PRA RANCANGAN PABRIK PEMBUATAN AKRILAMIDA DARI AKRILONITRIL DENGAN PROSES ASAM SULFAT DENGAN KAPASITAS 10.000 TONTAHUN

  

PRA RANCANGAN PABRIK

PEMBUATAN AKRILAMIDA DARI AKRILONITRIL DENGAN

PROSES ASAM SULFAT DENGAN KAPASITAS

10.000 TON/TAHUN

  

TUGAS AKHIR

Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan

Ujian Sarjana Teknik Kimia

Oleh :

  

ELWINA WIDIARTI

100425016

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

  

2013

KATA PENGANTAR

  Puji dan syukur penulis ucapkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas rahmat dan anugerah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir yang berjudul Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Akrilamida dari

  Akrilonitril dengan Proses Asam Sulfat Kapasitas 10.000 Ton/Tahun. Tugas Akhir ini dikerjakan sebagai syarat untuk kelulusan dalam sidang sarjana.

  Selama mengerjakan Tugas akhir ini penulis begitu banyak mendapatkan bantuan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, dalam kesempatan ini perkenankanlah penulis mengucapkan terima kasih kepada: 1.

  Ibu Ir. Renita Manurung, MT sebagai Dosen Pembimbing I sekaligus koordinator tugas akhir yang telah membimbing dan memberikan masukan selama menyelesaikan tugas akhir ini.

  2. Bapak Ir. Bambang Trisakti, MT sebagai Dosen Pembimbing II yang telah memberikan arahan selama menyelesaikan tugas akhir ini.

  3. Seluruh Dosen Pengajar Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara yang telah memberikan ilmu kepada penulis selama menjalani studi.

  4. Para pegawai administrasi Departemen Teknik Kimia yang telah memberikan bantuan kepada penulis selama mengenyam pendidikan di Deparetemen Teknik Kimia.

  5. Dan yang paling istimewa Orang tua penulis yang tidak pernah lupa memberikan motivasi dan semangat kepada penulis.

  6. Teman-teman stambuk ‘10 tanpa terkecuali. Terimakasih buat kebersamaan dan semangatnya.

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

  Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih terdapat banyak kekurangan dan ketidaksempurnaan. Oleh karena itu penulis sangat mengharapkan saran dan kritik yang sifatnya membangun demi kesempurnaan pada penulisan berikutnya. Semoga laporan ini dapat bermanfaat bagi kita semua.

  Medan, Juni 2013 Penulis, Elwina W.

  100425016

  

INTISARI

  Akrilamida (C

  3 H

  5 NO) diperoleh melalui reaksi antara akrilonitril

  (C

  3 H

  3 N) dan asam sulfat (H

  2 SO 4 ). Proses pembuatan akrilamida dilakukan dalam

  reaktor alir tangki berpengaduk (RATB) dimana reaktor difungsikan untuk mereaksikan akrilonitril, asam sulfat dan air sehingga terbentuk akrilamida sulfat, dengan sifat reaksi irreversible, eksotermis pada suhu 90°C dan tekanan 1 atm, kondisi operasi isotermal non adiabatis, menggunakan pendingin jaket dan susunan reaktor seri.

  Pabrik pembuatan akrilamida ini direncanakan berproduksi dengan kapasitas 10.000 ton/tahun dengan masa kerja 330 hari dalam satu tahun. Lokasi pabrik direncanakan di jalur Arteri Kaliwungu, kabupaten Kendal, Jawa Tengah

  2

  dengan luas areal 11.250 m . Tenaga kerja yang dibutuhkan 187 orang dengan bentuk badan usaha Perseroan Terbatas (PT) yang dipimpin oleh seorang General

  Manager dengan struktur organisasi sistem garis.

