PRARANCANGAN PABRIK MALEIC ANHYDRIDE DARI OKSIDASI BENZENE OLEH UDARA KAPASITAS 20.000 TON/TAHUN (PERANCANGAN REAKTOR (RE-201))

PRARANCANGAN PABRIK MALEIC ANHYDRIDE
DARI OKSIDASI BENZENE
KAPASITAS 20.000 TON/TAHUN
(Perancangan Reaktor ( RE-201))

Oleh
ANGGITA SARI ANGGRAINI
0715041022

(Skripsi)

Sebagai salah satu syarat untuk mencapai gelar
Sarjana Teknik
Pada
Jurusan Teknik Kimia
Fakultas Teknik Universitas Lampung

FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS LAMPUNG
BANDAR LAMPUNG
2014

ABSTRAK

PRARANCANGAN PABRIK MALEIC ANHYDRIDE DARI
OKSIDASI BENZENE OLEH UDARA
KAPASITAS 20.000 TON/TAHUN
(PERANCANGAN REAKTOR (RE-201))
Oleh

Anggita Sari Anggraini

Maleic anhydride merupakan salah satu produk industri kimia yang digunakan sebagai
bahan baku industri alkyd resin yang banyak digunakan pada industri cat, rosin adduct yang
merupakan papper sizing agent pada industry kertas, unsaturated polyester resin yang merupakan
bahan pembuatan fiber glass serta fumaric acid yang berfungsi sebagai bahan pemanis buatan,
aditif pangan, aditif pakan ternak.
Kebutuhan Maleic anhydride di Indonesia semakin meningkat tiap tahunnya dan selama
ini kebutuhan bahan tersebut masih diimpor dari luar negeri. Selain itu, kebutuhan Maleic
anhydride di dunia juga semakin meningkat seiring dengan meningkatnya perkembangan industri
– industri pengguna Maleic anhydride. Sehingga pembangunan pabrik Maleic anhydride sangat

diperlukan untuk mendukung perkembangan industri khususnya di dalam negeri.
Pembuatan Maleic anhydride pada skala besar, dilakukan pada prarancangan pabrik
Maleic anhydride dengan kapasitas 20.000 ton/tahun dengan Benzene diperoleh dari
PERTAMINA Cilacap, Jawa Tengah dan udara dari lingkungan sekitar.
Maleic anhydride diproduksi dengan cara mereaksikan Benzene dengan Oksigen di dalam
Reaktor Fixed bed pada suhu 370 oC dan tekanan 2,5 atm dengan konversi 95%. Gas produk
keluaran reaktor selanjutnya masuk kedalam parsial kondensor yang selanjutnya dipisahkan
condensable dan noncondensable gas didalam accumulator. Hasil bawah accumulator berupa
larutan Maleic anhydride kemudian dialirkan ke evaporator untuk dipekatkan dan kemudian
dikristalkan dengan crystallizer dan dipisahkan dari mother liquor-nya di dalam centrifuge
kemudian kristal Maleic anhydride dikeringkan di Rotary Dryer hingga mencapai kemurnian 98%.
Kapasitas produksi pabrik direncanakan 20.000 ton/tahun dengan 330 hari kerja selama
24 jam dalam 1 tahun. Lokasi pabrik direncanakan didirikan di Kabupaten Cilacap Provinsi Jawa
Tengah. Tenaga kerja yang dibutuhkan sebanyak 137 orang dengan bentuk badan usaha Perseroan
Terbatas (PT) yang dipimpin oleh seorang Direktur Utama yang dibantu oleh Direktur Produksi
dan Direktur Keuangan dengan struktur organisasi line and staff.
Penyediaan kebutuhan utilitas pabrik berupa sistem pengolahan dan penyediaan air,
sistem penyediaan steam, sistem penyediaan udara instrumen, dan sistem pembangkit tenaga
listrik.
Analisa kelayakan prarancangan pabrik Maleic anhydride sebagai berikut :

Fixed Capital Investment (FCI) = Rp 440.396.823.280,Working Capital Investment (WCI) = Rp 77.717.086.461,Total Capital Investment (TCI) = Rp 518.113,909.742,Break Even Point (BEP) = 50,29 %

Pay Out Time before Taxes (POT)b = 2,49 tahun
Pay Out Time after Taxes (POT)a = 2,93 tahun
Return on Investment before Taxes (ROI)b = 25,62 %
Return on Investment after Taxes (ROI)a = 20,49 %
Discounted Cash Flow (DCF) = 16,379%
Shut Down Point (SDP) = 27,44 %
Mempertimbangkan rangkuman di atas, sudah selayaknya pendirian pabrik Maleic
anhydride ini dikaji lebih lanjut, karena merupakan pabrik yang menguntungkan dan mempunyai
prospek yang baik.

DAFTAR ISI

Halaman
ABSTRAK ...........................................................................................................

i

DAFTAR ISI ........................................................................................................

ii

DAFTAR TABEL ..............................................................................................

iv

DAFTAR GAMBAR ...........................................................................................

viii

I. PENDAHULUAN
A. Latar Belakang ............................................................................................
B. Kegunaan Produk ........................................................................................
C. Ketersediaan Bahan Baku............................................................................
D. Analisis Pasar .............................................................................................
E. Kapasitas Pabrik ..........................................................................................
F. Penentuan Lokasi Pabrik..............................................................................

1

3
8
8
11
14

II. DESKRIPSI PROSES
A. Jenis-Jenis Proses ........................................................................................
B. Pemilihan Proses .........................................................................................
C. Uraian Proses ..............................................................................................

22
26
35

III. SPESIFIKASI BAHAN DAN PRODUK
A. Bahan Baku ...............................................................................................
B. Produk ........................................................................................................
C. Bahan Pembantu .........................................................................................

37
38
40

IV. NERACA MASSA DAN ENERGI
A. Neraca Massa ............................................................................................
B. Neraca Energi .............................................................................................

42
45

V. SPESIFIKASI PERALATAN
A. Peralatan Proses .........................................................................................
B. Peralatan Utilitas .......................................................................................

41
70

VI. UTILITAS DAN PENGOLAHAN LIMBAH
A. Unit Pendukung Proses .............................................................................

1. Unit Penyediaan Air ..............................................................................
2. Unit Penyedia Steam .............................................................................

94
95
107

vi

3. Unit Penyediaan Listrik ........................................................................
4 Unit Pengadaan Bahan Bakar................................................................
5. Unit Penyediaan Udara Tekan. .............................................................
B. Pengolahan Limbah ...................................................................................
C. Laboratorium .............................................................................................
D. Instumentasi Dan Pengendalian Proses .....................................................

109
110
110
111

112
116

VII. TATA LETAK DAN LOKASI PABRIK
A. Lokasi Pabrik ............................................................................................
B. Tata Letak Pabrik ......................................................................................

119
121

VIII. SISTEM MANAJEMEN DAN ORGANISASI PERUSAHAAN
A. Bentuk Perusahaan ....................................................................................
B. Struktur Organiasi Perusahaan ..................................................................
C. Tugas dan Wewenang................................................................................
D. Status Karyawan dan Sistem Pengupahan ...............................................
E. Pembagian Jam Kerja Karyawan ..............................................................
F. Penggolongan Karyawan dan Jumlah Karyawan .....................................
G. Kesejahteraan Karyawan ...........................................................................

127

130
125
133
134
136
141

IX. INVESTASI DAN EVALUASI EKONOMI
A. Investasi .....................................................................................................
B. Evaluasi Ekonomi......................................................................................
C. Angsuran Pinjaman ...................................................................................
D. Discounted Cash Flow ..............................................................................

