TUGAS AKHIR PRARANCANGAN PABRIK SIKLOHEKSANA DENGAN PROSES HIDROGENASI BENZENA KAPASITAS 26.000 TON PER TAHUN.

TUGAS AKHIR
PRARANCANGAN PABRIK SIKLOHEKSANA
DENGAN PROSES HIDROGENASI BENZENA
KAPASITAS 26.000 TON PER TAHUN

Disusun Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh
Gelar Kesarjanaan Strata I Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta

Oleh :
MEYLINA AYU KARTIKAWATI
D 500 050 008

Dosen Pembimbing :
M. MUJIBURROHMAN, S.T., M.T., Ph.D.
Ir. H. HARYANTO, AR, M.S.

JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
SURAKARTA
2011


UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
FAKULTAS TEKNIK
JURUSAN TEKNIK KIMIA

NAMA

: Meylina Ayu Kartikawati

NIM

: D 500 050 008

JUDUL TPP

: Prarancangan Pabrik Sikloheksana
dengan Proses Hidrogenasi Benzena Kapasitas
26.000 Ton Per Tahun.

Dosen Pembimbing : 1. M. Mujiburrohman, S.T., M.T., Ph.D.

2. Ir. H. Haryanto, M.S.

Surakarta,

Agustus 2011

Menyetujui :

Dosen pembimbing I

Dosen pembimbing II

M. Mujiburrohman, S.T., M.T, Ph.D.
NIK : 794

Ir. H. Haryanto, M.S.
NIP : 196307051990031002

Dekan Teknik


Ketua Jurusan

Ir. Agus Riyanto, M.T.
NIK : 483

Ir. H. Haryanto, M.S.
NIP : 196307051990031002

ii

INTISARI
Perancangan pabrik sikloheksana dengan luas area sebesar 10.000 m2
direncanakan dibangun pada tahun 2014 di kawasan industri Jababeka Cikarang,
propinsi Jawa Barat yang berdekatan dengan PT Air Product dan PT Pertamina
sebagai penyedia bahan baku utama. Pabrik ini beroperasi dengan kapasitas
26.000 ton/tahun, dengan pertimbangan untuk memenuhi kebutuhan dalam negeri
maupun luar negeri. Bahan baku yang dipakai adalah benzena sebanyak
24.307,161 ton/tahun dan hidrogen sebanyak 2.541,644 ton/tahun dengan
menggunakan nikel sebagai katalisnya. Reaksi berlangsung secara eksotermis,
non-isothermal, non-adiabatis dengan menggunakan reaktor fixed bed mutitube

dengan kondisi tekanan operasi berkisar 26 atm dan suhu 150-200oC.
Untuk menunjang proses produksi, diperlukan utilitas meliputi: kebutuhan
air pendingin: 56.101,098 kg/jam, kebutuhan air untuk perkantoran dan pabrik:
1.339,549 kg/jam, kebutuhan air untuk pembangkit steam: 743,969 kg/jam,
air make up boiler : 111,595 kg/jam, air make up pendingin: 8.415,164 kg/jam.
Konsumsi listrik untuk keperluan proses: 63,700 Hp. Listrik untuk penerangan
dan AC: 20 kW. Listrik untuk laboratorium dan instrumentasi: 15 kW. Kebutuhan
listrik keseluruhan: 168,375 kW. Pabrik sikloheksana ini berbentuk Perseroan
Terbatas (PT) dengan sistem organisasi line dan staff. Dengan jumlah karyawan
107 orang dimana sistem kerja karyawan bedasarkan pembagian menurut jam
kerja yang terdiri dari karyawan shift dan non-shift.
Dari analisis ekonomi yang dilakukan terhadap pabrik ini dengan
modal tetap Rp 51.229.201.984,922 dan modal kerja Rp 43.806.608.996,348.
Dari analisis ekonomi terhadap pabrik ini menunjukkan keuntungan sebelum
pajak Rp 25.943.982.537,617 pertahun setelah dipotong pajak 30% keuntungan
mencapai Rp 18.160.787.776,332 pertahun. Return on investment (ROI) sebelum
pajak 50,64% dan setelah pajak 35,45%. Pay out time (POT) sebelum pajak
adalah 1,65 tahun dan setelah pajak 2,20 tahun. Break even point (BEP)
sebesar 40,00% dan Shut down point (SDP) sebesar 24,82%. Dari data analisis
kelayakan diatas disimpulkan, pabrik ini menguntungkan dan layak didirikan.


iii

KATA PENGANTAR

Assalamu’alaikum Wr. Wb.
Alhamdulillah, puji syukur kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan
rahmat dan hidayah-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini
yang merupakan syarat jenjang studi Strata–1 untuk mendapatkan gelar Sarjana
Teknik, Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah
Surakarta.

Adapun

Sikloheksana

Tugas

dengan


Akhir

ini

Proses

berjudul

“Prarancangan

Hidrogenasi

Benzena

Pabrik

Kapasitas

26.000 Ton/Tahun”.
Dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini, banyak sekali kesulitan dan

hambatan yang terjadi. Namun, berkat bantuan beberapa pihak, akhirnya
Tugas Akhir ini dapat terselesaikan. Untuk itu, pada kesempatan ini tak lupa
penulis ingin mengucapkan terima kasih, terutama kepada:
1.

