LAPORAN TUGAS AKHIR PRARANCANGAN PABRIK SIKLOHEKSANA DENGAN MENGGUNAKAN PROSES HIDROGENASI BENZENA KAPASITAS TON/TAHUN

Transkripsi

1 LAPORAN TUGAS AKHIR PRARANCANGAN PABRIK SIKLOHEKSANA DENGAN MENGGUNAKAN PROSES HIDROGENASI BENZENA KAPASITAS TON/TAHUN Disusun sebagai Salah Satu Syarat untuk Memperoleh Gelar Kesarjanaan Strata 1 Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta Oleh : D Dosen Pembimbing : 1. Tri Widayatno, S.T, M.Sc, Ph.D 2. Eni Budiyati, S.T, M.Eng PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA TAHUN 2017

2

3 Prarancangan Pabrik Sikloheksana dengan Proses Hidrogenasi Benzena Kapasitas ton/tahun INTISARI Sikloheksana merupakan produk setengah jadi, yang digunakan sebagai bahan baku pembuatan asam adipat dan kaprolaktam yang nantinya diproses menjadi nylon 6,6 dan nylon 6. Asam adipat menyumbang 60% untuk pembuatan nylon 6,6 dan kaprolaktam menyumbang 75% untuk pembuatan nylon 6.Dalam prarancangan pabrik ini sikloheksana diproduksi dengan mereaksikan benzena dan hidrogen. Pabrik sikloheksana ini rencananya akan didirikan di Kawasan Industri Krakatau Steel, Cilegon dengan kapasitas perancangan sebesar ton/tahun. Diharapkan dalam prarancangan pabrik sikloheksana ini dapat memenuhi kebutuhan dalam negeri dan mengurangi ketergantungan impor sikloheksana dari negara lain. Selain itu sikloheksana yang diproduksi ini juga dapat diekspor ke negara lain untuk memenuhi kebutuhan global. Proses pembuatan sikloheksana ini menggunakan proses hidrogenasi. Reaksi berlangsung di dalam reaktor fixed bed multitube pada fase gas-cair dengan bantuan katalis nikel. Kondisi operasi reaktor dirancang pada tekanan 20 atm dan suhu 150 C. Reaksi berlangsung secara non-isotermal dan non-adiabatis yang bersifat eksotermis, sehingga untuk menjaga suhu di dalam reaktor tetap stabil maka diperlukan air pendingin. Kebutuhan air pendingin total sebanyak ,3830 kg/jam yang digunakan untuk alat proses seperti reaktor, cooler, dan kondensor. Sedangkan kebutuhan steam total sebanyak 2.127,3279 kg/jam yang digunakan untuk alat proses heat exchanger dan reboiler. Bentuk badan usaha dalam prarancangan pabrik sikloheksana ini adalah perseroan terbatas. Pabrik sikloheksana ini beroperasi selama 330 hari dalam setahun dengan jumlah karyawan 133 orang. Sistem kerja dibagi menjadi 3 shift yaitu pagi, siang, dan malam. Pabrik sikloheksana ini membutuhkan modal tetap sebanyak Rp ,99 dan modal kerja sebanyak Rp ,76. Dari analisis ekonomi pabrik didapatkan keuntungan sebelum pajak sebesar Rp ,79 per tahun dan keuntungan sesudah pajak sebesar Rp ,84 per tahun dengan potongan pajak sebesar 25%. Percent return on investment (ROI) sebelum pajak 46,54 % dan sesudah pajak 34,91 %. Pay out time (POT) sebelum pajak 1,77 tahun dan sesudah pajak 2,23 tahun. Break even point (BEP) sebesar 42,88 %, Shut down point (SDP) sebesar 29,38 %, dan Discounted cash flow (DCF) sebesar 23,19 %. Dengan melihat hasil dari beberapa poin analisis ekonomi prarancangan pabrik sikloheksana ini sudah mencukupi dari nilai referensi yang sudah ada. Maka dari itu prarancangan pabrik sikloheksana ini layak untuk dipertimbangkan dalam proses pengerjaannya secara aktual. D ii

