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