PRA RANCANGAN PABRIK PEMBUATAN ASAM SALISILAT DARI PHENOL DAN NATRIUM HIDROKSIDA DENGAN KAPASITAS PRODUKSI TON/TAHUN TUGAS AKHIR

Transkripsi

1 PRA RANCANGAN PABRIK PEMBUATAN ASAM SALISILAT DARI PHENOL DAN NATRIUM HIDROKSIDA DENGAN KAPASITAS PRODUKSI TON/TAHUN TUGAS AKHIR Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan Ujian Sarjana Teknik Kimia OLEH : MORTEN GAIN HUTAPEA NIM : DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA F A K U L T A S T E K N I K UNIVERSITAS SUMATERA UTARA M E D A N 2011

2 KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis ucapkan ke hadirat Tuhan Yang Maha Kuasa atas berkat dan rahmatnya penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir yang berjudul Pra Rancangan Pabrik Asam Salisilat Dari Phenol dan Natrium Hidroksida Dengan Kapasitas Ton / Tahun. Pra rancangan pabrik ini disusun untuk melengkapi salah satu syarat dalam menyelesaikan perkuliahan pada Program Studi Strata Satu (S1) Teknik Kimia, Fakultas Teknik,. Dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini, Penulis banyak menerima bantuan, bimbingan dan fasilitas dari berbagai pihak. Pada kesempatan ini Penulis mengucapkan terima kasih kepada : 1. Ayahanda Polin W. Hutapea dan Ibunda tercinta Rosdiana. Br. Sitompul yang selalu memotivasi dan tidak henti berdoa agar penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini. 2. Ibu Dr. Zuhrina Masyithah, S.T., MSc., selaku dosen pembimbing dalam penyusunan tugas akhir ini. 3. Bapak Ir. Indra Surya, M.Sc., selaku co dosen pembimbing dalam penyusunan tugas akhir ini. 4. Ibu Ir. Renita Manurung, M.T., Koordinator Tugas Akhir Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik,. 5. Bapak Dr.Eng Ir. Irvan, M.Si, Ketua Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik,. 6. Ibu Dr. Ir. Fatimah, M.T., Sekretaris Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik,. 7. Bapak dan Ibu dosen serta pegawai Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik,. 8. Partner saya, Rossi W. Tarigan atas kerjasamanya dalam penyelesaian tugas akhir ini. 9. Abang/Kakak senior yang telah banyak membantu dalam penyelesaian tugas akhir ini. 10. Teman-teman angkatan 2006 selalu memberi semangat dalam penyelesaian tugas akhir ini.

3 11. Teman Hidup saya Hotrina Siburian yang selalu memberi semangat dalam penyelesaian tugas akhir ini. 12. Adik Adik 2007, 2008, 2009 di Teknik Kimia USU yang tidak tersebutkan namanya yang telah banyak memberikan bantuan, masukan, doa dan motivasinya kepada Penulis. Dalam penyusunan Tugas Akhir ini, Penulis menyadari masih banyak terdapat kekurangan baik isi ataupun kesalahan penulisan tugas akhir ini. Oleh karena itu Penulis mengharapkan saran dan kritik yang membangun dari pembaca sehingga tulisan ini dapat bermanfaat bagi kita semua. Medan, November 2011 Penulis, ( Morten Gain Hutapea )

