Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Isopropylbenzene dari Propylene dan Benzene Dalam Fasa Gas Dengan Kapasitas 2.500 Ton/Tahun

(1)

PRA RANCANGAN PABRIK

PEMBUATAN ISOPROPYLBENZENE DARI PROPYLENE DAN

BENZENE DENGAN KAPASITAS 2.500 TON/TAHUN

TUGAS AKHIR

Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan Ujian Sarjana Teknik Kimia

Oleh :

AHMAD SYAHRUN HASIBUAN

080405070

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

(2)

(3)

KATA PENGANTAR

Syukur alhamdulillah penulis ucapkan kehadirat Allah SWT atas rahmat dan

anugerah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir yang berjudul Pra

Rancangan Pabrik Pembuatan Isopropylbenzene dari Propylene dan Benzene Dalam Fasa Gas Dengan Kapasitas 2.500 Ton/Tahun. Tugas Akhir ini dikerjakan

sebagai syarat untuk kelulusan dalam sidang sarjana.

Selama mengerjakan Tugas akhir ini penulis begitu banyak mendapatkan

bantuan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, dalam kesempatan ini perkenankanlah

penulis mengucapkan terima kasih kepada:

1. Bapak M.Hendra Ginting, ST, MT sebagai Dosen Pembimbing I yang telah

memberikan arahan selama menyelesaikan tugas akhir ini.

2. Ibu Farida Hanum ST, MT sebagai Dosen Pembimbing II yang telah memberikan

arahan selama menyelesaikan tugas akhir ini.

3. Bapak Dr. Eng Ir. Irvan, MSi sebagai Ketua Departemen Teknik Kimia FT USU.

4. Ibu Ir. Renita Manurung, MT sebagai Koordinator Tugas Akhir Departemen

Teknik Kimia FT USU.

5. Seluruh Dosen Pengajar Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas

Sumatera Utara yang telah memberikan ilmu kepada penulis selama menjalani

studi.

6. Para pegawai administrasi Departemen Teknik Kimia yang telah memberikan

bantuan kepada penulis selama mengenyam pendidikan di Deparetemen Teknik

Kimia.

7. Dan yang paling istimewa Orang tua penulis yang tidak pernah lupa memberikan

motivasi dan semangat kepada penulis.

8. Juga yang teristimewa C3N63N6 yang yang tidak pernah lupa memberikan

motivasi dan semangat kepada penulis.

9. Teman seperjuangan Alex dan Opung sebagai partner penulis dalam penyelesaian

Tugas Akhir ini.

10.Teman-teman ’08 dan Adik-adik junior stambuk ’09 dan ’10.

11.Seluruh Pihak yang tidak dapat disebutkan satu per satu namanya yang juga turut

(4)

Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih terdapat banyak kekurangan

dan jauh dari sempurna. Oleh karena itu penulis sangat mengharapkan saran dan

kritik yang sifatnya membangun demi kesempurnaan pada penulisan berikutnya.

Semoga tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi kita semua.

Medan, 13 Juli 2011

Penulis,

Ahmad Syahrun Hasibuan

(5)

INTISARI

Isopropylbenzene diperoleh melalui reaksi fasa gas antara Benzene dan

Propylene dengan bantuan katalis Asam pospat Kieshelgur di dalam reaktor packed

bed pada temperatur dan tekanan yang tinggi.

Pabrik pembuatan Isopropylbenzene ini direncanakan berproduksi dengan

kapasitas 2.500 ton/tahun dengan masa kerja 330 hari dalam satu tahun. Lokasi

pabrik direncanakan berdekatan dengan UP II Pertamina Dumai, Propinsi Riau,

dengan luas areal 13.430 m2. Tenaga kerja yang dibutuhkan 142 orang dengan

bentuk badan usaha Perseroan Terbatas (PT) yang dipimpin oleh seorang Direktur

dengan struktur organisasi sistem garis dan staf.

Hasil analisa ekonomi pabrik pembuatan Isopropylbenzene adalah sebagai

berikut:

 Modal Investasi : Rp 189.082.738.131,-

 Biaya Produksi : Rp179.014.898.663,-

 Hasil Penjualan : Rp 277.271.676.000,-

 Laba Bersih : Rp 68.460.845.415,-

 Profit Margin : 35,26 %

 Break Even Point : 31,72%

 Return on Investment : 36,21 %

 Return on Network : 60,34 %

 Pay Out Time : 2,76 tahun

 Internal Rate of Return : 60,44%

Dari hasil analisa aspek ekonomi dapat disimpulkan bahwa Pabrik Pembuatan

Isopropylbenzene dari Benzene dan Propylene dalam Fasa Gas ini layak untuk

(6)

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR ... i

INTISARI ... iii

DAFTAR ISI ... iv

DAFTAR GAMBAR ... xi

DAFTAR TABEL ... xii

DAFTAR LAMPIRAN ... xvi

BAB I PENDAHULUAN ... I-1

1.1 Latar Belakang ... I-1

1.2 Perumusan masalah ... I-2

1.3 Tujuan ... I-2

1.4 Manfaat Pra Rancangan Pabrik ... I-3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... II-1

2.1 Benzena ... II-1

2.2 Propilena ... II-3

2.3 Propana ... II-4

2.4 Isopropilbenzena (Cumene) ... II-5

2.5 Diisopropilbenzene (DIPB) ... II-6

2.6 Proses Pembuatan Cumene ... II-7

2.7 Perbandingan Dan pemilihan Proses ... II-8

2.8 Deskripsi Proses ... II-9

BAB III NERACA MASSA ... III-1

3.1 Mixing Point I (M-101) ... III-1

3.2 Vaporizer (E-101) ... III-1

3.3 Mixing Point II (M-102) ... III-2

3.4 Reaktor (R-101) ... III-2

3.5 Flash Drum (F-101) ... III-2

3.6 Reboiler (E-101)... III-3

3.7 Akumulator (AC-101) ... III-3

3.8 Menara Destilasi I (MD-101)... III-3

3.9 Reboiler (E-110)... III-4

(7)

3.11 Akumulator (AC-102) ... III-4

BAB IV NERACA ENERGI ... IV-1

4.1 Heater (E-103)... IV-1

4.2 Compresor (JC-101) ... IV-2

4.3 Vaporizer (E-101) ... IV-2

4.4 Heater (E-102)... IV-2

4.5 Compresor (JC-102) ... IV-3

4.6 Reaktor (R-101) ... IV-3

4.7 Expander (EV-101) ... IV-3

4.8 Condensor Subcooler (E-104)... IV-4

4.9 Heater (E-105)... IV-4

4.10 Menara Destilasi I (MD-101) ... IV-5

4.10.1 Condensor Subcooler (HE-107) ... IV-5

4.10.2 Reboiler (HE-106) ... IV-5

4.11 Menara Destilasi II (MD-102) ... IV-5

4.11.1 Condensor Subcooler (HE-108) ... IV-5

4.11.2 Reboiler (HE-110) ... IV-6

4.12 Cooler (HE-109) ... IV-6

4.13 Cooler (HE-111) ... IV-6

BAB V SPESIFIKASI PERALATAN ... V-1

5.1 Tangki Penyimpanan Propylena Dan Propana (TT – 101)... V-1

5.2 Heater (E-103) ... V-1

5.3 Kompresor (JC-101) ... V-2

5.4 Tangki Penyimpanan Benzene (TT-102) ... V-2

5.5 Pompa Benzena (P-101) ... V-3

5.6 Vaporizer (E-101) ... V-3

5.7 Heater (E-102)... V-3

5.8 Kompresor (JC-102) ... V-4

5.9 Reaktor (R-101) ... V-4

5.10 Expander (EV-101) ... V-5

5.11 Condensor Subcooler (E-104) ... V-5

5.12 Flash Drum (F-101) ... V-5

(8)

5.14 Heater (E-105) ... V-6

5.15 Menara Destilasi I (MD-101) ... V-6

5.17 Akumulator (AC-101) ... V-7

5.18 Pompa Recicle Benzena Dan IPB (P-102) ... V-8

5.19 Reboiler (E–106) ... V-8

5.20 Pompa Umpan Destilasi II (P-05) ... V-9

5.21 Menara Destilasi II (MD-102) ... V-9

5.23 Akumulator (AC-102) ... V-10

5.24 Pompa Refluks Kondensor (P-06)... V-11

5.25 Cooler I (E-109) ... V-11

5.26 Pompa Produk IPB (P-07) ... V-11

5.27 Tangki Penyimpanan IPB (TT-103) ... V-11

5.28 Reboiler (E-110) ... V-12

5.29 Cooler (E-111) ... V-12

5.30 Pompa Produk Samping DIPB (P-08) ... V-13

5.31 Tangki Penyimpanan DIPB (TT-104) ... V-13

5.32 Kompresor (JC-103) ... V-14

BAB VI INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA ... VI-1

6.1 Instrumentasi ... VI-1

6.2 Keselamatan Kerja ... VI-4

BAB VII UTILITAS ... VII-1

7.1 Kebutuhan Uap (Steam) ... VII-1

7.2 Kebutuhan Air ... VII-2

7.2.1 Screening ... VII-6

7.2.2 Klarifikasi ... VII-6

7.2.3 Filtrasi ... VII-7

7.2.4 Demineralisai ... VII-8

7.2.5 Dearator ... VII-11

7.3 Kebutuhan Bahan Kimia ... VII-11

7.4 Kebutuhan Listrik ... VII-12

(9)

