LAPORAN TUGAS AKHIR Prarancangan Pabrik Iso-Amil Asetat Dari Asam Asetat Dan Iso-Amil Alkohol Kapasitas 55.000 Ton/Tahun.
L aporan Tugas Akhir
Prarancangan Pabrik I so-amil Asetat dari Asam Asetat dan I so-amil Alkohol
Kapasitas 55.000 Ton/ Tahun
LAPORAN TUGAS AKHIR
PRARANCANGAN PABRIK
ISO-AMIL ASETAT DARI ASAM ASETAT
DAN ISO-AMIL ALKOHOL
KAPASITAS 55.000 TON/TAHUN
OLEH:
AGUS DWI HARJANTO
D. 500 070 009
JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
SURAKARTA
2012
Agus Dwi Harjanto
(D. 500 070 009)
L aporan Tugas Akhir
Prarancangan Pabrik I so-amil Asetat dari Asam Asetat dan I so-amil Alkohol
Kapasitas 55.000 Ton/ Tahun
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
FAKULTAS TEKNIK
JURUSAN TEKNIK KIMIA
Nama
: Agus Dwi Harjanto
NIM
: D. 500 070 009
Judul Laporan
:.Prarancangan Pabrik Iso-amil Asetat dari Asam Asetat
_.dan Iso-amil Alkohol Kapasitas 55.000 Ton Per Tahun
Dosen Pembimbing
: 1. Ir. Nur Hidayati MT., Ph.D
_2. Eni Budiyati ST., MEng
Surakarta,
Maret 2012
Menyetujui,
Dosen Pembimbing II
Dosen Pembimbing I
Eni Budiyati ST., MEng.
Ir. Nur Hidayati MT., Ph.D.
NIK. 991
NIK. 975
Mengetahui,
Ketua Jurusan
Dekan
..Teknik
Fakultas Teknik
Kimia
Ir. Agus Riyanto MT.
Ir. H. Haryanto AR., MS.
NIK. 483
NIP. 196307051990031002
Agus Dwi Harjanto
(D. 500 070 009)
ii
L aporan Tugas Akhir
Prarancangan Pabrik I so-amil Asetat dari Asam Asetat dan I so-amil Alkohol
Kapasitas 55.000 Ton/ Tahun
INTISARI
Pabrik amil asetat dengan bahan baku asam asetat dan amil alkohol dengan
kapasitas 55.000 ton per tahun direncanakan beroperasi selama 330 hari per tahun.
Proses pembuatan amil asetat dilakukan dalam reaktor kolom secara kontinyu
dengan katalis padat amberlyst 15. Pada reaktor ini reaksi berlangsung pada fase
cair-cair, irreversible, eksotermis, non adiabatis dan isotermal pada suhu 110C
dan tekanan 1 atm. Pabrik ini digolongkan pabrik beresiko rendah karena kondisi
operasi pada suhu yang relatif rendah dan tekanan atmosferis.
Kebutuhan asam asetat untuk pabrik ini sebanyak 3.225,09 kg per jam dan
kebutuhan amil alkohol sebanyak 5.824,63 kg per jam. Produk amil asetat
sebanyak 6.944,44 kg per jam. Utilitas pendukung proses meliputi penyediaan air
sebesar 7.512,98 kg per jam yang diperoleh dari air sungai Bengawan Solo,
penyediaan saturated steam sebesar 1.664,08 kg per jam yang diperoleh dari
boiler dengan bahan bakar fuel oil sebesar 190 liter per jam, kebutuhan udara
tekan sebesar 50 m3 per jam, kebutuhan listrik diperoleh dari PLN dan sebuah
generator set sebesar 500 kW sebagai cadangan dengan bahan bakar solar
sebanyak 65,98 liter per jam. Pabrik ini didirikan di Karanganyar, Jawa Tengah
dengan luas tanah 15.000 m2 dan jumlah karyawan 104 orang.