Bapak Ir. H. Haryanto AR, M.S. selaku Ketua Jurusan Teknik kimia,
Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah Surakarta,

2.

Ibu Akida Mulyaningtyas, S.T., M.Sc. selaku Koordinator Tugas Akhir,

3.

Bapak M. Mujiburrohman, S.T., M.T., Ph.D. selaku pembimbing I, yang
dengan kesabarannya telah memberikan bimbingan kepada penulis hingga
terselesainya Tugas Akhir ini,

4.


Bapak Ir. H. Haryanto AR, M.S. selaku pembimbing II, yang telah
memberikan bimbingan dan nasehat hingga selesainya Tugas Akhir ini,

5.

Bapak dan Ibu dosen Jurusan Teknik Kimia atas ilmu dan bimbingannya
selama kuliah,

6.

Mas Amanuni yang banyak membantu kelancaran administrasi,

7.

Bapak dan Ibu serta Kakak dan Adikku terima kasih selalu atas doa, bantuan
dan dukungannya selama ini,

8.

Teman-teman Teknik Kimia, Universitas Muhammadiyah Surakarta, terima

kasih atas kerja samanya,

iv

9.

Serta semua yang telah membantu penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir
ini yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu.
Penulis menyadari masih banyak kekurangan dalam Tugas Akhir ini.

Untuk itu saran dan kritik yang membangun dari pembaca sangat penulis
harapkan. Semoga laporan Tugas Akhir ini bermanfaat.
Wassalamu’alaikum Wr. Wb.

Surakarta,

Agustus 2011

Penulis


v

DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL .......................................................................................

i

HALAMAN PENGESAHAN .........................................................................

ii

INTISARI ........................................................................................................

iii

KATA PENGANTAR ....................................................................................

iv

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


vi

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

x

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

xi

BAB. I

PENDAHULUAN

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

1

1.2. Kapasitas Perancangan Pabrik .....................................................

4

1.3. Lokasi Pabrik ...............................................................................

4

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

6

BAB. II

1.4.1

Pembuatan Sikloheksana ................................................

6

1.4.2

Kegunaan Produk ...........................................................

7

1.4.3

Sifat Fisis dan Kimia Bahan Baku dan Produk ..............

8

1.4.4

Tinjauan Proses secara Umum .......................................

12

DESKRIPSI PROSES

2.1. Spesifikasi Bahan ..........................................................................

14

2.1.1.

Spesifikasi Bahan Baku...................................................

14

2.1.2.

Spesifikasi Produk...........................................................

15

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

16

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

16

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

16

2.2.3. Mekanisme Reaksi .............................................................

16

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

17

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

17

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

18

vi

2.3. Langkah Proses .............................................................................

18

1. Unit Penyiapan Bahan Baku ....................................................

19

2. Unit Reaksi Pembentukan Sikloheksana..................................

19

3. Unit Pemurnian Sikloheksana ..................................................

20

2.4. Neraca Massa dan Neraca Panas ...................................................

20

2.4.1. Neraca Massa ....................................................................

21

2.4.2. Neraca Panas .....................................................................

23

2.5. Lay Out Pabrik dan Peralatan.........................................................

28

2.5.1. Lay Out Pabrik

..............................................................

28

2.5.2. Lay Out Peralatan ..............................................................

32

BAB. III SPESIFIKASI ALAT ....................................................................

37

3.1. Cooler -01 ......................................................................................

37

3.2. Condenser Sub Cooler ...................................................................

38

3.3. Heat Exchanger -01 .......................................................................

39

3.4. Vaporizer -01 .................................................................................

39

3.5. Kompresor

3.6.

3.5.1. Kompresor -01 .....................................................................

40

3.5.1. Kompresor -02 .....................................................................

41

Pompa
3.6.1 Pompa -01 ...........................................................................

41

3.6.2 Pompa -02....................................................................... ....

42

3.6.3 Pompa -03...........................................................................

43

3.6.4 Pompa -04 ...........................................................................

44

3.7.

Reaktor -01...................................................................................

3.8.

Separator

44

3.8.1 Separator -01 .......................................................................

45

3.8.2 Separator -02.......................................................................

46

3.9. Tangki
3.9.1 Gas Holder -01......................................................................

46

3.9.2 Tangki -01..................................................................... ........

47

3.9.3 Tangki -02............................................................................... 49
vii

3.10. Expansion Valve
3.10.1 Expansion Valve -01 .......................................................... 50
3.10.2. Expansion Valve -02 ........................................................ 50
BAB. IV UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM .........

51

4.1. Unit Pendukung Proses (Utilitas) .................................................

51

4.2. Kebutuhan utilitas .........................................................................

51

4.2.1. Unit Pengadaan Air............................................................... 51
4.2.2. Unit Pengolahan Air............................................................. 53
4.2.3. Unit Pembangkit steam ......................................................