144
148
150
151

X. SIMPULAN DAN SARAN
A. Simpulan ................................................................................................... 152

B. Saran .......................................................................................................... 152
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
LAMPIRAN A PERHITUNGAN NERACA MASSA
LAMPIRAN B PERHITUNGAN NERACA ENERGI
LAMPIRAN C SPESIFIKASI PERALATAN
LAMPIRAN D UTILITAS
LAMPIRAN E INVESTASI DAN EVALUASI EKONOMI
LAMPIRAN F TUGAS KHUSUS

I. PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Indonesia merupakan negara berkembang yang belum mampu memenuhi
kebutuhan akan berbagai produk dalam negeri. Sebagian atauseluruhnya masih di
impor dari berbagai negara maju di dunia.Dalam perkembangannya menuju negara
maju,pemerintah

selama

ini

telah

melaksanakan

pengembangan

dan

pembangunandiberbagai sektor dan salah satunya adalah sektor industri sebagai
penunjang ekonomi Indonesia. Peningkatan yang sangat pesat baik kualitas
maupun kuantitas terjadi dalam industri kimia membuat pemerintah menitik
beratkan pembangunan pada sektorindustri kimia. Kegiatan pengembangan
industri kimia di Indonesia diarahkan untuk meningkatkan kemampuan nasional
dalam memenuhi kebutuhan dalam negeri akan bahan kimia sehingga dapat
mengurangi ketergantungan akanimpordan sekaligus ikut memecahkan masalah
ketenaga kerjaan. Pengembangan sektorindustri kimia di Indonesia diharapkan
mampu berkembang dengan pesat sehingga dimasa yang akan datang Indonesia
dapat bersaing dengan negara-negaraindustri lain di dunia.

2

Salah satu jenis bahan kimia yang banyak dibutuhkan di Indonesia adalah maleic
anhydride.Maleic anhydridememiliki nama IUPAC 2,5 furandione merupakan
suatu senyawa turunan benzene yang berbentuk kristal, tidak berwarna, dapat larut
di dalam air, aseton dan alkohol. Senyawa ini tersusun atas unsur-unsur C, H dan
O dengan rumus C4H2O3.

Selama ini kebutuhan dalam negeri akanmaleic anhydride menurut data Badan
Pusat Statistik (BPS) dari tahun ke tahun semakin meningkat seiring dengan
meningkatnya laju pertumbuhan industri di Indonesia yang membutuhkan maleic
anhydride sebagai bahan baku. Namun, peningkatan kebutuhan akanmaleic
anhydride tidak diimbangi dengan kecukupan produksi dalam negeri karena itu
untuk pemenuhan maleic anhydride diperoleh dari beberapa negara diantaranya
Jepang, Korea, Taiwan dan China.

Benzene sebagai salah satu bahan baku pembuatan maleic anhydride telah dapat
diproduksi oleh Pertamina UP-IV Cilacap sebagai produk samping dari Kilang
paraxylene.Kilang ini menghasilkan antara lain benzene (120.000 ton/th),
paraxylene (270.000 ton/th) dan LPG (17.000 ton/th). Benzene yang telah
diproduksi di dalam negeri ini mempunyai harga yang jauh lebih rendah
dibandingkan maleic anhydride.

Berdasarkan pertimbangan-pertimbangan di atas maka direncanakan didirikan
pabrik

maleic

anhydride

dengan

bahan

baku

benzene,

karenamaleic

3

anhydridemempunyai

nilai

ekonomis

yang

lebih

tinggi

dibandingkan

benzene.Untuk memenuhi kekurangan kebutuhan dalam negeri, membuka
lapangan pekerjaan barudan sekaligus mengurangi ketergantungan industri dalam
negeri terhadap impor, maka pabrik maleic anhydride direncanakan berdiri pada
tahun 2016.

B. Kegunaan Produk

Maleic anhydride adalah bahan kimia serbaguna yang dibutuhkan hampir di
seluruh bidang industri kimia. Struktur kimia ini dan reaktivitas yang tinggi dari
turunan maleic anhydride memungkinkan untuk membuat beragam jenis resin dan
juga merupakan pereaksi organik untuk berbagai transformasi kimia.
Penggunaan utama dari maleic anhydride antara lain:

1.Unsaturated Polyester Resins
Unsaturated polyesters (poliester tidak jenuh) adalah polimer kondensasi yang
terbentuk dari reaksi antara poliols dan polycarbosxylic acid dengan ketidak
jenuhan oletinik yang disebabkan olehsalah satu reaktan, biasanya poliols acid dan
apolycarbosxylic acidseperti pthialic dan maleic / fumaric. Selama ini maleic acid
(dalambentukmaleic anhydride) lebih sering digunakan untuk pembuatan
Unsaturated polyesters resin untuk tujuanumum.

4

Unsaturated polyester resin merupakan bahan pembuatan fiber glass yang
selanjutnya dipakai untuk membuat badan kendaraan, tubuh kapal, tanki, panelpanel gedung, dan lain sebagainya.

2. Produksi Rosin adduct
Maleic anhydridedapat bereaksi dengan rosin membentuk rosin adduct yang
aplikasinya pada industri kertas sebagaipaper sizing agent. (Maleic anhydridedata
sheet No. MAN-0907)

3. Produksi Alkyd Resins
ASTM mendefinisikan alkyd sebagai resin sintetis terbuat dari polyhydric alcohol
dan polybasic acid yang dimodifikasi dengan minyak nabati atau asam lemak
alkyd resin banyak digunakan dalam industri cat, coating, serta pembentukan film.
Alkyd juga sangat penting untuk bahan pengikat tinta, kegunaan yang lain
termasuk dempul, bahan perekat (Jayanudin, 2011). Alkyd resin terbentuk dari
reaksi poliesterifikasi yang merupakan salah satu jenis reaksi polimerisasi antara
asam karboksilat dengan alkohol. Jika setiap molekul pereaksi mengandung dua
gugus fungsional maka akan terbentuk polimer rantai linier. Polimer jaring
(network) dapat terbentuk jika salah satu atau kedua pereaksi mempunyai lebih
dari dua gugus fungsional.Dalam hal ini, poliesterifikasi gliserol dan maleic
anhydridemerupakan polimerisasi antara gugus–OH dan gugus -COOH.

5

Reaksi esterifikasi antara maleic anhydridedan monogliserida membentuk alkyd
resin (ester maleic) yang menghasilkan produk samping air (H2O) dalam jumlah
kecil yang akan teruapkan.

H2C

O

OH

C

HC

OCOR

H2C

OH

+

Maleic anhydride

H2C

Maleic Acid

OH
C

C

HC

H

C

O

Monoglyseride
H2C

O

OCOR

+ H2O

+
C

OH

Monoglyseride

Maleic Acid

H

CC

Maleic Ester

Water

Gambar 1.1.Reaksi esterifikasi maleic anhydridemenghasilkan alkyd resin (ester
maleic) (Jayanudin dkk, 2011).

