TUGAS AKHIR PRARANCANGAN PABRIK SIKLOHEKSANA DENGAN PROSES HIDROGENASI BENZENA KAPASITAS 26.000 TON PER TAHUN
Disusun Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh Gelar Kesarjanaan Strata I Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta
Oleh : MEYLINA AYU KARTIKAWATI D 500 050 008
Dosen Pembimbing : M. MUJIBURROHMAN, S.T., M.T., Ph.D. Ir. H. HARYANTO, AR, M.S.
JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA SURAKARTA 2011
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA FAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK KIMIA
NAMA
: Meylina Ayu Kartikawati
NIM
: D 500 050 008
JUDUL TPP
: Prarancangan Pabrik Sikloheksana dengan Proses Hidrogenasi Benzena Kapasitas 26.000 Ton Per Tahun.
Dosen Pembimbing : 1. M. Mujiburrohman, S.T., M.T., Ph.D. 2. Ir. H. Haryanto, M.S.
Surakarta,
Agustus 2011
Menyetujui :
Dosen pembimbing I
Dosen pembimbing II
M. Mujiburrohman, S.T., M.T, Ph.D. NIK : 794
Ir. H. Haryanto, M.S. NIP : 196307051990031002
Dekan Teknik
Ketua Jurusan
Ir. Agus Riyanto, M.T. NIK : 483
Ir. H. Haryanto, M.S. NIP : 196307051990031002
ii
INTISARI Perancangan pabrik sikloheksana dengan luas area sebesar 10.000 m2 direncanakan dibangun pada tahun 2014 di kawasan industri Jababeka Cikarang, propinsi Jawa Barat yang berdekatan dengan PT Air Product dan PT Pertamina sebagai penyedia bahan baku utama. Pabrik ini beroperasi dengan kapasitas 26.000 ton/tahun, dengan pertimbangan untuk memenuhi kebutuhan dalam negeri maupun luar negeri. Bahan baku yang dipakai adalah benzena sebanyak 24.307,161 ton/tahun dan hidrogen sebanyak 2.541,644 ton/tahun dengan menggunakan nikel sebagai katalisnya. Reaksi berlangsung secara eksotermis, non-isothermal, non-adiabatis dengan menggunakan reaktor fixed bed mutitube dengan kondisi tekanan operasi berkisar 26 atm dan suhu 150-200oC. Untuk menunjang proses produksi, diperlukan utilitas meliputi: kebutuhan air pendingin: 56.101,098 kg/jam, kebutuhan air untuk perkantoran dan pabrik: 1.339,549 kg/jam, kebutuhan air untuk pembangkit steam: 743,969 kg/jam, air make up boiler: 111,595 kg/jam, air make up pendingin: 8.415,164 kg/jam. Konsumsi listrik untuk keperluan proses: 63,700 Hp. Listrik untuk penerangan dan AC: 20 kW. Listrik untuk laboratorium dan instrumentasi: 15 kW. Kebutuhan listrik keseluruhan: 168,375 kW. Pabrik sikloheksana ini berbentuk Perseroan Terbatas (PT) dengan sistem organisasi line dan staff. Dengan jumlah karyawan 107 orang dimana sistem kerja karyawan bedasarkan pembagian menurut jam kerja yang terdiri dari karyawan shift dan non-shift. Dari analisis ekonomi yang dilakukan terhadap pabrik ini dengan modal tetap Rp 51.229.201.984,922 dan modal kerja Rp 43.806.608.996,348. Dari analisis ekonomi terhadap pabrik ini menunjukkan keuntungan sebelum pajak Rp 25.943.982.537,617 pertahun setelah dipotong pajak 30% keuntungan mencapai Rp 18.160.787.776,332 pertahun. Return on investment (ROI) sebelum pajak 50,64% dan setelah pajak 35,45%. Pay out time (POT) sebelum pajak adalah 1,65 tahun dan setelah pajak 2,20 tahun. Break even point (BEP) sebesar 40,00% dan Shut down point (SDP) sebesar 24,82%. Dari data analisis kelayakan diatas disimpulkan, pabrik ini menguntungkan dan layak didirikan.
iii
KATA PENGANTAR
Assalamu’alaikum Wr. Wb. Alhamdulillah, puji syukur kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat dan hidayah-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini yang merupakan syarat jenjang studi Strata–1 untuk mendapatkan gelar Sarjana Teknik, Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah Surakarta.
