prarancangan pabrik nitrobenzenaeprints.ums.ac.id/47849/2/hal depan.pdf · 3. partnerku mgs ahmad...
TRANSCRIPT
PRARANCANGAN PABRIK NITROBENZENA
DARI BENZENA DAN ASAM CAMPUR DENGAN PROSES BATCH
KAPASITAS 225.000 TON/TAHUN
Disusun Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh
Gelar Kesarjanaan Strata 1 Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta
Oleh :
Nani Purwasih
D500 080 001
Dosen Pembimbing :
1. Ir.Herry Purnama, M.T., Ph.D.
2. Muhammad Mujiburohman, S.T., M.T., Ph.D.
JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
SURAKARTA
2016
iii
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
FAKULTAS TEKNIK
PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA
Saya yang bertanda tanggan dibawah ini:
Nama : Nani Purwasih
NIM : D 500 080 001
Program studi : S-1 Teknik Kimia
Judul tugas akhir : Prarancangan Pabrik Nitrobenzena dari Benzene dan
Asam Campur dengan Proses Batch
Kapasitas 225.000 Ton/Tahun
Menyatakan dengan sebenarnya bahwa skripsi yang saya buat ini, adalah hasil karya
saya sendiri, kecuali kutipan-kutipan dan ringkasan-ringkasan yang dirujuk dari
sumbernya.
Surakarta, Februari 2016
Penulis
iv
MOTTO
Rasulullah bersabda :”Tak ada yang dapat menolak takdir Allah selain
doa, dan tak ada yang dapat menambah umur selain perbuatan baik”.
(Hadits Riwayat Imam Tarmidzi)
Maka demi Tuhan langit dan bumi,sungguh apa yang dijanjikan itu
pasti terjadi seperti apa yang kamu ucapkan.
(QS.Az-Zariyat : 23)
Tunjukilah kami jalan yang lurus.
(Al-Fatihah ayat 6)
v
PERSEMBAHAN
Segala puji syukur selalu tercurah kepadaMu Yaa Allah atas segala nikmatkaruniaMu penulis dappat menyelesaikan karya ini.
Tugas akhir ini kupersembahkan untuk:
1. Kedua orang tua ku, Ibu dan bapakku, Cinta dan kasih sayangmu selalumenyejukkan hatiku,, Doa dan ridhomu memudahkan setiap langkah-langkahperjuanganku,, Terimakasih telah membesarkan aku dengan penuh cinta dankasih sayang dan terimakasih juga atas segala pengorbananmu,, Semoga Allahsenantiasa bersamamu, Aamiin.
2. Keluarga besarku, terimakasih untuk semua dukungan, semangat, doa danperhatian kalian hingga hari ini, terimakasih untuk motivasinya agar aku cepatlulus.
3. Partnerku Mgs Ahmad Idrus, terimakasih telah menjadi partner ku untukpenelitian dan TPP, terimakasih untuk kesabaran, persahabatan, kerjasama dansemua hal yang kita lalui bersama dalam perjuangan kita, semoga Allah selalumenjaga dan melindungimu kawan.
vi
ABSTRAK
Pabrik nitrobenzena dari benzena dan asam campur dengan proses batchkapasitas 225.000 ton/tahun direncanakan beroperasi selama 330 hari per tahun.Proses pembuatan nitrobenzena dari benzene dan asam campur dengan prosesbatch,komposisi asam campur terdiri atas 50-60% H2SO4, 27-32% HNO3,8-17% H2O.Temperatur reaksi adalah 50-55oC. Produk keluar nitrator dipisahkan didalam separator.
Produk nitrobenzena dinetralisai dengan NaOH dan untuk pemurniandilakukan dengan proses destilasi. Dengan memperhatikan beberapa faktor sepertiaspek penyediaan bahan baku, transportasi, tenaga kerja, utilitas, serta pemasaran,maka lokasi pabrik yang cukup strategis adalah Gunung Sari Ulu,Balikpapan padatahun 2022. Unit pendukung proses didirikan untuk menunjang proses produksi yangterdiri dari unit penyediaan air dan kebutuhan airnya adalah 1.216.995,71 kg/jam,steam dan unit penyediaan steam adalah 4.980,30 kg/jam, tenaga listrik dan unitpenyediaan listrik adalah 70,8415 kW, penyediaan bahan bakar adalah 282,8651m3/jam, serta unit pengolahan limbah. Agar mutu bahan baku dan kualitas produktetap terkendali, maka keberadaan laboratorium sangat diperlukan.
