PRARANCANGAN PABRIK AKRILONITRIL DARI AMONIAK, PROPILENA DAN UDARA DENGAN Prarancangan Pabrik Akrilonitril Dari Amoniak, Propilena Dan Udara Dengan Kapasitas 9.000 Ton/Tahun.
PRARANCANGAN PABRIK
AKRILONITRIL DARI AMONIAK, PROPILENA DAN UDARA DENGAN
KAPASITAS 9.000 TON/TAHUN
TUGAS AKHIR
Disusun Sebagai Salah Satu Syarat untuk Memperoleh Gelar
Sarjana Teknik pada Program Studi Teknik Kimia Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta
Oleh:
RISKY PATRIA SARI
D 500 090 023
PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
2013
i
LEMBAR PENGESAHAN
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
FAKULTAS TEKNIK
PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA
Nama
: Risky Patria Sari
NIM
: D 500 090 023
Judul TPP
: Prarancangan Pabrik Akrilonitril dari Amoniak, Propilena dan
Udara dengan Kapasitas 9.000 Ton/Tahun
Pembimbing
: 1. Ir. Nur Hidayati, MT., Ph.D
2. Eni Budiyati, ST. M.Eng
Surakarta, Juli 2013
Menyetujui,
Dosen Pembimbing I
Dosen Pembimbing II
Ir. Nur Hidayati, MT., Ph.D
Eni Budiyati, ST., M.Eng
NIK. 972
NIK. 991
Mengetahui,
Dekan Fakultas Teknik
Ketua Prodi Teknik Kimia
Ir. Agus Riyanto, MT.
Rois Fatoni, ST., M.Sc., Ph.D
NIK. 483
NIK. 892
ii
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
FAKULTAS TEKNIK
Jl. A. Yani Tromol Pos I Pabelan Kartasura Telp (0271) 717417
Surakarta-57102
PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR
Saya yang bertanda tangan di bawah ini :
Nama
:
RISKY PATRIA SARI
NIM
:
D500090023
Jurusan
:
TEKNIK KIMIA
Judul TA
:
PRARANCANGAN
PABRIK
AKRILONITRIL
DARI AMONIAK, PROPILENA DAN UDARA
DENGAN KAPASITAS 9.000 TON PERTAHUN
Menyatakan dengan sebenarnya bahwa Tugas Akhir yang saya buat dan serahkan
ini merupakan hasil karya saya sendiri, kecuali kutipan-kutipan dan ringkasanringkasan yang semuanya telah saya jelaskan sumbernya. Apabila dikemudian
hari terbukti dan atau dapat dibuktikan bahwa Tugas Akhir hasil jiplakan, maka
saya bersedia menerima sanksi apapun dari Fakultas Teknik atau gelar dan ijazah
yang diberikan oleh Universitas Muhammadiyah Surakarta batal saya terima.
Surakarta, Juli 2013
Yang membuat pernyataan,
(RISKY PATRIA SARI)
iii
MOTTO
“Jika kamu berbuat baik (berarti) kamu berbuat baik bagi dirimu sendiri, dan
jika kamu berbuat jahat, maka kejahatan itu untuk dirimu sendiri..”
(QS. Al-Isra’: 7)
“Aku tidak gagal. Aku hanya menemukan 10.000 cara yang tidaklah bekerja"
(Thomas Alva Edison)
“Alangkah mulianya hati yang sedih tetapi dapat menyanyikan lagu
kegembiraan bersama hati-hati yang gembira”
(Kahlil Gibran)
“Ketika berlari tak bisa, berjalanpun tak bisa, ada kalanya untuk berdiam diri
sejenak dan merenungkan kekurangan diri sendiri dan perbaikilah”
(Penulis)
iv
PERSEMBAHAN
Alhamdulillah, setitik peluh dalam perjuangan langkah cita dan harapan ini
tak akan berarti tanpa mereka yang senantiasa menjadi bagian dalam hidupku. Karya
kecil ini kupersembahkan kepada :
Bapak Ibu tercinta
Bapak Didik Joko Purnomo, S.Pd dan Ibu Laila Irawati. Terima kasihku untuk
tulusnya cinta dan kasih sayang kalian. Tanpa kalian, aku bukanlah siapa-siapa, dan
tanpa ridho dari kalian, aku tak akan menjadi siapa-siapa.
Kakak Adik tersayang
Ramer Loves, Ronaldo Loves, Dessy Purnama Sari dan Brendy Prastio Purnomo.
Segala beban dan lara, akan hilang dalam sekejap dengan bercanda dan tertawa
bersama kalian. Kebersamaan kita adalah segalanya.
Kampung halaman,
Sampit, Kalimantan Tengah.
Teman-teman Program Studi Teknik Kimia Angkatan 2009
Almamaterku
v
KATA PENGANTAR
Assalamu’alaikum Wr. Wb
Alhamdulillah, puji syukur ke hadirat Allah SWT yang telah melimpahkan
segala rahmat hidayah dan petunjuknya-Nya sehingga penyusun dapat
menyelesaikan tugas akhir prarancangan pabrik kimia ini dengan baik. Tak lupa
sholawat serta salam semoga senantiasa tercurahkan kepada Nabi Besar
Muhammad SAW, keluarga, sahabat dan seluruh pengikutnya yang setia hingga
akhir zaman.
