oleh - digilib.unila.ac.iddigilib.unila.ac.id/32626/26/skripsi full teks tanpa bab...

PRARANCANGAN PABRIK NITROBENZENA

DARI BENZENA DAN ASAM CAMPURAN DENGAN

KAPASITAS 50.000 TON/TAHUN (Tugas Khusus Perancangan Reaktor Alir Tangki Berpengaduk (RE-201))

(Skripsi)

Oleh :

DWI AGUSTINA SYAFANI (1015041003)

JURUSAN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS LAMPUNG

BANDAR LAMPUNG

2018

ABSTRAK

PRARANCANGAN PABRIK NITROBENZENA DARI BENZENA DAN

ASAM CAMPURAN DENGAN

KAPASITAS 50.000 TON/TAHUN

(Perancangan Reaktor Alir Tangki Berpengaduk (R-101))

Oleh

DWI AGUSTINA SYAFANI

Pabrik Nitrobenzena berbahan baku Benzena dan Asam Campuran,

direncanakan didirikan di Kawasan Industri Cilacap, Jawa Tengah. Pendirian

pabrik berdasarkan atas pertimbangan bahan baku, sarana transportasi yang

memadai, tenaga kerja yang mudah didapatkan, kondisi lingkungan dan

banyaknya industri lain pengguna langsung Nitrobenzena di daerah tersebut.

Pabrik direncanakan memproduksi Nitrobenzena sebanyak 50.000

ton/tahun, dengan waktu operasi 24 jam/hari, 330 hari/tahun. Bahan baku yang

digunakana dalah Benzena sebanyak 4.202,175 kg/jam, Asam Nitrat sebanyak

3.389,930 kg/jam dan Asam Sulfat sebanyak 7.909,837 kg/jam.

Penyediaan kebutuhan utilitas pabrik terdiri dari unit pengadaan udara

proses, pengadaan listrik, pengadaan agen penukar panas dan udara instrument.

Bentuk perusahaan adalah Perseroan Terbatas (PT) menggunakan struktur

organisasi line dan staff dengan jumlah karyawan sebanyak 170 orang.

Dari analisis ekonomi diperoleh:

Fixed Capital Investment (FCI) = Rp. 430.664.352.037

Working Capital Investment (WCI) = Rp. 64.709.201.043

Total Capital Investment (TCI) = Rp. 495.373.553.080

Break Even Point (BEP) = 48,56 %

Pay Out Time after taxes (POT) = 2,72 Tahun

Return on Investment after taxes (ROI) = 22,7437%

Discounted cash flow (DCF) = 45,18%

Mempertimbangkan paparan di atas, sudah selayaknya pendirian pabrik

Nitrobenzena ini dikaji lebih lanjut, karena merupakan pabrik yang

menguntungkan dan mempunyai masa depan yang baik.

ABSTRACT

MANUFACTURING OF NITROBENZENE FROM BENZENE AND

MIXTURED ACID WITH

CAPACITY 50.000 TONS/YEAR

(Design of Continuous Stirred Tank Reactor (R-101))

By

DWI AGUSTINA SYAFANI

Nitrobenzene plant with raw materials Benzene and Mixtured Acid is

planned to be built in Cilacap, Central Java. Establishment of this plant is based

on some consideration due raw materials, tothe transportation, the labors

availability, the environmental condition, and also existence of some industrial

that use Nitrobenzene as their raw material near this location.

This plant is meant to produce 50.000 tons/year with 330 working days in

a year. The raw materials used consist of 4.202,175 kg/hour of Benzene, 3.389,930

kg/hour of Nitric Acid, and 7.909,837 kg/hour of Sulfuric Acid.

The utility units consist of process air system, heat exchanger agent

system, power generation system and instrumentation & control system.

The bussines entity form is Limited Liability Company (Ltd) using line

and staff organizational structure with 170 labors.

From the economic analysis, it is obtained that:

Fixed Capital Investment (FCI) = Rp. 430.664.352.037

Working Capital Investment (WCI) = Rp. 64.709.201.043

Total Capital Investment (TCI) = Rp. 495.373.553.080

Break Even Point (BEP) = 48,56 %

Pay Out Time after taxes (POT) = 2,72 Tahun

Return on Investment after taxes (ROI) = 22,7437%

Discounted cash flow (DCF) = 45,18%

Considering the summary above, it is proper to study the establishment of

Nitrobenzene plant further, because the plant is profitable and has good prospects.

PRARANCANGAN PABRIK NITROBENZENA

DARI BENZENA DAN ASAM CAMPURAN DENGAN

KAPASITAS 50.000 TON/TAHUN

(Tugas Khusus Perancangan Alir Tangki Berpengaduk (RE-101))

Oleh

DWI AGUSTINA SYAFANI (1015041003)

Skripsi

Sebagai salah satu syarat untuk mencapai gelar

SARJANA TEKNIK

pada

Jurusan Teknik Kimia

Fakultas Teknik Universitas Lampung

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS LAMPUNG

BANDAR LAMPUNG

2018

MOTTO

“ Jika kamu tidak dapat menahan lelahnya belajar, maka kamu harus sanggup menahan perihnya

kebodohan”

-Imam Syafi’i-

“Ingatlah, di atas langit masih ada langit.” -Bapak-

Sebuah Karya Kecilku.....

Dengan segenap hati kupersembahkan tugas akhir ini kepada :

Allah SWT,

Atas kehendak-Nya semua ini ada

Atas rahmat-Nya semua ini aku dapatkan

Atas kekuatan-Nya aku bisa bertahan.

Orang tuaku sebagai tanda baktiku, terima kasih atas segalanya,

doa, kasih sayang, pengorbanan, dan keikhlasannya

Ini hanyalah setitik balasan yang tidak bisa dibandingkan dengan

berjuta – juta pengorbanan dan kasih sayang

Yang tidak pernah berakhir.

Kakak dan adik – adikku atas segala semangat, doa dan kasih

sayang.

Guru – guruku sebagai tanda hormatku,

Terimakasih atas ilmu yang telah diberikan.

Kepada Almamaterku tercinta,

Semoga kelak berguna di kemudian hari.

SANWACANA

Assalamu’alaikum Wr. Wb.

Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah memberikan

rahmat dan karunia-Nya, sehingga tugas akhir dengan judul “Prarancangan Pabrik

Nitrobenzena dari Benzena dan Asam Campuran dengan Kapasitas 50.000

Ton/Tahun” ini dapat terselesaikan dengan baik.

Tugas akhir ini disusun dalam rangka memenuhi salah satu syarat guna

memperoleh derajat kesarjanaan (S-1) di Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik

Universitas Lampung.

Penyusunan tugas akhir ini tidak lepas dari bantuan dan dukungan dari beberapa

pihak. Oleh karena itu penulis mengucapkan terimakasih kepada:

1. Bapak selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Lampung.

2. Bapak Ir. Azhar, M.T., selaku Ketua Jurusan Teknik Kimia Universitas

Lampung dan sekaligus sosok yang menginspirasi penulis untuk terus

belajar dan memiliki pemikiran sederhana berlandaskan keilmuan.

3. Ibu Yuli Darni, S.T., M.T. dan Ibu Lia Lismeri, S.T., M.T., selaku Dosen

Pembimbing I dan II, yang telah memberikan ilmu, pengarahan,

bimbingan, kritik dan saran serta semangat selama penyelesaian tugas

akhir ini. Semoga segala kebaikan Ibu dibalas oleh Allah SWT.

4. Ibu Panca Nugrahini, S.T., M.T. dan Bapak Donny Lesmana, S.T., M.Sc.,

selaku Penguji I dan II yang telah sukarela menyisihkan sebagian

waktunya untuk memberikan kritik dan saran agar penulis bisa

menciptakan karya yang mumpuni.

5. Seluruh Dosen Teknik Kimia Universitas Lampung, terimakasih tak

terhingga atas semua ilmu dan bekal masa depan yang akan selalu

bermanfaat dan berguna bagi kehidupan penulis.

6. Bapak Saparudin dan Ibu Zulmawarni, cintaku yang tidak pernah

berkhianat. Maaf menunggu terlalu lama, terimakasih untuk tetap percaya,

terimakasih untuk setiap untaian doa, kasih sayang, semangat dan pundi-

pundi yang dikucurkan.

