TUGAS AKHIRPRARANCANGAN PABRIK BENZENEDARI TOLUENEDAN HIDROGEN KAPASITAS 300.000 TON/TAHUN Oleh:Tutuk Laksana WatiI 0506050 Vina VikryanaI 0506051 JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARETSURAKARTA2011 LEMBAR PENGESAIIANTUGAS AKHIRPRARANCANGAN PABRIK BENZENE DARI TOLAENE DAN HIDROGENKAPASITAS 3OO.OOO TON/TAHUN Oleh:Tutuk Laksana WatiVina VikryanaI 0506050r 0506051 Pembimbing II Bresas S.T. Sembodo" S.T.. M.T.NrP. 1971nA6 t99903 | 002 NrP.19721 t26 200003 2 001Dipertahankan di depan tim penguji: YC. Danarto, S.T., M.T. NrP. 19730827 200012 | A0l ffift^n, 4-tt Wusana Agung W., S.T., M.T.2.NIP. 19801005 200501 I 001$ffi e 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 Benzenedari Toluene dan Hidrogen Kapasitas 300.000 Ton / Tahunini.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 : Kedua orang tua dan keluarga atas dukungan doa, materi dan semangat yang senantiasa diberikantanpa kenal lelah. Enny Kriswiyanti A., S.T., M.T. selaku Dosen Pembimbing I dan Bregas S.T. Sembodo, S.T., M.T. selaku Dosen Pembimbing II atas bimbingan dan bantuannya dalam penulisan tugas akhir. Y.C. Danarto, S.T., M.T. selaku Pembimbing Akademik dan Dosen Penguji dalam ujian pendadaran tugas akhir. Wusana Agung Wibowo, S.T., M.T. selaku Dosen Penguji dalam ujian pendadaran tugas akhir. Ir. Arif Jumari, M.Sc.selaku Ketua Jurusan Teknik Kimia FT UNS. Segenap Civitas Akademika atas semua bantuannya. Teman-teman mahasiswa Teknik Kimia FT UNS khususnya tekimers ?06.Penulis menyadari bahwa laporan tugas akhir ini belum 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, Maret2011 Penulis ii DAFTAR ISI Halaman Judul ............................................................................................... iKata Pengantar................................................................................................ iiDaftar Isi ........................................................................................................ iiiDaftar Tabel ................................................................................................... viiiDaftar Gambar ............................................................................................... xiIntisari ........................................................................................................... xii BAB I PENDAHULUAN1.1 Latar Belakang Pendirian Pabrik.............................................. 11.2 Kapasitas Rancangan .............................................................. 21.2.1 Kebutuhan Benzenedi Indonesia.................................. 21.2.2 Ketersediaan Bahan Baku............................................. 4 1.2.3 Kapasitas Pabrik Minimal dan Maksimal di Luar Negeri 41.3 Pemilihan Lokasi Pabrik ......................................................... 51.4 Tinjauan Pustaka ..................................................................... 71.4.1 Macam-macam Proses Pembuatan Benzene................. 71.4.2 Kegunaan Produk ........................................................ 101.4.3 Sifat Fisis dan Kimia Bahan Baku dan Produk ............. 111.4.3.1 Sifat Fisis dan Kimia Bahan Baku ................... 111.4.3.2 Sifat Fisis dan Kimia Produk............................ 141.4.4 Tinjauan Proses ........................................................... 17 iii BAB II DESKRIPSI PROSES2.1 Spesifikasi Bahan Baku dan Produk ........................................ 192.1.1 Spesifikasi Bahan Baku ............................................... 19 2.1.2 Spesifikasi ProdukUtama............................................. 192.1.3 Spesifikasi ProdukSamping......................................... 202.2 KonsepProses ......................................................................... 202.2.1 MekanismeReaksi ....................................................... 202.2.2 Kondisi Operasi............................................................ 212.2.3 Tinjauan Termodinamika ............................................. 222.2.4 Tinjauan KinetikaReaksi.............................................. 272.3 Diagram Alir Proses dan Tahapan Proses ................................ 282.3.1 Diagram Alir Proses..................................................... 282.3.2 TahapanProses............................................................. 322.3.2.1 Tahap Penyimpanan Bahan Baku..................... 322.3.2.2 Tahap Penyiapan Bahan Baku.......................... 322.3.2.3 Tahap Pembentukan Produk............................. 332.3.2.4 Tahap Pemurnian Produk................................. 342.4 Neraca Massa dan Neraca Panas ............................................. 352.4.1 Neraca Massa .............................................................. 362.4.2 Neraca Panas ............................................................... 422.5 Lay Out Pabrik dan PeralatanProses........................................ 