Tugas Prarancangan Pabrik Kimia merupakan tugas akhir yang harus
diselesaikan oleh setiap mahasiswa Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik,
Universitas Muhammadiyah Surakarta sebagai prasyarat untuk menyelesaikan
jenjang studi sarjana. Dengan tugas ini diharapkan kemampuan penalaran dan
penerapan teori-teori yang telah diperoleh selama kuliah dapat berkembang dan
dapat dipahami dengan baik.
Judul Tugas Akhir ini adalah Prarancangan Pabrik Akrilonitril dari
Amoniak, Propilena dan Udara dengan Kapasitas 9.000 Ton/Tahun. Adanya
prarancangan pabrik ini diharapkan dapat memperkaya alternatif industri masa
depan bagi Indonesia.
Penyelesaian penyusunan laporan tugas akhir ini tidak lepas dari bantuan
dan bimbingan serta dorongan dari berbagai pihak. Melalui laporan ini penyusun
ingin mengucapkan terima kasih yang tiada terhingga, terutama kepada :
1.
Bapak Ir. Agus Riyanto, MT selaku dekan Fakultas Teknik Universitas
Muhammadiyah Surakarta.
2.
Ibu Ir. Nur Hidayati, MT., Ph.D selaku pembimbing utama yang telah
memberikan bimbingan dan arahan dalam penulisan tugas akhir ini.
3.
Ibu Eni Budiyati, ST. M.Eng selaku pembimbing kedua yang turut serta
memberikan bimbingan dan arahan dalam penulisan tugas akhir ini.
vi
4.
Bapak Rois Fatoni, ST., M.Sc., Ph.D. Selaku Ketua Program Studi Teknik
Kimia Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta.
5.
Bapak Malik Musthofa, ST., M.Sc selaku Pembimbing Akademik
6.
Bapak Ibu dosen Teknik Kimia dan karyawan di lingkungan Fakultas
Teknik serta perpustakaan Universitas Muhammadiyah Surakarta.
7.
Rizza Umam Alharis selaku rekan tugas akhir yang senantiasa memberi
semangat dan dukungan dalam terselesainya tugas akhir ini.
8.
Ali mahmudi, Ajeng Yulianti dan Fatekah Lina yang telah senantiasa
setiap hari menghadapi proses penyelesaian tugas akhir bersama-sama.
9.
Ridi, Dhila, Miko, Alfian dan Wahyu yang telah banyak membantu
penulis dalam menyelesaikan tugas akhir
10.
Teman-teman Kost putri Chic Dinda, Fia, Atik, Hilda, Yaya dan Tiwi yang
telah mengisi hari-hari yang tegang menjadi penuh canda tawa.
11.
Semua pihak yang telah membantu dalam menyelesaikan tugas akhir ini,
yang tidak dapat penulis sebutkan satu per satu.
Penulis menyadari bahwa dalam penulisan tugas akhir ini masih
jauh dari sempurna dan tidak menutup kemungkinan membutuhkan
kritikan yang bersifat membangun. Penulis berharap tugas akhir ini dapat
memberikan manfaat yang berarti bagi pembaca dan semua pihak yang
membutuhkan, Amien.
Wassalamu’alaikum Wr. Wb
Surakarta, Juli 2013
Penulis
vii
DAFTAR ISI
Halaman
Halaman Judul ...............................................................................................
i
Halaman Pengesahan .....................................................................................
ii
Intisari ............................................................................................................
iii
Pernyataan Keaslian Tugas Akhir ..................................................................
v
Motto ..............................................................................................................
vi
Persembahan ...................................................................................................
vii
Kata Pengantar ...............................................................................................
viii
Daftar Isi ........................................................................................................
x
Daftar Tabel ...................................................................................................
xii
Daftar Gambar ...............................................................................................
xiv
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Pendirian Pabrik .............................................................
