TUGAS AKHIR
PRARANCANGAN PABRIK NITROBENZENA
DARI BENZENA DAN ASAM CAMPUR
DENGAN PROSES BATCH
KAPASITAS 325.000 TON/TAHUN
Disusun sebagai Salah Satu Syarat untuk Memperoleh Gelar Sarjana Strata Satu Fakultas Teknik Jurusan Teknik Kimia
Universitas Muhammadiyah Surakarta
Oleh :
Mgs. Ahmad Idrus
D 500 080 020
Dosen Pembimbing:
Ir. Herry Purnama, M.T.,Ph.D.
M. Mujiburohman, S.T., M.T.,PhD.
JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
v
INTISARI
Nitrobenzena merupakan bahan baku dalam pembuatan anilin. Pabrik
nitrobenzena dari benzena dan asam campuran didirikan karena kebutuhan akan
bahan tersebut semakin meningkat dari tahun ke tahun. Pabrik nitrobenzena ini
dirancang untuk memenuhi kebutuhan dalam negeri dan tidak menutup
kemungkinan untuk diekspor. Pabrik nitrobenzena ini dirancang dengan kapasitas
325.000 ton per tahun yang beroperasi selama 330 hari per tahun. Proses
pembuatan nitrobenzena ini menggunakan proses nitrasi langsung fase cair
dengan perbandingan mol benzene : asam nitrat = 1,05:1. Reaksi bersifat
eksotermis dan dijalankan dalam reaktor batch, fase cair-cair, irreversible serta
kondisi operasi dijaga isothermal (50 oC) dan tekanan 1 atm.
Nitrasi benzena dengan asam campuran, dengan proses batch ini
menggunakan asam campuran sebesar 56-60% H2SO4, 27-32% HNO3, 8-17%
H2O. Temperatur reaksi adalah 50-55 oC, produk keluar nitrator dipisahkan dalam
separator. Produk nitrobenzena di netralisasai dengan NaOH. Untuk pemurnian
dilakukan dengan proses distilasi. Yield 95-98% dan waktu reaksi secara batch
berkisar 2-4 jam.
Dari analisis ekonomi, pabrik nitrobenzena ini membutuhkan modal tetap
sebesar Rp 85.198.785.000,00 dan modal kerja sebesar Rp 391.075.579.565,48.
Keuntungan sebelum pajak sebesar Rp 2.289..294.572.541,13/th. Keuntungan
sesudah pajak sebesar Rp 1.831.435.658.032,90/th. Analisis kelayakan ini
memberikan hasil bahwa Percent Return On Investment (ROI) sebelum pajak
sebesar 26,87 % dan setelah pajak sebesar 21,49 %. Pay Out Time (POT) sebelum
pajak sebesar 0,37 tahun sedangkan setelah pajak sebesar 2,01 tahun. Break Even
Point (BEP) sebesar 27 % kapasitas, dan Shut Down Point (SDP) sebesar 14 %
kapasitas. Discounted Cash Flow (DCF) sebesar 20,87 %. Berdasarkan data-data
di atas maka pabrik nitrobenzena dari benzena dan asam campuran ini cukup
vi
ABSTRACT
Nitrobenzene is a raw material for making aniline. Benzene and
nitrobenzene plant for sour mix established because the need for such materials is
increasing from year to year. Nitrobenzene plant is designed to meet the needs of
the country and the role in the possibility to be exported. Nitrobenzene plant is
designed with a capacity of 325.000 tonnes a year with operated for 330 days a
year. Nitrobenzene manufacturing process using a direct nitration process liquid
phase mole ratio of benzene : each nitrate = 1,05 : 1. The reaction is exothermic
and run with batch reactors, liquid-liquid phase, irreversible and kept isothermal
operating conditions (50oC) and a pressure of 1 atm.
Nitration of benzene with mixed acid, with this batch process using a
mixed acid at 56-60% H2SO4, 27-32% HNO3, 8-17% H2O. The reaction
temperature is 50-55oC, product out nitrator separated in the separator.
Nitrobenzene in the neutralization products, 95-98% yield and reaction time in
batches ranging from 2-4 hours.
From the analysis of the economic, nitrobenzene plant requires a fixed
capital of 85,198,785,000.00 IDR fixed capital and working capital of
391,075,579,565.48 IDR. Profit befor tax of 2.289.294.572.541,13 IDR, profit
after tax 1,831,435,658,032,90 IDR a year. This feasibility analysis gives the
result that the percent Return On Investment (ROI) before tax amounted to
20,05% and after tax of 15,42% Pay Out Time (POT) before tax of 0,48 years,
while after tax of 2,03 years, Break Even Point (BEP) amounted to 15,02
capacity, and Shut Down Point (SDP) amounted to 18,22 capacity, Discounted
Cash Flow (DCF) amounted to 25,60% based on the data above, the benzene and
vii
KATA PENGANTAR
Assalamu’alaikum Wr. Wb.
Alhamdulillah, puji syukur ke hadirat Allah SWT yang telah melimpahkan
segala rahmat hidayah dan petunjuknya-Nya sehingga penyusun dapat
menyelesaikan tugas akhir prarancangan pabrik kimia ini dengan baik. Tak lupa
sholawat serta salam semoga senantiasa tercurahkan kepada Nabi Besar
Muhammad SAW, keluarga, sahabat dan seluruh pengikutnya.
