LAPORAN TUGAS AKHIR PRARANCANGAN PABRIK MONONITROTOLUENA DARI TOLUENA DAN ASAM CAMPURAN DENGAN PROSES KONTINYU KAPASITAS 35.

Transkripsi

1 LAPORAN TUGAS AKHIR PRARANCANGAN PABRIK MONONITROTOLUENA DARI TOLUENA DAN ASAM CAMPURAN DENGAN PROSES KONTINYU KAPASITAS TON PER TAHUN Oleh: ADIN NOVITASANI D Dosen pembimbing: 1. Ir. Herry Purnama, MT, Ph.D 2. Malik Musthofa, ST, M.Sc JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA SURAKARTA 2011 i

2 UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA FAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK KIMIA Nama : Adin Novitasani NIM : D Judul TPP : Prarancangan Pabrik Mononitrotoluena dari Toluena dan Asam Campuran dengan Proses Kontinyu Kapasitas Ton/Tahun Dosen Pembimbing : 1. Ir. Herry Purnama, M.T., Ph.D 2. Malik Musthofa, S.T., MS.c Surakarta, Juli 2011 Menyetujui, Dosen pembimbing I Dosen pembimbing II Ir. Herry Purnama, M.T., Ph.D NIK.664 Malik Musthofa, S.T., MS.c NIK: 990 Mengetahui, An. Dekan Fakultas Teknik Ketua Jurusan Teknik Kimia Ir. Agus Riyanto, M.T. NIK.483 Ir. H. Haryanto, AR, M.S. NIK: ii

3 PERNYATAAN ORIGINALITAS Dengan ini, saya menyatakan bahwa dalam karya ilmiah ini, tidak ada plagiatisme dari karya ilmiah sebelumnya yang telah dipublikasikan untuk memperoleh gelar sarjana dari sebuah universitas, atau ada pendapat maupun karya yang telah ditulis atau dipublikasikan atau orang lain, kecuali yang disebut dalam naskah dan disebutkan dalam review literatur dan daftar pustaka. Oleh karena itu, jika kemudian terbukti bahwa ada beberapa pernyataan tidak benar dalam kesaksian ini, saya bersedia bertanggung jawab sepenuhnya. Surakarta, Juli 2011 Adin Novitasani iii

4 ABSTRAKSI Perancangan Pabrik Mononitrotoluena (MNT) dengan bahan baku toluena dan asam campuran dengan menggunakan asam sulfat sebagai katalisnya ini direncanakan beroperasi selama 330 hari/tahun. Pabrik dengan luas area sebesar m 2 ini direncanakan dibangun pada tahun 2015 di lokasi industri Cilacap, Propinsi Jawa Tengah yang berdekatan dengan Pertamina UP. IV Cilacap dan PT Multi Nitrotama Kimia di Cikampek sebagai penyedia bahan baku utama. Pabrik ini beroperasi dengan kapasitas ton/tahun, dengan pertimbangan dapat memenuhi kebutuhan dalam negeri dan mengurangi ketergantungan impor. Proses pembuatan MNT berlangsung pada fase cair dengan menggunakan reaktor CSTR (Continuous Stirred Tank Reactor) dengan kondisi tekanan pada 1atm dan suhu 50 0 C. Reaksi berlangsung secara eksotermis, irreversible, dan non adiabatis. Untuk menunjang proses produksi, maka didirikan unit pendukung yaitu unit penyediaan air sebesar kg/jam., Kebutuhan listrik diperoleh dari PLN dan dua buah generator set sebesar 750 kw sebagai cadangan, bahan bakar sebanyak 4,644 m 3 /jam. Dari analisa ekonomi yang dilakukan terhadap pabrik ini dengan modal tetap Rp ,80 dan modal kerja Rp ,51. Dari analisis ekonomi terhadap pabrik ini menunjukkan keuntungan sebelum pajak Rp ,41 pertahun, setelah dipotong pajak 30% keuntungan mencapai Rp ,78 pertahun. Return On Investment (ROI) sebelum pajak 34,68 % dan setelah pajak 24,28 %. Pay Out Time (POT) sebelum pajak adalah 2,2 tahun dan setelah pajak 2,9 tahun. Break Even Point (BEP) sebesar 42,71 % dan Shut Down Point (SDP) sebesar 19,73 %. Dari data anlisis kelayakan diatas disimpulkan, pabrik ini menguntungkan dan layak didirikan. iii

