TUGAS AKHIR PRARANCANGAN PABRIK PARAXYLENE PRARANCANGAN PABRIK PARAXYLENE DENGAN PROSES DISPROPORSIONASI TOLUENE KAPASITAS 350.000TON/TAHUN.

TUGAS AKHIR
PRARANCANGAN PABRIK PARAXYLENE
DENGAN PROSES DISPROPORSIONASI TOLUENE
KAPASITAS 350.000 TON/TAHUN

Disusun Oleh :
LISTIANI
D500120017

Dosen Pembimbing :
1. Dr.Ir. Ahmad M Fuad, M.T., Ph.D.
2. Ir. Herry Purnama, M.T., Ph.D.

PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
2017

uesnJnf

snla)

w

q'qil'I'B(

?99 )IN
?ur€urnd

ArreH'{

'/l

g Eugqulqueduesog
orn[np(ua141

,l0Z l.r?nJqeg'ugelurng
'7
G't{d 'I'1\t 'euruuln4 .{ueg 'r1

I'1,{'psnc N peuqv'rt'rc'l
unqel/uol 000'0E g settsedex auanpl

rseuors.todordsrg sesoJd ue8ueq

auaytmn4 {lJqed

ue8uecuu;er4

Eurqturqued uesoq

{lrqud ue8uucuere"r4 se8nl

1nPn1

t r002I009(

TUIN

!uellsl-I

etU€N

YIIAiDI

XrN)tf,r Nvsnum

XIIDIST SYTA{D[Y.{
YIIIY)IflUOS HYAI(IY}IIWYH{Tfi SYIISf,flAINfi
NYI{YSISNtrd NY[t[YTYfl

MOTTO
jadilah yang terbaik diantara yang terbaik dengan usaha semaksimal mungkin
Doa dan usaha tidak akan mengecewakan, karena Allah akan mengabulkan segala
doa dengan cara-NYA

viii

Dedikasi
Skripsi ini saya pesembahkan untuk orang – orang yang selalu saya sayangi dan
sangat penting :
1. Buat orang tua saya yang selalu mendoakan saya (semoga sehat selalu),
dan kakakku yang sering ngomel tapi demi kebaikanku juga (makasih)

2. Buat delta dan hani (patner,temen ngobrol,temen makan,temen gokil
gokilan, bisa jadi suster kalo aku sakit makasihh pokonya), nanik (emak
yang sering ngomelin kalo salah padahal dia yang paling muda), anggi
(semangat S2nya yaa), mala & yulira (cepet diselesein skripsinya, ayo
wisuda bareng-bareng), anto & rio (semangat revisiannya)
3. Buat minong sama mintuk (aku udah nyusul kalian kan?????, sekali2
kalian pake rok yaa....cantik kok)
4. Adek – adekku IMM sekaligus teman seperjuanganku disana yang bisa
buat nangis, ketawa, seneng, sedih pokonya itu rumah keduaku yang
sangat nyaman. Lanjutkn perjuanganmu nak karna “diam adalah
kehancuran dan mundur adalah penghianatan” dan satu lagi “yang strong
ya kalau di IMM berhati baja lah disana biar tidak menjadi pohon yang
tumbang sebelum menjadi benar – benar kuat”
5. Teman – teman yang tidak bisa saya sebut satu per satu (terimakasih
kalian termasuk teman yang bisa membuatku menjadi seperti ini)

ix

KATA PENGANTAR
Assalamu’alaikum Wr. Wb.

Alhamdulillah, segala puji dan syukur penulis haturkan ke hadirat Allah
SWT yang telah melimpahkan rahmat, hidayah, dan karunia-Nya, sehingga
penulis dapat menyelesaikan Skripsi Prarancangan Pabrik dengan judul
“Prarancangan Pabrik Paraxylene

dengan Proses Disproporsionasi Toluene

Kapasitas 350.000 ton / tahun”. Salam dan salawat semoga senantiasa tercurah
kepada junjungan dan Uswatun Khasanah kita Nabiullah Muhammad SAW
beserta keluarga dan sahabatnya, serta para pengikutnya yang setia hingga akhir
jaman.
Melalui skripsi prarancangan pabrik ini diharapkan mahasiswa dengan
bekal daya penalaran dan improvisasi yang tinggi mampu secara komprehensif
menerapkan semua teori dan kemahiran Teknik Kimia ke dalam bentuk
prarancangan pabrik, sehingga mampu membuat rancangan pabrik sampai tahap
rancang bangun yang dibukukan.
Dalam kesempatan ini, penulis mengucapkan terima kasih yang sebesarbesarnya kepada :
1. Bapak Rois Fatoni ST.,MSc.,PhD selaku ketua Program Studi
Teknik

