DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2007

Transkripsi

1 PRA RANCANGAN PABRIK PEMBUATAN ASAM STEARAT MONOETANOLAMIDA DARI ASAM STEARAT DAN MONOETANOLAMIN DENGAN KATALIS KALIUM HIDROKSIDA KAPASITAS TON/TAHUN SKRIPSI Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan Ujian Sarjana Teknik Kimia Disusun Oleh : KHARIS M TANJUNG NIM : DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2007

2 PRA RANCANGAN PABRIK PEMBUATAN ASAM STEARAT MONOETANOLAMIDA DARI ASAM STEARAT DAN MONOETANOLAMIN DENGAN KATALIS KALIUM HIDROKSIDA KAPASITAS TON/TAHUN Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan Ujian Sarjana Teknik Kimia Oleh : KHARIS M TANJUNG NIM : Diketahui, Telah Diperiksa/Disetujui, Koordinator Tugas Akhir Dosen Pembimbing I Dosen Pembimbing II (Dr.Ir. Irvan, MSi) (Ir. Seri Maulina, M.Sc) ( Maya Sarah, ST.,MT.) NIP : NIP : NIP : DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2007

3 PRA RANCANGAN PABRIK PEMBUATAN ASAM STEARAT MONOETANOLAMIDA DARI ASAM STEARAT DAN MONOETANOLAMIN DENGAN KATALIS KALIUM HIDROKSIDA KAPASITAS TON/TAHUN Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan Ujian Sarjana Teknik Kimia Oleh : KHARIS M TANJUNG NIM : Telah diujikan pada Sidang Sarjana tanggal 27 Juni 2007 Mengetahui/Menyetujui : Dosen Penguji I Dosen Penguji II Dosen Penguji III (Dr.Ir.Taslim,MT.) (Dr.Ir.Fatimah, MT.) (M.Hendra Ginting, ST,MT) NIP : NIP : NIP : DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2007

4 KATA PENGANTAR Syukur alhamdulillah penulis ucapkan kepada Allah SWT karena atas kehendak dan rahmat-nya sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir yang berjudul Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Asam Stearat Monoetanolamida dari Reaksi Kondensasi Asam Stearat dan Monoetanolamin antara dengan Katalis Kalium Hidroksida dengan Kapasitas Ton/Tahun. Tugas akhir disusun untuk melengkapi salah satu syarat mengikuti ujian sarjana pada Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. Dalam menyelesaikan tugas akhir ini, penulis banyak menerima bantuan dan bimbingan dari berbagai pihak. Untuk itu, penulis mengucapkan terima kasih kepada: 1. Ibu Ir. Seri Maulina, MSi., sebagai dosen pembimbing I yang telah membimbing dan memberi masukan kepada penulis selama menyelesaikan tugas akhir. 2. Ibu Maya Sarah, ST. MT., sebagai dosen pembimbing II yang telah membimbing dan memberi masukan kepada penulis selama menyelesaikan tugas akhir. 3. Bapak Dr. Ir. Irvan, sebagai koordinator tugas akhir 4. Bapak Ir. Indra Surya, M.Sc, sebagai ketua Departemen Teknik Kimia 5. Seluruh Staf Dosen Pengajar Departemen Tekim FT USU, yang telah memberikan ilmu kepada penulis selama menjalankan studi. 6. Seluruh Pegawai Program Studi Teknik Kimia FT USU yang telah banyak membantu dalam segala urusan Administrasi 7. Kedua orang tua penulis, Darman Tanjung, SH dan Asnaini Siregar yang telah sabar membesarkan dan mencurahkan kasih sayang untuk penulis hingga layak berdiri sebagai mahasiswa. 8. Kepada saudara-saudariku, Indra, Harun dan Endang. 9. Rekan satu tim penulis, Eva H.S.Nainggolan dan Kristina. i

