LAPORAN TUGAS AKHIR

PRARANCANGAN PABRIK ASAM FENIL ASETAT DARI BENZIL

SIANIDA DAN ASAM SULFAT

KAPASITAS 2.000 TON PER TAHUN

Disusun sebagai salah satu syarat menyelesaikan Program Studi Strata satu

Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik

Oleh :

Wulan Fitri Anggraini

D 500 120 012

Dosen Pembimbing :

Ir. Nur Hidayati, M.T., Ph.D

Rois Fatoni, S.T., M.Sc., Ph.D

PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA

SURAKARTA

2017

ii

iii

iv

ABSTRAK

Pabrik asam fenil asetat didirikan untuk memenuhi kebutuhan asam fenil asetat di dalam negeri maupun di luar negeri. Hal tersebut didasarkan atas ketersediaan bahan baku dan kebutuhan asam fenil asetat pada beberapa sektor industri. Pabrik asam fenil asetat dengan bahan baku benzil sianida dan asam sulfat direncanakan akan didirikan di daerah Tangerang dengan kapasitas 2.000 ton per tahun.

Dalam prosesnya, asam sulfat dan air mengalami pencampuran pada mixer, yang kemudian diumpankan menuju reaktor. Reaktor yang digunakan adalah Reaktor Alir Tangki Berpengaduk (RATB) dengan kondisi operasi reaksi pada suhu 100oC dengan tekanan 1 atm, bersifat eksotermis, non adiabatis isothermal. Asam fenil asetat sebagai produk utama dan sisa reaktan dipisahkan dari ammonium hidrogen sulfat di dalam filter press. Kemudian akan terjadi pemisahan antara senyawa organik dan inorganik dalam dekanter. Setelah dari dekanter, bahan akan dialirkan menuju menara distiliasi. Hasil atas dari menara distilasi akan diumpankan kembali ke reaktor untuk di recycle, sementara hasil bawah akan diumpankan menuju prilling tower (menara pembutir)untuk di kristalkan. Kemudian produk dihancurkan hingga ukurannya menjadi lebih kecil di dalam ball mill, dan di saring pada screenagar ukurannya bisa seragam. Setelah berukuran seragam, produk akan disimpan dalam gudang.

Kebutuhanutilitasdalamtiaptahunnyaberupakebutuhan air proses sebanyak 72,3453 kg/jam, untuk air pendingin sebanyak 19.125,8813 kg/jam, penyedia steam sebanyak 305,3654 kg/jam. listriksebanyak 141,3224 kW danbahanbakarsebanyak 0,0211 m3/jam. Pabrik direncanakan beroperasi selama 330 hari. Analisi ekonomi menunjukkan besarnya modal tetap sebesar Rp 348.092.560.233,61 dan modal kerja sebesar Rp 61.102.148.950,56. Sedangkan keuntungan sebelum pajak sebesar Rp 80.543.222.890,54 dan keuntungan setelah pajak sebesar Rp 56.380.256.023,38. Percent Return on Investment (ROI) sebelum pajak sebesar 23,01% dan sesudah pajak 16,10%. Pay Out Time (POT) sebelum pajak 3,03 tahun dan sesudah pajak 3,83 tahun. Break Event Point(BEP) sebesar 47,5% dan Shut Down Point (SDP) sebesar 21,60%. Dengan demikian maka pabrik layak untuk didirikan.

Kata kunci: Asam Fenil Asetat, Benzil Sianida

v

Abstract

Phenyl acetic acid plant was established to meet the needs of phenyl acetic acid in the country and abroad. It is based on the availability of raw materials and the needs of phenyl acetic acid in some industrial sectors. Phenyl acetic acid plant with raw material benzyl cyanide and sulfuric acid planned to be established in the Tangerang area with a capacity of 2,000 tonnes per year.

