PRARANCANGAN PABRIK AKRILONITRIL DARI AMONIAK, …eprints.ums.ac.id/26136/1/HALAMAN_DEPAN.pdfPada kesempatan ini penulis menyampaikan terimakasih dan penghargaan setinggi-tingginya

i

PRARANCANGAN PABRIK

AKRILONITRIL DARI AMONIAK, PROPILENA DAN

UDARA DENGAN KAPASITAS 10.000 TON/TAHUN

TUGAS AKHIR

Disusun Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh

Gelar Kesarjanaan Strata1 Fakultas Teknik

Universitas Muhammadiyah Surakarta

Oleh:

RIZZA UMAM ALHARIS

(D 500 090 018)

FAKULTAS TEKNIK PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA

2013

ii

LEMBAR PENGESAHAN

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA

FAKULTAS TEKNIK

PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA

Nama : Rizza Umam Alharis

NIM : D 500 090 018

Judul TPP : Prarancangan Pabrik Akrilonitril dari Amoniak, Propilena dan

Udara dengan Kapasitas 10.000 Ton/Tahun

Pembimbing : 1. Nur Hidayati, Ph.D

2. Eni Budiyati, ST. M.Eng

Surakarta,16 Juli 2013

Menyetujui,

Dosen Pembimbing I Dosen Pembimbing II

Ir. Nur Hidayati,M.T., PhD. Eni Budiyati, ST., M.Eng

NIK. 972 NIK. 991

Mengetahui,

Dekan Fakultas Teknik Ketua Prodi Teknik Kimia

Ir. Agus Riyanto, MT. Rois Fatoni, S.T., M.Sc.,PhD.

NIK. 483 NIK. 892

iii

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA

FAKULTAS TEKNIK

Jl. A. Yani Tromol Pos I Pabelan Kartasura Telp (0271) 717417

Surakarta-57102

PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR

Saya yang bertanda tangan di bawah ini :

Nama : RIZZA UMAM ALHARIS

NIM : D500090018

Jurusan : TEKNIK KIMIA

Judul TA : PRARANCANGAN PABRIK AKRILONITRIL

DARI AMONIAK, PROPILENA DAN UDARA

DENGAN KAPASITAS 10.000 TON PERTAHUN

Menyatakan dengan sebenarnya bahwa Tugas Akhir yang saya buat dan serahkan

ini merupakan hasil karya saya sendiri, kecuali kutipan-kutipan dan ringkasan-

ringkasan yang semuanya telah saya jelaskan sumbernya. Apabila dikemudian

hari terbukti dan atau dapat dibuktikan bahwa Tugas Akhir hasil jiplakan, maka

saya bersedia menerima sanksi apapun dari Fakultas Teknik atau gelar dan ijazah

yang diberikan oleh Universitas Muhammadiyah Surakarta batal saya terima.

Surakarta,16 Juli 2013

Yang membuat pernyataan,

(RIZZA UMAM ALHARIS)

iv

MOTTO

Hai anak-anakku, pergilah kamu, maka carilah berita tentang Yusuf dan saudaranya dan jangan kamu berputus asa dari rahmat Allah.

Sesungguhnya tiada berputus asa dari rahmat Allah, melainkan kaum yang kafir." (Yusuf : 87)

“Luckily, thanks to the way my parents taught me,I think I can handle the

fame in the right manner”(Alessandro Del Piero)

“Learn from yesterday, live for today, hope for tomorrow. The important thing is not to stop questioning”(Albert Einstein)

“Ketika seseorang menghina kamu, itu adalah sebuah pujian bahwa selama ini mereka menghabiskan banyak waktu untuk memikirkan kamu, bahkan

ketika kamu tidak memikirkan mereka”(BJ. Habibie)

“Vincere non è importante,è l'unica cosa che conta”(G. Boniperti)

“ Divieni ciò che sei ” (Friedrich Nietzsche)

“You may say I'm a dreamer, but I'm not the only one. I hope someday you'll join us. And the world will live as one.” (John Lennon)

“Count your age by friends, not years. Count your life by smiles, not tears.” (John Lennon)

v

PERSEMBAHAN

Alhamdulillah, setitik peluh dalam perjuangan langkah cita dan harapan ini tak

akan berarti tanpa mereka yang senantiasa menjadi bagian dalam hidupku. Karya

kecil ini kupersembahkan kepada :

Bapak Ibu tercinta, disetiap doa yang kau panjatkan, segenap hormat bakti

dan terima kasihku untuk tulusnya kasih sayangmu. Cintamu dan

pengorbananmu adalah semangat terbesarku untuk meraih asaku dan

mewujudkan bahagiamu.