7.6 Unit Pengolahan Limbah Gas ... VII-13

7.7 Spesfikasi Peralatan Utilitas ... VII-14

7.7.1 Screening (SC) ... VII-14

7.7.2 Bak Sedimentasi (BS) ... VII-15

7.7.3 Tangki Pelarutan Alum (TP-101) ... VII-15

7.7.4 Tangki Pelarutan Soda Abu (TP-102) ... VII-15

7.7.5 Tangki Pelarutan Asam Sulfat (TP-103) ... VII-16

7.7.6 Tangki Pelarutan NaOH (TP-104) ... VII-16

7.7.7 Tangki Pelarutan Kaporot (TP-105) ... VII-17

7.7.8 Clarifier (CL) ... VII-17

7.7.9 Sand Filter (SF)... VII-18

7.7.10 Cation Exchanger (CE) ... VII-18

7.7.11 Anon Exchanger (AE) ... VII-18

7.7.12 Refrigerator I (RF-01) ... VII-19

7.7.13 Refrigerator II (RF-02) ... VII-19

7.7.14 Tangki Utiltas (TU-01) ... VII-19

7.7.15 Tangk Utilitas II (TU-02) ... VII-20

7.7.16 Dearator (DE) ... VII-20

7.7.17 Ketel Uap (KU) ... VII-21

7.7.18 Tangki Bahan Bakar (TB) ... VII-21

7.7.19 Pompa Screening (PU-01) ... VII-21

7.7.20 Pompa Sedimentasi (PU-02) ... VII-22

7.7.21 Pompa Alum (PU-03) ... VII-22

7.7.22 Pompa Soda Abu (PU-04) ... VII-22

7.7.23 Pompa Umpan Filtrasi (PU-05) ... VII-22

7.7.24 Pompa I Utiliti (PU-06) ... VII-23

7.7.25 Pompa kation Exchanger (PU-07) ... VII-23

7.7.26 Pompa Refrigerator (PU-08) ... VII-23

7.7.27 Pompa II Utiliti (PU-09)... VII-23

7.7.28 Pompa Asam Sulfat (PU-10) ... VII-24

7.7.29 Pompa Anion Exchanger (PU-11) ... VII-24

7.7.30 Pompa NaOH (PU-12) ... VII-24

(10)

7.7.32 Pompa II Domestik (PU-14) ... VII-25

7.7.33 Pompa Umpan Dearator (PU-15) ... VII-25

7.7.34 Pompa Cooler (PU-16) ... VII-25

7.7.35 Pompa Umpan Ketel Uap (PU-17) ... VII-25

7.7.36 Pompa Bahan bakar Ketel uap (PU-18) ... VII-26

7.7.37 Pompa Bahan bakar Generator (PU-19)... VII-26

7.7.38 Pompa Dowtherm A (PU-20) ... VII-26

BAB VIII LOKASI DAN TATA LETAK PABRIK ... VIII-1

8.1 Lokasi Pabrik ... VIII-1

8.1.1 Faktor Primer/Utama... VIII-1

8.1.2 Faktor Skunder... VIII-2

8.2 Tata Letak Pabrik ... VIII-6

8.3 Perincian Luas Tanah ... VIII-7

BAB IX ORGANISASI DAN MANAJEMEN PERUSAHAAN ... IX-1

9.1 Organisasi Perusahaan ... IX-1

9.1.1 Bentuk Organisasi Garis ... IX-2

9.1.2 Bentuk Organisasi Fungsonal ... IX-2

9.1.3 Bentuk Organisasi Garis Dan Staf ... IX-3

9.1.4 Bentuk Organisasi Fungsional Dan Staf ... IX-3

9.2 Manajemen Perusahaan ... IX-3

9.3 Bentuk Hukum Badan Usaha ... IX-4

9.4 Uraian Tugas, Wewenang dan Tanggung Jawab ... IX-6

9.4.1 Rapat Umum Pemegang Saham (RUPS) ... IX-6

9.4.2 Direktur ... IX-6

9.4.3 Sekretaris ... IX-6

9.4.4 Manager Umum Dan Keuangan ... IX-6

9.4.5 Manager Teknik Dan Produksi ... IX-7

9.4.6 Kepala Bagian Keuangan Dan Admnstrasi ... IX-7

9.4.7 Kepala Bagan Pemasaran Dan Pembelanjaan ... IX-7

9.4.8 Kepala Bagian Umum Dan Personalia ... IX-7

9.4.9 Kepala Bagian Teknk ... IX-7

9.4.10 Kepala Bagian Produksi ... IX-8

(11)

9.4.10 Kepala Bagian Utilitas ... IX-8

9.5 Sistem Kerja ... IX-8

9.6 Jumlah Karyawan dan tingkat Pendidikan ... IX-10

9.7 Sistem Penggajian ... IX-11

9.8 Kesejahteraan Karyawan ... IX-12

BAB X ANALISA EKONOMI ... X-1

10.1 Modal Investasi ... X-1

10.1.1 Modal Investasi Tetap ... X-1

10.1.2 Modal Kerja ... X-3

10.2 Biaya Produksi Total (BPT)/ Total Cost (TC) ... X-4

10.2.1 Biaya Tetap ... X-4

10.2.2 Biaya Variabel ... X-4

10.3 Total Penjualan (Total Sales) ... X-5

10.4 Bonus Perusahaan ... X-5

10.5 Perkiraan Rugi/Laba Usaha ... X-5

10.6 Analisa Aspek Ekonomi ... X-5

10.6.1 Profit Margin (PM) ... X-5

10.6.2 Break Even Poin (BEP) ... X-6

10.6.3 Return on Investman (ROI) ... X-6

10.6.4 Pay Out Time (POT) ... X-7

10.6.5 Return on Network (RON) ... X-7

10.6.6 Internal rate of Return (IRR) ... X-7

BAB XI KESIMPULAN ... XI-1

(12)

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Struktur Molekul Benzena ... II-1

Gambar 2.2 Struktur Molekul Propilena ... II-3

Gambar 6.1 Instrumentasi pada Pra-rancangan Pabrik Pembuatan

Isopropilbenzena ... VI-5

Gambar 8.1 Tata letak Pra-rancangan Pabrik Pembuatan Isopropilbenzena .... VIII-9

Gambar LE-1 Harga Peralatan untuk Tangki Penyimpanan (Storage) dan Tangki

Pelarutan ... LE-5

(13)

DAFTAR TABEL

Tabel 1.1 Impor Cumene Indonesia ... I-2

Tabel 3.1 Neraca Massa Mixing Point I (M-101) ... III-1

Tabel 3.2 Neraca Massa Vaporizer (E-101) ... III-1

Tabel 3.3 Neraca Massa Mixing Point II (M-102) ... III-2

Tabel 3.4 Neraca Massa Reaktor (R-101) ... III-2

Tabel 3.5 Neraca Massa Flash Drum (F-101) ... III-2

Tabel 3.6 Neraca Massa Reboiler (E-101) ... III-3

Tabel 3.7 Neraca Massa Akumulator (AC-101) ... III-3

Tabel 3.8 Neraca Massa Menara Destilasi I (MD-101) ... III-3

Tabel 3.9 Neraca Massa Reboiler (E-110) ... III-4

Tabel 3.10 Neraca Massa Menara Destilasi II (MD-102) ... III-4

Tabel 3.11 Neraca Massa Akumulator (AC-102) ... III-4

Tabel 4.1 Neraca Panas Heater (E-103) ... IV-1

Tabel 4.2 Neraca Panas Compresor (JC-101) ... IV-1

Tabel 4.3 Neraca Panas Vaporizer (E-101) ... IV-2

Tabel 4.5 Neraca Panas Compresor (JC-102) ... IV-3

Tabel 4.6 Neraca Panas Reaktor (R-101) ... IV-3

Tabel 4.7 Neraca Panas Expander (EV-101) ... IV-3

Tabel 4.8 Neraca Panas Condensor Subcooler (E-104) ... IV-4

Tabel 4.11 Neraca Panas Reboiler (E-106) ... IV-5

Tabel 4.13 Neraca Panas Reboiler (E-110) ... IV-6

Tabel 4.14 Neraca Panas Cooler (E-109) ... IV-6

Tabel 4.15 Neraca Panas Cooler (E-111) ... IV-6

Tabel 6.1 Instrumentasi pada ... VI-4

Tabel 7.1 Kebutuhan Uap (Steam) Pabrik Pembuatan Isopropilbenzena ... VII-1

Tabel 7.2 Kebutuhan Air Pendingin pada Alat... VII-2

(14)

