TUGAS AKHIR PRARANCANGAN PABRIK LINEAR ALKYL BENZENE DARI BENZENE DAN OLEFIN DENGAN PROSES DETAL KAPASITAS TON/TAHUN

Transkripsi

1 TUGAS AKHIR PRARANCANGAN PABRIK LINEAR ALKYL BENZENE DARI BENZENE DAN OLEFIN DENGAN PROSES DETAL KAPASITAS TON/TAHUN Oleh: Hans Agusta Pranoto I JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2015

2 LEMBAR PENGESAHAN TUGAS AKHIR PRARANCANGAN PABRIK LINEAR ALKYL BENZENE DARI BENZENE DAN OLEFIN DENGAN PROSES DETAL KAPASITAS TON/TAHUN Oleh : Hans Agusta Pranoto I Pembimbing II Pembimbing I Ir. Paryanto, M.S. NIP Inayati, S.T., M.T., Ph.D. NIP Dipertahankan di depan tim penguji : 1. Dr. Sperisa Distantina, S.T., M.T NIP Mujtahid Kaavessina, S.T., M.T., Ph.D NIP Disahkan Ketua jurusan teknik kimia Dr. Sunu Herwi Pranolo, S.T., M.Sc NIP ii

3 KATA PENGANTAR Puji dan syukur kami panjatkan kepada Allah SWT, karena limpahan rahmat dan hidayah-nya, penulis akhirnya dapat menyelesaikan penyusunan Laporan Tugas Akhir dengan judul Prarancangan Pabrik Linear Alkyl Benzene dari Benzene dan Olefin dengan Proses Detal kapasitas ton/tahun. Dalam penyusunan tugas akhir ini penulis memperoleh banyak bantuan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, penulis mengucapkan terima kasih kepada : 1. Dr. Sunu Herwi Pranolo, S.T., M.Sc selaku Ketua Jurusan Reguler Teknik Kimia. 2. Inayati, S.T, M.T, Ph.D dan Ir. Paryanto, M.S selaku dosen pembimbing atas bimbingan dan arahannya dalam penyelesaian tugas akhir ini. 3. Seluruh dosen Jurusan Teknik Kimia atas ilmu, arahan, dan bantuannya selama ini. 4. Kedua orang tua dan keluarga atas dukungan doa dan semangat yang senantiasa diberikan. 5. Teman teman Teknik Kimia UNS dan seluruh pihak yang telah membantu. Penulis menyadari bahwa laporan tugas akhir ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu, penulis membuka diri terhadap segala saran dan kritik yang membangun. Semoga laporan tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi penulis dan pembaca sekalian. Surakarta, April 2015 Penulis iii

4 DAFTAR ISI Halaman Judul... i Lembar Pengesahan... ii Kata Pengantar... iii Daftar Isi... iv Daftar Tabel... vii Daftar Gambar... ix Intisari... x BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang Kapasitas Perancangan Penentuan Lokasi Pabrik Tinjauan Pustaka Macam-Macam Proses Kegunan Produk Sifat sifat Fisis dan Kimia Tinjauaan Proses Secara Umum BAB II DESKRIPSI PROSES Spesifikasi Bahan Baku dan Produk Spesifikasi Bahan Baku Spesifikasi Produk Konsep Proses Tinjauan Termodinamika iv

5 2.2.2 Tinjauan Kinetika Kondisi Operasi Deskripsi Proses Langkah Proses Lay Out Pabrik Tata letak pabrik Lay Out Peralatan BAB III SPESIFIKASI PERALATAN PROSES...26 BAB IV UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM Unit Pendukung Proses Unit Pengadaan dan Pengolahan Air Unit Pengadaan Steam Unit Pengadaan Udara Tekan Unit Pengadaan Listrik Unit Pengadaan Bahan Bakar Unit Pengolahan Limbah Laboratorium Laboratorium Fisik Laboratorium Analitik Laboratorium Penelitian dan Pengembangan BAB V MANAJEMEN PERUSAHAAN Bentuk Perusahaan Struktur Organisasi Tugas dan Wewenang v

6 5.3.1 Pemegang Saham Dewan Komisaris Dewan Direksi Kepala Bagian Kepala Seksi Pembagian Jam Kerja Karyawan Status Karyawan dan Sistem Upah Karyawan tetap Karyawan harian Karyawan borongan Penggolongan Jabatan, Jumlah Karyawan, dan Gaji Kesejahteraan Sosial Karyawan Manajemen Perusahaan BAB VI ANALISA EKONOMI Dasar Perhitungan Penafsiran Harga Peralatan Penentuan (Total Capital Investment) Hasil Perhitungan KESIMPULAN Daftar Pustaka... x Lampiran vi

