PRARANCANGAN PABRIK ANILINE

perpustakaan.uns.ac.id

perpustakaan.uns.ac.id

perpustakaan.uns.ac.id Prarancangan Pabrik Aniline dari Hidrogenasi Nitrobenzene Fase Uap KATA PENGANTAR Segala puji syukur kepada Allah SWT, hanya karena rahmat dan ridho-nya, penulis akhirnya dapat menyelesaikan penyusunan laporan tugas akhir dengan judul Prarancangan Pabrik Aniline dari Hidrogenasi Nitrobenzene Fase Uap Kapasitas 44.000 Ton/Tahun. Dalam penyusunan tugas akhir ini penulis memperoleh banyak bantuan baik berupa dukungan moral maupun spiritual dari berbagai pihak. Oleh karena itu, penulis mengucapkan terima kasih kepada: 1. Dr. Margono, S.T., M.T. selaku Ketua Program Studi S1 Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret. 2. Inayati, S.T., M.T., Ph.D. selaku Dosen Pembimbing I dan Dr. Eng. Agus Purwanto, S.T., M.T. selaku Dosen Pembimbing II, atas bimbingan dan bantuannya dalam penulisan tugas akhir. 3. Dr. Sunu H.Pranolo selaku Pembimbing Akademik. 4. Kedua orang tua dan keluarga atas dukungan doa, materi, dan semangat yang senantiasa diberikan tanpa kenal lelah. 5. Teman-teman mahasiswa Teknik Kimia FT UNS khususnya angkatan 2011. Penulis menyadari bahwa laporan tugas akhir ini belum sempurna. Oleh karena itu, penulis mengharapkan saran dan kritik yang membangun. Semoga laporan tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi penulis dan pembaca sekalian. Surakarta, Juli 2015 Penulis Kata Pengantar iii

perpustakaan.uns.ac.id Prarancangan PabrikAniline darihidrogenasi Nitrobenzene Fase Uap DAFTAR ISI Halaman Judul... Lembar Pengesahan... Kata Pengantar... Daftar Isi... Daftar Tabel... i ii iii iv x Daftar Gambar... xiii Intisari... xiv BAB I PENDAHULUAN... 1 1.1 Latar Belakang Pendirian Pabrik... 1 1.2 Penentuan Kapasitas Perancangan... 2 1.2.1 Kebutuhan Aniline di Indonesia... 2 1.2.2 Ketersediaan Bahan Baku... 4 1.2.3 Kapasitas Minimum dan Maksimum Pabrik yang Telah Berdiri... 5 1.3 Penentuan Lokasi Pabrik... 5 1.4 Tinjauan Pustaka... 6 1.4.1 Macam-macam Proses... 6 1.4.2 Alasan Pemilihan Proses... 13 1.4.3 Sifat Fisik dan Kimia Bahan Baku dan Produk... 13 1.4.3.1 Sifat Fisik dan Kimia Bahan Baku... 13 1.4.3.2 Sifat Fisik dan Kimia Produk... 15 1.4.4 Konsep Proses commit... to user 17 Daftar Isi iv

perpustakaan.uns.ac.id Prarancangan PabrikAniline darihidrogenasi Nitrobenzene Fase Uap BAB II DESKRIPSI PROSES... 18 2.1 Spesifikasi Bahan Baku dan Produk... 18 2.1.1 Spesifikasi Bahan Baku... 18 2.1.2 Spesifikasi Bahan Pendukung... 19 2.1.3 Spesifikasi Produk... 19 2.2 Konsep Proses... 19 2.2.1 Dasar Reaksi... 19 2.2.2 Mekanisme Reaksi... 20 2.2.3 Tinjauan Kinetika... 22 2.2.4 Tinjauan Termodinamika... 23 2.3 Diagram Alir Proses dan Tahapan Proses... 25 2.3.1 Diagram Alir Kualitatif... 26 2.3.2 Diagram Alir Kuantitatif... 27 2.3.3 Diagram Alir Proses... 28 2.3.4 Tahapan Proses... 29 2.4 Neraca Massa dan Neraca Panas... 31 2.4.1 Neraca Massa... 31 2.4.2 Neraca Panas... 36 2.5 Lay Out Pabrik dan Peralatan Proses... 43 2.5.1 Lay Out Pabrik... 43 2.5.2 Lay Out Peralatan Proses... 47 BAB III SPESIFIKASI PERALATAN PROSES... 49 3.1 Vaporizer... 49 3.2 Separator... 50 Daftar Isi v