Tabel 7.4 Kualitas Air Sungai Siak Dumai ... VII-4

Tabel 7.5 Perincian Kebutuhan Listrik ... VII-12

Tabel 8.1 Perincian Luas Tanah ... VIII-7

Tabel 9.1 Jadwal Kerja Karyawan Shift... IX-9

Tabel 9.2 Jumlah Karyawan dan Kualifikasinya ... IX-10

Tabel 9.3 Perincian Gaji Karyawan ... IX-11

Tabel LA.1 Neraca Massa Akumulator (AC-102) ... LA-3

Tabel LA.2 Neraca Massa Menara Destilasi (MD-102) ... LA-5

Tabel LA.3 Neraca Massa Reboiler (E-110) ... LA-6

Tabel LA.4 Neraca Massa Menara Destilasi (MD-101) ... LA-8

Tabel LA.5 Neraca Massa Akumulator (AC-101) ... LA-10

Tabel LA.6 Neraca Massa Reboiler (E-106) ... LA-11

Tabel LA.7 Neraca Massa Flash Drum (F-101) ... LA-13

Tabel LA.8 Neraca Massa Reaktor (R-101)... LA-16

Tabel LA.9 Neraca Massa Mixing Point II (M-102) ... LA-17

Tabel LA.10 Neraca Massa Vaporizer (E-101)... LA-19

Tabel LA.11 Neraca Massa Mixing Point I (M-101) ... LA-20

Tabel LB.1 Kapasitas Panas Cair ... LB-1

Tabel LB.2 Panas Laten ... LB-1

Tabel LB.3 Kapasitas Panas Gas ... LB-1

Tabel LB.4 Panas Reaksi Pembentukan Fasa Gas ... LB-2

Tabel LB.5 Tekanan Uap Antoine... LB-2

Tabel LB.6 Panas masuk Heater (E-103) ... LB-3

Tabel LB.7 Panas keluar Heater (E-103) ... LB-4

Tabel LB.8 Panas masuk Compressor (JC-101) ... LB-6

Tabel LB.9 Panas keluar Compressor (JC-101)... LB-6

Tabel LB.10 Data Perhitungan Suhu Operasi Vaporizer (E-101) ... LB-7

Tabel LB.11 Panas masuk Vaporizer (E-101) ... LB-7

Tabel LB.12 Panas keluar Vaporizer (E-101) ... LB-8

Tabel LB.13 Panas Masuk Heater (E-102) ... LB-9

Tabel LB.14 Panas Keluat Heater (E-102) ... LB-9

Tabel LB.15 Panas Masuk Compressor (JC-102) ... LB-12

(15)

Tabel LB.17 Panas Masuk Reaktor (R-101) ... LB-13

Tabel LB.18 Panas Keluar Reaktor (R-101) ... LB-14

Tabel LB.19 Panas Masuk Expander (EV-101) ... LB-16

Tabel LB.20 Panas Keluar Expander (EV-101) ... LB-17

Tabel LB.21 Penentuan Suhu Operasi pada Condensor subcooler (E-104) ... LB-18

Tabel LB.22 Panas Masuk Condensor subcooler (E-104) ... LB-19

Tabel LB.23 Panas Keluar Condensor subcooler (E-104) ... LB-19

Tabel LB.24 Panas Masuk Heater (E-105) ... LB-21

Tabel LB.25 Panas Keluar Heater (E-105)... LB-21

Tabel LB.26 Penentuan Suhu Buble Point Umpan Masuk Menara Destilasi (MD-

101) ... LB-22

Tabel LB.27 Penentuan Suhu Operasi Condensor Subcooler (E-107) ... LB-23

Tabel LB.28 Panas Masuk Condensor Subcooler (E-107) ... LB-24

Tabel LB.29 Panas Keluar Condensor Subcooler (E-107) ... LB-24

Tabel LB.30 Data Perhitungan Suhu Operasi Reboiler (E-106) ... LB-26

Tabel LB.31 Panas Masuk Reboiler (E-106) ... LB-26

Tabel LB.32 Panas Keluar Reboiler (E-106) ... LB-26

Tabel LB.34 Penentuan Buble Point Umpan Masuk Menara Destilasi II (MD-102)

... LB-27

Tabel LB.35 Penentuan Suhu Operasi Condensor Subcooler (E-108) ... LB-28

Tabel LB.36 Panas Masuk Condensor Subcooler (E-108) ... LB-29

Tabel LB.37 Panas Keluar Condensor Subcooler (E-108) ... LB-29

Tabel LB.38 Data perhitungan suhu operasi Reboiler (E-110) ... LB-30

Tabel LB.39 Panas Masuk Reboiler (E-110) ... LB-31

Tabel LB.42 Panas Masuk Cooler (E-109) ... LB-33

Tabel LB.43 Panas Keluar Cooler (E-109)... LB-34

Tabel LB.44 Panas Masuk Cooler (E-111) ... LB-34

Tabel LB.45 Panas Keluar Cooler (E-111)... .LB-35

Tabel LB.46 Panas Masuk Compresor (JC-103) ... .LB-35

(16)

Tabel LC.1 Data pada Alur 1 ... .LC-1

Tabel LC.4 Data pada Alur 2 ...LC-15

Tabel LC.6 Komposisi Gas Pada Flash Drum (F-101) ...LC-39

Tabel LC.7 Komposisi Cairan Pada Flash Drum (F-101) ...LC-39

Tabel LC.9 Komposisi Bahan pada Alur Vd Kolom Destilasi I (MD-101) ...LC-52

Tabel LC.10 Komposisi Bahan pada Alur Lb Kolom Destilasi I (MD-101) ...LC-53

Tabel LC.11 Data Pada Akumulator (AC-101) ...LC-63

Tabel LC.12 Data pada alur 2...LC-66

Tabel LC.13 Data pada alur 20 ...LC-75

Tabel LC.14 Komposisi Bahan Pada Alur Vd Kolom Destilasi II (MD-102) ....LC-79

Tabel LC.15 Komposisi Bahan Pada Alur Lb Kolom Destilasi II (MD-102) ....LC-80

Tabel LC.16 Data Pada Akumulator (AC-102) ...LC-90

Tabel LC.17 Data Pada Keluaran Akumulator (AC-102) ...LC-93

Tabel LC.18 Data Pada Keluaran Cooler (E-109) ... LC-102

Tabel LC.19 Data Pada Alur 28 ... LC-105

Tabel LE.1 Perincian Harga Bangunan, dan Sarana Lainnya ... LE-2

Tabel LE.2 Harga Indeks Marshall dan Swift ... LE-3

Tabel LE.3 Estimasi Harga Peralatan Proses ... LE-7

Tabel LE.4 Estimasi Harga Peralatan Utilitas ... LE-8

Tabel LE.5 Biaya Sarana Transportasi ... LE-11

Tabel LE.6 Perincian Gaji Pegawai ... LE-15

Tabel LE.7 Perincian Biaya Kas ... LE-16

Tabel LE.8 Perincian Modal Kerja... LE-17

Tabel LE.9 Aturan Depresiasi Sesuai UU Republik Indonesia

No.17 Tahun 2000 ... LE-19

Tabel LE.10 Perhitungan Biaya Depresiasi Sesuai UU RI

(17)

Tabel LE.11 Data Perhitungan BEP ... LE-28

(18)

DAFTAR LAMPIRAN

LAMPIRAN A ... LA-1

A.1 Akumulator (AC-102) ... LA-2

A.2 Menara Destilasi (MD-102) ... LA-3

A.3 Reboiler (E-110) ... LA-5

A.4 Menara Destilasi (MD-101) ... LA-7

A.5 Akumulator (AC-101) ... LA-8

A.6 Reboiler (E-106) ... LA-10

A.7 Flash Drum (F-101) ... LA-12

A.8 Reaktor (R-101) ... LA-14

A.9 Mixing Point II (M-102) ... LA-16

A.10 Vaporizer (E-101) ... LA-18

A.11 Mixing Point I (M-101) ... LA-19

LAMPIRAN B ... LB-1

B.1 Heater (E-103) ... LB-3

B.2 Compresor (JC-101) ... LB-5

B.3 Vaporizer (E-101)... LB-7

B.4 Heater (E-102) ... LB-9

B.5 Compresor (JC-102) ... LB-11

B.6 Reaktor (R-101)... LB-13

B.7 Expander (EV-101) ... LB-16

B.8 Condensor Subcooler (E-104) ... LB-18

B.9 Heater (E-105) ... LB-20

B.10 Menara Destilasi I (MD-101) ... LB-22

B.11 Condensor Subcooler (HE-107) ... LB-23

B.12 Reboiler (HE-106) ... LB-25

B.13 Menara Destilasi II (MD-102) ... LB-27

B.14 Condensor Subcooler (HE-108) ... LB-28

B.15 Reboiler (HE-110) ... LB-30

B.16 Cooler (HE-109) ... LB-32

B.17 Cooler (HE-111) ... LB-34

(19)

C.1 Tangki Penyimpanan Propylena Dan Propana (TT – 101) ... LC-1

C.2 Heater (E-103) ... LC-4

C.3 Kompresor (JC-101) ... LC-11

C.4 Tangki Penyimpanan Benzene (TT-102)... LC-12

C.5 Pompa Benzena (P-101) ... LC-15

C.6 Vaporizer (E-101)... LC-17

C.7 Heater (E-102) ... LC-21

C.8 Kompresor (JC-102) ... LC-27

C.9 Reaktor (R-101)………. LC-29

C.10 Expander (EV-101) ... LC-32

C.11 Condensor Subcooler (E-104) ... LC-33

C.12 Flash Drum (F-101) ... LC-38

C.13 Pompa Umpan Destilasi (P-03) ... LC-41

C.14 Heater (E-105) ... LC-44

C.15 Menara Destilasi I (MD-101) ... LC-50

C.17 Akumulator (AC-101) ... LC-63

C.18 Pompa Recicle Benzena Dan IPB (P-102) ... LC-65

C.19 Reboiler (E–106) ... LC-68

C.20 Pompa Umpan Destilasi II (P-05) ... LC-75

C.21 Menara Destilasi II (MD-102) ... LC-77

C.23 Akumulator (AC-102) ... LC-90

C.24 Pompa Refluks Kondensor (P-06) ... LC-93

C.25 Cooler I (E-109) ... LC-95

C.26 Pompa Produk IPB (P-07) ...LC-102

C.27 Tangki Penyimpanan IPB (TT-103) ... LC-104

C.28 Reboiler (E-110) ...LC-107

C.29 Cooler (E-111)... LC-114

C.30 Pompa Produk Samping DIPB (P-08) ... LC-120

C.31 Tangki Penyimpanan DIPB (TT-104) ... LC-122

LAMPIRAN D ... LD-1

(20)