7 DAFTAR TABEL Tabel 1.1. Perkembangan Impor LAB di Indonesia... 2 Tabel 1.2. Kapasitas Pabrik n-lab yang Sudah Berdiri... 3 Tabel 1.3. Karakterisik Proses Pembuatan LAB dari Beberapa Katalis... 8 Tabel 2.1. Harga Hº f 298 dan Gº f 298 Masing Masing Komponen pada Keadaan Standar Tabel 2.2. Tetapan Persamaan Panas Jenis Tabel 2.3. Perhitungan Persamaan Panas Jenis Tabel 2.4. Perhitungan Fraksi Mol Tabel 2.5. Data Konstanta Perhitungan Densitas Tabel 2.6. Perhitungan Densitas pada Suhu 353 K Tabel 2.7. Perhitungan Densitas pada suhu 373 K Tabel 2.8. Perhitungan Densitas pada suhu 393K Tabel 2.9. Perhitungan Konstanta Kecepatan Reaksi pada Suhu 353 K Tabel Perhitungan Konstanta Kecepatan Reaksi pada Suhu 373 K Tabel Perhitungan Konstanta Kecepatan Reaksi pada Suhu 393 K Tabel Data kinetic Tabel 4.1. Kebutuhan Air Pendingin Tabel 4.3. Kebutuhan Air Konsumsi Umum dan Sanitasi Tabel 4.4. Kebutuhan Air Tabel 4.5. Kebutuhan Listrik untuk Keperluan Proses Tabel 4.6. Kebutuhan Listrik untuk Keperluan Utilitas vii

8 Tabel 4.7. Jumlah Lumen Berdasarkan Luas Bangunan Bagian Dalam Ruangan Tabel 4.2. Jumlah Lumen Berdasarkan Luas Bangunan Bagian Luar Ruangan Tabel 4.8. Total Kebutuhan Listrik Pabrik Tabel 4.9. Total Kebutuhan Bahan Bakar Tabel 5.1. Jadwal Pembagian Kelompok Shift Tabel 5.2. Jumlah Karyawan Menurut Jabatan Tabel 5.3. Perincian Golongan dan Gaji Karyawan Tabel 6.1. Indeks Harga Alat Tabel 6.2. Fixed Capital Investment Tabel 6.3. Working Capital Investment Tabel 6.4. Gaji Pegawai Tabel 6.5. Direct Manufacturing Cost Tabel 6.6. Indirect Manufacturing Cost Tabel 6.7. Fixed Manufacturing Cost Tabel 6.8. Administrasi Tabel 6.9. General Expense Tabel Analisa Kelayakan viii

9 DAFTAR GAMBAR Gambar 1.1. Regresi Linier Hubungan Antara Tahun Dengan Impor LAB... 3 Gambar 1.2. Peta Daerah Cikande Serang Banten... 4 Gambar 1.3. Linier Alkyl Benzene... 5 Gambar 2.1. Grafik ln(k) Versus (1/T ) Gambar 2.2. Denah Tata Letak Pabrik Gambar 2.3. Layout Pabrik Linier Alkyl Benzene Gambar 5.1. Struktur Organisasi Pabrik Linear Alkyl Benzene Gambar 6.1. Grafik Chemical Engineering Cost Index Gambar 6.2. Grafik Analisa Kelayakan ix

10 DAFTAR ISI LAMPIRAN LAMPIRAN A SIFAT FISIS BAHAN. 1. Critical Properties Kapasitas Panas Cairan Kapasitas Panas Gas Entalpi Penguapan Tekanan Uap Murni Densitas Cairan Viskositas Cairan Viskositas Gas Surface Tension Konduktivitas Panas Gas Konduktivitas Panas Cairan Dowtherma... LAMPIRAN B NERACA MASSA... A. Perhitungan Neraca Massa... B. Kapasitas Produksi... C. Spesifikasi Bahan Baku dan Produk... E. Perhitungan Neraca Massa Neraca Massa Overall Neraca Massa Tee Neraca Massa Reaktor Neraca Massa Distilasi-01 (MD-01) Neraca Massa Distilasi-02 (MD-02) Neraca Massa Condensor Neraca Massa Condensor Neraca Massa Reboiler Neraca Massa Reboiler LAMPIRAN C NERACA PANAS Reaktor Menara Distilasi Menara Distilasi Neraca Panas Total Overall... A-1 A-1 A-2 A-2 A-3 A-3 A-4 A-4 A-5 A-5 A-6 A-6 A-6 B-1 B-1 B-1 B-1 B-1 B-1 B-2 B-3 B-3 B-4 B-5 B-6 B-7 B-7 C-1 C-1 C-3 C-7 C-11