462.5.1 Lay Out Pabrik............................................................. 462.5.2 Lay Out PeralatanProses.............................................. 50 iv BAB IIISPESIFIKASI ALATPROSES 3.1 Reaktor ...................................................................................... 533.2Flash Drum................................................................................ 54 3.3 Menara Destilasi......................................................................... 553.4Vaporizer.................................................................................... 563.5 Tangki........................................................................................ 573.6Condenser.................................................................................. 583.7Reboiler...................................................................................... 603.8Accumulator............................................................................... 613.9Heat Exchanger.......................................................................... 623.10Furnace .....................................................................................633.11 Pompa........................................................................................ 643.12 Kompresor.................................................................................. 66 BAB IVUNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM4.1 Unit Pendukung Proses ........................................................... 674.1.1 Unit Pengadaan Air ...................................................... 68 4.1.1.1 Air Pendingindan Air Pemadam Kebakaran... 684.1.1.2 AirKonsumsi.................................................. 694.1.1.3 Pengolahan Air............................................... 694.1.1.4 Kebutuhan Air................................................. 724.1.2 Unit Pengadaan Pendingin Reaktor............................... 734.1.3 Unit Pengadaan Udara Tekan........................................ 744.1.4 Unit Pengadaan Listrik ................................................ 75 v 4.1.4.1 Listrik untuk keperluan proses dan utilitas........ 754.1.4.2 Listrik untuk penerangan.................................. 774.1.4.3 Listrik untuk AC.............................................. 79 4.1.4.4 Listrik untuk laboratorium dan instrumentasi.... 794.1.5 Unit Pengadaan Bahan Bakar ....................................... 804.2 Laboratorium .......................................................................... 814.2.1 Laboratorium Fisik .................................................... 83 4.2.2 Laboratorium Analitik ............................................... 83 4.2.3 Laboratorium Penelitian dan Pengembangan .............. 84 4.3 Unit Pengolahan Limbah.......................................................... 84 BAB V MANAJEMEN PERUSAHAAN 5.1 Bentuk Perusahaan .................................................................. 885.2 Struktur Organisasi ................................................................. 895.3 Tugas dan Wewenang ............................................................. 945.3.1 Pemegang Saham ........................................................ 945.3.2 Dewan Komisaris ........................................................ 945.3.3 Dewan Direksi ............................................................. 955.3.4 Staf Ahli ...................................................................... 965.3.5 Penelitian dan Pengembangan(Litbang) ...................... 965.3.6 Kepala Bagian.............................................................. 975.3.7 Kepala Seksi................................................................. 1005.4 Pembagian Jam Kerja Karyawan ............................................. 1015.4.1 Karyawan Non Shift..................................................... 101 vi 5.4.2 Karyawan Shift............................................................. 1015.5 Status Karyawan dan Sistem Upah .......................................... 1035.6 Penggolongan Jabatan, Jumlah Karyawan dan Gaji ................. 104 5.6.1 Penggolongan Jabatan .................................................. 1045.6.2 Jumlah Karyawan dan Gaji .......................................... 1045.7 Kesejahteraan Sosial Karyawan ............................................... 107 BAB VIANALISIS EKONOMI6.1 Penaksiran Harga Peralatan ..................................................... 1106.2 Penentuan Total Capital Investment(TCI) .............................. 1136.2.1 Modal Tetap (Fixed Capital Investment)......................... 1146.2.2 Modal Kerja (Working Capital Investment).................... 1156.3 Biaya Produksi Total (Total Poduction Cost) ......................... 