PRA RANCANGAN PABRIK
PEMBUATAN ASETALDOL DARI ASETALDEHIDA
MENGGUNAKAN METODE ALHERITIERE DAN
GOBRON DENGAN KAPASITAS 30.000
TON/TAHUN
TUGAS AKHIR
Diajukan untuk Memenuhi Persyaratan
Ujian Sarjana Teknik Kimia
Oleh:
ANDRIANI DEWI
NIM : 080405030
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis ucapkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa karena atas rahmat dan anugerah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir yang berjudul Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Asetaldol dari Asetaldehida
Menggunakan Metode Alheritiere dan Gobron dengan Kapasitas 30.000 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. Bapak Dr. Ir. Taslim, M.Si sebagai Dosen Pembimbing I dan Dosen Penguji I yang telah membimbing dan memberikan masukan selama menyelesaikan tugas akhir ini. Terima kasih atas waktu, saran dan ide-ide, kesediaan, kesabaran dan perhatian yang diberikan selama proses pembimbingan skripsi ini.
2. Ibu Dr. Ir. Rosdanelli Hasibuan, MT sebagai Dosen Pembimbing II yang telah memberikan arahan dan bimbingan selama menyelesaikan tugas akhir ini.
3. Bapak Ir. Bambang Trisakti, MT sebagai Dosen Penguji II yang telah memberikan saran dan masukan bagi penulis dalam menyelesaikan tugas akhir ini.
4. Bapak Ir. Syahrul Fauzi Siregar, MT sebagai Dosen Penguji III yang telah memberikan saran dan masukan bagi penulis dalam menyelesaikan tugas akhir ini.
5. Bapak Dr. Ir. Irvan, M.Si selaku Ketua Departemen Teknik Kimia FT USU. 6. Ibu Ir. Renita Manurung, MT sebagai Koordinator Tugas Akhir Departemen
Teknik Kimia FT USU.
7. Dan yang paling istimewa Orang tua penulis yaitu Ibunda So Siang Ho dan Ayahanda Tho Hong Wie, yang tidak pernah lupa memberikan motivasi dan semangat kepada penulis.
9. Para pegawai administrasi Departemen Teknik Kimia yang telah memberikan bantuan kepada penulis selama mengenyam pendidikan di Deparetemen Teknik Kimia.
10.Saudara tercinta Yetty, Hendrik, Desi, Alvin, Robin, Hartono dan Wesley yang selalu mendoakan dan memberikan semangat.
11.Teman-teman stambuk „08 tanpa terkecuali. Thanks buat kebersamaan dan semangatnya.
12.Teman seperjuangan Lilies Pratiwi sebagai partner penulis dalam penyelesaian Tugas Akhir ini.
13.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 2012 Penulis,
INTI SARI
Asetaldol (C4H8O2) diperoleh melalui reaksi kondensasi aldol dari
Asetaldehida (CH3CHO) dengan menggunakan katalis basa berupa Natrium
Hidroksida (NaOH) di dalam reaktor mixed flow pada temperatur 45oC dan tekanan 2,7 atm.
Pabrik Asetaldol ini direncanakan akan berproduksi dengan kapasitas 30.000 ton/tahun (3787,879 kg/jam) dan beropersi selama 330 hari dalam setahun. Pabrik ini diharapkan dapat mengurangi ketergantungan Indonesia terhadap produk impor.
Lokasi pabrik yang direncanakan adalah di daerah Kawasan Industri Pancapuri, Cilegon, Banten, dengan luas tanah yang dibutuhkan sebesar 11.929 m2.
Tenaga kerja yang dibutuhkan untuk mengoperasikan pabrik sebanyak 200 orang. Bentuk badan usaha yang direncanakan adalah Perseroan Terbatas (PT) dan bentuk organisasinya adalah organisasi garis dan staf.