In the process, sulfuric acid and water undergoes mixing in the mixer, which is then fed to the reactor. The reactor used is a stirred tank reactor Flow (RATB) to the operating conditions of the reaction at 100 ° C with a pressure of 1 atm, is exothermic, non isothermal adiabatic. Phenyl acetic acid as the main products and the residual reactants are separated from ammonium hydrogen sulfate in a filter press. Then there will be a separation between the organic and inorganic compounds in the decanter. Once out of the decanter, the material will be supplied to the tower distiliasi. The top result of the distillation tower will be fed back into the reactor for recycle, while the bottom results will be fed to the prilling tower (tower granulator) for kristalkan. Then the crushed product to its size becomes smaller in the ball mill, and filtered on a screen that size can be uniform. After a uniform size, the product will be stored in the warehouse.

Utility requirements in each year in the form of process water needs as much as 72.3453 kg / h, for cooling water as much as 19125.8813 kg / hour, steam providers as much as 305.3654 kg / hour. 141.3224 kW and electricity as much fuel as 0.0211 m3 / h. The factory is planned to operate for 330 days. Economic analysis indicates the amount of Rp 348,092,560,233.61 fixed capital and working capital of Rp 61,102,148,950.56. While profit before tax of Rp 80,543,222,890.54 and the profit after tax of Rp 56,380,256,023.38. Percent Return on Investment (ROI) before tax amounted to 23.01% and 16.10% after tax. Pay Out Time (POT) before tax and after tax of 3.03 years 3.83 years. Break Event Point (BEP) amounted to 47.5% and Shut Down Point (SDP) amounted to 21.60%. Thus it is feasible to set up factories.

Key word: Phenylacetic Acid, Benzyl Cyanide

vi

MOTTO

“Allah tidak membebani seseorang kecuali dengan batas kemampuannya”

(terjemahan QS. Al-Baqarah:[2]: 286)

“Hiduplah bermartabat dan bermanfaat”

Rasulullah SAW bersabda: “Barang siapa menempuh jalan yang padanya dia

menuntut ilmu, maka Allah telah menuntunnya jalan ke surga”

(terjemahan HR. Muslim)

vii

PERSEMBAHAN . . . .

Segala puji dan syukur selalu tercurah kepada Allah SWT. Atas segala nikmat dan

karunia yang telah diberikan kepada ku sehingga dapat menyelesaikan tugas ini.

Bapak dan Ibu tercinta, terima kasih untuk semua curahan kasih dan sayang yang

telah engkau berikan. Kesabaran, kepercayaan dan dukungan yang engkau berikan

kepadaku telah menguatkan aku untuk menempuh pendidikan ini walau harus

terpisah jauh dari kalian. Bapak dan ibu, terima kasih karena selalu menyelipkan

namaku dalam doamu, sehingga aku berhasil dan mampu mewujudkan impianku.

Kerja kerasmu telah mengantarkanku dalam keberhasilan. Semoga Allah SWT.

senantiasa memberi kesehatan kepada kalian hingga aku mampu untuk

membahagiakan kalian.Adik-adik tercinta yang selalu yang senantiasa

menyemangati, mendukung,serta menemani setiap langkahku.

Partnerku Rani Prahmawati, terima kasih telah menjadi partnerku dalam segala

hal bukan hanya dalam tugas perancangan pabrik ini. Aku mungkin tak akan

mampu menyelesaikan ini tanpa bantuanmu. Terima kasih kawan..

Keluarga kecilku BEM FT UMS. Banyak hal yang telah kita lalui bersama

hinggaku memperoleh banyak ilmu yang tak mungkin aku dapatkan di

perkuliahan. Semoga semangat juang kita takkan pernah pudar dan ikatan yang

telah terbntuk ini tak kan pernah putus.

Sahabat-sahabat ku KELUARGA KUSUMA (Rani, Nita, Esti, Dita, Duwi dan

Tunjung) Berkat waktu & kebersamaan yang kalian berikan telah memompa

semangatku untuk menyelesaikan tugas ini. Sukses selalu yaa kawan, tak kan

pernah ku lupakan canda tawa kalian.

Temen-teman Teknik Kimia 2012 yang telah bersama-sama dalam perkuliahan.