Kimia

Fakultas

Teknik

Universitas

Muhammadiyah

Surakarta.
2. Ibu Eni Budiyati, S.T., M.Eng., selaku koordinator tugas akhir
3. Bapak Dr.Ir. Ahmad M Fuad, M.T selaku dosen pembimbing 1
4. Bapak Herry Purnama, Ph.D., seebagai dosen pembiming II
5. Seluruh dosen dan staf Teknik Kimia Universitas Muhammadiyah
Surakarta yang tak bisa saya sebutkan satu per satu
Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih terdapat kesalahan, oleh karena
itu penulis berharap agar semua pihak bisa menahan diri, karena penulis yakin

x

bahwa semua pasti tahu kalau penulis juga manusia biasa yang bisa saja berbuat
salah, hina dan nista. Semoga laporan ini bermanfaat bagi semuanya.

Surakarta, 9 Januari 2017

Penulis

xi

DAFTAR ISI

Halaman Judul ................................................................................................. i
Lembar Pengesahan ......................................................................................... ii
Motto dan Persembahan ................................................................................... iii
Ucapan Terima Kasih ...................................................................................... v
Kata Pengantar ................................................................................................. vi
Daftar Isi.......................................................................................................... viii
Daftar Tabel..................................................................................................... xii
Daftar Gambar ................................................................................................. xiv

Intisari ............................................................................................................. xv
BAB I

PENDAHULUAN .............................................................................1
1.1. Latar belakang pendirian pabrik ............................................. 1
1.2. Ketersediaan bahan baku ........................................................ 3
1.3. Lokasi pabrik ......................................................................... 4
1.4. Tinjauan pustaka .................................................................... 5
1.5. Sifat fisis kimia..........................................................................10

BAB II

DESKRIPSI PROSES .......................................................................15
2.1. Spesifikasi Bahan Baku dan Produk ....................................... 15
2.1.1 Spesifikasi bahan baku ............................................... 15
2.1.2 Spesifikasi bahan pembantu........................................ 15
2.1.3 Sifat produk utama.........................................................16
2.1.4 Sifat produk samping.....................................................16
2.2. Konsep Proses ....................................................................... 16
2.2.1 Latar belakang proses ................................................. 17

2.2.2 Mekanisme reaksi....................................................... 17
2.2.3 Kondisi operasi .......................................................... 18
2.2.4 Tinjauan termodinamika ............................................. 28
2.2.5 Tinjauan kinetika ........................................................ 21
2.3. Diagram alir dan langkah proses ............................................ 21
2.3.1 Diagram alir kualitatif....................................................22

xii

2.3.2 Diagram alir kuantitatif..................................................23
2.3.3

Langkah proses..............................................................24
a. Tahap penyimpanan bahan baku ............................. 24
b. Tahap penyiapan bahan baku .................................. 24
b. Tahap reaksi ........................................................... 24
c. Tahap pemisahan dan pemurnian produk ................ 24
d. Tahap penyimpanan produk ......................................25

2.4. Diagram neraca massa dan panas ........................................... .25

2.4.1 Neraca massa ............................................................ .26
2.4.2 Neraca panas alat........................................................ .30
2.5. Tata Letak Peralatan Proses dan Pabrik .................................. .35
2.5.1 Tata letak pabrik ......................................................... .35
2.5.2 Tata letak peralatan .................................................... .38
BAB III

SPESIFIKASI PERAALATAN PROSES ....................................... .41

BAB IV

UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM.............64
4.1. Unit Pendukung Proses .......................................................... 64
4.1.1 Unit penyediaan air .................................................... 65
4.1.2 Unit pengolahan air .................................................... 67
4.1.3 Unit penyediaan steam...................................................82
4.1.5