4. Produksi Fumaric acid
Fumaric acidyang merupakan trans-isomer dari maleic acid, dapat diperoleh
dengan memberikan perlakukan panasterhadap malei acid, dengan atau tanpa
katalis.Diperoleh dengan cara isomerisasi dari maleic acid dan larutan murni

6

maleic anhydride. Pada pemanasan keadaan vakummaleic acid yang kehilangan
airnya disebut maleic anhydride.
H – C – COOH
O
H – C – COOH

O

C

C

O

HC

HC

Gambar 1.2.Perubahan maleic acid menjadi maleic anhydride

Ketika fumaric aciddipanaskan di atas 200°C.fumaric acidsangat larut dalam air
dingin, kristalnya tak berwarna dan kecil-kecil. Sedangkan maleic acid kristalnya
besar tak berwarna dan kelarutannya besar dalam air dingin.Fumaric acid
merupakan hasil reaksi antara hidrogen halida dengan maleic anhydride.
Maleic acid
panas

panas
Di atas 2000C

Fumaric acid

Maleic anhydride + H2O
-H2O
(pipa tertutup)2000C

Maleic acid
Gambar 1.3. Bagan Pemanasan

Fumaric acid ini aplikasinya untuk industri makanan sebagai bahan pemanis
buatan, aditif pangan, aditif pakan ternak (terutama sebagai penambah sifat asam).

7

5. Produksi Alkenyl Succinic Anhydrides(ASA)
Zat yang paling umum untuk kertas halus yang dibuat dalam kondisi alkalin adalah
alkenyl succinic anhydride (ASA) hal ini dikarenakan ASA mempunyai gugus
fungsional yang dapat berikatan secara kovalen dengan serat selulosa, dan dapat
mengarahkan hydrophobic tail yang memiliki sifat alami dapat menyebabkan serat
kertas menolak air jauh dari serat. (Clement, 2002). Selain digunakan sebagai
sizing agent, ASA digunakan juga sebagai aditif minyak pelumas mesin, bahan
pemlastis, pelumas antibeku, pengatur kelembaban pada baran berbahan dasar
kulit serta digunakan sebagai inhibitor korosi. (Florina dkk, 2010). Alkenyl
succinic anhydridesyang berbentuk cairan berwarna kuning pada suhu kamar
diperoleh

dari

reaksi

isomerisasi

olefin

dengan

maleic

anhydride.

(www.vertellius.com, 2012).
O
R’

R’

+

R

O

O

R
O
O
O

Olefin

Maleic Anhydride

Alkenyl Succinic Anhydrides

Gambar 1.4.Proses isomerisasiolefin dan maleic anhydride menghasilkanalkenyl
succinic anhydrides

Penggunaan maleic anhydride secara umum di Amerika Serikat dapat dilihat
berdasarkan tabel dibawah ini.

8

Tabel 1.1.Penggunaan maleic anhydridedi Amerika Serikat pada tahun 2000
Produk
% Kebutuhan
Unsaturated Polyester Resin

63

Fumaric dan maleic Acid

5

Aditif Minyak Pelumas

11

Maleic Copolymer

8

Agricultural Chemical

2

Lainnya

11

Sumber : Felthouse dkk tabel 9, 2001

C. Ketersediaan bahan baku

Bahan baku pembuatan maleic anhydride adalah benzene. Benzene ini mudah
didapat karena merupakan salah satu produk yang dihasilkan oleh Pertamina UPIV Cilacap dengan kapasitas 120.000 ton/tahun. Dengan demikian, ketersediaan
bahan baku tidak menjadi masalah karena cukup tersedia dan mudah diperoleh.

D. Analisis Pasar

1. Prediksi kebutuhan pasar
Meskipun maleic anhydride telah diproduksi di dalam negeri, namun hingga
kini Indonesia masih mengimpor komoditas tersebut dari Jepang, Korea,
Taiwan, China dan beberapa negara lainnya di dunia.

9

Tabel 1.4. Data Ekspor-Impor Maleic anhydride di Indonesia
Tahun
Impor (Ton)
1999

9.214,040

2000

3.340,490

2001

3.423,680

2002

5.709,150

2003

3.782,860

2004

6.418,280

2005

8.447,710

2006

11.273,340

2007

13.642,300

2008

10.278,090

2009

10.854,510

2010

13.064,460

2011

13.200,330

Sumber : Badan Pusat Statistik, 2012

Konsumsi maleic anhydride di Indonesia dan Asia diperkirakan akan terus
meningkat. Indikasi ini didasarkan atas perkembangan industri pemakainya
yang mengalami perkembangan cukup pesat. Pendirian pabrik ini diharapkan
dapat

memenuhi

kebutuhan maleic anhydridedi

mengurangi ketergantungan Indonesia terhadap impor.

Indonesia

sehingga

10

2. Harga Bahan Baku dan Produk
Berikut ini harga bahan baku dan produk maleic anhydride

Tabel 1.5. Harga bahan Kimia
Material
Harga (US$ /kg)*

Harga (Rp/Kg)

Maleic Anhydride

US $3,200

Rp. 27.420,00

Benzene

US $1,245

Rp. 14.193,00

Katalis V2O5-MoO3

US $ 27,000

Rp. 229.368,00

1 US $= Rp. 11.400
(Sumber : www.alibaba.com, desember 2012)

E. Kapasitas Pabrik
Kapasitas rancangan pabrik Maleic anhydride direncanakan dengan pertimbangan
sebagai berikut :
1. Meningkatnya kebutuhan akan Maleic anhydride
Dalam perkembangannya, kebutuhan Maleic anhydride di Indonesia
mengalami peningkatan dari tahun ke tahun, terlihat pada Tabel 1.4.
Dari tabel 1.4. dibuat grafik linier untuk memperkirakan impormaleic
anhydride pada tahun 2016.

11

16000
14000
Kebutuhan (Ton)

12000
10000
y = 1144.x + 1593.
R² = 0.852

8000
6000
4000
2000
0
2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

Tahun ke-

Gambar 1.5.Grafik impor Maleic Anhydride Pada Tahun 2000-2011

Dari Gambar 1.5 di atas diperoleh persamaan garis lurus antara data impor
maleic anhydride dengan tahun. Persamaan garis hasil regresi linier yang
diperoleh adalah sebagai berikut :
y = 1.144,7x + 1.593,8
Pada tahun 2016 saat pembuatan pabrik Maleic anhydride, diperkirakan impor
sebanyak (ton/tahun)

= 1.144,7x + 1.593,8

= 1.144,7x(18) + 1.593,8
= 22.198,400ton/tahun

Pada dasarnya semakin besar kapasitas produksi maka kemungkinan keuntungan
semakin besar, namun ada faktor lain yang harus diperhitungkan dalam
penentuan kapasitas produksi. Oleh karena itu, kapasitas pabrik yang akan

12

didirikan adalah sebesar 90% dari proyeksi data impor maleic anhydride atau
sebesar 20.000 ton/tahun, dengan pertimbangan sebagai berikut :
1. Adanya kemungkinan munculnya industri serupa di Indonesia seiring
dengan berkembangnya industri resin sebagai pengguna

maleic

anhydride, sehingga tidak memonopoli pasar.
2.

Dari aspek bahan baku, kebutuhan benzene dapat terpenuhi untuk
mencapai nilai kapasitas tersebut.

F. Penentuan Lokasi Pabrik

Lokasi pabrik dapat mempengaruhi kedudukan pabrik dalam persaingan maupun
penentuan kelangsungan produksinya.Lokasi pabrik direncanakan didirikan di
Cilacap, Jawa Tengah.Alasan pemilihan lokasi tersebut antara lain :
1. Ketersediaan bahan baku
Bahan baku pembuatan maleic anhydride adalah benzene. Benzene ini dapat
dengan mudah didapat karena salah satu produk yang dihasilkan oleh
Pertamina UP-IV Cilacap adalah benzene dengan kapasitas 120.000 ton/tahun.
Dengan demikian selain bahan baku itu tersedia dalam jumlah yang cukup
juga biaya trasportasi bahan baku menjadi labih murah karena lokasinya
berdekatan. Sedangkan katalis diperoleh dari PT Kujang Sud Chemie Catalyst
yang berlokasi di Cikampek, Jawa Barat, pengiriman katalis melalui
transportasi darat. Dengan demikian pengadaan bahan baku lebih mudah
karena berada di dekat pabrik Pertamina.