Terima kasih atas doa dan semangat dari kalian semua.

viii

KATA PENGANTAR

Segala puji bagi Allah Yang telah menciptakan manusia dan mengajarkan

kepadanya.Puji syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT atas karunia, nikmat,

rahmat dan kesempatan yang telah Engkau berikan kepada penulis sehingga dapat

menyelesaikan Tugas Akhir dengan judul “Prarancangan Pabrik Asam Fenil

Asetat dari Benzil Sianida dan Asam Sulfat Kapasitas 2.000 Ton/Tahun”. Tidak

lupa Sholawat serta salam penulis haturkan kepada Nabi Besar Muhammad SAW

yang kita nantikan syafa’atnya di hari akhir nanti.

Tugas Prarancangan Pabrik merupakan salah satu syarat yang wajib

ditempuh untuk menyelesaikan program strata 1 di Program Studi Teknik Kimia,

Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah Surakarta.

Pada kesempatan kali ini, penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada

pihak-pihak yang telah memberikan dukungan, bimbingan, dan bantuan hingga

terselesaikannya laporan tugas akhir ini. Adapun pihak-pihak tersebut, antara lain:

1. Ir. Nur Hidayati, M.T., Ph.Dsebagai dosen pembimbing I

2. Rois Fatoni, S.T., M.Sc., Ph.Dsebagai dosen pembimbing II

3. Seluruh dosen dan staf Teknik Kimia Universitas Muhammadiyah Surakarta

4. Segenap civitas akademika dan teman-teman mahasiswa Teknik Kimia FT

UMS khususnya angkatan 2012.

Penulis berharap semoga laporan ini bermanfaat bagi semua pihak.

Surakarta, 31 Januari 2017

Penulis

ix

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL............................................................................... i

HALAMAN PENGESAHAN................................................................. ii

PERNYATAAN...................................................................................... iii

ABSTRAK .............................................................................................. iv

ABSTRACT............................................................................................ v

MOTTO .................................................................................................. vi

PERSEMBAHAN................................................................................... vii

KATA PENGANTAR ............................................................................ viii

DAFTAR ISI........................................................................................... ix

DAFTAR TABEL................................................................................... xiv

DAFTAR GAMBAR .............................................................................. xvi