1
1.2 Kapasitas Perancangan .............................................................................
2
1.3 Pemilihan Lokasi Pabrik ..........................................................................
4
1.4.1. Macam-Macam Proses .......................................................................
5
1.4.2. Kegunaan Produk ...............................................................................
7
1.4.3. Sifat Fisika dan Kimia .......................................................................
7
BAB II DESKRIPSI PROSES
2.1. Spesifikasi Bahan Baku dan Produk
2.1.1. Spesifikasi bahan baku .....................................................................
11
2.1.2. Spesifikasi bahan pembantu ..............................................................
12
2.1.3. Spesifikasi produk .............................................................................
12
2.2. Konsep Proses
2.2.1. Konsep reaksi ...................................................................................
13
2.2.2. Tinjauan kinetika ...............................................................................
14
viii
2.2.3. Tinjauan termodinamika ...................................................................
15
2.2.4. Langkah proses ..................................................................................
16
2.3. Neraca Massa dan Neraca Panas
2.3.1. Neraca massa .....................................................................................
19
2.3.2. Neraca panas ......................................................................................
25
2.4. Tata Letak Pabrik dan Peralatan Proses
2.4.1. Tata letak pabrik ...............................................................................
32
2.4.2. Tata letak peralatan ..........................................................................
36
BAB III SPESIFIKASI ALAT PROSES
3.1. Absorber ..................................................................................................
39
3.2. Accumulator ............................................................................................
39
3.3. Chiller .....................................................................................................
40
3.4. Condensor ...............................................................................................
41
3.5. Cooler ......................................................................................................
43
3.6. Expander .................................................................................................
46
3.7. Filter ........................................................................................................
47
3.8. Furnace ....................................................................................................
47
3.9. Heater ......................................................................................................
48
3.10.
Kompresor ..........................................................................................
49
3.11.
Menara Distilasi 01 ............................................................................
50
3.12.
Menara Distilasi 02 ............................................................................
50
3.13.
Pompa ................................................................................................
51
3.14.
Reaktor ...............................................................................................
56
3.15.
Reboiler ..............................................................................................
57
3.16.
Separator ............................................................................................
59
3.17.
Tangki Bahan Baku ............................................................................
60
3.18.
Tangki Produk ....................................................................................
61
3.19.
Waste Heat Boiler
63
BAB IV UNIT PENDUKUNG PROSES (UTILITAS) DAN
LABORATORIUM
4.1. Unit Pendukung Proses (Utilitas) ...........................................................
65
ix
4.1.1. Unit penyediaan air dan pengolahan air ..........................................
83
4.1.2. Unit penyediaan steam ......................................................................
85
4.1.3. Unit penyediaan udara tekan ...........................................................
86
4.1.4. Unit penyediaan listrik......................................................................
86
4.1.5. Unit penyediaan bahan bakar...........................................................
89
4.1.6. Unit pengolahan limbah ...................................................................
89
4.2. Laboratorium ..........................................................................................
87
4.2.1. Program kerja laboratorium ............................................................
88
4.2.2. Penanganan sampel ...........................................................................
89
4.2.3. Prosedur analisa ...............................................................................
90
4.3. Keselamatan dan kesehatan kerja .........................................................
90
BAB V MANAJEMEN PERUSAHAAN
5.1. Bentuk Perusahaan .................................................................................
96
5.2. Struktur Organisasi .................................................................................
97
5.3. Tugas dan Wewenang .............................................................................
101
5.4. Pembagian Jam Kerja Karyawan ............................................................
104
5.5. Penggolongan Jabatan, Jumlah Karyawan, dan Gaji ..............................
106
5.6. Kesejahteraan Karyawan ........................................................................
108
5.7. Manajemen Produksi ..............................................................................
109
BAB VI ANALISA EKONOMI
6.1. Investasi Modal .......................................................................................
112
6.2. Biaya Produksi ........................................................................................
112
6.3. Pengeluaran Umum ................................................................................
113
6.4. Analisa Kelayakan ..................................................................................
113
6.5. Perhitungan Ekonomi Teknik .................................................................
119
BAB VII KESIMPULAN ............................................................................
122
Daftar Pustaka ................................................................................................
123
Lampiran ........................................................................................................
125
x
DAFTAR TABEL
Tabel 1.
Data Impor Akrilonitril di Indonesia ................................................... 3
Tabel 2.
Harga ∆Gº Masing-Masing Komponen ................................................ 15
Tabel 3.
Neraca Massa Total............................................................................... 20
Tabel 4.
Neraca Massa di Sekitar Reaktor .......................................................... 20
Tabel 5.
Neraca Massa di Sekitar Absorber ........................................................ 21
Tabel 6.
Neraca Massa di Sekitar Separator 01 .................................................. 21
Tabel 7.
Neraca Massa di Sekitar Menara Distilasi 01 ....................................... 22
Tabel 8.
Neraca Massa di Sekitar Menara Distilasi 02 ....................................... 22
Tabel 9.
Neraca Panas di Sekitar Expander 01 ................................................... 25
Tabel 10.
Neraca Panas di Sekitar Expander 02 ................................................... 25
Tabel 11.
Neraca Panas di Sekitar Kompressor 01 ............................................... 25
Tabel 12.
Neraca Panas di Sekitar Furnace 01 ...................................................... 26
Tabel 13.
Neraca Panas di Sekitar Reaktor 01 ...................................................... 26
Tabel 14.
Neraca Panas di Sekitar Waste Heat Boiler 01 ..................................... 27
Tabel 15.
Neraca Panas di Sekitar Cooler 01 ........................................................ 27
Tabel 16.
Neraca Panas di Sekitar Absorber 01 .................................................... 28
Tabel 17.
Neraca Panas di Sekitar Separator 01 ................................................... 28
Tabel 18.
Neraca Panas di Sekitar Menara Distilasi 01 ........................................ 29
Tabel 19.
