LAPORAN TUGAS AKHIR PRARANCANGAN PABRIK FENOL DARI KUMEN HIDROPEROKSIDA DAN KATALIS ASAM SULFAT DENGAN PROSES DEKOMPOSISI KUMEN HIDROPEROKSIDA KAPASITAS 60.000 TON/TAHUN.
LAPORAN TUGAS AKHIR
PRARANCANGAN PABRIK FENOL DARI KUMEN
HIDROPEROKSIDA DAN KATALIS ASAM SULFAT DENGAN
PROSES DEKOMPOSISI KUMEN HIDROPEROKSIDA
KAPASITAS 60.000 TON/TAHUN
Disusun oleh:
MUHAMMAD SYAHAB
NIM. D 500 110 002
Dosen pembimbing:
Tri Widayatno, S.T., M.Sc., Ph.D
Hamid, ST., M.T
PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
2015
ii
iii
INTISARI
Fenol merupakan bahan kimia dalam industri yang masuk dalam kelas
hydrobenzen. Fenol banyak digunakan dalam industri terutama industri resin fenolat,
pembuatan bisfenol-A, industri plastik, dan lain sebagainya. Kebutuhan fenol di
Indonesia cenderung mengalami peningkatan tiap tahunnya. Oleh sebab itu pendirian
pabrik fenol di Indonesia sangat penting untuk mengurangi impor. Pabrik fenol ini
diharapkan dapat memenuhi kebutuhan dalam negeri dan tidak menutup kemungkinan
untuk diekspor.
Proses pembuatan fenol dilakukan dengan dekomposisi kumen hidroperoksida
dengan katalis asam sulfat. Dekomposisi kumen hidroperoksida dijalankan pada reaktor
alir tangki berpengaduk (RATB) dengan kondisi operasi suhu 65oC dan tekanan 2 atm.
Reaksi di dalam reaktor bersifat eksotermis. Produk samping yang utama dari proses ini
adalah aseton. Pemurnian produk dilakukan dengan proses destilasi, sehingga diperoleh
produk dengan kemurnian 99,9%.
Pabrik fenol dirancang dengan kapasitas 60.000 ton/tahun yang beroperasi
selama 330 hari/tahun. Pabrik fenol ini membutuhkan bahan baku kumen hidroperoksida
(CHP) sebanyak 110.001,44 ton/tahun, dan asam sulfat sebanyak 395,00 ton/tahun. Unit
utilitas sebagai penunjang proses produksi membutuhkan air sebanyak 35.914,076 kg/jam
yang diambil dari sungai Cisadene, saturated steam sebanyak 37.347,86 kJ/jam diperoleh
dari boiler dengan bahan bakar solar sebanyak 4,25 liter/jam, kebutuhan listrik sebesar
73,701 kW listrik dipasok dari PLN serta generator set sebagai cadangan, dan kebutuhan
udara tekan sebesar 101,52 m3/jam.
Dari analisis ekonomi, pabrik fenol ini membutuhkan modal tetap (fixed capital)
sebesar Rp. 369.400.804.196,96 dan modal kerja (working capital) sebesar Rp.
775.067.521.406,41. Keuntungan yang diperoleh sebelum pajak sebesar Rp.
230.727.007.195,05 tiap tahun. Keuntungan sesudah pajak sebesar Rp.
161.508.905.036,54 tiap tahun. Hasil analisis kelayakan menyatakan bahwa percent
return on investment (ROI) sebelum pajak sebesar 62,46% dan setelah pajak sebesar
43,73%. Pay out time (POT) sebelum pajak 1,38 tahun sedangkan setelah pajak sebesar
1,86 tahun. Break even point (BEP) sebesar 51,31% kapasitas, dan shut down point (SDP)
sebesar 41,96% kapasitas. Discounted cash flow (DCF) sebesar 38%. Berdasarkan hasil
analisa dengan parameter tersebut, maka pabrik fenol ini layak untuk didirikan di
Indonesia.
Kata kunci : fenol, CHP, RATB
iv
KATA PENGANTAR
Assalamu’alaikum wr.wb
Alhamdulillah puji syukur kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan
rahmat, taufiq dan hidayahnya. Sholawat serta salam semoga tercurahkan kepada
Rosullulloh Muhammad SAW, sehingga penyusun dapat menyelesaikan tugas
akhir dengan judul “Prarancangan Pabrik Fenol dari Kumen Hidroperoksida
dan
Katalis
Asam
Sulfat
dengan
Proses
Dekomposisi
Kumen
Hidroperokisida kapasitas 60.000 ton/tahun” sebagai syarat untuk memperoleh
gelar kesarjanaan Starta 1, Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas
Muhammadiyah Surakarta.
Dalam penyusunan laporan tugas akhir ini penyusun telah menerima
banyak bimbingan, petunjuk dan bantuan yang sangat bermanfaat dari berbagai
pihak. Oleh sebab itu, pada kesempatan ini penyusun mengucapkan terima kasih
yang besar-besarnya kepada:
1. Kepada IBU yang tanpa pernah lelah ataupun berhenti memberikan doa, dukungan,
kasih sayang dan do‟a restu.