7. Adinku tersayang, Iqbal Arafat. Terimakasih sudah menjadi alasan kuat

untukku menyelesaikan perjalanan ini.

8. Adik-adikku yang kucintai, Virna Aulia Syafani, Dhea Ramadita Syafani,

Adelia Azzahra Putri Syafani, Abu Dzar Al Aji, dan Ahmad Bilal Al

Habsyi. Maafkan belum bisa menjadi contoh yang baik dalam fase

perjalanan kali ini, dan terimakasih sudah banyak berkorban demi

perjalanan panjang atu, semoga karya ini bisa menebusnya.

9. Om Kadarsyah dan Tante Huzaimah, terimakasih banyak. Semoga

setidaknya aku bisa mencontoh setengah dari kebaikan beliau berdua.

10. Adik-adik manis tempat berbagi kisah dan keluh kesah, Anggreini

Khandari, Justika Dewi Khandari, dan M. Ardan Khandari. Terimakasih

sudah menjadi bagian rezeki yang Allah berikan padaku.

11. Keluarga Gang Senen dari masa ke masa: Muda, Pak Muda, Gani, Om

Yanto, Tante Pit, Intan, Reyhan, Dimas, Abraham. Terimakasih untuk

segala hal, maaf untuk setiap kesalah pahaman.

12. Keluarga besar yang terus memberikan dukungan baik moral, spiritual

maupun material kepada penulis. Terlalu banyak rasa syukur ini, sehingga

tak akan cukup untuk dituliskan di atas kertas.

13. Geng cinta yang luar biasa. Masika Arinal, Delvi Tianingsih, Nurul

Umuniah Lukita beserta keluarga kalian. Tuhan yang tau seberapa

bersyukurnya aku bisa punya orang-orang seperti kalian dalam hidup.

Terimakasih aja ga akan cukup ngebales semua kebaikan, ketulusan, dan

cinta kasih kalian. Selalu inget ya, you can count on me!

14. Chitra Mutiara Usman, ku beri special space buat kamu. Darah memang

lebih kental dari air. Tapi, walaupun ga ada hubungan darah, terimakasih

sudah menemani waktu aku berdarah-darah. Entah gimana jadinya kalo ga

ada uluran kasih dari seorang ses hahaha. Terimakasih juga buat Ayah

Bunda yang ikut direpotkan semasa ku menginap bermalam-malam

ngerjain tugas akhir ini di rumah Sukarame. Semoga selalu Allah berikan

kesehatan.

15. My partner in crime, Nilam Sari Sitorus Pane. Akhirnya selesai juga drama

tugas akhir ini dek! Thankyou!

16. Chindo Brothers Sisters All Crews (Aulizar, Okta, Sandi, Fatrin, Fahmi,

Wildan, Asmi, Ari, Yudi, Galih, Tauhid, Teo, Alif, Dayat, Kak Ines, Kak

Dila, Kak Adek dan yang lainnya yang banyak banget kalau harus

disebutkan semua), termasuk owner dan tim pendukung Kantin Chindo.

Terimakasih sudah jadi tempat kumpul ternyaman, tempat ngobrol ter-

unfaedah selama ini.

17. Teman-teman seperjuangan angkatan 2010 di Teknik Kimia. Kalian luar

biasa. Apalah arti hidup penulis di kampus ini tanpa keberadaan kalian.

Terimakasih atas segalanya, kebersamaannya, persaudaraannya. Kehidupan

kuliah jadi menyenangkan karena penulis adalah bagian dari kalian. Sampai

bertemu di waktu dan keadaan yang lebih baik.

18. Adik-adik di kampus dan Kakak-kakak yang sudah lebih dulu selesai

berjuang, yang memberi petuah, yang sudah banyak mendukung penulis

selama ini, yang sudah direpotkan amat sangat, ditanya ini dan itu selama

penulis mengerjakan tugas akhir, yang walaupun kita gak selalu bertegur

sapa atau entah terpisah seberapa jauh, tapi saling mengerti bahwa kita

adalah keluarga. Keluarga Besar Teknik Kimia Unila; Kak Ajay, Kak Fian,

Kak Atung, Kak Yuri, Kak Andi, Kak Reo dan kakak-kakak lainnya yang

tidak bisa disebutkan satu persatu.

Dan terimakasih pula untuk semua pihak tanpa terkecuali yang telah

membantu dalam penyusunan tugas akhir ini, entah dalam bentuk materi,

motivasi, ilmu, pengalaman, dan saran serta kritik. Semoga karya ilmiah ini

dapat berguna di kehidupan yang akan datang dan Allah SWT

s e n a n t i a s a membalas s e g a l a kebaikan k a l i a n terhadap penulis.

Aamin Ya Rabbal Alaamiin.

Bandar Lampung, Juli 2018

Penulis,

Dwi Agustina Syafani

DAFTAR ISI

Halaman

DAFTAR ISI

DAFTAR TABEL

DAFTAR GAMBAR

I. PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang .................................................................................... 1