Bentuk perusahaan adalah Perseroan Terbatas (PT) dengan strukturorganisasi line and staff. Sistem kerja karyawan berdasarkan pada pembagian jamkerja yang terdiri dari karyawan shift dan non shift dengan jumlah karyawan 170orang. Pabrik nitrobenzena ini menggunakan modal tetap sebesar Rp3.200.516.066.390,00 dan modal kerja sebesar Rp. 269.249.398.001,92. Dari analisisekonomi terhadap pabrik ini menunjukkan keuntungan sebelum pajak Rp499.322.419.513,81 per tahun setelah dipotong pajak 20% keuntungan mencapai Rp124.830.604.878,45. ROI (Return On Investment) sebelum pajak untuk pabriksebelum pajak 20,05%, POT sebelum pajak 0,48 tahun,POT dan setelah pajak 2,03tahun. BEP (Break Even Point) adalah 42,26% dan SDP (Shut Down Point) adalah23,46 %. BEP untuk pabrik kimia pada umumnya berkisar antara 40% - 60%. DCP(Discounted Cash Flow) adalah 25,60%. Dari perhitungan analisa ekonomi di atasdapat disimpulkan bahwa pabrik nitrobenzena ini layak dan menarik untuk didirikan.
vii
Abstract
Plant nitrobenzene from benzene and acid mixed with a batch processcapacity of 225,000 tonnes / year is planned to operate for 330 days per year. Theprocess of making nitrobenzene from benzene and acid mixed with a batch process,mixed acid composition consisting of 50-60% H2SO4, HNO3 27-32%, 8-17%H2O.Temperatur reaction is 50-55oC. Products out nitrator separated in the separator.
Dinetralisai nitrobenzene products with NaOH and the purification is doneby a process of distillation. With regard to several factors such as aspects of thesupply of raw materials, transportation, labor, utilities, as well as marketing, then theplant location is strategic enough Gunung Sari Ulu, Balikpapan in 2022. The unit wasestablished to support the process of supporting production process consists of awater supply unit and its water was 1,216,995.71 kg / hour, steam and steam supplyunit is 4980.30 kg / hr, and the electric power supply unit is 70.8415 kW electricity,supply of fuel is 282.8651 m3 / h, and waste processing unit. To get the quality ofraw materials and product quality under control, then the existence of the laboratoryis needed.
The shape of the company is a Limited Liability Company (PT) with lineand staff organizational structure. Systems based on the division of employeesworking hours of employees shift and non-shift with the number of employees 170people. The factory uses nitrobenzene Rp 3200516066390.00 fixed capital andworking capital of Rp. 269,249,398,001.92. From the economic analysis of this plantdemonstrates a profit before tax of Rp 499,322,419,513.81 per year after taxes 20%profit reached Rp 124,830,604,878.45. ROI (Return On Investment) before tax for thefactory before tax of 20.05%, POT before tax of 0.48 years, POT and after tax of 2.03years. BEP (Break Even Point) is 42.26% and SDP (Shut Down Point) is 23.46%.BEP for chemical plants generally range between 40% - 60%. DCP (Discounted CashFlow) is 25.60%. Calculation of economic analysis can be concluded that thenitrobenzene plant is feasible and attractive to set up.
viii
KATA PENGANTAR
Assalamu’alaikum Wr. Wb.
Puji syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT atas limpahan rahmat,
taufik dan hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir dengan
judul “Prarancangan Pabrik Nitrobenzena dari Benzena dan Asam Campur dengan
Proses Bacth Kapasitas 225.000 ton/tahun ”.
Tugas Prarancangan Pabrik merupakan salah satu syarat yang wajib
ditempuh untuk menyelesaikan program strata 1 di Jurusan Teknik Kimia, Fakultas
Teknik, Universitas Muhammadiyah Surakarta.