D.2 Bak Sedimentasi (BS) ... LD-2

D.3 Tangki Pelarutan Alum (TP-101) ... LD-4

D.4 Tangki Pelarutan Soda Abu (TP-102) ... LD-6

D.5 Tangki Pelarutan Asam Sulfat (TP-103) ... LD-9

D.6 Tangki Pelarutan NaOH (TP-104) ... LD-11

D.7 Tangki Pelarutan Kaporot (TP-105) ... LD-14

D.8 Clarifier (CL) ... LD-16

D.9 Sand Filter (SF) ... LD-19

D.10 Cation Exchanger (CE) ... LD-20

D.11 Anon Exchanger (AE) ... LD-22

D.12 Refrigerator I (RF-01) ... LD-23

D.13 Refrigerator II (RF-02) ... LD-24

D.14 Tangki Utiltas (TU-01) ... LD-25

D.15 Tangk Utilitas II (TU-02) ... LD-26

D.16 Dearator (DE) ... LD-28

D.17 Ketel Uap (KU) ... LD-30

D.18 Tangki Bahan Bakar (TB) ... LD-31

D.19 Pompa Screening (PU-01) ... LD-33

D.20 Pompa Sedimentasi (PU-02) ... LD-35

D.21 Pompa Alum (PU-03) ... LD-37

D.22 Pompa Soda Abu (PU-04) ... LD-39

D.23 Pompa Umpan Filtrasi (PU-05) ... LD-41

D.24 Pompa I Utiliti (PU-06) ... LD-43

D.25 Pompa kation Exchanger (PU-07) ... LD-46

D.26 Pompa Refrigerator (PU-08) ... LD-48

D.27 Pompa II Utiliti (PU-09) ... LD-50

D.28 Pompa Asam Sulfat (PU-10) ... LD-52

D.29 Pompa Anion Exchanger (PU-11) ... LD-54

D.30 Pompa NaOH (PU-12) ... LD-56

D.31 Pompa Kaporit (PU-13) ... LD-58

D.32 Pompa II Domestik (PU-14) ... LD-60

D.33 Pompa Umpan Dearator (PU-15) ... LD-63

(21)

D.35 Pompa Umpan Ketel Uap (PU-17) ... LD-67

D.36 Pompa Bahan bakar Ketel uap (PU-18) ... LD-69

D.37 Pompa Bahan bakar Generator (PU-19) ... LD-71

D.38 Pompa Dowtherm A (PU-20) ... LD-73

LAMPIRAN E ... LE-1

E.1 Modal Investasi ... LE-1

E.2 Modal Kerja ... LE-12

E.3 Biaya Produksi Total (BPT) ... LE-18

E.4 Perkiraan Rugi/Laba Usaha ... LE-24

(22)

INTISARI

Isopropylbenzene diperoleh melalui reaksi fasa gas antara Benzene dan

Propylene dengan bantuan katalis Asam pospat Kieshelgur di dalam reaktor packed

bed pada temperatur dan tekanan yang tinggi.

Pabrik pembuatan Isopropylbenzene ini direncanakan berproduksi dengan

kapasitas 2.500 ton/tahun dengan masa kerja 330 hari dalam satu tahun. Lokasi

pabrik direncanakan berdekatan dengan UP II Pertamina Dumai, Propinsi Riau,

dengan luas areal 13.430 m2. Tenaga kerja yang dibutuhkan 142 orang dengan

bentuk badan usaha Perseroan Terbatas (PT) yang dipimpin oleh seorang Direktur

dengan struktur organisasi sistem garis dan staf.

Hasil analisa ekonomi pabrik pembuatan Isopropylbenzene adalah sebagai

berikut:

 Modal Investasi : Rp 189.082.738.131,-

 Biaya Produksi : Rp179.014.898.663,-

 Hasil Penjualan : Rp 277.271.676.000,-

 Laba Bersih : Rp 68.460.845.415,-

 Profit Margin : 35,26 %

 Break Even Point : 31,72%

 Return on Investment : 36,21 %

 Return on Network : 60,34 %

 Pay Out Time : 2,76 tahun

 Internal Rate of Return : 60,44%

Dari hasil analisa aspek ekonomi dapat disimpulkan bahwa Pabrik Pembuatan

Isopropylbenzene dari Benzene dan Propylene dalam Fasa Gas ini layak untuk

(23)

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Perkembangan industri di Indonesia khususnya industri kimia terus mengalami

peningkatan. Dengan meningkatnya industri kimia, maka kebutuhan unsur-unsur

penunjang industri juga meningkat, termasuk bahan-bahan pembantu dan penunjang.

Kebutuhan bahan baku dan bahan penunjang industri di Indonesia masih

banyak didatangkan dari luar negeri. Jika bahan baku dan penunjang ini bisa

dihasilkan sendiri di dalam negeri, tentunya dapat menghemat pengeluaran devisa,

meningkatkan ekspor, dan juga dapat meningkatkan penguasaan teknologi.

Cumene adalah nama umum untuk isopropylbenzene, merupakan senyawa

organik yang merupakan hidrokarbon aromatic. Cumene adalah cairan tidak

berwarna, mudah terbakar, dan memiliki titik didih 152°C. Hampir semua cumene

yang dihasilkan sebagai senyawa murni pada skala industri dikonversi menjadi

cumene hidroperoksida, yang merupakan intermediate dalam sintesis bahan kimia

industri penting lainnya seperti fenol dan aseton. (Anonim, 2010)

Disamping itu cumen merupakan bahan utama pembuatan fenol dan aseton.

Cumene juga merupakan produk menengah yang mempunyai peranan penting dalam

menghasilkan produk industri lain seperti : nylon, polycarbonate, epoxy, dan

lain-lain. (Vivek, 2010)

Cumene merupakan salah satu bahan kimia yang pengadaannya masih

didatangkan dari luar negeri, karena Indonesia belum mempunyai industri yang

memproduksi Cumene.(Digital Information Service, 2010)

Berdasarkan Data Badan Pusat Statistik, pada tahun 2009 Indonesia

mengimpor Cumene sebesar 2.851.382 kg seharga USD 2.469.071 untuk kebutuhan

dalam negeri, dengan melihat data tabel impor Cumene Indonesia di bawah terlihat

bahwa, kebutuhan Cumene di Indonesia cenderung tetap pada kisaran 2.600 ton

pertahun dengan harga yang terus meningkat pada tahun ke tahun, walaupun

pengadaannya masih tergantung dari harga, contohnya pada tahun 2007 dengan

harga USD 155 per kilogram Cumene, impor Indonesia hanya 1 kg, apabila di

Indonesia telah berdiri sebuah Pabrik Cumene, mungkin kejadian ini tidak akan

(24)

produksinya tanpa harus menghiraukan harga dan ongkos Impor Cumene dari luar

negeri.

Hal diatas dapat menjadi pertimbangan yang cukup untuk mengkaji lebih

dalam gagasan pendirian suatu pabrik Cumene di Indonesia sebagai investasi untuk

masa depan.

Tabel 1.1 Impor Cumene Indonesia

Tahun Impor Berat (kg)

1999 3.046.752

2000 2.642.373

2001 998.046

2002 2.991.441

2003 2.932.169

2004 2.979.601

2005 2.969.535

2006 1.982.926

2007 1

2008 2.785.305

2009 2.851.382

(Badan Pusat Statistik, 2010)

1.2 Perumusan Masalah

Kebutuhan Cumene di Indonesia belum dapat terpenuhi, sehingga untuk

menanggulangi kebutuhan cumene dalam negeri serta untuk meningkatkan nilai

ekonomis dari cumene dengan biaya cukup rendah dibandingkan dengan proses lain,

maka dirasa perlu untuk membuat suatu Pra Rancangan Pabrik pembuatan cumene

dari propylen dan benzena.

1.3 Tujuan

Tujuan dari Pra Rancangan Pabrik Cumene dari Propylen dan benzena adalah

untuk mengaplikasikan Ilmu Teknik Kimia, khususnya di bidang perancangan,

analisis proses, dan operasi teknik kimia, sehingga akan memberikan gambaran

(25)

1.4 Manfaat

Manfaat yang dapat di ambil dari pra rancangan ini adalah tersedianya

informasi mengenai pabrik Cumene dari Propylen dan benzena sebagai intermediet

(26)

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Benzena

Benzena adalah produk minyak bumi, awalnya dibuat dari ter batubara yang

digunakan sebagai komponen dalam berbagai produk konsumen dan industri.