1.2 Kegunaan Produk ................................................................................ 2

1.3 Penentuan Kapasitas Produksi ............................................................ 3

1.4 Tempat dan Lokasi Pabrik ................................................................... 6

II. DESKRIPSI PROSES

2.1 Jenis-jenis Proses ............................................................................... 9

2.2 Pemilihan Proses ................................................................................ 10

III. SPESIFIKASI BAHAN DAN PRODUK

3.1 Spesifikasi Bahan Baku ..................................................................... 22

3.2 Spesifikasi Produk ............................................................................. 24

IV. NERACA MASSA DAN NERACA ENERGI

4.1 Neraca Massa

4.1.1 Reaktor (RE-201) ........................................................................ 26

4.1.2 Flash Separator (FD-301) .......................................................... 26

4.1.3 Condenser Flash Separator (CD-301) ....................................... 27

4.1.4 Distillation Column (DC-301) .................................................... 27

4.1.5 Condenser (CD-302) ................................................................... 28

4.1.6 Reboiler (RB-301) ....................................................................... 28

4.1.7 Evaporator (EV-301) ................................................................... 28

4.2 Neraca Energi

4.2.1 Heater (HE-101) ......................................................................... 29

4.2.2 Heater (HE-102) ......................................................................... 29

4.2.3 Reaktor (RE-201) ........................................................................ 29

4.2.4 Heater (HE-201) ......................................................................... 30

4.2.5 Flash Separator (FD-301)........................................................... 30

4.2.6 Condenser (CD-301) .................................................................. 30

4.2.7 Heater (HE-301) ........................................................................ 31

4.2.8 Distillation Column (DC-301) ................................................... 31

4.2.9 Condenser (CD-302) .................................................................. 31

4.2.10 Evaporator (EV-301) ............................................................... 32

4.2.11 Cooler (CO-301) ..................................................................... 32

V. SPESIFIKASI PERALATAN PROSES DAN UTILITAS

5.1 Peralatan Proses ................................................................................... 33

5.2 Peralatan Utilitas .................................................................................. 51

VI. UTILITAS DAN PENGOLAHAN LIMBAH

6.1 Kebutuhan Air .................................................................................... 76

6.2 Sistem Penyedia Steam ...................................................................... 91

6.3 Unit Penyedia Udara Instrumen ......................................................... 94

6.4 Unit Pembangkit Tenaga Listrik ........................................................ 94

6.5 Unit Pengadaan Bahan Bakar ............................................................ 95

6.6 Laboratorium...................................................................................... 95

6.7 Instrumentasi dan Pengendalian Proses ............................................. 98

6.8 Unit Pengolahan Limbah ................................................................... 104

VII. TATA LETAK PABRIK

7.1 Lokasi Pabrik ..................................................................................... 106

7.2 Tata Letak Pabrik ............................................................................... 108

7.3 Prakiraan Areal Lingkungan .............................................................. 110

VIII. MANAJEMEN DAN ORGANISASI

8.1 Bentuk Perusahaan ............................................................................. 114

8.2 Struktur Organisasi Perusahaan ......................................................... 117

8.3 Tugas dan Wewenang ........................................................................ 120

8.4 Status Karyawan dan Sistem Penggajian ........................................... 128

8.5 Pembagian Jam Kerja Karyawan ....................................................... 129

8.6 Penggolongan Jabatan dan Jumlah Karyawan ................................... 131

8.7 Kesejahteraan Karyawan ................................................................... 136

IX. INVESTASI DAN EVALUASI EKONOMI

9.1 Investasi ............................................................................................. 139

9.2 Evaluasi Ekonomi .............................................................................. 144

9.3 Discounted Cash Flow ....................................................................... 147

X. SIMPULAN DAN SARAN

10.1 Simpulan .......................................................................................... 148

10.2 Saran ................................................................................................ 148

FLOWSHEET

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN A

LAMPIRAN B

LAMPIRAN C

LAMPIRAN D

LAMPIRAN E

LAMPIRAN F

DAFTAR TABEL

Tabel Halaman

1.1 Data Impor Nitrobenzena di Indonesia ................................................... 3

1.2 Produsen Benzena di Indonesia .............................................................. 5

1.3 Produsen Bahan Baku Pendukung .......................................................... 5

2.1 Nilai ∆Hºf dan ∆Gº C6H5NO2, C6H6, HNO3, H2SO4 dan H2O ............... 11

2.2 Nilai A, B, C, dan D C6H5NO2, C6H6, HNO3, H2SO4 dan H2O .............. 12

2.3 Data Harga Bahan Baku dan Produk Proses Pembentukan Nitrobenzena 16

2.4 Mol Bahan Baku dan Produk Proses Nitrobenzena Tanpa Katalis ........ 17

2.5 Data Proses Pembuatan Nitrobenzena Tanpa Katalis ............................. 18

2.6 Mol Bahan Baku dan Produk Pembuatan Nitrobenzena Menggunakan

Katalis Asam Sulfat ................................................................................ 19

2.7 Data Proses Pembuatan Nitrobenzena dengan Katalis ........................... 19

2.8 Kriteria Penilaian Pemilihan Proses ....................................................... 20

3.1 Spesifikasi Benzena ................................................................................ 22

3.2 Spesifikasi Asam Nitrat .......................................................................... 23

3.3 Spesifikasi Katalis Asam Sulfat.............................................................. 23

3.4 Spesifikasi Nitrobenzena ........................................................................ 24

4.1 Neraca Massa RE-201 ............................................................................ 26

4.2 Neraca Massa FD-301 ............................................................................ 26

4.3 Neraca Massa CD-301 ............................................................................ 27

4.4 Neraca Massa DC-301 ............................................................................ 27

4.5 Neraca Massa CD-302 ............................................................................ 28

4.6 Neraca Massa RB-301 ............................................................................ 28

4.7 Neraca Massa EV-301 ............................................................................ 28

4.8 Neraca Panas Heater (HE-101) ............................................................. 29

4.9 Neraca Panas Heater (HE-102) ............................................................. 29

4.10 Neraca Panas Reaktor (RE-201) ............................................................ 29

4.11 Neraca Panas Heater (HE-201) .............................................................. 30

4.12 Neraca Panas Flash Separator (FD-301) ............................................... 30

4.13 Neraca Panas Condensor (CD-301)........................................................ 30

4.14 Neraca Panas Heater (HE-301) .............................................................. 31

4.15 Neraca Panas Distillation Column (DC-301) ......................................... 31

4.16 Neraca Panas Condensor (CD-302) ....................................................... 31

4.17 Neraca Panas Evaporator (EV-301) ...................................................... 32

4.18 Neraca Panas Cooler (CO-301) ............................................................. 32

5.1 Spesifikasi Storage Tank (ST-101) ......................................................... 33



5.4 Spesifikasi Pompa Proses (PP-101) ....................................................... 35




5.8 Spesifikasi Heater (HE-101) ................................................................. 38

5.9 Spesifikasi Pompa Proses (PP-102) ........................................................ 39

5.10 Spesifikasi Heater (HE-201) .................................................................. 40

5.11 Spesifikasi Reaktor (RE-201) ................................................................. 41

5.12 Spesifikasi Flash Drum (FD-301) .......................................................... 42

5.13 Spesifikasi Condensor (CD-301) ............................................................ 42

5.14 Spesifikasi Distillation Column (DC-301) ............................................. 43

5.15 Spesifikasi Condensor (CD-302) ............................................................ 43

5.16 Spesifikasi Accumulator (AC-301)......................................................... 44

5.17 Spesifikasi Evaporator (EV-301) ........................................................... 45

5.18 Spesifikasi Reboiler (RB-301) ................................................................ 45

5.19 Spesifikasi Heater (HE-301) .................................................................. 46

5.20 Spesifikasi Cooler (CO-301) .................................................................. 47





5.25 Spesifikasi Bak Sedimentasi (BS–401) .................................................. 51

5.26 Spesifikasi Tangki Alum (ST–401) ........................................................ 51

5.27 Spesifikasi Tangki Kaporit (ST–402) .................................................... 52

5.28 Spesifikasi Tangki Soda Kaustik (ST–403) ............................................ 53

5.29 Spesifikasi Tangki Air Filter (ST–404) ................................................. 54

5.30 Spesifikasi Tangki Asam Sulfat (ST–405) ............................................. 54

5.31 Spesifikasi Tangki Dispersan (ST–406) ................................................. 55

5.32 Spesifikasi Tangki Inhibitor (ST–407) ................................................... 55

5.33 Spesifikasi Demin Water Tank (DWT–401) .......................................... 56

5.34 Spesifikasi Tangki Hidrazin (ST–408) ................................................... 57

5.35 Spesifikasi Tangki Bahan Bakar (ST–409) ............................................ 57

5.36 Spesifikasi Tangki Clarifier (CF–401) .................................................. 58

5.37 Spesifikasi Tangki Sand Filter (SF–401) ............................................... 58

5.38 Spesifikasi Tangki Hot Basin (HB–401) ................................................ 59

5.39 Spesifikasi Cooling Tower (CT–401) ..................................................... 59

5.40 Spesifikasi Cold Basin (CB–401) ........................................................... 60

5.41 Spesifikasi Cation Exchanger (CE–401) ................................................ 60

5.42 Spesifikasi Anion Exchanger (AE–401) ................................................. 61

5.43 Spesifikasi Deaerator (DE–401) ............................................................ 61

5.44 Spesifikasi Boiler (B–401) ..................................................................... 62

5.45 Spesifikasi Blower Steam (BL– 401) ...................................................... 63

5.46 Spesifikasi Generator Listrik (GS-401) .................................................. 63

5.47 Spesifikasi Air Compressor (AC–401) ................................................... 63

5.48 Spesifikasi Pompa (PU – 401) ................................................................ 64

















5.65 Spesifikasi Pompa Utilitas (PU-418) ...................................................... 72





6.1 Kebutuhan Air Pendingin ....................................................................... 79

6.2 Kebutuhan Air Umpan Boiler ................................................................. 82

6.3 Tingkatan Kebutuhan Informasi dan Sistem Pengendalian .................... 100

7.1 Perincian Luas Area Pabrik Nitrobenzena .............................................. 110

8.1 Jadwal Kerja Masing-masing Regu ........................................................ 131

8.2 Perincian Tingkat Pendidikan ................................................................. 132

8.3 Jumlah Operator Berdasarkan Jenis Alat Proses .................................... 133

8.4 Jumlah Operator Bedasarkan Jenis Alat Utilitas .................................... 134

8.5 Perincian Jumlah Karyawan Berdasarkan Jabatan ................................. 135

9.1 Fixed Capital Investment ........................................................................ 140

9.2 Manufacturing Cost ................................................................................ 142

9.3 General Expenses ................................................................................... 142

9.4 Biaya Administratif ................................................................................ 143

9.5 Minimum Acceptable Persent Return on Investment .............................. 144

9.6 Acceptable Payout Time untuk Tingkat Resiko Pabrik .......................... 145

9.7 Hasil Uji Kelayakan Ekonomi ................................................................ 147

DAFTAR GAMBAR

Gambar Halaman

1.1 Data Impor Nitrobenzena di Indonesia .............................................. 3

6.1 Diagram Cooling Water System ........................................................ 81

6.2 Deaerator ........................................................................................... 93

7.1 Peta Propinsi Jawa Timur .................................................................. 111

7.2 Peta Kabupaten Tuban ....................................................................... 111

7.3 Tata Letak Pabrik ............................................................................... 112

7.4 Tata Letak Alat Proses ....................................................................... 113

8.1 Struktur Organisasi Perusahaan ......................................................... 119

9.1 Grafik Analisa Ekonomi .................................................................... 146

9.2 Kurva Cummulative Cash Flow ........................................................ 147

I. PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Industri petrokimia di Indonesia semakin berkembang. Perkembangan

industri petrokimia selain akan memberi nilai tambah pada migas sebagai bahan

bakunya, juga akan mendorong keberagaman produk yang dihasilkan. Salah satu

industri yang mempunyai kegunaan penting dan memiliki prospek yang cerah

adalah Aromatic Compound seperti Nitrobenzena.