Teman-teman Program Studi Teknik Kimia Angkatan 2009

Almamaterku

vi

KATA PENGANTAR

Assalamu’alaikum Wr. Wb

Dengan memanjatkan puji syukur alhamdulillah kehadirat ALLAH SWT

yang telah melimpahkan segala rahmat, hidayah, serta taufik-Nya, sehingga

penulis dapat menyelesaikan tugas akhir dengan judul: PRARANCANGAN

PABRIK AKRILONITRIL DARI AMONIAK, PROPILENA DAN UDARA

DENGAN KAPASITAS 10.000 TON PERTAHUN

Pada kesempatan ini penulis menyampaikan terimakasih dan penghargaan

setinggi-tingginya kepada semua pihak yang telah membantu baik secara

langsung maupun tidak langsung hingga terselesaikannya tugas akhir ini. Ucapan

terimakasih yang tulus penulis haturkan kepada:

1. Ir. Agus Riyanto, MT selaku dekan Fakultas Teknik Universitas

Muhammadiyah Surakarta.

2. Ibu Nur Hidayati, Ph.D selaku pembimbing utama yang arif dan bijak serta

selalu ada untuk memberikan bimbingan dan arahan dalam penulisan tugas

akhir ini.

3. Ibu Eni Budiyati, ST. M.Eng selaku pembimbing kedua yang selalu sabar

dalam memberikan bimbingan dan arahan dalam penulisan tugas akhir ini

4. Rois Fatoni, Ph.D. Selaku Ketua Program Studi Teknik Kimia Fakultas

Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta.

5. Bapak Malik Musthofa, Selaku pembimbing akademik yang selalu

memberi arahan selama ini.

6. Bapak Ibu dosen dan karyawan di lingkungan Fakultas Teknik serta

perpustakaan Universitas Muhammadiyah Surakarta yang telah

memberikan pengetahuan dan bekal ilmu kepada penulis.

7. Albert Einstein, B.J. Habibie, dan Alessandro Del Piero yang selalu

memberikan inspirasi dan semangat untuk menyelesaikan tugas akhir ini.

vii

8. Risky Patria Sari selaku rekan tugas akhir yang senantiasa memberi

semangat dan dukungan dalam terselesainya tugas akhir ini.

9. Mudi, Ajeng, Lina, Miko, Alfian, Wahyu, dan rekan-rekan angkatan 2009

seluruhnya, yang telah memberi dukungan dalam segala bentuk.

10. Semua pihak yang telah membantu dalam menyelesaikan tugas akhir ini,

yang tidak dapat penulis sebutkan satu per satu. Terimakasih untuk

semuanya

Penulis menyadari bahwa dalam penulisan tugas akhir ini masih jauh dari

sempurna dan tidak menutup kemungkinan membutuhkan kritikan yang bersifat

membangun. Penulis berharap tugas akhir ini dapat memberikan manfaat yang

berarti bagi pembaca dan semua pihak yang membutuhkan, amin.

Wassalamu’alaikum Wr. Wb

Surakarta, Juli 2013

Penulis

viii

DAFTAR ISI

Halaman

Halaman Judul ...............................................................................................

Halaman Pengesahan .....................................................................................

Pernyataan Keaslian Tugas Akhir ..................................................................

Motto ..............................................................................................................

Persembahan ...................................................................................................

Kata Pengantar ...............................................................................................

Daftar Isi ........................................................................................................

Daftar Tabel ...................................................................................................

Daftar Gambar ...............................................................................................

Intisari ............................................................................................................

i

ii

iii

iv

v

vi

viii

x

xii

xiii

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Pendirian Pabrik .............................................................