1166.3.1 Manufacturing Cost.......................................................1166.3.1.1 Direct Manufacturing Cost(DMC) ................ 1166.3.1.2 Indirect Manufacturing Cost(IMC) ................ 1166.3.1.3 Fixed Manufacturing Cost(FMC) .................. 1176.3.2 General Expense(GE) .................................................. 1176.4 Keuntungan Produksi............................................................... 1186.5 Analisis Kelayakan.................................................................. 118Daftar Pustaka ............................................................................................... xiii Lampiran vii DAFTAR TABEL Tabel 1.1 Data Impor BenzeneIndonesia ..................................................... 3 Tabel 1.2 Data Pabrik Penghasil Benzenedi Indonesia ................................ 4Tabel 2.1 Harga Hfodan Gfo....................................................................22Tabel 2.2 Neraca Massa pada Tee1.............................................................. 36Tabel 2.3 Neraca Massa pada Vaporizer1 (VP-01) ..................................... 36Tabel 2.4 NeracaMassa pada Tee2.............................................................. 37Tabel 2.5 Neraca Massa pada Tee3.............................................................. 37Tabel 2.6 Neraca Massa pada Tee4.............................................................. 38Tabel 2.7 Neraca Massa pada Reaktor ......................................................... 38Tabel 2.8 Neraca Massa pada Flash drum 1(FD-01).................................... 39Tabel 2.9 Neraca Massa pada Tee5.............................................................. 39Tabel 2.10 Neraca Massa pada Flash drum 2(FD-02).................................... 40Tabel 2.11 Neraca Massa pada Tee6.............................................................. 40Tabel 2.12 Neraca Massa pada Menara Distilasi1 (MD-01)........................... 41Tabel 2.13 Neraca Massa pada Menara Distilasi 2 (MD-02)........................... 41Tabel 2.14 Neraca Massa Total ..................................................................... 42Tabel 2.15 Neraca Panas pada Vaporizer........................................................ 42Tabel 2.16 Neraca Panas pada Furnace.......................................................... 43Tabel 2.17 Neraca Panas pada Reaktor........................................................... 43Tabel 2.18 Neraca Panas pada Condensor 1(CD-01)..................................... 43Tabel 2.19 Neraca Panas pada Flash Drum 1(FD-01).................................... 44 viii Tabel 2.20 Neraca Panas pada Flash Drum 2(FD-02).................................... 44Tabel 2.21 Neraca Panas pada Menara Destilasi 1 (MD-01)........................... 45Tabel 2.22 Neraca Panas pada Menara Destilasi 2 (MD-02)........................... 45 Tabel 2.23 Neraca Panas pada Total .............................................................. 46Tabel 3.1 Spesifikasi Reaktor ...................................................................... 53Tabel 3.2 Spesifikasi Flash Drum................................................................ 54Tabel 3.3 Spesifikasi Menara Destilasi ........................................................ 55Tabel 3.4 Spesifikasi Vaporizer................................................................... 56Tabel 3.5 Spesifikasi Tangki ....................................................................... 57Tabel 3.6 Spesifikasi Condensor................................................................. 58Tabel 3.7 Spesifikasi Reboiler..................................................................... 60Tabel 3.8 Spesifikasi Accumulator.............................................................. 61Tabel 3.9 Spesifikasi Heat Exchanger......................................................... 62Tabel 3.10 Spesifikasi Furnace..................................................................... 63Tabel 3.11 Spesifikasi Pompa ........................................................................ 64Tabel 3.12 Spesifikasi Kompresor ................................................................. 66Tabel 4.1 Kebutuhan air pendingin............................................................... 72Tabel 4.2 Kebutuhan air konsumsi umum dan sanitasi.................................. 73Tabel 4.3 Kebutuhan listrik untuk keperluan proses dan utilitas.................... 76Tabel 4.4 Jumlah Lumenberdasarkan luas bangunan.................................... 78Tabel 4.5 Total kebutuhan listrik pabrik....................................................... 79Tabel 5.1 Jadwal pembagian kelompok shift................................................ 102Tabel 5.2 Jumlah Karyawan Menurut Jabatan.............................................. 104 ix Tabel 5.3 Perincian Golongan dan Gaji Karyawan ....................................... 