LAPORAN TUGAS PRARANCANGAN PABRIK

PRARANCANGAN PABRIK ETILBENZEN DENGAN PROSES

UNOCAL/UOP DARI ETILEN DAN BENZEN

KAPASITAS 250.000 TON/TAHUN

Disusun Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh

Gelar Kesarjanaan Strata 1 Fakultas Teknik

Universitas Muhammadiyah Surakarta

Oleh:

Vendi Kurniawan

D 500 100 068

DosenPembimbing:

Emi Erawati, S.T, M, Eng

M. Mujiburohman, S.T, M.T, Ph.D

JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA

2015

INTISAR

Industri kimia saat ini terus berkembang secara meluas dan terintegrasi. Ini

merupakan factor pendorong dibangunnya unit-unit industri.Kebutuhan

etilbenzena baik dalam ataupun luar negeri saat ini meningkat 2,9% setiap

tahunnya. Pendirian pabrik etilbenzena di Indonesia merupakan langkah awal

untuk menciptakan iklim yang saling menguntungkan, karena etilbenzena

merupakan bahan baku pembuatan stiren monomer yang digunakan sebagai bahan

baku pembuatan plastiksintetis.

Unocal / Unit Oil Product (UOP)merupakan proses yang paling

barudikembangkan. Proses inimenggunakan system recovery katalis yang

amanbagilingkungan. Proses alkilasidantransalkilasiberlangsungpadafase gas

dalamsatureaktorFixed Bed Multitubepadakondisioperasi 150-200°C dantekanan 5

atm. Produksi etilbenzena sebanyak 31.565,6565 kg/jam membutuhkan bahan

baku benzena sebanyak 23.228,8681 kg/jamdan etilen sebanyak 8371,1065

kg/jam. Utilitasmeliputi penyediaan air proses324.211,24 kg/jam, air untuk

pendingin pada prosessebesar 235.078,33 kg/jam, air untuk kebutuhan steam

sebesar 44.961,13 kg/jam yang diproduksi dari boiler, air untuk sanitasi sebesar

2.092,44 kg/jam.Kebutuhan listrik sebesar 458,85 kWdiperoleh dari PLN dan

disediakan sebuah generator set sebagai cadangan. Kebutuhan udara tekan

sebesar 50,00 m3/jam. Pabrik ini direncanakan didirikan di kawansan Industri

Cilegon, Banten pada tahun 2024 dengan luas tanah 45.000m2 dan memerlukan

karyawan 122 orang.

Pabrik etilbenzena inimenggunakan modal tetap sebesar

Rp684.839.603.900,00 dan modal kerja sebesar Rp418.350.900.465,00. Dari

analisis ekonomi terhadap pabrik ini menunjukkan keuntungan sebelum dan

sesudah pajak adalah Rp Rp319.638.091.771,00 dan Rp

Rp223.746.664.240,00.Return on Investment (ROI) sebelum dan setelah pajak,

46,67% dan 32.67%. Pay Out Time (POT) sebelum dan sesudah pajak,

selama1,76tahundan2,34tahun. Break Even Point (BEP) sebesar 58,75%, Shut

Down Point (SDP) sebesar 46,37%, Discounted Cash Flow (DCF)

terhitungsebesar 54%. Dari data analisis kelayakan dapat disimpulkan, bahwa

pabrik ini layak untuk didirikan.

Kata kunci :etilbenzen, Unit Oil Product, Unocal,

ABSTACT

The chemical industry continues to developing in spread and

integrated.This is the catalyst construction of industrial units.Ethylbenzene needs

both in foreign or the current increases 2.9 percent every year.The establishment

of ethylbenzene factory in indonesia is the first step to creating a climate that

mutually beneficial, because ethylbenzene is the raw material of the manufacture

of monomers styrene used as raw materials for making plastics synthetic.

Unocal / unit oil product (UOP) is the process of most newly developed

.The process is using the system recovery catalyst for the environment safe .The

process transalkylation and alkylation place on the gas in one fixed bed multitube

reactor on the condition of the operation of 150-200oC and pressure 5 atm .The

production of ethylbenzene as many as 31.565,6565 kg per hour needed raw

materials as much as benzene 23.228,8681 kg per hour and ethylene as many as

8.371,1065 kg per hour .Utility include the provision of water the process of

324.211,24 kg per hour , water for cooling in the process of 235.078,33 kg per

hour , water to the needs of a steam of 44.961,13 kg per hour produced from the

boiler , water for sanitation of 2.092,44 kg per hour .Electricity needs by 458,85

kw obtained from nel and provided a generator set as a reserve .The needs of

compressed air of 50,00 cubic meters per hour .This factory planned area

established in this industry , banten in the year 2024 with a broad land 45,000

meters and requires employees 122 people.