4 INTISARI Salah satu industri kimia yang mempunyai kegunaan penting dan prospek yang bagus adalah industri asam salisilat karena sampai saat ini Indonesia masih mengandalkan produk impor untuk mencukupi kebutuhan domestik. Asam salisilat merupakan salah satu bahan kimia yang cukup penting dalam kehidupan sehari-hari serta mempunyai nilai ekonomis yang cukup tinggi karena dapat digunakan sebagai bahan baku dari pembuatan obat-obatan seperti antiseptik dan analgesik, sebagai bahan pengawet serta bahan baku untuk keperluan kosmetik Bahan baku pembuatan asam salisilat yaitu phenol dan natrium hidroksida. Mengingat Indonesia memiliki bahan baku phenol dan natrium hidroksida yang cukup banyak dan potensial sehingga hal ini mendorong untuk dibuatnya suatu pra rancangan pabrik pembuatan asam salisilat dengan tujuan mencukupi kebutuhan asam salisilat domestik. Proses utama pembuatan asam salisilat yaitu dengan mereaksikan phenol dan natrium hidroksida di dalam reaktor, produknya berupa sodium phenolate direaksikan dengan karbon dioksida untuk menghasilkan sodium salisilat. Selanjutmya sodium salisilat direaksikan dengan asam sulfat untuk memperoleh endapan asam salisilat. Asam salisilat yang diproduksi berkapasitas ton/tahun dengan 330 hari kerja dengan bahan baku phenol dan natrium hidroksida. Lokasi pabrik pembuatan asam salisilat ini direncanakan didirikan di Kawasan Industri Kariangau, Balik Papan, Provinsi Kalimantan Timur dengan luas areal m 2. Tenaga kerja yang dibutuhkan 155 orang dengan bentuk badan usaha Perseroan Terbatas (PT) yang dipimpin oleh seorang direktur utama dengan struktur organisasi sistem garis. Hasil analisa ekonomi pabrik pembuatan asam salisilat adalah sebagai berikut: Total Modal Investasi : Rp ,- Biaya Produksi : Rp ,- Hasil Penjualan : Rp ,- Laba Bersih : Rp ,- Profit Margin : 10,60 % Break Even Point : 55,93% Return on Investment : 23,54 % Pay Out Time : 4,2 tahun Return on Network : 39,23 % Internal Rate of Return : 37,47 % Dari hasil analisa aspek ekonomi dapat disimpulkan bahwa pabrik pembuatan asam salisilat dari phenol dan natrium hidroksida dengan kapasitas produksi ton/tahun layak untuk didirikan.

5 DAFTAR ISI KATA PENGANTAR... i INTISARI... iii DAFTAR ISI... iv DAFTAR GAMBAR... ix DAFTAR TABEL... x DAFTAR LAMPIRAN... xiv BAB I PENDAHULUAN... I Latar Belakang... I Perumusan Masalah... I Tujuan Perancangan... I-2 BAB II TINJAUAN PUSTAKA DAN DESKRIPSI PROSES... II Asam Salisilat... II Sifat-sifat Bahan Baku... II NaOH... II Karbondioksida (CO 2 )... II Asam Klorida (HCl)... II Phenol(C 6 H 5 OH)... II Air (H 2 O)... II Sifat-sifat Produk... II Asam Salisilat... II Natrium Sulfat (Na 2 SO 4 )... II Pembuatan Asam Salisilat... II Pemilihan Proses... II Deskripsi Proses... II Unit Pengolahan Limbah... II-8 BAB III NERACA MASSA...III Mixer (M-101)... III Mix Point I (MP-101)... III Raktor I (R-101)... III-2

6 BAB IV 3.4 Evaporator (FE-101)... III Reaktor II (R-201)... III Cyclone (FG-201)... III Knock Out Drum (FG-202)... III Tangki Pencuci (WT-201)... III Sentrifuge I (FF-201)... III Mixer II (M-201)... III Mix Point (MP-201)... III Reaktor III (R-301)... III Decanter (FL-301)... III Tangki Pencuci (WT-301)... III Sentrifuge I (FF-301)... III Decanter (FL-302)... III Evaporator (FE-301)... III Rotary Drier (DD-301)... III-7 NERACA PANAS..IV Mixer (M-101)... IV Heater (E-101)... IV Reaktor (R-101)... IV Evaporator I(FE-101)... IV Water Condenser (E-102)... IV Heater (E-103)... IV Reaktor (R-201)... IV Tangki Pencuci (WT-201)... IV Heater (E-201)... IV Cooler (E-302)... IV Reaktor (R-201)... IV Evaporator II(FE-301)... IV Tangki Pencuci (WT-301)... IV Water Condenser (E-301)... IV Cooler (E-104)... IV Rotary Drier (DD-301)... IV-6