13

2. Struktur Administratif
Ibukota kabupaten Cilacap adalah Cilacap, yang terdiri atas kecamatan
Cilacap Utara, Cilacap Tengah, dan Cilacap Selatan. Cilacap dulunya
merupakan kota Administratif, namun sejak diberlakukannya Undang-undang
Nomor 22 tahun 1999 tentang pemerintahan daerah, tidak dikenal adanya kota
administratif, dan kota administratif Cilacap kembali menjadi bagian dari
wilayah kabupaten Cilacap. Di antara kota-kota kecamatan yang cukup
signifikan di kabupaten Cilacap adalah: Majenang, Karangpucung, Sampang,
Sidareja, dan Kroya. Majenang menjadi pusat pertumbuhan kabupaten
Cilacap di bagian barat sedangkan Kroya dan Sampang menjadi pusat
pertumbuhan di bagian timur.

3. Kondisi Geografis Cilacap
Cilacap merupakan kabupaten terluas di Jawa Tengah. Luas wilayahnya
sekitar 6,6% dari total wilayah Jawa Tengah.
3.1 Luas Wilayah
Daerah kabupaten Cilacap memiliki luas 2.253.608 Km2, yang terbagi atas
tanah sawah seluas 59.782.692 Ha, tanah kering seluas 42.931.584 Ha,
hutan seluas 46.417.563 Ha, perkebunan seluas 12.162.623 Ha,
pemukiman seluas 34.256.459 Ha, perairanseluas 821.628 Ha,dan tanah
lainnya seluas 17.929.599 Ha.

14

3.2 Topografi Cilacap
3.2.1 Keadaan pantai :
Pantai yang terdapat di kabupaten Cilacap merupakan daerah
pantai yang sebagian berombak besar dan ganas berasal dari
gelombang laut selatan yang terletak di Samudra Indonesia dimana
keadaannya kadang tidak menentu pada umumnya berpantai landai
karena letaknya di daerah dataran rendah, sedangkan di pantai
yang terletak di sebelah selatan Pulau Nusakambangan umumnya
berpantai terjal karena daerahnya terdiri dari perbukitan batu
kapur.

3.2.2 Bentuk Permukaan:
a) Di bagian utara kabupaten Cilacap pada umumnya daerah
pegunungan yang apabila di musim kemarau tanahnya sangat
kering dan sulit ditanami tanaman.
b) Di bagian timur pada umumnya merupakan daerah dataran
rendah yang tanahnya subur.
c) Di bagian barat merupakan daerah dataran tinggi, daerah
pegunungan, di daerah barat daya terdapat dataran rendah dan pada
musim penghujan sering terjadi bencana alam banjir dari luapan air
Sungai Citanduy.
d) Di bagian selatan merupakan dataran rendah dan terletak di
sebelah Utara Samudra

Indonesia

kecuali

sebelah selatan

15

PulauNusakambangan

yang

pantainya

sangat

terjal

karena

daerahnya terdiri dari perbukitan batu karang / batu kapur.

3.2.3 Daerah Aliran Sungai ( DAS )
Kabupaten Cilacap terdapat dua sungai besar yaitu Sungai Serayu
dan Sungai Citanduy antara lain :
a) Sungai Serayu mata airnya berasal dari daerah Wonosobo Jaten
dan bermuara di Samudra Indonesia dimana aliran sungai tersebut
melalui daerah kecamatan Sampang, kecamatan Maos,kecamatan
Kesugihan dan Adipala.
b) Sungai Citanduy merupakan batas wilayah antara Propinsi
dengan Propinsi Jabar bagian selatan.Sungai tersebut bila musim
penghujan sering banjir namun untuk Sungai Citanduy telah
dibuatkan tanggul pengaman sepanjang daerah yang dilalui
alirannya.

4.Batas daerah
Bagian utara adalah daerah perbukitan yang merupakan lanjutan dari Rangkaian
Bogor di Jawa Barat, dengan puncaknya Gunung Pojoktiga (1.347meter),
sedangkan bagian selatan merupakan dataran rendah.Kawasan hutan menutupi
lahan kabupaten Cilacap bagian utara, timur, dan selatan.Di sebelah selatan
terdapat

Nusa

Kambangan,

yang

memiliki

Cagar

Alam

NusaKambangan.Bagian barat daya terdapat sebuah inlet yang dikenal dengan

16

Segara Anakan.Ibukota kabupaten Cilacap berada di tepi pantai Samudra
Hindia, dan wilayahnya juga meliputi bagian timur Pulau Nusa Kambangan.

5. Sektor Perekonomian Cilacap dan Potensi Pendirian Pabrik
Cilacap adalah satu dari tiga kawasan industri utama di Jawa Tengah (selain
Semarang dan Surakarta). Di Cilacap terdapat 6 industri terbesar di antara
industri lain :
a. PertaminaRefinery Unit IV
b.Pabrik Semen HOLCIM Indonesia Pabrik Cilacap
c. Pabrik Gula Rafinasi, PTDharmapala Usaha Sukses
d.Pabrik Tepung Panganmas Inti Persada
e. PLTU Karangkandri
f. Pengolahan Ikan PT Juifa Internasional

Kota Cilacap telah memilikikawasan industri yang terletak di kelurahan
Lomanis, kecamatan Cilacap Tengah. Di kawasan ini masih tersedia lahan yang
dapat dikembangkan untuk industri. Beberapa kawasan juga telah disiapkan
untuk pengembangan Kawasan Industri Baru seperti di Desa Bunton kecamatan
Adipala dan di Desa Karangkandri kecamatan Kesugihan. Potensi untuk
pertumbuhan industri pengolahan yang begitu besar masih belum banyak
tersentuh. Sebaiknya investasi diarahkan untuk mengembangkan potensi
tersebut.Dengan digalakkannya investasi, diharapkan banyak investor yang
berkeinginan untuk menanamkan modal di Cilacap. Infrastruktur yang ada

17

diharapkan lebih dapat ditingkatkan untuk mendukung program investasi
tersebut.

6. Jenis dan Sarana Transportasi
Kabupaten Cilacap memiliki sarana transportasi cukup lengkap, karena
infrastruktur jalannya meliputi jalan darat (kereta api dan mobil/motor), laut
(kapal), dan udara (pesawat terbang). Kabupaten Cilacap dilalui jalan negara
lintas selatan Pulau Jawa, yakni jalur Bandung-Yogyakarta-Surabaya.
Jalur kereta api juga melintasi wilayah kabupaten ini. Stasiun Kroya adalah
stasiun yang terbesar di kabupaten Cilacap. Di sini bertemu dua jalur kereta,
dari Bandung dan dari Cirebon, menuju Yogyakarta/Surabaya Gubeng. Di
samping melayani transportasi penumpang, jalur kereta api ini juga melayani
pergerakan barang baik itu semen, pupuk, BBM, dan produk industri lainnya.

Transportasi angkutan darat dilayani oleh jalan nasional, jalan provinsi, jalan
kabupaten dan jalan poros desa. Total panjang jalan di kabupaten Cilacap lebih
dari 2.000 km. jalan nasional dan jalan provinsi sebagaian besar dalam kondisi
cukup baik dan baik. Di beberapa bagian ruas jalan nasional mengalami
kerusakan ringan, sedang, sampai kerusakan berat, terutama jalan dari
Kesugihan menuju kota Cilacap. jalur jalan Cilacap-Wangon via Jeruklegi juga
mengalami kerusakan.

