LAPORAN TUGAS PRARANCANGAN PABRIK
PRARANCANGAN PABRIK ETILBENZEN DENGAN PROSES
UNOCAL/UOP DARI ETILEN DAN BENZEN
KAPASITAS 250.000 TON/TAHUN
Disusun Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh Gelar Kesarjanaan Strata 1 Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta
Oleh: Vendi Kurniawan
D 500 100 068
DosenPembimbing: Emi Erawati, S.T, M, Eng M. Mujiburohman, S.T, M.T, Ph.D
JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
INTISAR
Industri kimia saat ini terus berkembang secara meluas dan terintegrasi. Ini merupakan factor pendorong dibangunnya unit-unit industri.Kebutuhan etilbenzena baik dalam ataupun luar negeri saat ini meningkat 2,9% setiap tahunnya. Pendirian pabrik etilbenzena di Indonesia merupakan langkah awal untuk menciptakan iklim yang saling menguntungkan, karena etilbenzena merupakan bahan baku pembuatan stiren monomer yang digunakan sebagai bahan baku pembuatan plastiksintetis.
Unocal / Unit Oil Product (UOP)merupakan proses yang paling barudikembangkan. Proses inimenggunakan system recovery katalis yang amanbagilingkungan. Proses alkilasidantransalkilasiberlangsungpadafase gas dalamsatureaktorFixed Bed Multitubepadakondisioperasi 150-200°C dantekanan 5 atm. Produksi etilbenzena sebanyak 31.565,6565 kg/jam membutuhkan bahan baku benzena sebanyak 23.228,8681 kg/jamdan etilen sebanyak 8371,1065 kg/jam. Utilitasmeliputi penyediaan air proses324.211,24 kg/jam, air untuk pendingin pada prosessebesar 235.078,33 kg/jam, air untuk kebutuhan steam
sebesar 44.961,13 kg/jam yang diproduksi dari boiler, air untuk sanitasi sebesar 2.092,44 kg/jam.Kebutuhan listrik sebesar 458,85 kWdiperoleh dari PLN dan disediakan sebuah generator set sebagai cadangan. Kebutuhan udara tekan sebesar 50,00 m3/jam. Pabrik ini direncanakan didirikan di kawansan Industri Cilegon, Banten pada tahun 2024 dengan luas tanah 45.000m2 dan memerlukan karyawan 122 orang.
Pabrik etilbenzena inimenggunakan modal tetap sebesar Rp684.839.603.900,00 dan modal kerja sebesar Rp418.350.900.465,00. Dari analisis ekonomi terhadap pabrik ini menunjukkan keuntungan sebelum dan
sesudah pajak adalah Rp Rp319.638.091.771,00 dan Rp
Rp223.746.664.240,00.Return on Investment (ROI) sebelum dan setelah pajak, 46,67% dan 32.67%. Pay Out Time (POT) sebelum dan sesudah pajak, selama1,76tahundan2,34tahun. Break Even Point (BEP) sebesar 58,75%, Shut Down Point (SDP) sebesar 46,37%, Discounted Cash Flow (DCF) terhitungsebesar 54%. Dari data analisis kelayakan dapat disimpulkan, bahwa pabrik ini layak untuk didirikan.
ABSTACT
The chemical industry continues to developing in spread and integrated.This is the catalyst construction of industrial units.Ethylbenzene needs both in foreign or the current increases 2.9 percent every year.The establishment of ethylbenzene factory in indonesia is the first step to creating a climate that mutually beneficial, because ethylbenzene is the raw material of the manufacture of monomers styrene used as raw materials for making plastics synthetic.