5 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 Muhammad SAW, keluarga, sahabat dan seluruh pengikutnya. Judul Tugas Akhir ini adalah Prarancangan Pabrik Mononitrotoluena dari Toluena dan Asam Campuran dengan Proses Kontinyu Kapasitas Ton/Tahun. 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. 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 H. Haryanto AR, MS selaku ketua Jurusan Teknik kimia, Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah Surakarta. 2. Ibu Akida Mulyaningtyas, ST,M.Sc selaku koordinator tugas akhir. 3. Bapak Ir. Herry Purnama, M.T, Ph.D selaku pembimbing utama yang dengan kesabarannya telah memberikan bimbingan kepada penulis hingga terselesainya tugas akhir ini. 4. Bapak Malik Musthofa, ST., MSc selaku pembimbing II, yang telah memberikan bimbingan dan nasehat hingga selesainya tugas akhir ini. 5. Bapak dan Ibu dosen jurusan teknik kimia atas ilmu dan bimbingannya selama kuliah. iv

6 6. Papa dan Mama tercinta atas semua cinta, kasih sayang, pengorbanan dan untaian doa nya yang tak pernah henti-hentinya memberikan dukungannya kepada penulis serta semua yang terbaik yang telah diberikan kepada penulis selama ini, kalianlah sumber motivasiku. 7. Keluargaku tersayang Ikatania Prafitasani, Pungki Arina Windiasani, Bhara Lucky Arta Pratama yang telah memberikan dukungan untuk penulis selama ini. 8. Untuk teman satu team, Kartini yang telah bekerja sama dan berjuang bareng dari awal sampai terselesainya tugas ini. 9. Teman dekatku Fajar Aji Pamungkas, terimakasih untuk semua perhatian, nasehat, dukungan dalam menyelesaikan tugas akhir ini. 10. Sahabat-sahabat ku yang telah membantu Tugas Akhir ku selama ini, Tiwi, Arum, Jay, Susan, Bundo, dan Suryo, terima kasih buat semuanya. 11. Teman-teman seperjuangan angkatan 2006 dan semua temen-temen UMS, terima kasih atas kerja samanya. 12. Serta semua yang telah membantu penulis dalam menyelesaikan tugas akhir ini yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu. Penulis menyadari masih banyak kekurangan dalam skripsi ini untuk itu saran dan kritik yang membangun dari pembaca sangat penulis harapkan. Dan semoga laporan ini bermanfaat bagi semua pihak. Wassalamu alaikum Wr. Wb. Surakarta, Juli 2011 Penulis v

7 DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL... i HALAMAN PENGESAHAN... ii INTISARI... iii KATA PENGANTAR... iv DAFTAR ISI... vi DAFTAR GAMBAR... ix DAFTAR TABEL... x BAB. I PENDAHULUAN Latar Belakang Pendirian Pabrik Kapasitas Perancangan Pabrik Pemilihan Lokasi Pabrik Tinjauan Pustaka Macam-Macam Proses Kegunaan Produk Sifat Fisis dan Kimia Tinjauan Proses secara Umum BAB. II DESKRIPSI PROSES Spesifikasi Bahan Spesifikasi Bahan Baku Spesifikasi Bahan Pembantu Spesifikasi Produk Konsep Reaksi Dasar Reaksi Mekanisme reaksi Tinjauan Thermodinamika Tinjauan Kinetika Diagram Alir Proses vi

8 2.4. Neraca Massa dan Neraca Panas Neraca Massa Neraca Panas Tata Letak Pabrik dan Peralatan Tata Letak Pabrik Tata Letak Peralatan BAB. III SPESIFIKASI ALAT BAB. IV UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM Unit Pendukung Proses (Utilitas) Unit Penyediaan dan Pengolahan Air Unit Pengadaan Listrik Unit Pengadaan Bahan Bakar Unit Pengolahan Limbah Laboratorium Program Kerja Laboratorium Keselamatan dan Kesehatan Kerja BAB. V MANAJEMEN PERUSAHAAN Bentuk Perusahaan Struktur Organisasi Pemegang Saham Dewan Komisaris Direktur Kepala Bagian Karyawan Sekretaris Staf Ahli Sistem Kepegawaian dan Sistem Gaji Pembagian Jam Kerja Karyawan Sistem Gaji Kesejahteraan Karyawan vii

9 5.7. Manajemen Produksi Perencanaan Produksi Pengendalian Proses BAB. VI ANALISA EKONOMI Total Fixed Capital Investment Working Capital Manufacturing Cost General Expenses Analisis Ekonomi BAB. VII KESIMPULAN DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN viii

