TUGAS AKHIR
PRARANCANGAN PABRIK
PARAXYLENE
DENGAN PROSES DISPROPORSIONASI
TOLUENE
KAPASITAS 350.000 TON/TAHUN
Disusun Oleh : LISTIANI D500120017
Dosen Pembimbing :
1. Dr.Ir. Ahmad M Fuad, M.T., Ph.D. 2. Ir. Herry Purnama, M.T., Ph.D.
PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
viii
MOTTO
jadilah yang terbaik diantara yang terbaik dengan usaha semaksimal mungkin
Dedikasi
Skripsi ini saya pesembahkan untuk orang – orang yang selalu saya sayangi dan sangat penting :
1. Buat orang tua saya yang selalu mendoakan saya (semoga sehat selalu),
dan kakakku yang sering ngomel tapi demi kebaikanku juga (makasih)
2. Buat delta dan hani (patner,temen ngobrol,temen makan,temen gokil
gokilan, bisa jadi suster kalo aku sakit makasihh pokonya), nanik (emak
yang sering ngomelin kalo salah padahal dia yang paling muda), anggi
(semangat S2nya yaa), mala & yulira (cepet diselesein skripsinya, ayo
wisuda bareng-bareng), anto & rio (semangat revisiannya)
3. Buat minong sama mintuk (aku udah nyusul kalian kan?????, sekali2
kalian pake rok yaa....cantik kok)
4. Adek – adekku IMM sekaligus teman seperjuanganku disana yang bisa buat nangis, ketawa, seneng, sedih pokonya itu rumah keduaku yang
sangat nyaman. Lanjutkn perjuanganmu nak karna “diam adalah
kehancuran dan mundur adalah penghianatan” dan satu lagi “yang strong
ya kalau di IMM berhati baja lah disana biar tidak menjadi pohon yang
tumbang sebelum menjadi benar –benar kuat”
x
KATA PENGANTAR
Assalamu’alaikum Wr. Wb.
Alhamdulillah, segala puji dan syukur penulis haturkan ke hadirat Allah
SWT yang telah melimpahkan rahmat, hidayah, dan karunia-Nya, sehingga
penulis dapat menyelesaikan Skripsi Prarancangan Pabrik dengan judul
“Prarancangan Pabrik Paraxylene dengan Proses Disproporsionasi Toluene Kapasitas 350.000 ton / tahun”. Salam dan salawat semoga senantiasa tercurah kepada junjungan dan Uswatun Khasanah kita Nabiullah Muhammad SAW
beserta keluarga dan sahabatnya, serta para pengikutnya yang setia hingga akhir
jaman.
Melalui skripsi prarancangan pabrik ini diharapkan mahasiswa dengan
bekal daya penalaran dan improvisasi yang tinggi mampu secara komprehensif
menerapkan semua teori dan kemahiran Teknik Kimia ke dalam bentuk
prarancangan pabrik, sehingga mampu membuat rancangan pabrik sampai tahap
rancang bangun yang dibukukan.
Dalam kesempatan ini, penulis mengucapkan terima kasih yang
sebesar-besarnya kepada :
1. Bapak Rois Fatoni ST.,MSc.,PhD selaku ketua Program Studi
Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah
Surakarta.
2. Ibu Eni Budiyati, S.T., M.Eng., selaku koordinator tugas akhir
3. Bapak Dr.Ir. Ahmad M Fuad, M.T selaku dosen pembimbing 1
4. Bapak Herry Purnama, Ph.D., seebagai dosen pembiming II
5. Seluruh dosen dan staf Teknik Kimia Universitas Muhammadiyah
Surakarta yang tak bisa saya sebutkan satu per satu
Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih terdapat kesalahan, oleh karena
bahwa semua pasti tahu kalau penulis juga manusia biasa yang bisa saja berbuat
salah, hina dan nista. Semoga laporan ini bermanfaat bagi semuanya.