Benzena menjadi bahan yang sangat penting pada dunia industri di Amerika.

Benzena ditemukan oleh Faraday kemudian rumus molekulnya ditetapkan oleh

Mitscherlich sebagai C6H6. Menurut Kekule (1866) rumus bangun benzena berupa

segi enam datar dengan ikatan rangkap selang-seling, dimana jarak antar atom C

sama besar yaitu 1,39 Ao dan dengan sudut ikatan 120 o.

Gambar 2.1 Struktur Molekul Benzena

Produksi benzena secara komersial yang paling awal adalah proses

polimerisasi asetilena. Kemudian proses berkembang menjadi beberapa cara yaitu:

1. Distilasi bertingkat batubara. Pada proses ini selain benzena diperoleh pula

zat-zat lain yaitu toluena dan xilena.

2. Distilasi bertingkat residu crude oil. Pada proses ini selain benzena diperoleh

pula zat-zat lain yaitu toluena dan xilena.

3. Hidrodealkilasi toluena. Pada proses ini reaksi yang terjadi adalah :

C7H8 + H2 C6H6 + CH4 ( reaksi utama)

2 C6H6 C12H10 + H2 ( reaksi samping)

Proses ini sekarang banyak digunakan untuk pembuatan benzena karena

efisiensi proses lebih baik dan diperoleh benzena yang lebih banyak dibanding

dengan proses yang lain.

Sifat-sifat Fisika Benzena

Berat molekul ( BM ) : 78,11

Titik didih : 80,1 0C

(27)

Densitas : 0,905 gr /cm3 ( -47 0C )

Kelarutan : 1 - 5 mg / ml air

: ≥ 100 mg /ml aceton Flash point : -11 0C (12 0F )

Autoignition temperatur : 562 0C

Critical temperatur : 289,1 0C

Critical pressure : 48,9 atm

Fase : cair ( 30 0C, 1 atm )

(Wikipedia, 2010)

Sifat-sifat Kimia Benzena

a. Halogenasi

Halogenasi ini dicirikan oleh brominasi benzena dengan katalis FeBr3. Peranan

katalis ini adalah membelah ikatan Br – Br. Perhatikan reaksi halogenasi pada

benzena berikut.

b. Nitrasi

Reaksi nitrasi terjadi jika benzena diolah dengan HNO3 dengan katalis H2SO4.

Reaksi yang terjadi adalah seperti berikut.

c. Alkilasi

Alkilasi sering disebut juga dengan Friedel – Crafts. Reaksi ini menggunakan

katalis AlCl3. Reaksi ini dikembangkan oleh ahli kimia Perancis Charles

Friedel dan James Crafts. Perhatikan reaksi alkilasi 2 kloro propana dengan

(28)

d. Sulfunasi

Reaksi sulfunasi suatu benzena dengan asam sulfat berasap menghasilkan asam

benzena sulfonat. Perhatikan reaksi sulfunasi berikut.

(Anonim, 2011)

2.2 Propilena

Propilena diproduksi dari produk sampingan pemurnian minyak bumi dan

produksi etilen oleh uap retak feedstocks hidrokarbon. Turunan propilena yang

paling penting adalah polimer propilena, akrilonitril, propilena oksida, isopropanol,

dan cumene.Propilena juga terbentuk dari proses vegetasi alami, dan juga merupakan

hasil pembakaran bahan organik (asap kendaraan bermotor dan asap tembakau).

Gambar 2.2 Struktur Molekul Propylene

Sifat-sifat Fisika Propilena

Titik didih : - 47,7 0C

Titik lebur : -185,2 0C

Densitas : 0,609 gr /cm3 ( -47 0C )

(29)

: 500 ml /100 ml aceton

Flash point : -108 0C ( -162 0F )

Autoignition temperatur : 455 0C

Fase : gas ( 30 0C, 1 atm )

(Wikipedia, 2010)

Sifat-sifat kimia Propilen

a. Alkilasi

Reaksi alkilasi terhadap benzene oleh propilen dengan adanya katalis AlCl3akan

menghasilkan suatu alkil benzene

Reaksi :

C6H6 + C3H6 C6H6CH(CH3)2

b. Khlorinasi

Alkil klorida dapat dibuat dengan cara khlorinasi dan non katalitik terhadap

propilen fase gas pada suhu 5000C dalam reaktor adiabatic. Prinsip reaksi ini

terdiri dari substitusi sebuah atom khlorinasi terhadap atom hydrogen pada

propilen.

Reaksi :

Cl2 + CH2CHCH3 CH2CHCH2Cl + HCl

2.3 Propana

Propana adalah

dalam keadaan normal, tapi dapat dikompresi menjadi

dipindahkan dalam kontainer yang tidak mahal. Senyawa ini diturunkan dari produk

petroleum lain pada pemrosesan

digunakan sebagai

rumah. Dijual sebagai bahan bakar, propana dikenal juga sebagai

petroleum gas - gas petroleum cair) yang dapat berupa campuran dengan sejumlah

kec

pemberi bau agar dapat digunakan sebagai deteksi jika terjadi kebocoran.

(30)

Sifat-sifat Propana

Titik didih : -42,2 0C

Densitas : 0,585 gr /cm3

Fase : gas ( 30 0C, 1 atm )

(Wikipedia, 2010)

Sifat-sifat kimia Propana

a. Reaksi monoklorinasi propana (pengantian satu atom H oleh satu atom Cl)

Reaksi :

C3H8 + Cl2 C3H7Cl + HCl

b. Reaksi dibrominasi propana (penggantian dua atom H oleh dua atom Br)

Reaksi :

C3H8 + 2Br2 C3H6Br2 + 2HBr

(Anonim, 2011)

2.4 Isopropilbenzena (Cumene)

Cumen adalah bahan kimia murni yang dibuat dari propilen dan benzena.

Nama lain dari cumen adalah isopropylbenzena, cumol, isopropylbenzol dan

2-phenylpropane.

Cumen adalah nama umum untuk isopropylbenzene, merupakan senyawa

organik yang merupakan hidrokarbon aromatik. Ini adalah konstituen dari minyak

mentah dan bahan bakar halus. Ini adalah cairan tak berwarna yang mudah terbakar

yang memiliki titik didih 152 ° C. Hampir semua cumene yang dihasilkan sebagai

senyawa murni pada skala industri dikonversi menjadi cumene hidroperoksida, yang

merupakan intermediate dalam sintesis bahan kimia industri penting lainnya seperti

fenol dan aseton.

Sifat-sifat fisika Cumen

Titik didih : 152,4 0C

Titik lebur : -96,0 0C

(31)

Kelarutan : insoluble in water

Flash point : 39 0C

(Wikipedia, 2010)

Sifat-sifat kimia Cumen

Cumen dapat dioksidasi menjadi Cumen Hidroperoksida dengan udara

atmosfer atau udara yang kaya oksigen dalam satu atau beberapa oksidasinya.

Temperatur yang digunakan adalah antara 80 0C – 130 0C dengan tekanan 6

atm, serta dengan penambahan Na2CO3.

Reaksi :

C6H5CH(CH3)2→ C6H5(CH3)2→ C6H5OH + C3H6O

(Anonim, 2011)

2.5 Diisopropilbenzena (DIPB)

Diisopropilbenzena adalah cairan yang mudah menguap sehingga sangat

mungkin terhirup ataupun kontak dengan kulit manusia. diisopropilbenzena

diproduksi sebagai produk samping dari sintesis cumene.

Sifat-sifat fisika DIPB

Berat molekul ( BM ) : 162

Titik didih : 194 0C

Densitas : 0,859 gr /cm3

Critical temperatur : 4850C

(Wikipedia, 2010)

Sifat-sifat kimia DIPB

Dalam pembuatan resorcinol dengan teknologi hidroperoksida adalah dengan

mengoksidasi Diisopropilbenzen yang menghasilkan dihidroperoksida.

Reaksi :

(32)

C12H18 + O2 C18H34O5

(Anonim, 2011)

2.6 Proses Pembuatan Cumene

Proses dasar pembuatan cumen adalah propylalkylation dari benzena pada fase

cair dengan menggunakan katalis asam sulfat. Karena kompleksnya reaksi penetralan

dan banyaknya langkah recycle, maka proses ini jarang digunakan. Selanjutnya

seiring dengan perkembangan jaman, proses pembuatan cumen berkembang menjadi

beberapa proses diantaranya :

Proses Alumunium khloride

Pada proses ini reaksi pembentukan cumen berlangsung pada fase cair dengan

menggunakan katalis alumunium khloride. Proses ini sudah jarang digunakan karena

memiliki biaya produksi yg relative tinggi dan memiliki masalah dalam pembuangan

dan pengolahan limbah katalis AlCl3.

(Anonim, 2011, UOP LLC, a

Proses Catskill

Proses Catskill mengkombinasikan reaksi katalitik dan distilasi dengan

menggunakan katalis zeolit. Dari segi pengadaan katalis dan biaya prosess relative

rendah. Tapi pada proses ini sudah jarang digunakan, dikarenakan proses pada

produksi yang rumit.

(Anonim, 2011)

Proses Mobil / Badger

Proses ini merupakan reaksi katalitik fase cair dengan menggunakan katalis zeolit

serta menghasilkan produk dengan kemurnian yang tinggi, yield tinggi dengan biaya

operasi yang rendah. Dalam proses ini memiliki kendala dalam mendapatkan kataliis

zeolit (MCM-22).