10 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1. Diagram Alir Kualitatif Gambar 2.2. Diagram Alir Kuantitatif Gambar 2.3. Diagram Alir Neraca Massa Gambar 2.3. Tata Letak Pabrik Gambar 2.4 Tata Letak Peralatan Pabrik Gambar 4.1. Proses Pengolahan Air Sungai (Utilitas Air) Gambar 5.1. Struktur Organisasi Perusahaan Gambar 6.1. Grafik Perhitungan Analisis Ekonomi Gambar 6.2. Grafik Analisis Ekonomi DAFTAR TABEL Tabel 1.1. Impor MNT di Indonesia... 2 Tabel 1.2. Perbandingan Proses Pembuatan MNT... 6 Tabel 2.1. Harga Panas Pembentukan Tabel 2.2. Komponen di Tiap Arus Tabel 2.3. Neraca Massa di Sekitar Mixer Tabel 2.4. Neraca Massa di Sekitar Reaktor Tabel 2.5. Neraca Massa di Sekitar Dekanter Tabel 2.6. Neraca Massa di Sekitar Evaporator Tabel 2.7. Neraca Massa di Sekitar Netralizer Tabel 2.8. Neraca Massa di Sekitar Dekanter Tabel 2.9. Neraca Massa di Sekitar Tangki Pencuci Tabel Neraca Massa di Sekitar Menara Distilasi Tabel Neraca Massa Total Tabel Neraca Panas di Sekitar Mixer Tabel Neraca Panas di Sekitar Reaktor Tabel Neraca Panas di Sekitar Dekanter ix ix

11 Tabel Neraca Panas di Sekitar Evaporator Tabel Neraca Panas di Sekitar Netralizer Tabel Neraca Panas di Sekitar Dekanter Tabel Neraca Panas di Sekitar Menara Distilasi Tabel Neraca Panas di Sekitar Heat Exchanger Tabel Neraca Panas di Sekitar Heat Exchanger Tabel Neraca Panas di Sekitar Heat Exchanger Tabel Neraca Panas di Sekitar Heat Exchanger Tabel Neraca Panas di Sekitar Heat Exchanger Tabel Neraca Panas di Sekitar Heat Exchanger Tabel Neraca Panas di Sekitar Cooler Tabel Neraca Panas di Sekitar Cooler Tabel Neraca Panas di Sekitar Cooler Tabel Neraca Panas di Sekitar Cooler Tabel Perincian Luas Tanah Bangunan Pabrik Tabel 4.1. Kebutuhan Air Pendingin Tabel 4.2. Kebutuhan Steam Tabel 4.3. Kebutuhan Air Sanitasi Tabel 4.4. Konsumsi Listrik untuk Keperluan Proses Tabel 4.5. Konsumsi Listrik untuk Unit Pendukung Proses (Utilitas) Tabel 5.1. Sistem Pembagian Kerja Tabel 5.2. Penggolongan Jabatan dalam Suatu Perusahaan Tabel 5.3. Jumlah Karyawan Sesuai Jabatan dan Gaji Tabel 5.3. Pembagian Karyawan Proses Tiap Shift Tabel 6.1. Cost Index Chemical Plant Tabel 6.2. Total Fixed Capital Investment Tabel 6.3. Working Capital Tabel 6.4. Manufacturing Cost Tabel 6.5. General Expenses Tabel 6.6. Fixed Cost Tabel 6.7. Variable Cost Tabel 6.8. Regulated Cost x

12 MOTTO Destiny is not a matter of chance, it s a matter of choice (Mike Jones). Kehidupan adalah sebuah tualang yang butuh tujuan. Education is the ability to listen to almost anything without losing confidence or temper (Robert Frost). Hal kecil membentuk kesempurnaan, namun kesempurnaan bukanlah hal yang kecil (Demokritos) Stop dreaming start action. Orang-orang yang berhenti belajar akan menjadi pemilik masa lalu. Orang-orang yang masih terus belajar, akan menjadi pemilik masa depan (Mario Teguh). xi

13 PERSEMBAHAN Allah SWT, segala puji syukur kupanjatkan hanya kepada-mu, (Atas segala rahmat dan nikmat yang telah Engkau berikan kepada hamba-mu) Junjungan kami Nabi Muhammad SAW dan para sahabatnya, (Untuk suri tauladan yang yang begitu mulia bagi kami) Mama dan Papa tercinta,(atas semua cinta, kasih sayang, pengorbanan dan untaian doa nya yang tak pernah henti-hentinya memberikan dukungannya kepadaku serta semua yang terbaik yang telah diberikan kepadaku selama ini, kalianlah sumber motivasiku) Pak Herry, (terima kasih atas bimbingannya dan arahannya selama mengerjakan tugas akhir ini) Pak Malik, (terima kasih atas masukannya untuk tugas akhir ini) Kakak dan Adik ku, (kalianlah yang memberikan semangat dan dukungan, memberikan senyum yang selalu ada untuk menguatkanku) Mas Ajhie, (yang selalu ada untuk membantuku, selalu memberi aku doa, semangat, nasehat, dukungan, cinta dan sayangnya. Terima kasih untuk semuanya, semoga sukses di tangan kita) Sahabatku dan semua teman seperjuangan TEKIM 06, (Ayo Semangat, sukses untuk kalian semua) Buat semua pihak, (yang telah membantu, terima kasih atas bantuannya, maaf bila tidak dapat disebutkan satu per satu) xii