Nitrobenzena (C6H5NO2) dengan nama lain Nitrobenzide, Nitrobenzol,

Mononitrobenzol, MNB, C.I. Solvent Black 6, Essence of Mirbane, Essence of

Myrbane, Mirbane Oil, Oil of Mirbane, Oil of Myrbane atau yang sering dikenal

dengan Minyak Nitrobenzol Mirban ialah senyawa hasil nitrasi senyawa aromatik

yaitu Benzena dengan asam penitrasi baik asam campuran (Asam Nitrat dan

Asam Sulfat) maupun Asam Nitrat saja. Senyawa ini mempunyai bentuk fisik

berupa cairan berwarna kuning muda (pucat) dan mempunyai aroma seperti buah

almond, serta mempunyai sifat sangat beracun bila terhisap dan terkena kulit.

Sebagian besar Nitrobenzena merupakan bahan baku dalam pembuatan Anilin

yang dapat digunakan dalam industri farmasi, sebagai bahan peledak, pestisida,

2

obat-obatan dan sebagai pelarut dalam industri cat, sepatu dan lantai, dan

sebagainya.

Kebutuhan Nitrobenzena dalam negeri menurut data Badan Pusat Statistik

(BPS) dari tahun ke tahun semakin meningkat, seiring berkembangnya industri-

industri yang berbahan baku Nitrobenzena di Indonesia. Sejauh ini pemenuhan

kebutuhan Nitrobenzena di Indonesia masih diimpor dari negara lain seperti

Amerika Serikat, Inggris, China, dan Rusia. Untuk itu industri Nitrobenzena

mempunyai prospek yang cukup baik untuk dikembangkan di Indonesia.

Keuntungan pendirian pabrik Nitrobenzena antara lain dapat memenuhi

kebutuhan Nitrobenzena dalam negeri sehingga mengurangi impor, selain itu

dapat membantu pemerintah dalam mengatasi masalah tenaga kerja dan sekaligus

dapat mendukung berkembangnya industri-industri di Indonesia serta memacu

tumbuhnya industri baru terutama industri turunan Nitrobenzena.

1.2 Kegunaan Produk

Nitrobenzena merupakan senyawa nitro aromatic yang dapat digunakan

untuk berbagai aplikasi dalam industri, diantaranya sebagai bahan baku

pembuatan Anilin, Chloronitrobenzene, Aminobenzenesulfonamide, Metanilic

Acid, dan sebagai zat antara untuk pesticides.

3

1.3 Penentuan Kapasitas Produksi

Sampai saat ini, belum ada pabrik Nitrobenzena yang didirikan di Indonesia

sehingga pemenuhan kebutuhan Nitrobenzena dalam negeri berasal dari impor.

Adapun data impor Nitrobenzena menurut Badan Pusat Statistik ditunjukkan

dalam tabel berikut:

Tabel 1.1. Data Impor Nitrobenzena di Indonesia.

Tahun Tahun ke- Jumlah Impor (kg) Jumlah impor (ton)

2012 1 32.073.100 32.073

2013 2 64.197.600 64.198

2014 3 60.166.000 60.166

2015 4 72.463.700 72.464

2016 5 75.161.000 75.161

(Sumber: Badan Pusat Statistik, 2017)

Berdasarkan data pada Tabel 1.1, dapat dibuat grafik untuk memperkirakan

jumlah impor Nitrobenzena pada tahun 2021 (tahun ke-10) sebagai berikut:

Gambar 1.1. Data Impor Nitrobenzena di Indonesia.

Persamaan Garis Logaritmik;

y = 25306ln(x) + 36581

R² = 0,877

Persamaan Garis Polinomial Orde 2;

y = 3037x2 + 27669x + 11217

R² = 0,865

Persamaan Garis Linier;

y = 9444x + 32480

R² = 0,756

,0

10000,0

20000,0

30000,0

40000,0

50000,0

60000,0

70000,0

80000,0

90000,0

0 1 2 3 4 5 6

Data

Im

por

(Ton

)

Tahun Ke-

4

Gambar 1.1 merupakan data impor Nitrobenzena per tahun. Dilakukan

regresi linier, polinomial orde 2, dan logaritmik terhadap grafik impor

Nitrobenzena sehingga diperoleh persamaan garis dan nilai error masing-masing

regresi sebagai berikut:

1. Persamaan Garis Linier

y = 9444x + 32480

R² = 0,756

2. Persamaan Garis Polinomial Orde 2

y = 3037x2 + 27669x + 11217

R² = 0,865

3. Persamaan Garis Logaritmik

y = 25306ln(x) + 36581

R² = 0,877

Nilai R2 merupakan nilai keselarasan model regresi. Nilai keselarasan dalam

range (0-1) semakin mendekati 1 maka model semakin baik (Nansih, 2010).

Seperti terlihat pada gambar 1.1, nilai R2 paling besar dihasilkan oleh model

regresi logaritmik yaitu sebesar 0,877 sehingga digunakan persamaan garis

logaritmik untuk memperkirakan impor pada tahun 2021 atau tahun ke-10 dari

data yang dimiliki.

Impor Nitrobenzena (y) tahun ke 10 = 25306 ln(10) + 36581

y = 94.850 ton

Jadi diperkirakan jumlah impor Nitrobenzena pada tahun 2021 adalah sebesar

94.850 ton.

5

Jika ditinjau dari ketersediaan bahan baku pembuatan Nitrobenzena yaitu

Benzena, Asam Nitrat dan Asam Sulfat di Indonesia telah banyak diproduksi

sehingga ketersediannya terjamin. Mengingat ketersediaan bahan baku yang

memadai dan impor Nitrobenzena yang meningkat, maka sangat menguntungkan

bila didirikan pabrik Nitrobenzena di Indonesia. Berikut produsen bahan baku

utama, Benzena dan produsen bahan baku penunjang pembuatan Nitrobenzena di

Indonesia:

Tabel 1.2. Produsen Benzena di Indonesia.

No. Nama Produsen Kapasitas (ton/tahun)

1 PT. Pertamina UP IV 120.000

2 PT. Chandra Asri Petrochemical Tbk. 260.000

3 PT. Humpuss Aromatik 260.000

4 PT. Styrindo Mono Indonesia (SMI) 110.000

5 PT. Trans Pasific Petrochemical Indotama (TPPI) 360.000

6 PT. Tuban Petrochemical 300.000

Total produksi 1.290.000

(dari berbagai sumber, 2017)

Tabel 1.3. Produsen Bahan Baku Pendukung.

No. Bahan Penunjang Nama Produsen Kapasitas (ton/tahun)

1 Asam Nitrat PT. Multi Nitrotama Kimia 110.000

2 Asam Nitrat PT. Cheetham Garam Indonesia 125.000

3 Asam Sulfat PT. Petrokimia Gresik. 550.000

4 Asam Sulfat PT. Indonesian Acid Industry 82.500

(dari berbagai sumber, 2017)

6

Dengan memperhatikan hal-hal di atas, maka dalam perancangan pabrik

Nitrobenzena ini dipilih kapasitas 50.000 ton/tahun atau sebesar lebih dari 50%

perkiraan jumlah impor pada tahun 2021 dengan pertimbangan antara lain:

1. Dapat mengurangi jumlah impor Nitrobenzena di Indonesia.

2. Dari aspek bahan baku, kebutuhan akan Benzena dan asam campuran dapat

tercukupi dari dalam negeri.