Pabrik amil asetat ini menggunakan modal tetap sebesar Rp
240.483.625.833,86 dan modal kerja sebesar Rp 170.224.989.259,24. Dari
analisis ekonomi terhadap pabrik ini menunjukkan keuntungan sebelum pajak Rp
113.835.794.586,87 per tahun, keuntungan sesudah pajak Rp 79.685.056.210,81
per tahun. Percent Return On Investment (ROI) sebelum pajak 47,34% dan ROI
setelah pajak sebesar 33,14%. Pay Out Time (POT) sebelum pajak selama 1,74
tahun dan setelah pajak 2,32 tahun. Break Even Point (BEP) sebesar 41,21%, dan
Shut Down Point (SDP) sebesar 22,64%. Discounted Cash Flow (DCF) terhitung
sebesar 37,66%. Dari data analisis kelayakan di atas disimpulkan, bahwa pabrik
ini menguntungkan dan layak untuk didirikan.
Kata kunci: Amil asetat, reaktor kolom, amberlyst 15.
Agus Dwi Harjanto
(D. 500 070 009)
iii
L aporan Tugas Akhir
Prarancangan Pabrik I so-amil Asetat dari Asam Asetat dan I so-amil Alkohol
Kapasitas 55.000 Ton/ Tahun
KATA PENGANTAR
Assalamu’alaikum Wr. Wb.
Puji syukur kepada Allah SWT, atas limpahan rahmat-Nya penyusun dapat
menyelesaikan laporan Tugas Prarancangan Pabrik ini.
Tugas Prarancangan Pabrik yang berjudul ”Prarancangan Pabrik Iso-amil
Asetat dari Asam Asetat dan Iso-amil Alkohol Kapasitas 55.000 Ton/Tahun” ini
disusun sebagai penerapan dari ilmu teknik kimia yang telah didapat dibangku
kuliah, dan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar sarjana di Jurusan
Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah Surakarta.
Atas terselesainya laporan Tugas Prarancangan Pabrik ini tidak terlepas dari
bantuan berbagai pihak. Oleh karena itu dalam kesempatan ini penulis
mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada:.
1.
Bapak dan ibu tercinta
2.
Bapak Ir. Haryanto MS., selaku Ketua Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta
3.
Ibu Ir. Nur Hidayati MT., Ph.D., selaku Dosen Pembimbing I
4.
Ibu Eni Budiyati ST., MEng., selaku Dosen Pembimbing II
5.
Bapak dan ibu dosen Teknik Kimia Universitas Muhammadiyah Surakarta
6.
Teman-teman teknik kimia, khususnya angkatan 2007
Penyusun menyadari sepenuhnya bahwa dalam penyusunan laporan ini masih
banyak kekurangan, karena itu diharapkan kritik dan saran yang bersifat
membangun. Besar harapan kami semoga laporan Tugas Prarancangan Pabrik ini
dapat bermanfaat bagi pembaca dan bagi yang memerlukannya.
Wassalamu’alaikum Wr. Wb.
Surakarta,
Februari 2012
Penyusun
Agus Dwi Harjanto
(D. 500 070 009)
iv
L aporan Tugas Akhir
Prarancangan Pabrik I so-amil Asetat dari Asam Asetat dan I so-amil Alkohol
Kapasitas 55.000 Ton/ Tahun
DAFTAR ISI
Halaman
HALAMAN JUDUL ...................................................................................
i
HALAMAN PENGESAHAN ......................................................................
ii
INTISARI ....................................................................................................
iii
KATA PENGANTAR ..................................................................................
iv
DAFTAR ISI ...............................................................................................
