LAPORAN TUGAS AKHIR PRARANCANGAN PABRIK CUMENDARI …eprints.ums.ac.id/52196/2/Halaman depan.pdf · LAPORAN TUGAS AKHIR PRARANCANGAN PABRIK CUMENDARI PROPILEN DAN BENZENADENGAN PROSES

LAPORAN TUGAS AKHIR

PRARANCANGAN PABRIK CUMENDARI PROPILEN DAN

BENZENADENGAN PROSES Q-MAX

KAPASITAS 110.000 TON/TAHUN

Disusun sebagai salah satu syarat menyelesaikan Program Studi Strata I

pada Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik

Oleh :

Jumarmi

D 500 120 020

Dosen Pembimbing :

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

2. Kusmiyati S.T., M.T., Ph.D.

PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA

SURAKARTA

2017

ii

iii

iv

INTISARI

Pabrik Cumen dari Propilen dan Benzena dengan menggunkana proses Q-

Max dengan kapasitas 110.000 Ton/Tahun direncanakan akan beroperasi selama

330 hari/ Tahun. Pabrik ini direncakan akan didirikan di daerah kawasan industri,

Cilegon, Banten.Proses Pembuatan Cumen ini menggunakan reaktor Fixed

Bedmultitubedengan menggunakan katalis Zeolit Beta. Pada reaktor ini reaksi

akan berlangsung pada suhu 350oC dan tekanan 25 atm. Reaksi bekerja secara non

adiabatis, pada reaksi besifat non isotermaldan berjalan irreversible.

Kebutuhan Propilen sebesar 4.913,6908 Kg/jam, sedangkan Benzena yang

dibutuhkan sebesar 27.363,5164 Kg/jam. Cumen yang dihasilakn sebanyak

13.843,7780 Kg/jam. Utilitas pendukung proses meliputi penyediaan steam

sebesar 12.336,2281 Kg/jam diperoleh dari boiler dan unit penyedia make up air

pendingin sebesar 17.696,005 Kg/jam dan air untuk kebutuhan sanitasi

perusahaan sebesar 1.432,426 Kg/jam.

Pabrik ini berbentuk Perseroan Terbatas (PT) dengan jumlah karyawan

sebanyak 181 orang. Perusahaan menggunakan sistem struktur line dan staff yang

masing-masing telah memiliki tugas dan wewenang sendiri.Pabrik Cumen ini

menggunakan modal tetap sebesarRp422.240.231.601 dan modal kerja sebanyak

Rp150.459.683.272. Dari hasil analisa ekonomi pabrik ini memperoleh

keuntungan sebelum pajak sebesar Rp230.040.083.287 per tahun setelah dipotong

pajak sebesar 25% maka keuntungan menjadi Rp 172.530.062.465per tahun.

Return On Investment sebelum pajak sebesar 54,48%dan sesudah pajak sebesar

40,86%. Break Event Point(BEP)sebesar 43,84%. Shut Dow Point (SDP) 28,37%.

Pay Out Time (POT) sebelum pajak selama 1,55 tahun sedangkan POT sesudah

pajak selama 1,97 tahun. Dari hasil analisa ekonomi pabrik Cumen layak untuk

didirikan.

v

KATA PENGANTAR

Assalamu’alaikum Wr. Wb.

Alhamdulillah puji syukur kehadirat Allah SWT karena atas rahmat dan

karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini. Tugas akhir

ini merupakan tugas yang harus diselesaikan oleh setiap individu sebagai salah

satu syarat untuk menyelesaikan studi pada Jurusan Teknik Kimia, Fakultas

Teknik, Universitas Muhammadiyah Surakarta.

Tugas akhir ini berjudul Prarancangan Pabrik Cumen dengan proses

Q-Max dengan Propilen dan Benzena Kapasitas 110.000 Ton/Tahun. Adanya

prarancangan pabrik ini diharapkan dapat menjadi tambahan alternatif industri

kimia di masa depan bagi Indonesia.

Dalam menyusun tugas akhir ini penulis banyak mendapatkan saran,

bimbingan serta bantuan baik secara langsung maupun tidak langsung dari

berbagai pihak. Untuk itu penulis mengucapkan terima kasih kepada :

1. Bapak Rois Fatoni, S.T., M.Sc., Ph.D., selaku Ketua Jurusan Teknik Kimia

Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta.

2. Ibu Eni Budiyati, ST, M.Eng., selaku dosen pembimbing I

3. Ibu Kusmiyati Ph.D., selaku dosen pembimbing II

4. Bapak dan Ibu Dosen Teknik Kimia Universitas Muhammadiyah Surakarta atas

segala bimbingan dan arahannya.