3. Dapat merangsang berdirinya industri-industri kimia lainnya yang

menggunakan bahan baku maupun bahan pembantu Nitrobenzena.

4. Dapat memperluas lapangan kerja.

1.4 Tempat dan Lokasi Pabrik

Pemilihan lokasi pabrik didasarkan pada beberapa pertimbangan, baik

ditinjau dari segi teknis maupun ekonomis. Pabrik Nitrobenzena direncanakan

akan didirikan di Tuban, Jawa Timur. Faktor-faktor yang mempengaruhi dalam

pemilihan lokasi pabrik di Tuban antara lain:

1. Ketersediaan Bahan Baku

Bahan baku yang digunakan dalam pabrik Nitrobenzena ini adalah Benzena

yang bisa diperoleh dari PT. Trans Pasific Petrochemical Indotama (TPPI) atau

PT. Tuban Petrochemical dimana kedua pabrik tersebut berlokasi di Tuban, Jawa

Timur dan memiliki kapasitas produksi Benzena terbesar di Indonesia,

Asam Nitrat dari PT. Multi Nitrotama Kimia di Cikampek, Jawa Barat dan

Asam Sulfat dari PT. Petrokimia Gresik yang berlokasi di Gresik, Jawa

Timur.

7

2. Pemasaran

Nitrobenzena merupakan bahan intermediate, maka pemilihan lokasi di

Tuban Jawa Timur adalah tepat, karena daerah ini merupakan kawasan

industri. Hal ini berarti memperpendek jarak antara pabrik Nitrobenzena

dengan pabrik-pabrik yang membutuhkannya.

3. Utilitas

Utilitas yang diperlukan adalah air, bahan bakar serta listrik. Daerah Tuban

Jawa Timur dilalui Sungai Bengawan Solo yaitu sungai besar yang terdekat

dengan kawasan industri yang dapat digunakan untuk keperluan penyediaan

air. Adapun kebutuhan listrik dipenuhi oleh PLN.

4. Tenaga Kerja

Tenaga kerja di Indonesia cukup banyak sehingga penyediaan tenaga kerja

tidak begitu sulit diperoleh. Tenaga kerja yang berpendidikan menengah

atau kejuruan dapat diambil dari daerah sekitar pabrik. Sedangkan untuk

tenaga kerja ahli dapat didatangkan dari kota lain.

5. Transportasi

Lokasi pabrik mudah dicapai sehingga mudah dalam pengiriman bahan

baku maupun pemasaran produk serta terdapat transportasi yang lancar baik

darat maupun laut.

6. Perizinan

Lokasi pabrik dipilih pada daerah khusus untuk kawasan industri, sehingga

memudahkan dalam perijinan pendirian pabrik.

II. DESKRIPSI PROSES

Nitrobenzena (C6H5NO2) dengan nama lain Nitrobenzide, Nitrobenzol,

Mononitrobenzol (MNB), Essence of Mirbane, Oil of Mirbane, atau yang

sering dikenal dengan minyak Nitrobenzol Mirban ialah senyawa hasil nitrasi

senyawa aromatik yaitu Benzena dengan asam penitrasi baik asam campuran

(Asam Nitrat dan Asam Sulfat) maupun Asam Nitrat saja. Senyawa ini

mempunyai bentuk fisik berupa cairan berwarna kuning muda (kuning

pucat) dan mempunyai aroma seperti buah almond, serta mempunyai sifat

sangat beracun bila terhisap dan terkena kulit. Sebagian besar Nitrobenzena

merupakan bahan baku dalam pembutan Anilin dan bahan baku

dalam industri farmasi, bahan peledak, pestisida, obat dan sebagai pelarut

dalam industri cat, sepatu dan lantai, dan sebagainya.

Dalam proses pembuatan Nitobenzena penggunaan katalis Asam Sulfat

dibutuhkan karena Asam Sulfat merupakan asam yang lebih kuat dari pada Asam

Nitrat sehingga Asam Sulfat lebih mudah melepaskan ion nitronium (NO2+

) dari

Asam Nitrat yang dapat mempengaruhi kecepatan reaksi. Reaksi nitrasi

berlangsung dengan penggantian satu atau lebih gugus nitro (NO2+

) menjadi

molekul yang reaktif. Gugus nitro akan menyerang karbon membentuk

nitroaromatik atau nitroparafin. Pada proses nitrasi masuknya gugus (NO2+

) ke

9

dalam senyawa dapat terjadi dengan menggantikan kedudukan beberapa atom atau

gugus yang ada dalam senyawa. Umumnya nitrasi yang banyak dijumpai adalah

nitrasi (NO2+

) menggantikan atom H+. Mekanisme yang terjadi adalah ion

nitronium menyerang atom H pada Benzena dan membentuk Nitrobenzena.

2.1 Jenis-jenis Proses

Proses pembuatan Nitrobenzena ada dua macam, yaitu:

2.1.1 Nitrasi Benzena dengan Asam Nitrat Secara Kontinyu

Pada proses ini, asam penitrasi yang digunakan adalah Asam Nitrat saja

dengan temperatur 50°C. Adapun reaksi yang terjadi adalah:

C6H6 (l) + HNO3(l) C6H5NO2 (l) + H2O (l)

Proses ini tidak ekonomis karena Asam Nitrat dapat terlarut dalam air yang

terbentuk pada produksi Nitrobenzena sehingga dapat mengurangi laju reaksi

nitrasi. Asam Nitrat akan bereaksi secara lambat dengan Benzena dan

mempengaruhi kemurnian Nitrobenzena karena konversi pada proses ini hanya

sebesar 51,8% dan akan dibutuhkan proses yang lebih panjang untuk memurnikan

Nitrobenzena sehingga sesuai dengan standar pemasaran produk (Othmer, 1994).

Proses ini membutuhkan Asam Nitrat dalam jumlah berlebih untuk menghasilkan

Nitrobenzena dalam jumlah yang sama jika dibandingkan dengan proses nitrasi

menggunakan asam campuran. Karena membutuhkan bahan baku yang lebih

banyak, maka ukuran alat yang dibutuhkan di proses ini jauh lebih besar.

10

2.1.2 Nitrasi Benzena dengan Asam Campuran Secara Kontinyu

Pada proses ini, asam penitrasi yang digunakan adalah campuran Asam

Nitrat dan Asam Sulfat dengan perbandingan 55-65% H2SO4, 20-30% HNO3, dan

5-25% H2O. Reaksi berlangsung pada temperatur 50°C dan tekanan 1 atm, dengan

waktu reaksi 15-30 menit. Adapun reaksi yang terjadi adalah:


Campuran hasil reaksi dipisahkan dengan separator. Hasil bawah separator yaitu

aqueous spent acid akan dialirkan ke evaporator untuk dipekatkan dan pemurnian

Nitrobenzena dilakukan dengan proses distilasi. Konversi Nitrobenzena yang

dihasilkan dari proses ini ialah sebesar 95,32% (Kirk & Othmer, 2006 dan

Agustriyanto, 2016).

2.2 Pemilihan Proses

2.2.1 Tinjauan termodinamika

Tinjauan secara termodinamika bertujuan untuk mengetahui apakah reaksi

bersifat endotermis atau eksotermis. Reaksi pembentukan Nitrobenzena proses 1

dan 2 terjadi pada temperatur 50°C, kemudian dihitung tinjauan termodinamika

pada temperatur reaksi tersebut. Penentuan panas reaksi yang berjalan secara

eksotermis atau endotermis dapat dihitung dengan perhitungan panas

pembentukan standar (ΔH°f) pada P = 1 atm dan T = 298,15 K. Reaksi yang

terjadi adalah :


H2SO4

H2SO4

Nitrobenzena Air Benzena Asam nitrat

11

Jika ditinjau dari segi reaksinya, yaitu dengan cara memperhitungkan nilai

energi bebas Gibss pada keadaan standar (∆Gfº) dan panas reaksi pembentukan

standar (∆Hºf). Nilai ∆H

ºf dan ∆G

º pada bahan baku utama dan produk dapat

dilihat pada Tabel 2.1:

Tabel 2.1. Nilai ∆Hºf dan ∆Gº C6H5NO2, C6H6, HNO3, H2SO4 dan H2O.

