JULIKA SITINJAK

Transkripsi

1 PRA RANCANGAN PABRIK PEMBUATAN AKRILAMIDA DARI AKRILONITRIL DENGAN PROSES ASAM SULFAT DENGAN KAPASITAS TON/TAHUN TUGAS AKHIR Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan Ujian Sarjana Teknik Kimia Oleh : JULIKA SITINJAK DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2014

2

3 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 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. Ibu Dr. Ir. Fatimah, MT sebagai Dosen Penguji yang telah menguji dan memberikan masukan selama menyelesaikan tugas akhir ini. 4. Ibu Farida Hanum, ST, MT sebagai Dosen Penguji yang telah menguji dan memberikan masukan selama menyelesaikan tugas akhir ini. 5. Seluruh Dosen Pengajar Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara yang telah memberikan ilmu kepada penulis selama menjalani studi. 6. Para pegawai administrasi Departemen Teknik Kimia yang telah memberikan bantuan kepada penulis selama mengenyam pendidikan di Deparetemen Teknik Kimia. 7. Teristimewa orang tua penulis yang tidak pernah lupa memberikan motivasi dan semangat kepada penulis yaitu, M. Sitinjak dan M. Siagian beserta abang - abang, kakak kakak serta adik penulis yang telah memberi semangat. 8. Spesial untuk seseorang yang telah mendukung penulis untuk tetap semangat, tegar dan tidak boleh berputus asa dalam menyelesaikan skripsi ini yaitu, Marahtua Tolopan Sianturi. i

4 9. Teman-teman stambuk 09, 10 dan 11 tanpa terkecuali. Terimakasih buat kebersamaan dan semangatnya. 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, Februari 2014 Penulis, Julika Sitinjak ii

5 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 ton/tahun dengan masa kerja 330 hari dalam satu tahun. Lokasi pabrik direncanakan di jalur Arteri Kaliwungu, kabupaten Kendal, Jawa Tengah dengan luas areal m 2. Tenaga kerja yang dibutuhkan 187 orang dengan bentuk badan usaha Perseroan Terbatas (PT) yang dipimpin oleh seorang General Manager dengan struktur organisasi sistem garis dan fungsional. Hasil analisa ekonomi pabrik pembuatan akrilamida ini adalah sebagai berikut: Modal Investasi : Rp ,- Biaya Produksi : Rp ,- Hasil Penjualan : Rp ,- Laba Bersih : Rp ,- Profit Margin : 35,49 % Break Event Point : 25,58 % Return of Investment : 39,79 % Return on Network : 66,31 % Pay Out Time : 2,51 tahun Internal Rate of Return : 51,23 Dari hasil analisa aspek ekonomi dapat disimpulkan bahwa Pabrik Pembuatan Akrilamida dari Akrilonitril dengan Proses Sulfat ini layak untuk didirikan. iii

6 DAFTAR ISI Hal KATA PENGANTAR... i INTISARI... iii DAFTAR ISI... iv DAFTAR TABEL... ix DAFTAR GAMBAR... xiii DAFTAR LAMPIRAN... xiv BAB I PENDAHULUAN... I Latar Belakang... I Perumusan Masalah... I Tujuan dan Manfaat Pra Rancangan Pabrik... I-4 BAB II TINJAUAN PUSTAKA DAN DESKRIPSI PROSES... II Akrilamida... II Bahan Baku Pembuatan Akrilamida... II Akrilonitril... II Asam Sulfat... II Kegunaan Akrilamida... II Sifat Sifat Bahan Baku dan Produk... II Akrilonitril... II Asam Sulfat... II Air... II Ammonia... II Akrilamida... II Ammonium Sulfat... II Proses Pembuatan Akrilamida... II Seleksi Proses... II Deskripsi Proses... II-11 iv