Unocal / unit oil product (UOP) is the process of most newly developed .The process is using the system recovery catalyst for the environment safe .The process transalkylation and alkylation place on the gas in one fixed bed multitube reactor on the condition of the operation of 150-200oC and pressure 5 atm .The production of ethylbenzene as many as 31.565,6565 kg per hour needed raw materials as much as benzene 23.228,8681 kg per hour and ethylene as many as 8.371,1065 kg per hour .Utility include the provision of water the process of 324.211,24 kg per hour , water for cooling in the process of 235.078,33 kg per hour , water to the needs of a steam of 44.961,13 kg per hour produced from the boiler , water for sanitation of 2.092,44 kg per hour .Electricity needs by 458,85 kw obtained from nel and provided a generator set as a reserve .The needs of compressed air of 50,00 cubic meters per hour .This factory planned area established in this industry , banten in the year 2024 with a broad land 45,000 meters and requires employees 122 people.
Factory of Ethylbenzene using fixed capital as much as
Rp684.839.603.900,00and working capital as much as
Rp418.350.900.465,00.From the economic analysis of this plant showed a profit before tax of Rp Rp319.638.091.771,00per year and after taxes 30% profit reachedRp Rp223.746.664.240,00 per year. Percent Return On Investment (ROI) before tax 46.67 % and 32.67 % after tax. Pay Out Time (POT) before tax 1.76 years and after tax 2.34 years. Break Even Point (BEP) of 58.75%, and Shut Down Point (SDP) of 46.37 %. Discounted Cash Flow (DCF) as much as 54 %. From the data above feasibility analysis concluded that the plant is profitable and feasible to set up.
1. PENDAHULUAN
Industri kimia dewasa ini terus
berkembang secara meluas dan
terintegrasi.Perkembangan industry
dan bahan setengah jadi yang pesat
selama ini menjadi factor pendorong
dibangunnya unit-unit industri.
Dengan demikian, baik penyediaan
maupun kebutuhan akan bahan baku
di dalam industry petrokimia akan
saling erkaitan.
Kebutuhan etilbenzena baik
dalam ataupun luar negeri meningkat
setiap tahunnya. Kebutuhan
etilbenzena dunia meningkat 2,9%
per tahun. Pemenuhan kebutuhan
dalam negeri saat ini di penuhi oleh
PT Styrindo Mono Indonesia dan
sebagian kecil dengan cara impor.
Dengan didirikannya pabrik
etilbenzena diharapkan dapat
memacu industri yang memproduksi
benzena dan etilena sebagai bahan
baku etilbenzena. Disamping itu juga
dapat memacu industri stirena
monomer untuk pembuatan plastik
sintesis.
Berdasarkan pertimbangan di
atas dengan berdirinya pabrik
etilbenzena di Indonesia berarti
memacu tumbuhnya industri kimia
lainnya, di samping membuka
lapangan kerja baru yang jelas akan
menyerap tenaga kerja produktif
Indonesia yang akhirnya dapat
meningkatkan taraf kesejahteraan
rakyat.
2. KAPASAITAS INDUSTRI
Pemilihan kapasitas pabrik
etilbenzena didasarkan dari beberapa
pertimbangan antara lain, proyeksi
kebutuhan etilbenzena di Indonesia
dan kebutuhan etilbenzena di dunia.
Pabrik direncanakan akan beroperasi
pada tahun 2020 dengan kapasitas
250.000 ton/tahun. Kapasitas ini
ditentukan sesuai dengan kapasitas
minimal pabrik yang sudah berdiri
menggunakan proses UOP.
Pada tahun 2007, PKN Orlen dan
SYNTHOS mengadakan kerja sama
untuk mendirikan pabrik etilbenzena
di polandia. Namun pada maret 2010
terjadi pembatalan perjanjian
pembangunan dikarenakan masalah
ekonomi. Hal ini membuat Polandia
terus bergantung pada impor untuk
memebuhi kebutuhan
Tabel 1. Data Import etilbemzena
Tabel 2. Data Pabrik etilbenzena
yang sudah ada.
Namapab
Tabel 3. Data kebutuhan etilbenzena
di Negara Polandia dan China
NEGARA TAHUN IMPOR
(TON)
Polandia 2007
2009
Dari data tersebut diharapkan
dengan kapasitas 250.000 ton/tahun,
pabrik akan dapat memenuhi
kekurangan dari total kebutuhan
etilbenzena di Indonesia dan
memenuhi kebutuhan etilbenzena di
Polandia.