57

4.2.4. Unit Pembangkit listrik .......................................................

60

4.2.5. Unit Penyediaan udara bertekanan ......................................

61

4.2.6. Laboratorium .......................................................................

63

4.3. Spesifikasi Alat Utilitas........... ..... .................................................

68

BAB. V

MANAJEMEN PERUSAHAAN ..................................................

77

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

77

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

78

5.2.1. Pemegang Saham.................................................................. 79
5.2.2. Dewan Komisaris.................................................................

79

5.2.3. Direktur.................................................................................

80

5.2.4. Kepala Bagian....................................................................... 80
5.2.5. Karyawan............................................................................... 82
5.2.6. Sekretaris..............................................................................

84

5.2.7. Staf Ahli................................................................................ 84
5.3. Sistem Kepegawaian dan Sistem Gaji............................................

84

5.3.1. Sistem Kepegawaian...........................................................

84

5.3.2. Pembagian Jam Kerja Karyawan.........................................

85

5.3.3. Sistem Gaji..........................................................................

87

5.4. Kesejahteraan Karyawan ................................................................

89

5.5. Manajemen Produksi......................................................................

90

5.5.1. Perencanaan Produksi.......................................................... 91
5.5.2. Pengendalian Proses.............................................................
viii

92

BAB. VI ANALISA EKONOMI .................................................................

95

6.1. Total Fixed Capital Investment ..................................................... 101
6.2. Working Capital ............................................................................. 101
6.3. Manufacturing Cost ....................................................................... 102
6.4. General Expenses ........................................................................... 102
6.5. Analisis Ekonomi ......................................................................... 102
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN

ix

DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1. Diagram Alir Massa ....................................................................

20

Gambar 2.2. Tata Letak Pabrik .......................................................................

31

Gambar 2.3. Tata Letak Peralatan ...................................................................

34

Gambar 2.4 Diagram Alir Kualitatif ...............................................................

35

Gambar 2.5. Diagram Alir Kuantitatif ............................................................

36

Gambar 4.1. Unit Pengolahan Air Utilitas ......................................................

76

Gambar 5.1. Struktur Organisasi Perusahaan .................................................. 94
Gambar 6.1. Grafik Hubungan Tahun dengan Cost Index Plant ....................

97

Gambar 6.2. Grafik Analisis Ekonomi ............................................................ 106

x

DAFTAR TABEL
Tabel 1.1. Data Kebutuhan Sikloheksana di Asia ............................................. 2
Tabel 1.2. Kebutuhan Impor Sikloheksana ...................................................... 3
Tabel 2.1. Arus Massa................. ....................................................................

21

Tabel 2.2. Neraca Massa Total......................................................................... 21
Tabel 2.3. Neraca Massa Separator (Sp-01)..................................................... 21
Tabel 2.4. Neraca Massa Reaktor....................................................................

22

Tabel 2.5. Neraca Massa Separator (Sp-02)............. ....................................... 22
Tabel 2.6. Data Kapasitas Panas Gas

.................................................. 23

Tabel 2.7. Data Kapasitas Panas Cair

.................................................

Tabel 2.8. Neraca Panas Reaktor (R -01) ........................................................

23
24

Tabel 2.9. Neraca Panas Separator (Sp -01) ................................................... 24
Tabel 2.10. Neraca Panas HE- 01 ...................................................................

25

Tabel 2.11. Neraca Panas Vaporizer ...............................................................

25

Tabel 2.12. Neraca Panas Kompresor (Kp-01) ...............................................

25

Tabel 2.13. Neraca Panas Kompresor (Kp-02) ...............................................

26

Tabel 2.14. Neraca Panas Condenser Sub Cooler (Cd-01) ..............................

26

Tabel 2.15. Neraca Panas Cooler .....................................................................

27

Tabel 2.16. Neraca Panas Masuk Total ............................................................

27

Tabel 2.17. Neraca Panas Keluar Total ............................................................

28

Tabel 2.18. Luas Bangunan Pabrik .................................................................

30

Tabel 4.1. Kebutuhan Air Pendingin ...............................................................

56

Tabel 4.2. Kebutuhan Air Perkantoran dan Pabrik .........................................

57

Tabel 4.3. Kebutuhan Steam Jenuh .................................................................

57

Tabel 4.4. Konsumsi Listrik dan Keperluan Proses ........................................ 60
Tabel 4.5. Udara Tekan dan Kegunaannya ..................................................... 63
Tabel 5.1. Pembagian Shift Karyawan ............................................................

86

Tabel 5.2. Tugas dan Keahlian ........................................................................

89

Tabel 6.1. Cost Index Chemical Plant ............................................................

96

Tabel 6.2. Cost Index Chemical Plant .............................................................

96

xi

Tabel 6.3. Total Fixed Capital Investment ....................................................... 101
Tabel 6.4. Working Capital .............................................................................. 101
Tabel 6.5. Manufacturing Cost ........................................................................ 102
Tabel 6.6. General Expanses ........................................................................... 102
Tabel 6.7. Fixed Cost ....................................................................................... 104
Tabel 6.8. Variable Cost .................................................................................. 104
Tabel 6.9. Regulated Cost ................................................................................ 105

xii