Komponen Rumus Molekul ∆Hºf (kJ/mol) ∆Gº (kJ/mol)

Nitrobenzena C6H5NO2(l) 12,5 158,000

Benzena C6H6(l) 49 129,800

Asam Nitrat HNO3(l) -174,100 -74,700

Asam Sulfat H2SO4(l) -813,989 -653,470

Air H2O(l) -285,9 -227,360

(Sumber : Yaws, Carl L)

1. Menghitung Nilai Entalpi Pembentukan (∆Hfº) Nitrobenzena

Nilai panas pembentukan standart (∆Hof ) pada T =298,15 K P=1 atm:

= ∆Hof produk - ∆H

of reaktan

=( (∆Hof C6H5NO2 (l)) + (∆H

of H2O (l))) – ((∆H

of C6H6 (l))+ (∆H

of HNO3(l)))

= ((1 × (12,5)+ (1 × (-285,9)) – ((1 × 49)) + (1 × (-174,100))

= - 148,300 kJ/mol

Berdasarkan perhitungan, nilai panas pembentukan standar ∆Hfº Nitrobenzena

pada temperatur 289,15 K dan tekanan 1 atm adalah sebesar - 148,300 kJ/mol

menunjukkan bahwa reaksi ini bersifat eksotermis yang berarti melepaskan

sejumlah panas di dalam sistem reaksi.

Persamaan yang digunakan untuk menghitung sebagai berikut :

∫

…………. (1)

12

Sedangkan untuk persamaan ∫ adalah sebagai berikut.

Cp = A + BT + CT2 + DT

3 + ET

4 …………. (2)

T

T

T

T refref

dTETDTCTBTAdTCp )(. 432 …………. (3)

Lalu persamaan (3) diubah menjadi persamaan (4) yaitu :

55443322

5432. refrefrefrefref

T

Tref TTE

TTD

TTC

TTB

TTAdTCp

Berikut nilai A, B, C, dan D masing-masing komponen dalam fasa liquid untuk

menghitung nilai kapasitas panas dari T1= 298,15 K hingga T2= 323,150 K.

Tabel 2.2. Nilai A, B, C, dan D C6H5NO2, C6H6, HNO3, H2SO4 dan H2O.

Nama Molekul A B C D

Nitrobenzena C6H5NO2 39,473 0,913 -0,002 0,000

Benzena C6H6 -31,662 1,304 -0,004 0,000

Asam Nitrat HNO3 214,478 -0,768 0,001 -0,003

Asam Sulfat H2SO4 26,004 0,700 -0,001 0,000

Air H2O 92,053 -0,040 0,000 0,000

Nilai Kapasitas panas (Cp) dari komponen Nitrobenzena yaitu :

Cp C6H5NO2 (liquid) = 4.491,153 J/mol = 4,491153 kJ/mol

Maka nilai ∆Horx pada T= 323,150K diperoleh :

∫

……………… (1)

∆Horx323,150 K = ∆H

of Nitrobenzena + ∫

∆Horx323,150K = [(12,5) + ((4,491153)] = 16,991 kJ/molK

Nilai Kapasitas panas (Cp) dari komponen Benzena yaitu :

Cp C6H6 (liquid) = 3.499,984 J/mol = 3,499984 kJ/mol

13

Maka nilai ∆Horx pada T= 323,150 K diperoleh :

∫

……………… (1)

∆Horx323,150 K = ∆H

of benzen + ∫

∆Horx323,150 K = [(49) + ((3,499984)]

= 52,500 kJ/mol K

Nilai Kapasitas panas (Cp) dari komponen Asam Nitrat yaitu :

Cp HNO3 (liquid) = 2.787,245 J/mol = 2,787245 kJ/mol


∫

……………… (1)

∆Horx323,150 K = ∆H

of asam nitrat + ∫

∆Horx323,150 K = [(-174,100) + ((2,787245)]

= -171,313 kJ/mol K

Nilai Kapasitas panas (Cp) dari komponen air yaitu :

Cp H2O(liquid) = 1.883,020 J/mol = 1,883020 kJ/mol


∫

……………… (1)

∆Horx 323,150 K = ∆H

of air + ∫

∆Horx 323,150 K = [(-285,9) + ((1,883020)]

= -284,017 kJ/mol K

14

Hal yang selanjutnya dilakukan adalah menghitung enthalpi pembentukan

Nitrobenzena pada suhu reaksi T= 323,150 K.

∫

……………… (1)

∆Horx323,150 K = ∆H

of produk - ∆H

of reaktan

= (∆Ho

f C6H5NO2 (l)) + (∆Hof H2O (l))) – ((∆H

of C6H6 (l))+ (∆H

of HNO3(l)))

= ((1 × (16,991)+ (1 × (-284,017)) – ((1 ×52,500)) + (1 × (-171,313))

= - 148,213 kJ/mol

2. Menghitung Nilai Entalpi Pembentukan (

Untuk menentukan digunakan persamaan Smith & Van Ness yaitu;

Nilai energi bebas Gibbs pembentukan Nitrobenzena pada keadaan standar

(∆Gof):

= ∆Gof produk - ∆G

of reaktan

= ((∆GofC6H5NO2 (l)) + (∆G

ofH2O (l))) – ((∆G

ofC6H6 (l))+ (∆G

ofHNO3(l)))

= ((1 × (158)+ (1 × (-227,360)) – ((1 × 129,800)) + (1 × (-74,700))

= - 124,460 kJ/mol

Nilai energi bebas Gibbs, ∆G0 yang telah didapatkan sebesar - 124,460 kJ/mol

menunjukkan bahwa reaksi pembentukan Nitrobenzenaa dari Benzena dan Asam

Nitrat dapat berlangsung tanpa membutuhkan energi yang besar (∆G0< 0 ).

Persamaan yang digunakan untuk menghitung sebagai berikut :

(

∫

∫

..... (5)

Menghitung masing-masing komponen pada suhu T1 = 298,15 K hingga T2

= 323,150 K sebagai berikut:

15

untuk Nitrobenzena

(

(( ( )

∫(

(

( ∫(

(

= 128,842 kJ/mol

untuk Benzena

(

(( ( )

∫(

(

( ∫(

(

= 132,374 kJ/mol

untuk Asam Nitrat

(

(( ( )

∫(

(

( ∫(

(

= -80,964 kJ/mol

16

untuk Air

(

(( ( )

∫(

(

( ∫(

(

= -226,433 kJ/mol

Nilai energi bebas Gibbs (∆Gof) pembentukan Nitrobenzena pada temperatur

operasi T= 323,150 K adalah:

= ∆Grx produk - ∆Grx reaktan

= ((∆GofC6H5NO2 (l)) + (∆G

ofH2O (l))) – ((∆G

ofC6H6 (l))+ (∆G

ofHNO3(l)))

= ((1 × (128,842)+ (1 × (-226,433)) – ((1 × 132,374)) + (1 × (-80,964))

= -149,002 kJ/mol

2.2.2 Tinjauan Ekonomi

Tinjauan ekonomi ini bertujuan untuk mengetahui potensial ekonomi (EP)

berdasarkan perhitungan ekonomi kasar pembelian bahan baku dan penjualan

produk, seperti terlihat dalam tabel berikut:

Tabel 2.3. Data Harga Bahan Baku dan Produk Proses Pembentukan

Nitrobenzena.