Adapun
Sikloheksana
Tugas
dengan
Akhir
ini
Proses
berjudul
“Prarancangan
Hidrogenasi
Benzena
Pabrik
Kapasitas
26.000 Ton/Tahun”. Dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini, banyak sekali kesulitan dan hambatan yang terjadi. Namun, berkat bantuan beberapa pihak, akhirnya Tugas Akhir ini dapat terselesaikan. Untuk itu, pada kesempatan ini tak lupa penulis ingin mengucapkan terima kasih, terutama kepada: 1.
Bapak Ir. H. Haryanto AR, M.S. selaku Ketua Jurusan Teknik kimia, Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah Surakarta,
2.
Ibu Akida Mulyaningtyas, S.T., M.Sc. selaku Koordinator Tugas Akhir,
3.
Bapak M. Mujiburrohman, S.T., M.T., Ph.D. selaku pembimbing I, yang dengan kesabarannya telah memberikan bimbingan kepada penulis hingga terselesainya Tugas Akhir ini,
4.
Bapak Ir. H. Haryanto AR, M.S. selaku pembimbing II, yang telah memberikan bimbingan dan nasehat hingga selesainya Tugas Akhir ini,
5.
Bapak dan Ibu dosen Jurusan Teknik Kimia atas ilmu dan bimbingannya selama kuliah,
6.
Mas Amanuni yang banyak membantu kelancaran administrasi,
7.
Bapak dan Ibu serta Kakak dan Adikku terima kasih selalu atas doa, bantuan dan dukungannya selama ini,
8.
Teman-teman Teknik Kimia, Universitas Muhammadiyah Surakarta, terima kasih atas kerja samanya,
iv
9.
Serta semua yang telah membantu penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu. Penulis menyadari masih banyak kekurangan dalam Tugas Akhir ini.
Untuk itu saran dan kritik yang membangun dari pembaca sangat penulis harapkan. Semoga laporan Tugas Akhir ini bermanfaat. Wassalamu’alaikum Wr. Wb.
Surakarta,
Agustus 2011
Penulis
v
DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL .......................................................................................
i
HALAMAN PENGESAHAN .........................................................................
ii
INTISARI ........................................................................................................
iii
KATA PENGANTAR ....................................................................................
iv
DAFTAR ISI ...................................................................................................
vi
DAFTAR GAMBAR ......................................................................................
x
DAFTAR TABEL ...........................................................................................
xi
BAB. I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang Pendirian Pabrik .................................................
1
1.2. Kapasitas Perancangan Pabrik .....................................................
4
1.3. Lokasi Pabrik ...............................................................................
4
1.4. Tinjauan Pustaka ..........................................................................
6
BAB. II
1.4.1
Pembuatan Sikloheksana ................................................
6
1.4.2
Kegunaan Produk ...........................................................
7
1.4.3
Sifat Fisis dan Kimia Bahan Baku dan Produk ..............
8
1.4.4
Tinjauan Proses secara Umum .......................................
12
DESKRIPSI PROSES
2.1. Spesifikasi Bahan ..........................................................................
14
2.1.1.
Spesifikasi Bahan Baku...................................................
14
2.1.2.
Spesifikasi Produk...........................................................