(Anonim, 2011).

Proses Phosporic Acid Catalitic

Proses ini dikembangkan oleh Universal Oils Products ( UOP ), merupakan reaksi

katalitik yang berlangsung pada fase gas dengan menggunakan katalis asam phospat

kiselguhr. Untuk metode ini sangat effisien dikarenakan biaya proses yg relative

murah dan katalis mudah didapat. Prosess ini juga berlangsung dalam fasa gas,

(33)

(Setiawan, 2002)

2.7 Perbandingan dan Pemilihan Proses

Dari beberapa proses pembuatan cumen diatas, proses Phosporic Acid

Catalitic merupakan proses yang paling banyak digunakan dalam industry.

(Setiawan, 2002)

Reaksi pembentukan cumen dari benzena dan propilen dengan proses

phosporic acid catalitic adalah sebagai berikut :

C3H6 (g) + C6H6(g) C9H12(g) ….( 1 )

( Cumen )

C9H12(g) + C3H6(g) C12H18(g) ….( 2 )

( Diisopropilbenzena )

Supaya reaksi berlangsung dengan baik , maka ada beberapa hal yang perlu

diperhatikan, yaitu :

1. Temperatur.

Reaksi pembentukan cumen berlangsung pada suhu > 200 0C. Suhu operasi yang

dipilih adalah 275 0C, karena pada suhu ini diperoleh konversi propylene yang

optimum yaitu 88-92 %.

Suhu reaksi dibatasi hanya sampai suhu 300 0C, karena pada suhu 300 0C katalis

asam phosphat kieselguhr akan rusak (Mimin & Sutoyo, 2002).

2. Tekanan.

Tekanan operasi berlangsung dari 13 atm – 34 atm. Untuk skala komersial dipilih

tekanan 18 atm, karena untuk selektivitas yang sama, jika dipilih tekanan yang

lebih besar, akan didapatkan keuntungan yang sedikit. Dan selektivitas yang

diperoleh tetap sama dengan tekanan operasi 18 atm. (Mimin & Sutoyo, 2002).

3. Perbandingan mol reaktan

Besarnya perbandingan mol pereaksi akan berpengaruh pada konversi propilen

dan pembentukan reaksi samping diisopropil benzena. Perbandingan mol

pereaksi benzena dengan propilen ( 5 : 1 ) akan menghasilkan konversi hingga

92 %. Perbandingan mol pereaksi yang lebih rendah ( 4 : 1 ) hanya menghasilkan

konversi sebesar 70 %, sedangkan perbandingan pereaksi diatas 5 : 1 tidak

(34)

Karena itu dalam proses ini digunakan perbandingan pereaksi benzena dengan

propilen berkisar ( 5 : 1 ).

Disamping itu, kecepatan pembentukan diisopropilbenzena ( C12H18 ) sebagai hasil

samping dibatasi + 7 % dari reaksi utama ( 1 ) agar reaksi lebih mudah berlangsung

dan dikendalikan ( Y. Mita and Kametaka, 1968 )

2.8 Deskripsi Proses

Gas propylen dari tangki (TT-101) yang mengandung sedikit propane

dipanaskan di HE (E-103) dari suhu 30 0C menjadi 265,86 0C. Setelah itu tekanan

gas dinaikkan di kompresor (JC-101) dari 7,5 atm menjadi 18 atm (sesuai dengan

tekanan operasi yg dibutuhkan). Bersamaan dengan kenaikan tekanan, suhu gas

propylene juga naik menjadi 272,04 0C.

Benzena segar ( cair ) dari tangki ( TT-102 ) dialirkan untuk dicampur dengan

benzena recycle yang mengandung sedikit cumene yang berasal dari hasil atas

menara distilasi ( MD-101. Kemudian benzena cair yang mengandung sedikit

cumene tersebut diuapkan sebagian didalam vaporizer (E-101). Benzena yang

teruapkan ( fase gas ) dinaikkan suhunya di HE (E-102) dari suhu 92,314 0C menjadi

269,473 0C. Dari HE (E-102), campuran gas tersebut dinaikkan tekanannya didalam

kompresor (JC-102) dari tekanan 1 atm menjadi 18 atm sekaligus menaikkan

suhunya dari 269,473 0C menjadi 278,77 0C.

Campuran gas benzene, cumene, propilen, propane yang kondisinya suhu

278,23 0C dan tekanan 18 atm di umpankan kedalam reaktor. Reaktor yang

digunakan adalah reakor fixed bed multitube yang bekerja secara non isothermal -

non adiabatis. Reaksi terjadi secara eksothermis didalam pipa – pipa yang berisi

katalisator asam phospat kieselguhr. Untuk menjaga agar suhu operasi tetap berada

pada kisaran 278,23 0C, maka didalam shell dialirkan pendingin Dowterm A.

Gas yang keluar reaktor berupa campuran gas hasil reaksi dan gas sisa reaktan

mempunyai kondisi suhu 278,23 0 C dan tekanan 18 atm. Selanjutnya campuran gas

tersebut diturunkan tekanannya di expansion valve ( EV-101 ) dari 18 atm menjadi 1

atm. Setelah diturunkan tekanannya, campuran gas tersebut diumpankan ke

condenser subcooler (E-104) untuk diturunkan suhunya dari 274,83 0C menjadi

60,265 0C dan sekalian merubah fasa benzene, cumene dan diisipropylbenzene dari

(35)

Setelah diembunkan, maka campuran gas dan cairan tersebut dipisahkan antara

fase cair dan fase gasnya di dalam flash drum (F-101). Propilen dan propana dalam

fase gas yang keluar dari flash drum kemudian dialirkan oleh kompresor (JC-103) ke

udara, yang kemudian dibakar . Sedangkan fase cairnya dipompa ke heater (HE-105)

untuk di naikkan suhunya hingga suhu operasi destilasi pada suhu menara distilasi

(MD-101) pada suhu 113,58 0C dan tekanan 1 atm dan kemudian dipompakan ke

menara destilasi (MD-101)

Didalam menara destilasi (MD-101) terjadi proses pemisahan menjadi hasil

atas dan hasil bawah. Hasil atas yang telah didinginkan dan dikondensasikan di

condenser subcooler (HE-107) pada suhu 81,87 0C dan tekanan 1 atm yang berupa

benzene yang mengandung sedikit cumene direcyle untuk diumpankan kembali

kedalam reactor. Sedangkan hasil bawah pada suhu 159,28 0C dan tekanan 1 atm

yang sebagian besar terdiri dari cumen di umpankan kedalam menara distilasi

(MD-102).

Didalam menara distilasi (MD-102) terjadi proses pemisahan. Hasil atas pada

suhu 156,779 0C dan tekanan 1 atm diambil sebagai produk,yang mengandung

cumen dengan kemurnian 99,20 %. Sedangkan hasil bawah pada suhu 165,102 0C

dan tekanan 1 atm yang mengandung diisopropilbenzena diambil sebagai hasil

samping.

Hasil atas menara distilasi (MD-102) selanjutnya di umpankan ke HE (E-109)

untuk diturunkan suhunya dari 156,77 0C menjadi 30 0C, kemudian dipompa untuk

disimpan di tangki penyimpan ( TT-103 ). Sedangkan hasil bawahnya diturunkan

suhunya di HE (E-111) dari 165,10 0C menjadi 30 0C, Selanjutnya hasil samping

tersebut dipompa untuk disimpan didalam tangki penyimpan (TT-104).

(36)

Hasil perhitungan neraca massa pada proses pembuatan Isopropilbenzena dari

propilen dan benzena dengan kapasitas 2.500 ton/tahun

Basis perhitungan : 1 jam operasi

Waktu kerja pertahun : 330 hari

Satuan operasi : kg/jam

Kapasitas per jam : 315,6565 kg/jam

[image:36.595.69.566.148.768.2]

3.1 Mixing Point I (M-101)

Tabel 3.1 Neraca Massa Mixing Point I (M-101)

Komponen

Keluar

(kg/jam) Masuk (kg/jam)

Alur 6 Alur 5 Alur 23

Benzen 1541,2196 219,7177 1321,5019

Propilen - - -

Propana - - -

Isopropilbenzen 99,0992 - 99,0992

Diisopropilbenzen - - -

Total 1640,3188 219,7177 1420,6011

1640,3188 1640,3188

3.2 Vaporizer (E-101)

Tabel 3.2 Neraca Massa Vaporizer (E-101)

Komponen

Masuk

(kg/jam) Keluar (kg/jam) Reflux (kg/jam)

Alur 6 Alur 7 Alur 7R

Benzen 1541,2196 1541,2196 308,2439

Propilen - - -

Propana - - -

Isopropilbenzen 99,0992 99,0992 19,8198

(37)

[image:37.595.68.566.160.680.2]

3.3 Mixing Point II (M-102)

Tabel 3.3 Neraca Massa Mixing Point I (M-102)

Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)

Alur 9 Alur 4 Alur 10

Benzen 1541,2196 - 1541,2196

Propilen - 138,5722 138,5645

Propana - 8,5799 8,5798

Isopropilbenzen 99,0992 - 99,0992

Total 1640,3188 147,1521 1787,4631

1787,4631 1787,4631

3.4 Reaktor (R-101)

Tabel 3.4 Neraca Massa Reaktor (R-201)

