PRARANCANGAN PABRIK SIKLOHEKSANA DENGAN PROSES …eprints.ums.ac.id/56273/19/HALAMAN DEPAN.pdf · sebanyak 155,3 liter/jam dan kebutuhan bahan bakar untuk generator listrik selama

PRARANCANGAN

PABRIK SIKLOHEKSANA DENGAN PROSES

HIDROGENASI BENZENA

KAPASITAS 30.000 TON PER TAHUN

Disusun Sebagai Salah Satu Syarat untuk Memperoleh

Gelar Kesarjanaan Strata 1 Fakultas Teknik

Universitas Muhammadiyah Surakarta

Oleh:

Anton Priambodo

D 500 120 021

Dosen Pembimbing:

1. Tri Widayatno, S.T., M.Sc., Ph.D

2. Eni Budiyati, S.T., M.Eng

PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA

2017

Prarancangan Pabrik Sikloheksana dengan Proses Hidrogenasi Benzena

Kapasitas 30.000 ton/tahun

ii

Anton Priambodo

D 500 120 021

Intisari

INTISARI

Sikloheksana merupakan produk setengah jadi, yang digunakan sebagai bahan

baku pembuatan asam adipat dan kaprolaktam yang nantinya diproses menjadi

nilon 6,6 dan nilon 6. Pabrik sikloheksana ini rencananya nanti didirikan di

Kawasan Industri Krakatau Steel Cilegon Banten dengan kapasitas perancangan

sebesar 30.000 ton/tahun.

Proses pembuatan sikloheksana ini menggunakan proses hidrogenasi. Reaksi

berlangsung di dalam reaktor fixed bed multitube pada fase gas-cair dengan bantuan

katalis nikel. Kondisi operasi reaktor dirancang pada tekanan 20 atm dan suhu

150°C. Kebutuhan benzena sebanyak 7.489,2838 kg/jam, kebutuhan hidrogen

sebanyak 1.352,6713 kg/jam, dan kebutuhan katalis sebanyak 5.792,6796 kg.

Sumber air yang digunakan berasal dari Waduk Nadra Cilegon Banten.

Kebutuhan air untuk pendingin sebanyak 101.818,8969 kg/jam, kebutuhan air

untuk steam sebanyak 2.048,9580 kg/jam, dan kebutuhan air untuk domestik

sebanyak 1.173,4598 kg/jam. Kebutuhan listrik untuk alat proses sebanyak

2.124,7044 kw dan kebutuhan listrik untuk alat utilitas sebanyak 109,6179 kw.

Kebutuhan listrik umum sebanyak 195 kw. Kebutuhan bahan bakar untuk boiler

sebanyak 155,3 liter/jam dan kebutuhan bahan bakar untuk generator listrik selama

7 hari sebanyak 58.536,5911 liter. Kebutuhan udara tekan sebanyak 44,0384

m3/jam.

Untuk bentuk badan usaha yang dipilih dalam perancangan pabrik

sikloheksana ini adalah perseroan terbatas. Pabrik sikloheksana ini beroperasi

selama 330 hari dalam setahun dengan jumlah karyawan 133 orang. Pabrik

sikloheksana ini membutuhkan modal tetap sebanyak Rp 343.094.440.016,21 dan

modal kerja sebanyak Rp 548.342.887.684,46. Dari analisis ekonomi pabrik

dihasilkan keuntungan sebelum pajak sebesar Rp 139.916.212.692,37 per tahun dan

keuntungan setelah pajak sebesar Rp 104.937.159.519,27 per tahun dengan

potongan pajak sebesar 25%. Percent return on investment sebelum pajak 40,78%

dan setelah pajak 30,59%. Pay out time sebelum pajak 1,97 tahun dan setelah pajak

2,46 tahun. Break even point sebesar 40,15%, Shut down point sebesar 25,47%, dan

Discounted cash flow sebesar 13,81%. Dari beberapa analisis ekonomi yang

dihasilkan maka prarancangan pabrik sikloheksana ini layak untuk didirikan.



iii

Anton Priambodo

D 500 120 021

Kata Pengantar

KATA PENGANTAR

Alhamdulillahirobil’alamin, segala puji syukur kehadirat Allah SWT yang

telah melimpahkan rahmat dan karunia-Nya, salam serta shalawat semoga

senantiasa dilimpahkan kepada Nabi Muhammad SAW, sehingga penulis dapat

menyelesaikan tugas akhir prarancangan pabrik dengan judul “Prarancangan

Pabrik Sikloheksana dengan Proses Hidrogenasi Benzena Kapasitas 30.000

ton/tahun”.

Tugas prarancangan pabrik ini disusun sebagai syarat yang harus dipenuhi oleh

mahasiswa untuk mendapatkan gelar Strata satu (S1) Teknik Kimia Universitas

Muhammadiyah Surakarta.

