commit to user TUGAS AKHIR
PRARANCANGAN PABRIK FENOL
DARI KUMENA HIDROPEROKSIDA
KAPASITAS 50.000 TON / TAHUN
Oleh :
VALENTINO ADI NUGROHO I 0507073
JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA 2015
commit to user
iii
KATA PENGANTAR
Segala puji syukur kepada Tuhan Yesus Kristus, hanya karena berkat dan anugerah-Nya, penulis akhirnya dapat menyelesaikan penyusunan laporan tugas akhir dengan judul “Prarancangan Pabrik Fenol dengan Dekomposisi Kumene Hidroperoksida Kapasitas 50.000 Ton / tahun”.
Dalam penyusunan tugas akhir ini penulis memperoleh banyak bantuan baik berupa dukungan moral maupun spiritual dari berbagai pihak. Oleh karena itu sudah sepantasnya penulis mengucapkan terima kasih kepada :
1. Ayah, Ibu, Adik, dan semua keluarga yang telah memberikan dukungan doa, materi, dan semangat kepada penulis.
2. Bregas S.T. Sembodo, S.T., M.T. selaku dosen pembimbing I dan Wusana Agung Wibowo, S.T., M.T. selaku dosen pembimbing II atas bimbingan dan bantuanya dalam penulisan tugas akhir.
3. Dr. Sunu H. Pranolo selaku Ketua Jurusan Teknik Kimia FT UNS dan Pembimbing Akademik.
4. Teman-teman kos Kana, kos Rama - Shinta, anak-anak PMKT, anak-anak CGC, Rachel, Umam, Hasan, Sartanto, Sigit, Soraya, Dian, Dini, Suprananda, Yohanes, Mbak Pur, Pak Bejo, Mbak Ruqoyah, Mas Heru, Hans, Resi, Tegar. Penulis menyadari bahwa laporan tugas akhir ini belum sempurna. Oleh karena itu penulis membuka diri terhadap segala saran dan kritik yang membangun. Semoga laporan tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi penulis dan pembaca sekalian.
Surakarta, Januari 2015
commit to user
DAFTAR ISI
Halaman Judul ... i
Halaman Pengesahan ... ii
Kata Pengantar ... iii
Daftar Isi... iv
Daftar Tabel ... ix
Daftar Gambar ... xi
Intisari ... xii
BAB I PENDAHULUAN ... 1
1.1 Latar Belakang Pendirian Pabrik ... 1
1.2 Kapasitas Pabrik ... 2
1.3 Lokasi Pabrik ... 5
1.4 Tinjauan Pustaka ... 7
BAB II DESKRIPSI PROSES ... 15
2.1 Spesifikasi Bahan Baku dan Produk ... 15
2.2 Konsep Proses ... 17
2.3 Diagram Alir Proses ... 24
2.4 Deskripsi Proses ... 25
2.5 Neraca Massa dan Neraca Panas ... 27
2.6 Tata letak Pabrik dan Peralatan ... 35
BAB III SPESIFIKASI PERALATAN PROSES ... 40
commit to user
v
3.2 Spesifikasi Menara Destilasi ... 41
3.3 Spesifikasi Dekanter ... 43
3.4 Spesifikasi Tangki Penyimpan ... 44
3.5 Spesifikasi Akumulator ... 45
3.6 Spesifikasi Kondensor ... 46
3.7 Spesifikasi Reboiler ... 47
3.8 Spesifikasi Heat Exchanger ... 48
3.9 Spesifikasi Pompa ... 49
BAB IV UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM ... 51
4.1 Unit Pendukung Proses ... 51
4.2 Laboratorium ... 69
BAB V MANAJEMEN PERUSAHAAN ... 73
5.1 Bentuk Perusahaan ... 72
5.2 Struktur Organisasi ... 73
5.3 Tugas dan Wewenang ... 76
5.4 Pembagian Jam Kerja Karyawan ... 85
5.5 Status Karyawan dan Sistem Upah ... 87
5.6 Penggolongan Jabatan, Jumlah Karyawan dan Gaji ... 88
5.7 Kesejahteraan Karyawan ... 91
BAB VI ANALISA EKONOMI ... 93
6.1 Dasar Perhitungan ... 93
6.2 Penafsiran Harga Peralatan ... 94
commit to user
6.4 Penentuan Total Manufacturing Cost (TMC) ... 98
6.5 Penentuan Total Production Cost (TPC) ... 100
6.6 Profitability ... 101
6.7 Analisa Kelayakan ... 101