Pada kesempatan ini, penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada
pihak-pihak yang telah memberikan dukungan, bimbingan, dan bantuan hingga
terselesaikannya laporan tugas akhir ini. Adapun pihak-pihak tersebut, antara lain:
1. Rois Fatoni,S.T.,M.Sc.,Ph.D., selaku Ketua Jurusan Teknik Kimia, Universitas
Muhammadiyah Surakarta
2. Eni Budiyati, S.T., M.Eng., selaku koordinator tugas akhir
3. Ir.Herry Purnama,M.T.,Ph.D sebagai dosen pembimbing I
4. M.Mujibburohman,S.T.,M.T.,Ph.D sebagai dosen pembimbing II
5. Seluruh dosen dan staff Teknik Kimia Universitas Muhammadiyah Surakarta.
Penulis menyadari adanya keterbatasan dalam penyusunan tugas akhir ini.
Besar harapan penulis akan adanya saran dan kritik yang membangun guna
kesempurnaan tugas akhir ini. Penyusun berharap semoga laporan ini bermanfaat bagi
semua pihak yang membaca.
Wassalamu’alaikum Wr. Wb.
Surakarta,25 Februari 2016
Penulis
ix
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ............................................................................................ i
HALAMAN PENGESAHAN ............................................................................. ii
PERNYATAAN KEASLIAN ............................................................................iii
MOTTO ............................................................................................................. iv
PERSEMBAHAN ............................................................................................... v
ABSTRAK ......................................................................................................... vi
ABSTRACT ........................................................................................................ vii
KATA PENGANTAR .....................................................................................viii
DAFTAR ISI ...................................................................................................... ix
DAFTAR TABEL ............................................................................................. xii
DAFTAR GAMBAR ....................................................................................... xiv
BAB I PENDAHULUAN .....................................................................................
1.1. Latar Belakang Pendirian Pabrik .......................................................... 1
1.2. Kapasitas Pabrik ................................................................................... 2
1.3. Lokasi Pabrik ........................................................................................ 5
1.4. Tinjauan Pustaka .................................................................................. 7
1.4.1. Macam-macam proses ................................................................... 7
1.4.2. Kegunaan produk ........................................................................ 10
1.4.3. Sifat bahan baku dan produk ....................................................... 11
1.4.4. Tinjauan proses secara umum ..................................................... 18
BAB II DESKRIPSI PROSES ..............................................................................
2.1. Spesifikasi Bahan Baku, Bahan Pendukung dan Produk ................... 20
2.2. Konsep Reaksi .................................................................................... 21
2.3. Diagram Alir Proses ........................................................................... 25
2.4. Neraca Massa ..................................................................................... 30
2.5. Neraca Massa ..................................................................................... 33
x
2.6. Tata Letak Pabrik dan Peralatan ......................................................... 37
BAB III SPESIFIKASI PERALATAN PROSES .................................................
3.1. Accumulator ....................................................................................... 44
3.2. Condenser ........................................................................................... 45
3.3. Dekanter ............................................................................................. 47
3.4. Heat exchanger (HE) .......................................................................... 48
3.5. Mixer .................................................................................................. 51
3.6. Menara Destilasi ................................................................................. 53
3.7. Netralizer ........................................................................................... 55
3.8. Pompa ................................................................................................. 56
3.9. Reaktor ............................................................................................... 75
3.10. Reboiler .............................................................................................. 76
3.11. Tangki ................................................................................................. 78
BAB IV UNIT UTILITAS DAN LABORATORIUM .........................................
4.1. Unit Utilitas ........................................................................................ 84
4.1.1. Unit pengadaan air ...................................................................... 84
4.1.2. Unit pengadaan steam ................................................................. 92
4.1.3. Unit pengadaan Listrik ................................................................ 94
4.1.4. Unit penyediaan bahan bakar ...................................................... 98
4.1.5. Unit penyediaan tekanan ............................................................. 99
4.1.6. Unit pengolahan limbah .............................................................. 99
4.2. Laboratorium .................................................................................... 103
BAB V MANAJEMEN PERUSAHAAN .............................................................
5.1. Bentuk Perusahaan ........................................................................... 112
5.2. Struktur Organisasi ........................................................................... 112
5.3. Tugas dan Wewenang ...................................................................... 115
5.4. Pembagian Kerja Karyawan ............................................................. 120
5.5. Status Karyawan dan Pengupahan ................................................... 122
xi
5.6. Penggolongan Karyawan .................................................................. 123
5.7. Kesejahteraan Sosial Karyawan ....................................................... 124
BAB VI ANALISA EKONOMI ...........................................................................
6.1. Total Capital Investment .................................................................. 132
6.2. Working Capital ............................................................................... 133
6.3. Manufacturing Cost .......................................................................... 133
6.4. General Expenses ............................................................................. 134
6.4. Analisa Kelayakan ............................................................................ 134
BAB VII KESIMPULAN .....................................................................................