Terselesaikannya penyusunan tugas prarancangan pabrik ini tidak lepas dari

bantuan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, dalam kesempatan ini penyusun

menyampaikan ucapan terima kasih kepada:

1. Bapak Rois Fatoni, S.T., M.Sc., Ph.D., selaku Ketua Program Studi Teknik

Kimia Universitas Muhammadiyah Surakarta.

2. Bapak Tri Widayatno, S.T., M.Sc., Ph.D., selaku Dosen Pembimbing 1 yang

telah membimbing dan memberikan arahan kepada penyusun sehingga dapat

terselesaikannya tugas akhir ini.

3. Ibu Eni Budiyati, S.T., M.Eng., selaku Dosen Pembimbing 2 yang telah sabar

membimbing, menasehati, dan memberikan arahan kepada penyusun sehingga

dapat terselesaikannya tugas akhir ini.

4. Bapak dan Ibu dosen serta karyawan di Program Studi Teknik Kimia

Universitas Muhammadiyah Surakarta.

5. Orang tua yang selalu memberikan dukungan berupa doa, semangat, dan

materi.

6. Aprianto Singgih Nugroho selaku partner TPP yang saling menyemangati

dalam pengerjaan tugas akhir ini.

7. Teman-teman satu angkatan 2012 yang selalu mendukung dan menyemati.

8. Serta semua pihak yang membantu dalam menyelesaikan tugas akhir ini, yang

tidak dapat penyusun sebutkan satu per satu.



iv

Anton Priambodo

D 500 120 021

Kata Pengantar

Penulis menyadari bahwa penyusunan tugas akhir ini masih terdapat banyak

kekurangan dan jauh dari kesempurnaan. Oleh karena itu, kritik dan saran yang

bersifat membangun sangat diharapkan demi kemajuan di masa depan.

Surakarta, Agustus 2017

Penyusun



v

Anton Priambodo

D 500 120 021

Daftar Isi

DAFTAR ISI

HALAMAN PENGESAHAN .......................................................................... i

INTISARI ......................................................................................................... ii