BAB VII KESIMPULAN ... 106 DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
Lampiran A Data Sifat Fisis Bahan Lampiran B Neraca Massa
Lampiran C Neraca Panas
Lampiran D Perancangan Reaktor
commit to user
vii
DAFTAR TABEL
Tabel 1.1 Kebutuhan Fenol di Indonesia ... 2
Tabel 1.2 Kapasitas Pabrik Fenol yang telah Beroperasi ... 4
Tabel 2.1 Harga ∆Ho f untuk Beberapa Komponen ... 19
Tabel 2.2 Harga ∆Go untuk Beberapa Komponen ... 20
Tabel 2.3 Neraca Massa Reaktor ... 27
Tabel 2.4 Neraca Massa Menara Destilasi I... 27
Tabel 2.5 Neraca Massa Menara Destilasi II ... 28
Tabel 2.6 Neraca Massa Menara Destilasi III ... 28
Tabel 2.7 Neraca Massa Dekater ... 28
Tabel 2.8 Neraca Massa Menara Destilasi IV ... 29
Tabel 2.9 Neraca Massa Menara Destilasi V ... 29
Tabel 2.10 Neraca Massa Menara Destilasi VI ... 29
Tabel 2.11 Neraca Massa Total ... 30
Tabel 2.12 Neraca Panas Reaktor ... 30
Tabel 2.13 Neraca Panas Menara Destilasi I ... 31
Tabel 2.14 Neraca Panas Menara Destilasi II ... 31
Tabel 2.15 Neraca Panas Menara Destilasi III ... 32
Tabel 2.16 Neraca Panas Dekanter ... 32
Tabel 2.17 Neraca Panas Menara Distilasi IV ... 33
Tabel 2.18 Neraca Panas Menara Distilasi V... 33
commit to user
Tabel 2.20 Neraca Panas Total... 34
Tabel 3.1 Spesifikasi Reaktor ... 40
Tabel 3.2 Spesifikasi Menara Destilasi ... 41
Tabel 3.3 Spesifikasi Dekanter ... 43
Tabel 3.4 Spesifikasi Tangki Penyimpanan ... 44
Tabel 3.5 Spesifikasi Akumulator ... 45
Tabel 3.6 Spesifikasi Kondensor ... 46
Tabel 3.7 Spesifikasi Reboiler ... 47
Tabel 3.8 Spesifikasi Heat Exchanger ... 48
Tabel 3.9 Spesifilasi Pompa ... 49
Tabel 4.1 Kebutuhan Air Untuk Steam ... 55
Tabel 4.2 Total Kebutuhan Air Sungai ... 60
Tabel 4.3 Kebutuhan Listrik Untuk Keperluan Proses dan Utilitas ... 62
Tabel 4.4 Jumlah Lumen Berdasarkan Luas Bangunan ... 63
Tabel 4.5 Total Kebutuhan Listrik Pabrik... 65
Tabel 5.1 Jadwal Pembagian Kelompok Shift Operasi ... 86
Tabel 5.2 Jumlah Karyawan Menurut Jabatannya ... 88
Tabel 5.3 Perincian Golongan dan Gaji Karyawan ... 90
Tabel 6.1 Indeks Harga Alat ... 94
Tabel 6.2 Fixed Capital Invesment ... 97
Tabel 6.3 Working Capital Investment... 98
Tabel 6.4 Direct Manufacturing Cost ... 99
commit to user
ix
Tabel 6.6 Fixed Manufacturing Cost ... 100
Tabel 6.7 General Expense ... 100
Tabel 6.8 ROI minimal yang Dapat Diterima ... 102
commit to user
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.1 Grafik Perkiraan Kebutuhan Fenol di Indonesia ... 3
Gambar 1.2 Lokasi Pendirian Pabrik Fenol ... 5
Gambar 1.3 Reaksi Oksidasi Kumena ... 11
Gambar 1.4 Dekomposisi Kumena Hidroperoksida ... 5
Gambar 2.2 Diagram Alir Kualitatif ... 22
Gambar 2.3 Diagram Alir Kuantitatif ... 23
Gambar 2.4 Diagram Alir Proses ... 24
Gambar 2.4 Tata Letak Pabrik ... 37
Gambar 2.5 Tata Letak Peralatan Pabrik ... 39
Gambar 4.1 Skema Pengolahan Air Sungai ... 59
Gambar 5.1 Struktur Organisasi Perusahaan ... 76
Gambar 6.1 Chemical Engineering Cost Index... 95
commit to user
xi
ABSTRACT
Sigit Hendrawan, Valentino Adi Nugroho, 2015, Pre-design of Phenol Plant from the Decomposition of Cumene Hydroperxoide with 50.000 Ton/year Capacity, Chemical Engineering, Engineering Faculty, Universitas Sebelas Maret, Surakarta.