Unit penyediaan bahan bakar ...................................... 87

4.1.6

Unit penyediaan udara tekan....................................... 88

4.1.7 Unit laboraturium ....................................................... 90
BAB V

MANAJEMEN PERUSAHAAN......................................................94
5.1

Bentuk perusahaan ................................................................. 94

5.2

Struktur organisasi ................................................................. 95

5.3. Tugas dan wewenang ............................................................. 98
5.4. Pembagian jam kerja karyawan .............................................. 103
5.5

Status karyawan dan sistem upah ........................................... 105

5.6

Penggolongan jabatan, jumlah karyawan dan gaji .................. 105

5.7

Kesejahteraan sosial karyawan ............................................... 107

xiii

5.8

Kesehatan dan keselamatan kerja ........................................... 108

5.9 Manajemen produksi.............................................................. 109

BAB VI

ANALISA EKONOMI..................................................................... 112
6.1

Dasar perhitungan .................................................................. 112

6.2. Biaya perhitungan .................................................................. 115
6.3. Penentuan total capital investment ......................................... 118
6.4. Penentuan total manufacturing cost ........................................ 118
6.5. Penentuan total production cost ............................................. 121
6.5. Analisa Kelayakan ................................................................. 122
BAB VII KESIMPULAN..................................................................................127
Daftar Pustaka ................................................................................................. 128
Lampiran...............................................................................................................130

xiv

DAFTAR TABEL

Tabel 1.1. Data pabrik impor paraxylene..................................................... 2
Tabel 1.2. Data kebutuhan paraxylene di Indonesia ..................................... 3
Tabel 2.1. Data panas pembentukan reaksi ................................................. 19
Tabel 2.2. Data energi bebas gibbs .............................................................. 20
Tabel 2.3. Neraca massa disekitar reaktor.................................................... 28
Tabel 2.4. Neraca massa disekitar separator ................................................ 28
Tabel 2.5 Neraca massa disekitar menara distilasi 1 .................................... 29
Tabel 2.6 Neraca massa disekitar menara disilasi 2 ..................................... 29
Tabel 2.7 Neraca massa disekitar kristalizer ................................................ 30
Tabel 2.8 Neraca massa disekitar centrifuge ................................................ 30
Tabel 2.9 Neraca massa disekitar hidrogen .................................................. 30
Tabel 2.10 Neraca massa disekitar Tangki ................................................... 31
Tabel 2.11 Neraca massa disekitar T-01 ...................................................... 31
Tabel 2.12 Neraca panas di vaporizer .......................................................... 32
Tabel 2.13 Neraca panas di reaktor ............................................................. 33
Tabel 2.14 Neraca panas separator ............................................................... 33
Tabel 2.15 Neraca panas menara distilasi 1 .................................................. 34
Tabel 2.16 Neraca panas MD-02 .................................................................. 35
Tabel 2.17 Neraca panas kristalizer .............................................................. 36
Tabel 2.18 Neraca panas centrifuge .............................................................. 36
Tabel 2.19 Neraca panas melter ................................................................... 37
Tabel 2.20 Neraca panas total ...................................................................... 37
Tabel 4.1 Jumlah kebutuhan air pendingin .................................................. 74
Tabel 4.2 Jumlah kebutuhan perkantoran dan pabrik .................................. 75
Tabel 4.3 Daftar kebutuhan steam .............................................................. 86
Tabel 4.4

Keperluan proses.......................................…………………….... 88

Tabel 4.5 Konsumsi unit pendukung proses ................................................ 89
Tabel 4.6 Udara tekan ................................................................................ 95
Tabel 5.1 Jadwal pembagian kelompok shift .............................................. 109

xv

Tabel 5.2 Jumlah karyawan dan gaji karyawan ........................................... 110
Tabel 6.1 Index harga alat........................................................................... 118
Tabel 6.2 Fixed capital investment ............................................................. 121
Tabel 6.3 Working capitaliInvenstment....................................................... 122
Tabel 6.4 Total capita Iinvesment ............................................................... 122
Tabel 6.5 Direct manufacturing cost .......................................................... 123
Tabel 6.6 Indirect manufacturing cost ........................................................ 124
Tabel 6.7 Fixed manufacturing cost............................................................ 125
Tabel 6.8 Manufacturing cost ..................................................................... 125
Tabel 6.8 Total general expense ................................................................. 126
Tabel 6.8 Working capital .......................................................................... 125
Tabel 6.8 Fixed manufacturing cost............................................................ 128
Tabel 6.8 Total variabel cost ...................................................................... 128
Tabel 6.8 Total regulated cost .................................................................... 129
Tabel 6.8 Analisa Kelayakan ...................................................................... 130