Tugas Prarancangan Pabrik Kimia merupakan tugas akhir yang harus
diselesaikan oleh setiap mahasiswa Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik,
Universitas Muhammadiyah Surakarta sebagai prasyarat untuk menyelesaikan
jenjang studi sarjana. Dengan tugas ini diharapkan kemampuan penalaran dan
penerapan teori-teori yang telah diperoleh selama kuliah dapat berkembang dan
dapat dipahami dengan baik.
Judul Tugas Akhir ini adalah Prarancangan Pabrik Nitrobenzena dari
Benzena dan Asam campur dengan Proses Batch Kapasitas 325.000 Ton/Tahun. Adanya prarancangan pabrik ini diharapkan dapat memperkaya
alternatif industri masa depan bagi Indonesia.
Penyelesaian penyusunan laporan tugas akhir ini tidak lepas dari bantuan
dan bimbingan serta dorongan dari berbagai pihak. Melalui laporan ini penyusun
ingin mengucapkan terima kasih yang tiada terhingga, terutama kepada :
1. Bapak Rois Fathoni, S.T., M.Sc., Ph.D. selaku Ketua Jurusan Teknik Kimia
Universitas Muhammadiyah Surakarta
2. Ibu Eni Budiyati, S.T, selaku koordinator tugas akhir
3. Bapak Ir. Herry Purnama, M.T., Ph.D. selaku Dosen Pembimbing I
4. Bapak M. Mujiburohman, S.T., M.T., Ph.D. selaku Dosen Pembimbing II
5. Bapak dan Ibu Dosen Teknik Kimia Universitas Muhammadiyah Surakarta
viii
6. Ayahanda Mgs. Hatta Saleh (Alm), Ibunda Umida dan ke empat kakak
perempuan saya yang selalu mendoakan dan memberi semangat serta
dukungannya
7. Sahabatku Kharis, Joko, Putri, Pita, Didit, Lala, Nani dan teman-teman
Teknik Kimia UMS yang selalu memberikan dorongan dan motivasi.
Penulis menyadari bahwa dalam penyusunan laporan tugas akhir ini masih
banyak terdapat kekurangan dan kesalahan, untuk itu penulis mengharapkan saran
dan kritik membangun demi kesempurnaan laporan ini. Dan semoga laporan ini
bermanfaat bagi semua pihak. Akhir kata penulis mohon maaf apabila ada salah
kata. Terima kasih. “Life is Awesome, Bless and don’t be Sorry.”
Wassalamu’alaikum Wr. Wb.
Surakarta, Februari 2016
x
BAB IV. UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM ... 84
4.1. Unit Pendukung Proses (Utilitas) ... 84
4.2.Spesifikasi Alat Utilitas ... 103
BAB V. MANAJEMEN PERUSAHAAN ... 112
5.1. Bentuk Perusahaan ... 112
5.2. Struktur Organisasi ... 113
5.3. Tugas dan Wewenang... 115
5.3.1.Pemegang Saham ... 115
5.3.2.Dewan Komisaris ... 115
5.3.3. Dewan Direksi ... 115
5.3.4. Staf Ahli... 116
5.3.5. Penelitian dan Pengembangan ... 117
5.3.6. Kepala Bagian ... 117
5.2.7. Kepala Seksi ... 120
xi
5.4.1.Karyawan Non Shift ... 120
5.4.2.Karyawan Shift ... 121
5.5. Status Karyawan dan Sistem Upah ... 122
5.6.Penggolongan Jabatan, Jumlah Karyawan dan Gaji ... 123
5.6.1.Penggolongan Jabatan ... 123
5.6.2.Jumlah Karyawan dan Gaji... 123
5.7. Kesejahteraan Sosial Karyawan ... 124
BAB VI. ANALISIS EKONOMI ... 127 DAFTAR PUSTAKA
xii
DAFTAR TABEL
Tabel 1. Data Kebutuhan Nitrobenzen di Indonesia ... 2
Tabel 2. Data Kebutuhan Nitrobenzen di Dunia ... 4
Tabel 3. Kelebihan dan Kekurangan pada Proses Pembuatan Nitrobenzena .. 9
Tabel 4. Harga ∆Hof 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 (Dc-01)... 31-32 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 (Dc-02) ... 33
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) ... 34
Tabel 15. Neraca Panas di Sekitar Reaktor ... 34
Tabel 16. Neraca Panas di Sekitar Dekanter (Dc-01)... 34-35 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 (Dc-02) ... 36
Tabel 20. Neraca Massa 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)... 37
Tabel 23. Neraca Panas di Sekitar Heat Exchanger (HE-03) ... 37
Tabel 24. Perincian Luas Tanah Bangunan Pabrik... 39-40 Tabel 25. Daftar Kebutuhan Air Pendingin ... 90
Tabel 26. Daftar Kebutuhan Steam ... 91
xiii
Tabel 28. Konsumsi Listrik untuk Unit Pendukung (Utilitas) ... 96
Tabel 29. Jadwal Pembagian Kelompok Shift ... 121-122 Tabel 30. Jumlah Karyawan dan Kualifikasi... 123-124 Tabel 31. Harga Bahan Baku ... 130
Tabel 32. Cost Index Chemical Plant ... 131
Tabel 33. Fixed Capital Investment ... 132
Tabel 34. Working Capital ... 133
Tabel 35. Manufacturing Cost ... 133
Tabel 36. General Expenses ... 134
Tabel 37. Fixed Cost ... 136
Tabel 38. Variable 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. Diagram Alir Proses ... 105
Gambar 8. Struktur Organisasi Perusahaan ... 126
Gambar 9. Grafik Hubungan Tahun vs Cost Index ... 131