Surakarta, 9 Januari 2017
xii
DAFTAR ISI
Halaman Judul ... i
Lembar Pengesahan ... ii
Motto dan Persembahan ... iii
Ucapan Terima Kasih ... v
Kata Pengantar ... vi
1.1. Latar belakang pendirian pabrik ... 1
1.2. Ketersediaan bahan baku ... 3
1.3. Lokasi pabrik ... 4
1.4. Tinjauan pustaka ... 5
1.5. Sifat fisis kimia...10
BAB II DESKRIPSI PROSES ...15
2.1. Spesifikasi Bahan Baku dan Produk ... 15
2.1.1 Spesifikasi bahan baku ... 15
2.1.2 Spesifikasi bahan pembantu... 15
2.1.3 Sifat produk utama...16
2.1.4 Sifat produk samping...16
2.2. Konsep Proses ... 16
2.2.1 Latar belakang proses ... 17
2.2.2 Mekanisme reaksi ... 17
2.2.3 Kondisi operasi ... 18
2.2.4 Tinjauan termodinamika ... 28
2.2.5 Tinjauan kinetika ... 21
2.3. Diagram alir dan langkah proses ... 21
2.3.2 Diagram alir kuantitatif...23
2.3.3 Langkah proses...24
a. Tahap penyimpanan bahan baku ... 24
b. Tahap penyiapan bahan baku ... 24
b. Tahap reaksi ... 24
c. Tahap pemisahan dan pemurnian produk ... 24
d. Tahap penyimpanan produk ...25
2.4. Diagram neraca massa dan panas ... .25
2.4.1 Neraca massa ... .26
2.4.2 Neraca panas alat ... .30
2.5. Tata Letak Peralatan Proses dan Pabrik ... .35
2.5.1 Tata letak pabrik ... .35
2.5.2 Tata letak peralatan ... .38
BAB III SPESIFIKASI PERAALATAN PROSES ... .41
BAB IV UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM...64
4.1. Unit Pendukung Proses ... 64
4.1.1 Unit penyediaan air ... 65
4.1.2 Unit pengolahan air ... 67
4.1.3 Unit penyediaan steam...82
4.1.5 Unit penyediaan bahan bakar ... 87
4.1.6 Unit penyediaan udara tekan ... 88
4.1.7 Unit laboraturium ... 90
BAB V MANAJEMEN PERUSAHAAN...94
5.1 Bentuk perusahaan ... 94
5.2 Struktur organisasi ... 95
5.3. Tugas dan wewenang ... 98
5.4. Pembagian jam kerja karyawan ... 103
5.5 Status karyawan dan sistem upah ... 105
5.6 Penggolongan jabatan, jumlah karyawan dan gaji ... 105
xiv
5.8 Kesehatan dan keselamatan kerja ... 108
5.9 Manajemen produksi ... 109
BAB VI ANALISA EKONOMI... 112
6.1 Dasar perhitungan ... 112
6.2. Biaya perhitungan ... 115
6.3. Penentuan total capital investment ... 118
6.4. Penentuan total manufacturing cost ... 118
6.5. Penentuan total production cost ... 121
6.5. Analisa Kelayakan ... 122
BAB VII KESIMPULAN...127
Daftar Pustaka ... 128
DAFTAR TABEL
Tabel 1.1. Data pabrik impor paraxylene ... 2
Tabel 1.2. Data kebutuhan paraxylene di Indonesia ... 3
Tabel 2.1. Data panas pembentukan reaksi ... 19
Tabel 2.2. Data energi bebas gibbs ... 20
Tabel 2.3. Neraca massa disekitar reaktor... 28
Tabel 2.4. Neraca massa disekitar separator ... 28
Tabel 2.5 Neraca massa disekitar menara distilasi 1 ... 29
Tabel 2.6 Neraca massa disekitar menara disilasi 2 ... 29
Tabel 2.7 Neraca massa disekitar kristalizer ... 30
Tabel 2.8 Neraca massa disekitar centrifuge ... 30
Tabel 2.9 Neraca massa disekitar hidrogen ... 30
Tabel 2.10 Neraca massa disekitar Tangki ... 31
Tabel 2.11 Neraca massa disekitar T-01 ... 31
Tabel 2.12 Neraca panas di vaporizer ... 32
Tabel 2.13 Neraca panas di reaktor ... 33
Tabel 2.14 Neraca panas separator ... 33
Tabel 2.15 Neraca panas menara distilasi 1 ... 34
Tabel 2.16 Neraca panas MD-02 ... 35