11 LAMPIRAN D PERANCANGAN REAKTOR... A. Menentukan Jenis Reaktor... B. Menentukan Kondisi Umpan... C. Menyusun Persamaan Reaksi... C.1. Data penysunan Persamaan Reaksi... C.2. Menghitung Persamaan Kecepatan Reaksi... D. Menghitung Neraca Massa Komponen pada Reaktor... E. Menghitung Neraca Panas Komponen pada Reaktor... F. Pressure Drop pada Elemen Volume Setebal Z... G. Menentukan Spesifikasi dan Massa Katalis... H. Menghitung Waktu Tinggal Katalis di Bed... I. Menghitung Dimensi dan Volume Reaktor... a. Menghitung Tebal Dinding Reaktor... b. Menghitung Tebal Head... c. Menghitung Tinggi Head... d. Menghitung Volume Reaktor... J. Menentukan Diameter Pipa Pemasukan dan Pengeluaran pada Reaktor. K. Diameter Manhole... L. Menentukan Tebal Isolasi Reaktor... RESUME REAKTOR... D-1 D-2 D-3 D-5 D-5 D-7 D-9 D-10 D-11 D-12 D-13 D-13 D-13 D-14 D-15 D-16 D-16 D-17 D-17 D-19

12 INTISARI Hans Agusta Pranoto, 2015, Prarancangan Pabrik Linear alkyl benzene dari benzene dan olefin dengan Proses Detal ton/tahun, Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret, Surakarta. Prarancangan pabrik Linear alkyl benzene ini dimaksudkan untuk memenuhi kebutuhan dalam negeri karena di indonesia ada pabrik unggul yang belum memenui kebutuhan dalam negeri. Linear alkyl benzene digunakan sebagai bahan baku pada industri deterjen. Pabrik ini dirancang dengan kapasitas kapasitas ton/tahun dengan bahan baku benzene dan olefin Pabrik direncanakan berdiri di kawasan Ciikande, Serang, Banten pada tahun Bahan Baku benzene diimpor dari FOB Korea sedangkan kebutuhan olefin didatangkan dari Amerika. Tahapan proses di pabrik Linear Alkyl Benzene ini meliputi penyimpanan bahan baku, persiapan bahan baku, reaksi pembentukan produk dan pemurnian produk. Tahap penyimpanan bahan baku benzene dan olefin disimpan pada fase cair. Tahap persiapan bahan baku berupa pencampuran bahan baku dan hasil recycle. Tahap reaksi pembentukan Linear Alkyl Benzene merupakan reaksi alkilasi benzene dilangsungkan di dalam reaktor fixedbed singletube. Reaksi berlangsung pada suhu 127,71 o C dan tekanan 14,8038 atm dengan perbandingan reatan 1:25 pada fase cair dengan katalis FePCILs. Di dalam reaktor terjadi reaksi benzene dan olefin menjadi Linear Alkyl Benzene. Konversi olefin sebesar 90% untuk reaksi alkilasi benzene. Tahapan pemurnian produk meliputi pemisahaan impuritas Linear Alkyl Benzene dilakukan dalam menara distilasi-01 lalu keluar melalui reboiler-01 dan pemurnian dalam menara distilasi-02 hingga didapat produk Linear Alkyl Benzene 99,6% berat. Unit pendukung proses pabrik meliputi unit pengadaan air, steam, udara tekan, tenaga listrik, bahan bakar, unit refigerasi dan unit pengolahan limbah. Kebutuhan air sebesar 70525,7758 kg/jam disuplai dari perusahaan air Krakatau Tirta Industri Cilegon (KTI). Jumlah steam yang digunakan sebesar ,270 kg/jam dengan jenis steam yang mempunyai suhu 315,56 o C dengan tekanan 10, atm dan saturated steam yang mempunyai suhu 398,89 o C dengan tekanan atm. Udara tekan yang dibutuhkan sebesar 55,05 m 3 /jam pada tekanan 4 atm, dan suhu 35 o C. Listrik disuplai dari PLN dan sebuah generator sebagai cadangan yang disiapkan harus mempunyai output sebesar kw, oleh karena itu, dipilih generator dengan daya kw sehingga masih tersedia cadangan daya sebesar 973,793 kw. Bahan bakar yang digunakan adalah Industrial Diesel Oil (IDO) disuplai dari Pertamina. Pabrik juga didukung laboratorium yang mengontrol mutu bahan baku dan produk serta bahan buangan pabrik berupa padat,cairan dan gas. Bentuk perusahaan yang dipilih adalah Perseroan Terbatas (PT), dengan struktur organisasi line and staff. Sistem kerja karyawan berdasarkan pembagian jam kerja yang terdiri dari karyawan shift dan non-shift. Jumlah karyawan keseluruhan adalah 200 orang. Karyawan shift berjumlah 171 orang sedangkan karyawan non-shift berjumlah 29 orang. Sedangkan menurut statusnya karyawan dapat dibagi menjadi karyawan tetap, karyawan harian, dan karyawan borongan. Hasil analisis ekonomi didapatkan Rate of Return (ROI) sebesar 53,21% sebelum pajak dan 37,25% sesudah pajak. Pay Out Time (POT) didapatkan sebesar 1,58 tahun sebelum pajak dan 2,12 tahun sesudah pajak. Break Even Point (BEP) sebesar 44,57% Shut Down Point (SDP) sebesar 29,99% dan Discounted Cash Flow (DCF) sebesar 17,67%. Dari hasil analisa ekonomi dapat disimpulkan pabrik Linear alkyl benzene layak didirikan. xii