v
BAB I PENDAHULUAN
1.1. Latar belakang ...................................................................................
1
1.2. Tinjauan pustaka ...............................................................................
2
1.2.1. Amil asetat .............................................................................
2
1.2.1. Asam asetat ............................................................................
3
1.2.1. Amil alkohol ..........................................................................
4
1.2.2. Proses pembuatan amil asetat ..................................................
4
1.3. Pemilihan proses ...............................................................................
7
1.4. Penentuan kapasitas pabrik ...............................................................
7
1.4.1. Proyeksi amil asetat di Indonesia ...........................................
7
1.4.2. Kapasitas yang sudah berdiri ...................................................
8
1.4.3. Ketersediaan bahan baku .........................................................
9
1.5. Lokasi pabrik ...................................................................................
9
1.6. Tinjauan proses secara umum ...........................................................
11
BAB II DISKRIPSI PROSES
2.1. Spesifikasi bahan ..............................................................................
13
2.1.1. Spesifikasi bahan baku .............................................................
13
2.1.2. Spesifikasi bahan pembantu .....................................................
13
2.2. Spesifikasi produk ............................................................................
13
2.3. Konsep proses ..................................................................................
14
2.3.1. Dasar reaksi ............................................................................
14
Agus Dwi Harjanto
(D. 500 070 009)
v
L aporan Tugas Akhir
Prarancangan Pabrik I so-amil Asetat dari Asam Asetat dan I so-amil Alkohol
Kapasitas 55.000 Ton/ Tahun
2.3.2. Tinjauan kinetika ....................................................................
15
2.3.3. Tinjauan termodinamika .........................................................
16
2.4. Diagram proses ................................................................................
17
2.4.1. Diagram alir kualitatif .............................................................
18
2.4.2. Diagram alir kuantitatif ...........................................................
19
2.4.3. Diagram alir proses .................................................................
20
2.5. Langkah proses .................................................................................
21
2.5.1. Tahap penyiapan bahan baku ..................................................
21
2.5.2. Tahap reaksi esterifikasi ..........................................................
21
2.5.3. Tahap pemisahan dan pemurnian ............................................
21
2.6. Neraca massa dan Neraca panas ........................................................
22
2.6.1. Neraca massa ..........................................................................
22
2.6.2. Neraca panas ...........................................................................
25
2.7. Lay out pabrik dan tata letak pabrik ...................................................
30
2.7.1. Lay out pabrik .........................................................................
30
2.7.2. Tata letak pabrik .....................................................................
31
2.7.3. Tata letak peralatan proses ......................................................
34
BAB III SPESIFIKASI PERALATAN PROSES .........................................
36
BAB IV UNIT UTILITAS DAN LABORATORUM
4.1. Unit pendukung proses .....................................................................
61
4.1.1. Unit penyediaan dan pengolahan air ........................................
62
4.1.2. Unit penyediaan steam ............................................................
79
4.1.3. Unit penyediaan listrik ............................................................
80
4.1.4. Unit penyediaan bahan bakar ..................................................
82
4.1.5. Unit penyediaan udara tekan ...................................................
84
4.1.6. Unit pengolahan limbah ..........................................................
86
4.2. Laboratorium ....................................................................................
87
4.2.1. Program kerja laboratorium .....................................................
87
4.2.2. Peralatan laboratorium ............................................................
88
Agus Dwi Harjanto
(D. 500 070 009)