106Tabel 6.1 Indeks Harga Alat ........................................................................ 111Tabel 6.2 Modal Tetap ................................................................................ 114 Tabel 6.3 Modal Kerja ................................................................................. 115Tabel 6.4Direct Manufacturing Cost.......................................................... 116Tabel 6.5Indirect Manufacturing Cost........................................................ 116Tabel 6.6FixedManufacturing Cost........................................................... 117Tabel 6.7General Expense.......................................................................... 117Tabel 6.8 Analisis Kelayakan ...................................................................... 120 x DAFTAR GAMBAR Gambar 1.1 Grafik Data Impor Benzenedi Indonesia ................................ 3 Gambar 1.2 Gambar Pemilihan Lokasi Pabrik ............................................ 7Gambar 2.1 Diagram Alir Proses................................................................. 29Gambar 2.2 Diagram Alir Kualitatif ........................................................... 30Gambar 2.3 Diagram Alir Kuantitatif ......................................................... 31Gambar 2.4LayoutPabrik........................................................................... 49Gambar 2.5LayoutPeralatan Proses ........................................................... 52Gambar 4.1 Skema Pengolahan Air Laut .................................................... 71Gambar 4.2 Skema Pengolahan Air KTI ..................................................... 72Gambar 4.3 Skema Instalasi Pengolahan Air Limbah (IPAL)...................... 86Gambar 5.1 Struktur Organisasi Pabrik Benzene......................................... 93Gambar 6.1Chemical Engineering Cost Index........................................... 112Gambar 6.2 Grafik Analisis Kelayakan ...................................................... 121 xi INTISARI Tutuk Laksana Wati dan Vina Vikryana, 2011, Prarancangan Pabrik Benzenedari Toluenedan Hidrogen Kapasitas 300.000 Ton/Tahun, Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret, Surakarta Benzenebanyak digunakan sebagai bahan pelarut dalam ekstraksi maupun distilasi, juga digunakan sebagai bahan baku pembuatan senyawa lain seperti styrene, phenol, aniline, dan chlorobenzene.Untuk memenuhi kebutuhan dalam negeri, maka dirancang pabrik benzenedengan kapasitas 300.000 ton/tahun dengan bahan baku toluene401.516,153 ton/tahun dan gas hidrogen10.890.511,46m3 /tahun pada 30 o C dan tekanan 25 atm. Dengan memperhatikan beberapa faktor, seperti aspek penyediaan bahan baku, transportasi, tenaga kerja, pemasaran, serta utilitas, maka lokasi pabrik yang cukup strategis adalah di Kawasan Industri Cilegon, Banten.Peralatan proses yang ada antara lain vaporizer, kompresor, furnace,reaktor, kondensor parsial, flash drum, menara distilasi, dan pompa. Benzendihasilkan dari reaksitoluenedan hidrogen dalam Reaktor Alir Pipa (RAP)Multitubepada kondisi non isotermal non adiabatik pada suhu 621 648 o C dantekanan 25 atm. Produk gas dari reaktor masuk Kondensor Parsial untuk diembunkan sebagian menjadi campuran uap dan cair, kemudian diumpankan ke dalam Flash Drumuntuk memisahkan gas hidrogen dan gas metana dari campuran tersebut. Gas hidrogen yang terpisah direcyclesebanyak 68,9% dan sisanya dijadikan fuel gaspada Furnace. Produk cair yang mengandung benzene, sisatoluenedan diphenyldipisahkan dalam Menara Distilasi untuk mendapatkan benzenedengan kemurnian 99,93%berat. Sisa toluenedan diphenyl dipisahkan lagi dengan Menara Distilasi untuk mendapatkan produk samping diphenyldengan kemurnian 98,67%berat. Sedangkan toluenesisa di-recycleuntuk bereaksi lagi membentuk benzene.Utilitas terdiri dari unit penyediaan air pendingin, pendingin reaktor molten salt), tenaga listrik, penyediaan bahan bakar, dan unit pengolahan limbah.Terdapat tiga laboratorium, yaitu laboratorium fisik, laboratorium analitik, dan laboratorium penelitian dan pengembangan, untuk menjaga kualitas bahan baku dan produk.Perusahaan berbentuk Perseroan Terbatas (PT) dengan struktur organisasi line and staff. Sistem kerja karyawan berdasarkan pembagian jam kerja yang terdiri dari karyawan shiftdan non shift .Hasil analisis ekonomi terhadap prarancangan pabrik benzenediperoleh total investasi sebesar US$ 153.548.755 dan total biaya produksi US$ 356.600.737. Hasil analisis kelayakan menunjukkan ROI sebelum pajak 79,99% dan setelah pajak 59,99%, POT sebelum pajak 1,1 tahun dan setelah pajak 1,4 tahun, BEP 54,08%, SDP 46,19% dan DCF sebesar 29,52%. Berdasar analisis ekonomi dapat disimpulkan bahwa pendirian pabrik benzenedengan kapasitas 300.000 ton/tahun layak dipertimbangkan untuk direalisasikan pembangunannya. xii