1.2 Kapasitas Perancangan .............................................................................

1.3 Pemilihan Lokasi Pabrik ..........................................................................

1.3.1. Macam-macam proses .......................................................................

1.3.2. Kegunaan produk ...............................................................................

1.3.3. Sifat fisika dan kimia .......................................................................

1

2

3

4

6

6

BAB II DESKRIPSI PROSES

2.1. Spesifikasi Bahan Baku dan Produk

2.1.1. Spesifikasi bahan baku .....................................................................

2.1.2. Spesifikasi bahan pembantu ..............................................................

2.1.3. Spesifikasi produk .............................................................................

2.2. Konsep Proses

2.2.1. Konsep reaksi ...................................................................................

2.2.2. Tinjauan kinetika ...............................................................................

2.2.3. Tinjauan termodinamika ...................................................................

2.2.4. Langkah proses ..................................................................................

2.3. Neraca Massa dan Neraca Panas

2.3.1. Neraca massa .....................................................................................

2.3.2. Neraca panas ......................................................................................

2.4. Tata Letak Pabrik dan Peralatan Proses

2.4.1. Tata letak pabrik ...............................................................................

2.4.2. Tata letak peralatan ..........................................................................

9

10

10

11

11

12

14

17

21

28

32

BAB III SPESIFIKASI ALAT PROSES

3.1. Absorber ..................................................................................................

3.2. Accumulator ............................................................................................

3.3. Chiller .....................................................................................................

3.4. Condensor ...............................................................................................

3.5. Cooler ......................................................................................................

35

35

36

37

39

ix

3.6. Expander .................................................................................................

3.7. Filter ........................................................................................................

3.8. Furnace ....................................................................................................

3.9. Heater ......................................................................................................

3.10. Kompresor ..........................................................................................

3.11. Menara Distilasi 01 ............................................................................

3.12. Menara Distilasi 02 ............................................................................

3.13. Pompa ................................................................................................

3.14. Reaktor ...............................................................................................

3.15. Reboiler ..............................................................................................

3.16. Separator ............................................................................................

3.17. Tangki Bahan Baku ............................................................................

3.18. Tangki Produk ....................................................................................

3.19. Waste Heat Boiler ..............................................................................

42

43

43

44

45

46

46

47

52

53

55

56

57

59

BAB IV UNIT PENDUKUNG PROSES (UTILITAS) DAN

LABORATORIUM

4.1. Unit Pendukung Proses (Utilitas) ...........................................................

4.1.1. Unit penyediaan air dan pengolahan air ..........................................

4.1.2. Unit penyediaan steam ......................................................................

4.1.3. Unit penyediaan listrik .....................................................................

4.1.4. Unit penyediaan bahan bakar ...........................................................

4.1.5. Unit penyediaan udara tekan ...........................................................

4.1.6. Unit pengolahan limbah ...................................................................

4.2. Laboratorium ..........................................................................................

4.2.1. Program kerja laboratorium ............................................................

4.2.2. Penanganan sampel ...........................................................................

4.2.3. Prosedur analisa ...............................................................................

4.3. Keselamatan dan Kesehatan Kerja .........................................................

60

61

81

83

85

86

86

87

88

89

90

90

BAB V MANAJEMEN PERUSAHAAN

5.1. Bentuk Perusahaan .................................................................................

5.2. Struktur Organisasi .................................................................................

5.3. Tugas dan Wewenang .............................................................................

5.4. Pembagian Jam Kerja Karyawan ............................................................

5.5. Penggolongan Jabatan, Jumlah Karyawan, dan Gaji ..............................

5.6. Kesejahteraan Karyawan ........................................................................

5.7. Manajemen Produksi ..............................................................................

91

92

96

99

101

103

104

BAB VI ANALISA EKONOMI 6.1. Investasi Modal .......................................................................................

6.2. Biaya Produksi ........................................................................................

6.3. Pengeluaran Umum ................................................................................

6.4. Analisa Kelayakan ..................................................................................

6.5. Perhitungan Ekonomi Teknik .................................................................

107

107

108

108

114

BAB VII KESIMPULAN ............................................................................ 119

Daftar Pustaka ................................................................................................ 120

Lampiran ........................................................................................................ 121

x

DAFTAR TABEL

Tabel 1. Data Impor Akrilonitril di Indonesia ................................................... 2

Tabel 2. Harga ∆Gº Masing-Masing Komponen ................................................ 13

Tabel 3. Neraca Massa Total ............................................................................... 17

Tabel 4. Neraca Massa di Sekitar Reaktor .......................................................... 18

Tabel 5. Neraca Massa di Sekitar Absorber ........................................................ 18

Tabel 6. Neraca Massa di Sekitar Separator 01 .................................................. 19

Tabel 7. Neraca Massa di Sekitar Menara Distilasi 01 ....................................... 19

Tabel 8. Neraca Massa di Sekitar Menara Distilasi 02 ....................................... 20

Tabel 9. Neraca Panas di Sekitar Expander 01 ................................................... 21

Tabel 10. Neraca Panas di Sekitar Expander 02 ................................................... 21

Tabel 11. Neraca Panas di Sekitar Kompressor 01 ............................................... 21

Tabel 12. Neraca Panas di Sekitar Furnace 01 ...................................................... 22

Tabel 13. Neraca Panas di Sekitar Reaktor 01 ...................................................... 22

Tabel 14. Neraca Panas di Sekitar Waste Heat Boiler 01 ..................................... 23

Tabel 15. Neraca Panas di Sekitar Cooler 01 ........................................................ 23

Tabel 16. Neraca Panas di Sekitar Absorber 01 .................................................... 24

Tabel 17. Neraca Panas di Sekitar Separator 01 ................................................... 24

Tabel 18. Neraca Panas di Sekitar Menara Distilasi 01 ........................................ 25

Tabel 19. Neraca Panas di Sekitar Menara Distilasi 02 ........................................ 25

Tabel 20. Neraca Panas di Sekitar Chiller 01 ....................................................... 26

Tabel 21. Neraca Panas di Sekitar Separator 02 ................................................... 26

