LAPORAN TUGAS AKHIR PRARANCANGAN PABRIK FENOL …eprints.ums.ac.id/39664/2/HALAMAN...

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

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: Al-

Muadalah: 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 kita melangkah (Syahab).

vii

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

α = Alpha

µ = Viskositas

ρ = Massa jenis

λ = Lamda

ϴ = Teta

Phi = 3,14

Sg = Spesific gravity

Hfo = Panas pembentukan

Gfo = Energi gibbs

Cp = Kapasitas panas

k = Konstanta kecepatan reaksi

T = Suhu

R = Tetapan gas umum

K = Konstanta kesetimbangan

E = Energi aktivasi

m = Meter

in = Inchi

ft = Foot

Hp = Horse power

Q = Kapasitas panas

Kw = Kilo watt

Kg = Kilo gram

Kkal = Kilo kalori

Rpm = Rotasi per menit

gmol = Gram mol

kmol = Kilo mol

Lt = Liter

oC = Drajat Celcius

atm = Atmosfir

ID = Diameter dalam

OD = Diameter luar

% = Persen

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. 9. Neraca Panas di Reaktor (R) ................................................... 22

Tabel 2. 10. Neraca Panas di Menara Destilasi (D-01) ............................. 23





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 .................................................................. 142

xvi

LAPORAN TUGAS AKHIR PRARANCANGAN PABRIK FENOL …eprints.ums.ac.id/39664/2/HALAMAN...

Documents

Transcript of LAPORAN TUGAS AKHIR PRARANCANGAN PABRIK FENOL …eprints.ums.ac.id/39664/2/HALAMAN...