7 BAB III NERACA MASSA...III Neraca Massa Pada Mixture Tank (MT-01)... III Neraca Massa Pada Reaktor 1 (R 01)... III Neraca Massa Pada Reaktor 2 (R 02)... III Neraca Massa Pada Reaktor Netralisasi (R 03)... III Neraca Massa Pada Centrifuge (CF-01)... III Neraca Massa Pada Washer (W-01)... III Neraca Massa Pada Rotary Dryer (RD-01)... III Neraca Massa Pada Crystalizer (CR-01)... III Neraca Massa Pada Filter Press (FP-01)... III Neraca Massa Pada Rotary Dryer (RD-02)... III-5 BAB IV NERACA PANAS... IV Neraca Panas Pada Reaktor (R-01)... IV Neraca Panas Pada Reaktor Netralisasi (R-03)... IV Neraca Panas Pada Washer (W-01)... IV Neraca Panas Pada Rotary Dryer (RD-01)... IV Neraca Panas Pada Heat Exchanger (HE-01)... IV Neraca Panas Pada Crystalizer (CR-01)... IV Neraca Panas Pada Rotary Dryer (RD-02)... IV-4 BAB V SPESIFIKASI PERALATAN... V Tangki Penyimpanan... V Pompa... V Reaktor... V Centrifuge... V Belt Conveyer... V Elevator... V Washer... V Rotary Dryer... V Cyclon... V Heat exchanger... V-7 v

8 5.11 Crystallizer... V Filter Press... V Screw Conveyer... V Blower... V Air Heater... V-9 BAB VI INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA... VI Instrumentasi... VI Keselamatan Kerja Pada Pabrik Akrilamida... VI Pencegahan Terhadap Kebakaran dan Peledakan... VI Peralatan Perlindungan Diri... VI Keselamatan Kerja Terhadap Listrik... VI Pencegahan Terhadap Gangguan Kesehatan... VI Pencegahan Terhadap Bahaya Mekanis... VI-12 BAB VII UTILITAS... VII Kebutuhan Steam... VII Kebutuhan Air... VII Screening... VII Sedimentasi... VII Klarifikasi... VII Filtrasi... VII Demineralisasi... VII Dearator... VII Kebutuhan Bahan Kimia... VII Kebutuhan Listrik... VII Kebutuhan Bahan Bakar... VII Unit Pengolahan Limbah... VII Bak Penampungan... VII Spesifikasi Peralatan Pengolahan Air... VII Screening... VII Pompa Screening... VII-17 vi

9 7.7.3 Sedimentasi... VII Tangki Pelarutan Alum... VII Clarifier... VII Sand Filter... VII Tangki Utilitas I... VII Cation Exchanger... VII Anion Exchanger... VII Menara Pendingin Air... VII Deaerator... VII Ketel Uap... VII-23 BAB VIII LOKASI DAN TATA LETAK PABRIK... VIII Lokasi Pabrik... VIII Tata Letak Pabrik... VIII Perincian Luas Tanah... VIII-6 BAB IX ORGANISASI DAN MANAJEMEN PERUSAHAAN... IX Bentuk Hukum Badan Usaha... IX Manajemen Perusahaan... IX Organisasi Perusahaan... IX Uraian Tugas, Wewenang dan Tanggung Jawab... IX Sistem Kerja... IX Jumlah Karyawan dan Tingkat Pendidikan... IX Sistem Penggajian... IX Kesejahteraan karyawan... IX-10 BAB X ANALISA EKONOMI... X Modal Investasi... X Modal Investasi Tetap/Fixed Capital Investment... X Modal Kerja/Working Capital... X Biaya Produksi Total (BPT)/Total Cost (TC)... X Biaya Tetap/Fixed Cost (FC)... X-4 vii

10 Biaya Variabel/Variable Coat (VC)... X Total Penjualan (Total Sales)... X Bonus Perusahaan... X Perkiraan Rugi/Laba Usaha... X Analisa Aspek Ekonomi... X Profit Margin (PM)... X Break Event Point... X Return on Investment (ROI)... X Pay Out Time (POT)... X Return On Network (RON)... X Internal Rate of Return (IRR)... X-8 BAB XI KESIMPULAN... XI-1 DAFTAR PUSTAKA... xv LAMPIRAN viii