3. DISKRIPSI PROSES
1.Tahap-tahap proses
a. Persiapan Bahan baku
Bahan baku pembentukan
etilbenzena adalah etilen dan
benzena. benzena cair di simpan
disiapkan agar kondisinya sesuai
dengan kondisi operasi di dalam
reaktor. Umpan benzena bersama
dengan recycle dari Menara Distilasi
(D-100) diuapkan dengan Vaporizer
(V-100), dan produk atas yaitu
benzena diumpankan ke HE pemanas
(E-110). Dengan menggunakan
Kompresor (G-110) benzena
dinaikkan tekanannya.
Etilena setelah diuapkan dengan
Flash Drum (H-100) dimasukkan ke
HE pemanas (E-111) untuk di
panaskan sehingga sesuai dengan
kondisi operasi di reaktor (R-100).
benzena dan etilen tersebut
kemudian dimasukkan secara
kontinyu ke dalam reaktor (R-100)
dalam fase gas.
b. Tahap Reaksi
Reaksi pembentukan etilbenzena
menggunakan reaksi alkilasi
berlangsung pada fase gas dengan
menggunakan jenis reaktor fixed
bedmultitube dengan kondisi operasi
non-adiabatis dan isotermis dengan
menggunakan katalisator zeolit
(ZSM-5) di dalam tube. Reaksi yang
terjadi berlangsung irreversibel dan
endotermis pada suhu 200oC dan
tekanan 1,2 atm.n
Tahap pemurnian produk ini
bertuajuan untuk:
a. Memisahkan Inert berupa
metana, etana dan sisa etilena
pada kondensor parsial dan
separator (H-200)
b. Memisahkan benzena sebagai
hasil atas dari etilbenzena pada
menara destilasi (T-01). Benzena
digunakan sebagai recycle pada
umpan reaktor.
etilbenzena sebagai hasil bawah
disamipan dalam Tangki
penyimpanan produk (T-03) dengan
kondisi tangki pada suhu 30 oC dan
tekanan 1 atm sebagai produk.
2. Konsep Reaksi
Proses pembuatan etilbenzena
merupakan reaksi alkilasi benzena
dan etilena dengan menggunakan
katalis zeolit pada reaktor fixed bed
multitube dengan katalis di dalam
tube. Reaksi heterogen dengan
melibatkan dua fase yaitu reaktan
dalam fase gas dan katalis dalam fase
padat.
Reaksi:
C2H4+C6H6 C8H10
(Kirk Othmer, 1996)
Apabila ditinjau dari kinetika
reaksi, kecepatan reaksi bertambah
dengan kenaikan suhu. Hal ini
ditunjukan oleh persamaan Arhenius:
RT
Karena merupakan reaksi katalitik,
maka kecepatan reaksi tidak hanya
tergantung oleh suhu tetapi juga
tergantung oleh besarnya energi
aktifasi (E). Dengan adanya katalis
maka besarnya energi aktifasi akan
turun. Dengan menurunnya energi
aktifasi ini maka kecepatan reaksi
akan naik.
3. Tinjauan Termodinamika
Reaksi pembentukan etilbenzena ini
bersifat indotermis, hal ini
dikarenakan pelepasan sejumlah
panas ke lingkungan dan memliki
delta H yang bernilai positif. Data
HfCH4 (g) = -74,85kj/mol
HfC2H4 (g) = 53,30 kj/mol
HfC2H6 (g) = -84,62kj/mol
HfC6H6 (g) = 82,93kj/mol
HfC8H10 (g) = 50,00kj/mol
HfC6H6 (g) = 29,79kj/mol
(Carl L. Yaws, 1999)
Hr= ∑ Hf produk - ∑ Hf reaktan
= 79,79kj/mol – 25,70 kj/mol
= 54, 09 kj/mol
= 54.090 kj/kmol
4. SPESIFIKASI ALAT PROSES 1.REAKTOR
Kode : R-100
Fungsi : Sebagai tempat
berlangsungnya reaksi antara
benzene dan etilena
Jenis : Fixed bed multitube
Spesifikasi:
Kondisioperasi :
Suhumasuk : 180oC
Suhukeluar : 197oC
Tekanan : 5atm
Fasereaksi : gas
Katalis : Zeolit
Fase : padat
JumlahKatalis/tube: 47.082 butir
Tinggireaktor : 7,3770m
Diameter reaktor : 5,7912m
Jumlahpipa : 11.555
buahBahan : Carbon steel
SA – 283 grade C
2. SEPARATOR
Kode : H-200
Fungsi: Memisahkan antara gas
dan cairan dari Reaktor (R-100)
sebelum masuk Menara Distiasi
(D-100).