  Hasil analisa ekonomi pabrik pembuatan akrilamida ini adalah sebagai berikut:  : Rp 325.375.209.305,-

  Modal Investasi  : Rp 316.698.028.972,-

  Biaya Produksi Hasil Penjualan

   : Rp 482.798.165.573,- : Rp 115.893.745.142,- Laba Bersih

   Profit Margin  : 34,23 %

   : 30,37 %

  Break Event Point

   : 35,62 % Return of Investment

   : 59,36 % Return on Network

   : 2,81 tahun Pay Out Time Internal Rate of Return

   : 46,61 % Dari hasil analisa aspek ekonomi dapat disimpulkan bahwa Pabrik Pembuatan Akrilamida dari Akrilonitril dengan Proses Sulfat ini layak untuk didirikan.

  DAFTAR ISI

  Hal

  

KATA PENGANTAR ................................................................................................. i

  

INTISARI .................................................................................................................. iii

DAFTAR ISI .............................................................................................................. iv

DAFTAR TABEL .................................................................................................... vii

DAFTAR GAMBAR ................................................................................................ xii

DAFTAR LAMPIRAN ........................................................................................... xiii

  

BAB I PENDAHULUAN .................................................................................. I-1

  1.1 Latar Belakang ............................................................................... I-3

  1.2 Perumusan Masalah ....................................................................... I-3

  1.3 Tujuan dan Manfaat Pra Rancangan Pabrik ................................... I-4

  

BAB II TINJAUAN PUSTAKA DAN DESKRIPSI PROSES ...................... II-1

  2.1 Akrilamida ................................................................................... II-1

  2.2 Bahan Baku Pembuatan Akrilamida ............................................ II-2

  2.2.1 Akrilonitril ......................................................................... II-2

  2.2.2 Asam Sulfat ........................................................................ II-2

  2.3 Kegunaan Akrilamida .................................................................. II-3

  2.4 Sifat – Sifat Bahan Baku dan Produk ........................................... II-3

  2.4.1 Akrilonitril ....................................................................... II-3

  2.4.2 Asam Sulfat ...................................................................... II-5

  2.4.3 Air .................................................................................... II-6

  2.4.4 Ammonia .......................................................................... II-7

  2.4.5 Akrilamida ....................................................................... II-8

  2.4.6 Ammonium Sulfat ............................................................ II-9

  2.5 Proses Pembuatan Akrilamida ................................................... II-10

  2.6 Seleksi Proses ............................................................................. II-11

  2.7 Deskripsi Proses ......................................................................... II-12

  

BAB III NERACA MASSA ............................................................................ ...III-1

  3.1 Neraca Massa Pada Mixture Tank (MT-01) ................................ III-1

  3.2 Neraca Massa Pada Reaktor (R–01) ........................................... III-1

  3.3 Neraca Massa Pada Reaktor (R–02) ........................................... III-2

  5.2 Pompa ........................................................................................... V-1

  

BAB VI INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA .................... VI-1

  5.14 Air Heater .................................................................................... V-8

  5.13 Blower .......................................................................................... V-8

  5.12 Screw Conveyer ............................................................................ V-8

  5.11 Crystallizer ................................................................................... V-7

  5.10 Heat exchanger ............................................................................ V-6

  5.9 Cyclon .......................................................................................... V-6

  5.8 Rotary Dryer ................................................................................ V-6

  5.7 Washer ......................................................................................... V-5

  5.6 Elevator ........................................................................................ V-5

  5.5 Belt Conveyer ............................................................................... V-4

  5.4 Centrifuge ..................................................................................... V-4

  5.3 Reaktor ......................................................................................... V-2

  5.1 Tangki Penyimpanan .................................................................... V-1

  3.4 Neraca Massa Pada Reaktor Netralisasi (R–03) ......................... III-2

  

BAB V SPESIFIKASI PERALATAN ............................................................. V-1

  4.7 Neraca Panas Pada Rotary Dryer (RD-02) ................................. IV-4

  4.6 Neraca Panas Pada Crystalizer (CR-01) ..................................... IV-4

  4.5 Neraca Panas Pada Heat Exchanger (HE-01) ............................. IV-3

  4.4 Neraca Panas Pada Rotary Dryer (RD-01) ................................. IV-3

  4.3 Neraca Panas Pada Washer (W-01) ............................................ IV-2

  4.2 Neraca Panas Pada Reaktor Netralisasi (R-03) ........................... IV-2

  4.1 Neraca Panas Pada Reaktor (R-01) ............................................. IV-1

  