7 BAB V SPESIFIKASI PERALATAN... V Gudang Penyimpanan NaOH (TK-101)... V Gudang Penyimpanan Phenol (TK-102)... V Tangki Penyimpanan CO 2 (TK-103)... V Tangki Penyimpanan Asam Sulfat (TK-104)... V Tangki Penyimpanan Natrium Sulfat(TK-402)... V Gudang Produk Asam salisilat (TK-401)... V Mixer (M-101)... V Mixer II (M-201)... V Tangki Pencuci (WT-201)... V Tangki Pencuci (WT-301)... V Reaktor (R-101)... V Reaktor II (R-201)... V Reaktor III (R-301)... V Evaporator (FE-101)... V Evaporator (FE-301)... V Heater (E-101)... V Heater (E-103)... V Heater (E-201)... V Cooler (E-301)... V Cooler (E-104)... V Water Condenser (E-104)... V Water Condenser (E-301)... V Belt Conveyor (C-101)... V Belt Conveyor (C-102)... V Belt Conveyor (C-201)... V Screw Conveyor (C-301)... V Screw Conveyor (C-302)... V Sentrifuge (FF-201)... V Sentrifuge (FF-301)... V Decanter (FL-301)... V Decanter (FL-302)... V-16

8 BAB VI BAB VII BAB VIII BAB IX 5.32 Pompa Bahan NaOH(J-101)... V Rotary Drier (DD-301)... V Cyclone (FG-201)... V Knock Out Drum (FG-202)... V Kompresor (JC-101)... V-18 INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA... VI Instrumentasi... VI Keselamatan Kerja Pabrik... VI Keselamatan Kerja Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Asam salisilat... VI-12 UTILITAS... VII Kebutuhan Uap (Steam)... VII Kebutuhan Air... VII Screening... VII Sedimentasi... VII Klarifikasi... VII Filtrasi... VII Demineralisasi... VII Penukar Kation (Cation Exchanger)... VII Penukar Anion (Anion Exchanger)... VII Deaerator... VII Kebutuhan Listrik... VII Kebutuhan Bahan Bakar... VII Spesifikasi Peralatan Utilitas... VII-13 LOKASI DAN TATA LETAK PABRIK... VIII Lokasi Pabrik... VIII Tata Letak Pabrik... VIII Perincian Luas Tanah... VIII-4 ORGANISASI DAN MANAJEMEN PERUSAHAAN... IX Organisasi Perusahaan... IX Bentuk Organisasi Garis... IX Bentuk Organisasi Fungsionil... IX-2

9 9.1.3 Bentuk Organisasi Garis Dan Staf... IX Bentuk Organisasi Fungsionil Dan Staf... IX Manajemen Perusahaan... IX Bentuk Hukum Badan Usaha... IX Uraian Tugas, Wewenang dan Tanggung Jawab... IX Struktur Tenaga Kerja... IX-8 BAB X ANALISA EKONOMI... X Modal Investasi... X Modal Investasi Tetap/Fixed Capital Investment (FCI)..... X Modal Kerja/Working Capital (WC)... X Biaya Produksi Total (BPT)/Total Cost (TC)... X Biaya Tetap (BT)/Fixed Cost (FC)... X Biaya Variabel (BV)/Variable Cost (VC)... X Total Penjualan (Total Sales)... X Bonus Perusahaan... X Perkiraan Rugi/Laba Usaha... X Analisa Aspek Ekonomi... X Profit Margin (PM)... X Break Even Point (BEP)... X Return On Investment (ROI)... X Pay Out Time (POT)... X Return On Network (RON)... X Internal Rate of Return (IRR)... X-7 BAB XI KESIMPULAN... XI-1 DAFTAR PUSTAKA

10 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Gambar 8.1 Gambar 9.1 Gambar D.1 Gambar D.2 Gambar D.2 Gambar E.1 Gambar E.4 Struktur Asam Salisilat... II-1 Tata Letak Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Asam salisilat.viii-9 Bagan Struktur Organisasi Perusahaan Pabrik Pembuatan Asam salisilat.ix-16 Sketsa Sebagian Bar Screen (tampak atas)... LD-2 Grafik Entalpi dan Temperatur Cairan pada Cooling Tower...LD-27 Kurva Hy terhadap 1/(Hy*-Hy)...LD-28 Harga Peralatan untuk Tangki Penyimpanan (Storage) dan Tangki Pelarutan... LE-5 Kurva Break Even Point Pabrik Pembuatan Asam Salisilat...LE-28