5. Orang tua saya yang selalu memberikan semangat saya serta kakak dan adik

saya yang selalu mendukung serta mendoakan saya, sehingga saya dapat

mengerjakan tugas akhir ini.

6. Seluruh keluarga besar saya yang selalu mendukung dan mendoakan saya

7. Norma Septiana yang merupakan teman seperjuangan sekaligus partner selama

proses mengerjakan tugas akhir ini.

vi

8. Teman-teman Teknik Kimia UMS angkatan 2012 yang namanya tidak bisa

disebutkan satu persatu, terimakasih atas dukungan, kerjasama dan bantuan

selama mengalami kesulitan.

9. Kakak tingkat 2009, 2010, 2011, yang telah mau membantu jika saya

mengalami kesulitan serta adek tingkat 2013 yang selalu memberi dukungan.

10. Dan semua pihak yang ikut membantu dalam menyelesaikan tugas akhir ini

yang tidak dapat disebutkan satu persatu.

Saya menyadari bahwa dalam penyusunan tugas akhir ini masih jauh dari

sempurna. Untuk itu saya sebagai penulis mengharapkan kritik dan saran yang

membangun untuk kesempurnaan tugas akhir ini. Semoga tugas akhir ini dapat

bermanfaat bagi semua orang.

Surakarta, 07Maret 2017

Penulis

vii

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ...................................................................................... i

HALAMAN PENGESAHAN .......................................................................... ii

HALAMAN PERNYATAAN KEASLIAN .................................................... iii

INTISARI ......................................................................................................... iv

KATA PENGANTAR ..................................................................................... v

DAFTAR ISI .................................................................................................... vii

DAFTAR GAMBAR ....................................................................................... xiii

DAFTAR TABEL ............................................................................................ xiv

BAB I. PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Pendirian Pabrik .................................................... 1

1.2 Kapasitas Perancangan ................................................................... 2

1.2.1. Prediksi Kebutuhan Cumendi Indonesia ...................................... 2

1.2.2. Ketersediaan Bahan Baku ............................................................. 3

1.2.3. Kapasitas Ekonomi Minimum ...................................................... 3

1.3 Lokasi Pabrik .................................................................................. 4

1.4 Tinjauan Pustaka ............................................................................. 5

1.4.1. Macam-macam proses .................................................................. 5

1.4.2. Kegunaan produk .......................................................................... 7

1.4.3. Sifat fisis dan kimia bahan .......................................................... 7

1.4.4. Tinjauan Proses Secara umum ...................................................... 12

BAB II. DESKRIPSI PROSES

2.1 Spesifikasi Bahan Baku dan Produk ............................................... 14

2.1.1. Bahan Baku ................................................................................... 14

2.1.2. Bahan Pembantu ........................................................................... 14

2.1.3. Produk ........................................................................................... 15

2.2 Konsep Proses ................................................................................ 16

2.2.1. Dasar Reaksi dan Kinetika............................................................ 16

2.2.2. Kondisi Operasi ............................................................................ 16

2.2.3. Pemakaian Katalis ........................................................................ 16

viii

2.2.4. Tinjauan Termodinamika.............................................................. 16

2.3 Langkah Proses ............................................................................... 19

2.3.1. Tahapan Persiapan bahan baku ..................................................... 19

2.3.2. Tahap pembentukan produk ......................................................... 20

2.3.2. Tahap pemurnian produk .............................................................. 20

2.4 Diagram Alir Proses ...................................................................... 21

2.5 Neraca Massa dan Neraca panas..................................................... 24

2.5.1. Kapasitas dan Diagram Alir ......................................................... 24

2.5.2. Neraca Massa dan Neraca Panas .................................................. 25

2.6Tata Letak Pabrik dan Peralatan ........................................................ 34