Neraca Panas di Sekitar Menara Distilasi 02 ........................................ 29
Tabel 20.
Neraca Panas di Sekitar Chiller 01 ....................................................... 30
Tabel 21.
Neraca Panas di Sekitar Separator 02 ................................................... 30
Tabel 22.
Neraca Panas di Sekitar Heater 01 ........................................................ 31
Tabel 23.
Neraca Panas di Sekitar Separator 03 ................................................... 31
Tabel 24.
Neraca Panas di Sekitar Kompressor 02 ............................................... 31
Tabel 25.
Perincian Luas Tanah Pembangunan Pabrik ......................................... 34
Tabel 26.
Kebutuhan Air Sebagai Pelarut Absorber ............................................. 83
Tabel 27.
Kebutuhan Air Umpan WHB................................................................ 83
Tabel 28.
Kebutuhan Air Pendingin ..................................................................... 83
xi
Tabel 29.
Kebutuhan Steam .................................................................................. 84
Tabel 30.
Kebutuhan Air untuk Sanitasi ............................................................... 84
Tabel 31.
Kebutuhan Make-up Water ................................................................... 84
Tabel 32.
Kebutuhan Listrik Untuk Proses ........................................................... 87
Tabel 33.
Kebutuhan Listrik untuk Utilitas .......................................................... 88
Tabel 34.
Jadwal Hari dan Jam Kerja Pegawai Shift ..........................................106
Tabel 35.
Jabatan dan Prasyarat ..........................................................................106
Tabel 36.
Perincian Jumlah Karyawan ...............................................................107
Tabel 37.
Penggolongan Gaji Karyawan ............................................................108
Tabel 38.
Cost Indeks 1990-2002 .......................................................................116
Tabel 39.
Fixed Capital Investment ....................................................................119
Tabel 40.
Manufacturing Cost ............................................................................120
Tabel 41.
Working Capital ..................................................................................120
Tabel 42.
General Expenses ................................................................................121
Tabel 43.
Cost .....................................................................................................121
Tabel 44.
Analisa Ekonomi .................................................................................122
xii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.
Diagram Alir Kuantitatif .................................................................. 23
Gambar 2.
Diagram Alir Kualitatif ..................................................................... 24
Gambar 3.
Tata Letak Pabrik Akrilonitril ........................................................... 35
Gambar 4.
Tata Letak Peralatan Proses .............................................................. 38
Gambar 5.
Unit Pengolahan Air Sungai ............................................................. 73
Gambar 6.
Struktur Organisasi Perusahaan ........................................................ 100
Gambar 7.
Grafik Hubungan antara Tahun dan Cost Indeks ........................... ...117
Gambar 8.
Grafik BEP dan SDP... ................................................................... ...123
xiii
INTISARI
Akrilonitril disebut juga vinil sianida atau propen nitril merupakan salah
satu bahan kimia dalam industri sebagai bahan tambahan dalam industri resins,
termoplastik, bahan tambahan dalam sintesa organik, akrilamida, dan ABS
resins. Pada saat ini kebutuhan akrilonitril di Indonesia masih didatangkan dari
import luar negeri, oleh sebab itu pendirian pabrik akrilonitril di Indonesia
sangatlah penting guna mengurangi import akrilonitril dari luar negeri.
Bahan baku pembuatan akrilonitril adalah amoniak, propilena dan udara
dengan perbandingan mol reaktan propilen : amoniak : udara = 1 : 1,2 : 9,8 yang
direaksikan dalam reaktor fixed bed multitube yang beroperasi secara non
adiabatik non isothermal pada suhu 307–308,3 oC dan tekanan 1,5 atm dengan
katalis Bismuth phosphomolybdate. Alat utama pada proses pembuatan
akrilonitril adalah reaktor, absorber, separator dan menara distilasi. Produk
utama yang dihasilkan adalah akrilonitril sedangkan produk samping yang
dihasilkan adalah asam sianida dan asetonitril.
Prarancangan pabrik akrilonitril ini berkapasitas 9.000 ton/tahun dan
lokasi pabrik dipilih di daerah Cilegon, Jawa Barat dengan luas area 20.000 m2.
Bentuk perusahaan yang dipilih adalah Perseroan Terbatas dengan pimpinan
tertinggi dipegang oleh seorang direktur dan dibantu oleh para manajer dengan
jumlah karyawan sebanyak 158 orang.
Berdasarkan
hasil
analisa
ekonomi
prarancangan
pabrik
ini
membutuhkan modal tetap dan modal kerja sebesar Rp. 236.958.282.596 dan
Rp.54.653.079.220 dan didapatkan Return of Invetsment sebelum pajak 27,48%,
setelah pajak 13,74%,, Break Even Point 48,18%, Shut Down Point 21,81%, Pay
Out Time sebelum pajak 2,67 tahun, setelah pajak 4,21 tahun. Berdasarkan
analisa ekonomi tersebut, maka dapat disimpulkan bahwa pabrik Akrilonitril ini
layak didirikan.