BAB I PENDAHULUAN.................................................................... 1

1.1. Latar Belakang Pendirian Pabrik ........................................ 1

1.2. Kapasitas Pabrik.................................................................. 2

1.2.1. Proyeksi Kebutuhan Asam Fenil Asetat di Indonesia 2

1.2.2. Kapasitas Pabrik yang Sudah ada.......................... 2

1.4.3.Ketersediaan Bahan Baku....................................... 3

1.3. Lokasi Pabrik ...................................................................... 4

1.4. Tinjauan Pustaka ................................................................. 5

1.4.1. Macam-Macam Proses .......................................... 5

1.4.2. Kegunaan Produk .................................................. 7

1.4.3.Sifat Fisik dan Kimia.............................................. 7

1.4.3.Tinjauan Proses ...................................................... 11

BAB II DESKRIPSI PROSES.............................................................. 13

2.1. Spesifikasi Bahan ................................................................ 13

2.2. Konsep Proses ...................................................................... 14

2.2.1. Reaksi....................................................................... 14

2.2.2. Kondisi Operasi ....................................................... 15

2.2.3. Tinjauan Termodinamika......................................... 15

x

2.2.4. Kinetika Reaksi ............................................................... 17

2.3. Tahapan Proses ......................................................................... 17

2.3.1. Tahap Penyiapan Bahan Baku ........................................ 17

2.3.2. Tahap Pembentukan Produk ........................................... 18

2.3.3. Tahap Pemisahan dan Pemurnian Produk....................... 18

2.3.4. Diagram Alir Proses........................................................ 20

2.4. Neraca Massa dan Neraca Panas............................................... 21

2.4.1. Neraca Massa .................................................................. 21

2.4.2. Neraca Panas ................................................................... 25

2.5. Tata Letak Pabrik dan Peralatan Proses .................................... 30

2.5.1. Tata Letak Pabrik ............................................................ 30

2.5.2. Tata Letak Peralatan Proses ............................................ 33

BAB III SPESIFIKASI ALAT............................................................. 37

3.1. Tangki Penyimpanan Asam Sulfat............................................ 37

3.2. Tangki Penyimpanan Benzil Sianida ........................................ 37

3.3. Gudang Penyimpanan Asam Fenil Asetat ................................ 38

3.4. Gudang Penyimpanan Ammonium Hidrogen Sulfat ................ 38

3.5. Mixer ......................................................................................... 39

3.6. Reaktor ...................................................................................... 40

3.7. Filter Press................................................................................ 41

3.8. Dekanter .................................................................................... 41

3.9. Menara Distilasi ........................................................................ 42

3.10. Prilling Tower ......................................................................... 43

3.11. Ball Mill .................................................................................. 43

3.12. Screen...................................................................................... 44

3.13. Kondenser ............................................................................... 4

3.14. Reboiler................................................................................... 45

3.15. Heater 1 .................................................................................. 46

3.16. Heater 2 .................................................................................. 46

3.17. Heater 3 .................................................................................. 47

3.18. Cooler 1 .................................................................................. 48

3.19. Cooler 2 .................................................................................. 49

xi

3.20.Accumulator ............................................................................. 49

3.21. Blower ..................................................................................... 50

3.22. Bucket Elevator 1 .................................................................... 50

3.23. Bucket Elevator 2 .................................................................... 50

3.24. Belt Conveyor 1....................................................................... 51

3.25. Belt Conveyor 2....................................................................... 51

3.26. Pompa 1 .................................................................................. 51

3.27. Pompa 2 .................................................................................. 52

3.28. Pompa 3 .................................................................................. 52

3.29. Pompa 4 .................................................................................. 53

3.30. Pompa 5 .................................................................................. 53

3.31. Pompa 6 .................................................................................. 54

3.32. Pompa 7 .................................................................................. 54

3.33. Pompa 8 .................................................................................. 54

3.34. Pompa 9 .................................................................................. 55

3.35. Pompa 10 ................................................................................ 55

3.36. Pompa 11 ................................................................................ 56

BAB IV UNIT PENDUKUNG PROSES (UTILITAS) DAN LABORATORIUM).............................................................................. 57

4.1. Unit Pendukung Proses (Utilitas).............................................. 57

4.1.1. Unit Pengolahan Air ....................................................... 57

4.1.2. Pengadaan Udara Tekan ................................................. 64

4.1.3. Pengadaan Listrik............................................................ 64

4.1.4. Pengadaan Bahan Bakar ................................................. 67

4.1.5. Unit Pengolahan Limbah ................................................ 67

4.1.6. Spesifikasi Alat-Alat Utilitas .......................................... 73

4.2. Laboratorium............................................................................. 83

4.2.1. Macam-macam Laboratorium......................................... 83

4.2.2. Kelompok Kerja Laboratorium....................................... 84

4.2.3. Penanganan Sampel ........................................................ 85

4.2.4. Prosedur Analisa ............................................................. 85

4.2.5. Metode Analisa ............................................................... 86

xii

4.2.6. Alat-Alat Laboratorium .................................................. 86

BAB V MANAJEMEN PERUSAHAAN............................................. 88

5.1. Bentuk Perusahaan .................................................................... 88

5.2. Struktur Organisasi ................................................................... 89

5.3. Tugas dan Wewenang ............................................................... 92

5.3.1. Pemegang Saham ............................................................ 92

5.3.2. Dewan Komisaris............................................................ 92

5.3.3. Dewan Direksi ................................................................ 92

5.4. Pembagian Jam Kerja Karyawan .............................................. 98

5.5. Penggolongan Jabatan, Jumlah Karyawan, dan Gaji ................ 99

5.5.1. Jabatan dan Prasyarat ...................................................... 99

5.5.2. Penggolongan Gaji Karyawan......................................... 101

5.5.3. Kesejahteraan Karyawan ................................................ 102

5.6. Manajemen Produksi ................................................................ 103

5.6.1. Perencanaan Produksi ..................................................... 103

5.6.2. Pengendalian Produksi.................................................... 104

BAB VI ANALISIS EKONOMI........................................................... 106

6.1. Perhitungan biaya...................................................................... 108

6.2. Analisis kelayakan .................................................................... 109

6.3. Hasil perhitungan ...................................................................... 111

6.4. General Expenses...................................................................... 112

6.5. Analisis Ekonomi...................................................................... 113

BAB VII PENUTUP............................................................................... 117

7.1. Kesimpulan ............................................................................... 117

DAFTAR PUSTAKA

xiv

DAFTAR TABEL Tabel 1.1. Data Impor Asam Fenil Asetat ..........................................