Tabel 2.17 Neraca panas kristalizer ... 36
Tabel 2.18 Neraca panas centrifuge ... 36
Tabel 2.19 Neraca panas melter ... 37
Tabel 2.20 Neraca panas total ... 37
Tabel 4.1 Jumlah kebutuhan air pendingin ... 74
Tabel 4.2 Jumlah kebutuhan perkantoran dan pabrik ... 75
Tabel 4.3 Daftar kebutuhan steam ... 86
Tabel 4.4 Keperluan proses...……….... 88
Tabel 4.5 Konsumsi unit pendukung proses ... 89
xvi
Tabel 5.2 Jumlah karyawan dan gaji karyawan ... 110
Tabel 6.1 Index harga alat... 118
Tabel 6.2 Fixed capital investment ... 121
Tabel 6.3 Working capitaliInvenstment... 122
Tabel 6.4 Total capita Iinvesment ... 122
Tabel 6.5 Direct manufacturing cost ... 123
Tabel 6.6 Indirect manufacturing cost ... 124
Tabel 6.7 Fixed manufacturing cost... 125
Tabel 6.8 Manufacturing cost ... 125
Tabel 6.8 Total general expense ... 126
Tabel 6.8 Working capital ... 125
Tabel 6.8 Fixed manufacturing cost... 128
Tabel 6.8 Total variabel cost ... 128
Tabel 6.8 Total regulated cost ... 129
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.1 Diagram alir kualitatif ... 24
Gambar 2.1. Diagram alir kuantitatif ... 25
Gambar 2.2 Diagram alir proses ... 26
Gambar 2.3 Diagram alir proses ... 18
Gambar 2.4 Tata letak peralatan pabrik ... 38
Gambar 2.5 Tata letak peralatan proses ... 41
Gambar 4.1. Skema pengolahan air sungai ... 77
Gambar 4.2. Unit penyedia udara tekan ... 94
Gambar 4.3. Pengolahan limbah... 98
Gambar 5.1. Struktur organisasi perusahaan ... 101
INTISARI
Paraxylene bisa digunakan sebagai bahan baku dimetyl terephtalate (DMT) dan terephtalate acid (TPA), keduanya merupakan perantara dalam memproduksi polyester. Kebutuhan paraxylene di Indonesia masih sangat besar karena masih impor dari luar negeri. Kapasitas pabrik yang akan didirikan adalah 350.000 ton/tahun beroprasi selama 330 hari per tahun dan bersifat kontinyu. Pabrik yang direncanakan berdiri pada tahun 2020 ini di Cilegon, Banten. Pemilihan tempat tersebut didasarkan pada penyediaan bahan baku, transportasi, tenaga kerja dan sarana lainnya. Jumlah kebutuhan tenaga kerja yaitu 164 orang.
Bahan baku pembuatan paraxylene yaitu toluena dan hidrogen dengan bantuan katalis ZSM-05 pada suhu 400–450⁰C dan tekanan 30 atm. Reaktor yang digunakan yaitu fixed bed multitube non-isotermal adiabatic. Konversi pada reaksi ini 31% bersifat endotermis. Tahap yang diperlukan adalah tahap penyimpanan bahan baku, penyiapan bahan baku dan tahap pembentukan produk. Kemurnian yang dibutuhkan yaitu 95%. Fase yang terjadi merupakan fase gas. Tahap pertama toluene cair yang diuapkan menjadi gas direaksikan dengan hidrogen dengan bantuan katalis ZSM-5. Suhu reaksi yaitu 450⁰C. Proses tersebut menghasilkan produk utama paraxylene dan produk samping berupa benzene. Kebutuhan untuk toluene pada pabrik paraxylene yaitu 76.737 kg/jam. Produk utama paraxylene yang dihasilkan 43.732 kg/jam. Kebutuhan hidrogen sebesar 2.680 kg/jam. Utilitas pendukung yaitu air untuk pendingin sebesar 729.609 kg/jam, steam sebesar 31.188 kg/jm, amonia sebesar 3.901.785 kg/jam dan bahan bakar 4.745 L/jam. Pendingin yang digunakan berasal dari air sungai Ciujung.