KATA PENGANTAR ..................................................................................... iii

DAFTAR ISI .................................................................................................... v

DAFTAR TABEL ............................................................................................ ix

DAFTAR GAMBAR ....................................................................................... xi

BAB I PENDAHULUAN ................................................................................ 1

1.1. Latar Belakang Pendirian Pabrik ............................................................ 1

1.2. Kapasitas Pabrik ..................................................................................... 2

1.3. Lokasi ..................................................................................................... 6

1.4. Tinjauan Pustaka ..................................................................................... 8

1.4.1 Macam-macam Proses Pembuatan Sikloheksana ....................... 8

1.4.2 Kegunaan Produk ........................................................................ 8

1.4.3 Sifat Fisika dan Kimia Bahan Baku dan Produk ........................ 9

1.4.4 Tinjauan Proses Secara Umum ................................................... 13

BAB II DISKRIPSI PROSES .......................................................................... 15

2.1. Spesifikasi Bahan Baku dan Produk ....................................................... 15

2.1.1 Spesifikasi Bahan Baku .............................................................. 15

2.1.2 Spesifikasi Produk ...................................................................... 16

2.2. Konsep Proses ......................................................................................... 16

2.2.1 Dasar Reaksi ............................................................................... 16

2.2.2 Penggunaan Katalis ..................................................................... 16

2.2.3 Mekanisme Pada Reaksi ............................................................. 17

2.2.4 Kondisi Operasi .......................................................................... 17

2.2.5 Tinjauan Termodinamika ............................................................ 17

2.2.6 Tinjauan Kinetika ....................................................................... 20

2.2.7 Langkah Proses ........................................................................... 20

2.3. Diagram Alir Proses ............................................................................... 22



vi

Anton Priambodo

D 500 120 021

Daftar Isi

2.4. Diagram Alir Kualitatif........................................................................... 23

2.5. Diagram Alir Kuantitatif......................................................................... 24

2.6. Neraca Massa dan Neraca Panas ............................................................ 25

2.7. Tata Letak Pabrik dan Peralatan ............................................................. 30

BAB III SPESIFIKASI PERALATAN PROSES ........................................... 37

3.1. Alat Besar ............................................................................................... 37

3.1.1 Tangki Penyimpanan Bahan Baku Benzena (F-110) .................. 37

3.1.2 Tangki Penyimpanan Produk Sikloheksana 99,7% (F-150) ....... 38

3.1.3 Tangki Penyimpanan Produk Sikloheksana 99,9% (F-160) ....... 39

3.1.4 Reaktor (R-120) .......................................................................... 40

3.1.5 Separator (H-130) ....................................................................... 41

3.1.6 Menara Distilasi (D-140) ............................................................ 41

3.2. Alat Kecil ................................................................................................ 42

3.2.1 Kompresor (G-133) ..................................................................... 42

3.2.2 Ekspander (G-122) ...................................................................... 43

3.2.3 Akumulator (F-142) .................................................................... 44

3.2.4 Heat Exchanger (E-113) ............................................................. 44

3.2.5 Heat Exchanger (E-121) ............................................................. 45

3.2.6 Heat Exchanger (E-131) ............................................................. 46

3.2.7 Reboiler (E-145) ......................................................................... 46

3.2.8 Kondensor (E-141) ..................................................................... 47

3.2.9 Cooler (E-123) ............................................................................ 48

3.2.10 Cooler (E-144) ............................................................................ 49

3.2.11 Cooler (E-146) ............................................................................ 49

3.2.12 Pompa (L-111) ............................................................................ 50

3.2.13 Pompa (L-112) ............................................................................ 51

3.2.14 Pompa (L-132) ............................................................................ 52

3.2.15 Pompa (L-143) ............................................................................ 53

3.2.16 Pompa (L-147) ............................................................................ 54

3.2.17 Pompa (L-151) ............................................................................ 56

3.2.18 Pompa (L-161) ............................................................................ 57



vii

Anton Priambodo

D 500 120 021

Daftar Isi

BAB IV UNIT PENDUKUNG PROSES (UTILITAS) DAN

LABORATORIUM ........................................................................... 58

4.1. Unit Pendukung Proses ........................................................................... 58

4.1.1 Unit Pengadaan dan Pengolahan Air .......................................... 58

4.1.2 Unit Pengadaan Steam ................................................................ 67

4.1.3 Unit Pembangkit Listrik .............................................................. 68

4.1.4 Unit Penyediaan Bahan Bakar .................................................... 70

4.1.5 Unit Pengadaan Udara Tekan ..................................................... 71

4.2. Laboratorium .......................................................................................... 72

BAB V MANAJEMEN PERUSAHAAN ...................................................... 73

5.1. Bentuk Perusahaan.................................................................................. 73

5.2. Struktur Organisasi ................................................................................. 74

5.3. Tugas dan Wewenang ............................................................................. 75

5.3.1 Pemegang Saham ........................................................................ 75

5.3.2 Dewan Komisaris ........................................................................ 76

5.3.3 Direktur Utama ........................................................................... 76

5.3.4 Sekretaris .................................................................................... 77

5.3.5 Staf Ahli ...................................................................................... 77

5.3.6 Manajer Produksi ........................................................................ 78

5.3.7 Manajer Public Relation ............................................................. 78

5.3.8 Manajer Marketing ..................................................................... 79

5.3.9 Manajer Health, Safety, and Environmental (HSE) ................... 79

5.3.10 Kepala Bagian Produksi dan Pengendalian Proses ..................... 80

5.3.11 Kepala Bagian Utilitas ................................................................ 80

5.3.12 Kepala Bagian Pemeliharaan dan Bengkel ................................. 80

5.3.13 Kepala Bagian Laboratorium ...................................................... 80

5.3.14 Kepala Bagian Administrasi ....................................................... 81

5.3.15 Kepala Bagian Humas dan Personalia ........................................ 81

5.3.16 Kepala Bagian Pemasaran .......................................................... 81

5.3.17 Kepala Bagian Pembelian ........................................................... 81

5.3.18 Kepala Bagian K3LH .................................................................. 81



viii

Anton Priambodo

D 500 120 021

Daftar Isi

5.3.19 Kepala Bagian Keamanan ........................................................... 82

5.3.20 Karyawan .................................................................................... 82

5.4. Pembagian Jam Kerja Karyawan ............................................................ 82

5.5. Sistem Kepegawaian dan Upah .............................................................. 84

5.6. Penggolongan Jabatan, Jumlah Karyawan, dan Gaji .............................. 85

5.7. Kesejahteraan Karyawan ........................................................................ 85

5.8. Manajemen Produksi .............................................................................. 87

BAB VI ANALISIS EKONOMI .................................................................... 89

6.1. Capital Investment (Modal) .................................................................... 92

6.2. Manufacturing Cost (Biaya Produksi) .................................................... 93

6.3. General Expenses (Pengeluaran Umum) ................................................ 95

6.4. Analisis Kelayakan ................................................................................. 95

DAFTAR PUSTAKA ..................................................................................... 103

LAMPIRAN .................................................................................................... 105



ix

Anton Priambodo

D 500 120 021

Daftar Tabel

DAFTAR TABEL

Tabel 1.1 Data perusahaan wilayah Eropa ....................................................... 5

Tabel 1.2 Data perusahaan wilayah Amerika .................................................. 6

Tabel 2.1 Neraca massa overall ....................................................................... 25

Tabel 2.2 Neraca massa recycle dan make up hidrogen ................................... 25

