LAPORAN TUGAS AKHIR

PRARANCANGAN PABRIK SIKLOHEKSANA

DENGAN MENGGUNAKAN PROSES HIDROGENASI BENZENA

KAPASITAS 35.000 TON/TAHUN

Disusun sebagai Salah Satu Syarat untuk Memperoleh

Gelar Kesarjanaan Strata 1 Fakultas Teknik

Universitas Muhammadiyah Surakarta

Oleh :

Aprianto Singgih Nugroho

D 500 120 011

Dosen Pembimbing :

1. Tri Widayatno, S.T, M.Sc, Ph.D

2. Eni Budiyati, S.T, M.Eng

PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA

TAHUN 2017

ii

Prarancangan Pabrik Sikloheksana dengan Proses Hidrogenasi Benzena

Kapasitas 35.000 ton/tahun

Aprianto Singgih Nugroho

D500120011

INTISARI

Sikloheksana merupakan produk setengah jadi, yang digunakan sebagai

bahan baku pembuatan asam adipat dan kaprolaktam yang nantinya diproses

menjadI nylon 6,6 dan nylon 6. Asam adipat menyumbang 60% untuk pembuatan

nylon 6,6 dan kaprolaktam menyumbang 75% untuk pembuatan nylon 6.Dalam

prarancangan pabrik ini sikloheksana diproduksi dengan mereaksikan benzena

dan hidrogen. Pabrik sikloheksana ini rencananya akan didirikan di Kawasan

Industri Krakatau Steel, Cilegon dengan kapasitas perancangan sebesar 35.000

ton/tahun. Diharapkan dalam prarancangan pabrik sikloheksana ini dapat

memenuhi kebutuhan dalam negeri dan mengurangi ketergantungan impor

sikloheksana dari negara lain. Selain itu sikloheksana yang diproduksi ini juga

dapat diekspor ke negara lain untuk memenuhi kebutuhan global.

Proses pembuatan sikloheksana ini menggunakan proses hidrogenasi.

Reaksi berlangsung di dalam reaktor fixed bed multitube pada fase gas-cair

dengan bantuan katalis nikel. Kondisi operasi reaktor dirancang pada tekanan 20

atm dan suhu 150°C. Reaksi berlangsung secara non-isotermal dan non-adiabatis

yang bersifat eksotermis, sehingga untuk menjaga suhu di dalam reaktor tetap

stabil maka diperlukan air pendingin. Kebutuhan air pendingin total sebanyak

69.596,3830 kg/jam yang digunakan untuk alat proses seperti reaktor, cooler, dan

kondensor. Sedangkan kebutuhan steam total sebanyak 2.127,3279 kg/jam yang

digunakan untuk alat proses heat exchanger dan reboiler.

Bentuk badan usaha dalam prarancangan pabrik sikloheksana ini adalah

perseroan terbatas. Pabrik sikloheksana ini beroperasi selama 330 hari dalam

setahun dengan jumlah karyawan 133 orang. Sistem kerja dibagi menjadi 3 shift

yaitu pagi, siang, dan malam. Pabrik sikloheksana ini membutuhkan modal tetap

sebanyak Rp 451.099.023.044,99 dan modal kerja sebanyak Rp

325.837.571.263,76. Dari analisis ekonomi pabrik didapatkan keuntungan

sebelum pajak sebesar Rp 209.947.733.075,79 per tahun dan keuntungan sesudah

pajak sebesar Rp 157.460.799.806,84 per tahun dengan potongan pajak sebesar

25%. Percent return on investment (ROI) sebelum pajak 46,54 % dan sesudah

pajak 34,91 %. Pay out time (POT) sebelum pajak 1,77 tahun dan sesudah pajak

2,23 tahun. Break even point (BEP) sebesar 42,88 %, Shut down point (SDP)

sebesar 29,38 %, dan Discounted cash flow (DCF) sebesar 23,19 %. Dengan

melihat hasil dari beberapa poin analisis ekonomi prarancangan pabrik

sikloheksana ini sudah mencukupi dari nilai referensi yang sudah ada. Maka dari

itu prarancangan pabrik sikloheksana ini layak untuk dipertimbangkan dalam

proses pengerjaannya secara aktual.

iii

Prarancangan Pabrik Sikloheksana dengan Proses Hidrogenasi Benzena

Kapasitas 35.000 ton/tahun

Aprianto Singgih Nugroho

D500120011

KATA PENGANTAR

Syukur Alhamdulillah segala puji syukur kehadirat Allah SWT atas

rahmat dan karuniaNya serta sholawat dan salam penulis tujukan kepada

junjungan Nabi Muhammad SAW, akhirnya penulis dapat menyelesaikan tugas

akhir dengan judul “Prarancangan Pabrik Sikloheksana dengan

Menggunakan Proses Hidrogenasi Benzena Kapasitas 35.000 ton/tahun” ini.