Komponen Rumus Molekul Berat molekul

(kg/kmol)

Harga

($/kg)

Harga

($/kmol)

Nitrobenzena C6H5NO2 123,11 2,0000 246,220

Benzena C6H6 78,11 1,3500 105,449

Asam Nitrat HNO3 63,01 0,3000 18,904

(Sumber: http://www.icis.com/chemicals/channel-info-chemicals-a-z/, 2017)

http://www.icis.com/chemicals/channel-info-chemicals-a-z/

17

Reaksi yang terjadi pada proses pembuatan Nitrobenzena menggunakan katalis

Asam Sulfat dan nitrasi sederhana secara kontinyu adalah sebagai berikut:


Persamaan untuk mendapatkan ekonomi potensial dari proses ini adalah sebagai

berikut:

EP = (total harga produk) – (total harga bahan baku)

EP= (harga C6H5NO2 ) – (hargaC6H6 (l)+ hargaHNO3(l))

EP= [(246,220) – (124,352)] $/kmol

EP = 121,868 $/kmol

1. Tinjauan Ekonomi untuk Nitrasi Tanpa Katalis H2SO4

Dari reaksi yang terjadi dalam proses pembuatan Nitrobenzena tanpa katalis

didapatkan mol masing-masing reaktan dan produk yang dapat dilihat pada Tabel

2.4 berikut:

Tabel 2.4. Mol Bahan Baku dan Produk Proses Nitrobenzena Tanpa Katalis.

Komponen Rumus Molekul N Berat molekul (kg/kmol)

Nitrobenzena C6H5NO2 1 123,11

Benzena C6H6 1 78,11

Asam Nitrat HNO3 1 63,01

H2SO4

Benzena Asam

Nitrat Nitrobenzena Air

18

Basis : 1 kg C6H5NO2 terbentuk = kmolkg

kg

/

1

123,11= 0,0081 kmol

Dik : X = 0,518 (Othmer, 1942)

Tabel 2.5. Data Proses Pembuatan Nitrobenzena Tanpa Katalis.

Material Rumus

Molekul

Berat

molekul

(kg/kmol)

Massa Harga

($/kg) Kmol Kg

Nitrobenzena C6H5NO2 123,11 0,0042 0,5180 1,0360

Benzena C6H6 78,11 0,0081 0,6345 0,8565

Asam Nitrat HNO3 63,01 0,0081 0,5118 0,1536

Harga penjualan produk:

C6H5NO2 = 0,5180 kg ×$ 2,000= $ 1,0360

Total harga penjualan = $ 1,0360

Biaya pembelian bahan baku :

C6H6 = 0,6345kg ×$ 1,3500 = $ 0,8565

HNO3 = 0,5118kg ×$ 0,3000 = $ 0,1536

Total harga pembelian bahan baku = $ 1,010

Profit keuntungan = harga penjualan produk– biaya pembelian bahan baku

= $ 1,0360- $ 1,010

= $ 0,026

19

2. Tinjauan Ekonomi untuk Nitrasi dengan Katalis H2SO4

Dari proses pembuatan Nitrobenzena menggunakan katalis Asam Sulfat

didapatkan mol masing-masing reaktan dan produk yang dapat dilihat pada Tabel

2.6 berikut:

Tabel 2.6. Mol Bahan Baku dan Produk Pembuatan Nitrobenzena

Menggunakan Katalis Asam Sulfat.

Komponen RumusMolekul N Berat molekul (kg/kmol)

Nitrobenzena C6H5NO2 1 123,11

Benzena C6H6 1 78,11

Asam Nitrat HNO3 1 63,01

Basis : 1 kg C6H5NO2terbentuk = kmolkg

kg

/

1

123,11= 0,0081 kmol

Dik : X = 0,95 (Agustryanto, 2016)

Tabel 2.7. Data Proses Pembuatan Nitrobenzena dengan Katalis.

Harga penjualan produk:

C6H5NO2 = 0,9500 kg ×$ 2,000= $ 1,900

Total harga penjualan = $ 1,900

Material Rumus

Molekul

Berat molekul

(kg/kmol)

Massa Harga

($/kg) Kmol kg

Nitrobenzena C6H5NO2 123,11 0,0077 0,9500 1,900

Benzen C6H6 78,11 0,0081 0,6345 0,8565

Asam nitrat HNO3 63,01 0,0081 0,5118 0,1536

20

Biaya pembelian bahan baku :

C6H6 = 0,6345kg ×$ 1,3500 = $ 0,8565

HNO3 = 0,5118kg ×$ 0,3000 = $ 0,1536

Total harga pembelian bahan baku = $ 1,010

Profit keuntungan = harga penjualan produk– biaya pembelian bahan baku

= $ 1,900 - $ 1,010

= $ 0,890

Pemilihan proses dilakukan dengan membandingkan keuntungan dan

kerugian proses pembuatan Nitrobenzena dengan nitrasi yang hanya

menggunakan Asam Nitrat dan nitrasi yang menggunakan asam campuran seperti

telah diuraikan di atas sebagai berikut:

Tabel 2.8. Kriteria Penilaian Pemilihan Proses.

No KETERANGAN PROSES 1 PROSES 2

1 Kondisi Operasi 1 atm, 50°C 1 atm , 50°C

2 Jenis Reaktor RATB RATB

3 Waktu Reaksi 2-4 jam 15-30 menit

4 ΔHfº298 - 148,300 kJ/mol - 148,300 kJ/mol

5 Ukuran Alat Besar Kecil

6 Katalis - H2SO4 (Cair)

7 Konversi 51,8% 95,32%

8 Profit keuntungan $ 0,026 / kg $ 0,890 /kg

21

Berdasarkan Tabel 2.8 terlihat bahwa reaksi pada proses 1 berlangsung

lambat dibandingkan reaksi pada proses 2, serta membutuhkan reaktor yang lebih

besar. Profit yang diperoleh dari proses 2 pun jauh lebih besar. Atas pertimbangan

tersebut maka dipilih perancangan pabrik Nitrobenzena menggunakan proses 2

yaitu nitrasi Benzena dengan asam campuran melalui proses kontinyu. Alasan

pemilihan proses ini karena lebih efektif dan efisien, sebab kecepatan rekasi yang

tinggi maka waktu yang dibutuhkan lebih cepat dan memerlukan reaktor yang

lebih kecil, sehingga biaya yang dibutuhkan juga relatif sedikit.

III. SPESIFIKASI BAHAN DAN PRODUK

3.1 Spesifikasi Bahan Baku

Bahan baku pabrik Nitrobenzena adalah Benzena yang bisa diperoleh dari

PT. Trans Pasific Petrochemical Indotama (TPPI) atau PT. Tuban Petrochemical. Asam

Nitrat dari PT. Multi Nitrotama Kimia di Cikampek dan Asam Sulfat dari PT.

Petrokimia Gresik. Spesifikasi bahan baku tersebut dapat dilihat pada tabel 3.1-3.3

berikut:

Tabel 3.1. Spesifikasi Benzena.

Sifat Fisis Keterangan

Rumus molekul

Berat molekul

Bentuk

Warna

Kemurnian

Titik didih, 1 atm

Densitas, 50 ºC

Viskositas, 35 ºC

Kelarutan

Harga

C6H6

78,110 g/gmol

Cair

Jernih

Min 99,9 %

80,1 oC

848,6015 Kg/m3

0,5297 cP

air (very slightly), alkohol (larut), eter ()

1,35$/ Kg (www.icis.com, 2017)

http://www.icis.com/

23

Tabel 3.2. Spesifikasi Asam Nitrat.


Rumus molekul

Berat Molekul

Bentuk

Warna

Kemurnian

Titik didih, 1 atm

Densitas, 50 ºC

Viskositas, 35 ºC

Kelarutan

Harga

HNO3

63,012 g/gmol

Cair

Jernih

Min 60 % HNO3, Maks 40 % H2O

86 oC

1466,5817 Kg/m3

0,7146 cP

Air panas (), Air dingin ()

0,3 $/ Kg (www.icis.com, 2017)

Tabel 3.3. Spesifikasi Katalis Asam Sulfat.


Rumus molekul

Berat Molekul

Bentuk

Warna

Kemurnian

Titik didih, 1 atm

Densitas , 50 ºC

Viskositas, 35 oC

Kelarutan

Harga

H2SO4

98,080 g/gmol

Cair

Jernih

Min 98 % H2SO4, Maks 2 % H2O

336,85 oC

1802,0588 Kg/m3

16,5619 cP

air dingin (), air panas ()

0,057 $/ Kg (www.icis.com, 2017)



24

3.2 Spesifikasi Produk

Tabel 3.4. Spesifikasi Nitrobenzena.