Hasil analisa terhadap aspek ekonomi pabrik Asetaldol, adalah: - Total modal investasi : Rp. 402.059.788.993,-
- Biaya produksi : Rp. 526.282.159.057,- - Hasil penjualan per tahun : Rp. 644.061.111.970,-
- Laba bersih : Rp. 84.376.841.867,-
- Profit Margin : 18,1955%
- Break even point (BEP) : 42,44 %
- Return of Investment : 20,9861 %
- Pay Out Time : 5 tahun
- Return of Network : 34,9769 %
- Internal Rate of Return : 33,4476 %
DAFTAR ISI
1.2 Perumusan Masalah ... I-2 1.3 Tujuan Pra Rancangan Pabrik ... I-2 1.4 Manfaat Pra Rancangan Pabrik ... I-3BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... II-1
2.1 Asetaldehida ... II-1 2.2 Asetaldol ... II-1 2.3 Sifat-sifat Bahan Baku ... II-2 2.3.1 Asetaldehida (C2H4O) ... II-2
2.3.2 Asam Sulfat (H2SO4) ... II-3
2.3.3 Natrium Hidroksida (NaOH) ... II-3 2.3.4 Air (H2O) ... II-3
2.4 Sifat-Sifat Bahan Produk... II-4 2.4.1 Asetaldol (C4H8O2) ... II-4
2.4.2 Natrium Sulfat (Na2SO4) ... II-4
2.5 Proses-Proses yang Tersedia untuk Pembuatan Asetaldol ... II-5 2.5.1 Metode Miller dan Hamond (1950) ... II-5 2.5.2 Metode Alheritiere dan Gobron (1955) ... II-5 2.6 Seleksi Proses ... II-6 2.7 Deskripsi Proses ... II-6
BAB III NERACA MASSA ... III-1
3.1 Rektor (R-101) ... III-1 3.2 Mixer I (M-101) ... III-1 3.3 Netralizer (R-102) ... III-2 3.4 Mixer II (M-102) ... III-2 3.5 Crystallizer (CR-101)... III-3 3.6 Spray Dryer (D-101) ... III-3
5.9 Netralizer (R-102) ... V-6 5.10 Heater (HE-101) ... V-6 5.11 Heater (HE-102) ... V-7 5.12 Heater (HE-103) ... V-7 5.13 Heater (HE-104) ... V-7 5.14 Crystallizer (CR-101)... V-8 5.15 Spray Dryer (D-101) ... V-8 5.16 Flash Drum I (FD-101) ... V-9 5.17 Flash Drum II (FD-102)... V-9 5.18 Cooler (CL-101) ... V-10 5.19 Kompresor (C-101) ... V-10 5.20 Pompa (P-101) ... V-10 5.28 Kolom Adsorpsi (AD-101) ... V-13
BAB VI INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA ... VI-1
6.1 Instrumentasi ... VI-1 6.1.1 Tujuan Pengendalian ... VI-2 6.1.2 Jenis-Jenis Pengendalian dan Alat Pengendali... VI-2 6.2 Keselamatan Kerja ... VI-10 6.3 Keselamatan Kerja pada Pabrik Pembuatan Asetaldol ... VI-11
BAB VII UTILITAS ... VII-1
7.2.4 Filtrasi... VII-7 7.2.5 Demineralisasi ... VII-8 7.2.6 Deaerator ... VII-12 7.3 Kebutuhan Bahan Kimia ... VII-12 7.4 Kebutuhan Lisrtik... VII-12 7.5 Kebutuhan Bahan Bakar ... VII-13 7.6 Unit Pengolahan Limbah... VII-14 7.6.1 Bak Penampungan ... VII-15 7.6.2 Bak Pengendapan ... VII-16 7.6.3 Bak Penetralan... VII-16 7.6.4 Pengolahan Limbah dengan Activated Sludge (Lumpur