Kata Kunci : Akrilonitril, Prarancangan Pabrik, Ammoksidasi Propilena
xiv
AKRILONITRIL DARI AMONIAK, PROPILENA DAN UDARA DENGAN
KAPASITAS 9.000 TON/TAHUN
TUGAS AKHIR
Disusun Sebagai Salah Satu Syarat untuk Memperoleh Gelar
Sarjana Teknik pada Program Studi Teknik Kimia Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta
Oleh:
RISKY PATRIA SARI
D 500 090 023
PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
2013
i
LEMBAR PENGESAHAN
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
FAKULTAS TEKNIK
PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA
Nama
: Risky Patria Sari
NIM
: D 500 090 023
Judul TPP
: Prarancangan Pabrik Akrilonitril dari Amoniak, Propilena dan
Udara dengan Kapasitas 9.000 Ton/Tahun
Pembimbing
: 1. Ir. Nur Hidayati, MT., Ph.D
2. Eni Budiyati, ST. M.Eng
Surakarta, Juli 2013
Menyetujui,
Dosen Pembimbing I
Dosen Pembimbing II
Ir. Nur Hidayati, MT., Ph.D
Eni Budiyati, ST., M.Eng
NIK. 972
NIK. 991
Mengetahui,
Dekan Fakultas Teknik
Ketua Prodi Teknik Kimia
Ir. Agus Riyanto, MT.
Rois Fatoni, ST., M.Sc., Ph.D
NIK. 483
NIK. 892
ii
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
FAKULTAS TEKNIK
Jl. A. Yani Tromol Pos I Pabelan Kartasura Telp (0271) 717417
Surakarta-57102
PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR
Saya yang bertanda tangan di bawah ini :
Nama
:
RISKY PATRIA SARI
NIM
:
D500090023
Jurusan
:
TEKNIK KIMIA
Judul TA
:
PRARANCANGAN
PABRIK
AKRILONITRIL
DARI AMONIAK, PROPILENA DAN UDARA
DENGAN KAPASITAS 9.000 TON PERTAHUN
Menyatakan dengan sebenarnya bahwa Tugas Akhir yang saya buat dan serahkan
ini merupakan hasil karya saya sendiri, kecuali kutipan-kutipan dan ringkasanringkasan yang semuanya telah saya jelaskan sumbernya. Apabila dikemudian
hari terbukti dan atau dapat dibuktikan bahwa Tugas Akhir hasil jiplakan, maka
saya bersedia menerima sanksi apapun dari Fakultas Teknik atau gelar dan ijazah
yang diberikan oleh Universitas Muhammadiyah Surakarta batal saya terima.
Surakarta, Juli 2013
Yang membuat pernyataan,
(RISKY PATRIA SARI)
iii
MOTTO
“Jika kamu berbuat baik (berarti) kamu berbuat baik bagi dirimu sendiri, dan
jika kamu berbuat jahat, maka kejahatan itu untuk dirimu sendiri..”
(QS. Al-Isra’: 7)
“Aku tidak gagal. Aku hanya menemukan 10.000 cara yang tidaklah bekerja"
(Thomas Alva Edison)
“Alangkah mulianya hati yang sedih tetapi dapat menyanyikan lagu
kegembiraan bersama hati-hati yang gembira”
(Kahlil Gibran)
“Ketika berlari tak bisa, berjalanpun tak bisa, ada kalanya untuk berdiam diri
sejenak dan merenungkan kekurangan diri sendiri dan perbaikilah”
(Penulis)
iv
PERSEMBAHAN
Alhamdulillah, setitik peluh dalam perjuangan langkah cita dan harapan ini
tak akan berarti tanpa mereka yang senantiasa menjadi bagian dalam hidupku. Karya
kecil ini kupersembahkan kepada :
Bapak Ibu tercinta
Bapak Didik Joko Purnomo, S.Pd dan Ibu Laila Irawati. Terima kasihku untuk
tulusnya cinta dan kasih sayang kalian. Tanpa kalian, aku bukanlah siapa-siapa, dan
tanpa ridho dari kalian, aku tak akan menjadi siapa-siapa.
Kakak Adik tersayang
Ramer Loves, Ronaldo Loves, Dessy Purnama Sari dan Brendy Prastio Purnomo.
Segala beban dan lara, akan hilang dalam sekejap dengan bercanda dan tertawa
bersama kalian. Kebersamaan kita adalah segalanya.
Kampung halaman,
Sampit, Kalimantan Tengah.
Teman-teman Program Studi Teknik Kimia Angkatan 2009
Almamaterku
v
KATA PENGANTAR
Assalamu’alaikum Wr. Wb
Alhamdulillah, puji syukur ke hadirat Allah SWT yang telah melimpahkan
segala rahmat hidayah dan petunjuknya-Nya sehingga penyusun dapat
menyelesaikan tugas akhir prarancangan pabrik kimia ini dengan baik. Tak lupa
sholawat serta salam semoga senantiasa tercurahkan kepada Nabi Besar
Muhammad SAW, keluarga, sahabat dan seluruh pengikutnya yang setia hingga
akhir zaman.