Factory of Ethylbenzene using fixed capital as much as

Rp684.839.603.900,00and working capital as much as

Rp418.350.900.465,00.From the economic analysis of this plant showed a profit

before tax of Rp Rp319.638.091.771,00per year and after taxes 30% profit

reachedRp Rp223.746.664.240,00 per year. Percent Return On Investment (ROI)

before tax 46.67 % and 32.67 % after tax. Pay Out Time (POT) before tax 1.76

years and after tax 2.34 years. Break Even Point (BEP) of 58.75%, and Shut

Down Point (SDP) of 46.37 %. Discounted Cash Flow (DCF) as much as 54 %.

From the data above feasibility analysis concluded that the plant is profitable and

feasible to set up.

Keywords: Etylbenzene, Unit Oil Product, Unocal.

1. PENDAHULUAN

Industri kimia dewasa ini terus

berkembang secara meluas dan

terintegrasi.Perkembangan industry

dan bahan setengah jadi yang pesat

selama ini menjadi factor pendorong

dibangunnya unit-unit industri.

Dengan demikian, baik penyediaan

maupun kebutuhan akan bahan baku

di dalam industry petrokimia akan

saling erkaitan.

Kebutuhan etilbenzena baik

dalam ataupun luar negeri meningkat

setiap tahunnya. Kebutuhan

etilbenzena dunia meningkat 2,9%

per tahun. Pemenuhan kebutuhan

dalam negeri saat ini di penuhi oleh

PT Styrindo Mono Indonesia dan

sebagian kecil dengan cara impor.

Dengan didirikannya pabrik

etilbenzena diharapkan dapat

memacu industri yang memproduksi

benzena dan etilena sebagai bahan

baku etilbenzena. Disamping itu juga

dapat memacu industri stirena

monomer untuk pembuatan plastik

sintesis.

Berdasarkan pertimbangan di

atas dengan berdirinya pabrik

etilbenzena di Indonesia berarti

memacu tumbuhnya industri kimia

lainnya, di samping membuka

lapangan kerja baru yang jelas akan

menyerap tenaga kerja produktif

Indonesia yang akhirnya dapat

meningkatkan taraf kesejahteraan

rakyat.

2. KAPASAITAS INDUSTRI

Pemilihan kapasitas pabrik

etilbenzena didasarkan dari beberapa

pertimbangan antara lain, proyeksi

kebutuhan etilbenzena di Indonesia

dan kebutuhan etilbenzena di dunia.

Pabrik direncanakan akan beroperasi

pada tahun 2020 dengan kapasitas

250.000 ton/tahun. Kapasitas ini

ditentukan sesuai dengan kapasitas

minimal pabrik yang sudah berdiri

menggunakan proses UOP.

Pada tahun 2007, PKN Orlen dan

SYNTHOS mengadakan kerja sama

untuk mendirikan pabrik etilbenzena

di polandia. Namun pada maret 2010

terjadi pembatalan perjanjian

pembangunan dikarenakan masalah

ekonomi. Hal ini membuat Polandia

terus bergantung pada impor untuk

memebuhi kebutuhan

etilbenzenanya.

Tabel 1. Data Import etilbemzena

Tabel 2. Data Pabrik etilbenzena

yang sudah ada.

Namapab

rik

Lokasipa

brik

Kapasitaspro

duksi

(Ton/tahun)

Chevron

Phillips

Chemic

al

compan

y

St. James,

Louisiana

1.041.500

Chevron

Phillips

Chemic

al

compan

y

Pascagoul

a,

Mississip

pi

144.500

Cos-

Mar

Carville,

Louisiana

1.411.000

Compan

y

The

Dow

Chemic

al

Compan

y

Freeport,

Texas

948.000

INEOS

America

Texas City,

Texas

562.000

Lyondell

Chemical

Company

Channelvie

w, Texas

1.622.500

NOVA

Chemical

Corporati

on

Bayport,

Texas

970.000

Sterling

Chemical

s

Incoporati

on

Texas City,

Texas

960.000

Westlake

Styrene

Corporati

on

Sulphur,

Texas

225.000

Tabel 3. Data kebutuhan etilbenzena

di Negara Polandia dan China

NEGARA TAHUN IMPOR

(TON)

Polandia 2007

2008

112.033

114.730

Tahunke Kebutuhan

(ton/tahun)

2009 40005

2010 40560

2011 47200

2012 74696

2013 84546

2014 86152

2009

2010

135.545

128.970

China 2007

2008

2009

2010

2.250

14

2.086

14.115

Dari data tersebut diharapkan

dengan kapasitas 250.000 ton/tahun,

pabrik akan dapat memenuhi

kekurangan dari total kebutuhan

etilbenzena di Indonesia dan

memenuhi kebutuhan etilbenzena di

Polandia.