2.6.1. Tata Letak Pabrik .......................................................................... 34

2.6.2. Tata Letak Peralatan ..................................................................... 36

BAB III. SPESIFIKASI ALAT

3.1 Tangki ............................................................................................... 40

3.1.1. Tangki Bahan Baku propilen ...................................................... 40

3.1.2. Tangki Bahan Baku Benzena........................................................ 40

3.1.3. Tangki Produk ........................................................................... 41

3.2 Vaporizer .......................................................................................... 42

3.2.1. Vaporizer (V-01) ....................................................................... 42

3.2.2. Vaporizer (V-02) ....................................................................... 43

3.3 Separator ......................................................................................... 44

3.3.1. Separator-01 ............................................................................... 44

3.3.2. Separator-02 ............................................................................... 45

3.3.3. Separator-03 ............................................................................... 45

3.4 Reaktor-01 ...................................................................................... 46

3.5 Manara Distilasi .............................................................................. 47

3.6 Kondensor ....................................................................................... 48

3.6.1. Kondensor-01 ............................................................................ 48

3.6.2. Kondensor-02 ............................................................................ 49

3.7 Reboiler........................................................................................... 50

3.8 Akumulator ..................................................................................... 52

ix

3.9 Heat Exchanger .............................................................................. 52

3.9.1. Heat Exchanger-01 .................................................................... 52

3.9.2. Heat Exchanger-02 .................................................................... 54

3.9.3. Heat Exchanger-03 .................................................................... 55

3.10 Cooler ........................................................................................... 56

3.10.1. Cooler-01 ................................................................................. 56

3.10.2. Cooler-02 ................................................................................. 58

3.10.1. Cooler-03 ................................................................................. 59

3.11 Kompresor .................................................................................... 60

3.12 Ekspander ..................................................................................... 60

3.12.1. Ekspander-01 ........................................................................... 60

3.12.2. Ekspanser-02............................................................................ 61

3.13 Pompa ........................................................................................... 61

3.13.1. Pompa-01 ................................................................................. 61

3.13.2. Pompa-02 ................................................................................. 62

3.13.3. Pompa-03 ................................................................................. 63

3.13.4. Pompa-04 ................................................................................. 63

3.13.5. Pompa-05 ................................................................................. 64

3.13.6. Pompa-06 ................................................................................. 64

3.13.7. Pompa-07 ................................................................................. 65

3.13.8. Pompa-08 ................................................................................. 66

3.13.9. Pompa-09 ................................................................................. 67

BAB IV. UNIT PENDUKUNG PROSES (UTILITAS) DAN LABORATORIUM

4.1 Unit Pendukung Proses .................................................................... 68

4.1.1. Unit Penyediaan Air ................................................................... 68

4.1.2. Unit Penyediaan Steam .............................................................. 75

4.1.3. Unit Penyediaan Listrik ............................................................. 76

4.1.4. Unit Penyediaan Bahan Bakar ................................................... 78

4.1.5. Unit Penyediaan Udara Tekan ................................................... 79

4.1.6. Unit Penyediaan Dowtherm A ................................................... 79

4.2 Spesifikasi Alat Utilitas .................................................................. 79

x

4.3 Laboratorium .................................................................................. 91

4.3.1. Program Kerja Laboratorium ..................................................... 91

4.4 Limbah ............................................................................................ 92

4.4.1. Limbah Utilitas .......................................................................... 92

4.4.2. Limbah Proses ........................................................................... 92

4.5 Pengolahan Limbah ........................................................................ 93

BAB V. MANAJEMEN PERUSAHAAN

5.1 Bentuk Perusahaan............................................................................ 95

5.2 Struktur Organisasi ........................................................................... 96

5.3. Tugas dan Wewenang ...................................................................... 98

5.3.1. Pemegang Saham ..................................................................... 98

5.3.2. Dewan Komisaris ..................................................................... 98

5.3.3. Dewan Direksi ......................................................................... 98

5.3.4. Staf Ahli ................................................................................... 99

5.3.5. Penelitian dan Pengembangan (Litbang) ................................. 100

5.3.6. Kepala Bagian .......................................................................... 100

5.3.7. Kepala Seksi............................................................................. 103

5.4. Pembagian Jam Kerja Karyawan ..................................................... 104

5.5. Status Karyawan dan sistem Gaji .................................................... 106

5.6. Penggolongan Jabatan, Jumlah Karyawan dan Gaji ........................ 106

5.6.1. Penggolongan jabatan .............................................................. 106