4 Prarancangan Pabrik Sikloheksana dengan Proses Hidrogenasi Benzena Kapasitas ton/tahun KATA PENGANTAR Syukur Alhamdulillah segala puji syukur kehadirat Allah SWT atas rahmat dan karunianya serta sholawat dan salam penulis tujukan kepada junjungan Nabi Muhammad SAW, akhirnya penulis dapat menyelesaikan tugas akhir dengan judul Prarancangan Pabrik Sikloheksana dengan Menggunakan Proses Hidrogenasi Benzena Kapasitas ton/tahun ini. Tugas akhir ini menjadi salah satu syarat untuk mendapatkan gelar kesarjanaan di jurusan Teknik Kimia Universitas Muhammadiyah Surakarta. Terselesaikannya tugas akhir ini pastinya tidak lepas dari peran serta bantuan dan dorongan dari beberapa pihak. Oleh karena itu penulis mengucapkan terima kasih kepada : 1. Bapak Rois Fatoni, S.T, M.Sc, Ph.D selaku Ketua Program Studi Teknik Kimia Universitas Muhammadiyah Surakarta, 2. Bapak Tri Widayatno, S.T, M.Sc, Ph.D selaku dosen pembimbing 1 atas bimbingan ilmu, arahan, semoga ilmu yang beliau berikan dapat menjadi bekal untuk penyusun di kehidupan yang akan datang, 3. Ibu Eni Budiyati, S.T, M.Eng selaku dosen pembimbing 2 atas ilmu, kesabaran, dan motivasi yang diberikan sehingga penyusun dapat menyelesaikan laporan tugas akhir ini, 4. Bapak dan Ibu dosen Teknik Kimia Universitas Muhammadiyah Surakarta atas segala ilmu yang diajarkan semoga ilmu yang diajarkan dapat menjadi bekal penyusun untuk menjajaki karir ke depan, 5. Orang tua dan adik-adik penyusun atas doa yang selalu dipanjatkan, motivasi yang tiada henti, serta pengorbanan yang tidak ternilai sehingga penyusun dapat kuliah dan akhirnya menyelesaikan masa studinya, D iii

5 Prarancangan Pabrik Sikloheksana dengan Proses Hidrogenasi Benzena Kapasitas ton/tahun 6. Anton Priambodo selaku partner tugas akhir, partner yang sabar, tekun, saling menyemangati satu sama lain, see you on top bung, 7. Teman-teman KC Grup yang sejak semester tiga kita membuat grup, semoga kita selalu kompak, selalu menjaga silahturahmi, tetap gokil dan jangan jaim guys, 8. Teman-teman angkatan 2012 yang selalu mendukung dan menyemangati, 9. Serta semua pihak yang membantu penyusun dalam menyelesaikan tugas akhir ini, yang tidak dapat disebutkan satu per satu. Penyusun menyadari bahwa dalam penyusunan Laporan Tugas Akhir ini masih belum sempurna dan terdapat kekurangan, karenanya kritik dan saran yang bersifat membangun sangat penulis harapkan. Akhir kata, penulis berharap semoga Laporan Tugas Akhir ini dapat memberikan manfaat yang berarti bagi pembaca dan pihak yang membutuhkan. Surakarta, Agustus 2017 Penyusun D iv

6 DAFTAR ISI HALAMAN PENGESAHAN i INTISARI ii KATA PENGANTAR iii DAFTAR ISI v DAFTAR TABEL ix DAFTAR GAMBAR. xi BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Pendirian Pabrik Kapasitas Rancangan Produksi Penentuan Lokasi Pabrik Tinjauan Pustaka Proses Pembuatan Sikoheksana Kegunaan Produk Sifat Fisis dan Kimia Bahan Baku Produk Tinjauan Pustaka secara umum 11 BAB II DEKRIPSI PROSES 2.1 Spesifikasi Bahan Baku dan Produk Spesifikasi Bahan Baku Spesifikasi Produk Konsep Proses Dasar Reaksi Penggunaan Katalis Mekanisme pada Reaksi Kondisi Operasi Tinjauan Termodinamika Tinjauan Kinetika 19

7 2.2.7 Langkah Proses Diagram Alir Proses Neraca Massa dan Neraca Panas Kapasitas dan Diagram Alir Neraca Massa dan Neraca Panas Tata Letak Pabrik dan Peralatan 32 BAB III SPESIFIKASI ALAT 3.1 Tangki Tangki Penyimpanan Benzena Tangki Penyimpanan Produk Sikloheksana 99,90 % Tangki Penyimpanan Produk Sikloheksana 99,70 % Heat Exchanger Heat Exchanger (Heater-01) Heat Exchanger (Heater-02) Heat Exchanger (Cooler-01) Heat Exchanger (Heater-04) Heat Exchanger (Cooler-02) Heat Exchanger (Cooler-03) Reaktor Ekspander Separator Kompresor Menara Distilasi Kondensor Reboiler Akumulator Pompa Pompa Pompa Pompa Pompa-04 54

8 Pompa Pompa Pompa BAB IV UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM 4.1 Unit Pendukung Proses Unit penyedia dan pengolahan air Unit penyedia steam Unit penyedia tenaga listrik Unit penyedia bahan bakar Unit penyedia udara bertekanan Laboratorium 77 BAB V MANAJEMEN PERUSAHAAN 5.1 Bentuk Perusahaan Struktur Organisasi Tugas dan Wewenang Pemegang Saham Dewan Komisaris Direktur Utama Sekretaris Staf Ahli Manajer Produksi Manajer Public Relation Manajer Marketing Manajer Health, Safety, and Environmental Kepala Bagian Produksi dan Pengendalian Proses Kepala Bagian Utilitas Kepala Bagian Pemeliharaan dan Bengkel Kepala Bagian Laboratorium Kepala Bagian Administrasi Kepala Bagian Humas dan Personalia Kepala Bagian Pemasaran 87