perpustakaan.uns.ac.id Prarancangan PabrikAniline darihidrogenasi Nitrobenzene Fase Uap 3.3 Reaktor... 51 3.4 Kondenser Parsial... 52 3.5 Menara Distilasi... 54 3.6 Kondenser... 55 3.7 Reboiler... 56 3.8 Akumulator... 58 3.9 Tangki... 59 3.10 Heat Exchanger... 61 3.11 Pompa... 63 3.12 Gas Expander... 67 3.13 Blower... 68 BAB IV UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM... 69 4.1 Unit Pendukung Proses... 69 4.1.1 Unit Pengadaan Air... 71 4.1.1.1 Air Pendingin... 73 4.1.1.2 Air Umpan Boiler... 73 4.1.1.3 Air Konsumsi Umum dan Sanitasi... 76 4.1.1.4 Kebutuhan Air... 77 4.1.2 Unit Pengadaan Steam... 79 4.1.3 Unit Pengadaan Udara Tekan... 81 4.1.4 Unit Penyedia N 2... 82 4.1.5 Unit Pengadaan Listrik... 82 4.1.5.1 Listrik untuk Keperluan Proses dan Utilitas.. 83 4.1.5.2 Listrik untuk Penerangan... 85 Daftar Isi vi

perpustakaan.uns.ac.id Prarancangan PabrikAniline darihidrogenasi Nitrobenzene Fase Uap 4.1.5.3 Listrik untuk AC... 86 4.1.5.4 Listrik untuk Laboratorium dan Instrumentasi 87 4.1.6 Unit Pengadaan Bahan Bakar... 88 4.2 Laboratorium... 89 4.2.1 Laboratorium Fisik... 91 4.2.2 Laboratorium Analitik... 92 4.2.3 Laboratorium Penelitian dan Pengembangan... 92 4.2.4 Analisa Air... 93 4.3 Unit Pengolahan Limbah... 94 4.4 Keselamatan dan Kesehatan Kerja... 95 BAB V MANAJEMEN PERUSAHAAN... 96 5.1 Bentuk Perusahaan... 96 5.2 Struktur Organisasi... 96 5.3 Tugas dan Wewenang... 100 1.3.1 Pemegang Saham... 100 5.3.2 Dewan Komiaris... 100 5.3.3 Direktur Utama... 100 5.3.4 Staf Ahli... 102 5.3.5 Kepala Bagian... 102 5.3.6 Kepala Seksi... 106 5.4 Pembagian Jam Kerja Karyawan... 107 5.4.1 Karyawan Non Shift/Harian... 107 5.4.2 Karyawan Shift... 107 5.5 Status Karyawan dan Sistem Upah... 109 Daftar Isi vii

perpustakaan.uns.ac.id Prarancangan PabrikAniline darihidrogenasi Nitrobenzene Fase Uap 5.6 Penggolongan Jabatan, Jumlah Karyawan, dan Gaji... 110 5.6.1 Penggolongan Jabatan... 110 5.6.2 Jumlah Karyawan dan Gaji... 111 5.7 Kesejahteraan Sosial Karyawan... 113 5.8 Manajemen Perusahaan... 115 5.8.1 Perencanaan Produksi... 116 5.8.2 Pengendalian Produksi... 117 BAB IV ANALISA EKONOMI... 119 6.1 Penaksiran Harga Peralatan... 120 6.2 Dasar Perhitungan... 122 6.3 Penentuan Total Capital Investment (TCI)... 122 6.4 Hasil Perhitungan... 123 6.4.1 Fixed Capital Investment (FCI)... 123 6.4.2 Working Capital Investment (WCI)... 124 6.4.3 Total Capital Investment (TCI)... 124 6.4.4 Direct Manufacturing Cost (DMC)... 124 6.4.5 Indirect Manufacturing Cost (IMC)... 125 6.4.6 Fixed Manufacturing Cost (FMC)... 125 6.4.7 Total Manufacturing Cost (TMC)... 125 6.4.8 General Expanse (GE)... 126 6.4.9 Total Production Cost (TPC)... 126 6.4.10 Perhitungan Keuntungan Produksi (profit)... 126 6.5 Analisa Kelayakan... 127 6.5.1 % Profit on Sales (POS)... 127 Daftar Isi viii

perpustakaan.uns.ac.id Prarancangan PabrikAniline darihidrogenasi Nitrobenzene Fase Uap 6.5.2 Percent Return On Investment (% ROI)... 128 6.5.3 Pay Out Time (POT)... 128 6.5.4 Break Even Point (BEP)... 129 6.5.5 Shut Down Point (SDP)... 130 6.5.6 Discounted Cash Flow (DCF)... 131 6.6 Pembahasan... 134 6.7 Kesimpulan... 134 Daftar Pustaka... 136 Lampiran Daftar Isi ix