2. Bapak Rois Fatoni, S.T., M.Sc., Ph.D, selaku Ketua Jurusan Teknik Kimia UMS.
3. Bapak Tri Widayatno, S.T., M.Sc., Ph.D, selaku Dosen Pembimbing I.
4. Bapak Hamid, S.T., M.T, selaku Dosen Pembimbing II.
5. Segenap dosen, staf, dan karyawan Universitas Muhammadiyah Surakarta.
6. Teman-teman Teknik Kimia UMS angkatan 2011 yang selalu memberikan dukungan
dan fasilitas serta semua pihak yang tudak bisa penyusun sebutkan satu per satu.
Penyusun menyadari bahwa dalam penyusunan laporan tugas akhir ini
masih jauh dari kesempurnaan. Untuk itu kritik dan saran yang membangun selalu
penyusun nantikan demi kesempurnaan karya kecil ini. Akhir kata penyusun
berdo‟a semoga naskah ini dapat bermanfaat bagi pembaca pada umumnya dan
penyusun pada khususnya.
Wassalamu’alaikum wr.wb
Surakarta, 27 Oktober 2015
penyusun
v
SPECIAL THANKS
Bapak Tri Widayatno, S.T., M.Sc., Ph.D dan Hamid, S.T., M.T, terima kasih atas
bimbingannya, terkhusus kepada bapak Tri terima kasih karena dalam kurun
waktu 2 semester telah memberikan support dan motivasinya dalam
menyelesaikan tugas akhir ini. Sekali lagi terima kasih dosen pembimbingku
kalian luar biasa.
Partner Tugas akhirku Wahyu Puji Astuti, berkat dirimu tugas akhir ini dapat
rampung sesuai dengan schedule.
Teman-teman seperjuangan teknik kimia angkatan 2011, bersama kalian waktu
terasa cepat. Pada awalnya kita selalu bareng-bareng sampai saat di mana skala
prioritas dan passion kita beda, mungkin itu yang menjadikan hubungan angkatan
kita di akhir semester ini menjadi kurang harmois, namun hal ini tidak
menjadikan memori selama kurun waktu 9 semester hilang sudah. Semoga
kedepannya setelah lulus hal itu semakin membaik dalam ikatan alumni Teknik
Kimia Universitas Muhammadiyah Surakarta.
Teman – teman di KMTK (Keluarga Mahasiswa Teknik Kima) sebagai bagian
dari pembentuk kepribadaianku, terimakasih telah diberi amanah dan
kepercayaan dalam memimpin KMTK selama satu periode.
Semua orang yang berjasa dalam hidupku, membentuk pola pikirku, dan
kepribadianku aku ucapkan terima kasih.
vi
MOTTO
Sesungguhnya Allah tidak akan mengubah nasib suatu kaum, sehingga
mereka mengubah nasib yang ada pada diri mereka sendiri (QS: AlMuadalah: 11).
Tak kan seorang mencapai bentuk kesempurnaannya tanpa bantuan sahabat
(Mario Teguh).
Hidup adalah soal keberanian menghadapi yang tanda Tanya. Tanpa kita bisa
mengerti, tanpa kita bisa menawar. Terimalah, dan hadapilah (Soe Hok Gie).
Hidup harus punya tujuan. Kita harus tau ke mana kita melangkah untuk apa
kita
melangkah
dan
bagaimana
vii
kita
melangkah
(Syahab).
PERSEMBAHAN
“Perjuangan merupakan pengalaman berharga yang dapat menjadikan kita
manusia yang berkualitas.”
Karya sederhana ini khusus ku persembahan untuk:
Agamaku, sebagai “Rohmatan lil „alamin” sehingga aku memiliki kekuatan untuk
tegar menapakkan langkah kaki perjuangan.
Ibu, terima kasih karena engkau tetap tegar dan semangat dalam mendidik dan
membersarkan anakmu ini tanpa berhenti memberikan dukungan, kasih sayang,
dan do‟a restu. Terima kasih ibu.
Semoga karya ini bisa menjadi awal dari segala harapan yang ingin terwujud,
Amin
viii
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ..............................................................................
i
HALAMAN PENGESAHAN ................................................................
ii
HALAMAN KEASLIAN .......................................................................
iii
INTISARI ...............................................................................................
iv
KATA PENGANTAR ............................................................................
v
SPECIAL THANKS ..............................................................................
vi
MOTTO ..................................................................................................
vii
PERSEMBAHAN ...................................................................................
viii
DAFTAR ISI ...........................................................................................
ix
DAFTAR LAMBANG ...........................................................................
xii
DAFTAR TABEL ..................................................................................
xiii
DAFTAR GAMBAR ..............................................................................
xv
BAB I PENDAHULUAN ........................................................................