Sifat – sifat fisis Keterangan

Rumus Molekul

Berat Molekul

Bentuk

Warna

Kemurnian

Titik didih, 1 atm

Densitas, 50 oC

Viskositas, 35 oC

Kelarutan

Harga

C6H5NO2

123,110 g/gmol

Cair

Kuning muda

Min 99,8 %

210,9 oC

1173,8866 Kg/m3

1,6017 cP

Air (tidak larut)

Methanol (larut)

diethyl ether (larut)

acetone (larut)

2 $/ Kg (www.icis.com, 2017)


X. SIMPULAN DAN SARAN

10.1 Simpulan

Berdasarkan hasil analisis ekonomi yang telah dilakukan terhadap

Prarancangan Pabrik Nitrobenzena dari Benzena dan Asam Campuran dengan

kapasitas 50.000 ton/tahun dapat ditarik simpulan sebagai berikut:

1. Percent Return on Investment (ROI) sesudah pajak adalah 22,74%.

2. Pay Out Time (POT) sesudah pajak adalah 2,72 tahun.

3. Break Even Point (BEP) sebesar 48,56% dimana syarat umum pabrik di

Indonesia adalah 30 – 60 % kapasitas produksi. Shut Down Point (SDP)

sebesar 29,79% yakni batasan kapasitas produksi sehingga pabrik

harus berhenti berproduksi karena merugi.

4. Discounted Cash Flow Rate of Return (DCF) sebesar 45,18%, lebih

besar dari suku bunga bank sekarang sehingga investor akan lebih

memilih untuk berinvestasi ke pabrik ini dari pada ke bank.

10.2 Saran

Pabrik Nitrobenzena dari Benzena dan Asam Campuran dengan kapasitas

50.000 ton/tahun sebaiknya dikaji lebih lanjut baik dari segi proses maupun

ekonominya.

DAFTAR PUSTAKA

Anonim. 2015. Peta Provinsi Jawa Tengah. https://www.google.co.id/maps,2017.

Diakses pada 20 Desember 2017.

Anonim. 2015. Data Hidrologi, DAS Aliran Sungai Serayu

http://sipdas.menlhk.go.id/documents/700. Diakses pada 15 Desember

2017.

Bachus, L and Custodio, A. 2003. Know and Understand CentrifugaI Pumps.

Bachus Company, Inc. Oxford: UK.

Badan Pusat Statistik. 2017. Statistic Indonesia, www.bps.go.id, Indonesia.

Diakses 10 Agustus 2017.

Banchero, Julius T., and Walter L. Badger. 1988. Introduction to Chemical

Engineering. McGraw Hill : New York.

Bank Indonesia. 2017. Nilai Kurs. www.bi.go.id. Diakses 4 Oktober 2017

Brown, G. George. 1950. Unit Operation 6ed

. Wiley&Sons: USA.

Brownell.L.E. and Young.E.H. 1959. Process Equipment Design 3ed

. John Wiley

& Sons: New York.

https://www.google.co.id/maps,2017.%20Diakses

https://www.google.co.id/maps,2017.%20Diakses

http://sipdas.menlhk.go.id/documents/700.%20Diakses

http://www.bi.go.id/

Coulson.J.M. and Ricardson.J.F. 1983. Chemical Engineering vol 6. Pergamon

Press Inc: New York.

Coulson J.M., and J. F. Richardson. 2005. Chemical Engineering 4th

Edition.

Butterworth- Heinemann: Washington.

Fogler, H. Scott. 2006. Elements of Chemical Reaction Envgineering4th

Edition.

Prentice Hall International Inc.: United States of America.

Geankoplis.Christie.J. 1993 Transport Processes and unit Operation 3th ed

. Allyn

& Bacon Inc: New Jersey.

Google Map. 2017. Area Sungai Serayu – Cilacap. Diakses pada 20 Desember

2017.

Himmeblau, David. 1996. Basic Principles and Calculation in Chemical

Engineering. Prentice Hall Inc: New Jersey.

Hugot, E. 1986. Handbook of Cane Sugar Engineering. Elsevier Science

Publishing Company INCV: New York.

Kern, Donald Q. 1965. Process Heat Transfer. Mcgraw-Hill Co.: New York.

Kirk, R.E and Othmer, D.F. 2006. Encyclopedia of Chemical Technologi 4nd

Edition, vol. 17. John Wiley and Sons Inc.: New York.

Levenspiel, O. 1972. Chemical Reaction Engineering 2nd Edition. John Wiley

and Sons Inc.: New York.

McCabe, W.L. and Smith, J.C. 1985. Operasi Teknik Kimia. Erlangga: Jakarta.

Megyesy, E.F. 1983. Pressure Vessel Handbook. Pressure Vessel Handbook

Publishing Inc: USA.

Metcalf and Eddy. 1991. Wastewater Engineering Treatment, Disposal, Reuse.

Mc Graw-Hill Book Company: New York.

Perry, R.H. and Green,D. 1997. Perry’s Chemical Engineer Handbook 7th ed

.

McGraw-Hill Book Company: New York.

Perry, Robert H., and Don W. Green. 1999. Perry’s Chemical Engineers’

Handbook 7th

edition. McGraw Hill : New York.

Perry, Robert H., and Don W. Green. 2008. Perry’s Chemical Engineers’

Handbook 8th

edition. McGraw Hill : New York.

Peter, M.S. and Timmerhause, K.D. 1991. Plant Design an Economic for

Chemical Engineering 3ed

. McGraww-Hill Book Company: New York.

Powell, S.T. 1954. Water Conditioning for Industry. McGraw Hill Book

Company: New York.

Rase. 1977. Chemical Reactor Design for Process Plant, Vol. 1st, Principles and

Techniques. John Wiley and Sons: New York.

Smith, J.M. and Van Ness, H.C. 1975. Introduction to Chemical Engineering

Thermodynamics 3ed

. McGraww-Hill Inc: New York.

Smith, J.M., Van Ness, H.C. and M.M. Abbott. 2001. Chemical Engineering

Thermodynamics 6th

Edition. McGraw Hill: New York.

Timmerhaus, Klaus D., Max S. Peters, and Ronald E. West. 1991. Plant Design

an Economic for Chemical Engineering 3th

Edition. McGraww-Hill Book

Company: New York.

Timmerhaus, Klaus D., Max S. Peters, and Ronald E. West. 2002. Plant Design

and Economics for Chemical Engineers 5th

Edition. McGraw-Hill: New

York.

Treyball, R.E. 1983. Mass Transfer Operation 3ed

. McGraw-Hill Book Company:

New York.

Ulrich, G.D. 1984. A Guide to Chemical Engineering Process Design and

Economics. John Wiley & Sons Inc: New York.

US Patent Office, No. 2.370.558 “Nitration of Aromatic Compound”.

US Patent Office, No. 5.334.781 “Process for the Preparation of Nitrobenzene”.

US Patent Office, No. 4.772.2757 “Process for the Production of Nitrobenzene”.

US Patent Office, No. 1.638.045 “Manufacture of Nitrobenzene”.

US Patent Office, No. 4.870.217 “Method Production ofPhenol/Acetone from

Cumene Hydorperoxide”.

US Patent Office, No. 7.763.759B2 “Continuous Process for the Manufacture of

Nitrobenzene”.

US Patent Office, No. 7.326.816B2 “Process for the Production of Nitrobenzene”.

Wallas, Stanley M. 1990. Chemical Process Equipment. Butterworth-Heinemann:

Washington.

Wallas, S.M. 1988. Chemical Process Equipment. Butterworth Publishers:

Stoneham USA.

Wang, L.K. 2008. Gravity Thickener, Handbook of Environmental Engineering,

Vol. 6th

. The Humana Press Inc.: New Jersey.

Wilson, E. T. 2005. Clarifier Design. Mc Graw Hill Book Company: London.

Yaws, C.L. 1999. Chemical Properties Handbook. Mc Graw Hill Book Co.:

NewYork.

www.icis.com. Diakses pada November 2017.


oleh - digilib.unila.ac.iddigilib.unila.ac.id/32626/26/skripsi full teks tanpa bab...

Documents