Tugas akhir ini menjadi salah satu syarat untuk mendapatkan gelar kesarjanaan di

jurusan Teknik Kimia Universitas Muhammadiyah Surakarta.

Terselesaikannya tugas akhir ini pastinya tidak lepas dari peran serta

bantuan dan dorongan dari beberapa pihak. Oleh karena itu penulis mengucapkan

terima kasih kepada :

1. Bapak Rois Fatoni, S.T, M.Sc, Ph.D selaku Ketua Program Studi Teknik

Kimia Universitas Muhammadiyah Surakarta,

2. Bapak Tri Widayatno, S.T, M.Sc, Ph.D selaku dosen pembimbing 1 atas

bimbingan ilmu, arahan, semoga ilmu yang beliau berikan dapat menjadi

bekal untuk penyusun di kehidupan yang akan datang,

3. Ibu Eni Budiyati, S.T, M.Eng selaku dosen pembimbing 2 atas ilmu,

kesabaran, dan motivasi yang diberikan sehingga penyusun dapat

menyelesaikan laporan tugas akhir ini,

4. Bapak dan Ibu dosen Teknik Kimia Universitas Muhammadiyah Surakarta

atas segala ilmu yang diajarkan semoga ilmu yang diajarkan dapat menjadi

bekal penyusun untuk menjajaki karir ke depan,

5. Orang tua dan adik-adik penyusun atas doa yang selalu dipanjatkan, motivasi

yang tiada henti, serta pengorbanan yang tidak ternilai sehingga penyusun

dapat kuliah dan akhirnya menyelesaikan masa studinya,

iv

Prarancangan Pabrik Sikloheksana dengan Proses Hidrogenasi Benzena

Kapasitas 35.000 ton/tahun

Aprianto Singgih Nugroho

D500120011

6. Anton Priambodo selaku partner tugas akhir, partner yang sabar, tekun, saling

menyemangati satu sama lain, see you on top bung,

7. Teman-teman KC Grup yang sejak semester tiga kita membuat grup, semoga

kita selalu kompak, selalu menjaga silahturahmi, tetap gokil dan jangan jaim

guys,

8. Teman-teman angkatan 2012 yang selalu mendukung dan menyemangati,

9. Serta semua pihak yang membantu penyusun dalam menyelesaikan tugas

akhir ini, yang tidak dapat disebutkan satu per satu.

Penyusun menyadari bahwa dalam penyusunan Laporan Tugas Akhir ini masih

belum sempurna dan terdapat kekurangan, karenanya kritik dan saran yang

bersifat membangun sangat penulis harapkan. Akhir kata, penulis berharap

semoga Laporan Tugas Akhir ini dapat memberikan manfaat yang berarti bagi

pembaca dan pihak yang membutuhkan.

Surakarta, Agustus 2017

Penyusun

DAFTAR ISI

HALAMAN PENGESAHAN……………………………………………… i

INTISARI……………………………………………………………………ii

KATA PENGANTAR………………………………………………………iii

DAFTAR ISI…………………………………………………………………v

DAFTAR TABEL……………………………………………………………ix

DAFTAR GAMBAR………………………………………………………. xi

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Pendirian Pabrik…………………………………… 1