Due to the increasing number of chemical industries in Indonesia, plastic, synthetic fibers, and wood industries in particular, it is important to built a phenol plant. This phenol plant with 50.000 ton/year capacity is designed to be built in a 15.000 m2 area in Roomo Village, Manyar District, Gresik, East Java.
The production of phenol is carried out inside a continuous stirred-tank reactor (CSTR). The reaction takes place in a liquid-liquid, irreversible, exothermic, isothermal, non-adiabathical condition, with a 65oC and 2 atm feed conditon. The decomposition of cumene hydroperoxide occurs with the presence of sulfuric acid catalyst. To reach a 99.9% product purity, the output of reactor is fed into a distilation column and the phenol product will be seperated with other impurities. The residual raw material will be recycled back to the reactor. Byproduc of this process is acetone which still has quite good economic value. Supporting units of the process includes water supply, steam, compressed air, and electricity unit. Water for boiler feed, plant consumtion, and sanitation is obtained from a local river, while the steam produced from a boiler in a 550oC and 38,46 atm condition. Electricity will be supplied by PLN and a generator will act as reserve.
The form of corporation which is chosen is joint-stock company with line and staff structure. Labor system will be divided into shift and non-shift workers. The amount of labor needed is 151 labors, with 85 shift labors and 66 non-shift labors. This plant will planned to be oporated estimatedly 330 days a year.
An economic analysis is calculated and resulting the value of Return of Investment (ROI) before and after tax are 61,68% and 52,43%, Pay Out Time (POT) before and after tax are 1,4 and 1,6 year, Break Even Point (BEP) is 44,38%, Shut Down Point (SDP) is 22,74%, and Discounted Cash Flow (DCF) is 30,03%. Based on the analysis, this plant is worth considering to be built.
commit to user
INTISARI
Sigit Hendrawan, Valentino Adi Nugroho, 2015, Prarancangan Pabrik Fenol Dengan Dekomposisi Kumena Hidroperiksida Kapasitas 50.000 ton/tahun, Jurusan Teknik Kimia, Universitas Sebelas Maret, Surakarta
Dengan meningkatnya jumlah industri-industri kimia di Indonesia, khususnya industri plastik, serat sintetis dan kayu, maka penting sekali adanya perencanaan pendirian pabrik fenol di Indonesia. Pabrik fenol dengan kapasitas 50.000 ton/tahun ini akan didirikan pada lahan 15.000 m2 di desa Roomo, kecamatan Manyar, kabupaten Gresik, Jawa Timur.
Proses pembuatan Fenol dilakukan dalam Reaktor Alir Tangki Berpengaduk (RATB). Reaksi berlangsung pada fase cair – cair, irreversible,
eksotermis, isothermal, non adiabatis pada suhu umpan 65oC dan tekanan 2 atm.
Bahan baku Kumena Hidroperoksida didekomposisi menjadi fenol dengan bantuan katalis asam sulfat. Untuk mendapatkan produk Fenol 99,9% maka produk keluar reaktor harus dimurnikan dengan menara distilasi untuk memisahkan fenol dari bahan yang tidak diinginkan. Sedangkan bahan yang masih dibutuhkan dikembalikan lagi ke reaktor untuk diproses kembali. Hasil samping dari proses ini adalah aseton yang masih memiliki nilai ekonomis. Unit pendukung proses pabrik meliputi unit pengadaan air, steam, udara tekan, tenaga listrik. Kebutuhan air untuk umpan boiler, air konsumsi, dan sanitasi diperoleh dari air sungai, sedangkan untuk steam diperoleh dari boiler dengan suhu 550oC dan tekanan 38,46 atm. Untuk kebutuhan listrik diperoleh dari generator dan dari PLN sebagai cadangan.
Bentuk perusahaan yang dipilih adalah Perseroan Terbatas (PT), dengan struktur organisasi line and staff. Sistem kerja karyawan berdasarkan pembagian jam kerja yang terdiri dari karyawan shift dan non-shift. Jumlah karyawan keseluruhan adalah 151 orang, dengan karyawan shift berjumlah 85 orang dan karyawan non-shift 66 orang. Pabrik ini direncanakan akan beroperasi selama 330 hari per tahun .
Dari hasil analisis ekonomi diperoleh, ROI (Return on Investment) sebelum dan sesudah pajak sebesar 61,68% dan 52,43%, POT (Pay Out Time) sebelum dan sesudah pajak selama 1,4 dan 1,6 tahun, BEP (Break Even Point) 44,38%, dan SDP (Shut Down Point) sebesar 22,74%, DCF (Discounted Cash
Flow) sebesar 30,03%. Jadi dari segi ekonomi pabrik tersebut layak untuk