BAB IV NERACA PANAS ............................................................................... IV-1

  3.9 Neraca Massa Pada Rotary Dryer (RD-02) ................................ III-5

  3.8 Neraca Massa Pada Crystalizer (CR-01) .................................... III-4

  3.7 Neraca Massa Pada Rotary Dryer (RD-01) ................................ III-4

  3.6 Neraca Massa Pada Washer (W-01) ........................................... III-3

  3.5 Neraca Massa Pada Centrifuge (CF-01) ..................................... III-3

  6.1 Instrumentasi ............................................................................... VI-1

  6.2 Keselamatan Kerja Pada Pabrik Akrilamida .............................. VI-4

  6.2.1 Pencegahan Terhadap Kebakaran dan Peledakan ........... VI-4

  6.2.2 Peralatan Perlindungan Diri ............................................ VI-5

  6.2.3 Keselamatan Kerja Terhadap Listrik ............................ VI-11

  6.2.4 Pencegahan Terhadap Gangguan Kesehatan ................ VI-11

  6.2.5 Pencegahan Terhadap Bahaya Mekanis ........................ VI-12

  

BAB VII UTILITAS .......................................................................................... VII-1

  7.1 Kebutuhan Steam ...................................................................... VII-1

  7.2 Kebutuhan Air .......................................................................... VII-2

  7.2.1 Screening ...................................................................... VII-5

  7.2.2 Sedimentasi ................................................................... VII-6

  7.2.3 Klarifikasi ..................................................................... VII-6

  7.2.3 Filtrasi ........................................................................... VII-6

  7.2.4 Demineralisasi .............................................................. VII-8

  7.2.5 Dearator ...................................................................... VII-11

  7.3 Kebutuhan Bahan Kimia ......................................................... VII-11

  7.4 Kebutuhan Listrik ................................................................... VII-12

  7.5 Kebutuhan Bahan Bakar ......................................................... VII-13

  7.6 Unit Pengolahan Limbah ........................................................ VII-14

  7.6.1 Bak Penampungan ...................................................... VII-17

  7.6.2 Bak Pengendap Awal .................................................. VII-17

  7.6.3 Bak Netralisasi ............................................................ VII-18

  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-6

  

BAB IX ORGANISASI DAN MANAJEMEN PERUSAHAAN ................... IX-1

  9.1 Bentuk Hukum Badan Usaha ...................................................... IX-1

  9.2 Manajemen Perusahaan .............................................................. IX-2

  9.3 Organisasi Perusahaan ................................................................ IX-2

  9.4 Uraian Tugas, Wewenang dan Tanggung Jawab ........................ IX-4

  9.4.1 Rapat Umum Pemegang Saham (RUPS) ........................ IX-4

  9.4.2 Dewan Komisaris ............................................................ IX-4

  9.4.3 Direktur ........................................................................... IX-4

  9.4.4 Sekretaris ........................................................................ IX-5

  9.4.5 Manajer Teknik dan Produksi ......................................... IX-5

  9.4.6 Manajer Umum dan Keuangan ....................................... IX-5

  9.4.7 Manajer R & D (Research and Development) ................ IX-5

  9.5 Sistem Kerja ................................................................................ IX-6

  9.6 Jumlah Karyawan dan Tingkat Pendidikan ................................ IX-7

  9.7 Sistem Penggajian ....................................................................... IX-9

  9.8 Kesejahteraan karyawan ........................................................... IX-11

  