Jenis : Flash Drum Horizontal
Separating Vessel
Harga: US$ 46.188,56919
Spesifikasi :
Temperatur : 90,7064˚C
Diameter : 2,8320 m
Panjang : 5,6641 m
Jumlah : 1
Bahan : Carbon steel
SA – 283 grade C
3. MENARA DESTILASI
Kode : D-100
Fungsi : Memisahkan
antara benzene dan etilbenzena
sebanyak 78.017,84943 kg/jam.
Jenis : Sieve Tray
Harga : US$ 119.142,00
Diameter : 1,8923 m
sering disebut unit utilitas
merupakan bagian penting yang
menunjang berlangsungnya suatu
proses dalam suatu pabrik. Unit
pendukung proses antara lain
:unit penyediaan air (air
pendingin, air sanitasi, air
umpanboilerdan air untuk
perkantoran dan perumahan),
Steam, listrik dan pengadaan
bahanbakar.Unit pendukung
proses yang dibutuhkan pada
prarancangan pabrik ini meliputi
:
1. Unit Penyediaan Air
Jumlah air yang
digunaakanuntuk proses
maupunkebutuhankaryawana
dalah270.176,04kg/jam.
2. Unit PenyediaanSteam
Kebutuhan steam dari boiler
adalah49.956,8 kg/jam.
3. Unit Penyediaan Bahan
Bakar
Jumlah bahan bahan bakar yg
diperlukan adalah112.106,40
L/hari.
4. Unit Penyediaan Listrik
Jumlah Listrik yang
dibutuhkan adalah 550 kW
5. Unit Penyediaan Udara
Tekan
Total udara tekan yang di
butuhkan adalah 50 m3.
6. ANALISA EKONOMI
Dari analisa ekonomi, pabrik
etilbenzena akan didirikan pada
tahun 2020 dan beroperasi 330
hari dengan total pekerja sebanya
122 orang, didapatkan
keuntungan sebelum pajak
sebesar Rp319.638.091.771,00
dan keuntungan setelah pajak
sebesar Rp223.746.664.240,00
per tahun. NilaiPay Out Time
analisis ekonomi di atas dapat
disimpulkan bahwa pabrik
etilbenzena ini layak dan menarik
untuk didirikan.
Gambar 1. GrafikAnalisakelayakanEkonomi
DAFTAR PUSTAKA
Badan Pusat statistik, 2014, Statistik
Perdagangan Luar Negeri.
Diakses tanggal Juni 2014
pukul 15.12.
Kirk R.E., and Othmer, D.F., 1996, “ Encyclopedia of Chemical
Technology ”, vol. 26, 4nd
edition, John Wiley & Sons
Inc.,New York.
Mc Ketta, and Acumgham, A., 1983,
“Enchyclopedia of Chemical Processing and Design”, Vol.
9, Mc. Graw-Hill Inc., new
York.
Peters, M.S. and Timmerhaus, K.D.,
2004, “Plant Design and Economic for Chemical
Engineering”, 5th ed.,
0.00 500.00 1000.00 1500.00 2000.00 2500.00 3000.00 3500.00 4000.00
0.00 20.00 40.00 60.00 80.00 100.00 120.00
Ha
rg
a
(Mili
ya
r
R
upiah)
pe
r
T
ahun
Kapasitas Produksi Per Tahun (%)
Va Ra
S
McGraw-Hill International
Book Company Inc., New