1
1.1 Latar Belakang Pendirian Pabrik ..................................................
1
1.2 Kapasitas Pabrik .............................................................................
2
1.2.1 Kebutuhan Impor Fenol ........................................................
2
1.3 Lokasi Pabrik ................................................................................
4
1.3.1 Ketersediaan Bahan Baku .....................................................
4
1.3.2 Pemasaran Produk .................................................................
4
1.3.3 Sarana Transportasi ...............................................................
5
1.3.4 Utilitas ...................................................................................
5
1.3.5 Tenaga Kerja .........................................................................
5
1.4 Tinjauan Pustaka ...........................................................................
5
1.4.1 Proses Pembuatan Fenol ........................................................
6
1.4.2 Pemilihan Produk ..................................................................
8
1.4.3 Kegunaan Produk ..................................................................
8
1.4.4 Sifat Fisika dan Kimia Bahan Baku serta Produk .................
9
ix
1.4.4. Tinjauan Proses Secara Umum ............................................
12
BAB II DESKRIPSI PROSES ..............................................................
13
2.1 Spesifikasi Bahan Baku, Bahan Pendukung dan Produk ..............
13
2.1.1 Spesifikasi Bahan Baku ........................................................
13
2.1.2 Spesifikasi Bahan Pendukung ...............................................
13
2.1.3 Spesifikasi Produk .................................................................
14
2.2 Konsep Proses ...............................................................................
14
2.2.1 Dasar Reaksi ..........................................................................
14
2.2.2 Kondisi Operasi .....................................................................
16
2.2.3 Tinjauan Kinetika ..................................................................
16
2.2.4 Tinjauan Termodinamika ......................................................
17
2.3. Tahapan Proses .............................................................................
18
2.3.1. Persiapan Bahan Baku .........................................................
18
2.3.2. Tahap Reaksi ........................................................................
19
2.3.3. Tahap Pemisahan dan Pemurnian ........................................
19
2.4. Neraca Massa dan Neraca Panas ..................................................
20
2.4.1. Neraca Massa .......................................................................
20
2.4.2. Neraca Panas ........................................................................
22
2.5. Tata Letak Pabrik dan Peralatan ..................................................
28
2.5.1. Tata Letak Pabrik .................................................................
28
2.5.2. Tata Letak Peralatan .............................................................
32
BAB III SPESIFIKASI PERALATAN PROSES ...............................
35
3.1 Accumulator (ACC) ......................................................................
35
3.2 Condensor (CD) ............................................................................
37
3.3 Heat Exchager ...............................................................................
42
3.4 Menara Destilasi ............................................................................
47
3.5 Pompa ............................................................................................
53
3.6 Reaktor ..........................................................................................
67
x
3.7 Tangki Penyimpanan .....................................................................
68
BAB IV UNIT UTILITAS DAN LABORATORIUM ........................
74
4.1 Unit Utilitas ....................................................................................
74
4.1.1 Unit Penyediaan dan Pengolahan Air ...................................
75
4.1.2 Unit Penyediaan Steam .........................................................
91
4.1.3 Unit Penyediaan Listrik .........................................................
92
4.1.4 Unit Penyediaan Bahan Bakar ..............................................
95
4.1.5 Unit Penyediaan Udara Tekan ..............................................
96
4.1.6 Unit Pengolahan Limbah .......................................................
97
4.2 Laboratorium .................................................................................
102
4.2.1 Program Kerja Laboratorium ................................................
102
4.2.2 Penanganan Sampel ..............................................................
103
4.2.3 Prosedur Analisa ...................................................................
104
4.2.4. Metode Analisa ....................................................................
104
4.2.5. Alat-alat Laboratorium .........................................................
104
BAB V MANAJEMEN PERUSAHAAN .............................................
106
5.1. Bentuk Perusahaan .......................................................................
106
5.2. Struktur Organisasi Perusahaan ...................................................
107
5.3. Tugas dan Wewenang ..................................................................
111
5.3.1. Pemegang Saham .................................................................
111
5.3.2. Dewan Komisaris .................................................................
111
5.3.3. Dewan Direksi ......................................................................
111
5.4. Pembagian Jam Kerja Karyawan .................................................
119
5.5. Penentuan Jumlah Karyawan Proses ............................................
121
5.6. Sistem kepegawaian dan Sistem Upah .........................................
122
5.7. Penggolongan Jabatan, Jumlah Karyawan dan Gaji ....................
122
5.8. Kesejahteraan Sosial Karyawan ...................................................
124
5.9. Kesehatan dan Keselamatan Kerja ...............................................
126
xi
5.10. Manajemen Produksi ..................................................................
128
5.10.1. Perencanaan Produksi ........................................................
128
5.10.2. Pengendalian Produksi .......................................................
129
BAB VI ANALISA EKONOMI ............................................................
131
6.1. Capital Invesment ........................................................................
134
6.2. Manufacturing Cost (MC) ...........................................................
134
6.3. General Expenses (GE) ................................................................
135
6.4. Analisis Kelayakan .......................................................................
135
6.4.1. Percent Return on Investment (ROI) ....................................
135
6.4.2. Pay out Time (POT) .............................................................
135
6.4.3. Break Even Point (BEP) ......................................................
136
6.4.4. Shut Down Point (SDP) .......................................................
136
BAB VII KESIMPULAN ......................................................................