15
2.2. Konsep Proses ...............................................................................
16
2.2.1. Dasar Reaksi ......................................................................
16
2.2.2. Penggunaan Katalis ...........................................................
16
2.2.3. Mekanisme Reaksi .............................................................
16
2.2.4. Kondisi Operasi ..................................................................
17
2.2.5. Tinjauan Termodinamika ..................................................
17
2.2.6. Tinjauan Kinetika ..............................................................
18
vi
2.3. Langkah Proses .............................................................................
18
1. Unit Penyiapan Bahan Baku ....................................................
19
2. Unit Reaksi Pembentukan Sikloheksana..................................
19
3. Unit Pemurnian Sikloheksana ..................................................
20
2.4. Neraca Massa dan Neraca Panas ...................................................
20
2.4.1. Neraca Massa ....................................................................
21
2.4.2. Neraca Panas .....................................................................
23
2.5. Lay Out Pabrik dan Peralatan .........................................................
28
2.5.1. Lay Out Pabrik
..............................................................
28
2.5.2. Lay Out Peralatan ..............................................................
32
BAB. III SPESIFIKASI ALAT ....................................................................
37
3.1. Cooler -01 ......................................................................................
37
3.2. Condenser Sub Cooler ...................................................................
38
3.3. Heat Exchanger -01 .......................................................................
39
3.4. Vaporizer -01 .................................................................................
39
3.5. Kompresor
3.6.
3.5.1. Kompresor -01 .....................................................................
40
3.5.1. Kompresor -02 .....................................................................
41
Pompa 3.6.1 Pompa -01 ...........................................................................
41
3.6.2 Pompa -02....................................................................... ....
42
3.6.3 Pompa -03...........................................................................
43
3.6.4 Pompa -04 ...........................................................................
44
3.7.
Reaktor -01...................................................................................
3.8.
Separator
44
3.8.1 Separator -01 .......................................................................
45
3.8.2 Separator -02.......................................................................
46
3.9. Tangki 3.9.1 Gas Holder -01......................................................................
46
3.9.2 Tangki -01..................................................................... ........
47
3.9.3 Tangki -02............................................................................... 49 vii
3.10. Expansion Valve 3.10.1 Expansion Valve -01 .......................................................... 50 3.10.2. Expansion Valve -02 ........................................................ 50 BAB. IV UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM .........
51
4.1. Unit Pendukung Proses (Utilitas) .................................................
51
4.2. Kebutuhan utilitas .........................................................................
51
4.2.1. Unit Pengadaan Air............................................................... 51 4.2.2. Unit Pengolahan Air............................................................. 53 4.2.3. Unit Pembangkit steam ......................................................
57
4.2.4. Unit Pembangkit listrik .......................................................
60
4.2.5. Unit Penyediaan udara bertekanan ......................................
61
4.2.6. Laboratorium .......................................................................
63
4.3. Spesifikasi Alat Utilitas........... ..... .................................................
68
BAB. V
MANAJEMEN PERUSAHAAN ..................................................
77
5.1. Bentuk Perusahaan ........................................................................
77
5.2. Struktur Organisasi .......................................................................
78
5.2.1. Pemegang Saham.................................................................. 79 5.2.2. Dewan Komisaris.................................................................
79
5.2.3. Direktur.................................................................................
80
5.2.4. Kepala Bagian....................................................................... 80 5.2.5. Karyawan............................................................................... 82 5.2.6. Sekretaris..............................................................................
84
5.2.7. Staf Ahli................................................................................ 84 5.3. Sistem Kepegawaian dan Sistem Gaji............................................
84
5.3.1. Sistem Kepegawaian...........................................................
84
5.3.2. Pembagian Jam Kerja Karyawan.........................................
85
5.3.3. Sistem Gaji..........................................................................
87
5.4. Kesejahteraan Karyawan ................................................................
89
5.5. Manajemen Produksi......................................................................
90
5.5.1. Perencanaan Produksi.......................................................... 91 5.5.2. Pengendalian Proses............................................................. viii
92
BAB. VI ANALISA EKONOMI .................................................................