5 ii 10. Rekan-rekan stambuk Erwin, Khaidir, Anggara, Nugraha, Triadi, Asri, Yazid, Rahmah, Nanda, Putri dan teman-teman lain, atas kebersamaan dan keceriaannya selama menjalankan Studi. (yang gak disebut jangan marah ya) 11. Ricky D Hutabarat, dan seluruh teman-teman pengurus BPH IMATEK FT USU , terimakasih atas keberanian dan kesetiakawananya. 12. Kak Lia dan B Darma, atas nasihat, doa dan dorongan semangatnya. (Doa-ku teruntuk kalian berdua, semoga selalu bersama dan bahagia dunia akhirat) 13. Aji, Ahmad, Nirza, Kucuk, Ina, Uci, Melli, Rahmah, dan seluruh adik-adik stambuk 03, atas kebersamaan dan keceriaannya,hingga Tekim tetap sebagai Rumah bagi penulis. 14. Alviah, Aprianingsih, dan Fitri, adik-adiku yang manis, yang memberikan keceriaan bagi penulis. 15. Yunita Olivia Syaputri, adik tersayang penulis, yang telah banyak memberikan dorongan semangat melalui doa dan senyumnya, serta mengerti penulis apa adanya. 16. B Inyong, B Apul, B Kino, B Dolly, B Boy, B Rekson, B Ronald,B Surya Rusfantri, B Doan, B Lindung, B Rudi, B Ade 94, B Poleng, B Edo, B Agus,B Eman, Kak Lily, Kak Ana, Kak Pilly, Kak Tiur, dan seluruh senior (yang tak disebut namanya jangan marah), atas rasa kebersamaan dan persaudaraannya. 17. Ajo, Aulia, Fikri, Bento,Reza,Amsar, Pam-Pam dan teman-teman Arsitek Stbk , atas keceriaan dan kebersamaannya. 18. Seluruh Rekan Mahasiswa Tekim FT USU. Penulis menyadari dalam pemyusunan tugas akhir ini masih banyak terdapat kekurangan. Oleh karena itu, penulis sangat mengharapkan saran dan kritik dari pembaca yang konstruktif demi kesempurnaan penulisan tugas akhir ini. Akhir kata, semoga tulisan ini bermanfaat bagi kita semua. Medan, Mei 2007 Penulis

6 INTISARI Lingkungan hidup menuntut adanya suatu upaya untuk mengurangi pemakaian bahan kimia berbahaya dan beracun pada industri kimia. Salah satu bahan kimia yang ramah lingkungan adalah asam stearat monoetanolamida. Asam stearat monoetanolamida diperoleh dari reaksi kondensasi antara asam stearat dan monoetanolamin dengan katalis kalium hidroksida. Hasil reaksi tersebut yaitu asam stearat monoetanolamida dan air dipisahkan dengan distilasi. Asam stearat monoetanolamida yang diproduksi ton/tahun dengan 330 hari kerja yang menggunakan baku asam stearat dan monoetanolamin dengan volume bahan baku total 2765,9396 ton/tahun. Lokasi pabrik direncanakan di Tanjung Morawa, Kawasan Industri Kimia II, Sumatera Utara dengan luas areal m 2, tenaga kerja yang dibutuhkan berjumlah 142 orang dengan bentuk badan usaha Perseroan Terbatas (PT) yang dipimpin oleh seorang direktur utama dengan struktur organisasi sistem garis dan staf. Hasil analisa ekonomi Pabrik Asam stearat monoetanolamida adalah sebagai berikut : Total Modal Investasi : Rp ,- Biaya Produksi : Rp ,- Hasil Penjualan : Rp ,6,- Laba Bersih : Rp ,57,- Profit Margin : 41,99 % Break Event Point : 35,214 % Return of Investment : 39,3066 % Pay Out Time : 2,55 tahun Return on Network : 65,605 % Internal Rate of Return : 53,63 % Dari hasil analisa aspek ekonomi dapat disimpulkan bahwa pabrik pembuatan asam stearat monoetanolamida dengan proses kondensasi layak untuk didirikan. ii