Tugas Prarancangan Pabrik Kimia merupakan tugas akhir yang harus
diselesaikan oleh setiap mahasiswa Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik,
Universitas Muhammadiyah Surakarta sebagai prasyarat untuk menyelesaikan
jenjang studi sarjana. Dengan tugas ini diharapkan kemampuan penalaran dan
penerapan teori-teori yang telah diperoleh selama kuliah dapat berkembang dan
dapat dipahami dengan baik.
Judul Tugas Akhir ini adalah Prarancangan Pabrik Akrilonitril dari
Amoniak, Propilena dan Udara dengan Kapasitas 9.000 Ton/Tahun. Adanya
prarancangan pabrik ini diharapkan dapat memperkaya alternatif industri masa
depan bagi Indonesia.
Penyelesaian penyusunan laporan tugas akhir ini tidak lepas dari bantuan
dan bimbingan serta dorongan dari berbagai pihak. Melalui laporan ini penyusun
ingin mengucapkan terima kasih yang tiada terhingga, terutama kepada :
1.
Bapak Ir. Agus Riyanto, MT selaku dekan Fakultas Teknik Universitas
Muhammadiyah Surakarta.
2.
Ibu Ir. Nur Hidayati, MT., Ph.D selaku pembimbing utama yang telah
memberikan bimbingan dan arahan dalam penulisan tugas akhir ini.
3.
Ibu Eni Budiyati, ST. M.Eng selaku pembimbing kedua yang turut serta
memberikan bimbingan dan arahan dalam penulisan tugas akhir ini.
vi
4.
Bapak Rois Fatoni, ST., M.Sc., Ph.D. Selaku Ketua Program Studi Teknik
Kimia Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta.
5.
Bapak Malik Musthofa, ST., M.Sc selaku Pembimbing Akademik
6.
Bapak Ibu dosen Teknik Kimia dan karyawan di lingkungan Fakultas
Teknik serta perpustakaan Universitas Muhammadiyah Surakarta.
7.
Rizza Umam Alharis selaku rekan tugas akhir yang senantiasa memberi
semangat dan dukungan dalam terselesainya tugas akhir ini.
8.
Ali mahmudi, Ajeng Yulianti dan Fatekah Lina yang telah senantiasa
setiap hari menghadapi proses penyelesaian tugas akhir bersama-sama.
9.
Ridi, Dhila, Miko, Alfian dan Wahyu yang telah banyak membantu
penulis dalam menyelesaikan tugas akhir
10.
Teman-teman Kost putri Chic Dinda, Fia, Atik, Hilda, Yaya dan Tiwi yang
telah mengisi hari-hari yang tegang menjadi penuh canda tawa.
11.
Semua pihak yang telah membantu dalam menyelesaikan tugas akhir ini,
yang tidak dapat penulis sebutkan satu per satu.
Penulis menyadari bahwa dalam penulisan tugas akhir ini masih
jauh dari sempurna dan tidak menutup kemungkinan membutuhkan
kritikan yang bersifat membangun. Penulis berharap tugas akhir ini dapat
memberikan manfaat yang berarti bagi pembaca dan semua pihak yang
membutuhkan, Amien.
Wassalamu’alaikum Wr. Wb
Surakarta, Juli 2013
Penulis
vii
DAFTAR ISI
Halaman
Halaman Judul ...............................................................................................
i
Halaman Pengesahan .....................................................................................
ii
Intisari ............................................................................................................
iii
Pernyataan Keaslian Tugas Akhir ..................................................................
v
Motto ..............................................................................................................
vi
Persembahan ...................................................................................................
vii
Kata Pengantar ...............................................................................................
viii
Daftar Isi ........................................................................................................
x
Daftar Tabel ...................................................................................................
xii
Daftar Gambar ...............................................................................................
xiv
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Pendirian Pabrik .............................................................