11 DAFTAR TABEL Tabel 1.1 Data Impor Asam Salisilat di Indonesia... I-2 Tabel 3.1 Neraca Massa Mixer (M-101)... III-1 Tabel 3.2 Neraca Massa Mix Point I (MP-101)... III-1 Tabel 3.3 Neraca Massa Raktor I (R-101)... III-2 Tabel 3.4 Neraca Massa Evaporator (FE-101)... III-2 Tabel 3.5 Reaktor II (R-201)... III-2 Tabel 3.6 Cyclone (FG-201)... III-3 Tabel 3.7 Neraca Knock Out Drum (FG-202)... III-3 Tabel 3.8 Neraca Massa Tangki Pencuci (WT-201)... III-3 Tabel 3.9 Sentrifuge I (FF-201)... III-4 Tabel 3.10 Neraca Massa Mixer II (M-201)... III-4 Tabel 3.11 Neraca Massa Mix Point (MP-201)... III-4 Tabel 3.12 Neraca Massa Reaktor III (R-301)... III-5 Tabel 3.13 Neraca Massa Decanter (FL-301)... III-5 Tabel 3.14 Neraca Massa Tangki Pencuci (WT-301)... III-6 Tabel 3.15 Neraca Massa Sentrifuge I (FF-301)... III-6 Tabel 3.16 Neraca Massa Decanter (FL-302)... III-7 Tabel 3.17 Neraca Massa (FE-301)... III-7 Tabel 3.18 Neraca Massa Rotary Drier (DD-301)... III-7 Tabel 4.1 Neraca Panas Mixer (M IV-1 Tabel 4.2 Neraca Panas Heater (E-101)... IV-1 Tabel 4.3 Neraca Panas Reaktor (R-101)... IV-2 Tabel 4.4 Neraca Panas Evaporator I(FE-101)... IV-2 Tabel 4.5 Neraca Panas Water Condenser (E-102)... IV-2 Tabel 4.6 Neraca Panas Heater (E-103)... IV-3 Tabel 4.7 Neraca Panas Reaktor (R-201)... IV-3 Tabel 4.8 Neraca Panas Tangki Pencuci (WT-201)... IV-3 Tabel 4.9 Neraca Panas Heater (E-201)... IV-4 Tabel 4.11 Neraca Panas Reaktor (R-201)... IV-4 Tabel 4.12 Neraca Panas Evaporator II(FE-301)... IV-4

12 Tabel 4.13 Tangki Pencuci (WT-301)... IV-5 Tabel 4.14 Neraca Panas Water Condenser (E-301)... IV-5 Tabel 4.15 Neraca Panas Cooler (E-301)... IV-5 Tabel 4.16 Neraca Panas Rotary Drier (DD-301)... IV-6 Tabel 6.1 Daftar Instrumentasi pada Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Asam Salisilat... VI-4 Tabel 6.2 Metode Pencegahan dan Pertolongan Pertama Jika Terkena Bahan Kimia... VI-9 Tabel 7.1 Kebutuhan Uap... VII-1 Tabel 7.2 Kebutuhan Air Pendingin... VII-2 Tabel 7.3 Pemakaian Air Untuk Berbagai Kebutuhan... VII-4 Tabel 7.4 Kualitas Air Sungai Brantas, Gresik Jawa Timur... VII-4 Tabel 7.5 Perincian Kebutuhan Listrik... VII-12 Tabel 8.1 Perincian Luas Tanah... VIII-8 Tabel 9.1 Susunan Jadwal Shift Karyawan... IX-10 Tabel 9.2 Jumlah Karyawan dan Tingkat Pendidikan... IX-10 Tabel 9.3 Proporsi Gaji Karyawan Per 1 Shift... IX-12 Tabel L.B.1 Nilai Konstanta a, b, c, d, e untuk perhitungan Cp... LB-1 Tabel L.B.2 Nilai Elemen Atom pada Perhitungan Cp... LB-1 Tabel L.B.3 Nilai Panas Pembentukan... LB-2 Tabel L.B.4 Nilai Panas Pembentukan... LB-2 Tabel L.B.5 Data steam dan Air Pendingin... LB-3 Tabel L.B.6 Neraca energi pada tangki pelarutan (M-101)... LB-5 Tabel L.B.7 Neraca energi pada Heater (E-101)... LB-6 Tabel L.B.8 Neraca energi pada Reaktor (R-101)... LB-7 Tabel L.B.9 Panas Masuk Evaporator... LB-8 Tabel LB.10 Panas Keluar alur 9... LB-9 Tabel LB.11 Panas Keluar Evaporator... LB-9 Tabel LB.12 Neraca energi pada Evaporator I(FE-101)... LB-10 Tabel LB.13 Panas Keluar Condenser... LB-11 Tabel LB.14 Neraca energi Water Condenser (E-102)... LB-11 Tabel LB.15 Neraca energi pada Heater (E-103)... LB-13