BAB X ANALISA EKONOMI ........................................................................ X-1

  10.1 Modal Investasi ............................................................................ X-1

  10.1.1 Modal Investasi Tetap/Fixed Capital Investment .......... X-1

  10.1.2 Modal Kerja/Working Capital ....................................... X-3

  10.2 Biaya Produksi Total (BPT)/Total Cost (TC) .............................. X-4

  10.2.1 Biaya Tetap/Fixed Cost (FC) ......................................... X-4

  10.2.2 Biaya Variabel/Variable Coat (VC) .............................. X-4

  10.3 Total Penjualan (Total Sales) ....................................................... X-5

  10.4 Bonus Perusahaan ........................................................................ X-5

  10.5 Perkiraan Rugi/Laba Usaha ......................................................... X-5

  10.6 Analisa Aspek Ekonomi .............................................................. X-5

  10.6.1 Profit Margin (PM) ........................................................ X-5

  10.6.2 Break Event Point .......................................................... X-6

  10.6.3 Return on Investment (ROI) ........................................... X-6

  10.6.4 Pay Out Time (POT) ...................................................... X-7

  10.6.5 Return On Network (RON) ............................................ X-7

  10.6.6 Internal Rate of Return (IRR) ........................................ X-8

  

BAB XI KESIMPULAN .................................................................................... XI-1

DAFTAR PUSTAKA .............................................................................................. xiv LAMPIRAN

DAFTAR TABEL

Tabel 4.3 Neraca Panas Pada Washer (W-01) ................................................. IV-2Tabel 5.8 Spesifikasi Screw Conveyer ............................................................. V-8Tabel 5.7 Spesifikasi Rotary Dryer .................................................................. V-6Tabel 5.6 Spesifikasi Belt Conveyor................................................................. V-5Tabel 5.5 Spesifikasi Jaket Pendingin .............................................................. V-3Tabel 5.4 Spesifikasi Pengaduk ........................................................................ V-3Tabel 5.3 Spesifikasi Reaktor ........................................................................... V-3Tabel 5.2 Spesifikasi Pompa Proses ................................................................. V-2Tabel 5.1 Spesifikasi Tangki Penyimpanan ..................................................... V-1Tabel 4.7 Neraca Panas Pada Rotary Dryer (RD-02) ...................................... IV-4Tabel 4.6 Neraca Panas Pada Crystallizer (CR-01) ........................................ IV-4Tabel 4.5 Neraca Panas Pada Heat Exchanger (HE-01) ................................. IV-3Tabel 4.4 Neraca Panas Pada Rotary Dryer (RD-01) ...................................... IV-3

  ... Hal

Tabel 1.1 Data Kebutuhan Akrilamida di Indonesia .......................................... I-2Tabel 4.1 Neraca Panas Pada Reaktor (R-01). ................................................ IV-1Tabel 3.9 Neraca Massa Pada Rotary Dryer (RD-02) ..................................... III-5Tabel 3.8 Neraca Massa Pada Crystallizer (CR-01)........................................ III-4Tabel 3.7 Neraca Massa Pada Rotary Dryer (RD-01) ..................................... III-4Tabel 3.6 Neraca Massa Pada Washer (W-01) ................................................ III-3Tabel 3.5 Neraca Massa Pada Centrifuge (CF-01) .......................................... III-3Tabel 3.4 Neraca Massa Pada Reaktor Netralisasi (R-03) .............................. III-2Tabel 3.3 Neraca Massa Pada Reaktor (R-02) ................................................ III-2Tabel 3.2 Neraca Massa Pada Reaktor (R-01). ............................................... III-1Tabel 3.1 Neraca Massa Pada Mixture Tank (MT-01). ................................... III-1Tabel 2.1 Data Kelarutan Akrilonitril dalam Air ............................................. II-5Tabel 1.2 Kapasitas Pabrik Akrilamida di Dunia ............................................... I-2Tabel 4.2 Neraca Panas Pada Reaktor Netralisasi (R-03) ............................... IV-2Tabel 6.1 Daftar penggunanan instrumentasi pada Pra – rancangan PabrikTabel 7.9 Perhitungan Tangki Utilitas 1 dan 2 ............................................ VII-23