1
1.2 Kapasitas Perancangan .............................................................................
2
1.3 Pemilihan Lokasi Pabrik ..........................................................................
4
1.4.1. Macam-Macam Proses .......................................................................
5
1.4.2. Kegunaan Produk ...............................................................................
7
1.4.3. Sifat Fisika dan Kimia .......................................................................
7
BAB II DESKRIPSI PROSES
2.1. Spesifikasi Bahan Baku dan Produk
2.1.1. Spesifikasi bahan baku .....................................................................
11
2.1.2. Spesifikasi bahan pembantu ..............................................................
12
2.1.3. Spesifikasi produk .............................................................................
12
2.2. Konsep Proses
2.2.1. Konsep reaksi ...................................................................................
13
2.2.2. Tinjauan kinetika ...............................................................................
14
viii
2.2.3. Tinjauan termodinamika ...................................................................
15
2.2.4. Langkah proses ..................................................................................
16
2.3. Neraca Massa dan Neraca Panas
2.3.1. Neraca massa .....................................................................................
19
2.3.2. Neraca panas ......................................................................................
25
2.4. Tata Letak Pabrik dan Peralatan Proses
2.4.1. Tata letak pabrik ...............................................................................
32
2.4.2. Tata letak peralatan ..........................................................................
36
BAB III SPESIFIKASI ALAT PROSES
3.1. Absorber ..................................................................................................
39
3.2. Accumulator ............................................................................................
39
3.3. Chiller .....................................................................................................
40
3.4. Condensor ...............................................................................................
41
3.5. Cooler ......................................................................................................
43
3.6. Expander .................................................................................................
46
3.7. Filter ........................................................................................................
47
3.8. Furnace ....................................................................................................
47
3.9. Heater ......................................................................................................
48
3.10.
Kompresor ..........................................................................................
49
3.11.
Menara Distilasi 01 ............................................................................
50
3.12.
Menara Distilasi 02 ............................................................................
50
3.13.
Pompa ................................................................................................
51
3.14.
Reaktor ...............................................................................................
56
3.15.
Reboiler ..............................................................................................
57
3.16.
Separator ............................................................................................
59
3.17.
Tangki Bahan Baku ............................................................................
60
3.18.
Tangki Produk ....................................................................................
61
3.19.
Waste Heat Boiler
63
BAB IV UNIT PENDUKUNG PROSES (UTILITAS) DAN
LABORATORIUM
4.1. Unit Pendukung Proses (Utilitas) ...........................................................
65
ix
4.1.1. Unit penyediaan air dan pengolahan air ..........................................
83
4.1.2. Unit penyediaan steam ......................................................................
85
4.1.3. Unit penyediaan udara tekan ...........................................................
86
4.1.4. Unit penyediaan listrik......................................................................
86
4.1.5. Unit penyediaan bahan bakar...........................................................
89
4.1.6. Unit pengolahan limbah ...................................................................
89
4.2. Laboratorium ..........................................................................................
87
4.2.1. Program kerja laboratorium ............................................................
88
4.2.2. Penanganan sampel ...........................................................................
89
4.2.3. Prosedur analisa ...............................................................................
90
4.3. Keselamatan dan kesehatan kerja .........................................................
90
BAB V MANAJEMEN PERUSAHAAN
5.1. Bentuk Perusahaan .................................................................................
96
5.2. Struktur Organisasi .................................................................................
97
5.3. Tugas dan Wewenang .............................................................................
101
5.4. Pembagian Jam Kerja Karyawan ............................................................
104
5.5. Penggolongan Jabatan, Jumlah Karyawan, dan Gaji ..............................
106
5.6. Kesejahteraan Karyawan ........................................................................
108
5.7. Manajemen Produksi ..............................................................................
109
BAB VI ANALISA EKONOMI
6.1. Investasi Modal .......................................................................................
112
6.2. Biaya Produksi ........................................................................................
112
6.3. Pengeluaran Umum ................................................................................
113
6.4. Analisa Kelayakan ..................................................................................
113
6.5. Perhitungan Ekonomi Teknik .................................................................
119
BAB VII KESIMPULAN ............................................................................
122
Daftar Pustaka ................................................................................................
123
Lampiran ........................................................................................................
125
x
DAFTAR TABEL
Tabel 1.
Data Impor Akrilonitril di Indonesia ................................................... 3
Tabel 2.
Harga ∆Gº Masing-Masing Komponen ................................................ 15
Tabel 3.
Neraca Massa Total............................................................................... 20
Tabel 4.
Neraca Massa di Sekitar Reaktor .......................................................... 20
Tabel 5.
Neraca Massa di Sekitar Absorber ........................................................ 21
Tabel 6.
Neraca Massa di Sekitar Separator 01 .................................................. 21
Tabel 7.
Neraca Massa di Sekitar Menara Distilasi 01 ....................................... 22
Tabel 8.
Neraca Massa di Sekitar Menara Distilasi 02 ....................................... 22
Tabel 9.
Neraca Panas di Sekitar Expander 01 ................................................... 25
Tabel 10.
Neraca Panas di Sekitar Expander 02 ................................................... 25
Tabel 11.
Neraca Panas di Sekitar Kompressor 01 ............................................... 25
Tabel 12.
Neraca Panas di Sekitar Furnace 01 ...................................................... 26
Tabel 13.
Neraca Panas di Sekitar Reaktor 01 ...................................................... 26
Tabel 14.
Neraca Panas di Sekitar Waste Heat Boiler 01 ..................................... 27
Tabel 15.
Neraca Panas di Sekitar Cooler 01 ........................................................ 27
Tabel 16.
Neraca Panas di Sekitar Absorber 01 .................................................... 28
Tabel 17.
Neraca Panas di Sekitar Separator 01 ................................................... 28
Tabel 18.
Neraca Panas di Sekitar Menara Distilasi 01 ........................................ 29
Tabel 19.
Neraca Panas di Sekitar Menara Distilasi 02 ........................................ 29
Tabel 20.