13 Tabel LB.16 Neraca energi pada Reaktor (R-201)... LB-14 Tabel LB.17 Neraca energi pada Tangki Pencuci (WT-201)... LB-16 Tabel LB.18 Neraca energi pada Heater (E-201)... LB-17 Tabel LB.19 Neraca energi pada Cooler (E-302)... LB-18 Tabel LB.20 Neraca energi pada Reaktor (R-201)... LB-20 Tabel LB.21 Panas Masuk Evaporator... LB-20 Tabel LB.22 Panas Keluar Alur LB-21 Tabel LB.23 Panas Keluar Evaporator... LB-22 Tabel LB.24 Neraca energi pada Evaporator II(FE-301)... LB-22 Tabel LB.25 Neraca energi pada Tangki Pencuci (WT-301)... LB-23 Tabel LB.26 Panas Keluar Condenser... LB-24 Tabel LB.27 Neraca Panas Water Condenser (E-301)... LB-25 Tabel LB.28 Neraca energi pada Cooler (E-104)... LB-26 Tabel LB.29 Neraca energi pada Rotary Drier (DD-301)... LB-27 Tabel LC.1 Komposisi Bahan Masuk Ke Gudang Penyimpanan Natrium Sulfat... LC-9 Tabel LC.2 Komposisi Bahan Masuk Ke Gudang Produk... LC-11 Tabel LC.3 Komposisi Bahan Masuk Ke Gudang tangki Pencampur (M-101)... LC-13 Tabel LC.4 Komposisi Bahan Masuk Ke Gudang tangki Pencampur (M-201)... LC-10 Tabel LC.5 Komposisi Bahan Masuk Ke Gudang tangki Pencuci (WT-101)... LC-16 Tabel LC.6 Komposisi Bahan Masuk Ke Gudang tangki Pencuci (WT-301)... LC-20 Tabel LC.7 Komposisi Bahan Masuk ke Centrifuge (FF-201)... LC-108 Tabel LC.8 Komposisi Bahan Masuk ke Centrifuge (FF-301)... LC-109 Tabel LC.9 Komposisi Bahan Masuk ke Decanter (FL-301)... LC-111 Tabel LC.10 Komposisi Bahan Masuk ke Decanter (FL-302)... LC-114 Tabel LC.11Hasil Perhitungan Pompa... LC-119 Tabel D.1 Perhitungan Entalpi dalam Penentuan Tinggi Menara Pendingin... LD-27

14 Tabel E.1 Perincian Harga Bangunan Dan Sarana Lainnya... LE-1 Tabel E.2 Harga Indeks Marshall dan Swift... LE-3 Tabel E.3 Estimasi Harga Peralatan Proses... LE-8 Tabel E.4 Estimasi Harga Peralatan Utilitas dan Pengolahan Limbah... LE-9 Tabel E.5 Biaya Sarana Transportasi... LE-12 Tabel E.6 Perincian Gaji Pegawai... LE-15 Tabel E.7 Perincian Biaya Kas... LE-17 Tabel E.8 Perincian Modal Kerja... LE-18 Tabel E.9 Aturan Depresiasi Sesuai UU Republik Indonesia No.17 Tahun LE-20 Tabel E.10 Perhitungan Biaya Depresiasi... LE-20 Tabel E.11 Perhitungan Internal Rate of Return (IRR)... LE-29

15 DAFTAR LAMPIRAN 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