1.2 Kapasitas Rancangan Produksi…………………………………….. 1

1.3 Penentuan Lokasi Pabrik…………………………………………… 5

1.4 Tinjauan Pustaka…………………………………………………… 7

1.4.1 Proses Pembuatan Sikoheksana…………………………… 7

1.4.2 Kegunaan Produk…………………………………………… 8

1.4.3 Sifat Fisis dan Kimia……………………………………… 8

1.4.3.1 Bahan Baku…………………………………………… 8

1.4.3.2 Produk………………………………………………… 11

1.4.4 Tinjauan Pustaka secara umum…………………………… 11

BAB II DEKRIPSI PROSES

2.1 Spesifikasi Bahan Baku dan Produk……………………………… 14

2.1.1 Spesifikasi Bahan Baku…………………………………… 14

2.1.2 Spesifikasi Produk………………………………………… 15

2.2 Konsep Proses………………………………………………………15

2.2.1 Dasar Reaksi……………………………………………… 15

2.2.2 Penggunaan Katalis……………………………………… 16

2.2.3 Mekanisme pada Reaksi……………………………………16

2.2.4 Kondisi Operasi…………………………………………… 16

2.2.5 Tinjauan Termodinamika………………………………… 16

2.2.6 Tinjauan Kinetika………………………………………… 19

2.2.7 Langkah Proses…………………………………………… 19

2.3 Diagram Alir Proses……………………………………………… 21

2.4 Neraca Massa dan Neraca Panas………………………………… 24

2.4.1 Kapasitas dan Diagram Alir……………………………… 24

2.4.2 Neraca Massa dan Neraca Panas………………………… 26

2.5 Tata Letak Pabrik dan Peralatan………………………………… 32

BAB III SPESIFIKASI ALAT

3.1 Tangki…………………………………………………………… 38

3.1.1 Tangki Penyimpanan Benzena………………………… 38

3.1.2 Tangki Penyimpanan Produk Sikloheksana 99,90 %…… 39

3.1.3 Tangki Penyimpanan Produk Sikloheksana 99,70 %…… 39

3.2 Heat Exchanger…………………………………………………… 40

3.2.1 Heat Exchanger (Heater-01) ………………………………40

3.2.2 Heat Exchanger (Heater-02) ………………………………41

3.2.3 Heat Exchanger (Cooler-01) ………………………………42

3.2.4 Heat Exchanger (Heater-04) ………………………………43

3.2.5 Heat Exchanger (Cooler-02) ………………………………44

3.2.6 Heat Exchanger (Cooler-03) ………………………………45

3.3 Reaktor…………………………………………………………… 46

3.4 Ekspander………………………………………………………… 47

3.5 Separator………………………………………………………… 48

3.6 Kompresor………………………………………………………… 48

3.7 Menara Distilasi…………………………………………………… 49

3.8 Kondensor………………………………………………………… 49

3.9 Reboiler…………………………………………………………… 50

3.10 Akumulator…………………………………………………………51

3.11 Pompa………………………………………………………………52

3.11.1 Pompa-01……………………………………………………52

3.11.2 Pompa-02……………………………………………………53

3.11.3 Pompa-03……………………………………………………53

3.11.4 Pompa-04……………………………………………………54

3.11.5 Pompa-05……………………………………………………55

3.11.6 Pompa-06……………………………………………………55

3.11.7 Pompa-07……………………………………………………56

BAB IV UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM

4.1 Unit Pendukung Proses………………………………………………57

4.1.1 Unit penyedia dan pengolahan air……………………………57

4.1.2 Unit penyedia steam………………………………………….71

4.1.3 Unit penyedia tenaga listrik………………………………….72

4.1.4 Unit penyedia bahan bakar……………………………………75

4.1.5 Unit penyedia udara bertekanan………………………………76

4.2 Laboratorium…………………………………………………………77

BAB V MANAJEMEN PERUSAHAAN

5.1 Bentuk Perusahaan………………………………………………… 79

5.2 Struktur Organisasi………………………………………………… 80

5.3 Tugas dan Wewenang……………………………………………… 81

5.3.1 Pemegang Saham……………………………………………81

5.3.2 Dewan Komisaris……………………………………………82

5.3.3 Direktur Utama………………………………………………82

5.3.4 Sekretaris…………………………………………………… 83

5.3.5 Staf Ahli…………………………………………………… 83

5.3.6 Manajer Produksi……………………………………………84

5.3.7 Manajer Public Relation…………………………………… 84

5.3.8 Manajer Marketing………………………………………… 85

5.3.9 Manajer Health, Safety, and Environmental…………………85

5.3.10 Kepala Bagian Produksi dan Pengendalian Proses…………86

5.3.11 Kepala Bagian Utilitas………………………………………86

5.3.12 Kepala Bagian Pemeliharaan dan Bengkel…………………86

5.3.13 Kepala Bagian Laboratorium……………………………… 86

5.3.14 Kepala Bagian Administrasi……………………………… 87

5.3.15 Kepala Bagian Humas dan Personalia………………………87

5.3.16 Kepala Bagian Pemasaran………………………………… 87

5.3.17 Kepala Bagian Pembelian……………………………… 87

5.3.18 Kepala Bagian K3LH…………………………………… 87

5.3.19 Kepala Bagian Keamanan………………………………… 87

5.3.20 Karyawan……………………………………………………88

5.4 Pembagian Jam Kerja Karyawan………………………………… 88

5.5 Sistem Kepegawaian dan Upah…………………………………… 90

5.6 Penggologan Jabatan, Jumlah Karyawan, dan Gaji…………… 90

5.7 Kesejahteraan Karyawan……………………………………… 91

5.8 Manajemen Produksi……………………………………………… 93

BAB VI ANALISA EKONOMI

6.1 Investasi Modal…………………………………………………… 99

6.2 Biaya Produksi…………………………………………………… 101

6.3 Pengeluaran Umum……………………………………………… 103

6.4 Analisa Kelayakan……………………………………………… 103

KESIMPULAN………………………………………………………… 111

DAFTAR PUSTAKA…………………………………………………… 112

LAMPIRAN………………………………………………………………116

ix

Prarancangan Pabrik Sikloheksana dengan Proses Hidrogenasi Benzena

Kapasitas 35.000 ton/tahun

Aprianto Singgih Nugroho

D500120011

DAFTAR TABEL

Tabel 1.1 Kebutuhan Sikoheksana di Indonesia pada Tahun 2005 s.d 2014 ...... 2

Tabel 1.2 Data Kapasitas Pabrik Sikloheksana yang Telah Berdiri.................... 4