11 DAFTAR TABEL... Hal Tabel 1.1 Data Kebutuhan Akrilamida di Indonesia... I-2 Tabel 1.2 Kapasitas Pabrik Akrilamida di Dunia... I-3 Tabel 2.1 Data Kelarutan Akrilonitril dalam Air... II-5 Tabel 2.2 Dasar Pertimbangan Pemilihan Proses... II-11 Tabel 3.1 Neraca Massa Pada Mixture Tank (MT-01)... III-1 Tabel 3.2 Neraca Massa Pada Reaktor 1 (R-01)... III-1 Tabel 3.3 Neraca Massa Pada Reaktor 2 (R-02)... III-2 Tabel 3.4 Neraca Massa Pada Reaktor Netralisasi (R-03)... III-2 Tabel 3.5 Neraca Panas Pada Centrifuge (CF-01)... III-3 Tabel 3.6 Neraca Panas Pada Washer (W-01)... III-3 Tabel 3.7 Neraca Panas Pada Rotary Dryer (RD-01)... III-4 Tabel 3.8 Neraca Panas Pada Crystallizer (CR-01)... III-4 Tabel 3.9 Neraca Panas Pada Filter Press (FP-02)... III-5 Tabel 3.10 Neraca Panas Pada Rotary Dryer (RD-02)... III-5 Tabel 4.1 Neraca Panas Pada Reaktor (R-01)... IV-1 Tabel 4.2 Neraca Panas Pada Reaktor Netralisasi (R-03)... IV-2 Tabel 4.3 Neraca Panas Pada Washer (W-01)... IV-2 Tabel 4.4 Neraca Panas Pada Rotary Dryer (RD-01)... IV-3 Tabel 4.5 Neraca Panas Pada Heat Exchanger (HE-01)... IV-3 Tabel 4.6 Neraca Panas Pada Crystallizer (CR-01)... IV-4 Tabel 4.7 Neraca Panas Pada Rotary Dryer (RD-02)... IV-4 Tabel 5.1 Spesifikasi Tangki Penyimpanan... V-1 Tabel 5.2 Spesifikasi Pompa Proses... V-2 Tabel 5.3 Spesifikasi Reaktor... V-3 Tabel 5.4 Spesifikasi Pengaduk... V-3 Tabel 5.5 Spesifikasi Jaket Pendingin... V-3 Tabel 5.6 Spesifikasi Belt Conveyor... V-5 Tabel 5.7 Spesifikasi Elevator... V-5 Tabel 5.8 Spesifikasi Rotary Dryer... V-6 Tabel 5.9 Spesifikasi Screw Conveyer... V-9 ix

12 Tabel 6.1 Daftar penggunanan instrumentasi... VI-2 Tabel 6.2 Penggunaan Alat Pelindung Diri... VI-6 Tabel 7.1 Kebutuhan Steam Pabrik... VII-1 Tabel 7.2 Kebutuhan Air Pendingin... VII-2 Tabel 7.3 Kebutuhan Air Proses untuk Kebutuhan... VII-4 Tabel 7.4 Kualitas Air Sungai... VII-4 Tabel 7.5 Perincian Kebutuhan Listrik untuk Utilitas... VII-12 Tabel 7.6 Perhitungan Pompa Utilitas... VII-18 Tabel 7.7 Perhitungan Tangki Pelarutan... VII-19 Tabel 7.8 Perhitungan Tangki Utilitas 1 dan 2... VII-21 Tabel 8.1 Perincian Luas Tanah... VIII-6 Tabel 9.1 Jadwal Kerja Karyawan Shift... IX-7 Tabel 9.2 Jumlah Karyawan dan Kualifikasinya... IX-7 Tabel 9.3 Perincian Gaji Karyawan... IX-9 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-12 Tabel LA.9 Neraca Massa Pada Crystallizer (CR-01)... LA-15 Tabel LA.10 Neraca Massa Pada Filter Press (FP-01)... LA-17 Tabel LA.11 Neraca Massa Pada Rotary Dryer (RD-02)... LA-18 Tabel LB.1 Kapasitas Panas Gas... LB-2 Tabel LB.2 Kapasitas Panas Cairan... LB-2 Tabel LB.3 Kapasitas Panas Cairan H 2 SO 4 98%... LB-3 Tabel LB.4 Konstribusi Unsur dan gugus Untuk Estimasi Cp... LB-3 Tabel LB.5 Kapasitas Panas Padatan pada T = 298,15 K... LB-3 Tabel LB.6 Panas Reaksi Pembentukan Senyawa... LB-4 Tabel LB.7 Panas Pembentukan Berdasarkan Gugus Fungsi (298,15 K)... LB-4 x