2

Tabel 1.2. Daftar Pabrik Produsen Asam Fenil Asetat ........................ 2

Tabel 2.1. Neraca Massa di Sekitar Mixer ........................................... 18

Tabel 2.2. Neraca Massa di Sekitar Reaktor ........................................ 18

Tabel 2.3. Neraca Massa di Sekitar Filter Press.................................. 19

Tabel 2.4. Neraca Massa di Sekitar Dekanter ...................................... 19

Tabel 2.5. Neraca Massa di Sekitar Menara Distilasi .......................... 19

Tabel 2.6. Neraca Massa di Sekitar Prilling Tower ............................. 20

Tabel 2.7. Neraca Massa di Sekitar Ball Mill ...................................... 20

Tabel 2.8. Neraca Massa di Sekitar Screen.......................................... 20

Tabel 2.9. Neraca Massa Total............................................................. 20

Tabel 2.10. Neraca Panas di Sekitar Mixer .......................................... 30

Tabel 2.11. Neraca Panas di Sekitar Heater-01 ................................... 21

Tabel 2.12. Neraca Panas di Sekitar Heater-02.................................... 21

Tabel 2.13. Neraca Panas di Sekitar Reaktor ....................................... 22

Tabel 2.14. Neraca Panas di Sekitar Filter Press................................. 22

Tabel 2.15. Neraca Panas di Sekitar Dekanter ..................................... 22

Tabel 2.16. Neraca Panas di Sekitar Heater-03 ................................... 23

Tabel 2.17. Neraca Panas di Sekitar Menara Distilasi ......................... 23

Tabel 2.18. Neraca Panas di Sekitar Cooler-01 ................................... 23

Tabel 2.19. Neraca Panas di Sekitar Cooler-02 ................................... 24

Tabel 2.20. Neraca Panas di Sekitar Prilling Tower............................ 24

Tabel 2.21. Neraca Panas di Sekitar Ball Mill ..................................... 24

Tabel 2.22. Neraca Panas di Sekitar Screen......................................... 25

Tabel 4.1. Daftar Kebutuhan Listrik untuk Proses............................... 58

Tabel 4.2. Daftar Kebutuhan Listrik untuk Utilitas ............................. 59

Tabel 5.1. Jadwal Pembagian Kerja Karyawan Shift ........................... 92

Tabel 5.2. Jabatan dan Prasyarat .......................................................... 92

Tabel 5.3. Penggolongan Gaji Karyawan ............................................ 94

xv

Tabel 6.1. Cost Index Chemical Plant .................................................. 99

Tabel 6.2. Total Fixed Capital Investment ........................................... 103

Tabel 6.3. Working Capital.................................................................. 104

Tabel 6.4. Manufacturing Cost ............................................................ 104

Tabel 6.5. General Expenses ............................................................... 105

Tabel 6.6. Fixed Cost........................................................................... 107

Tabel 6.7. Variable Cost ...................................................................... 108

Tabel 6.8. Regulated Cost .................................................................... 108

xvi

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. Diagram Alir Proses ........................................................................... 17

Gambar 2.2. Layout Pabrik..................................................................................... 27

Gambar 2.3. LayoutPeralatan Proses ...................................................................... 30

Gambar 4.1. Blok Diagram Pengolahan Limbah Pabrik Asam Fenil Asetat ............ 64

Gambar 4.2. Diagram Alir Proses Pengolahan Air .................................................. 65

Gambar 5.1. Struktur Organisasi ............................................................................ 84

Gambar 6.1. Hubungan Tahun denganCost index ................................................... 100

Gambar 6.2. Analisis Kelayakan Ekonomi Pabrik Asam Fenil Asetat ..................... 110