xvi

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1 Diagram alir kualitatif ................................................................ 24
Gambar 2.1. Diagram alir kuantitatif ............................................................. 25
Gambar 2.2 Diagram alir proses .................................................................... 26
Gambar 2.3 Diagram alir proses .................................................................... 18
Gambar 2.4 Tata letak peralatan pabrik ......................................................... 38
Gambar 2.5 Tata letak peralatan proses ......................................................... 41
Gambar 4.1. Skema pengolahan air sungai .................................................... 77
Gambar 4.2. Unit penyedia udara tekan......................................................... 94
Gambar 4.3. Pengolahan limbah.................................................................... 98
Gambar 5.1. Struktur organisasi perusahaan .................................................. 101
Gambar 6.1. Grafik index harga alat .............................................................. 117

xvii

xviii

INTISARI
Paraxylene bisa digunakan sebagai bahan baku dimetyl terephtalate
(DMT) dan terephtalate acid (TPA), keduanya merupakan perantara dalam
memproduksi polyester. Kebutuhan paraxylene di Indonesia masih sangat besar
karena masih impor dari luar negeri. Kapasitas pabrik yang akan didirikan adalah
350.000 ton/tahun beroprasi selama 330 hari per tahun dan bersifat kontinyu.
Pabrik yang direncanakan berdiri pada tahun 2020 ini di Cilegon, Banten.
Pemilihan tempat tersebut didasarkan pada penyediaan bahan baku, transportasi,
tenaga kerja dan sarana lainnya. Jumlah kebutuhan tenaga kerja yaitu 164 orang.
Bahan baku pembuatan paraxylene yaitu toluena dan hidrogen dengan
bantuan katalis ZSM-05 pada suhu 400–450⁰C dan tekanan 30 atm. Reaktor yang
digunakan yaitu fixed bed multitube non-isotermal adiabatic. Konversi pada
reaksi ini 31% bersifat endotermis. Tahap yang diperlukan adalah tahap
penyimpanan bahan baku, penyiapan bahan baku dan tahap pembentukan produk.
Kemurnian yang dibutuhkan yaitu 95%. Fase yang terjadi merupakan fase gas.
Tahap pertama toluene cair yang diuapkan menjadi gas direaksikan dengan
hidrogen dengan bantuan katalis ZSM-5. Suhu reaksi yaitu 450⁰C. Proses tersebut
menghasilkan produk utama paraxylene dan produk samping berupa benzene.
Kebutuhan untuk toluene pada pabrik paraxylene yaitu 76.737 kg/jam. Produk
utama paraxylene yang dihasilkan 43.732 kg/jam. Kebutuhan hidrogen sebesar
2.680 kg/jam. Utilitas pendukung yaitu air untuk pendingin sebesar 729.609
kg/jam, steam sebesar 31.188 kg/jm, amonia sebesar 3.901.785 kg/jam dan bahan
bakar 4.745 L/jam. Pendingin yang digunakan berasal dari air sungai Ciujung.
Pabrik paraxylene merupakan perseroan terbatas yang dipegang oleh
beberapa pemegang saham. Pabrik di bangun diatas tanah dengan luas 3.800 m2.
Modal kerja yang dibutuhkan sebesar Rp 142.200.962.196,00.Percent return on
investmen (ROI) sebelum pajak yaitu 68,07% dan setelah pajak menjadi 51,05%.
Pay out time (POT)sebelum pajak 1,3 tahun dan setelah pajak 1,6 tahun. Break
event point (BEP) sebesar 42,31% dan shut down Point (SDP) sebesar 25,15%.
Berdasarkan analisis ekonomi yang telah diperhitungkan pabrik paraxylene layak
untuk didirikan.