vi
L aporan Tugas Akhir
Prarancangan Pabrik I so-amil Asetat dari Asam Asetat dan I so-amil Alkohol
Kapasitas 55.000 Ton/ Tahun
4.3. Keselamatan dan kesehatan kerja.......................................................
88
BAB V MANAJEMEN PERUSAHAAN
5.1. Bentuk perusahaan ...........................................................................
90
5.2. Struktur organisasi ............................................................................
90
5.3 Sistem kepegawaian dan sistem gaji ..................................................
92
5.4 Pembagian jam kerja karyawan .........................................................
92
5.4.1. Karyawan non shift ..................................................................
93
5.4.2. Karyawan shift .........................................................................
93
5.5 Perincian tugas dan keahlian ..............................................................
94
5.5.1. Pembagian jabatan ...................................................................
94
5.5.2. Perincian jumlah karyawan ......................................................
95
5.5.3. Sistem gaji pegawai .................................................................
96
5.6 Kesejahteraan sosial karyawan ..........................................................
96
5.7 Manajemen produksi .........................................................................
97
5.7.1. Perencanaan produksi ..............................................................
97
5.7.2. Pengendalian produksi .............................................................
99
BAB VI ANALISIS EKONOMI .................................................................. 101
BAB VII KESIMPULAN ............................................................................ 114
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
Agus Dwi Harjanto
(D. 500 070 009)
vii
Prarancangan Pabrik I so-amil Asetat dari Asam Asetat dan I so-amil Alkohol
Kapasitas 55.000 Ton/ Tahun
LAPORAN TUGAS AKHIR
PRARANCANGAN PABRIK
ISO-AMIL ASETAT DARI ASAM ASETAT
DAN ISO-AMIL ALKOHOL
KAPASITAS 55.000 TON/TAHUN
OLEH:
AGUS DWI HARJANTO
D. 500 070 009
JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
SURAKARTA
2012
Agus Dwi Harjanto
(D. 500 070 009)
L aporan Tugas Akhir
Prarancangan Pabrik I so-amil Asetat dari Asam Asetat dan I so-amil Alkohol
Kapasitas 55.000 Ton/ Tahun
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
FAKULTAS TEKNIK
JURUSAN TEKNIK KIMIA
Nama
: Agus Dwi Harjanto
NIM
: D. 500 070 009
Judul Laporan
:.Prarancangan Pabrik Iso-amil Asetat dari Asam Asetat
_.dan Iso-amil Alkohol Kapasitas 55.000 Ton Per Tahun
Dosen Pembimbing
: 1. Ir. Nur Hidayati MT., Ph.D
_2. Eni Budiyati ST., MEng
Surakarta,
Maret 2012
Menyetujui,
Dosen Pembimbing II
Dosen Pembimbing I
Eni Budiyati ST., MEng.
Ir. Nur Hidayati MT., Ph.D.
NIK. 991
NIK. 975
Mengetahui,
Ketua Jurusan
Dekan
..Teknik
Fakultas Teknik
Kimia
Ir. Agus Riyanto MT.
Ir. H. Haryanto AR., MS.
NIK. 483
NIP. 196307051990031002
Agus Dwi Harjanto
(D. 500 070 009)
ii
L aporan Tugas Akhir
Prarancangan Pabrik I so-amil Asetat dari Asam Asetat dan I so-amil Alkohol
Kapasitas 55.000 Ton/ Tahun
INTISARI
Pabrik amil asetat dengan bahan baku asam asetat dan amil alkohol dengan
kapasitas 55.000 ton per tahun direncanakan beroperasi selama 330 hari per tahun.
Proses pembuatan amil asetat dilakukan dalam reaktor kolom secara kontinyu
dengan katalis padat amberlyst 15. Pada reaktor ini reaksi berlangsung pada fase
cair-cair, irreversible, eksotermis, non adiabatis dan isotermal pada suhu 110C
dan tekanan 1 atm. Pabrik ini digolongkan pabrik beresiko rendah karena kondisi
operasi pada suhu yang relatif rendah dan tekanan atmosferis.
Kebutuhan asam asetat untuk pabrik ini sebanyak 3.225,09 kg per jam dan
kebutuhan amil alkohol sebanyak 5.824,63 kg per jam. Produk amil asetat
sebanyak 6.944,44 kg per jam. Utilitas pendukung proses meliputi penyediaan air
sebesar 7.512,98 kg per jam yang diperoleh dari air sungai Bengawan Solo,
penyediaan saturated steam sebesar 1.664,08 kg per jam yang diperoleh dari
boiler dengan bahan bakar fuel oil sebesar 190 liter per jam, kebutuhan udara
tekan sebesar 50 m3 per jam, kebutuhan listrik diperoleh dari PLN dan sebuah
generator set sebesar 500 kW sebagai cadangan dengan bahan bakar solar
sebanyak 65,98 liter per jam. Pabrik ini didirikan di Karanganyar, Jawa Tengah
dengan luas tanah 15.000 m2 dan jumlah karyawan 104 orang.