143
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
xii
DAFTAR LAMBANG
Δ
= Delat
in
= Inchi
α
= Alpha
ft
= Foot
µ
= Viskositas
Hp
= Horse power
ρ
= Massa jenis
Q
= Kapasitas panas
λ
= Lamda
Kw
= Kilo watt
ϴ
= Teta
Kg
= Kilo gram
Phi = 3,14
Kkal
= Kilo kalori
Sg
= Spesific gravity
Rpm
= Rotasi per menit
Hfo
= Panas pembentukan
gmol = Gram mol
Gfo
= Energi gibbs
kmol = Kilo mol
Cp
= Kapasitas panas
Lt
= Liter
k
= Konstanta kecepatan reaksi
o
= Drajat Celcius
T
= Suhu
atm
= Atmosfir
R
= Tetapan gas umum
ID
= Diameter dalam
K
= Konstanta kesetimbangan
OD
= Diameter luar
E
= Energi aktivasi
%
= Persen
m
= Meter
C
xiii
DAFTAR TABEL
Tabel 1. 1. Data Impor Negara Indonesia terhadap Fenol ........................
2
Tabel 1. 2. Data Pabrik Fenol di Dunia .....................................................
3
Tabel 2. 1. Harga ∆Hof untuk beberapa komponen ..................................
17
Tabel 2. 2. Harga ∆Go untuk beberapa komponen ....................................
18
Tabel 2. 3. Neraca Massa Reaktor ............................................................
20
Tabel 2. 4. Neraca Massa di Menara Destilasi (D-01) ..............................
21
Tabel 2. 5. Neraca Massa di Menara Destilasi (D-02) ..............................
21
Tabel 2. 6. Neraca Massa di Menara Destilasi (D-03) ..............................
21
Tabel 2. 7. Neraca Massa di Menara Destilasi (D-04) ..............................
22
Tabel 2. 8. Neraca Massa di Menara Destilasi (D-05) ..............................
22
Tabel 2. 9. Neraca Panas di Reaktor (R) ...................................................
22
Tabel 2. 10. Neraca Panas di Menara Destilasi (D-01) .............................
23
Tabel 2. 11. Neraca Panas di Menara Destilasi (D-02) .............................
24
Tabel 2. 12. Neraca Panas di Menara Destilasi (D-03) .............................
24
Tabel 2. 13. Neraca Panas di Menara Destilasi (D-04) .............................
25
Tabel 2. 14. Neraca Panas di Menara Destilasi (D-05) .............................
25
Tabel 2. 15. Perincian Luas Bangunan Pabrik ..........................................
30
Tabel 4. 1. Daftar Kebutuhan Air Pendingin ............................................
90
Tabel 4. 2. Daftar Kebutuhan Steam ........................................................
90
Tabel 4. 3. Daftar Kebutuhan Air Sanitasi ................................................
91
Tabel 4. 4. Konsumsi Listrik untuk Keperluan Proses..............................
93
Tabel 4. 5. Konsumsi Listrik untuk Unit Pendukung Proses (Utilitas).....
93
Tabel 5. 1. Jadwal Pembagian Kerja Karyawan Shift ...............................
121
Tabel 5. 2. Penggolongan Jabatan, Jumlah Karyawan dan Gaji ...............
123
Tabel 6. 1. Indeks Harga pada Tahun 2007 – 2019 .................................
132
xiv
Tabel 6. 2. Total Fixed Capital Investment ...............................................
137
Tabel 6. 3. Working Capital ......................................................................
137
Tabel 6. 4. Manufacturing Cost ................................................................
137
Tabel 6. 5. General Expenses ....................................................................
138
Tabel 6. 6. Fixed Cost ...............................................................................
140
Tabel 6. 7. Variable Cost ..........................................................................
140
Tabel 6. 8. Regulated Cost ........................................................................
141
xv
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1. 1. Grafik Impor Fenol .............................................................
3
Gambar 1. 2. Dekomposisi Kumen Hidroperoksida ................................
12
Gambar 2. 1. Dekomposisi Kumen Hidroperoksida ................................
15
Gambar 2. 2. Diagram Alir Kualitatif ......................................................
26
Gambar 2. 3. Diagram Alir Kuantitatif ....................................................
27
Gambar 2. 4. Layout Bangunan Pabrik ....................................................
31
Gambar 2. 5. Tata Letak Peralatan Proses ...............................................
34
Gambar 4. 1. Blok Diagram Pengolahan Air ...........................................
100
Gambar 4. 2. Blok Diagram Pengolahan Limbah Pabrik Fenol ..............
101
Gambar 5. 1. Struktur Organisai Perusahaan ...........................................
110
Gambar 6. 1. Grafik Hubungan antara Tahun dengan Cost Index ...........