Kesimpulan…………………………………………………………………...139
xii
DAFTAR TABEL
Tabel 1 Data kebutuhan nitrobenzene di Indonesia ............................................. 2
Tabel 2 Data Pabrik nitrobenzene di dunia ....................................................... 4
Tabel 3 Perbandingan pada proses nitrobenzena ................................................. 9
Tabel 4 Harga ΔHof Masing-Masing Komponen ............................................. 23
Tabel 5 Komponen yang Ada Ditiap Arus ....................................................... 30
Tabel 6 Neraca Massa di Sekitar Mixer (M-01) ................................................ 31
Tabel 7 Neraca Massa di Sekitar Reaktor ........................................................ 31
Tabel 8 Neraca Massa di Sekitar Dekanter-01 (Dc-01) ..................................... 31
Tabel 9 Neraca Massa di Sekitar Menara Distilasi (MD-01) .............................. 32
Tabel 10 Neraca Massa di Sekitar Netralizer (Nt-01) ......................................... 32
Tabel 11 Neraca Massa di Sekitar Dekanter-02 (Dc-02) ..................................... 32
Tabel 12 Neraca Massa di Sekitar Menara Distilasi (MD-02) .............................. 33
Tabel 13 Neraca Massa Total ........................................................................... 33
Tabel 14 Neraca Panas di Sekitar Mixer (M-01) ............................................... 33
Tabel 15 Neraca Panas di Sekitar Reaktor Neraca Panas di Decanter .................. 34
Tabel 16 Neraca Panas di Sekitar Dekanter-01 (Dc-01) ...................................... 34
Tabel 17 Neraca Panas di Sekitar Menara Distilasi (MD-01) .............................. 35
Tabel 18 Neraca Panas di Sekitar Netralizer (Nt-01) .......................................... 35
Tabel 19 Neraca Panas di Sekitar Dekanter-02 (Dc-02) ...................................... 35
Tabel 20 Neraca Panas di Sekitar Menara Distilasi (MD-02) .............................. 36
Tabel 21 Neraca Panas di Sekitar Heat Exchanger (HE-01) ................................ 36
Tabel 22 Neraca Panas di Sekitar Heat Exchanger (HE-02) ................................ 36
Tabel 23 Neraca Panas di Sekitar Heat Exchanger (HE-03) ................................ 37
Tabel 24 Perincian Luas Tanah Bangunan Pabrik ............................................ 39
Tabel 25 Daftar Kebutuhan Air Pendingin ......................................................... 90
Tabel 26 Daftar Kebutuhan Steam Jenuh .......................................................... 91
Tabel 27 Konsumsi Listrik Untuk Keperluan Proses .......................................... 95
Tabel 28 Konsumsi Listrik untuk Unit Pendukung Proses (utilitas) ..................... 96
Tabel 29 Jadwal pembagian kelompok shift ..................................................... 121
Tabel 30 Jumlah karyawan dan kualifikasi ...................................................... 123
Tabel 31 Harga Bahan Baku ........................................................................... 130
Tabel 32 Cost Index Chemical plant................................................................ 131
Tabel 33 Total Fixed Capital Investment ......................................................... 133
Tabel 34 Working Capital .............................................................................. 133
Tabel 35 Manufacturing Cost ......................................................................... 133
xiii
Tabel 36 General Expenses ............................................................................ 134
Tabel 37 Fixed Cost ....................................................................................... 136
Tabel 38 Variable Cost .................................................................................. 136
Tabel 39 Regulated Cost ................................................................................ 136
xiv
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1 Prediksi kebutuhan nitrobenzena di Indonesia ................................... 3
Gambar 2 Diagram Alir Kualitatif .................................................................. 28
Gambar 3 Diagram Alir Kuantitatif ................................................................ 29
Gambar 4 Diagram Alir Neraca Massa ........................................................... 30
Gambar 5 Tata Letak Pabrik .......................................................................... 41
Gambar 6 Tata Letak Peralatan ...................................................................... 43
Gambar 7 Struktur Organisasi Perusahaan .................................................... 126
Gambar 8 Hubungan Tahun dengan Cost Index ............................................ 131
Gambar 9 Grafik Analisis Ekonomi ............................................................. 138