Tabel 22. Neraca Panas di Sekitar Heater 01 ........................................................ 27

Tabel 23. Neraca Panas di Sekitar Separator 03 ................................................... 27

Tabel 24. Neraca Panas di Sekitar Kompressor 02 ............................................... 27

Tabel 25. Perincian Luas Tanah Pembangunan Pabrik ......................................... 30

Tabel 26. Kebutuhan Air Pendingin ..................................................................... 80

Tabel 27. Kebutuhan Steam .................................................................................. 80

xi

Tabel 28. Kebutuhan Air Air Proses ..................................................................... 80

Tabel 29. Kebutuhan Air Umpan WHB ................................................................ 81

Tabel 30. Kebutuhan Air untuk Sanitasi ............................................................... 81

Tabel 31. Kebutuhan Make-up Water ................................................................... 81

Tabel 32. Kebutuhan Listrik Untuk Proses ........................................................... 83

Tabel 33. Kebutuhan Listrik untuk Utilitas .......................................................... 84

Tabel 34. Jadwal Hari dan Jam Kerja Pegawai Shift ..........................................100

Tabel 35. Jabatan dan Prasyarat ..........................................................................101

Tabel 36. Perincian Jumlah Karyawan ...............................................................102

Tabel 37. Penggolongan Gaji Karyawan ............................................................103

Tabel 38. Cost Indeks 1990-2002 .......................................................................111

Tabel 39. Fixed Capital Investment ....................................................................114

Tabel 40. Manufacturing Cost ............................................................................115

Tabel 41. Working Capital ..................................................................................116

Tabel 42. General Expenses ................................................................................116

Tabel 43. Cost .....................................................................................................117

Tabel 44. Analisa Ekonomi .................................................................................117

xii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1. Tata Letak Pabrik Akrilonitril ....................................................... 30

Gambar 2. Tata Letak Peralatan Proses .......................................................... 34

Gambar 3. Unit Pengolahan Air Sungai .......................................................... 68

Gambar 4. Struktur Organisasi Perusahaan .................................................... 95

Gambar 5. Grafik Hubungan antara Tahun dan Cost Indeks ....................... .112

Gambar 6. Grafik BEP dan SDP... ............................................................... .118

xiii

INTISARI

Akrilonitril disebut juga vinil sianida atau propen nitril merupakan salah

satu bahan kimia dalam industri. Akrilonitril merupakan bahan kimia yang

banyak kegunaannya yaitu sebagai bahan tambahan dalam industri resins,

termoplastik, bahan tambahan dalam sintesa organik, akrilamida, dan ABS

resins. Pada saat ini kebutuhan akrilonitril di Indonesia masih didatangkan dari

import luar negeri diantaranya dari Jepang, Taiwan, Amerika Serikat dan

Jerman. Oleh sebab itu pendirian pabrik Akrilonitril di Indonesia sangatlah

penting guna mengurangi import akrilonitril dari luar negeri.

Bahan baku pembuatan akrilonitril adalah amoniak, propilena dan udara

dengan perbandingan mol reaktan propilen : amoniak : udara = 1 : 1,2 : 9,8 yang

direaksikan dalam reaktor fixed bed multitube yang beroperasi secara non

adiabatik non isothermal pada suhu 307 – 308,3 oC dan tekanan 1,5 atm dengan

katalis bismuth phosphomolybdate. Reaksi yang terjadi didalam reaktor secara

eksotermis dan irreversible. Alat utama dalam pabrik ini adalah reaktor,

absorber, separator, dan menara distilasi. Produk yang dihasilkan dari pabrik ini

adalah akrilonitil, asam sianida, dan asetonitril.

Prarancangan pabrik akrilonitril ini berkapasitas 10.000 ton/tahun dan

lokasi pabrik dipilih di daerah Cilegon Banten dengan luas area 200.000 m2.

Bentuk perusahaan yang dipilih adalah Perseroan Terbatas dengan pimpinan

tertinggi dipegang oleh seorang Direktur dan dibantu oleh para manajer dengan

jumlah karyawan sebanyak 158 orang.

Berdasarkan hasil analisa ekonomi prarancangan pabrik ini

membutuhkan modal tetap dan modal kerja sebesar US$ 28.249.592,23 dan US$

6.589.282,97 dan didapatkan Return of Invesment sebelum pajak 35,48%, setelah

pajak 17,74%, Break Even Point 42,22%, Shut Down Point 19,44%, Pay Out

Time sebelum pajak 2,20 tahun, setelah pajak 3,60 tahun. Berdasarkan analisa

ekonomi tersebut, maka dapat disimpulkan bahwa pabrik akrilonitril ini layak

didirikan.

Kata Kunci : Akrilonitril, Amoksidasi Propilena, Tugas Prarancangan Pabrik