Aktif) ... ... VII-17 7.6.5 Tangki Sedimentasi ... VII-20 7.7 Spesifikasi Peralatan Pengolahan Limbah ... VII-14 7.7.1 Bak Penampungan (BP) ... VII-21 7.7.2 Bak Pengendapan Awal (BPA) ... VII-21 7.7.3 Bak Netralisasi (BN) ... VII-21 7.7.4 Tangki Sedimentasi ... VII-22 7.7.5 Pompa 01 (PL-01) ... VII-22 7.8 Spesifikasi Peralatan Utilitas... VII-23 7.8.1 Screening (SC) ... VII-23 7.8.2 Pompa Screening (PU-01) ... VII-23 7.8.3 Bak Pengendapan 01 (BP-01) ... VII-24 7.8.4 Tangki Pelarutan Alum [Al2(SO4)3] (TP-01) ... VII-24
7.8.5 Tangki Pelarutan Soda Abu (Na2CO3) (TP-02) ... VII-25
7.8.13 Tangki Pelarutan NaOH (TP-04) ... VII-28 7.8.14 Penukar Anion (Anion Exchanger) 01 (AE-01) ... VII-29 7.8.15 Deaerator (DE) ... VII-29 7.8.16 Ketel Uap (KU) ... VII-30 7.8.17 Desuperheater (DU-01) ... VII-30 7.8.18 Tangki Bahan Bakar 01 (TB-01) ... VII-30 7.8.19 Tangki Utilitas 03 (TU-03) ... VII-31 7.8.20 Tangki Pelarutan Kaporit [Ca(ClO)2] (TP-05) ... VII-31
7.8.21 Menara Pendingin Air (Water Cooling Tower) 01 ... VII-32
BAB VIII LOKASI DAN TATA LETAK PABRIK ... VIII-1
8.1 Lokasi pabrik ... VIII-1 8.2 Tata Letak Pabrik ... VIII-5 8.3 Perincian Luas Tanah ... VIII-6
BAB IX ORGANISASI DAN MANAJEMEN PERUSAHAAN ... IX-1
BAB X ANALISA EKONOMI ... X-1
10.1 Modal Investasi ... X-1 10.1.1 Modal Investasi Tetap (MIT)/Fixed Capital Investment (FCI) .... ... X-1 10.1.2 Modal Kerja/Working Capital (WC)... X-3 10.1.3 Biaya Produksi Total (BPT)/Total Cost (TC) ... X-4 10.1.3.1 Biaya Tetap/Fixed Cost (FC) ... X-4 10.1.3.2 Biaya Variabel/Variable Cost (VC) ... X-5 10.2 Total Penjualan (Total Sales) ... X-5 10.3 Bonus Perusahaan ... X-5 10.4 Perkiraan Rugi/Laba Usaha... X-5 10.5 Analisa Aspek Ekonomi ... X-6 10.5.1 Profit Margin (PM) ... X-6 10.5.2 Break Even Point (BEP) ... X-6 10.5.3 Return on Investment (ROI) ... X-7 10.5.4 Pay Out Time (POT) ... X-7 10.5.5 Return on Network (RON) ... X-8 10.5.6 Internal Rate of Return (IRR) ... X-8
DAFTAR TABEL
Tabel 1.1 Impor Asetaldol di Indonesia ... I-2 Tabel 1.2 Impor Asetaldol Beberapa Negara Regional Asia ... I-2 Tabel 3.1 Neraca Massa Reaktor (R-101) ... III-1 Tabel 3.2 Neraca Massa Mixer I (M-101) ... III-1 Tabel 3.3 Neraca Massa Netralizer (R-102) ... III-2 Tabel 3.4 Neraca Massa Mixer II (M-102) ... III-2 Tabel 3.5 Neraca Massa Crystallizer (CR-101) ... III-3 Tabel 3.6 Neraca Massa Spray Dryer (D-101) ... III-3 Tabel 4.4 Neraca Panas pada Reaktor (R-101) ... IV-2 Tabel 4.5 Neraca Panas pada Mixer II (M-102) ... IV-2 Tabel 4.6 Neraca Panas