perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id TUGAS AKHIR ... · PROGRAM STUDI S1 TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK ... 4.1.5.4 Listrik untuk Laboratorium dan Instrumentasi 87 ... Tabel 6.1

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

TUGAS AKHIR

PRARANCANGAN PABRIK ANILINE

DARI HIDROGENASI NITROBENZENE FASE UAP

KAPASITAS 44.000 TON/TAHUN

Oleh:

Tifa Paramitha I 0511053

Tika Paramitha I 0511054

PROGRAM STUDI S1 TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

2015


commit to user


commit to user

Prarancangan Pabrik Anilinedari Hidrogenasi Nitrobenzene Fase UapKapasitas 44.000 Ton/Tahun

Kata Pengantar

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

iii


commit to user

Prarancangan PabrikAnilinedariHidrogenasi Nitrobenzene Fase UapKapasitas 44.000 Ton/Tahun

Daftar Isi

DAFTAR ISI

Halaman Judul .................................................................................................. i

Lembar Pengesahan ........................................................................................... ii

Kata Pengantar................................................................................................... iii

Daftar Isi .......................................................................................................... iv

Daftar Tabel ...................................................................................................... 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 ................................................................ 17

iv


commit to user


Daftar Isi

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

v


commit to user


Daftar Isi

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 N2 ........................................................... 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

vi


commit to user


Daftar Isi

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

vii


commit to user


Daftar Isi

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

viii


commit to user


Daftar Isi

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

ix


commit to user


Daftar Tabel

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 ................................................................... 39

x


commit to user


Daftar Tabel

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

xi


commit to user


Daftar Tabel

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

xii

xii


commit to user


Daftar Gambar

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

xiii


commit to user


Intisari

INTISARI

Tifa Paramitha dan Tika Paramitha, 2015, Prarancangan Pabrik Anilinedari Hidrogenasi Nitrobenzene Fase Uap Kapasitas 44.000 Ton/Tahun,Program Studi S 1 Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas SebelasMaret, Surakarta

Aniline merupakan bahan intermediate yang digunakan untuk prosesproduksi methyl di-phenylene isocyanate (MDI). Pabrik aniline dengan kapasitas44.000 ton/tahun dirancang untuk memenuhi kebutuhan dalam negeri danselebihnya diekspor. Bahan baku untuk memproduksi aniline membutuhkannitrobenzene sebanyak 58.279,55 ton/tahun dan hidrogen sebanyak 353,27m3/jam. Pabrik direncanakan berdiri pada tahun 2015 dan beroperasi pada tahun2017 di Cilegon, Jawa Barat.

Tahapan proses produksi aniline meliputi persiapan bahan baku,pembentukan aniline di reaktor, dan pemurnian produk. Reaksi pembentukananiline merupakan reaksi hidrogenasi nitrobenzene dengan industrial coppercatalyst. 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 yangterjadi merupakan reaksi eksotermis sehingga menggunakan media pendingindowtherm A.

Unit pendukung proses meliputi unit pengadaan air dengan kebutuhansebesar 25,51 m3/jam (Specific consumption = 0,005 m3 air/kg produk), unitpengadaan steam dengan kebutuhan sebesar 13.497,68 kg/jam (Specificconsumption = 2,426 kg steam/kg produk), unit pengadaan bahan bakar (IDO)untuk boiler dan generator sebesar 346,71 L/jam (Specific consumption = 0,062L IDO/kg produk), unit pengadaan udara tekan sebesar 65,41 m3/jam (Specificconsumption = 0,012 m3 udara tekan/kg produk), unit pengadaan nitrogensebesar 50 m3/jam, dan unit pengadaan listrik sebesar 498,68 kWh dari PLN(Specific consumption = 0,09 kWh/kg produk). Pabrik juga didukunglaboratorium yang mengontrol mutu bahan baku dan produk sesuai denganspesifikasi yang diharapkan. Selain itu, terdapat unit pengolahan limbah yangmenangani limbah cair yang dihasilkan dari proses produksi.

Bentuk perusahaan adalah Perseroan Terbatas (PT) dengan strukturorganisasi line and staff. Sistem kerja karyawan berdasarkan pembagian jamkerja yang terdiri dari karyawan shift dan nonshift.

Dari hasil analisis kelayakan menunjukkan bahwa ROI (Return onInvestment) sebelum dan sesudah pajak sebesar 52,81 % dan 36,97 %, POT (PayOut Time) sebelum dan sesudah pajak selama 1,64 dan 2,22 tahun, BEP (BreakEvent 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 Kapasitas44.000 ton/tahun dinilai layak didirikan karena memenuhi standar persyaratanpendirian suatu pabrik.

xiv

Documents

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id TUGAS AKHIR ... · PROGRAM STUDI S1 TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK ... 4.1.5.4 Listrik untuk Laboratorium dan Instrumentasi 87 ... Tabel 6.1