13 Tabel LB.8 Perhitungan Panas Masuk pada Reaktor (R-01)... LB-5 Tabel LB.9 Perhitungan Panas Keluar pada Reaktor (R-01)... LB-6 Tabel LB.10 Neraca Panas Pada Reaktor (R-01)... LB-7 Tabel LB.11 Perhitungan Panas Keluar pada Reaktor (R-02)... LB-8 Tabel LB.12 Neraca Panas Pada Reaktor (R-02)... LB-9 Tabel LB.13 Perhitungan Panas Masuk pada Netralizer (R-03)... LB-10 Tabel LB.14 Perhitungan Panas Keluar pada Netralizer (R-03)... LB-10 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-13 Tabel LB.18 Perhitungan Panas Masuk pada Washer (W-01)... LB-14 Tabel LB.19 Perhitungan Panas Keluar pada Washer (W-01)... LB-15 Tabel LB.20 Neraca Panas pada Washer (W-03)... LB-15 Tabel LB.21 Perhitungan Panas Keluar pada Rotary Dryer (RD-01)... LB-16 Tabel LB.22 Neraca Panas pada Rotary Dryer (RD-01)... LB-18 Tabel LB.23 Neraca Panas Keluar pada Heat Exchanger (HE-01)... LB-18 Tabel LB.24 Neraca Panas pada Heat Exchanger (HE-01)... LB-19 Tabel LB.25 Neraca Panas Keluar pada Crystallizer (CR-01)... LB-20 Tabel LB.26 Neraca Panas pada Crystallizer (CR-01)... LB-21 Tabel LB.27 Perhitungan Panas Masuk pada Filter Press (FP-01)... LB-22 Tabel LB.28 Perhitungan Panas Keluar pada Filter Press (FP-01)... LB-22 Tabel LB.29 Perhitungan Panas Keluar pada Rotary Dryer (RD-02)... LB-23 Tabel LB.30 Neraca Panas pada Rotary Dryer (RD-02)... LB-25 Tabel LC.1 Spesifikasi Tangki Penyimpanan... LC-4 Tabel LC.2 Spesifikasi Pompa Proses... LC-7 Tabel LC.3 Spesifikasi Reaktor... LC-11 Tabel LC.4 Spesifikasi Pengaduk... LC-11 Tabel LC.5 Spesifikasi Jaket Pendingin... LC-13 Tabel LC.6 Spesifikasi Belt Conveyer... LC-16 Tabel LC.7 Spesifikasi Rotary Dryer... LC-21 Tabel LC.8 Spesifikasi Screw Conveyer... LC-32 Tabel LD.1 Spesifikasi Pompa Utilitas... LD-6 xi

14 Tabel LD.2 Tabel LD.3 Tabel LE.1 Tabel LE.2 Tabel LE.3 Tabel LE.4 Tabel LE.5 Tabel LE.6 Tabel LE.7 Tabel LE.8 Tabel LE.9 Spesifikasi Tangki Pelarutan... LD-12 Spesifikasi Tangki Utilitas... LD-18 Perincian Harga Bangunan, dan Sarana Lainnya... LE-1 Estimasi Harga Peralatan Proses... LE-3 Estimasi Harga Peralatan Utilitas dan Pengolahan Limbah... LE-4 Biaya Sarana Transportasi... LE-7 Perincian Gaji Pegawai... LE-10 Perincian Biaya Kas selama 3 bulan... LE-12 Perincian Modal Kerja... LE-13 Perhitungan Biaya Depresiasi... LE-15 Data Perhitungan BEP... LE-21 xii

15 DAFTAR GAMBAR... Hal Gambar 2.1 Struktur Kimia Akrilamida... II-1 Gambar 8.1 Peta Lokasi Pabrik Akrilamida... VIII-1 Gambar 8.2 Tata Letak Pabrik Akrilamida... VIII-5 Gambar 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 Grafik BEP... LE-22 xiii

16 DAFTAR LAMPIRAN... Hal LAMPIRAN A PERHITUNGAN NERACA MASSA... LA-1 LAMPIRAN B PERHITUNGAN NERACA PANAS... LB-1 LAMPIRAN C PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN... LC-1 LAMPIRAN D PERHITUNGAN SPESIFIKASI ALAT UTILITAS... LD-1 LAMPIRAN E PERHITUNGAN ASPEK EKONOMI... LE-1 LAMPIRAN F PERATURAN PAJAK PENGHASILAN... LF-1 xiv