perpustakaan.uns.ac.id Prarancangan Pabrik Aniline dari Hidrogenasi Nitrobenzene Fase Uap DAFTAR TABEL Tabel 1.1. Kebutuhan Anilne di Indonesia... 2 Tabel 1.2 Pabrik Nitrobenzene di Dunia... 4 Tabel 1.3 Data Pabrik Penghasil Aniline di Dunia... 5 Tabel 1.4 Perbandingan Macam Proses Pembuatan Aniline... 11 Tabel 2.1 Neraca Massa Tee 01... 31 Tabel 2.2 Neraca Massa Vaporizer dan Separator 01... 32 Tabel 2.3 Neraca Massa Tee 02... 32 Tabel 2.4 Neraca Massa Tee 03... 33 Tabel 2.5 Neraca Massa Reaktor... 33 Tabel 2.6 Neraca Massa Kondenser Parsial dan Separator 02... 34 Tabel 2.7 Neraca Massa di Purging... 34 Tabel 2.8 Neraca Massa Menara Distilasi 01... 35 Tabel 2.9 Neraca Massa Menara Distilasi 02... 35 Tabel 2.10 Neraca Massa Total... 35 Tabel 2.11 Neraca Panas di Tee 01... 36 Tabel 2.12 Neraca Panas di Vaporizer... 37 Tabel 2.13 Neraca Panas Heat Exchanger 01... 37 Tabel 2.14 Neraca Panas Gas Expander... 37 Tabel 2.15 Neraca Panas Blower... 38 Tabel 2.16 Neraca Panas di Tee 02... 38 Tabel 2.17 Neraca Panas Heat Exchanger 02... 39 Tabel 2.18 Neraca Panas di Tee 03 commit... to user 39 Daftar Tabel x

perpustakaan.uns.ac.id Prarancangan Pabrik Aniline dari Hidrogenasi Nitrobenzene Fase Uap Tabel 2.19 Neraca Panas di Reaktor... 40 Tabel 2.20 Neraca Panas di Kondenser Parsial... 40 Tabel 2.21 Neraca Panas di Arus Purging... 41 Tabel 2.22 Neraca Panas di Menara Distilasi 01... 41 Tabel 2.23 Neraca Panas di Menara Distilasi 02... 42 Tabel 2.24 Neraca Panas di Heat Exchanger 03... 43 Tabel 2.25 Neraca Panas Total... 43 Tabel 3.1 Spesifikasi Vaporizer... 49 Tabel 3.2 Spesifikasi Separator... 50 Tabel 3.3 Spesifikasi Reaktor... 51 Tabel 3.4 Spesifikasi Kondenser Parsial... 52 Tabel 3.5 Spesifikasi Menara Distilasi... 54 Tabel 3.6 Spesifikasi Kondenser... 55 Tabel 3.7 Spesifikasi Reboiler... 56 Tabel 3.8 Spesifikasi Akumulator... 58 Tabel 3.9 Spesifikasi Tangki... 59 Tabel 3.10 Spesifikasi Heat Exchanger... 61 Tabel 3.11 Spesifikasi Pompa... 63 Tabel 3.12 Spesifikasi Gas Expander... 67 Tabel 3.13 Spesifikasi Blower... 68 Tabel 4.1 Kebutuhan Air Pendingin... 77 Tabel 4.2 Kebutuhan Air untuk Steam... 78 Tabel 4.3 Kebutuhan Air Konsumsi Umum dan Sanitasi... 78 Tabel 4.4 Jumlah Kebutuhan Air... 79 Daftar Tabel xi

perpustakaan.uns.ac.id Prarancangan Pabrik Aniline dari Hidrogenasi Nitrobenzene Fase Uap Tabel 4.5 Kebutuhan Listrik untuk Keperluan Proses dan Utilitas... 83 Tabel 4.6 Jumlah Lumen Berdasarkan Luas Bangunan... 85 Tabel 4.7 Total Kebutuhan Listrik Pabrik... 87 Tabel 5.1 Jadwal Pembagian Kelompok Shift... 108 Tabel 5.2 Jumlah Karyawan Menurut Jabatan... 111 Tabel 5.3 Perincian Golongan dan Gaji Karyawan... 113 Tabel 6.1 Indeks Harga Alat... 121 Tabel 6.2 Fixed Capital Investment... 123 Tabel 6.3 Working Capital Investment... 124 Tabel 6.4 Direct Manufacturing Cost... 124 Tabel 6.5 Indirect Manufacturing Cost... 125 Tabel 6.6 Fixed Manufacturing Cost... 125 Tabel 6.7 General Expense... 126 Tabel 6.8 Analisa Kelayakan... 132 Daftar Tabel xii