7 DAFTAR ISI Hal KATA PENGANTAR... i INTISARI... ii DAFTAR ISI... iii DAFTAR TABEL... v DAFTAR GAMBAR... viii BAB I PENDAHULUAN... I Latar Belakang... I Perumusan Masalah... I Tujuan Pra Rancangan Pabrik... I-2 BAB II TINJAUAN PUSTAKA... II Asam Stearat monoetanolamida... II Sifat-sifat Produk... II Sifat-sifat Bahan Baku... II Proses Pembuatan Asam Stearat Monoetanolamida... II Deskripsi Proses... II-5 BAB III NERACA MASSA... III-1 BAB IV NERACA PANAS... IV-1 BAB V SPESIFIKASI PERALATAN... V-1 BAB VI INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA... VI Instrumentasi... VI Keselamatan Kerja... VI Keselamatan Kerja pada Pabrik Pembuatan Asam Stearat Monoetanolamida... VI-9 BAB VII UTILITAS... VII Kebutuhan Uap (Steam)... VII Kebutuhan Air... VII Kebutuhan Bahan Kimia....VII Kebutuhan Listrik....VII-10 iii

8 iv 7.5 Kebutuhan Bahan Bakar... VII Unit Pengolahan Limbah... VII Spesifikasi Peralatan Utilitas... VII-19 BAB VIII LOKASI DAN TATA LETAK PABRIK... VIII Lokasi Pabrik... VIII Tata Letak Pabrik... VIII Perincian Luas Tanah... VIII-4 BAB IX ORGANISASI DAN MANAJEMEN PERUSAHAAN... IX Organisasi Perusahaan... IX Manajemen Perusahaan... IX Bentuk Hukum Badan Usaha... IX Uraian Tugas, Wewenang dan Tanggung Jawab... IX Sistem Kerja... IX Jumlah Karyawan dan Tingkat Pendidikan... IX Sistem Penggajian... IX-11 BAB X ANALISA EKONOMI... X Modal Investasi... X Biaya Produksi Total (BPT)/Total Cost (TC)... X Total Penjualan... X Perkiraan Rugi/Laba Perusahaan... X Analisa Aspek Ekonomi... X-7 BAB XI KESIMPULAN... XI-1 DAFTAR PUSTAKA... ix 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 PERALATAN UTILITAS... LD-1 LAMPIRAN E PERHITUNGAN ASPEK EKONOMI... LE-1

9 DAFTAR TABEL Hal Tabel 1.1 Import Asam Stearat Monoetanolamida Indonesia Tahun I-1 Tabel 3.1 Neraca Massa pada Reaktor...III-1 Tabel 3.2 Neraca Massa pada Destilasi...III-1 Tabel 3.3 Neraca Massa pada Flash Drum...III-2 Tabel 3.4 Neraca Massa pada Separator...III-2 Tabel 4.1 Neraca Panas pada Heater I... IV-1 Tabel 4.2 Neraca Panas pada Tangki Asam Stearat... IV-1 Tabel 4.3 Neraca Panas pada Heater II... IV-1 Tabel 4.4 Neraca Panas pada Heater III... IV-2 Tabel 4.5 Neraca Panas pada Reaktor... IV-2 Tabel 4.6 Neraca Panas pada Heater IV... IV-3 Tabel 4.7 Neraca Panas pada Destilasi... IV-3 Tabel 4.8 Neraca Panas pada Kondensor I... IV-4 Tabel 4.9 Neraca Panas pada Reboiler... IV-4 Tabel 4.10 Neraca Panas pada Kondensor II... IV-4 Tabel 4.11 Neraca Panas pada Kondensor III... IV-5 Tabel 4.12 Neraca Panas pada Cooler... IV-5 Tabel 4.13 Neraca Panas pada Crystalizer... IV-5 Tabel 6.1 Daftar Instrumentasi... VI-4 Tabel 7.1 Kebutuhan Uap Sebagai Media Pemanas... VII-1 Tabel 7.2 Kebutuhan Air Pendingin pada Alat... VII-2 Tabel 7.3 Pemakaian Air untuk Berbagai Kebutuhan... VII-3 Tabel 7.4 Sifat Fisika Air Bawah Tanah di KIM II Medan... VII-4 Tabel 7.5 Kualitas Air Bawah Tanah di KIM II Medan... VII-4 Tabel 8.1 Perincian Luas Areal Pabrik... VIII-4 Tabel 9.1 Jumlah Karyawan dan Kualifikasinya... IX-10 Tabel 9.2 Gaji Karyawan... IX-11 Tabel LA-1. Analisa Derajat Kebebasan... LA-2 Tabel LA-2. Neraca Massa pada Reaktor... LA-5 v