pada Netralizer (R-102)... IV-2 Tabel 4.7 Neraca Panas pada Crystallizer (CR-101) ... IV-3 Tabel 4.8 Neraca Panas pada Spray Dryer (D-101) ... IV-3 Tabel 4.9 Neraca Panas pada Heater III (HE-103) ... IV-3 Tabel 4.10 Neraca Panas pada Flash Drum I (FD-101)... IV-4 Tabel 4.11 Neraca Panas pada Heater IV (HE-104) ... IV-4 Tabel 4.12 Neraca Panas pada Flash Drum II (FD-102) ... IV-4 Tabel 4.13 Neraca Panas pada Cooler (CL-101) ... IV-5 Tabel 6.1 Daftar Instrumentasi pada Pra Rancangan Pabrik Pembuatan
Tabel 7.5 Perincian Kebutuhan Listrik ... VII-12 Tabel 7.6 Spesifikasi Pompa Pengolahan Limbah ... VII-24 Tabel 7.7 Spesifikasi Pompa Utilitas ... VII-25 Tabel 8.1 Perincian Luas Tanah ... VIII-6 Tabel 9.1 Jadwal Kerja Karyawan Shift ... IX-14 Tabel 9.2 Jumlah Karyawan dan Kualifikasinya ... IX-15 Tabel 9.3 Perincian Gaji Karyawan ... IX-16 Tabel LA-1 Data Komponen ... LA-2 Tabel LA-2 Komponen-Komponen yang Masuk dan Keluar Reaktor (R-101) .. LA-5 Tabel LA-3 Komponen-Komponen yang Masuk dan Keluar Mixer I (M-101)
... LA-6 Tabel LA-4 Komponen-Komponen yang Masuk dan Keluar Netralizer (R-102)
... LA-8 Tabel LA-5 Komponen-Komponen yang Masuk dan Keluar Mixer II (M-102)
... LA-10 Tabel LA-6 Komponen-Komponen yang Masuk dan Keluar Crystallizer (CR-101)
... LA-11 Tabel LA-7 Komponen-Komponen yang Masuk dan Keluar Spray Dryer (D-101)
... LA-13 Tabel LA-8 Komponen-Komponen yang Masuk dan Keluar Flash Drum I (FD-101) ... LA-14 Tabel LA-9 Komponen-Komponen yang Masuk dan Keluar Flash Drum II(FD-102)
... LA-16 Tabel LB-1 Data Kapasitas Panas Komponen (CpX,T = a + bT + cT2 + dT3 + eT4)
(J/mol.K) ... LB-1 Tabel LB-2 Nilai Elemen Atom pada Perhitungan Cp dengan Metode Hurst and
Harrison ... LB-2 Tabel LB-3 Nilai Gugus pada Perhitungan Cpdengan metode Missenard ... LB-2 Tabel LB-4 Kapasitas Panas NaOH Berdasarkan % Mol pada 20oC ... LB-3 Tabel LB-5 Kapasitas Panas H2SO4 Berdasarkan % Mol pada 20oC ... LB-3
Tabel LB-8 Perhitungan Panas Masuk Mixer I (M-101) ... LB-5 Tabel LB-9 Perhitungan Panas Masuk Heater I (HE-101) ... LB-6 Tabel LB-10 Perhitungan Panas Keluar Heater I (HE-101) ... LB-6 Tabel LB-11 Perhitungan Panas Masuk Heater II (HE-102)... LB-7 Tabel LB-12 Perhitungan Panas Keluar Heater II (HE-102)... LB-7 Tabel LB-13 Perhitungan Panas Masuk Reaktor (R-101) ... LB-9 Tabel LB-14 Perhitungan Panas Keluar Reaktor (R-101) ... LB-9 Tabel LB-15 Perhitungan Panas Masuk Mixer II (M-102) ... LB-10 Tabel LB-16 Perhitungan Panas Masuk Netralizer (R-102) ... LB-11 Tabel LB-17 Perhitungan