Tabel 2.1 Arus Massa masing-masing Komponen ............................................. 25

Tabel 2.2 Neraca Massa Total ............................................................................. 26

Tabel 2.3 Neraca Massa Reaktor (R-130) ........................................................... 27

Tabel 2.4 Neraca Massa Separator (H-140) ........................................................ 27

Tabel 2.5 Neraca Massa Menara Distilasi (D-150) ............................................. 28

Tabel 2.6 Neraca panas di sekitar Reaktor (R-130) ............................................ 28

Tabel 2.7 Neraca panas di sekitar Separator (H-140) ......................................... 29

Tabel 2.8 Neraca panas di sekitar Menara distilasi (D-150) ............................... 29

Tabel 2.9 Neraca panas di sekitar Heat exchanger (E-113) ................................ 29

Tabel 2.10 Neraca panas suhu campuran di sekitar Heat exchanger (E-121) .... 30

Tabel 2.11 Neraca panas di sekitar Heat exchanger (E-121) .............................. 30

Tabel 2.12 Neraca panas di sekitar Heat exchanger (E-141) .............................. 30

Tabel 2.13 Neraca panas di sekitar Cooler (E-132) ............................................ 31

Tabel 2.14 Neraca panas di sekitar Cooler (E-154) ............................................ 31

Tabel 2.15 Neraca panas di sekitar Cooler (E-156) ............................................ 31

Tabel 2.16 Perincian Luas Tanah Bangunan Pabrik ........................................... 34

Tabel 4.1 Data kebutuhan air pendingin ............................................................. 58

Tabel 4.2 Data kebutuhan air umpan boiler ........................................................ 59

Tabel 4.3 Kebutuhan Air Sanitasi ....................................................................... 60

Tabel 4.4 Kebutuhan listrik untuk alat proses ..................................................... 73

Tabel 4.5 Kebutuhan listrik untuk alat utilitas .................................................... 74

Tabel 5.1 Pembagian jadwal kerja masing-masing regu dalam 3 shift ............... 89

Tabel 5.2 Penggolongan jabatan, jumlah karyawan, dan gaji ............................. 91

Tabel 6.1 Harga indeks chemical engineering plant ........................................... 97

Tabel 6.2 Physical Plant Cost ............................................................................. 99

Tabel 6.3 Fixed Capital Investment ....................................................................100

x

Prarancangan Pabrik Sikloheksana dengan Proses Hidrogenasi Benzena

Kapasitas 35.000 ton/tahun

Aprianto Singgih Nugroho

D500120011

Tabel 6.4 Working Capital Investment................................................................100

Tabel 6.5 Total Capital Investment .....................................................................101

Tabel 6.6 Direct Manufacturing Cost .................................................................101

Tabel 6.7 Indirect Manufacturing Cost ...............................................................102

Tabel 6.8 Fixed Manufacturing Cost ..................................................................102

Tabel 6.9 Total Manufacturing Cost ...................................................................102

Tabel 6.10 General Expenses ..............................................................................103

Tabel 6.11 Fixed Manufacturing Cost ................................................................107

Tabel 6.12 Variable Cost ....................................................................................107

Tabel 6.13 Regulated Cost ..................................................................................108

xi

Prarancangan Pabrik Sikloheksana dengan Proses Hidrogenasi Benzena

Kapasitas 35.000 ton/tahun

Aprianto Singgih Nugroho

D500120011

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1 Grafik Data Ekspor Impor Dunia Tahun 2009 s.d 2013 .................................... 3

Gambar 1.2 Kebutuhan Konsumsi Sikloheksana Dunia Tahun 2014.................................... 3

Gambar 1.3 Peta Kawasan Industri Krakatau Steel ............................................................... 6

Gambar 2.1 Diagram Alir Kualitatif .................................................................................... 22

Gambar 2.2 Diagram Alir Kuanitatif ................................................................................... 23

Gambar 2.3 Diagram Alir Arus Massa ................................................................................ 24

Gambar 2.4 Tata letak pabrik............................................................................................... 35

Gambar 2.5 Tata letak peralatan .......................................................................................... 37

Gambar 4.1 Diagram Alir Pengolahan Air Waduk .............................................................. 78

Gambar 5.1 Struktur organisasi prarancangan pabrik sikloheksana .................................... 81

Gambar 6.1 Grafik indeks chemical engineering plant tahun 1994 s.d 2013...................... 98

Gambar 6.2 Grafik Analisis Ekonomi ............................................................................... 110