Komponen

Masuk

(kg/jam) Keluar (kg/jam) Alur 10 Alur 11

Benzen 1541,2196 1323,7115

Propylen 138,5645 13,9422

Propana 8,5798 8,5798

Isopropilbenzen 99,0992 412,4486

Diisopropilbenzen - 28,7810

Total 1787,4631 1787,4631

3.5 Flash Drum (V-101)

(38)

Komponen

Masuk

(kg/jam) Keluar (kg/jam)

Alur 13 Alur 14 Alur 16

Benzen 1323,7115 1323,7115 -

Propilen 13,9422 - 13,9422

Propana 8,5798 - 8,5798

Isopropilbenzen 412,4486 412,4486 -

Diisopropilbenzen 28,7810 28,7810 -

Total 1787,4631 1764,9411 22,522

1787,4631 1787,4631

[image:38.595.72.564.84.756.2]

3.6 Reboiler (E-106)

Tabel 3.6 Neraca Massa Reboiler (E-106)

Komponen

Masuk

Alur 20 Alur 21 Alur 22

Benzen 12,6595 10,4557 2,2096

Propilen - - -

Propana - - -

Diisopropilbenzen 165,3534 136,5766 28,7810

Total 1978,0313 1633,6913 344,34

1978,0313 1978,0313

3.7 Akumulator (AC-101)

Tabel 3.7 Neraca Massa Akumulator (AC-101)

Komponen

Masuk

Alur 18 Alur 19 Alur 23

Benzen 1519,7185 198,2166 1321,5019

Propilen - - -

(39)

Total 1633,6913 213,0902 1420,6011

1633,6913 1633,6913

[image:39.595.70.566.77.729.2]

3.8 Menara Destilasi I (MD-101)

Tabel 3.8 Neraca Massa Menara Destilasi I (MD-101)

Komponen

Masuk

Alur 15 Alur 22 Alur 23

Benzen 1323,7115 2,2096 1321,5019

Propilen - - -

Propana - - -

Diisopropilbenzen 28,7810 28,7810 -

Total 1764,9411 344,34 1420,6011

1764,9411 1764,9411

3.9 Reboiler (E-110)

Tabel 3.9 Neraca Massa Reboiler (E-110)

Komponen

Masuk

Alur 29 Alur 30 Alur 31

Benzen - - -

Propilen - - -

Propana - - -

Total 391,6885 363,0050 28,6835

391,6885 391,6885

3.10 Menara Distilasi II (MD-102)

(40)

Komponen

Masuk

Alur 22 Alur 27 Alur 31

Benzen 2,2096 2,2096 -

Propilen - - -

Propana - - -

Total 344,34 315,6565 28,6835

344,34 344,34

[image:40.595.70.572.80.690.2]

3.11 Akumulator (AC-102)

Tabel 3.11 Neraca Massa pada Akumulator (AC-102)

Komponen

Masuk

Alur 25 Alur 26 Alur 27

Benzen 2,5411 0,3315 2,2096

Propilen - - -

Propana - - -

Total 363,0050 47,3485 315,6565

363,0050 363,0050

(41)

NERACA PANAS

Basis perhitungan : 1 jam operasi

Satuan operasi : kJ/jam

Temperatur referensi : 25oC = 298,15 K

Perhitungan Panas Bahan Masuk (Qin) dan keluar (Qout)

∫

= m Cp dT

Q _i. _i.

………...………..……….……...(4-1)

   



 ₊ _∆ ₊

= BP

∫

T

BP i g vl

i l

i Cp dT H Cp dT

N Q

298

………...……...(4-2)

4.1 Kompresor (JC-101)

[image:41.595.72.567.109.754.2]

Fungsi : Menaikkan tekanan Propylene dan Propana.

Tabel 4.1 Neraca Panas di Compresor (JC-101)

Masuk (kJ/jam) Keluar (kJ/jam)

Panas umpan 71329,7499

Q 2223,2193

Panas produk 73552,9692

Σ 73552,9692 73552,9692

4.2 Heater (E-103)

Fungsi : Menaikkan temperatur umpan Propylene dan propana sebelum

masuk ke reaktor (R–101).

Tabel 4.2 Neraca Panas di Heater (E-103)

Masuk (kJ/jam) Keluar (kJ/jam)

Q 70982,2329

Σ 72140,4473 72140,4473

(42)

Fungsi : Menaikkan tekanan umpan Benzen dan IPB sebelum bercampur

[image:42.595.68.568.137.686.2]

dengan umpan Propilen yang akan diumpakan ke reaktor

Tabel 4.3 Neraca Panas di Compresor (JC-102)

Q 29671,2966

Σ 1063753,9408 1063753,9408

4.4 Vaporizer (E-101)

Fungsi : Menguapkan umpan benzene dan isopropylbenzene

Tabel 4.4 Neraca Panas di Vaporizer (E-101)

Panas Steam 461201,1106

Σ 607276,9263 607276,9263

4.5 Heater (E-102)

Fungsi : Menaikkan temperature benzene dan IPB sebelum dicampur dengan

umpan propylene

Tabel 4.5 Neraca Panas di Heater (E-102)

Panas Steam 436492,2993

Σ 989852,6090 989852,6090

4.6 Kompresor (JC-103)

Fungsi : Menaikkan tekanan benzene dan IPB sebelum bercampur dengan

umpaan propylene

(43)

Masuk (kJ/jam) Keluar (kJ/jam)

Q 151,4752

Σ 1297,2811 1297,2811

4.7 Reaktor (R-101)

[image:43.595.69.566.73.683.2]

Fungsi : Tempat terjadinya reaksi pembentukan Isoprophylbenzene.

Tabel 4.7 Neraca Panas di Reaktor (R-101)

Alur masuk (kJ/jam) Alur keluar (kJ/jam)

Umpan 1399334,602

Produk 1436455,026

∆HR 8,2827

Dowtherm A 37128,7075

Total 1436463,31 1436463,31

4.8 Expander (EV-101)

Fungsi : Menurunkan tekanan hasil keluaran reactor sebelum didingunkan

dan di kondensasi.

Tabel 4.8 Neraca Panas di Expander (EV-101)

Masuk (kJ/jam) Keluar (kJ/jam)

Q -11904,5855

Σ 1220253,8997 1220253,8997

4.9 Condensor Subcooler (E-104)

Fungsi : Menurunkan temperature keluaran destilasi dan mengkondensasikan

benzene, IPB dan DIPB

(44)

Dowtherm A -1065408,9248

Σ 154844,9749 154844,9749

4.10 Heater (E-105)

Fungsi : Menaikkan temperatur umpan destilasi hingga suhu umpan destilasi pada

[image:44.595.71.566.80.681.2]

kondisi cair jenuh sebelum masuk ke Menara Destilasi (MD-101).

Tabel 4.10 Neraca Panas di Heeter (E-105)

Masuk (kJ/jam) Keluar (kJ/jam)

Q 423052,3843

Σ 576600,0782 576600,0782

Fungsi : Untuk memisahkan Benzen dari campuran Isopropilbenzen dan

Diisopropilbenzen

4.11.1 Condensor Subcooler (E-107)

Tabel 4.11 Neraca Panas di Condensor Subcooler (E-107)

Air Pendingin -434923,4218

Σ 161219,6683 161219,6683

4.11.2 Reboiler (E-106)

Fungsi : Memanaskan kembali hasil bawah destilasi.

(45)

Masuk (kJ/jam) Keluar (kJ/jam)

Q 760420,9008

Panas re-produk 904233,0504

Σ 1094818,68 1094818,68

4.12 Menara Destilasi II (MD-102)

Fungsi : Untuk memekatkan Isopropilbenzen.

[image:45.595.70.567.77.682.2]

4.12.1 Condensor Subcooler (E-108)

Tabel 4.13 Neraca Panas di Condensor Subcooler (E-108)

Air Pendingin -115399,8068

Σ 95812,7459 95812,7459

4.12.2 Reboiler (E-110)

Fungsi : Memanaskan kembali hasil bawah destilasi.