perpustakaan.uns.ac.id Prarancangan Pabrik Aniline dari Hidrogenasi Nitrobenzene Fase Uap DAFTAR GAMBAR Gambar 1.1 Grafik Impor Aniline di Indonesia... 3 Gambar 1.2 Peta Lokasi Pabrik Aniline... 6 Gambar 2.1 Diagram Alir Kualitatif... 26 Gambar 2.2 Diagram Alir Kuantitatif... 27 Gambar 2.3 Diagram Alir Proses... 28 Gambar 2.4 Tata Letak Pabrik Aniline... 46 Gambar 2.5 Tata Letak Peralatan... 48 Gambar 4.1 Diagram Alir Pengolahan Air... 72 Gambar 4.2 Skema Pengolahan Limbah dengan Menggunakan Activated Sludge... 95 Gambar 5.1 Struktur Organisasi Pabrik Aniline... 99 Gambar 6.1 Grafik Linierisasi Indeks Harga... 121 Gambar 6.2 Grafik Analisa Kelayakan Ekonomi... 133 Daftar Gambar xiii

perpustakaan.uns.ac.id Prarancangan Pabrik Aniline dari Hidrogenasi Nitrobenzene Fase Uap INTISARI Tifa Paramitha dan Tika Paramitha, 2015, Prarancangan Pabrik Aniline dari Hidrogenasi Nitrobenzene Fase Uap, Program Studi S 1 Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret, Surakarta Aniline merupakan bahan intermediate yang digunakan untuk proses produksi methyl di-phenylene isocyanate (MDI). Pabrik aniline dengan kapasitas 44.000 ton/tahun dirancang untuk memenuhi kebutuhan dalam negeri dan selebihnya diekspor. Bahan baku untuk memproduksi aniline membutuhkan nitrobenzene sebanyak 58.279,55 ton/tahun dan hidrogen sebanyak 353,27 m 3 /jam. Pabrik direncanakan berdiri pada tahun 2015 dan beroperasi pada tahun 2017 di Cilegon, Jawa Barat. Tahapan proses produksi aniline meliputi persiapan bahan baku, pembentukan aniline di reaktor, dan pemurnian produk. Reaksi pembentukan aniline merupakan reaksi hidrogenasi nitrobenzene dengan industrial copper catalyst. Reaksi tersebut berlangsung pada fase gas-gas dengan katalis padat. Reaksi dilakukan di dalam reaktor fixed bed multitube pada suhu 229,85 ºC- 289,85 ºC dan tekanan 1,2 atm untuk menghasilkan konversi 80 %. Reaksi yang terjadi merupakan reaksi eksotermis sehingga menggunakan media pendingin dowtherm A. Unit pendukung proses meliputi unit pengadaan air dengan kebutuhan sebesar 25,51 m 3 /jam (Specific consumption = 0,005 m 3 air/kg produk), unit pengadaan steam dengan kebutuhan sebesar 13.497,68 kg/jam (Specific consumption = 2,426 kg steam/kg produk), unit pengadaan bahan bakar (IDO) untuk boiler dan generator sebesar 346,71 L/jam (Specific consumption = 0,062 L IDO/kg produk), unit pengadaan udara tekan sebesar 65,41 m 3 /jam (Specific consumption = 0,012 m 3 udara tekan/kg produk), unit pengadaan nitrogen sebesar 50 m 3 /jam, dan unit pengadaan listrik sebesar 498,68 kwh dari PLN (Specific consumption = 0,09 kwh/kg produk). Pabrik juga didukung laboratorium yang mengontrol mutu bahan baku dan produk sesuai dengan spesifikasi yang diharapkan. Selain itu, terdapat unit pengolahan limbah yang menangani limbah cair yang dihasilkan dari proses produksi. Bentuk perusahaan adalah Perseroan Terbatas (PT) dengan struktur organisasi line and staff. Sistem kerja karyawan berdasarkan pembagian jam kerja yang terdiri dari karyawan shift dan nonshift. Dari hasil analisis kelayakan menunjukkan bahwa ROI (Return on Investment) sebelum dan sesudah pajak sebesar 52,81 % dan 36,97 %, POT (Pay Out Time) sebelum dan sesudah pajak selama 1,64 dan 2,22 tahun, BEP (Break Event Point) sebesar 44,12 % dan SDP sebesar 33,54 %. Sedangkan DCF (Discounted Cash Flow) sebesar 24,46 %. Berdasarkan hasil evaluasi diatas, maka Pabrik Aniline dari Hidrogenasi Nitrobenzene Fase Uap dengan Kapasitas 44.000 ton/tahun dinilai layak didirikan karena memenuhi standar persyaratan pendirian suatu pabrik. Intisari xiv