9 Kepala Bagian Pembelian Kepala Bagian K3LH Kepala Bagian Keamanan Karyawan Pembagian Jam Kerja Karyawan Sistem Kepegawaian dan Upah Penggologan Jabatan, Jumlah Karyawan, dan Gaji Kesejahteraan Karyawan Manajemen Produksi 93 BAB VI ANALISA EKONOMI 6.1 Investasi Modal Biaya Produksi Pengeluaran Umum Analisa Kelayakan 103 KESIMPULAN 111 DAFTAR PUSTAKA 112 LAMPIRAN 116

10 Prarancangan Pabrik Sikloheksana dengan Proses Hidrogenasi Benzena Kapasitas ton/tahun DAFTAR TABEL Tabel 1.1 Kebutuhan Sikoheksana di Indonesia pada Tahun 2005 s.d Tabel 1.2 Data Kapasitas Pabrik Sikloheksana yang Telah Berdiri... 4 Tabel 2.1 Arus Massa masing-masing Komponen Tabel 2.2 Neraca Massa Total Tabel 2.3 Neraca Massa Reaktor (R-130) Tabel 2.4 Neraca Massa Separator (H-140) Tabel 2.5 Neraca Massa Menara Distilasi (D-150) Tabel 2.6 Neraca panas di sekitar Reaktor (R-130) Tabel 2.7 Neraca panas di sekitar Separator (H-140) Tabel 2.8 Neraca panas di sekitar Menara distilasi (D-150) Tabel 2.9 Neraca panas di sekitar Heat exchanger (E-113) Tabel 2.10 Neraca panas suhu campuran di sekitar Heat exchanger (E-121) Tabel 2.11 Neraca panas di sekitar Heat exchanger (E-121) Tabel 2.12 Neraca panas di sekitar Heat exchanger (E-141) Tabel 2.13 Neraca panas di sekitar Cooler (E-132) Tabel 2.14 Neraca panas di sekitar Cooler (E-154) Tabel 2.15 Neraca panas di sekitar Cooler (E-156) Tabel 2.16 Perincian Luas Tanah Bangunan Pabrik Tabel 4.1 Data kebutuhan air pendingin Tabel 4.2 Data kebutuhan air umpan boiler Tabel 4.3 Kebutuhan Air Sanitasi Tabel 4.4 Kebutuhan listrik untuk alat proses Tabel 4.5 Kebutuhan listrik untuk alat utilitas Tabel 5.1 Pembagian jadwal kerja masing-masing regu dalam 3 shift Tabel 5.2 Penggolongan jabatan, jumlah karyawan, dan gaji Tabel 6.1 Harga indeks chemical engineering plant Tabel 6.2 Physical Plant Cost Tabel 6.3 Fixed Capital Investment D ix

11 Prarancangan Pabrik Sikloheksana dengan Proses Hidrogenasi Benzena Kapasitas ton/tahun Tabel 6.4 Working Capital Investment Tabel 6.5 Total Capital Investment Tabel 6.6 Direct Manufacturing Cost Tabel 6.7 Indirect Manufacturing Cost Tabel 6.8 Fixed Manufacturing Cost Tabel 6.9 Total Manufacturing Cost Tabel 6.10 General Expenses Tabel 6.11 Fixed Manufacturing Cost Tabel 6.12 Variable Cost Tabel 6.13 Regulated Cost D x

12 Prarancangan Pabrik Sikloheksana dengan Proses Hidrogenasi Benzena Kapasitas ton/tahun DAFTAR GAMBAR Gambar 1.1 Grafik Data Ekspor Impor Dunia Tahun 2009 s.d Gambar 1.2 Kebutuhan Konsumsi Sikloheksana Dunia Tahun Gambar 1.3 Peta Kawasan Industri Krakatau Steel... 6 Gambar 2.1 Diagram Alir Kualitatif Gambar 2.2 Diagram Alir Kuanitatif Gambar 2.3 Diagram Alir Arus Massa Gambar 2.4 Tata letak pabrik Gambar 2.5 Tata letak peralatan Gambar 4.1 Diagram Alir Pengolahan Air Waduk Gambar 5.1 Struktur organisasi prarancangan pabrik sikloheksana Gambar 6.1 Grafik indeks chemical engineering plant tahun 1994 s.d Gambar 6.2 Grafik Analisis Ekonomi D xi