Tabel 4.14 Neraca Panas di Reeboiler (E-110)

Masuk (kJ/jam) Keluar (kJ/jam)

Steem 3888,6785

Panas re-produk 78787,3248

Σ 85007,495 85007,495

4.13 Cooler (E-109)

Fungsi : Menurunkan temperatur hasil keluaran atas destilasi MD-102

(46)

Air pendingin -81510,5875

Σ 2781,7682 2781,7682

4.14 Cooler (E-111)

Fungsi : Menurunkan temperatur hasil keluaran bawah destilasi MD-102

Tabel 4.16 Neraca Panas di Cooler (E-111)

Masuk (kJ/jam) Keluar (kJ/jam)

Air pendingin -6027,3611

Σ 192,8100 192,8100

BAB V

(47)

5.1 Tangki Penyimpanan Propilen dan Propana (TT – 101)

Fungsi : Menyimpan gas Propilen untuk kebutuhan 10 hari

Bahan konstruksi : Low alloy steel SA-353

Bentuk : Silinder vertikal dengan alas dan tutup elipsoidal

Jenis sambungan : Single welded butt joints

Jumlah : 1 unit

Kapasitas : 80,9056 m3

Kondisi operasi :

- Temperatur : 30 °C

- Tekanan : 7,5 atm

Kondisi fisik :

 Silinder

- Diameter : 4,0958 m

- Tinggi : 5,4610 m

- Tebal : 1 in

 Tutup

- Tinggi : 1,0239 m

- Tebal : 1½ in

5.2 Heater (E-103

Fungsi : Menaikkan suhu umpan propilen sebelum dicampur

dengan umpan benzen

Jenis : Double Pipe Exchanger

Jumlah : 1 unit

Kapasitas : 147,1443 kg/jam

Jumlah hairpin : 20 hairpin

Diameter Inner pipe : 1,38 in

Diameter Anulus : 2,067 in

5.3 Compressor (JC-101)

(48)

Jenis : Multistage reciprocating compressor

Jumlah : 1 unit

Bahan konstruksi : Carbon Steel

Tekanan masuk : 7,5 atm

Tekanan keluar : 18 atm

Kapasitas : 0,2811 m3/jam

Daya yang dihasilkan : 0,08 hp

5.4 Tangki Penyimpanan Benzene (TT-102)

Fungsi : Menyimpan Benzene murni untuk kebutuhan 10 hari

Bahan konstruksi : Low alloy steel SA-285

Bentuk : Silinder vertikal dengan alas datar dan tutup elipsoidal

Jenis sambungan : Single welded butt joints

Jumlah : 1 unit

Kondisi operasi :

- Temperatur : 30 °C

- Tekanan : 1 atm

Kondisi fisik :

 Silinder

- Tinggi : 5,2630 m

- Tebal : 0,5 in

 Tutup

- Tinggi : 0,9868 m

- Tebal : 1½ in

5.5 Pompa Benzene (P-01)

(49)

Jenis : Pompa sentrifugal

Jumlah : 1 unit

Bahan Konstruksi : commercial steel

Kapasitas : 0,00246 ft3/s

Daya motor : 1/4 hp

5.6 Vaporizer (E-101)

Fungsi : Menguapkan umpan Benzene yang mengandung sedikit IPB

Jenis : 3 – 6 shell and tube exchanger

Jumlah : 1 unit

Diameter tube : 1 in

Jenis tube : 12 BWG

Panjang tube : 16 ft

Pitch (PT) : 1 1/4 in square pitch

Jumlah tube : 48

Diameter shell : 13,25 in

5.7 Heater (E-102)

Fungsi : Menaikkan temperatur benzene dan IPB sebelum

diumpankan ke reaktor (R-101)

Jumlah : 1 unit

Pitch (PT) : 1 1/4 in square pitch

Jumlah tube : 48

(50)

Fungsi : Menaikkan tekanan umpan benzene sebelum bercampur

dengan umpan propilen

Jenis : Multistage reciprocating compressor

Jumlah : 1 unit

Bahan konstruksi : Carbon Steel

Tekanan masuk : 1 atm

Tekanan keluar : 18 atm

Daya yang dihasilkan : 81,61 hp

5.9 Reaktor (R-101)

Fungsi : Tempat berlangsungnya reaksi pembentukan

Isopropylbenzene

Jenis : Reaktor fixed bed multitubular

Type Reaktor : Reaktor Packed Bed

Bentuk : silinder vertikal dengan alas dan tutup ellipsoidal

Bahan konstruksi : cabon steel SA-285 grade A

Jumlah : 1 unit

Volume reaktor : 0,3622 m3

Jumlah : 1 unit

Kondisi operasi:

- Temperatur masuk : 278,23 °C

- Temperatur keluar : 278,23 °C

- Tekanan operasi : 18 atm

Kondisi fisik :

- Silinder

- Diameter : 0,33 m

- Panjang : 7,2 m

- Tebal : 0,4 in

- Tutup

- Diameter : 0,33 m

- Tinggi : 0,08 m

(51)

- Tube:

- Panjang : 7,2 m

- Pitch : 0,0529 triangular pitch

- Jumlah : 36 tube

5.10 Ekspander (EV-101)

Fungsi : Menurunkan tekanan produk keluaran reaktor (R-101)

Jenis : sentrifugal Expander

Bahan konstruksi : carbon steel

Jumlah : 1 unit

Daya motor : 20,6826 hp

5.11 Kondensor Sub Cooler (E-104)

Fungsi : Mengembunkan sebagian produk keluaran reaktor (R-101)

Jumlah : 1 unit

5.12 Flash Drum (F-101)

Fungsi : Memisahkan campuran fase gas dengan fase cair

Jumlah : 1 unit

Diameter Tangki : 3,9569

Panjang kolom : 48,7156 ft

(52)

Fungsi : Mengalirkan hasil bawah flash drum untuk diumpankan ke

menara destilasi (MD-101)

Jumlah : 1 unit

Daya motor : 1/4 hp

5.14 Heater (E-105)

Fungsi : Menaikkan suhu umpan destilasi sampai suhu operasi

destilasi

Jumlah : 1 unit

Diameter tube : 1,25 in

Pitch (PT) : 11/4 in square pitch

Jumlah tube : 40

Fungsi : Menghilangkan benzene dari campuran IPB dan DIPB

Bentuk : silinder vertikal dengan alas dan tutup ellipsoidal

Bahan konstruksi : carbon steel SA-285 grade A

Jenis : Sieve – tray

Jumlah : 1 unit

Jumlah piring : 31 piring

Kondisi operasi :

- Temperatur : 113,58 °C

- Tekanan : 1 atm

(53)

 Silinder

- Tinggi : 20,5142 m

- Tebal : 3,75 in

 Tutup

- Tinggi : 0,6571 m

- Tebal : 3,75 in

5.16 Kondensor Sub Cooler (E-107)

Fungsi : Mengkondensasikan uap dari kolom destilasi (MD–101).

Jenis : 1-2 shell and tube exchanger

Jumlah : 1 unit

Pitch (PT) : 1 1/4 in square pitch

Jumlah tube : 56

5.17 Akumulator (AC-101)

Fungsi : Mengumpulkan destilat yang keluar dari kondensor E-107

Bahan konstruksi : Carbon Steel SA –285 Grade C

Bentuk : Silinder horizontal dengan tutup ellipsoidal

Jumlah : 1 unit

Kondisi operasi :

- Tekanan : 1 atm

Kondisi fisik :

 Silinder

(54)

- Tinggi : 1,5441 m

- Tebal : 1/4 in

 Tutup

- Tinggi : 0,2826 m

- Tebal : 1/4 in

5.18 Pompa Recycle Benzene

Fungsi : Mengalirkan Benzene recycle dari menara destilasi I

(MD-101) untuk diumpankan kembali ke reaktor (R-(MD-101)

Jumlah : 1 unit

Kapasitas : 0,00045 m3/s

Daya motor : 1/4 hp

5.19 Reboiler (E-106)

Fungsi : Menguapkan cairan dari menara destilasi I (MD-101)

Jumlah : 1 unit

Jumlah tube : 56

(55)

5.20 Pompa Umpan Destilasi II (P-05)

Fungsi : Mengalirkan hasil bawah menara destilasi I (MD-101) untuk

diumpankan ke menara destilasi II (MD-102)

Jumlah : 1 unit

Daya motor : 1/4 hp

5.21 Menara Destilasi II (MD-102)

Fungsi : Memekatkan produk utama IPB dari DIPB dan benzene

Bentuk : silinder vertikal dengan alas dan tutup ellipsoidal

Bahan konstruksi : carbon steel SA-285 grade A

Jenis : Sieve – tray

Jumlah : 1 unit

Jumlah piring : 22 piring

Kondisi operasi :

- Tekanan : 1 atm

Kondisi fisik :

 Silinder

- Tinggi : 13,2 m

- Tebal : 3,75 in

 Tutup

- Tinggi : 0,6571 m

(56)

5.22 Kondensor Sub Cooler (E-108)

Fungsi : Mengkondensasikan uap dari kolom destilasi (MD–102).

Jenis : 1-2 shell and tube exchanger

Jumlah : 1 unit

Jumlah tube : 26

Diameter shell : 8 in

5.23 Akumulator (AC-102)

Fungsi : Mengumpulkan destilat yang keluar dari kondensor E-108

Bahan konstruksi : Carbon Steel SA –285 Grade C

Bentuk : Silinder horizontal dengan tutup ellipsoidal

Jumlah : 1 unit

Kondisi operasi :

- Tekanan : 1 atm

Kondisi fisik :

 Silinder

- Tinggi : 0,806 m

- Tebal : 1/4 in

 Tutup

- Tinggi : 0,806 m

(57)

5.24 Pompa Refluks Kondensor (P-06)

Fungsi : Mengalirkan kondensat hasil atas menara destilasi II

(MD-102) untuk diumpankan kembali ke menara destilasi II

Jumlah : 1 unit

Daya motor : 1/4 hp

5.25 Cooler I (E-109)

Fungsi : Mendinginkan produk IPB untuk disimpan dalam tangki

produk (TT-103)

Jumlah : 1 unit

5.26 Pompa Produk IPB (P-07)

Fungsi : Mengalirkan produk IPB ke tangki penyimpanan (TT-103)

Jumlah : 1 unit

Daya motor : ¼ hp

5.27 Tangki Penyimpanan IPB (TT-103)

Fungsi