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
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
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 ringkasan-ringkasan 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,
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 merenung
kan kekurangan diri sendiri dan perbaikilah”
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.
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.
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
DAFTAR ISI
Halaman
Halaman Judul ... Halaman Pengesahan ... Intisari ... Pernyataan Keaslian Tugas Akhir ... Motto ... Persembahan ... Kata Pengantar ... Daftar Isi ... Daftar Tabel ... Daftar Gambar ...
i
BAB I PENDAHULUAN
1.1Latar Belakang Pendirian Pabrik ... 1.2Kapasitas Perancangan ... 1.3Pemilihan Lokasi Pabrik ... 1.4.1. Macam-Macam Proses ... 1.4.2. Kegunaan Produk ... 1.4.3. Sifat Fisika dan Kimia ...
1 BAB II DESKRIPSI PROSES
2.1.Spesifikasi Bahan Baku dan Produk
2.1.1. Spesifikasi bahan baku ... 2.1.2. Spesifikasi bahan pembantu ... 2.1.3. Spesifikasi produk ... 2.2.Konsep Proses
2.2.1. Konsep reaksi ... 2.2.2. Tinjauan kinetika ...
11 12 12
2.2.3. Tinjauan termodinamika ... 2.2.4. Langkah proses ... 2.3.Neraca Massa dan Neraca Panas
2.3.1. Neraca massa ... 2.3.2. Neraca panas ... 2.4.Tata Letak Pabrik dan Peralatan Proses
2.4.1. Tata letak pabrik ... 2.4.2. Tata letak peralatan ...
15 BAB III SPESIFIKASI ALAT PROSES
3.1.Absorber ... 3.2.Accumulator ... 3.3.Chiller ... 3.10. Kompresor ... 3.11. Menara Distilasi 01 ... 3.12. Menara Distilasi 02 ... 3.13. Pompa ... 3.14. Reaktor ... 3.15. Reboiler ... 3.16. Separator ... 3.17. Tangki Bahan Baku ... 3.18. Tangki Produk ... 3.19. Waste Heat Boiler
39 BAB IV UNIT PENDUKUNG PROSES (UTILITAS) DAN
4.1.1. Unit penyediaan air dan pengolahan air ... 4.1.2. Unit penyediaan steam ... 4.1.3. Unit penyediaan udara tekan ... 4.1.4. Unit penyediaan listrik... 4.1.5. Unit penyediaan bahan bakar... 4.1.6. Unit pengolahan limbah ... 4.2.Laboratorium ... 4.2.1. Program kerja laboratorium ... 4.2.2. Penanganan sampel ... 4.2.3. Prosedur analisa ... 4.3.Keselamatan dan kesehatan kerja ...
83 BAB V MANAJEMEN PERUSAHAAN
5.1.Bentuk Perusahaan ... 5.2.Struktur Organisasi ... 5.3.Tugas dan Wewenang ... 5.4.Pembagian Jam Kerja Karyawan ... 5.5.Penggolongan Jabatan, Jumlah Karyawan, dan Gaji ... 5.6.Kesejahteraan Karyawan ... 5.7.Manajemen Produksi ...
96 BAB VI ANALISA EKONOMI
6.1.Investasi Modal ... 6.2.Biaya Produksi ... 6.3.Pengeluaran Umum ... 6.4.Analisa Kelayakan ... 6.5.Perhitungan Ekonomi Teknik ...
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 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
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
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.