10 vii Tabel LA-3. Konstanta Antoine... LA-6 Tabel LA-4. Trial Titik Trial Titik Didih Umpan Kolom Destilasi... LA-6 Tabel LA-5. Fraksi dan laju alir setiap Alur... LA-7 Tabel LA-6. Trial Titik Gelembung Bottom Kolom Destilasi... LA-7 Tabel LA-7. Trial Titik Embun Destilat Kolom Destilasi... LA-8 Tabel LA-8. Neraca Massa pada Kondensor... LA-8 Tabel LA-9. Neraca Massa pada Reboiler... LA-8 Tabel LA-10. Neraca Massa pada Kolom Destilasi... LA-9 Tabel LB-1. Data Kapasitas Panas ( HOCH 2 CH 2 NH 2 )... LB-1 Tabel LB-2. Data Kapasitas Panas ( C 17 H 35 COOH )... LB-1 Tabel LB-3. Data Kapasitas Panas Asam Stearat Monoetanolamida... LB-2 Tabel LB-4. Data Kapasitas Panas Komponen... LB-2 Tabel LB-5. Data Panas Laten Komponen... LB-3 Tabel LB-6. Data Panas Reaksi Komponen... LB-4 Tabel LB-7. Neraca Panas Pada Heater I... LB-6 Tabel LB-8. Neraca Panas Pada Tangki Asam Stearat... LB-7 Tabel LB-9. Neraca Panas Pada Heater II... LB-8 Tabel LB-10. Neraca Panas Pada Heater III... LB-9 Tabel LB-11 Perhitungan Neraca Panas Keluar Reaktor...LB-11 Tabel LB-12. Neraca panas pada Reaktor...LB-11 Tabel LB-13. Perhitungan Neraca Panas Keluar Heater IV...LB-12 Tabel LB-14. Neraca Panas Pada Heater IV...LB-13 Tabel LB-15. Perhitungan Panas Keluar Reboiler...LB-14 Tabel LB-16. Perhitungan Panas Keluar kondensor...lb-15 Tabel LB-17. Perhitungan Neraca Panas Keluar Kondensor II...LB-17 Tabel LB-18. Neraca Panas Pada Kondensor II...LB-17 Tabel LB-19. Neraca Panas Pada Kondensor III...LB-19 Tabel LB-20. Perhitungan Neraca Panas Keluar Cooler...LB-19 Tabel LB-21. Neraca Panas Pada Cooler...LB-20 Tabel LB-22. Perhitungan Neraca Panas Keluar Crystalizer...LB-21 Tabel LB-23. Neraca Panas Pada Crystalizer...LB-22 Tabel LC-1. Data Bahan Masuk Reaktor...LC-30

11 vii Tabel E.1 Harga Bangunan... LE-1 Tabel E.2 Harga Indeks Marshall dan Swift... LE-3 Tabel E.3 Perkiraan Harga Peralatan Proses... LE-6 Tabel E.4 Perkiraan Harga Peralatan Utilitas dan Pengolahan Limbah... LE-7 Tabel E.5 Biaya Sarana Transportasi... LE-10 Tabel E.6 Perincian Gaji Pegawai... LE-13 Tabel E.7 Perincian Biaya Kas... LE-16 Tabel E.8 Perincian Modal Kerja... LE-16 Tabel E.9 Aturan Biaya Depresiasi... LE-17 Tabel E.10 Perhitungan Biaya Depresiasi... LE-18 Tabel E.11 Data Perhitungan Internal Rate of Return (IRR)... LE-26

12 DAFTAR GAMBAR Hal Gambar 2.1 Flowsheet Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Asam Stearat Monoetanolamida... II-7 Gambar 7.1 Diagram Alur Proses Pengolahan Air Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Asam Stearat Monoetanolamida... VII-28 Gambar 8.1 Tata Letak Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Asam Stearat Monoetanolamida... VIII-8 Gambar 9.1 Bagan Struktur Organisasi Perusahaan Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Asam Stearat Monoetanolamida... IX-13 Gambar LD.1 Sketsa sebagian bar screen... LD-1 Gambar LE.1 Sketsa perancangan pengaduk... LD-6 Gambar LE.1 Sketsa perancangan sand filter... LD-13 Gambar LE.1 Grafik Break Event Point... LE-27 viii