  4 Tabel LB.4 Konstribusi Unsur dan gugus Untuk Estimasi Cp ......................... LB-3

  2 SO

  Tabel LA.1 Data Berat Molekul Bahan ............................................................. LA-1 Tabel LA.2 Neraca Massa pada Mixture Tank (MT-01) ................................... LA-3 Tabel LA.3 Neraca Massa pada Reaktor 1 (R-01) ............................................. LA-4 Tabel LA.4 Neraca Massa pada Reaktor 2 (R-02) ............................................. LA-6 Tabel LA.5 Neraca Massa pada Reaktor Netralisasi (R-03) .............................. LA-8 Tabel LA.6 Neraca Massa pada Centrifuge (CF-01) ....................................... LA-10 Tabel LA.7 Neraca Massa Pada Washer (W-01) ............................................. LA-11 Tabel LA.8 Neraca Massa Pada Rotary Dryer (RD-01) ................................. LA-13 Tabel LA.9 Neraca Massa Pada Crystallizer (CR-01)..................................... LA-16 Tabel LA.10 Neraca Massa Pada Rotary Dryer (RD-02) .................................. LA-17 Tabel LB.1 Kapasitas Panas Gas ...................................................................... LB-2 Tabel LB.2 Kapasitas Panas Cairan................................................................... LB-2 Tabel LB.3 Kapasitas Panas Cairan H

Tabel 9.3 Perincian Gaji Karyawan ................................................................. IX-9Tabel 9.2 Jumlah Karyawan dan Kualifikasinya ............................................. IX-7Tabel 9.1 Jadwal Kerja Karyawan Shift .......................................................... IX-7Tabel 8.1 Perincian Luas Tanah ................................................................... VIII-6Tabel 7.8 Perhitungan Tangki Pelarutan ..................................................... VII-21

  Akrilamida ....................................................................................... VI-2

Tabel 7.7 Perhitungan Pompa Utilitas ......................................................... VII-20Tabel 7.6 Baku Mutu Limbah Cair untuk Industri Akrilamida ................... VII-16Tabel 7.5 Perincian Kebutuhan Listrik untuk Utilitas ................................. VII-12Tabel 7.4 Kualitas Air Sungai ....................................................................... VII-4Tabel 7.3 Kebutuhan Air Proses untuk Kebutuhan ....................................... VII-4Tabel 7.2 Kebutuhan Air Pendingin .............................................................. VII-2Tabel 7.1 Kebutuhan Steam Pabrik ............................................................... VII-1Tabel 6.2 Penggunaan Alat Pelindung Diri ..................................................... VI-6

  98% .............................................. LB-3 Tabel LB.5 Kapasitas Panas Padatan pada T = 298,15 K ................................. LB-4 Tabel LB.6 Panas Reaksi Pembentukan Senyawa ............................................. LB-4