133
Gambar 6. 2. Hubungan antara Kapasitas Produksi Pertahun
Dengan Keuntungan Pertahun ..................................................................
xvi
142
PRARANCANGAN PABRIK FENOL DARI KUMEN
HIDROPEROKSIDA DAN KATALIS ASAM SULFAT DENGAN
PROSES DEKOMPOSISI KUMEN HIDROPEROKSIDA
KAPASITAS 60.000 TON/TAHUN
Disusun oleh:
MUHAMMAD SYAHAB
NIM. D 500 110 002
Dosen pembimbing:
Tri Widayatno, S.T., M.Sc., Ph.D
Hamid, ST., M.T
PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
2015
ii
iii
INTISARI
Fenol merupakan bahan kimia dalam industri yang masuk dalam kelas
hydrobenzen. Fenol banyak digunakan dalam industri terutama industri resin fenolat,
pembuatan bisfenol-A, industri plastik, dan lain sebagainya. Kebutuhan fenol di
Indonesia cenderung mengalami peningkatan tiap tahunnya. Oleh sebab itu pendirian
pabrik fenol di Indonesia sangat penting untuk mengurangi impor. Pabrik fenol ini
diharapkan dapat memenuhi kebutuhan dalam negeri dan tidak menutup kemungkinan
untuk diekspor.
Proses pembuatan fenol dilakukan dengan dekomposisi kumen hidroperoksida
dengan katalis asam sulfat. Dekomposisi kumen hidroperoksida dijalankan pada reaktor
alir tangki berpengaduk (RATB) dengan kondisi operasi suhu 65oC dan tekanan 2 atm.
Reaksi di dalam reaktor bersifat eksotermis. Produk samping yang utama dari proses ini
adalah aseton. Pemurnian produk dilakukan dengan proses destilasi, sehingga diperoleh
produk dengan kemurnian 99,9%.
Pabrik fenol dirancang dengan kapasitas 60.000 ton/tahun yang beroperasi
selama 330 hari/tahun. Pabrik fenol ini membutuhkan bahan baku kumen hidroperoksida
(CHP) sebanyak 110.001,44 ton/tahun, dan asam sulfat sebanyak 395,00 ton/tahun. Unit
utilitas sebagai penunjang proses produksi membutuhkan air sebanyak 35.914,076 kg/jam
yang diambil dari sungai Cisadene, saturated steam sebanyak 37.347,86 kJ/jam diperoleh
dari boiler dengan bahan bakar solar sebanyak 4,25 liter/jam, kebutuhan listrik sebesar
73,701 kW listrik dipasok dari PLN serta generator set sebagai cadangan, dan kebutuhan
udara tekan sebesar 101,52 m3/jam.
Dari analisis ekonomi, pabrik fenol ini membutuhkan modal tetap (fixed capital)
sebesar Rp. 369.400.804.196,96 dan modal kerja (working capital) sebesar Rp.
775.067.521.406,41. Keuntungan yang diperoleh sebelum pajak sebesar Rp.
230.727.007.195,05 tiap tahun. Keuntungan sesudah pajak sebesar Rp.
161.508.905.036,54 tiap tahun. Hasil analisis kelayakan menyatakan bahwa percent
return on investment (ROI) sebelum pajak sebesar 62,46% dan setelah pajak sebesar
43,73%. Pay out time (POT) sebelum pajak 1,38 tahun sedangkan setelah pajak sebesar
1,86 tahun. Break even point (BEP) sebesar 51,31% kapasitas, dan shut down point (SDP)
sebesar 41,96% kapasitas. Discounted cash flow (DCF) sebesar 38%. Berdasarkan hasil
analisa dengan parameter tersebut, maka pabrik fenol ini layak untuk didirikan di
Indonesia.
Kata kunci : fenol, CHP, RATB
iv
KATA PENGANTAR
Assalamu’alaikum wr.wb
Alhamdulillah puji syukur kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan
rahmat, taufiq dan hidayahnya. Sholawat serta salam semoga tercurahkan kepada
Rosullulloh Muhammad SAW, sehingga penyusun dapat menyelesaikan tugas
akhir dengan judul “Prarancangan Pabrik Fenol dari Kumen Hidroperoksida
dan
Katalis
Asam
Sulfat
dengan
Proses
Dekomposisi
Kumen
Hidroperokisida kapasitas 60.000 ton/tahun” sebagai syarat untuk memperoleh
gelar kesarjanaan Starta 1, Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas
Muhammadiyah Surakarta.
Dalam penyusunan laporan tugas akhir ini penyusun telah menerima
banyak bimbingan, petunjuk dan bantuan yang sangat bermanfaat dari berbagai
pihak. Oleh sebab itu, pada kesempatan ini penyusun mengucapkan terima kasih
yang besar-besarnya kepada:
1. Kepada IBU yang tanpa pernah lelah ataupun berhenti memberikan doa, dukungan,
kasih sayang dan do‟a restu.