Tabel 2.3 Neraca massa recycle dan purging hidrogen ................................... 25

Tabel 2.4 Neraca massa Reaktor (R-120) ........................................................ 26

Tabel 2.5 Neraca massa Separator (H-130) ..................................................... 26

Tabel 2.6 Neraca massa Menara Distilasi (D-140) .......................................... 26

Tabel 2.7 Neraca panas di sekitar Reaktor (R-120) ......................................... 27

Tabel 2.8 Neraca panas di sekitar Separator (H-130) ...................................... 27

Tabel 2.9 Neraca panas di sekitar Menara Distilasi (D-140) ........................... 28

Tabel 2.10 Neraca panas di sekitar Heat Exchanger (E-113) .......................... 28

Tabel 2.11 Neraca panas suhu campuran di sekitar Heat Exchanger (E-121). 28



Tabel 2.14 Neraca panas di sekitar Cooler (E-123) ......................................... 29



Tabel 2.17 Perincian luas tanah bangunan pabrik ............................................ 32

Tabel 4.1 Kebutuhan air pendingin .................................................................. 59

Tabel 4.2 Kebutuhan steam .............................................................................. 61

Tabel 4.3 Kebutuhan listrik untuk keperluan proses ........................................ 68

Tabel 4.4 Kebutuhan listrik untuk keperluan utilitas ....................................... 69

Tabel 5.1 Pembagian jadwal kerja masing-masing regu dalam 3 shift ............ 83

Tabel 5.2 Penggolongan jabatan, jumlah karyawan, dan gaji .......................... 85

Tabel 6.1 Harga indeks chemical engineering plant ........................................ 90



x

Anton Priambodo

D 500 120 021

Daftar Tabel

Tabel 6.2 Physical plant cost ........................................................................... 92

Tabel 6.3 Fixed capital investment .................................................................. 92

Tabel 6.4 Working capital investment .............................................................. 93

Tabel 6.5 Total capital investment ................................................................... 93

Tabel 6.6 Direct manufacturing cost ............................................................... 93

Tabel 6.7 Indirect manufacturing cost ............................................................. 94

Tabel 6.8 Fixed manufacturing cost ................................................................ 94

Tabel 6.9 Total manufacturing cost ................................................................. 94

Tabel 6.10 General expenses ........................................................................... 95

Tabel 6.11 Fixed cost ....................................................................................... 98

Tabel 6.12 Variable cost .................................................................................. 99

Tabel 6.13 Regulated cost ................................................................................ 99

Tabel 1. Neraca massa umpan .......................................................................... 106

Tabel 2. Neraca massa hasil atas kolom........................................................... 106

Tabel 3. Neraca massa hasil bawah kolom ...................................................... 107

Tabel 4. Neraca panas di sekitar kolom ........................................................... 107

Tabel 5. Perhitungan kondisi operasi umpan ................................................... 107

Tabel 6. Kondisi operasi atas kolom ................................................................ 108

Tabel 7. Kondisi operasi bawah kolom ............................................................ 108

Tabel 8. Suhu dew point umpan ....................................................................... 109

Tabel 9. Penentuan harga relative volatility (αi) .............................................. 110

Tabel 10. Perhitungan konstanta Underwood (θ) ............................................ 110

Tabel 11. Perhitungan jumlah refluk minimum ............................................... 111

Tabel 12. Komposisi masuk kondensor (Vo) ................................................... 111

Tabel 13. Komposisi refluk (Lo) ...................................................................... 111



xi

Anton Priambodo

D 500 120 021

Daftar Gambar

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1 Grafik data impor di Indonesia tahun 2005 sampai 2014 ............ 2

Gambar 1.2 Grafik konsumsi sikloheksana di dunia ....................................... 3

Gambar 1.3 Grafik data ekspor impor dunia tahun 2009 sampai 2013 ........... 3

Gambar 1.4 Peta kawasan industri krakatau steel ............................................ 7

Gambar 2.1 Diagram alir kualitatif .................................................................. 23

Gambar 2.2 Diagram alir kuantitatif ................................................................ 24

Gambar 2.3 Tata letak pabrik ........................................................................... 33

Gambar 2.4 Tata letak peralatan ...................................................................... 36

Gambar 4.1 Diagram alir pengolahan air waduk ............................................. 66

Gambar 5.1 Struktur organisasi prarancangan pabrik sikloheksana ................ 75

Gambar 6.1 Grafik indeks chemical engineering plant tahun 1994 sampai

2013 ............................................................................................... 91

Gambar 6.2 Grafik analisis ekonomi ............................................................... 101

Documents

PRARANCANGAN PABRIK SIKLOHEKSANA DENGAN PROSES …eprints.ums.ac.id/56273/19/HALAMAN DEPAN.pdf · sebanyak 155,3 liter/jam dan kebutuhan bahan bakar untuk generator listrik selama