5.6.2. Jumlah karyawan dan gaji ........................................................ 107

5.6.3. Sistem Gaji ............................................................................... 108

5.7. Kesejahteraan Karyawan ................................................................. 109

5.8. Manajemen Produksi ....................................................................... 110

5.8.1. Perencanaan produksi .............................................................. 111

5.8.1.1 Faktor Internal ..................................................................... 111

5.9.1.2 Faktor Eksternal .................................................................. 111

5.8.2. Pengendalian produksi ............................................................. 112

BAB VI. ANALISA EKONOMI

6.1 Perhitungan Analisa Ekonomi .......................................................... 119

xi

6.2. Fixed Capital Investment (FCI) ...................................................... 121

6.3. Working Capital (WC) ................................................................... 122

6.4. Manufacturing Cost (MC) .............................................................. 122

6.5. General Expenses (GE) .................................................................. 123

6.6. Analisa Ekonomi ............................................................................. 123

6.6.1. Keuntungan .............................................................................. 123

6.6.2. Percent return on investment (ROI) ........................................ 123

6.6.3. Pay out time (POT) ................................................................. 124

6.6.4. Break event point (BEP) .......................................................... 124

6.6.5. Shut down point (SDP)............................................................. 125

6.6.6. Discounted cash flow (DCF) ................................................... 125

KESIMPULAN .................................................................................................. 128

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN

xii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1. Konsumsi cumene di dunia ......................................................... 3

Gambar 2.1. Diagram alir kualitatif ................................................................. 22

Gambar 2.2. Diagram alir kuantitatif ............................................................... 23

Gambar 2.3. Diagram alir arus massa .............................................................. 24

Gambar 2.4. Tata letak pabrik cumene ............................................................ 38

Gambar 2.5. Tata letak peralatan proses .......................................................... 39

Gambar 4.1. Proses pengolahan air .................................................................. 94

Gambar 5.1. Struktur organisasi pabrik cumene .............................................. 114

Gambar 6.1. Hubungan antara tahun dengan index harga .................................. 120

Gambar 6.2. Analisis ekonomi ............................................................................ 126

xiii

DAFTAR TABEL

Tabel 1.1. Kebutuhan cumene di indonesia berdasarkan data impor ............... 2

Tabel 1.2. Beberapa produsen cumene di dunia .............................................. 3

Tabel 2.1. Arus massa masing-masing komponen ........................................... 24

Tabel 2.2. Neraca Massa Total ......................................................................... 25

Tabel 2.3. Neraca Massa Vaporizer-01 ............................................................ 25

Tabel 2.4. Neraca Massa Separator-02 ............................................................ 26

Tabel 2.5. Neraca Massa Vaporizer-02 ............................................................ 26

Tabel 2.6. Neraca Massa Separator-02 ............................................................ 26

Tabel 2.7. Neraca Massa Reaktor-01 ............................................................... 27

Tabel 2.8. Neraca Massa Separator-03 ............................................................ 27

Tabel 2.9. Neraca Massa Menara Distilasi-01 ................................................. 28

Tabel 2.10. Neraca Panas Vaporizer-01 ........................................................... 28

Tabel 2.11. Neraca Panas Vaporizer-02 ........................................................... 29

Tabel 2.12. Neraca Panas Kompresor-01 ......................................................... 29

Tabel 2.13. Neraca panas Heat Exchanger-01 ................................................. 29

Tabel 2.14. Neraca Panas Heat Exchanger-02................................................. 30

Tabel 2.15. Neraca panas Reaktor-01 .............................................................. 30

Tabel 2.16. Neraca Panas Ekspander-01 .......................................................... 30

Tabel 2.17. Neraca Panas Ekspander-02 .......................................................... 31

Tabel 2.18. Neraca Panas Cooler-01 ................................................................ 31

Tabel 2.19. Neraca Panas Cooler-02 ................................................................ 32

Tabel 2.20. Neraca panas Kondensor-01 ......................................................... 32

Tabel 2.21. Neraca Panas Heat Exchanger-03 ................................................. 33

Tabel 2.22. Neraca Panas Menara Distilasi-01 ................................................ 33

Tabel 2.23. Neraca Panas Cooler-03 ................................................................ 34

Tabel 4.1. Kebutuhan untuk pendingin ............................................................ 70

Tabel 4.2. Kebutuhan air untuk umpan boiler.................................................. 71

Tabel 4.3. Kebutuhan air sanitasi ..................................................................... 72

Tabel 4.4. Kebutuhan listrik untuk alat proses ................................................. 76

xiv

Tabel 4.5. Kebutuhan listrik untuk utilitas ....................................................... 77

Tabel 5.1. Jadwal hari dan jam kerja karyawan shift ....................................... 105

Tabel 5.2. Jumlah karyawan menurut jabatan .................................................. 107

Tabel 6.1. Cost Index Chemical plant .............................................................. 119

Tabel 6.2. Fixed Capital Investment ................................................................ 121

Tabel 6.3. Working Capital .............................................................................. 122

Tabel 6.4. Manufacturing Cost ........................................................................ 122

Tabel 6.5. General Expenses ............................................................................ 123

Tabel 6.7. Kesimpulan analisa ekonomi .......................................................... 127