2. Bapak Rois Fatoni, S.T., M.Sc., Ph.D, selaku Ketua Jurusan Teknik Kimia UMS.
3. Bapak Tri Widayatno, S.T., M.Sc., Ph.D, selaku Dosen Pembimbing I.
4. Bapak Hamid, S.T., M.T, selaku Dosen Pembimbing II.
5. Segenap dosen, staf, dan karyawan Universitas Muhammadiyah Surakarta.
6. Teman-teman Teknik Kimia UMS angkatan 2011 yang selalu memberikan dukungan
dan fasilitas serta semua pihak yang tudak bisa penyusun sebutkan satu per satu.
Penyusun menyadari bahwa dalam penyusunan laporan tugas akhir ini
masih jauh dari kesempurnaan. Untuk itu kritik dan saran yang membangun selalu
penyusun nantikan demi kesempurnaan karya kecil ini. Akhir kata penyusun
berdo‟a semoga naskah ini dapat bermanfaat bagi pembaca pada umumnya dan
penyusun pada khususnya.
Wassalamu’alaikum wr.wb
Surakarta, 27 Oktober 2015
penyusun
v
SPECIAL THANKS
Bapak Tri Widayatno, S.T., M.Sc., Ph.D dan Hamid, S.T., M.T, terima kasih atas
bimbingannya, terkhusus kepada bapak Tri terima kasih karena dalam kurun
waktu 2 semester telah memberikan support dan motivasinya dalam
menyelesaikan tugas akhir ini. Sekali lagi terima kasih dosen pembimbingku
kalian luar biasa.
Partner Tugas akhirku Wahyu Puji Astuti, berkat dirimu tugas akhir ini dapat
rampung sesuai dengan schedule.
Teman-teman seperjuangan teknik kimia angkatan 2011, bersama kalian waktu
terasa cepat. Pada awalnya kita selalu bareng-bareng sampai saat di mana skala
prioritas dan passion kita beda, mungkin itu yang menjadikan hubungan angkatan
kita di akhir semester ini menjadi kurang harmois, namun hal ini tidak
menjadikan memori selama kurun waktu 9 semester hilang sudah. Semoga
kedepannya setelah lulus hal itu semakin membaik dalam ikatan alumni Teknik
Kimia Universitas Muhammadiyah Surakarta.
Teman – teman di KMTK (Keluarga Mahasiswa Teknik Kima) sebagai bagian
dari pembentuk kepribadaianku, terimakasih telah diberi amanah dan
kepercayaan dalam memimpin KMTK selama satu periode.
Semua orang yang berjasa dalam hidupku, membentuk pola pikirku, dan
kepribadianku aku ucapkan terima kasih.
vi
MOTTO
Sesungguhnya Allah tidak akan mengubah nasib suatu kaum, sehingga
mereka mengubah nasib yang ada pada diri mereka sendiri (QS: AlMuadalah: 11).
Tak kan seorang mencapai bentuk kesempurnaannya tanpa bantuan sahabat
(Mario Teguh).
Hidup adalah soal keberanian menghadapi yang tanda Tanya. Tanpa kita bisa
mengerti, tanpa kita bisa menawar. Terimalah, dan hadapilah (Soe Hok Gie).
Hidup harus punya tujuan. Kita harus tau ke mana kita melangkah untuk apa
kita
melangkah
dan
bagaimana
vii
kita
melangkah
(Syahab).
PERSEMBAHAN
“Perjuangan merupakan pengalaman berharga yang dapat menjadikan kita
manusia yang berkualitas.”
Karya sederhana ini khusus ku persembahan untuk:
Agamaku, sebagai “Rohmatan lil „alamin” sehingga aku memiliki kekuatan untuk
tegar menapakkan langkah kaki perjuangan.
Ibu, terima kasih karena engkau tetap tegar dan semangat dalam mendidik dan
membersarkan anakmu ini tanpa berhenti memberikan dukungan, kasih sayang,
dan do‟a restu. Terima kasih ibu.
Semoga karya ini bisa menjadi awal dari segala harapan yang ingin terwujud,
Amin
viii
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ..............................................................................
i
HALAMAN PENGESAHAN ................................................................
ii
HALAMAN KEASLIAN .......................................................................
iii
INTISARI ...............................................................................................
iv
KATA PENGANTAR ............................................................................
v
SPECIAL THANKS ..............................................................................
vi
MOTTO ..................................................................................................
vii
PERSEMBAHAN ...................................................................................
viii
DAFTAR ISI ...........................................................................................
ix
DAFTAR LAMBANG ...........................................................................
xii
DAFTAR TABEL ..................................................................................
xiii
DAFTAR GAMBAR ..............................................................................
xv
BAB I PENDAHULUAN ........................................................................