Pabrik amil asetat ini menggunakan modal tetap sebesar Rp
240.483.625.833,86 dan modal kerja sebesar Rp 170.224.989.259,24. Dari
analisis ekonomi terhadap pabrik ini menunjukkan keuntungan sebelum pajak Rp
113.835.794.586,87 per tahun, keuntungan sesudah pajak Rp 79.685.056.210,81
per tahun. Percent Return On Investment (ROI) sebelum pajak 47,34% dan ROI
setelah pajak sebesar 33,14%. Pay Out Time (POT) sebelum pajak selama 1,74
tahun dan setelah pajak 2,32 tahun. Break Even Point (BEP) sebesar 41,21%, dan
Shut Down Point (SDP) sebesar 22,64%. Discounted Cash Flow (DCF) terhitung
sebesar 37,66%. Dari data analisis kelayakan di atas disimpulkan, bahwa pabrik
ini menguntungkan dan layak untuk didirikan.
Kata kunci: Amil asetat, reaktor kolom, amberlyst 15.
Agus Dwi Harjanto
(D. 500 070 009)
iii
L aporan Tugas Akhir
Prarancangan Pabrik I so-amil Asetat dari Asam Asetat dan I so-amil Alkohol
Kapasitas 55.000 Ton/ Tahun
KATA PENGANTAR
Assalamu’alaikum Wr. Wb.
Puji syukur kepada Allah SWT, atas limpahan rahmat-Nya penyusun dapat
menyelesaikan laporan Tugas Prarancangan Pabrik ini.
Tugas Prarancangan Pabrik yang berjudul ”Prarancangan Pabrik Iso-amil
Asetat dari Asam Asetat dan Iso-amil Alkohol Kapasitas 55.000 Ton/Tahun” ini
disusun sebagai penerapan dari ilmu teknik kimia yang telah didapat dibangku
kuliah, dan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar sarjana di Jurusan
Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah Surakarta.
Atas terselesainya laporan Tugas Prarancangan Pabrik ini tidak terlepas dari
bantuan berbagai pihak. Oleh karena itu dalam kesempatan ini penulis
mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada:.
1.
Bapak dan ibu tercinta
2.
Bapak Ir. Haryanto MS., selaku Ketua Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta
3.
Ibu Ir. Nur Hidayati MT., Ph.D., selaku Dosen Pembimbing I
4.
Ibu Eni Budiyati ST., MEng., selaku Dosen Pembimbing II
5.
Bapak dan ibu dosen Teknik Kimia Universitas Muhammadiyah Surakarta
6.
Teman-teman teknik kimia, khususnya angkatan 2007
Penyusun menyadari sepenuhnya bahwa dalam penyusunan laporan ini masih
banyak kekurangan, karena itu diharapkan kritik dan saran yang bersifat
membangun. Besar harapan kami semoga laporan Tugas Prarancangan Pabrik ini
dapat bermanfaat bagi pembaca dan bagi yang memerlukannya.
Wassalamu’alaikum Wr. Wb.
Surakarta,
Februari 2012
Penyusun
Agus Dwi Harjanto
(D. 500 070 009)
iv
L aporan Tugas Akhir
Prarancangan Pabrik I so-amil Asetat dari Asam Asetat dan I so-amil Alkohol
Kapasitas 55.000 Ton/ Tahun
DAFTAR ISI
Halaman
HALAMAN JUDUL ...................................................................................
i
HALAMAN PENGESAHAN ......................................................................
ii
INTISARI ....................................................................................................
iii
KATA PENGANTAR ..................................................................................
iv
DAFTAR ISI ...............................................................................................