3. DISKRIPSI PROSES

1.Tahap-tahap proses

a. Persiapan Bahan baku

Bahan baku pembentukan

etilbenzena adalah etilen dan

benzena. benzena cair di simpan

dalam Tangki (F-100) dengan suhu

30oC dan 1 atm, sedangkan etilen

disimpan dalam (F-200) pada fase

cair jenuh dengan kondisi

penyimpanan 30oC dan 14 atm.

Bahan baku benzena dan etilen

disiapkan agar kondisinya sesuai

dengan kondisi operasi di dalam

reaktor. Umpan benzena bersama

dengan recycle dari Menara Distilasi

(D-100) diuapkan dengan Vaporizer

(V-100), dan produk atas yaitu

benzena diumpankan ke HE pemanas

(E-110). Dengan menggunakan

Kompresor (G-110) benzena

dinaikkan tekanannya.

Etilena setelah diuapkan dengan

Flash Drum (H-100) dimasukkan ke

HE pemanas (E-111) untuk di

panaskan sehingga sesuai dengan

kondisi operasi di reaktor (R-100).

benzena dan etilen tersebut

kemudian dimasukkan secara

kontinyu ke dalam reaktor (R-100)

dalam fase gas.

b. Tahap Reaksi

Reaksi pembentukan etilbenzena

menggunakan reaksi alkilasi

berlangsung pada fase gas dengan

menggunakan jenis reaktor fixed

bedmultitube dengan kondisi operasi

non-adiabatis dan isotermis dengan

menggunakan katalisator zeolit

(ZSM-5) di dalam tube. Reaksi yang

terjadi berlangsung irreversibel dan

endotermis pada suhu 200oC dan

tekanan 1,2 atm.n

c. Tahap Pemisahan Produk

Tahap pemurnian produk ini

bertuajuan untuk:

a. Memisahkan Inert berupa

metana, etana dan sisa etilena

pada kondensor parsial dan

separator (H-200)

b. Memisahkan benzena sebagai

hasil atas dari etilbenzena pada

menara destilasi (T-01). Benzena

digunakan sebagai recycle pada

umpan reaktor.

etilbenzena sebagai hasil bawah

disamipan dalam Tangki

penyimpanan produk (T-03) dengan

kondisi tangki pada suhu 30 oC dan

tekanan 1 atm sebagai produk.

2. Konsep Reaksi

Proses pembuatan etilbenzena

merupakan reaksi alkilasi benzena

dan etilena dengan menggunakan

katalis zeolit pada reaktor fixed bed

multitube dengan katalis di dalam

tube. Reaksi heterogen dengan

melibatkan dua fase yaitu reaktan

dalam fase gas dan katalis dalam fase

padat.

Reaksi:

C2H4+C6H6 C8H10

(Kirk Othmer, 1996)

Apabila ditinjau dari kinetika

reaksi, kecepatan reaksi bertambah

dengan kenaikan suhu. Hal ini

ditunjukan oleh persamaan Arhenius:

RTE

eA

k

Karena merupakan reaksi katalitik,

maka kecepatan reaksi tidak hanya

tergantung oleh suhu tetapi juga

tergantung oleh besarnya energi

aktifasi (E). Dengan adanya katalis

maka besarnya energi aktifasi akan

turun. Dengan menurunnya energi

aktifasi ini maka kecepatan reaksi

akan naik.

Menurut Ganji (2004), diperoleh

persamaan yaitu:

skmolmxk

Xk

maka

TXk

EB

EB

EB

./,18.4exp105202.1

473

36587.1979exp105202,1

:

36587.1979exp105202,1

32

2

2

3. Tinjauan Termodinamika

Reaksi pembentukan etilbenzena ini

bersifat indotermis, hal ini

dikarenakan pelepasan sejumlah

panas ke lingkungan dan memliki

delta H yang bernilai positif. Data

panas pembentukan dari yaws:

HfCH4 (g) = -74,85kj/mol

HfC2H4 (g) = 53,30 kj/mol

HfC2H6 (g) = -84,62kj/mol

HfC6H6 (g) = 82,93kj/mol

HfC8H10 (g) = 50,00kj/mol

HfC6H6 (g) = 29,79kj/mol

(Carl L. Yaws, 1999)

Hr= ∑ Hf produk - ∑ Hf reaktan

= 79,79kj/mol – 25,70 kj/mol

= 54, 09 kj/mol

= 54.090 kj/kmol

4. SPESIFIKASI ALAT PROSES

1.REAKTOR

Kode : R-100

Fungsi : Sebagai tempat

berlangsungnya reaksi antara

benzene dan etilena

Jenis : Fixed bed multitube

Spesifikasi:

Kondisioperasi :

Suhumasuk : 180oC

Suhukeluar : 197oC

Tekanan : 5atm

Fasereaksi : gas

Katalis : Zeolit

Fase : padat

JumlahKatalis/tube: 47.082 butir

Tinggireaktor : 7,3770m

Diameter reaktor : 5,7912m

Jumlahpipa : 11.555

buahBahan : Carbon steel

SA – 283 grade C

2. SEPARATOR

Kode : H-200

Fungsi: Memisahkan antara gas

dan cairan dari Reaktor (R-100)

sebelum masuk Menara Distiasi

(D-100).

Jenis : Flash Drum Horizontal

Separating Vessel

Harga: US$ 46.188,56919

Spesifikasi :

Temperatur : 90,7064˚C

Diameter : 2,8320 m

Panjang : 5,6641 m

Jumlah : 1

Bahan : Carbon steel

SA – 283 grade C

3. MENARA DESTILASI

Kode : D-100

Fungsi : Memisahkan

antara benzene dan etilbenzena

sebanyak 78.017,84943 kg/jam.

Jenis : Sieve Tray

Harga : US$ 119.142,00

Tekanan : 1 atm

Diameter : 1,8923 m

Tinggi : 9,7834 m

Jumlah plate actual: 19

Bahan konstruksi :

Carbon steel SA – 283 Grade C

5. UTILITAS

Unit pendukung proses atau

sering disebut unit utilitas

merupakan bagian penting yang

menunjang berlangsungnya suatu

proses dalam suatu pabrik. Unit

pendukung proses antara lain

:unit penyediaan air (air

pendingin, air sanitasi, air

umpanboilerdan air untuk

perkantoran dan perumahan),

Steam, listrik dan pengadaan

bahanbakar.Unit pendukung

proses yang dibutuhkan pada

prarancangan pabrik ini meliputi

:

1. Unit Penyediaan Air

Jumlah air yang

digunaakanuntuk proses

maupunkebutuhankaryawana

dalah270.176,04kg/jam.

2. Unit PenyediaanSteam

Kebutuhan steam dari boiler

adalah49.956,8 kg/jam.

3. Unit Penyediaan Bahan

Bakar

Jumlah bahan bahan bakar yg

diperlukan adalah112.106,40

L/hari.

4. Unit Penyediaan Listrik

Jumlah Listrik yang

dibutuhkan adalah 550 kW

5. Unit Penyediaan Udara

Tekan

Total udara tekan yang di

butuhkan adalah 50 m3.

6. ANALISA EKONOMI

Dari analisa ekonomi, pabrik

etilbenzena akan didirikan pada

tahun 2020 dan beroperasi 330

hari dengan total pekerja sebanya

122 orang, didapatkan

keuntungan sebelum pajak

sebesar Rp319.638.091.771,00

dan keuntungan setelah pajak

sebesar Rp223.746.664.240,00

per tahun. NilaiPay Out Time

(POT )sebelum dan sesudah

pajak masuk pada range batas

minimal yang di anjurkan yaitu

maksimal 5 tahun, dan nilai

Break Event Poin(BEP) 58,75%

dan SDP sebesar 46,37%. BEP

untuk pabrik kimia pada

umumnya berkisarantara 40% -

60%. Dari data hasil perhitungan

analisis ekonomi di atas dapat

disimpulkan bahwa pabrik

etilbenzena ini layak dan menarik

untuk didirikan.

Gambar 1. GrafikAnalisakelayakanEkonomi

DAFTAR PUSTAKA

Badan Pusat statistik, 2014, Statistik

Perdagangan Luar Negeri.

Diakses tanggal Juni 2014

pukul 15.12.

Kirk R.E., and Othmer, D.F., 1996, “

Encyclopedia of Chemical

Technology ”, vol. 26, 4nd

edition, John Wiley & Sons

Inc.,New York.

Mc Ketta, and Acumgham, A., 1983,

“Enchyclopedia of Chemical

Processing and Design”, Vol.

9, Mc. Graw-Hill Inc., new

York.

Peters, M.S. and Timmerhaus, K.D.,

2004, “Plant Design and

Economic for Chemical

Engineering”, 5th ed.,

0.00

500.00

1000.00

1500.00

2000.00

2500.00

3000.00

3500.00

4000.00

0.00 20.00 40.00 60.00 80.00 100.00 120.00

Har

ga

(Mil

iyar

Rupia

h)

per

Tah

un

Kapasitas Produksi Per Tahun (%)

Va

RaSD

P

BEP

McGraw-Hill International

Book Company Inc., New

York.