95
6.1. Total Fixed Capital Investment ..................................................... 101 6.2. Working Capital ............................................................................. 101 6.3. Manufacturing Cost ....................................................................... 102 6.4. General Expenses ........................................................................... 102 6.5. Analisis Ekonomi ......................................................................... 102 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
ix
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1. Diagram Alir Massa ....................................................................
20
Gambar 2.2. Tata Letak Pabrik .......................................................................
31
Gambar 2.3. Tata Letak Peralatan ...................................................................
34
Gambar 2.4 Diagram Alir Kualitatif ...............................................................
35
Gambar 2.5. Diagram Alir Kuantitatif ............................................................
36
Gambar 4.1. Unit Pengolahan Air Utilitas ......................................................
76
Gambar 5.1. Struktur Organisasi Perusahaan .................................................. 94 Gambar 6.1. Grafik Hubungan Tahun dengan Cost Index Plant ....................
97
Gambar 6.2. Grafik Analisis Ekonomi ............................................................ 106
x
DAFTAR TABEL Tabel 1.1. Data Kebutuhan Sikloheksana di Asia ............................................. 2 Tabel 1.2. Kebutuhan Impor Sikloheksana ...................................................... 3 Tabel 2.1. Arus Massa................. ....................................................................
21
Tabel 2.2. Neraca Massa Total......................................................................... 21 Tabel 2.3. Neraca Massa Separator (Sp-01)..................................................... 21 Tabel 2.4. Neraca Massa Reaktor....................................................................
22
Tabel 2.5. Neraca Massa Separator (Sp-02)............. ....................................... 22 Tabel 2.6. Data Kapasitas Panas Gas
.................................................. 23
Tabel 2.7. Data Kapasitas Panas Cair
.................................................
Tabel 2.8. Neraca Panas Reaktor (R -01) ........................................................
23 24
Tabel 2.9. Neraca Panas Separator (Sp -01) ................................................... 24 Tabel 2.10. Neraca Panas HE- 01 ...................................................................
25
Tabel 2.11. Neraca Panas Vaporizer ...............................................................
25
Tabel 2.12. Neraca Panas Kompresor (Kp-01) ...............................................
25
Tabel 2.13. Neraca Panas Kompresor (Kp-02) ...............................................
26
Tabel 2.14. Neraca Panas Condenser Sub Cooler (Cd-01) ..............................
26
Tabel 2.15. Neraca Panas Cooler .....................................................................
27
Tabel 2.16. Neraca Panas Masuk Total ............................................................
27
Tabel 2.17. Neraca Panas Keluar Total ............................................................
28
Tabel 2.18. Luas Bangunan Pabrik .................................................................
30
Tabel 4.1. Kebutuhan Air Pendingin ...............................................................
56
Tabel 4.2. Kebutuhan Air Perkantoran dan Pabrik .........................................
57
Tabel 4.3. Kebutuhan Steam Jenuh .................................................................
57
Tabel 4.4. Konsumsi Listrik dan Keperluan Proses ........................................ 60 Tabel 4.5. Udara Tekan dan Kegunaannya ..................................................... 63 Tabel 5.1. Pembagian Shift Karyawan ............................................................
86
Tabel 5.2. Tugas dan Keahlian ........................................................................
89
Tabel 6.1. Cost Index Chemical Plant ............................................................
96
Tabel 6.2. Cost Index Chemical Plant .............................................................
96
xi
Tabel 6.3. Total Fixed Capital Investment ....................................................... 101 Tabel 6.4. Working Capital .............................................................................. 101 Tabel 6.5. Manufacturing Cost ........................................................................ 102 Tabel 6.6. General Expanses ........................................................................... 102 Tabel 6.7. Fixed Cost ....................................................................................... 104 Tabel 6.8. Variable Cost .................................................................................. 104 Tabel 6.9. Regulated Cost ................................................................................ 105
xii