v
BAB I PENDAHULUAN
1.1. Latar belakang ...................................................................................
1
1.2. Tinjauan pustaka ...............................................................................
2
1.2.1. Amil asetat .............................................................................
2
1.2.1. Asam asetat ............................................................................
3
1.2.1. Amil alkohol ..........................................................................
4
1.2.2. Proses pembuatan amil asetat ..................................................
4
1.3. Pemilihan proses ...............................................................................
7
1.4. Penentuan kapasitas pabrik ...............................................................
7
1.4.1. Proyeksi amil asetat di Indonesia ...........................................
7
1.4.2. Kapasitas yang sudah berdiri ...................................................
8
1.4.3. Ketersediaan bahan baku .........................................................
9
1.5. Lokasi pabrik ...................................................................................
9
1.6. Tinjauan proses secara umum ...........................................................
11
BAB II DISKRIPSI PROSES
2.1. Spesifikasi bahan ..............................................................................
13
2.1.1. Spesifikasi bahan baku .............................................................
13
2.1.2. Spesifikasi bahan pembantu .....................................................
13
2.2. Spesifikasi produk ............................................................................
13
2.3. Konsep proses ..................................................................................
14
2.3.1. Dasar reaksi ............................................................................
14
Agus Dwi Harjanto
(D. 500 070 009)
v
L aporan Tugas Akhir
Prarancangan Pabrik I so-amil Asetat dari Asam Asetat dan I so-amil Alkohol
Kapasitas 55.000 Ton/ Tahun
2.3.2. Tinjauan kinetika ....................................................................
15
2.3.3. Tinjauan termodinamika .........................................................
16
2.4. Diagram proses ................................................................................
17
2.4.1. Diagram alir kualitatif .............................................................
18
2.4.2. Diagram alir kuantitatif ...........................................................
19
2.4.3. Diagram alir proses .................................................................
20
2.5. Langkah proses .................................................................................
21
2.5.1. Tahap penyiapan bahan baku ..................................................
21
2.5.2. Tahap reaksi esterifikasi ..........................................................
21
2.5.3. Tahap pemisahan dan pemurnian ............................................
21
2.6. Neraca massa dan Neraca panas ........................................................
22
2.6.1. Neraca massa ..........................................................................
22
2.6.2. Neraca panas ...........................................................................
25
2.7. Lay out pabrik dan tata letak pabrik ...................................................
30
2.7.1. Lay out pabrik .........................................................................
30
2.7.2. Tata letak pabrik .....................................................................
31
2.7.3. Tata letak peralatan proses ......................................................
34
BAB III SPESIFIKASI PERALATAN PROSES .........................................
36
BAB IV UNIT UTILITAS DAN LABORATORUM
4.1. Unit pendukung proses .....................................................................
61
4.1.1. Unit penyediaan dan pengolahan air ........................................
62
4.1.2. Unit penyediaan steam ............................................................
79
4.1.3. Unit penyediaan listrik ............................................................
80
4.1.4. Unit penyediaan bahan bakar ..................................................
82
4.1.5. Unit penyediaan udara tekan ...................................................
84
4.1.6. Unit pengolahan limbah ..........................................................
86
4.2. Laboratorium ....................................................................................
87
4.2.1. Program kerja laboratorium .....................................................
87
4.2.2. Peralatan laboratorium ............................................................
88
Agus Dwi Harjanto
(D. 500 070 009)
vi
L aporan Tugas Akhir
Prarancangan Pabrik I so-amil Asetat dari Asam Asetat dan I so-amil Alkohol
Kapasitas 55.000 Ton/ Tahun
4.3. Keselamatan dan kesehatan kerja.......................................................
88
BAB V MANAJEMEN PERUSAHAAN
5.1. Bentuk perusahaan ...........................................................................
90
5.2. Struktur organisasi ............................................................................
90
5.3 Sistem kepegawaian dan sistem gaji ..................................................
92
5.4 Pembagian jam kerja karyawan .........................................................
92
5.4.1. Karyawan non shift ..................................................................
93
5.4.2. Karyawan shift .........................................................................
93
5.5 Perincian tugas dan keahlian ..............................................................
94
5.5.1. Pembagian jabatan ...................................................................
94
5.5.2. Perincian jumlah karyawan ......................................................
95
5.5.3. Sistem gaji pegawai .................................................................
96
5.6 Kesejahteraan sosial karyawan ..........................................................
96
5.7 Manajemen produksi .........................................................................
97
5.7.1. Perencanaan produksi ..............................................................
97
5.7.2. Pengendalian produksi .............................................................
99
BAB VI ANALISIS EKONOMI .................................................................. 101
BAB VII KESIMPULAN ............................................................................ 114
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
Agus Dwi Harjanto
(D. 500 070 009)
vii