adalah
(Peters,2004):
1. Range yang diperlukan untuk pengukuran
2. Level instrumentasi
3. Ketelitian yang dibutuhkan
4. Bahan konstruksinya
5. Pengaruh pemasangan instrumentasi pada kondisi proses
Universitas Sumatera Utara
VI-3
Instrumentasi yang umum digunakan dalam pabrik adalah (Considine,1985):
1. Untuk variabel temperatur:
•
Temperature Controller (TC) adalah instrumentasi yang digunakan untuk
mengamati temperatur suatu alat. Dengan menggunakan Temperature
Controller, para engineer juga dapat melakukan pengendalian terhadap
peralatan sehingga temperatur peralatan tetap berada dalam range yang
diinginkan. Temperature Controller kadang-kadang juga dapat mencatat
temperatu