18

Cilacap memiliki sebuah lapangan terbang perintisTunggul Wulung, yang dalam
rencananya akan dijadikan bandara komersial, sementara ini Perusahaan
Merpati Nusantara Airlines melayani rute penerbangan Cilacap--Jakarta-Cilacap 7 kali dalam seminggu.

7. Sumber Daya Manusia
Cilacap adalah satu dari tiga kawasan industri utama di Jawa Tengah (selain
Semarang dan Surakarta). Pekerja migran dari kabupaten Cilacap juga
menyumbangkan banyak devisa, terutama karena kiriman uang mereka
(remitan) ke daerah asal. Buruh migran tersebut berasal dari seluruh kecamatan
yang ada. Untuk saat ini kencenderungan buruh migran menuju ke Asia Timur,
tidak lagi ke Malaysia, Singapura atau Brunei Darussalam. Beberapa negara
asia timur yang dijadikan tujuan adalah Korea Selatan, Hongkong dan Taiwan.
Dan tren saat ini menunjukan peningkatan buruh migran ke Timur Tengah.

Untuk kecamatan Dayeuhluhur dan Wanareja, kecenderungan migrasi tenaga
kerja masih mengarah di kota-kota besar di Jawa Barat dan Jakarta (migrasi
internal). Terutama untuk tenaga kerja laki-laki berangkat pada saat di desa
sedang tidak ada pekerjaan di sektor pertanian. Buruh migran tersebut seringkali
hanya sebagai buruh migran musiman. Tingginya angka buruh migran musiman
ini memungkinkan tersedianya tenaga kerja yang memadai jika pabrik ini
berdiri karena melihat peluang berdirinya sebuah pabrik baru akan menarik
minat para buruh ini.

19

8. Utilitas
Kebutuhan air untuk proses dan keperluan lainnya cukup tersedia karena lokasi
pabrik berada di dekat daerah aliran sungai Serayu yang merupakan salah satu
sungai terbesar di kabupaten cilacap. Sungai Serayu mata airnya berasal dari
daerah Wonosobo Jaten dan bermuara di Samudra Indonesia dimana aliran
sungai tersebut melalui daerah kecamatan Sampang, kecamatan Maos,
kecamatan Kesugihan dan Adipala.Untuk kebutuhan listrik didapat dengan
mengadakan kontrak dengan PLN daerah Cilacap,untuk cadangan apabila
pasokan PLN terganggu,digunakan generator dengan bahan bakar yang
diperoleh dari Pertamina UP IV Cilacap.

9. Pemasaran
Dengan adanya berbagai pabrik alkyl resin, unsaturated polyester resin di
sekitarnya, memberikan kemudahan bagi pemasaran maleic anhydridekarena
pabrik tersebut dapat langsung mengkonsumsi maleic anhydridesebagai bahan
baku industri kimia polimer. Selain itu pula lokasi pabrik dekat dengan
pelabuhan Tanjung Intan maka biaya pemasaran produk menjadi minimal.

144

BAB IX. INVESTASI DAN EVALUASI EKONOMI

Suatu pabrik layak didirikan jika telah memenuhi beberapa syarat antara lain
keamanan terjamin dan dapat mendatangkan keuntungan. Investasi pabrik
merupakan dana atau modal yang dibutuhkan untuk membangun sebuah pabrik
yang siap beroperasi termasuk untuk start up dan modal kerja. Suatu pabrik yang
didirikan tidak hanya berorientasi pada perolehan profit, tapi juga berorientasi
pada pengembalian modal yang dapat diketahui dengan melakukan uji kelayakan
ekonomi pabrik.
A. Investasi
Investasi total pabrik merupakan jumlah dari fixed capital investment, working
capital investment, manufacturing cost dan general expenses.
1. Fixed Capital Investment (Modal Tetap)
Fixed Capital Investment merupakan biaya yang diperlukan untuk
mendirikan fasilitas-fasilitas pabrik secara fisik. FCI terdiri dari biaya
langsung (Direct Cost) dan biaya tidak langsung (Indirect Cost). Fixed
capital

investment

pada

prarancangan

ditunjukkan pada Tabel 9.1 berikut ini.

pabrik

maleic

anhydride

145
Tabel 9.1 Fixed Capital Investment
Jenis Pengeluaran
1. Direct Cost
- Purchased equipment-delivered
Rp
- Purchased equpment installation
Rp
- Instrumentation dan controls
Rp
- Piping (Biaya perpipaan)
Rp
- Electrical (installed)
Rp
- Buildings
Rp
- Yard improvement
Rp
- Service facilities
Rp
- Land
Rp
Total Direct Cost Rp
2. Indirect Cost
- Engineering and supervision
Rp
- Construction expenses
Rp
- Contractor Fee
Rp
- Biaya tak terduga
Rp
- Plant start up
Rp
Total Indirect Cost Rp
Fixed Capital Investment (FCI) Rp
Working Capital Investment (WCI) Rp
Total Cost Invesment (TCI) Rp

Biaya
96.207.295.272,13
38.482.918.108,85
9.620.729.527,21
38.482.918.108,85
38.482.918.108,85
48.103.647.636,07
9.620.729.527,21
28.862.188.581,64
7.696.583.621,77
315.559.928.492,59
25.244.794.279,41
47.333.989.273,89
12.622.397.139,70
26.423.809.396,85
13.211.904.698,43
124.836.894.788,28
440.396.823.280,87
77.717,086.461,33
518.113,909.742,20

2. Working Capital Investment (Modal Kerja)
WCI industri terdiri dari jumlah total uang yang diinvestasikan untuk stok
bahan baku dan persediaan; stok produk akhir dan produk semi akhir
dalam proses yang sedang dibuat; uang diterima (account receivable);
uang tunai untuk pembayaran bulanan biaya operasi, seperti gaji, upah,
dan bahan baku; uang terbayar (account payable); dan pajak terbayar
(taxes payable). WCI untuk prarancangan pabrik maleic anhydride
adalahRp77.717.086.461,33.

a. Manufacturing Cost (Biaya Produksi)
Modal digunakan untuk biaya produksi, yang terbagi menjadi tiga macam
yaitu biaya produksi langsung, biaya tetap dan biaya tidak langsung.

146
Biaya produksi langsung adalah biaya yang digunakan untuk pembiayaan
langsung suatu proses, seperti bahan baku, buruh dan supervisor,
perawatan dan lain-lain. Biaya tetap adalah biaya yang tetap dikeluarkan
baik pada saat pabrik berproduksi maupun tidak, biaya ini meliputi
depresiasi, pajak dan asuransi. Biaya tidak langsung adalah biaya yang
dikeluarkan untuk mendanai hal-hal yang secara tidak langsung membantu
proses produksi.
Tabel 9.2 Manufacturing cost
MANUFACTURING COST
1. Direct manufacturing cost
- Raw Material
- Utilitas
- Maintenance and repair cost
- Operatinglabor
- Direct Supervisory
- Operating supplies
- Laboratory charges
- Patents and Royalties
Total Direct Manufacturing Cost
2. Fixed Charges
- Depresiasi
- Pajak lokal
- Asuransi
Total Fixed Charges
3. Plant Overhead Cost (POC)
Total Manufacturing cost

Rp 300.799.985.734,29
Rp54.169.096.662,63
Rp 22.019.841.164,04
Rp 70.682.564.130,25
Rp 10.602.384.619,54
Rp 2.201.984.116,40
Rp 10.602.384.619,54
Rp 14.136.512.826,05
Rp 380.070.722.994,21
Rp
Rp
Rp
Rp
Rp
Rp

45.482.791.757,17
17.615.872.931,23
4.403.968.232,81
67.502.632.921,21
35.341.282.065,12
445.411.371.021,81

General Expenses (Biaya Umum)
Selain biaya produksi, ada juga biaya umum yang meliputi
administrasi, sales expenses, penelitian dan finance. Besarnya general
expenses pabrik Maleic anhydride ditunjukkan pada Tabel9.3berikut
ini.