1
1.1 Latar Belakang Pendirian Pabrik ..................................................
1
1.2 Kapasitas Pabrik .............................................................................
2
1.2.1 Kebutuhan Impor Fenol ........................................................
2
1.3 Lokasi Pabrik ................................................................................
4
1.3.1 Ketersediaan Bahan Baku .....................................................
4
1.3.2 Pemasaran Produk .................................................................
4
1.3.3 Sarana Transportasi ...............................................................
5
1.3.4 Utilitas ...................................................................................
5
1.3.5 Tenaga Kerja .........................................................................
5
1.4 Tinjauan Pustaka ...........................................................................
5
1.4.1 Proses Pembuatan Fenol ........................................................
6
1.4.2 Pemilihan Produk ..................................................................
8
1.4.3 Kegunaan Produk ..................................................................
8
1.4.4 Sifat Fisika dan Kimia Bahan Baku serta Produk .................
9
ix
1.4.4. Tinjauan Proses Secara Umum ............................................
12
BAB II DESKRIPSI PROSES ..............................................................
13
2.1 Spesifikasi Bahan Baku, Bahan Pendukung dan Produk ..............
13
2.1.1 Spesifikasi Bahan Baku ........................................................
13
2.1.2 Spesifikasi Bahan Pendukung ...............................................
13
2.1.3 Spesifikasi Produk .................................................................
14
2.2 Konsep Proses ...............................................................................
14
2.2.1 Dasar Reaksi ..........................................................................
14
2.2.2 Kondisi Operasi .....................................................................
16
2.2.3 Tinjauan Kinetika ..................................................................
16
2.2.4 Tinjauan Termodinamika ......................................................
17
2.3. Tahapan Proses .............................................................................
18
2.3.1. Persiapan Bahan Baku .........................................................
18
2.3.2. Tahap Reaksi ........................................................................
19
2.3.3. Tahap Pemisahan dan Pemurnian ........................................
19
2.4. Neraca Massa dan Neraca Panas ..................................................
20
2.4.1. Neraca Massa .......................................................................
20
2.4.2. Neraca Panas ........................................................................
22
2.5. Tata Letak Pabrik dan Peralatan ..................................................
28
2.5.1. Tata Letak Pabrik .................................................................
28
2.5.2. Tata Letak Peralatan .............................................................
32
BAB III SPESIFIKASI PERALATAN PROSES ...............................
35
3.1 Accumulator (ACC) ......................................................................
35
3.2 Condensor (CD) ............................................................................
37
3.3 Heat Exchager ...............................................................................
42
3.4 Menara Destilasi ............................................................................
47
3.5 Pompa ............................................................................................
53
3.6 Reaktor ..........................................................................................
67
x
3.7 Tangki Penyimpanan .....................................................................
68
BAB IV UNIT UTILITAS DAN LABORATORIUM ........................
74
4.1 Unit Utilitas ....................................................................................
74
4.1.1 Unit Penyediaan dan Pengolahan Air ...................................
75
4.1.2 Unit Penyediaan Steam .........................................................
91
4.1.3 Unit Penyediaan Listrik .........................................................
92
4.1.4 Unit Penyediaan Bahan Bakar ..............................................
95
4.1.5 Unit Penyediaan Udara Tekan ..............................................
96
4.1.6 Unit Pengolahan Limbah .......................................................
97
4.2 Laboratorium .................................................................................
102
4.2.1 Program Kerja Laboratorium ................................................
102
4.2.2 Penanganan Sampel ..............................................................
103
4.2.3 Prosedur Analisa ...................................................................
104
4.2.4. Metode Analisa ....................................................................
104
4.2.5. Alat-alat Laboratorium .........................................................
104
BAB V MANAJEMEN PERUSAHAAN .............................................
106
5.1. Bentuk Perusahaan .......................................................................
106
5.2. Struktur Organisasi Perusahaan ...................................................
107
5.3. Tugas dan Wewenang ..................................................................
111
5.3.1. Pemegang Saham .................................................................
111
5.3.2. Dewan Komisaris .................................................................
111
5.3.3. Dewan Direksi ......................................................................
111
5.4. Pembagian Jam Kerja Karyawan .................................................
119
5.5. Penentuan Jumlah Karyawan Proses ............................................
121
5.6. Sistem kepegawaian dan Sistem Upah .........................................
122
5.7. Penggolongan Jabatan, Jumlah Karyawan dan Gaji ....................
122
5.8. Kesejahteraan Sosial Karyawan ...................................................
124
5.9. Kesehatan dan Keselamatan Kerja ...............................................
126
xi
5.10. Manajemen Produksi ..................................................................
128
5.10.1. Perencanaan Produksi ........................................................
128
5.10.2. Pengendalian Produksi .......................................................
129
BAB VI ANALISA EKONOMI ............................................................
131
6.1. Capital Invesment ........................................................................
134
6.2. Manufacturing Cost (MC) ...........................................................
134
6.3. General Expenses (GE) ................................................................
135
6.4. Analisis Kelayakan .......................................................................
135
6.4.1. Percent Return on Investment (ROI) ....................................
135
6.4.2. Pay out Time (POT) .............................................................
135
6.4.3. Break Even Point (BEP) ......................................................
136
6.4.4. Shut Down Point (SDP) .......................................................
136
BAB VII KESIMPULAN ......................................................................