  Tabel LB.7 Panas Pembentukan Berdasarkan Gugus Fungsi (298,15 K) ......... LB-4 Tabel LB.8 Perhitungan Panas Masuk pada Reaktor (R-02) ............................ LB-6 Tabel LB.9 Perhitungan Panas Keluar pada Reaktor (R-02) ............................. LB-6 Tabel LB.10 Neraca Panas Pada Reaktor (R-01) ............................................... LB-8 Tabel LB.11 Perhitungan Panas Keluar pada Reaktor (R-01) ............................. LB-8 Tabel LB.12 Neraca Panas Pada Reaktor (R-01) ............................................. LB-10 Tabel LB.13 Perhitungan Panas Masuk pada Netralizer (R-03) ....................... LB-10 Tabel LB.14 Perhitungan Panas Keluar pada Netralizer (R-03) ....................... LB-11 Tabel LB.15 Neraca Panas Pada Netralizer (R-03) .......................................... LB-12 Tabel LB.16 Perhitungan Panas Masuk pada Centrifuge (CF-01) .................... LB-13 Tabel LB.17 Perhitungan Panas Keluar pada Centrifuge (CF-01) .................... LB-14 Tabel LB.18 Perhitungan Panas Masuk pada Washer (W-01) .......................... LB-15 Tabel LB.19 Perhitungan Panas Keluar pada Washer (W-01) .......................... LB-16 Tabel LB.20 Neraca Panas pada Washer (W-03) .............................................. LB-16 Tabel LB.21 Perhitungan Panas Keluar pada Rotary Dryer (RD-01) ............... LB-17 Tabel LB.22 Neraca Panas pada Rotary Dryer (RD-01) ................................... LB-19 Tabel LB.23 Neraca Panas Keluar pada Heat Exchanger (HE-01) ................... LB-19 Tabel LB.24 Neraca Panas pada Heat Exchanger (HE-01) .............................. LB-20 Tabel LB.25 Neraca Panas Keluar pada Crystallizer (CR-01) .......................... LB-21 Tabel LB.26 Neraca Panas pada Crystallizer (CR-01) ...................................... LB-22 Tabel LB.27 Perhitungan Panas Keluar pada Rotary Dryer (RD-02) ............... LB-23 Tabel LB.28 Neraca Panas pada Rotary Dryer (RD-02) ................................... LB-25 Tabel LC.1 Spesifikasi Tangki Penyimpanan ................................................... LC-3 Tabel LC.2 Spesifikasi Pompa Proses ............................................................... LC-6 Tabel LC.3 Spesifikasi Reaktor ....................................................................... LC-15 Tabel LC.4 Spesifikasi Pengaduk .................................................................... LC-15 Tabel LC.5 Spesifikasi Jaket Pendingin .......................................................... LC-16 Tabel LC.6 Spesifikasi Belt Conveyer ............................................................. LC-19 Tabel LC.7 Spesifikasi Rotary Dryer .............................................................. LC-24 Tabel LC.8 Spesifikasi Screw Conveyer ......................................................... LC-33 Tabel LD.1 Spesifikasi Pompa Utilitas .............................................................. LD-6 Tabel LD.2 Spesifikasi Tangki Pelarutan ........................................................ LD-11

  Tabel LD.3 Spesifikasi Tangki Utilitas ........................................................... LD-17 Tabel LE.1 Perincian Harga Bangunan, dan Sarana Lainnya ........................... LE-1 Tabel LE.2 Harga Indeks Marshall dan Swift ................................................... LE-3 Tabel LE.3 Estimasi Harga Peralatan Proses .................................................... LE-6 Tabel LE.4 Estimasi Harga Peralatan Utilitas dan Pengolahan Limbah ........... LE-8 Tabel LE.5 Biaya Sarana Transportasi ............................................................ LE-11 Tabel LE.6 Perincian Gaji Pegawai................................................................. LE-14 Tabel LE.7 Perincian Biaya Kas selama 3 bulan ............................................ LE-17 Tabel LE.8 Perincian Modal Kerja .................................................................. LE-18 Tabel LE.9 Perhitungan Biaya Depresiasi....................................................... LE-19 Tabel LE.10 Data Perhitungan BEP .................................................................. LE-26 Tabel LE.11 Data Perhitungan IRR................................................................... LE-28

DAFTAR GAMBAR

  Hal

Gambar 2.1 Struktur Kimia Akrilamida ............................................................. II-1Gambar 8.1 Peta Lokasi Pabrik Akrilamida ................................................... VIII-1Gambar 8.2 Tata Letak Pabrik Akrilamida ..................................................... VIII-5Gambar 9.1 Bagan Struktur Organisasi Perusahaan Pabrik Pembuatan

  Asam Stearat dari RBDPS ............................................................ IX-3 Gambar LD.1 Sketsa Sebagian Bar Screen .......................................................... LD-2 Gambar LE.1 Harga Peralatan untuk Tangki Penyimpanan (Storage) dan Tangki Pelarutan ..................................................................... LE-6 Gambar LE.4 Grafik BEP ................................................................................. LE-27