Panas Masuk Crystallizer (CR-101) ... LB-13 Tabel LB-18 Perhitungan Panas Keluar Crystallizer (CR-101) ... LB-13 Tabel LB-19 Perhitungan Panas Masuk Spray Dryer (D-101) ... LB-14 Tabel LB-20 Perhitungan Panas Masuk Spray Dryer (D-101) ... LB-15 Tabel LB-21 Neraca Massa Masuk dan Keluar F lash Drum I (FD-101) ... LB-16 Tabel LB-22 Data Tekanan Uap Senyawa, ln P = C1 + C2/T + C3 ln T + C4 TC5
... LB-16 Tabel LB-23 Tabulasi Trial 1 Suhu Flash Drum I (FD-101)... LB-17 Tabel LB-24 Tabulasi Trial 2 Suhu Flash Drum I (FD-101)... LB-18 Tabel LB-25 Perhitungan Panas Masuk Heater III (HE-103) ... LB-18 Tabel LB-26 Perhitungan Panas Keluar Heater III (HE-103) ... LB-19 Tabel LB-27 Perhitungan Panas Masuk Flash Drum I (FD-101) ... LB-20 Tabel LB-28 Perhitungan Panas Keluar Flash Drum I (FD-101) ... LB-20 Tabel LB-29 Neraca Massa Masuk dan Keluar F lash Drum II (FD-102) ... LB-20 Tabel LB-30 Data Tekanan Uap Senyawa, ln P = C1 + C2/T + C3 ln T + C4 TC5
Tabel LB-38 Perhitungan Panas Keluar Cooler II (CL-101) ... LB-25
Tabel LC-1 Komposisi Bahan pada Tangki Penyimpanan Asetaldehida (T-101) ... LC-1 Tabel LC-2 Komposisi Bahan pada Tangki Penyimpanan Asam Sulfat (T-102) ... LC-4 Tabel LC-3 Komposisi Bahan pada Tangki Penyimpanan Asetaldol (T-103)
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Rumus Bangun Asetaldol ... II-1 Gambar 6.1 Instrumentasi pada Tangki Penyimpanan ... VI-6 Gambar 6.2 Instrumentasi pada Mixer ... VI-7 Gambar 6.3 Instrumentasi pada Pompa ... VI-7 Gambar 6.4 Instrumentasi pada Heater/Cooler ... VI-7 Gambar 6.5 Instrumentasi pada Reaktor ... VI-8 Gambar 6.6 Instrumentasi pada Crystallizer ... VI-8 Gambar 6.7 Instrumentasi pada Dryer ... VI-9 Gambar 6.8 Instrumentasi pada Flash Drum ... VI-9 Gambar 6.9 Instrumentasi pada Compressor ... VI-10 Gambar 8.1 Tata Letak Pabrik Asetaldol ... VIII-7 Gambar 9.1 Bagan Struktur Organisasi Perusahaan – Pabrik Pembuatan
Asetaldol dari Asetaldehida ... IX-20 Gambar LA.1 Diagram Alir Proses ... LA-1 Gambar LC.1 Pengaduk dalam Pencampur ... LA-14 Gambar LC.2 Pengaduk dalam Pencampur ... LA-18 Gambar LC.3 Pengaduk dalam Reaktor... LA-24 Gambar LC.4 Pengaduk dalam Netralizer ... LA-29 Gambar LE.1 Hasil Regresi Koefisien Harga Indeks Marshall dan Swift ... LE-10 Gambar LE.2 Grafik Break Event Point (BEP) Pabrik Asetaldol dari
DAFTAR LAMPIRAN
LAMPIRAN A PERHITUNGAN NERACA MASSA ... LA-1 LAMPIRAN B PERHITUNGAN NERACA PANAS ... LB-1 LAMPIRAN C PERHITUNGAN SPESIFIKASI ALAT ... LC-1 LAMPIRAN D PERHITUNGAN UTILITAS DAN