143
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
xii
DAFTAR LAMBANG
Δ
= Delat
in
= Inchi
α
= Alpha
ft
= Foot
µ
= Viskositas
Hp
= Horse power
ρ
= Massa jenis
Q
= Kapasitas panas
λ
= Lamda
Kw
= Kilo watt
ϴ
= Teta
Kg
= Kilo gram
Phi = 3,14
Kkal
= Kilo kalori
Sg
= Spesific gravity
Rpm
= Rotasi per menit
Hfo
= Panas pembentukan
gmol = Gram mol
Gfo
= Energi gibbs
kmol = Kilo mol
Cp
= Kapasitas panas
Lt
= Liter
k
= Konstanta kecepatan reaksi
o
= Drajat Celcius
T
= Suhu
atm
= Atmosfir
R
= Tetapan gas umum
ID
= Diameter dalam
K
= Konstanta kesetimbangan
OD
= Diameter luar
E
= Energi aktivasi
%
= Persen
m
= Meter
C
xiii
DAFTAR TABEL
Tabel 1. 1. Data Impor Negara Indonesia terhadap Fenol ........................
2
Tabel 1. 2. Data Pabrik Fenol di Dunia .....................................................
3
Tabel 2. 1. Harga ∆Hof untuk beberapa komponen ..................................
17
Tabel 2. 2. Harga ∆Go untuk beberapa komponen ....................................
18
Tabel 2. 3. Neraca Massa Reaktor ............................................................
20
Tabel 2. 4. Neraca Massa di Menara Destilasi (D-01) ..............................
21
Tabel 2. 5. Neraca Massa di Menara Destilasi (D-02) ..............................
21
Tabel 2. 6. Neraca Massa di Menara Destilasi (D-03) ..............................
21
Tabel 2. 7. Neraca Massa di Menara Destilasi (D-04) ..............................
22
Tabel 2. 8. Neraca Massa di Menara Destilasi (D-05) ..............................
22
Tabel 2. 9. Neraca Panas di Reaktor (R) ...................................................
22
Tabel 2. 10. Neraca Panas di Menara Destilasi (D-01) .............................
23
Tabel 2. 11. Neraca Panas di Menara Destilasi (D-02) .............................
24
Tabel 2. 12. Neraca Panas di Menara Destilasi (D-03) .............................
24
Tabel 2. 13. Neraca Panas di Menara Destilasi (D-04) .............................
25
Tabel 2. 14. Neraca Panas di Menara Destilasi (D-05) .............................
25
Tabel 2. 15. Perincian Luas Bangunan Pabrik ..........................................
30
Tabel 4. 1. Daftar Kebutuhan Air Pendingin ............................................
90
Tabel 4. 2. Daftar Kebutuhan Steam ........................................................
90
Tabel 4. 3. Daftar Kebutuhan Air Sanitasi ................................................
91
Tabel 4. 4. Konsumsi Listrik untuk Keperluan Proses..............................
93
Tabel 4. 5. Konsumsi Listrik untuk Unit Pendukung Proses (Utilitas).....
93
Tabel 5. 1. Jadwal Pembagian Kerja Karyawan Shift ...............................
121
Tabel 5. 2. Penggolongan Jabatan, Jumlah Karyawan dan Gaji ...............
123
Tabel 6. 1. Indeks Harga pada Tahun 2007 – 2019 .................................
132
xiv
Tabel 6. 2. Total Fixed Capital Investment ...............................................
137
Tabel 6. 3. Working Capital ......................................................................
137
Tabel 6. 4. Manufacturing Cost ................................................................
137
Tabel 6. 5. General Expenses ....................................................................
138
Tabel 6. 6. Fixed Cost ...............................................................................
140
Tabel 6. 7. Variable Cost ..........................................................................
140
Tabel 6. 8. Regulated Cost ........................................................................
141
xv
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1. 1. Grafik Impor Fenol .............................................................
3
Gambar 1. 2. Dekomposisi Kumen Hidroperoksida ................................
12
Gambar 2. 1. Dekomposisi Kumen Hidroperoksida ................................
15
Gambar 2. 2. Diagram Alir Kualitatif ......................................................
26
Gambar 2. 3. Diagram Alir Kuantitatif ....................................................
27
Gambar 2. 4. Layout Bangunan Pabrik ....................................................
31
Gambar 2. 5. Tata Letak Peralatan Proses ...............................................
34
Gambar 4. 1. Blok Diagram Pengolahan Air ...........................................
100
Gambar 4. 2. Blok Diagram Pengolahan Limbah Pabrik Fenol ..............
101
Gambar 5. 1. Struktur Organisai Perusahaan ...........................................
110
Gambar 6. 1. Grafik Hubungan antara Tahun dengan Cost Index ...........
133
Gambar 6. 2. Hubungan antara Kapasitas Produksi Pertahun
Dengan Keuntungan Pertahun ..................................................................
xvi
142