147
Tabel 9.3 General expenses
GENERAL EXPENSES
1. Administrative cost
2. Distribution and Selling Cost
3. Research and Development Cost
4. Finance
Total General Expenses

Rp
Rp
Rp
Rp
Rp

8.042.200.000,00
70.682.564.130,25
14.136.512.826,05
25.905.695.487,11
118.766.972.443,41

Tabel 9.4 Biaya Administratif
Jabatan
Direktur Utama
Direktur (produksi + keuangan)
Staf Ahli
Kepala bagian
Kepala seksi
Sekretaris Direktur
Karyawan shift, terdiri dari :
Kepala regu
Proses
Laboratorium
Utilitas
Satpam
Karyawan non-shift, terdiri
dari :
Karyawan Litbang
Karyawan Personalia
Humas
Pembelian
Pemasaran
Administrasi
Kas
Pemeliharaan
Sopir
Pesuruh
Cleaning Service
Dokter
Paramedis
Peralatan kantor
Legal, fee & Launching
Total Administrative cost

Gaji/ bulan
Gaji Total/tahun
Jumlah
(Rp)
(Rp)
35.000.000,00
1,00
420.000.000,00
30.000.000,00
2,00
720.000.000,00
25.000.000,00
2,00
600.000.000,00
15.000.000,00
5,00
900.000.000,00
8.000.000,00
12,00 1.152.000.000,00
5.000.000,00
3,00
180.000.000,00
5.000.000,00
4.000.000,00
3.000.000,00
3.000.000,00
1.500.000,00

12,00
16,00
4,00
24,00
10,00

2.500.000,00
2.500.000,00
2.500.000,00
2.500.000,00
2.500.000,00
2.500.000,00
3.500.000,00
2.500.000,00
1.500.000,00
9 00.000,00
2.000.000,00
6.000.000,00
2.000.000,00

4,00
4,00
2,00
3,00
3,00
3,00
3,00
4,00
4,00
4,00
2,00
4,00
4,00

720.000.000,00
768.000.000,00
144.000.000,00
864.000.000,00
288.000.000,00

120.000.000,00
120.000.000,00
60.000.000,00
90.000.000,00
90.000.000,00
90.000.000,00
126.000.000,00
120.000.000,00
72.800.000,00
43.000.000,00
48.000.000,00
144.000.000,00
96.000.000,00
50.000.000,00
50.000.000,00
135,00 8.042.200.000,00

148
b. Total Production Cost (TPC)
TPC = manufacturing cost + general expenses
= Rp 706.825.641.302,49

B. Evaluasi Ekonomi

Evaluasi atau uji kelayakan ekonomi pabrik Maleic anhydride dilakukan
dengan menghitung Return on Investment (ROI), Payout Time (POT), Break
Even Point (BEP), Shut Down Point (SDP), dan cash flow pabrik yang
dihitung dengan menggunakan metode Discounted Cash Flow (DCF).
1. Return On Investment (ROI)
Return On Investment merupakan perkiraan keuntungan yang dapat
diperoleh per tahun didasarkan pada kecepatan pengembalian modal tetap
yang diinvestasikan (Timmerhaus, hal 298). Laba pabrik setelah pajak
Rp 106.179.757.920,19. Pada perhitungan ROI, laba yang diperoleh
adalah laba setelah pajak. Nilai ROI pabrikmaleic anhydride adalah20,49
%. Berdasarkan Tabel 6.21 hal 254 Vilbrant 1959 kriteria nilai persen ROI
minimum untuk beragam pabrik adalah:

Tabel 9.5 Minimum acceptable persent return on investment
Persen Return on Investment
Sebelum Pajak
Sesudah Pajak
Industri
Low Avr High Low Avr High
Chemical proses
15
30
45
7
15
21
Drugs
25
43
56
13
23
30
Petroleum
18
29
40
12
20
28
Metal
10
17
25
5
9
13

149
2. Pay Out Time (POT)
Pay out time merupakan waktu minimum teoritis yang dibutuhkan untuk
pengembalian modal tetap yang diinvestasikan atas dasar keuntungan
setiap tahun setelah ditambah dengan penyusutan dan dihitung dengan
menggunakan metode linier (Timmerhaus, hal 309). Waktu pengembalian
modal pabrik maleic anhydride adalah 2,93 tahun. Angka 2,93 tahun
menunjukkan lamanya pabrik dapat mengembalikan modal dimulai sejak
pabrik beroperasi. Berdasarkan kriteria maksimal payback period (payout
time) untuk beragam pabrik adalah berdasarkan Tabel 6.21 Vilbrant 1959
dapat dilihat pada Tabel 9.6.

Tabel 9.6 Acceptable payout time untuk tingkat resiko pabrik
Pay Out Time
Industri
Sebelum Pajak
Sesudah Pajak
Low
Avr
High
Low
Avr
High
Chemical proses
6,7
3,3
2,2
14,3
6,7
4,8
Drugs
4,0
2,3
1,8
7,7
4,3
3,3
Petroleum
5,6
3,4
2,5
8,3
5,0
3,6
Metal
10,0
5,9
4,0
20,0
11,1
7,7

3. Break Even Point (BEP)
BEP adalah titik yang menunjukkan jumlah biaya produksi sama dengan
jumlah pendapatan. Nilai BEP pada prarancangan Pabrik maleic anhydride
ini adalah 50,29 %. Nilai BEP tersebut menunjukkan pada saat pabrik
beroperasi 50,29 %dari kapasitas maksimum pabrik 100%, maka
pendapatan perusahaan yang masuk sama dengan biaya produksi yang
digunakan untuk menghasilkan produk sebesar 50,29 %tersebut.

150
4. Shut Down Point (SDP)
Nilai Shut Down Point (SDP) suatu pabrik merupakan level produksi di
mana

pada

kondisi

ini

lebih

baik

menutup

pabrik

daripada

mengoperasikannya. Nilai SDP pada prarancangan pabrik maleic
anhydride ini adalah 27,44 %. jadi pabrik akan tutup jika beroperasi
di27,44 %. dari kapasitas produksi total. Grafik BEP, SDP ditunjukkan
pada Gambar9.1 berikut ini.

BEP
8.E+11
6.E+11
4.E+11
2.E+11
0.E+00
0

10

Sale

20

30

Total Cost

40

50

60

70

Fixed Cost

80

90

Variabel Cost

Gambar 9.1 Grafik Analisa Ekonomi

C. Angsuran Pinjaman

Total pinjaman pada prarancangan pabrikmaleic anhydride ini adalah 45%
dari total investasi yaitu

Rp98.608.220.738,94. Angsuran pembayaran

pinjaman tiap tahun ditunjukkan pada lampiran E Tabel E.12.

100

151
D. Discounted Cash Flow (DCF)
Metode discounted cash flow merupakan analisa kelayakan ekonomi yang
berdasarkan aliran uang masuk selama masa usia ekonomi pabrik. Periode
pengembalian modal secara discounted cash flow ditunjukkan pada Tabel E.11
pada lampiran E dan kurva Cummulative Cash Flow (Gambar 9.2). Payout
time pabrik maleic anhydride adalah 2,93 tahun dan internal rate of return

Cumulative Cash Flow

pabrik maleic anhydride adalah 16,38%.