Neraca Panas di Sekitar Chiller 01 ....................................................... 30
Tabel 21.
Neraca Panas di Sekitar Separator 02 ................................................... 30
Tabel 22.
Neraca Panas di Sekitar Heater 01 ........................................................ 31
Tabel 23.
Neraca Panas di Sekitar Separator 03 ................................................... 31
Tabel 24.
Neraca Panas di Sekitar Kompressor 02 ............................................... 31
Tabel 25.
Perincian Luas Tanah Pembangunan Pabrik ......................................... 34
Tabel 26.
Kebutuhan Air Sebagai Pelarut Absorber ............................................. 83
Tabel 27.
Kebutuhan Air Umpan WHB................................................................ 83
Tabel 28.
Kebutuhan Air Pendingin ..................................................................... 83
xi
Tabel 29.
Kebutuhan Steam .................................................................................. 84
Tabel 30.
Kebutuhan Air untuk Sanitasi ............................................................... 84
Tabel 31.
Kebutuhan Make-up Water ................................................................... 84
Tabel 32.
Kebutuhan Listrik Untuk Proses ........................................................... 87
Tabel 33.
Kebutuhan Listrik untuk Utilitas .......................................................... 88
Tabel 34.
Jadwal Hari dan Jam Kerja Pegawai Shift ..........................................106
Tabel 35.
Jabatan dan Prasyarat ..........................................................................106
Tabel 36.
Perincian Jumlah Karyawan ...............................................................107
Tabel 37.
Penggolongan Gaji Karyawan ............................................................108
Tabel 38.
Cost Indeks 1990-2002 .......................................................................116
Tabel 39.
Fixed Capital Investment ....................................................................119
Tabel 40.
Manufacturing Cost ............................................................................120
Tabel 41.
Working Capital ..................................................................................120
Tabel 42.
General Expenses ................................................................................121
Tabel 43.
Cost .....................................................................................................121
Tabel 44.
Analisa Ekonomi .................................................................................122
xii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.
Diagram Alir Kuantitatif .................................................................. 23
Gambar 2.
Diagram Alir Kualitatif ..................................................................... 24
Gambar 3.
Tata Letak Pabrik Akrilonitril ........................................................... 35
Gambar 4.
Tata Letak Peralatan Proses .............................................................. 38
Gambar 5.
Unit Pengolahan Air Sungai ............................................................. 73
Gambar 6.
Struktur Organisasi Perusahaan ........................................................ 100
Gambar 7.
Grafik Hubungan antara Tahun dan Cost Indeks ........................... ...117
Gambar 8.
Grafik BEP dan SDP... ................................................................... ...123
xiii
INTISARI
Akrilonitril disebut juga vinil sianida atau propen nitril merupakan salah
satu bahan kimia dalam industri sebagai bahan tambahan dalam industri resins,
termoplastik, bahan tambahan dalam sintesa organik, akrilamida, dan ABS
resins. Pada saat ini kebutuhan akrilonitril di Indonesia masih didatangkan dari
import luar negeri, oleh sebab itu pendirian pabrik akrilonitril di Indonesia
sangatlah penting guna mengurangi import akrilonitril dari luar negeri.
Bahan baku pembuatan akrilonitril adalah amoniak, propilena dan udara
dengan perbandingan mol reaktan propilen : amoniak : udara = 1 : 1,2 : 9,8 yang
direaksikan dalam reaktor fixed bed multitube yang beroperasi secara non
adiabatik non isothermal pada suhu 307–308,3 oC dan tekanan 1,5 atm dengan
katalis Bismuth phosphomolybdate. Alat utama pada proses pembuatan
akrilonitril adalah reaktor, absorber, separator dan menara distilasi. Produk
utama yang dihasilkan adalah akrilonitril sedangkan produk samping yang
dihasilkan adalah asam sianida dan asetonitril.
Prarancangan pabrik akrilonitril ini berkapasitas 9.000 ton/tahun dan
lokasi pabrik dipilih di daerah Cilegon, Jawa Barat dengan luas area 20.000 m2.
Bentuk perusahaan yang dipilih adalah Perseroan Terbatas dengan pimpinan
tertinggi dipegang oleh seorang direktur dan dibantu oleh para manajer dengan
jumlah karyawan sebanyak 158 orang.
Berdasarkan
hasil
analisa
ekonomi
prarancangan
pabrik
ini
membutuhkan modal tetap dan modal kerja sebesar Rp. 236.958.282.596 dan
Rp.54.653.079.220 dan didapatkan Return of Invetsment sebelum pajak 27,48%,
setelah pajak 13,74%,, Break Even Point 48,18%, Shut Down Point 21,81%, Pay
Out Time sebelum pajak 2,67 tahun, setelah pajak 4,21 tahun. Berdasarkan
analisa ekonomi tersebut, maka dapat disimpulkan bahwa pabrik Akrilonitril ini
layak didirikan.
Kata Kunci : Akrilonitril, Prarancangan Pabrik, Ammoksidasi Propilena
xiv