3.E+11
2.E+11
2.E+11
1.E+11
5.E+10
0.E+00
-5.E+10
-1
0
-1.E+11
-2.E+11
-2.E+11
-3.E+11

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Umur Pabrik (Tahun)

Gambar 9.2 Kurva Cummulative Cash Flow
(Metode Discounted Cash Flow)
Hasil evaluasi atau uji kelayakan ekonomi pabrik maleic anhydride disajikan
dalam tabel di bawah ini :
Tabel 9.7 Hasil uji kelayakan ekonomi
Analisa
Persentase
No
Batasan
Kelayakan
(%)
Min. 15 %
1.
ROI
20,49 %
2.
POT
2,93 tahun Maks. 6,7 tahun
3.

BEP

50,29 %

4.

SDP

27,44 %

5.

DCF

16,38 %

Keterangan
Layak
Layak

30 – 60 %

Layak

Min. 15 %

Layak

DAFTAR PUSTAKA

Badan Pusat Statistik, 2010, Statistic Indonesia, www.bps.go.id, Indonesia
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.
Coulson.J.M. and Ricardson.J.F., 1983, Chemical Engineering vol 6, Pergamon
Press Inc, New York.

Fogler.A.H.Scott, 1999, Elements of Chemical Reaction Engineering, Prentice
Hall International Inc, New Jersey.
Geankoplis.Christie.J., 1993, Transport Processes and unit Operation 3th
Allyn & Bacon Inc, New Jersey.

ed

,

Himmeblau.David., 1996, Basic Principles and Calculation in Chemical
Engineering, Prentice Hall Inc, New Jersey.

Kern.D.Q., 1983, Process Heat Transfer, McGraw-Hill Book Company, New
York.
Kirk, R.E and Othmer, D.F., 2006, “Encyclopedia of Chemical Technologi”, 4nd
ed., 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.
Perry.R.H. and Green.D., 1997, Perry’s Chemical Engineer Handbook 7th
McGraw-Hill Book Company, New York.

ed

,

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”, Mc Graw Hill Book
Company, New York.
Raju, 1995, Water Treatment Process, McGraw Hill International Book
Company, New York
Smith.J.M. and Van Ness.H.C., 1975, Introduction to Chemical Engineering
Thermodynamics 3ed, McGraww-Hill Inc, New York.
Treyball.R.E., 1983, Mass Transfer Operation 3ed, McGraw-Hill Book Company,
New York.
Ulmann, 2007. “Ulmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry”. VCH
Verlagsgesell Scahft, Wanheim, Germany.
Ulrich.G.D., 1984, A Guide to Chemical Engineering Process Design and
Economics. John Wiley & Sons Inc, New York.
US Patent Office, no. 3742003 “ Maleic Anhydride oxidation process”
Wahyu, 2010, Proses Pengolahan Air, www.zeofilt.wordpress.com, Indonesia
Wallas. S.M., 1988, Chemical Process Equipment, Butterworth Publishers,
Stoneham USA.
Yaws, C.L., 1999, Chemical Properties Handbook, Mc Graw Hill Book Co., New
York
http://4funjava.blogspot.com/2010/04/proses-pengolahan-air.html.
Agustus 2013

Tanggal: 16

http://aplikasiteknikkimia.blogspot.com/2009/04/pengolahan-air-umpanboiler.html. Tanggal: 16 Agustus 2013
http://dedylondong.blogspot.com/2012/03/penjadwalab-shift-kerja.html?m=1.
Tanggal 28 September 2013.
http://fisika-utility.blogspot.com/. Tanggal: 16 Maret 2013, Pukul 19.47 WIB.
http://wikipedia.com/
http://www.alibaba.com. Tanggal 19 Oktober 2012.
http://www.batan.go.id/ptrkn/file/Epsilon/Vol_12_03/2.Itjeu.pdf. Tanggal: 16
Januari 2013, Pukul 17.30 WIB.
http://www.che.com/pci (as Published in Chemical Engineering Magazine).

http://www.che.cemr.wvu.edu/publications/projects/large_proj/maleic.PDF
Diakses Tanggal : 11 Oktober 2012
http://www.matches.com. Diakses Tanggal: 12 September 2013.
http://www.PERTAMINA.co.id Diakses Tanggal 13 Desember 2013
http://x.kemenperin.go.id/IND/Link/KIP.pdf. Diakses Tanggal: 15 Agustus 2012.

F-1

LAMPIRAN F
TUGAS KHUSUS REAKTOR (RE-201)

Fungsi

: Mereaksikan benzene dengan udara untuk membentuk maleic
anhydride

Jenis

: Reaktor Fixed Bed Multitubular

Kondisi Operasi

: Isotermal pada suhu (T) 370 oC dan Tekanan (P) 2,5 atm

Katalisator

: V2O5-MoO3

Konversi

: 95%

Medium pendingin : Air dengan aliran countercurrent terhadap aliran umpan

Reaksi yang terjadi didalam reaktor adalah :
C6H6(g) + 4O2(g)
Benzene

Oxygen

370 C 2,5 atm

C4H2O3(g) + 2H2O(g) + CO2(g) + CO(g)
Maleic Anhydride

Water

Carbondioxide Carbonmonoxide

Berikut ini adalah neraca massa dan neraca energi reaktor (RE-201). Perhitungannya
dapat dilihat pada lampiran A dan Lampiran B

F-2

Tabel F.1 Neraca Massa Reaktor (RE-201)
Komponen

Massa Masuk Massa Keluar
(kg/jam)

(kg/jam)

F1

F2

Massa

Massa

Massa

Tergenerasi

Terkonsumsi

Terakumulasi

(kg/jam)

(kg/jam)

(kg/jam)

Benzene

2.116,0787

105,8039

0,00000

0,00000

0,00000

Toluene

0,4233

0,4233

0,00000

0,00000

0,00000

Nitrogen

109.797,0699

109.797,0699

0,00000

0,00000

0,00000

Oxygen

29.186,5629

25.892,2962

0,00000

0,00000

0,00000

Maleic anhydride

0,00000

2.522,1729

0,00000

0,00000

0,00000

Carbondioxide

0,00000

1.132,4042

0,00000

0,00000

0,00000

Carbonmonoxide

0,00000

720,6208

0,00000

0,00000

0,00000

Water

0,00000

926,5125

0,00000

0,00000

0,00000

141.097,3038

141.097,3038

0,00000

0,00000

0,00000

Total

Tabel F.2 Neraca Panas disekitar Reaktor (RE-201)
Panas Masuk
Komponen

(kJ/jam)
Q1

Panas
Generasi
(kJ/jam)
Qreaksi

Panas Keluar
(kJ/jam)

Q serap

Panas terakumulasi

(kJ/jam)

(kJ/jam)

Q4

Benzene

970.7241,78538

8.611.592,27139

0,00000

0,00000

Toluene

3.992.8035,82491

39.928.035,82491

0,00000

0,00000

Nitrogen

1.217.419,09597

6.0870,95480

0,00000

0,00000

253,29472

0,00000

0,00000

1.903.855,34290

0,00000

0,00000

Oxygen

253,29472

-91.247,49352

Maleic anhydride

0,00000

Carbondioxide

0,00000

384.107,69200

0,00000

0,00000

Carbonmonoxide

0,00000

264.671,58303

0,00000

0,00000

Water

0,00000

621.781,71217

0,00000

0,00000

Air pendingin

0,00000

-1.013.466,16846

0,00000

-1.013.466,16846

0,00000

Total

50.852.950,00098

-91.247,49352 51.775.168,67592

50.761.702,50746

50.761.702,50746

0,00000

F-3

Massa air pendingin yang digunakan untuk menjaga temperatur operasi reaktor tetap
isothermal yaitu sebesar 242.456,02116 kg/jam

1. Menghitung berat katalis (W)
a. Spesifikasi katalis
Bahan katalis

= V2O5-MoO3

Bentuk

= Pellet

Umur katalis

= 3-5 tahun

Diameter katalis

= 0,005 m

Porositas, ε

= 0,5 m3/m3

Bulk density

= 1200 kg/m3
(www.che.wvu.edu)

b. Menghitung konstanta kecepatan reaksi (k)
Persamaan kinetika reaksi untuk maleic anhydride adalah sebagai berikut
Orde reaksi adalah orde setengah terhadap benzene
-ra = k.Cb ½
dengan
k

: konstanta laju reaksi, (m3/kg,s)

Cb : konsentrasi benzene (kmol/m3)
T : Temperatur (K)

(www.che.wvu.edu)
.....4)

F-4

Dengan nilai k sebagai berikut

⁄

c. neraca massa pada 1 tube
Persamaan neraca massa dengan tinjauan pada satu tube adalah sebagai
berikut :
FA

W  ΔW

ID

ΔW

FA

W

Gambar F.1. Persamaan neraca massa pada satu tube

Neraca massa pada elemen volume : V =
(Rate of mass input) - (Rate of mass output) - (Rate of mass reaction) = (Rate
of mass accumulation)

F-5

FA

= FA0 (1- XA)

dFA

= - FA0 dXA

Sehingga,

dX A
dW



(-rA )
FA0  

.............(5)

Substitusi persamaan 5 ke persamaan 4, menjadi :
1/2

dX A
dW



k.C A
FA0  

Dengan menggunakan persamaan aliran yang masuk dan keluar dari tabel
neraca massa di atas, dapat diketahui persamaan umum untuk konsetrasi
umpan, yaitu:
1. Laju volumetrik umpan reaktor
V0 

Fin tot

 mix



141.097,3038
 95.009,8208 m 3 /jam
1,4851

= 1.583,4970 m3/menit
= 26,3916 m3/s

F-6

2. Konsentrasi umpan reaktor
CA

= [C6H6]
⁄

CA0 =

Maka diperoleh persamaan :

a.

1/2

dX A
dW



k.C A
FA0  

dX A
dW



k.(C A0 (1  X ))1/2
FA0  

dX A
dW



(4,6445x10 -6 ).(0,003x( 1 - X))1/2
FA0  

dX A
dW



(4,6445x10 -6 )
.(0,003x(1 - X))1/2
FA0  

………7)

Pressure Drop
Pressure drop dalam tube
Pressure drop pada pipa berisi katalisator dapat didekati dengan persamaan Ergun
(Fogler, 1999).

1   1501     
dP
G'


 1,75 G'

  g  DP  
dz
DP


Keterangan :
ΔP

= penurunan tekanan dalam tube, lb/ft2

Z

= panjang pipa, ft

.............(8)

F-7

G’

= kecepatan aliran massa perluas penampang, lb/jam/ft2

ρ

= densitas fluida, lb/ft3

Dp

= diameter partikel katalis, ft

ε

= porositas partikel katalis

µ

= viskositas fluida, lb/jam/ft

gc

= faktor konversi, 4,18.108 ft/jam2

b. Menentukan spesifikasi tube yang digunakan
Dalam menetukan diameter tube, Colburn (Smith, P.571) menyatakan hubungan
pengaruh rasio (Dp/Dt) atau perbandingan diameter katalis dengan diameter pipa
dengan koefisien transfer panas pipa berisi katalis dibanding koefsien transfer panas
konveksi pada dinding kosong.
Dp/Dt

0,05

0,1

0,15

0,2

0,25

hw/h

5,5

7,0

7,8

7,5

7,0

Dimana :
Dp/Dt

= rasio diameter katalis per diameter pipa

hw/h

= rasio koefisien transfer panas pipa berisi katalis terhadap
koefisien transfer panas pada pipa kosong

Dari data diatas hw/h terbesar pada 7,8 pada (Dp/Dt) = 0,15
Dt =

=

= 3,3333 cm = 0,0333 m

F-8

Untuk pipa komersial: (Kern, 1983)
NPS

= 1,5 in

ID

= 1,610 in

OD

= 1,90 in

a’

= 2,04 in2

c. Data fisis dan termal
Kondisi campuran gas yang bereaksi di dalam reaktor setiap saat mengalami
perubahan untuk tiap increment panjang reaktor. Persamaan yang digunakan untuk
menghitung kondisi campuran gas tersebut adalah sebagai berikut :
1. Menghitung berat molekul umpan
Berat molekul umpan merupakan berat molekul campuran gas yang dapat
dihitung dengan persamaan :
BM campuran = Σ (Bmi.yi)
dengan :
Bmi

= berat molekul komponen i, kg/kmol

yi

= fraksi mol gas i

Tabel F.3 Berat Molekul Umpan
Komponen Bmi
F3 (kg/jam)

yi

Bmi x yi

Benzene

78,1100

2.116,0787

0,0060

0,4702

Toluene

92,1400

0,4233

0,0000

0,0001

Oksigen

32,0000 109.797,0699

0,7624

24,3959

Nitrogen

28,0000

0,2316

6,4850

29.186,5629

F-9

Total

141.100,1348

1,0000

31,3512

Diperoleh BMcampuran = 31,3512 kg/kmol

2. Menghitung densitas umpan
Campuran gas mengikuti hukum gas ideal

PV  n  R  T
P
n
BMcamp
 BMcamp 
R T
V

 camp 

P
BMcamp
R T

Dengan =
P

= tekanan umpan masuk = 2,5 atm

R

= 0, 0821 atm m3/kmol K

T

= suhu umpan masuk = 643,15 K

Sehingga ρ

=

31,3512 x 2,5
kg/m3
0,082057 x643,15

= 1,4851 kg/m3

3. Viskositas
Menghitung viskositas umpan ( g)
Untuk menghitung viskositas umpan digunakan persamaan yang diperoleh dari
Yaws 1999, yaitu :

 gi  A  BT  CT 2

F-10

Tabel F.4 Tabel Viskositas Umpan
Komponen

BMi

yi

μi

wi

A

B

C

(micropoice)

Benzene

78,1100 0,6853 0,8765

-0,151000 0,257060

-0,000009

161,4628

Toluene

92,1400 0,3115 0,1195

1,787000 0,235660

-0,000009

149,4838

Oksigen

32,0000 0,0032 0,0040

0,000001 0,604780 70,300000

361,61637

Nitrogen

28,0000 0,0000 0,0000

0,000001 0,588230 67,750000 29.079.416,1160

gi

= 1,0765 cp

campuran

= 2,6043 lb/ft.hr

4. Menghitung konduktivitas panas umpan (KG)
KG dihitung menggunakan persamaan dari Yaws, 1999, yaitu :
K G  A  BT  CT 2

KG

= konduktivitas gas, W/m K

A, B, C

= konstanta

T

= suhu umpan, K

KGumpan

= Σ(KG.xi)

Tabel F.5 Tabel Konduktivitas Umpan
K
Komponen

Bm

Yi

wi

A

B

C

Btu/ft2,hr,F

Benzene

78,1100 0,0060 0,0150

-0,151000 0,257060

-0,000009

93,2917

Toluene

92,1400 0,3115 0,0000

1,787000 0,235660

-0,000009

149,4838

Oksigen